CN106338364B - 用于旋转体的平衡校正装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于旋转体的平衡校正装置。涡轮机转轮头部(201a)的不平衡校正位置被激光束辐照使得涡轮机转轮头部(201a)的外周部被留下，并且由激光辐照提供的沟槽(C10)设置成使得沟槽(C10)的深度朝向涡轮机转轮头部(201a)的更靠近外周的一侧变浅。这使得能够确保沟槽(C10)的外周部(外壁(W1))的基部部分的强度，从而使得能够阻止因由涡轮机转轮头部(201a)的旋转而作用的离心力使沟槽(C10)的外周部变形。

Description

用于旋转体的平衡校正装置

技术领域

本发明涉及用于比如涡轮增压器的涡轮机转轮或压缩机叶轮等旋转体的平衡校正装置。该平衡校正装置校正旋转体的平衡。

背景技术

作为用于旋转体的平衡校正装置，存在以如下方式对旋转体的不平衡进行校正的装置：对旋转体的不平衡量和不平衡校正位置进行测量；在旋转体旋转的状态下使用激光束辐照旋转体的不平衡校正位置；以及将处于不平衡校正位置处的质量去除(参见例如日本专利申请公报No.2011-112514(JP 2011-112514 A))。

同时，在用于旋转体的平衡校正装置中，当使用激光束对旋转体进行辐照以去除质量时，可想到的是旋转体的相对于外周缘位于内侧上的位置处的质量被去除(在被去除部的外侧留下外壁)以阻止被去除的物质的分散。然而，在这种情况下，通过去除质量所提供的沟槽的外周部的强度(因而留下的外壁的强度)是较小的。这会导致沟槽的外周部由于旋转体的离心力而变形。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了如下技术：该技术能够阻止在通过对旋转体的激光辐照来校正平衡的平衡校正装置中由激光辐照所提供的沟槽的外周部的变形。

鉴于此，本发明的一方面提供了一种用于旋转体的平衡校正装置，所述平衡校正装置校正所述旋转体的平衡，所述平衡校正装置的特征在于包括旋转驱动装置、激光辐照装置、旋转角度传感器、辐照位置设定装置以及控制器。所述旋转驱动装置构造成使所述旋转体绕旋转轴线旋转。所述激光辐照装置构造成通过从旋转轴线方向用激光束辐照所述旋转体而去除所述旋转体的一部分。所述旋转角度传感器构造成检测所述旋转体的旋转角度。所述辐照位置设定装置构造成在所述旋转体的径向方向上设定激光辐照位置。所述控制器构造成控制所述旋转驱动装置、所述激光辐照装置以及所述辐照位置设定装置。所述控制器构造成基于所述旋转角度传感器的输出用所述激光束辐照所述旋转体的不平衡校正位置以留下所述旋转体的外周部。进一步地，所述控制器构造成控制所述激光辐照位置的径向位置、所述旋转体的旋转速度以及所述激光辐照装置的激光输出，以使由激光辐照提供的沟槽在所述旋转轴线方向上的沟槽深度朝向所述旋转体的更靠近外周的一侧变浅。

在本发明的平衡校正装置中，由对旋转体的激光辐照所提供的沟槽被设置成使得该沟槽的沟槽深度朝向旋转体的更靠近外周的一侧变浅。这使得能够确保沟槽的外周部(外壁)的基部部分的强度，从而使得能够阻止因由旋转体的旋转而作用的离心力所导致的沟槽的外周部的变形。

此外，在本发明的平衡校正装置中，控制器可以构造成：(i)控制所述激光输出和所述旋转体的所述旋转速度以使由所述激光辐照产生的熔融材料(熔融金属)沉积在所述沟槽中；以及(ii)通过将与所述旋转体相关的所述激光辐照位置沿所述旋转体的所述径向方向从外侧向内侧移动来提供所述沟槽，以使所述沟槽的沟槽深度朝向所述旋转体的更靠近所述外周的所述一侧变浅。另外，在平衡校正装置中，控制器可以构造成使所述旋转体的所述旋转速度随着所述激光辐照位置沿所述径向方向向内移而增大。根据这种平衡校正装置，能够更高效地使由激光辐照产生的熔融材料(熔融金属)沉积在沟槽中的外周侧上。

在本发明的平衡校正装置中，控制器可以构造成：(i)将与所述旋转体相关的所述激光辐照位置沿所述旋转体的所述径向方向从内侧向外侧移动；以及(ii)使由所述激光辐照去除的去除量随着与所述旋转体相关的所述激光辐照位置靠近所述旋转体的所述外周而减少。根据这种平衡校正装置，由与旋转体相关的激光辐照所提供的沟槽能够被提供成使得该沟槽的沟槽深度朝向旋转体的更靠近外周的一侧变浅。

本发明的平衡校正装置还可以包括加速度传感器，该加速度传感器构造成检测旋转体的加速度。控制器可以构造成基于来自所述旋转角度传感器和所述加速度传感器各自的输出来确定所述旋转体的所述不平衡校正位置。在这种平衡校正装置的情况下，能够在确定不平衡校正位置的情况下通过激光辐照连续地进行平衡校正。

根据本发明的平衡校正装置，能够在通过激光辐照对旋转体进行平衡校正的平衡校正装置中阻止由激光辐照提供的沟槽的外周部的变形。

附图说明

下文参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1为图示了本发明的平衡校正装置的一种示例的示意性构型图；

图2A和图2B为图示了平衡校正装置中的非平衡校正位置和激光辐照位置的视图；

图3为图示了在本发明的第一实施方式中在熔融金属被主动地沉积在沟槽中的情况下的控制的一种示例的流程图；

图4A、图4B、图4C为示意性图示了在第一实施方式中通过将熔融金属主动地沉积在沟槽中而使得沟槽的深度朝向更靠近外周的一侧变浅的情况的视图；

图5A、图5B、图5C为在当在平衡校正装置中执行平衡校正时涡轮机旋转速度较低的情况下的问题的说明图；

图6为图示了作为本发明的第二实施方式的在去除量在涡轮机转轮头部的径向方向上朝向外侧变小的情况下的控制的一种示例的流程图；

图7A、图7B、图7C为示意性图示了在本发明的第二实施方式中的在如下情况下的视图：其中，通过随着激光辐照位置在涡轮机转轮头部的径向方向上越靠近外侧去除量减得越少而使得沟槽的深度朝向更靠近外周的一侧变浅；以及

图8A、图8B、图8C为用于描述在平衡校正装置的第二实施方式中激光辐照位置在涡轮机转轮头部的径向方向上从内侧向外侧移动的情况中的问题的视图。

具体实施方式

下文参照附图对本发明的各实施方式进行描述。参照图1开始描述第一实施方式，该第一实施方式作为在其中进行平衡校正的涡轮增压器200的示例。

在该示例中，涡轮增压器200包括涡轮机转轮(例如，由Inconel(注册商标)制成)201、压缩机叶轮(例如，由铝合金制成)202、连接轴(未示出)等。连接轴是将涡轮机转轮201以一体的方式连接至压缩机叶轮202的轴。涡轮机转轮201容置在涡轮机壳体210中，并且压缩机叶轮202被容置在压缩机壳体220中。在涡轮机壳体210中形成有流体从中流过的通道(涡旋部)。流体以旋转的方式驱动涡轮机转轮201。

另外，在中央壳体230中容置有用于支承连接轴的轴承(未示出)，并且涡轮机壳体210和压缩机壳体220被附接至中央壳体230的两侧。

接下来将描述平衡校正装置。本实施方式的平衡校正装置100包括激光振荡器1、激光移动装置2、驱动空气给送器3、旋转角度传感器4、加速度传感器5、支架6、算法控制装置7等。

应指出的是，激光振荡器1是本发明中的“激光辐照装置”的一个示例。激光移动装置2是本发明的“辐照位置设定装置”的一个示例。驱动空气给送器3是本发明的“旋转驱动装置”的一个示例。此外，算法控制装置7是本发明的“控制器”的一个示例。

支架6能够以可释放的方式支承涡轮增压器200。在涡轮增压器200由支架6支承的情况下，涡轮增压器200的旋转中心(涡轮机转轮201的旋转中心)是沿着水平方向(X方向)的。

激光振荡器1是例如能够产生脉冲的半导体激光器。激光振荡器1放置成使得激光振荡器的光轴沿着水平方向(平行于涡轮机转轮201的旋转轴线的方向)。激光振荡器1能够使用脉冲式的激光束(下文中只称为“激光束”)从涡轮机转轮201的旋转轴线方向(X方向)辐照涡轮机转轮头部201a。涡轮机转轮头部201a是附接至支架6的涡轮增压器200的涡轮机转轮(旋转体)201的柱状头部。涡轮机转轮201的一部分可以通过激光辐照去除。激光振荡器1的驱动由算法控制装置7控制。

应指出的是，从激光振荡器1发射的激光束穿过涡轮机壳体210的排放口211以被应用至壳体内的涡轮机转轮201。

激光移动装置2使激光振荡器1沿涡轮机转轮201的径向方向(沿垂直于涡轮机转轮201的旋转轴线的方向：Y方向)移动。当激光移动装置2使激光振荡器1移动时，位于涡轮机转轮201上的激光辐照位置能够通过将激光辐照位置沿涡轮机转轮201的径向方向移动而被设定。

驱动空气给送器3包括空气源31和空气管道32。空气管道32连接至涡轮机壳体210的涡旋式入口，使得来自空气源31的驱动空气能够被供给至涡轮机壳体210的涡旋部。通过将驱动空气供给至涡旋部，驱动空气流动通过涡轮机转轮201以使涡轮机转轮201旋转。涡轮机转轮201的旋转速度能够通过调节从空气源31输出的驱动空气的流动速率(驱动空气的流动通过涡轮机转轮201的流动速率)而可变地设定。从空气源31输出的驱动空气的流动速率由算法控制装置7控制。

旋转角度传感器4安置在安装至支架6的涡轮增压器200的涡轮机转轮头部201a的附近。旋转角度传感器4检测相对于在涡轮机转轮头部201a中设定的基准位置的相位(旋转角度)。涡轮机转轮201的旋转角度和旋转速度(涡轮机旋转速度)能够基于来自旋转角度传感器4的输出信号来测量。来自旋转角度传感器4的输出信号被输入至算法控制装置7。作为旋转角度传感器4，各种传感器比如磁性传感器和光学传感器是可适用的。

应指出的是，基准位置是通过如下处理来设定：比如对涡轮机转轮头部201a涂覆涂层、至涡轮机转轮头部201a的密封附接或对涡轮机转轮头部201a切口。另外，如果涡轮机转轮头部201a相对于基准位置(＝0度)旋转一周，由旋转角度传感器4检测到的旋转角度从0度变化至360度。

加速度传感器5附接至对涡轮增压器200进行支承的支架6。当涡轮增压器200(涡轮机转轮201)旋转时，加速器传感器5检测支架6的振动(旋转体的加速度)。来自加速度传感器5的输出信号被输入至算法控制装置7。

算法控制装置7是个人计算机，例如包括CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、备份RAM、输入输出接口等。

CPU基于储存在ROM中的各种控制程序、映射等来执行计算过程。ROM在其中储存各种控制程序和当执行这些各种控制程序所涉及的映射等。RAM是通过CPU临时地储存计算结果等的存储器。备份RAM是非易失性存储器，在该非易失性存储器中储存算法控制装置7被断电时要储存的数据等。

激光振荡器1、激光移动装置2、驱动空气给送器3、旋转角度传感器4、加速度传感器5等被连接至算法控制装置7的输入输出接口。

接下来将描述使用上文描述的平衡校正装置10来执行平衡校正(不平衡确定和激光辐照)的情况的一个示例。

下文描述不平衡确定。首先，算法控制装置7通过下列步骤(ST101)至(ST103)的过程进行关于不平衡校正量和不平衡校正位置的确定。步骤(ST101)至(ST103)过程由算法控制装置7来执行。

最初，下文描述步骤ST101。如图1中所示，涡轮增压器200被附接至平衡校正装置100的支架6。涡轮增压器200是平衡校正对象。在这种状态下，驱动空气给送器3被控制成通过驱动空气使涡轮机转轮201旋转，使得涡轮机转轮201的旋转速度(在下文中还称为涡轮机旋转速度)增大。在涡轮机旋转速度增大期间在预定的旋转速度范围内，旋转角度传感器4的输出信号和加速度传感器5的输出信号被提取。基于因而由这种跟踪操作所提取的旋转角度数据和加速度数据(振动数据)，找到了相对于基准位置的不平衡量(加速度(振动)的幅值)和不平衡相位(角度)。

(步骤ST102)激光振荡器1和激光移动装置2被控制成对涡轮机转轮头部201a的给定的相位位置执行单一脉冲激光束的虚拟辐照。由此，涡轮机转轮头部201a的一部分被去除。之后，通过与上文类似的跟踪操作获取旋转角度传感器4的输出信号和加速度传感器5的输出信号。基于由此获得的旋转角度数据和加速度数据，可以找到相对于基准位置的不平衡量(加速度(振动)的幅值)和不平衡相位(角度)。

(步骤ST103)基于在步骤(ST101)的过程中提供的不平衡量与在步骤(ST102)的过程中提供的不平衡量之差(在虚拟辐照前后的不平衡量的变化)并且基于在步骤(ST101)的过程中提供的不平衡相位与在步骤(ST102)的过程中提供的不平衡相位之差(在虚拟辐照前后的不平衡相位变化)，通过已知的技术确定不平衡校正量(质量去除量)和不平衡校正位置(相位)。

应指出的是，可以通过不同的装置执行关于不平衡校正量和不平衡校正位置的确定。

【激光辐照】在不平衡确定被完成之后，在涡轮增压器200附接至支架6的情况下，激光辐照继续。

更具体地，激光移动装置2被控制成设定激光振荡器1的位置，使得使用激光束辐照涡轮机转轮头部201a的相对于外周缘的径向内部位置(在去除之后留下涡轮机转轮头部201a的0.5mm或更多的外周部的位置)。

随后，驱动空气给送器3被控制成保持涡轮机旋转速度处于恒定的速度。在这种情况下，基于旋转角度传感器4的输出信号，控制激光振荡器1的输出时机(激光束的辐照时机)。对该控制进行详细描述。

当涡轮机转轮头部201a旋转时，由上述过程确定的不平衡校正位置(相位)旋转。因此，不平衡校正位置每个预定的时间经过激光振荡器1的光轴(激光辐照位置)。因此，激光振荡器1被控制成使得在不平衡校正位置被置于激光辐照位置处时发射脉冲式激光束。由此，在不平衡校正位置处的质量能够被去除。

然而，涡轮机转轮头部201a旋转并且脉冲式激光束具有时间宽度(脉冲持续时间)。因此，如果当不平衡校正位置到达激光辐照位置处时开始脉冲式激光束的输出，则由激光辐照去除的部分在旋转方向上偏离于不平衡校正位置。鉴于此，在本实施方式中，如图2A中图示的，在相对于不平衡校正位置的“-θ度”时刻处，开始脉冲式激光束的输出(一个脉冲的输出)，并且在“+θ度”时刻结束脉冲式激光束的输出。应指出的是，图2A中的角度θ由涡轮机旋转速度和脉冲式激光束的一个脉冲的脉冲持续时间来确定。

通过对不平衡校正位置进行一个脉冲的激光辐照所去除的量由涡轮机转轮头部201a的材料和激光振荡器1的激光输出(能量)来确定。通常，对不平衡校正位置进行一次(一个脉冲)的激光辐照而去除的量不能满足不平衡校正量(质量去除量)。由于这个原因，在涡轮机转轮201的旋转过程中，每次不平衡校正位置处于激光振荡器1的光轴上时，重复地执行激光辐照。

在此，在本实施方式中，如上文描述的，使用激光束辐照涡轮机转轮头部201a的相对于外周缘的径向内部位置，使得涡轮机转轮头部201a的0.5mm或更多的外周部被留下，如图2A中所图示的。下文将描述其原因。如图2B中图示的，当使用激光束辐照涡轮机转轮头部201a的外周部时，由激光辐照散播的飞溅物(金属去除物质)可能附着于涡轮机转轮201(涡轮机叶片)。为了避免这种问题，激光束施加成使得涡轮机转轮头部201a的0.5mm或更多的外周部被留下，如图2A中图示的。这减少了飞溅物向涡轮机转轮201侧的分散，从而阻止飞溅物附着至涡轮机转轮201。

接下来将描述激光辐照位置的移动(径向移动)。

首先，在进行平衡校正的情况下，从缩短平衡校正的时间的观点考虑，通常执行从旋转体的外周侧的去除。这是因为旋转体的外周侧具有较大的半径并且不平衡去除量(去除质量×半径)大。在此，当由激光辐照提供的沟槽较深时，来自激光振荡器1的激光光束的聚焦位置会偏斜。出于这个原因，存在对能够通过用激光辐照去除所提供的沟槽的深度(在旋转轴线方向上的深度)的限制。因此，仅通过去除旋转体的外周部(图2A中图示的去除部)，不平衡校正量(质量去除量)可能不充分。在那种情况下，激光辐照位置被径向地向内移动以通过激光辐照进行去除。

更具体地，例如如图5A中图示的，涡轮机转轮头部201a的最外部的位置被激光束辐照以将该部分去除。因此，激光辐照位置被径向地向内移动以进行激光辐照，使得相对于由此早先被去除的部分(沟槽C31)位于内侧的部分(部分C32)被去除，如图5B中所图示的。此外，激光辐照位置被径向地向内移动以进行激光辐照，使得相对于由此早先被去除的部分(沟槽C32)位于内侧的部分(部分C33)被去除，如图5C中所图示的。进行这样的过程以达到不平衡校正量的要求。

同时，在平衡校正时涡轮机旋转速度(激光辐照时的旋转速度)较低的情况下，通过激光辐照去除的几乎所有的熔融金属作为飞溅物被排出，如图5A至图5C中图示的。这会导致外周部的位于由激光辐照提供的沟槽C30的外侧的基部部分(外壁W3)的强度是不足的。因此，在涡轮增压器200的使用旋转范围内，外周部的位于沟槽C30外侧的外壁W3由于离心力会向外变形，如图5C中的虚线指示的。

为了解决这种问题，在本实施方式中，涡轮机旋转速度(涡轮机转轮201的旋转速度)被设定为较高以调节激光振荡器1的激光输出。这允许由激光辐照产生的熔融金属被主动地沉积在由激光辐照提供的沟槽中，因此确保了沟槽的外周部的基部部分的强度。

应指出的是，本发明的发明人通过实验等确认通过将涡轮机转轮201的旋转速度设定为高以调节激光振荡器1的激光输出而使熔融金属沉积在沟槽中。

接下来将参照图3的流程图描述在熔融金属被主动地沉积在通过激光辐照提供的沟槽中的情况下的控制(激光辐照)的一种示例。

该控制示例示出了如下示例：仅通过去除涡轮机转轮头部201a的外周部(图2A中图示的去除部)，不平衡校正量是不够的，因此在以下过程中不平衡校正量(质量去除量)被去除：用激光束辐照涡轮机转轮头部201a的外周部(最外部位置)，将激光辐照位置沿着涡轮机转轮头部201a的径向方向向内进一步移动两次；以及用激光束辐照激光辐照位置。

在上文提到的不平衡确定被执行之后，在涡轮增压器200附接至支架6的情况下，连续地执行图3中图示的控制(激光辐照)。

当图3的控制开始时，首先在步骤ST201中控制驱动空气给送器3和激光振荡器1，以设定涡轮机旋转速度(旋转体的旋转速度)和激光振荡器1的激光输出，使得熔融金属被沉积在第一沟槽C11中，如图4A中图示的。例如，用于使熔融金属沉积在第一沟槽C11中的涡轮机旋转速度是例如30000转每分钟(rpm)或更大。另外，激光输出应当是如下激光输出：通过该激光输出，不是所有的熔融金属都分散出而是一些熔融金属保留在沟槽C11中。考虑到与涡轮机旋转速度的关系，激光输出被设定为通过实验/模拟获得的合适的值。

在步骤ST202中，不平衡校正位置处的质量以如下方式被去除：在步骤ST201中设定的条件(涡轮机旋转速度和激光输出)下在图2中图示的辐照时刻用激光束辐照附接至支架6的涡轮增压器200的涡轮机转轮头部201a的最外部位置(第一圈位置)。最外部位置是涡轮机转轮头部201a的较靠近外周缘的位置(例如为在质量去除之后留下涡轮机转轮头部201a的0.5mm或更多的外周部的位置)。进行对最外部位置的激光辐照直到由激光辐照去除的质量去除量(除去在下文提到的熔融金属的沉积量)达到例如与不平衡校正量的三分之一对应的量为止。

当在步骤ST201中设定的条件(涡轮机旋转速度和激光输出)下对最外部位置进行激光辐照时，同样地，不是所有的熔融金属都分散而是一些熔融金属沉积在第一沟槽C11的较深的端部中，如图4A中图示的。熔融金属的沉积量由于离心力而朝向第一沟槽C11的外周侧变大。即，第一沟槽C11的沟槽深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅。

当对于最外部位置的激光辐照完成时，过程继续进行到步骤ST203。在步骤ST203中，激光移动装置2被控制成使激光振荡器1沿径向方向(Y方向)向内(朝向旋转中心)仅移动与激光束的辐照直径对应的距离(待由激光辐照去除的部分的径向宽度)。由此，激光辐照位置从最外部位置(第一圈位置)移动至相对于最外部位置位于内侧上的第二圈位置。

在步骤ST204中，驱动空气给送器3被控制成使涡轮机旋转速度(涡轮机转轮201的旋转速度)高于对最外部位置进行激光辐照的涡轮机旋转速度(将涡轮机旋转速度设定成使得离心力增大)。激光振荡器1的激光输出被保持处于步骤ST201中设定的值。

在步骤ST205中，在如图2A图示的辐照时刻用激光束辐照涡轮机转轮头部201a的第二圈位置，以将位于不平衡校正位置(相位)处的质量去除。进行对第二圈位置的激光辐照直到由激光辐照去除的质量去除量(除去在后文提到的熔融金属的沉积量)达到例如与不平衡校正量的三分之一对应的量为止。

通过对第二圈位置进行激光辐照，同样地，提供了第二沟槽C12，该第二沟槽C12处于与早先通过激光辐照提供的第一沟槽C11连接的状态，如图4B图示的。而且在对第二圈位置的激光辐照中，不是所有的熔融金属都散出，而是一些熔融金属保留在第二沟槽C12中从而沉积在第二沟槽C12的较深的端部中。此外，由于涡轮机旋转速度被增大以增大离心力，则由对第二圈位置的激光辐照产生的熔融金属也由于这种较大的离心力而流入早先提供的第一沟槽C11中，使得熔融金属被沉积成覆盖在第一沟槽C11的较深端部中的沉积物。此外，将要沉积在第一沟槽C11中的沉积量由于较大的离心力而朝向涡轮机转轮头部201a的外周侧变大。由此，如图4B中图示的，设置成使两个沟槽C11、C12彼此连接的沟槽的总体深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅。

当对于第二圈位置的激光辐照结束时，过程进行到步骤ST206。在步骤ST206中，激光移动装置2被控制成使激光振荡器1沿径向方向(Y方向)向内(朝向旋转中心)仅移动与激光束的辐照直径对应的距离(将通过激光辐照去除的部分的径向宽度)。由此，激光辐照位置从第二圈位置移动至相对于第二圈位置位于内侧上的第三圈位置。

在步骤ST207中，驱动空气给送器3被控制成使涡轮机旋转速度(涡轮机转轮201的旋转速度)高于对于第二圈位置的激光辐照的涡轮机旋转速度(以将涡轮机旋转速度设定成使得离心力增大)。激光振荡器1的激光输出被保持处于步骤ST201中设定的值。

在步骤ST208中，在图2A图示的辐照时刻用激光束辐照涡轮机转轮头部201a的第三圈位置，以将位于不平衡校正位置(相位)处的质量去除。对于第三圈位置的激光辐照也被执行直到由激光辐照去除的质量去除量(除去在后文提到的熔融金属的沉积量)达到例如与不平衡校正量的三分之一对应的量为止。

通过对第三圈位置进行激光辐照，提供第三沟槽C13，该第三沟槽C13处于与早先由激光辐照提供的第二沟槽C12连接的状态，如图4C图示的。而且在对于第三圈位置的激光辐照中，不是所有的熔融金属都散出，而是一些熔融金属保留在第三沟槽C13中从而沉积在第三沟槽C13的较深的端部中。此外，由于涡轮机旋转速度被增大以增大离心力，因而由对于第三圈位置的激光辐照产生的熔融金属也由于这种较大的离心力而流入早先提供的第二沟槽C12并且进一步流入第一沟槽C11中。因此，熔融金属被沉积成覆盖位于第二沟槽C12和第一沟槽C11各自的较深端部中的沉积物。此外，沉积在第二沟槽C12和第一沟槽C11中的沉积量由于较大的离心力而朝向涡轮机转轮头部201a的外周侧变大。由此，如图4C中图示的，三个沟槽C11、C12、C13彼此连接而提供的沟槽C10(下文中还称为校正沟槽C10)的总体深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅。

当校正沟槽C10设置成使得其沟槽深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅时，同样地能够确保位于校正沟槽C10的外周侧上的外壁W1(参见图4C)的基部部分的强度。由此，在涡轮增压器200的使用旋转范围内，能够阻止位于校正沟槽C10的外周侧上的外壁W1的变形。

该示例述及三个位置——即，第一圈位置至第三圈位置——被激光束辐照的情况。然而，不平衡校正量可以以在径向方向上的两个位置被激光束辐照的方式被去除或不平衡校正量可以以在径向方向上的四个或更多个位置被激光束辐照的方式被去除。

应指出的是，即使在涡轮机转轮头部201a的径向方向上的一个位置被激光束辐照的情况下，仍能够通过使熔融金属沉积而使沟槽C11的沟槽深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅，如图4A图示的。

下文描述本发明的第二实施方式。该示例是在移动(径向移动)激光辐照位置的方式方面与第一实施方式不同的示例。

首先，如上文描述的，从缩短用于平衡校正的时间的观点考虑，通常从旋转体的外周侧进行去除。然而，在不需要缩短平衡校正时间的情况下，能够从旋转体的在径向方向上的内周侧去除质量。

在这种情况下，如图8A图示的，例如，涡轮机转轮头部201a的径向内部位置被激光束辐照以去除该部分。随后，激光辐照位置被径向地向外移动以进行激光辐照，使得相对于早先被去除的部分(沟槽C41)位于外侧上的部分(部分C42)被去除，如图8B所示。此外，激光辐照位置被径向地向外移动以进行激光辐照，使得相对于早先被去除的部分(沟槽C42)位于外侧上的部分(部分C43)被去除，如图8C所示。进行这样的过程以满足不平衡校正量的要求。

然而，在以这种方式从径向方向上的内周侧去除质量的情况下，尽管熔融金属被分别沉积在沟槽C41、C42、C43各自的较深端部中，熔融金属不能高效地沉积在最终提供的沟槽C40的外周部(外壁W4)的基部部分(强度不足的部分)中，如图8A至图8C所示。

为了解决这个问题，在第二实施方式中，在激光辐照位置沿涡轮机转轮头部201a的径向方向从内侧向外侧移动以进行激光辐照的情况下，随着激光辐照位置变得越靠近涡轮机转轮头部201a的径向方向上的外侧，使由激光辐照产生的去除量越小。由此，使沟槽的沟槽深度朝向更靠近外周的一侧变浅，因此确保了沟槽的外周部的基部部分的强度。参照图6的流程图描述控制的一个示例。

控制示例示出了在以下过程中去除不平衡校正量的示例：用激光束辐照涡轮机转轮头部201a的在径向方向上的内周部(第一圈位置)；激光辐照位置沿涡轮机转轮头部201a的径向方向进一步向外移动两次；以及用激光束辐照激光辐照位置。

应指出的是，如稍后将要描述的，在该示例中，对第一圈位置进行激光辐照所产生的质量去除量假设为m1，对第二圈位置进行激光辐照所产生的质量去除量假设为m2，对第三圈位置进行激光辐照所产生的质量去除量假设为m3，并且进行激光辐照使得质量去除量m1、m2、m3的总量达到对应于不平衡校正量的量。

在进行前文提到的不平衡确定之后在涡轮增压器200附接至支架6的情况下，连续地执行图6中图示的控制(激光辐照)。

当图6的控制开始时，首先在步骤ST301中，控制驱动空气给送器3和激光振荡器1以设定涡轮机旋转速度和激光振荡器1的激光输出，使得熔融金属被沉积在第一沟槽C21中，如图7A中图示的。应指出的是，设定涡轮机旋转速度和激光输出的方式与上文描述的步骤ST201的方式相同，因此省略对其进行描述。

在步骤ST302中，在不平衡校正位置处的质量以如下方式被去除：在步骤ST301中设定的条件(涡轮机旋转速度和激光输出)下在图2A图示的辐照时刻，用激光束辐照附接至支架6的涡轮增压器200的涡轮机转轮头部201a的第一圈位置(涡轮机转轮头部201a的远离外周缘的位置)。该第一圈位置为激光辐照中心设置在与涡轮机转轮头部201a的旋转中心CL相距半径d1的位置。进行对于第一圈位置的激光辐照直到由激光辐照去除的质量去除量(除去下文提到的熔融金属的沉积量)达到对应于质量m1的量为止。

应指出的是，在以单一脉冲激光束进行辐照时的质量去除量【去除量/脉冲】由涡轮机转轮头部201a的材料和激光振荡器1的激光输出(能量)来确定。因此，能够去除质量m1的辐照脉冲数(激光束对不平衡校正位置的辐照时间)根据【去除量/脉冲】来设定以进行激光辐照。

当对于第一圈位置的激光辐照结束时，过程进行到步骤ST303。在步骤ST303中，激光移动装置2被控制成使激光振荡器1沿径向方向(Y方向)向外移动仅与激光束的辐照直径对应的距离(由激光辐照去除的部分的径向宽度)。由此，激光辐照位置从第一圈位置移动至相对于第一圈位置位于外侧上的第二圈位置(处于半径为d2的位置，参见图7B)。

在步骤ST304中，在图2A中图示的辐照时刻，涡轮机转轮头部201a的第二圈位置被激光束辐照，以将位于不平衡校正位置(相位)处的质量去除。通过对第二圈位置进行激光辐照所去除的质量的去除量m2被设定为小于通过对第一圈位置进行激光辐照所去除的去除量m1。应指出的是，去除量m1和去除量m2具有如下关系：m1·d1＝m2·d2。

通过对第二圈位置进行激光辐照，提供了第二沟槽C22，该第二沟槽C22处于连接至早先通过激光辐照提供的第一沟槽C21的状态，如图7B中图示的。而且在对于第二圈位置的激光辐照中，不是所有的熔融金属都散掉，而是一些熔融金属保留在第二沟槽C22中从而沉积在第二沟槽C22的较深端部中。此外，熔融金属的沉积量由于离心力而朝向第二沟槽C22的外周侧变大。即，第二沟槽C22的沟槽深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅。

当对于第二圈位置的激光辐照被完成时，过程进行至步骤ST305。在步骤ST305中，激光移动装置2被控制成使激光振荡器1沿径向方向(Y方向)向外仅移动与激光束的辐照直径对应的距离(被激光辐照去除的部分的径向宽度)。由此，激光辐照位置从第二圈位置移动至相对于第二圈位置位于外侧上的第三圈位置(位于半径d3处的位置，参见图7C)。

在步骤ST306中，在如图2A中图示的辐照时刻涡轮机转轮头部201a的第三圈位置通过激光辐照被辐照，以去除位于不平衡校正位置(相位)处的质量。通过对第三圈位置进行激光辐照所去除的质量的去除量m3被设定为小于通过对第二圈位置进行激光辐照所去除的去除量m2。应指出的是，去除量m1、去除量m2以及去除量m3具有如下关系：m1·d1＝m2·d2＝m3·d3。

通过对第三圈位置进行激光辐照，由激光辐照提供的第三沟槽C23设置成第三沟槽C23连接至早先由激光辐照提供的第二沟槽C22的状态，如图7C中图示的。而且在对于第三圈位置的激光辐照中，不是所有的熔融金属都散掉，而是一些熔融金属保留在第三沟槽C23中从而沉积在第三沟槽C23的较深端部中。此外，熔融金属的沉积量由于离心力朝向第三沟槽C23的外周侧变大。即，第三沟槽C23的深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅。

如上文描述的，激光辐照位置沿径向方向从内侧朝向外侧移动(激光辐照位置以第一圈位置、第二圈位置以及第三圈位置的顺序移动)，并且随着激光辐照位置变得更靠近涡轮机转轮头部201a的外周，由激光辐照产生的去除量变小。由此，如图7C中图示的，由激光辐照提供的沟槽C20(在下文中还称为校正沟槽C20)的总体深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅。

当校正沟槽C20设置成使得其沟槽深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅时，这样能够确保位于校正沟槽C20的外周侧上的外壁W2的基部部分的强度。由此，在涡轮增压器200的使用旋转范围内，能够阻止位于校正沟槽C20的外周侧上的外壁W2(图7C)变形。

此外，可以使由激光辐照在第一圈位置、第二圈位置以及第三圈位置处产生的相对应的不平衡去除量(去除质量×半径)是恒定的(m1·d1＝m2·d2＝m3·d3)，从而使得能够提高平衡校正的准确性。

该示例述及三个位置——即，第一圈位置至第三圈位置——被激光束辐照的情况。然而，不平衡校正量可以以在涡轮机转轮头部201a的径向方向上的两个位置被激光束辐照的方式被去除或不平衡校正量可以以在涡轮机转轮头部201a的径向方向上的四个或更多个位置被激光束辐照的方式被去除。

应指出的是，即使在涡轮机转轮头部201a的径向方向上的一个位置被激光束辐照的情况下，仍能够通过使熔融金属沉积而使第一沟槽C21的深度朝向涡轮机转轮头部201a的更靠近外周的一侧变浅，如图7A图示的。

<其他实施方式>应当指出的是，文中描述的各实施方式在各个方面仅作为示例并且不是限制性的。因此，本发明的技术范围不能仅由上述实施方式来解读，而是基于权利要求中的描述进行限定。此外，本发明的技术范围包括在等同于权利要求的含义和范围内的所有改型。

例如，上述各实施方式述及本发明的平衡校正装置用于涡轮机转轮201的平衡校正的示例。然而，本发明不限于此，并且可以应用至压缩机叶轮202的平衡校正。此外，平衡校正装置可以具有如下结构：其中，涡轮机转轮201和压缩机叶轮202单独地包括各自的发射激光束的激光振荡器，使得平衡校正可以在涡轮机转轮201和压缩机叶轮202两者上被进行。

上述各实施方式述及本发明的平衡校正装置被应用至涡轮增压器200的涡轮机转轮201和压缩机叶轮202的平衡校正。然而，本发明不局限于此，并且能够应用至任何其他旋转体的平衡校正。

本发明可用作用于旋转体——比如涡轮增压器的涡轮机转轮或压缩机叶轮——的平衡校正装置。该平衡校正装置校正旋转体的平衡。

Claims (5)

1.一种用于旋转体的平衡校正装置，所述平衡校正装置校正所述旋转体的平衡，所述平衡校正装置的特征在于包括：

旋转驱动装置，所述旋转驱动装置构造成使所述旋转体绕所述旋转体的旋转轴线旋转；

激光辐照装置，所述激光辐照装置构造成通过从所述旋转体的旋转轴线方向用激光束辐照所述旋转体而去除所述旋转体的一部分；

旋转角度传感器，所述旋转角度传感器构造成检测所述旋转体的旋转角度；

辐照位置设定装置，所述辐照位置设定装置构造成在所述旋转体的径向方向上设定激光辐照位置；以及

控制器，所述控制器构造成：

(i)控制所述旋转驱动装置、所述激光辐照装置以及所述辐照位置设定装置，

(ii)基于所述旋转角度传感器的输出用所述激光束辐照所述旋转体的不平衡校正位置以留下所述旋转体的外周部，以及

(iii)控制所述激光辐照位置的径向位置、所述旋转体的旋转速度以及所述激光辐照装置的激光输出，以使由激光辐照提供的沟槽在所述旋转轴线方向上的沟槽深度朝向所述旋转体的靠近外周的一侧变浅。

2.根据权利要求1所述的用于旋转体的平衡校正装置，其特征在于，

所述控制器构造成：

(i)控制所述激光输出和所述旋转体的所述旋转速度以使由所述激光辐照产生的熔融材料沉积在所述沟槽中，以及

(ii)通过将关于所述旋转体的所述激光辐照位置沿所述旋转体的所述径向方向从外侧向内侧移动来提供所述沟槽，以使所述沟槽的沟槽深度朝向所述旋转体的靠近所述外周的所述一侧变浅。

3.根据权利要求2所述的用于旋转体的平衡校正装置，其特征在于，

所述控制器构造成使得所述旋转体的所述旋转速度随着所述激光辐照位置沿所述径向方向向内移而增大。

4.根据权利要求1所述的用于旋转体的平衡校正装置，其特征在于，

所述控制器构造成：

(i)将关于所述旋转体的所述激光辐照位置沿所述旋转体的所述径向方向从内侧向外侧移动，以及

(ii)使得由所述激光辐照去除的去除量随着关于所述旋转体的所述激光辐照位置靠近所述旋转体的所述外周而减少。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于旋转体的平衡校正装置，其特征在于还包括：

加速度传感器，所述加速度传感器构造成检测所述旋转体的加速度，其中，

所述控制器构造成基于来自所述旋转角度传感器和所述加速度传感器各自的输出来确定所述旋转体的所述不平衡校正位置。