CN114502825B - 回转体的平衡调节方法、涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
一种回转体的平衡调节方法,具备:失衡获取步骤,在对压气机叶轮侧进行切削加工而对回转体的平衡进行修正的第一平衡修正步骤之后,获取回转体的失衡的位置和量;切除对象部位确定步骤,基于回转体的失衡的位置和量,确定包含涡轮机叶轮的失衡修正位置在内的切除对象范围和切除对象范围中的去除量;第二平衡修正步骤,由激光打标装置对在切除对象部位确定步骤中确定的切除对象范围反复照射激光,从涡轮机叶轮去除去除量,从而对回转体的平衡进行修正。
Description
技术领域
本公开涉及一种涡轮机叶轮与压气机叶轮经由旋转轴连结的回转体的平衡调节方法以及具备上述回转体的涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器是一种通过利用从内燃机(例如发动机)排放的排气的能量来对送入内燃机的气体(例如空气)进行增压,从而实现内燃机输出的提高和燃料效率的提高的增压器。
存在具备涡轮机叶轮与压气机叶轮经由旋转轴机械连结的回转体、对上述回转体进行收纳使其能够旋转的壳体的涡轮增压器。另外,存在包含对收纳对旋转轴进行支撑使其能够旋转的轴承的轴承壳体、收纳涡轮机叶轮的涡轮机壳、收纳压气机叶轮的压气机壳在内的上述壳体。
对于涡轮增压器来说,如果上述回转体产生失衡(相对于回转体的旋转轴心的偏重),则可能会带来因回转体旋转时的失衡而产生的离心力所引起的振动和因上述振动而产生的噪音。
以往,作为对涡轮增压器的旋转时的平衡进行调节的方法,已知对在涡轮增压器芯座中的、压气机叶轮或将压气机叶轮与旋转轴连结的螺母通过使用例如端铣刀或磨石进行的切削加工来消除失衡的双面修正。在上述芯座中,在上述回转体安装有上述轴承和上述轴承壳体。通过对芯座进行双面修正,能够消除对构成芯座的各个部件进行组装时产生的失衡。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2011-112514号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
能够通过上述双面修正来大幅削减芯座的失衡。但是,在即使进行上述双面修正芯座也残留有失衡,振动加速度(G值)变高的情况下,需要进一步的平衡调节。能够想到对芯座的涡轮机叶轮进行平衡修正来实现振动加速度(G值)的降低,但通常涡轮机叶轮以例如镍基高温合金等难加工材料为材料制成,因而存在在上述切削加工中,上述双面修正后的平衡的微调所要求的精度的去除加工较为困难的问题。
在专利文献1中,公开了在使回转体旋转的状态下,在回转体的轴向上向回转体的失衡修正位置照射激光来去除上述失衡修正位置的质量,从而进行回转体的平衡修正。但照射激光来进行金属材料的切削或切割加工的金属加工用的激光加工机价格高昂,存在设备成本增加的可能性。并且,本发明的发明人等进行了锐意研究,结果发现由于上述金属加工用的激光加工机的激光输出功率较高,上述双面修正后的平衡的微调所要求的精度的去除加工较为困难。
鉴于上述情况,本公开的至少一实施方式的目的在于,提供一种能够抑制设备成本的增加,并且提高回转体的平衡调节的精度的回转体的平衡调节方法。
用于解决技术问题的技术方案
本公开的回转体的平衡调节方法是涡轮机叶轮与压气机叶轮经由旋转轴连结的回转体的平衡调节方法,具备:失衡获取步骤,其在对所述压气机叶轮和使所述压气机叶轮与所述旋转轴连结的螺母部件的至少一者进行切削加工而对所述回转体的平衡进行修正的第一平衡修正步骤之后,获取所述回转体的失衡的位置和量;切除对象部位确定步骤,其基于在所述失衡获取步骤中获取的所述回转体的失衡的位置和量,确定包含所述涡轮机叶轮的失衡修正位置在内的切除对象范围和所述切除对象范围中的去除量;第二平衡修正步骤,其由激光打标装置对在所述切除对象部位确定步骤中确定的所述切除对象范围反复照射激光,从所述涡轮机叶轮去除所述去除量,从而对所述回转体的平衡进行修正。
本公开的涡轮增压器是具备涡轮机叶轮与压气机叶轮经由旋转轴连结的回转体的涡轮增压器,其中,所述涡轮机叶轮在凸台部的周面上具有通过激光打标装置刻印的激光刻痕。
发明的效果
根据本公开的至少一实施方式,提供一种能够抑制设备成本的增加,并且提高回转体的平衡调节的精度的回转体的平衡调节方法。
附图说明
图1是一实施方式的回转体的平衡调节方法的流程图。
图2是示意性表示一实施方式的涡轮增压器的芯座的结构的结构示意图。
图3是示意性表示一实施方式的用于回转体的平衡调节方法的失衡检测装置和激光打标装置的结构的结构示意图。
图4是用于对一实施方式的涡轮机叶轮的切除对象范围进行说明的示意图。
图5是用于对一实施方式的涡轮机叶轮的切除对象范围进行说明的示意图。
图6是用于对切除对象范围的一次扫描的激光照射对象位置的轨迹进行说明的示意图。
图7是表示第一平衡修正步骤前的回转体的转速与振动加速度(G值)之间的关系的曲线图。
图8是表示第一平衡修正步骤后的回转体的转速与振动加速度(G值)之间的关系的曲线图。
图9是表示第二平衡修正步骤后的回转体的转速与振动加速度(G值)之间的关系的曲线图。
图10是表示用于对一实施方式的涡轮机叶轮的切除对象范围进行说明的示意图。
图11是用于对一实施方式的涡轮机叶轮的切除对象范围进行说明的示意图。
图12是一实施方式的回转体的平衡调节方法的流程图。
图13是用于对一实施方式的单位切除信息的一个例子进行说明的示意图。
图14是用于对一实施方式的单位切除信息和单位切除期间信息的一个例子进行说明的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的一些实施方式进行说明。但实施方式中所记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等并非旨在将本公开的范围限定于此,只不过是说明例。
例如,“在某个方向上”“沿着某个方向”“平行”“正交”“中心”“同心”或“同轴”等表示相对或绝对的配置的表达不仅是严格地表示这样的配置,也表示以公差或者能够得到相同功能的程度的角度或距离相对变位的状态。
例如,“同一”“相等”“均一”等表示事物等同的状态的表达不仅是严格地表示等同的状态,也表示以公差或者能够得到相同功能的程度的差存在的状态。
例如,表示四边形或圆筒形等形状的表达不仅是表示在几何学中严格意义上的四边形或圆筒形等形状,也表示在能够得到相同效果的范围内、包含凹凸部或倒角部等在内的形状。
另一方面,对于一组成部分的“具备”“包含”“具有”等表现并不是将其它组成部分的存在排除在外的排他表现。
另外,对于同样的结构,存在标注同一附图标记并省略说明的情况。
图1是一实施方式的回转体的平衡调节方法的流程图。图2是示意性表示一实施方式中的涡轮增压器的芯座的结构的结构示意图。图3是示意性表示一实施方式的用于回转体的平衡调节方法的失衡检测装置和激光打标装置的结构的结构示意图。
一些实施方式的回转体的平衡调节方法1是如图2所示的、对涡轮机叶轮5与压气机叶轮6经由旋转轴4机械连结的回转体3的平衡进行调节的方法。在上述回转体的平衡调节方法1中,如图2所示,回转体3的平衡调节在组装于涡轮增压器2的芯座20的状态下进行。
(回转体、涡轮增压器)
如图2所示,回转体3具备沿着旋转轴4的轴线L具有长度方向的旋转轴4、与在旋转轴4的长度方向上的一端部41机械连结的涡轮机叶轮5、与在旋转轴4的长度方向上的另一端部42机械连结的压气机叶轮6。
如图2所示,涡轮机叶轮5包含沿着沿旋转轴4的轴线L的轴向而延伸的轮毂51、设置于该轮毂51的外周面52上的多个叶片53、与轮毂51同轴设置,并且从轮毂51的在上述轴向上的一端部54突出的凸台部55。
在图示的实施方式中,涡轮机叶轮5通过轮毂51的背面511的中央部与旋转轴4的一端部41抵接,并且将抵接部的周围通过焊接来接合而固定于旋转轴4。通过溶接而接合的旋转轴4和涡轮机叶轮5合称为涡轮机转子50。其中,旋转轴4与涡轮机叶轮5的连结方法不限于利用焊接的接合。
如图2所示,压气机叶轮6包含沿着沿旋转轴4的轴线L的轴向而延伸的轮毂61、设置于该轮毂61的外周面62上的多个叶片63。
在图示的实施方式中,压气机叶轮6通过螺纹紧固于旋转轴4而固定。在压气机叶轮6上形成有将轮毂61在沿着上述轴线L的轴向上贯穿的通孔64。旋转轴4的另一端部42插通压气机叶轮6的通孔64,旋转轴4的突出部44从轮毂61的前缘端65突出。压气机叶轮6通过螺母部件21的内螺纹部211与在旋转轴4的突出部44中的外周面45上形成的外螺纹部451螺纹连接而固定于旋转轴4。也就是说,螺母部件21将压气机叶轮6与旋转轴4机械连结。其中,旋转轴4与压气机叶轮6的连结方法不限于螺纹紧固。
如图2所示,涡轮增压器2的芯座20具备上述回转体3、可旋转地对回转体3的旋转轴4进行支撑的轴承22、收纳轴承22的轴承壳体23。如图2所示,涡轮增压器2具备芯座20、构成为对涡轮机叶轮5进行收纳的涡轮机壳24、构成为对压气机叶轮6进行收纳的压气机壳25。由于涡轮机壳24和压气机壳25分别在回转体3的平衡调节结束之后装配于芯座20,因而在图中以双点划线表示。涡轮机壳24和压气机壳25分别通过例如紧固螺栓或V型夹具等紧固部件与轴承壳体23机械连结。
(回转体的平衡调节方法)
如图1所示,一些实施方式的回转体的平衡调节方法1具备芯座组装步骤S101、第一失衡获取步骤S102、第一切除对象部位确定步骤S103、第一平衡修正步骤S104、第二失衡获取步骤S105(失衡获取步骤)、第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)、第二平衡修正步骤S107。
在芯座组装步骤S101中,通过对构成芯座20的各个部件进行组装,从而进行芯座20的组装。其中,在芯座组装步骤S101之前,可能存在对构成芯座20的各个部件(例如涡轮机转子50和压气机叶轮6)进行单体的旋转时的平衡调节。
在芯座组装步骤S101之后,进行芯座20的回转体3的失衡位置和量(质量)的获取的、第一失衡获取步骤S102。更详细而言,如图3所示,在第一失衡获取步骤S102中,通过失衡检测装置7,芯座20的回转体3可旋转地被支撑。
在图示的实施方式中,如图3所示,失衡检测装置7具备两个壳体部件71(涡轮机侧壳体部件71A和压气机侧壳体部件71B)、两个支撑机构72(涡轮机侧支撑机构72A和压气机侧支撑机构72B)。在失衡检测装置7中,在内部收纳涡轮机叶轮5的涡轮机侧壳体部件71A、在内部收纳压气机叶轮的压气机侧壳体部件71B在沿上述轴线L的轴向的两侧隔着芯座20的轴承壳体23,通过两个支撑机构72将两个壳体部件71的至少一者朝向另一者按压,从而支撑芯座20。涡轮机侧支撑机构72A与涡轮机侧壳体部件71A连接,压气机侧支撑机构72B与压气机侧壳体部件71B连接。两个支撑机构72各自以在按压芯座20时不活动的方式固定于工场等的地面,并且经由振动绝缘部件73(例如橡胶等弹性部件)与壳体部件71连接。
在图3所示的实施方式中,在压气机侧支撑机构72B中设置的按压装置74以将压气机侧壳体部件71B朝向芯座20按压的方式构成。作为按压装置74,例如能够举出利用气压或油压来使活塞杆能够伸缩地构成地活塞装置。
如图3所示,失衡检测装置7具备以通过向涡轮机叶轮5和压气机叶轮6中的任一者供给气体(例如空气),从而使回转体3旋转的方式构成的回转装置75、用于从旋转中的回转体3检测失衡的检测装置76。
在图示的实施方式中,回转装置75具备构成为用于送气的鼓风机751、一端部与鼓风机751连接并且另一端部与压气机侧壳体部件71B连接的空气供给配管752,并以经由空气供给配管752将来自鼓风机751的空气向压气机侧壳体部件71B所收纳的压气机叶轮6供给的方式构成。伴随压气机叶轮6的旋转,旋转轴4和涡轮机叶轮5也旋转。其中,在其他一些实施方式中,也可以是空气供给配管752的另一端部与涡轮机侧壳体部件71A连接,将来自鼓风机751的空气向涡轮机叶轮5供给,从而使回转体3旋转的结构。
在图示的实施方式中,检测装置76具备获取回转体3的振动的加速度传感器(振动传感器)761、获取回转体3的相位的旋转角度传感器762、以根据通过加速度传感器761获取的振动信号和通过旋转角度传感器762获取的回转体3的相位来对回转体3的失衡的位置和量(质量)进行计算的方式构成的运算装置(例如计算机)763。在第一失衡获取步骤S102中,通过加速度传感器761从旋转的回转体3获取因回转体3的失衡而产生的旋转时的振动。在通过该加速度传感器761获取振动的同时,通过旋转角度传感器762获取回转体3的相位。基于通过加速度传感器761获取的振动信号与通过旋转角度传感器762获取的回转体3的相位之间的关系,运算装置763对产生振动的回转体3的失衡的位置和量(质量)进行计算。其中,检测装置76是能够从回转体3获取失衡的位置和量(质量)的结构即可,并不限定图示的结构。
在第一切除对象部位确定步骤S103中,基于在第一失衡获取步骤S102获取的回转体3的失衡的位置和量,确定压气机叶轮6和螺母部件21的至少一者中的、回转体3的最佳平衡位置(失衡修正位置)和切除量。
在某个实施方式中,使用同一型号(产品)的芯座20来进行预实验,从而获取表示从回转体3的压气机叶轮6和螺母部件21中的任一者切削的质量(单位重量)与伴随上述质量的切削的振动大小的变化的关系的、至少一个第一关系信息(例如效果向量)。由于如果从回转体3切除的对象不同,则上述第一关系信息也不同,因而需要对于压气机叶轮6和螺母部件21各获取上述第一关系信息。进而基于在第一失衡获取步骤S102中获取的回转体3的失衡的位置、量(初期失衡)以及第一关系信息,对包含回转体3的最佳平衡位置(失衡修正位置)和切除量的第一切削去除信息进行计算。
在第一平衡修正步骤S104中,对上述芯座2中的压气机叶轮6和将压气机叶轮6与旋转轴4连结的螺母部件21中的至少一者进行切削加工,从而对回转体3的平衡进行修正。
在某个实施方式中,基于在第一切除对象部位确定步骤S103确定的失衡修正位置和切除量(切除信息),对压气机叶轮6或螺母部件21进行切削。在第一平衡修正步骤S104中,为了消除回转体3的失衡,对例如螺母部件21的外表面212或压气机叶轮6的轮毂61的外周面62进行切削。
由于螺母部件21易于从芯座20安装、拆卸,并且比压气机叶轮6价格低廉,因而可以优先进行螺母部件21的切削加工。其中,在第一平衡修正步骤S104中,不需要在使回转体3旋转的状态下进行切削加工。
在第二失衡获取步骤S105(失衡获取步骤)中,利用在第一平衡修正步骤S104之后的、与上述第一失衡获取步骤S102相同的方法,进行回转体3的失衡的位置和量(质量)的获取。也就是说,基于在使回转体3旋转的状态下获取的振动信号与同该振动信号对应的回转体3的相位之间的关系,从而产生振动的回转体3的失衡的位置和量(质量)被特定。
图4和图5分别为用于对一实施方式中的涡轮机叶轮的切除对象范围进行说明的示意图。在第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)中,基于在第二失衡获取步骤S105获取的回转体3的失衡的位置和量,确定包含涡轮机叶轮5的失衡修正位置P1(回转体3的最佳平衡位置)在内的切除对象范围57(参照图4、图5)和该切除对象范围57中的去除量。其中,切除对象范围57是在第二平衡修正步骤S107中,通过下述激光打标装置8所切除的范围;切除对象范围57中的去除量是在第二平衡修正步骤S107中,通过激光打标装置8从涡轮机叶轮5去除的量(质量)。
在图示的实施方式中,如图4、图5所示,切除对象范围57位于上述涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551。由于凸台部55的周面551的自旋转中心轴RC的距离均相同,不需要在各个周向位置上对切除对象范围57的形状进行改变,因而容易确定切除对象范围57。其中,在其它一些实施方式中,切除对象范围57可以位于凸台部55的周面551之外。并且,在图示的实施方式中,切除对象范围57以失衡修正位置P1位于中心的方式而设定。
在图示的实施方式中,使用同一型号(产品)的芯座20来进行预实验,从而获取表示从回转体3的涡轮机叶轮5切削的质量(例如单位重量)与伴随上述质量的切削的振动的大小的变化之间的关系的第二关系信息(例如效果向量)。进而基于在第二失衡获取步骤S105中获取的回转体3的失衡的位置、量(初期失衡)以及第二关系信息,对包含回转体3的最佳平衡位置(失衡修正位置)和切除量的第二切削去除信息进行计算。进而基于上述第二切削去除信息,确定切除对象范围和该切除对象范围中的去除量。例如,可以参照与第二切削去除信息对应的、设定有切除对象范围57和该切除对象范围57中的去除量的设定信息,从而根据第二切削去除信息来确定切除对象范围57和该切除对象范围57中的去除量。
在第二平衡修正步骤S107中,由激光打标装置8对在第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)确定的切除对象范围57反复照射激光,从涡轮机叶轮5去除上述切除对象范围57中的去除量,从而对回转体3的平衡进行修正。
激光打标装置8的激光的最大输出功率为100W。作为激光打标装置8,例如可以举出用于通过照射激光来对对象物进行刻印的装置等。
在图示的实施方式中,如图3、图6所示,激光打标装置8包含以对激光照射对象位置照射激光(例如脉冲激光)的方式构成的激光照射部81、以对激光照射对象位置进行调节的方式构成的照射位置调节部82。在图示的实施方式中,从激光照射部81照射的激光的输出功率固定在规定值。
图6是用于对切除对象范围中的每次扫描的激光照射对象位置的轨迹进行说明的示意图。如图6所示,照射位置调节部82为了使在每次扫描中能够通过激光对切除对象范围57的整个范围进行刻印,使激光照射对象位置TP变化。图6中的轨迹T表示激光照射对象位置TP的轨迹的一个例子。激光打标装置8反复进行多次(优选10次以上)扫描,使轨迹T多次经过激光照射对象位置,从而逐渐从切除对象范围57去除失衡。
图7是表示第一平衡修正步骤前的回转体的转速与振动加速度(G值)之间的关系的图表。图8是表示第一平衡修正步骤后的回转体的转速和振动加速度(G值)之间的关系的图表。图9是第二平衡修正步骤后的回转体的转速和振动加速度(G值)之间的关系的图表。
如图7所示,第一平衡修正步骤S104前的回转体3无论在低转速(例如不足十万转)还是高转速(例如十万转以上)下,振动加速度(G值)超过基准振动加速度RG的情况较多。与此相对,如图8所示,通过第一平衡修正步骤S104中的平衡修正,第一平衡修正步骤S104之后的回转体3的失衡大幅下降,尤其在低转速(例如不足十万转)下,振动加速度(G值)降低至比基准振动加速度RG更低。但对于第一平衡修正步骤S104之后的回转体3来说,存在高转速(例如十万转以上)下振动加速度(G值)超过基准振动加速度RG的情况。
图9表示在第一平衡修正步骤S104之后的测量中,对振动加速度(G值)超过基准振动加速度RG的回转体3进行第二平衡修正步骤S107的结果。如图9所示,第二平衡修正步骤S107之后的回转体3通过第二平衡修正步骤中的平衡修正,失衡得到大幅改善,在高转速(例如十万转以上)下振动加速度(G值)降低至比基准振动加速度RG更低。该结果表明,第二平衡修正步骤S107中的平衡调节对于回转体3的平衡的微调十分有效。
如图1所示,一些实施方式的回转体的平衡调节方法1具备在上述第一平衡修正步骤S104之后对回转体3的失衡的位置和量(质量)进行获取的第二失衡获取步骤S105(失衡获取步骤)、基于在第二失衡获取步骤S105中获取的回转体3的失衡的位置和量,确定包含涡轮机叶轮5的失衡修正位置P1在内的切除对象范围57(例如参照图4)和切除对象范围57中的去除量的第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)、由激光打标装置8对在第二切除对象部位确定步骤S106中确定的切除对象范围57反复照射激光,从涡轮机叶轮5去除上述去除量,从而对回转体3的平衡进行修正的第二平衡修正步骤S107。
根据上述方法,在第二平衡修正步骤S107中,由激光打标装置8对切除对象范围57反复照射激光,从涡轮机叶轮5对于失衡去除上述去除量(切除对象范围57中的去除量),从而对回转体3的平衡进行修正。其中,由于激光打标装置8与金属加工用的激光加工机相比,激光的功率输出较小,能够使切除对象范围57中的每次扫描的自涡轮机叶轮5的去除量较小,因而能够通过对切除对象范围57进行反复扫描,从而高精度地去除要求的去除量。也就是说,激光打标装置8适于第二平衡修正步骤S107中的回转体3的平衡的微调。并且,即使在涡轮机叶轮5以难加工材料为材料的情况下,激光打标装置8也能够高精度地进行加工。因此,根据上述方法,能够提高回转体3的平衡调节的精度。并且,由于激光打标装置8与金属加工用的激光加工机相比价格低廉,因而能够抑制设备成本的增加。
在一些实施方式中,例如如图4所示,上述切除对象范围57位于涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551。在图示的实施方式中,切除对象范围57在涡轮机叶轮5的轴向(旋转中心轴RC延伸的方向)上位于离开凸台部55的端面552(前端)规定距离(例如1mm)以上的周面551A。由于凸台部55的端面552在涡轮机转子50单体的平衡调节时被切削,可能无法确保充足的加工余量,因而优选切除对象范围57位于上述周面551A。
根据上述方法,切除对象范围57位于涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551。为了从位于凸台部55的周面551的切除对象范围57将涡轮机叶轮5的一部分作为失衡而去除,激光打标装置8的激光沿着与涡轮机叶轮5的轴向交叉(例如正交)的方向照射。其中,由于涡轮机叶轮5的凸台部55与轮毂51或叶片53相比,涡轮机叶轮5的旋转时产生的离心力较小,因而能够减小切除对象范围57中的由去除加工带来的不利影响(例如高周疲劳强度的下降等)。
而且,因为凸台部55的周面551与凸台部55的端面552相比,自凸台部55(涡轮机叶轮5)的旋转中心轴RC的距离更长,能够减少为了消除失衡所需的去除量。进而,虽然凸台部55的端面552在涡轮机转子50单体的平衡调节时被切削,存在无法确保充足的加工余量的可能性,而凸台部55的周面551在去除量较大的情况下也能确保充分的加工余量。
在一些实施方式中,例如如图4所示,上述切除对象范围57沿着涡轮机叶轮5的周向具有长轴LA、沿着上述涡轮机叶轮的轴向具有短轴SA。通过由激光打标装置8(参照图3、图6)对切除对象范围57反复照射激光,从而形成在凸台部55的周面551通过激光打标装置8刻印的激光刻痕58。
在图示的实施方式中,切除对象范围57设定为矩形,激光刻痕58的凹部形状为矩形。其中,长轴LA既可以在与涡轮机叶轮5的周向的相同方向上延伸,也可以相对于涡轮机叶轮5的周向在±45°的范围内倾斜。并且,短轴SA既可以在与涡轮机叶轮5的轴向相同的方向上延伸,也可以相对于涡轮机叶轮5的轴向在±45°的范围内倾斜。
根据上述方法,切除对象范围57在沿着涡轮机叶轮5的周向上具有长轴LA,在沿着涡轮机叶轮5的轴向上具有短轴SA。由于涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551的在周向上的长度与在轴向上的长度相比更长,因而容易进行沿着周向具有长轴LA的切除对象范围的确保。
在一些实施方式中,在以沿着涡轮机叶轮5的轴向延伸的短轴SA的长度为L1、以沿着涡轮机叶轮5的周向延伸的长轴LA的长度为L2时,满足1.5≤L2/L1≤100的条件。
如果切除对象范围57的长轴LA的长度L2过长,则沿着涡轮机叶轮5的周向延伸的长轴LA的两端部571,572的自失衡修正位置的距离变大,存在该两端部对于失衡的修正变得不太有效的可能。另外,如果切除对象范围57的长轴LA的长度L2过短,则存在不能去除为了消除失衡所需的去除量的可能。根据上述方法,由于满足1.5≤L2/L1≤100的条件,因而能够对长轴LA的两端部571,572的自失衡修正位置P1的距离变大的情况进行抑制,使失衡的修正在整个切除对象范围57有效。并且,能够确保为了消除失衡所需的去除量。
图10是一实施方式中对涡轮机叶轮的切除对象范围进行说明的示意图。在一些实施方式中,如图10所示,上述切除对象范围57沿着涡轮机叶轮5的周向具有长轴LA,沿着上述涡轮机叶轮的轴向具有短轴SA。而且,上述切除对象范围57包含第一切除对象范围57A、与第一切除对象范围57A在涡轮机叶轮5的轴向上排列的第二切除对象范围57B。可以基于第一切除对象范围57A中的在平衡调节后获取的失衡的位置或量(质量)来设定第二切除对象范围57B。
根据上述方法,由于多个切除对象范围57(第一切除对象范围57A、第二切除对象范围57B)各自沿着涡轮机叶轮5的轴向具有短轴SA,因而多个切除对象范围57能够位于涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551。并且,由于多个切除对象范围57在涡轮机叶轮5的轴向上排列并位于涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551上,因而与单一的切除对象范围57位于涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551上的情况相比,能够对各自的切除对象范围57的长轴LA过长的情况进行抑制,并且增加从涡轮机叶轮5的凸台部55能够去除的量。
在上述的回转体的平衡调节方法1中、可以将第二失衡获取步骤S105(失衡获取步骤)、第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)、第二平衡修正步骤S107的各个步骤按照该顺序多次进行。在一些实施方式中,可以基于第一切除对象范围57A中的在平衡调节后获取的失衡的位置或量(质量)来设定上述第二切除对象范围57B。在该情况下,能够提高第二切除对象范围57B中的平衡调节的精度。
图11是用于对一实施方式中的涡轮机叶轮的切除对象范围进行说明的示意图。在一些实施方式中,如图11所示,上述切除对象范围57沿着涡轮机叶轮5的周向具有短轴SA,沿着涡轮机叶轮5的轴向具有长轴LA。在该情况下,由于能够对沿着涡轮机叶轮5的周向延伸的短轴SA的两端部571A,572A的自失衡修正位置P1的距离变大的情况进行抑制,因而能够在整个切除对象范围57上有效地进行失衡的修正。
图12是一实施方式中的回转体的平衡调节方法的流程图。在一些实施方式中,如图12所示,上述回转体的平衡调节方法1进一步具备切除条件确定步骤S201。切除条件确定步骤S201在第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)之后且第二平衡修正步骤S107之前进行。
图13是用于对一实施方式中的单位切除信息的一个例子进行说明的示意图。在切除条件确定步骤S201之前,预先准备激光打标装置8的激光的照射次数TI和激光的扫描速度SS的组合、单位面积的去除量即单位去除量UR所关联的至少一个单位切除信息UE。可以在平衡调节方法1开始前准备单位切除信息UE。虽然可以使用与涡轮机叶轮5相同种类的材料并进行预实验从而获取该单位切除信息UE,但为了提高精度,优选同一型号(产品)的芯座20进行预实验来获取该单位切除信息UE。
上述至少一个单位切除信息UE可以不仅包含关于照射次数TI和扫描速度SS的组合、上述组合中单位去除量UR的信息(表示关系性的信息),还可以包含关于通过该信息表示关系性的照射次数TI、扫描速度、单位去除量的信息(个别信息,例如数值等)。另外,在某个实施方式中,上述至少一个单位切除信息UE是例如映射、表格或机器学习模型等存储在数据库的电子数据。上述运算装置763具备计算机的通常构成(例如,CPU、内存、内置存储器等),并以能够参照上述数据库的方式构成。上述数据库可以搭载于运算装置763。
图13是横轴表示激光打标装置8的激光的照射次数TI、纵轴表示单位去除量UR(单位面积的去除量)的曲线图,各个激光的扫描速度SS(25mm/s、50mm/s、100mm/s)用不同的记号标示。也就是说、图13中的一处记号表示单位切除信息UE(包含表示上述关系性的信息和个别信息),在图13中,通过各个扫描速度SS的近似曲线AL1、AL2、AL3和多处记号,示出照射次数TI和扫描速度SS各自不同的多个单位切除信息UE。并且,图13中的扫描速度SS的近似曲线AL1、AL2、AL3分别表示照射次数TI各自不同的多个单位切除信息UE。激光打标装置8的激光的照射次数TI表示上述扫描的重复次数(按轨迹T完成扫描的次数)、激光的扫描速度SS表示照射位置调节部82的激光照射对象位置TP的移动速度。
在切除条件确定步骤S201中,参照上述至少一个单位切除信息UE(S201A),根据在第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)中确定的切除对象范围57和切除对象范围57中的去除量,确定第二平衡修正步骤S107中的激光的照射次数TI和激光的扫描速度SS(S201B)。
在切除条件确定步骤S201中,以切除对象范围57的面积去除切除对象范围57中的去除量,从而求得切除对象范围57中的单位面积的去除量。能够通过参照至少一个单位切除信息UE,从而确定与切除对象范围57中的单位面积的去除量对应的照射次数TI和扫描速度SS。在某个实施方式中,上述运算装置763参照存储有单位切除信息UE的数据库(S201A),进行上述步骤S201B。
根据上述方法,基于激光打标装置8的激光的照射次数TI和激光的扫描速度SS与单位面积中的去除量即单位去除量UR之间的关系(单位切除信息UE),由在第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)中确定的切除对象范围57和去除量来确定第二平衡修正步骤S107中的激光的照射次数TI和激光的扫描速度SS。在该情况下,由于能够减小在第二切除对象部位确定步骤S106中确定的去除量与在第二平衡修正步骤S107中去除的实际量之间的差,因而能够从涡轮机叶轮5去除适宜的量的失衡。因此,根据上述方法,能够提高回转体3的平衡调节的精度。
图14是用于对一实施方式中的单位切除信息或单位切除期间信息的一个例子进行说明的示意图。在图14中,示出相对于同一单位去除量UR(UR1)扫描速度SS(SS1~SS5)和照射次数TI(TI1~TI5)不同的多个单位切除信息UE(UE1~UE5)。其中,图14的扫描速度SS(SS1~SS5)各自所附的数字越大,扫描速度越快。也就是说,SS1最慢,SS5最快。如果扫描速度SS变快,则由于每次扫描的去除量变小,因而图14中的照射次数TI(TI1~TI5)各自所附的数字越大,照射次数越多。
图14也示出了在切除条件(扫描速度SS与照射次数TI的组合)下,激光打标装置8为了切除与上述切除条件对应的单位去除量UR所需的期间(单位切除期间UT、UT1~UT5)。图14也示出了切除条件与单位切除期间UT相关联的多个信息(单位切除期间信息)。图14中的单位切除期间UT(UT1~UT5)分别与扫描速度SS和照射次数TI的组合对应,附有的数字越大,期间越长。也就是说,UT1是最短的期间,UT5是最长的期间。并且,图14也示出了各切除条件下的周期时间CT(CT1~CT5)。“周期时间”表示在第二平衡修正步骤S107中,激光打标装置8从涡轮机叶轮5对平衡调节所需的量的失衡进行去除所需的时间。
在一些实施方式中,例如如图14所示,上述至少一个单位切除信息UE包含相对于同一上述单位去除量UR扫描速度SS各自不同的单位切除信息UE。在上述切除条件确定步骤S201中,将多个单位切除信息UE中的将扫描速度SS最快的单位切除信息UE的、照射次数TI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107中的照射次数TI和扫描速度SS。
在图14所示的例子中,由于在多个单位切除信息UE(UE1~UE5)之中,单位切除信息UE5的扫描速度SS最快,因而在切除条件确定步骤S201中,将单位切除信息UE5的扫描速度SS5和照射次数TI5设定为第二平衡修正步骤中的照射次数TI和扫描速度SS。
如果加快激光的扫描速度SS,则虽然照射次数NI(扫描)的每次失衡的去除量变小,但能够减小失衡的预计去除量与实际去除量之间的差。也就是说,能够提高失衡的去除精度。与此相对,如果减慢激光的扫描速度SS,则与扫描速度SS较快的情况相比,虽然失衡的预计去除量与实际去除量之间的差增大,但能够使照射次数NI(扫描)的每次失衡的去除量增大。根据上述方法,在切除条件确定步骤S201中,将多个单位切除信息UE之中的、扫描速度SS最快的单位切除信息UE的照射次数NI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107的照射次数NI和扫描速度SS,从而能够实现失衡的去除精度提高。
在一些实施方式中,例如如图14所示,上述多个单位切除信息UE各自的扫描速度SS比扫描速度SS的上限阈值USS更小。在切除条件确定步骤S201中,将包含比上限阈值USS更小的扫描速度SS的多个单位切除信息UE之中的、扫描速度SS最快的单位切除信息UE的照射次数NI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107的照射次数NI和扫描速度SS。
在图14所示的例子中,由于单位切除信息UE5的扫描速度SS5比扫描速度SS的上限阈值USS更大,因而将单位切除信息UE5从在第二平衡修正步骤S107中采用的一单位切除信息UE中排除。由于在除了单位切除信息UE5的多个单位切除信息UE(UE1~UE4)之中,单位切除信息UE4的扫描速度SS最快,因而将单位切除信息UE4的照射次数NI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤中的照射次数TI和扫描速度SS。
如果加快激光的扫描速度SS,则与扫描速度SS较慢的情况相比,能够提高失衡的去除精度。但如果加快扫描速度SS,则由于照射次数NI(扫描)的每次失衡的去除量变小,则照射次数NI变多,第二平衡修正步骤S107的周期时间CT变长。例如,对于具备回转体3的涡轮增压器2的制造工序来说,如果与其它工序相比,第二平衡修正步骤S107的周期时间CT更长,则涡轮增压器2的生产率下降。根据上述方法,通过将包含比上限阈值USS更小的扫描速度SS的多个单位切除信息UE之中的、扫描速度SS最快的单位切除信息UE的照射次数NI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107的照射次数NI和扫描速度SS,能够使第二平衡修正步骤S107中的扫描速度SS比上限阈值USS更小。因此,能够提高失衡的去除精度,并且对第二平衡修正步骤S107的周期时间CT变得过长的情况进行抑制。
在一些实施方式中,例如如图14所示,上述至少一个单位切除信息UE包含相对于同一上述单位去除量UR、扫描速度SS各自不同的多个单位切除信息UE。在上述切除条件确定步骤S201中,将多个单位切除信息UE之中的第二平衡修正步骤S107的周期时间CT最小的单位切除信息UE的、照射次数TI和扫描速度SS设定为上述第二平衡修正步骤中的照射次数TI和扫描速度SS。
在某个实施方式中,在切除条件确定步骤S201之前,预先准备多个单位切除期间信息RT。单位切除期间信息RT至少包含单位切除信息UE中的扫描速度SS与照射次数TI的组合与单位切除期间UT的关系。可以在平衡调节方法1的开始前准备上述多个单位切除期间信息RT。既可以使用激光打标装置8进行预实验来获取该单位切除期间信息RT,也可以根据扫描速度SS、照射次数T1、单位去除量UR、轨迹T等各种条件对单位切除期间UT进行计算,从而获取该单位切除期间信息RT。
在切除条件确定步骤S201中,可以参照多个单位切除期间信息RT,从而对第二平衡修正步骤S107中采用的一单位切除信息UE进行特定。上述周期时间CT在切除对象范围57的面积相等的情况下,与单位切除期间UT对应。即如图14所示,如果单位切除期间UT变长则周期时间CT变长,如果单位切除期间UT变短,则周期时间CT变短。图14中的周期时间CT(CT1~CT5)各自附有的数字越大,周期时间越长。也就是说,CT是最短期间,CT5是最长期间。因此,在对一单位切除信息UE进行特定时,作为周期时间CT的替代,可以对单位切除期间UT进行比较。
另外,在其他某个实施方式中,将单位切除期间UT乘以切除对象范围57的面积而获取的期间看作周期时间CT,在对一单位切除信息UE进行特定时,可以在确定切除条件时对该周期时间CT进行比较。
在图14所示的例子中,由于在多个单位切除信息UE(UE1~UE5)之中,单位切除信息UE1的单位切除期间UT和周期时间CT最短,因而在切除条件确定步骤S201中,将单位切除信息UE1的扫描速度SS1和照射次数TI1设定为第二平衡修正步骤中的照射次数TI和上述扫描速度SS。
上述多个单位切除期间信息RT不仅可以包含照射次数TI和扫描速度SS的组合、关于上述组合中的单位切除期间UT的信息(表示关系性的信息),还可以包含关于通过该信息示出关系性的照射次数TI、扫描速度SS、单位切除期间UT的信息(个别信息,例如数值等)。并且。在某个实施方式中,上述多个单位切除期间信息RT是例如映射、表格或者机器学习模型等电子数据,存储在上述数据库中。在某个实施方式中,上述运算装置763参照存储了单位切除期间信息RT的数据库(S201A),进行上述步骤S201B。
根据上述方法,在切除条件确定步骤S201中,通过将在多个单位切除信息UE之中第二平衡修正步骤S107的周期时间最小的单位切除信息UE的、照射次数TI和扫描速度SS设定为上述第二平衡修正步骤中的上述照射次数TI和上述扫描速度SS,能够实现第二平衡修正步骤S107的周期时间的缩短。
在一些实施方式中,例如如图14所示,上述多个单位切除信息UE各自的扫描速度SS比扫描速度SS的下限阈值LSS更大。在切除条件确定步骤S201中,将包含比下限阈值LSS更大的扫描速度SS的多个单位切除信息UE之中的周期时间CT最小的单位切除信息UE的、照射次数NI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107的照射次数NI和扫描速度SS。
在图14所示的例子中,由于单位切除信息UE1的扫描速度SS1比扫描速度SS的下限阈值LSS更小,因而将单位切除信息UE1从在第二平衡修正步骤S107中采用的一单位切除信息UE中排除。由于在除了单位切除信息UE1的多个单位切除信息UE(UE2~UE5)之中,单位切除信息UE2的单位切除期间UT和周期时间CT最短,因而将单位切除信息UE2的照射次数NI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤中的照射次数TI和上述扫描速度(SS)。
如果减慢激光的扫描速度SS,则由于与扫描速度SS较快的情况相比,照射次数NI(扫描)的每次失衡的去除量变大,因而能够减少照射次数NI,从而缩短第二平衡修正步骤S107的周期时间CT。但如果减缓扫描速度SS,则失衡的预计去除量与实际去除量之间的差变大,失衡的去除精度下降。
例如,如图13所示,在扫描速度SS一定的情况下,如果扫描速度SS较快(例如50mm/s、100mm/s),则激光打标装置8的激光的照射次数TI与单位去除量UR呈线性关系。与此相对,在扫描速度SS较慢的情况(例如25mm/s)下,照射次数NI(扫描)的每次去除的失衡的去除量较大,切除对象范围57的深度变深。如果切除对象范围57的深度变深,则由于与激光照射开始时相比,激光照射部81与激光照射对象位置TP之间的距离变大,变得无法进行激光的对焦,不能去除与照射次数TI对应的单位去除量UR。因此,失衡的预计去除量与实际去除量之间的差变大,失衡的去除精度下降。
根据上述方法,通过将包含比下限阈值LSS更大的扫描速度SS的多个单位切除信息UE之中的周期时间CT最小的单位切除信息UE的、照射次数NI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107的照射次数NI和扫描速度SS,能够使第二平衡修正步骤S107中的扫描速度SS比下限阈值LSS更大。因此,能够实现第二平衡修正步骤S107的周期时间CT的缩短,并且确保失衡的去除精度。
在上述一些实施方式中,扫描速度SS比上限阈值USS更大的单位切除信息UE和扫描速度SS比下限阈值LSS更小的单位切除信息UE从在第二平衡修正步骤S10中采用的一单位切除信息UE中被排除,但也可以将单位切除期间UT或周期时间CT比上限阈值更大或下限阈值更小的单位切除信息UE从在第二平衡修正步骤S107中采用的一单位切除信息UE中排除。例如,在某个实施方式中,与上述多个单位切除信息UE各自的照射次数NI和扫描速度SS对应的单位切除期间UT比单位切除期间UT的上限阈值UUT更小且比单位切除期间UT的下限阈值LUT更大。在切除条件确定步骤S201中,从包含与比上限阈值UUT更小且比下限阈值LUT更大的单位切除期间UT对应的照射次数NI和扫描速度SS的多个单位切除信息UE之中,确定在第二平衡修正步骤S107中采用的一单位切除信息UE。并且,在某个实施方式中,与上述多个单位切除信息UE各自的单位去除量UR、照射次数NI、扫描速度SS对应的周期时间CT比周期时间CT的上限阈值UCT更小且比单位切除期间UT的下限阈值LCT更大。其中,对于不满足条件(例如比上限阈值更小)的单位切除信息UE,既可以在上述步骤S201A或S201B中将其排除,也可以不在上述步骤S201A之前准备。
在一些实施方式中,例如如图13所示,上述至少一个单位切除信息UE包含扫描速度SS各自不同的多个单位切除信息UE。在上述切除条件确定步骤S201中,从多个单位切除信息UE之中,将包含作为扫描速度SS的第一扫描速度SS6的第一单位切除信息UE6、包含作为扫描速度SS的比第一扫描速度SS6更快的第二扫描速度SS7的第二单位切除信息UE7各自的照射次数TI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107中的照射次数TI和扫描速度SS。
第二平衡修正步骤S107包含激光的扫描速度SS为第一扫描速度SS6的、激光的扫描速度SS为第二扫描速度SS7的高速时修正步骤S107B。
在某个实施方式中,切除条件确定步骤S201包含基于第一单位切除信息UE6和第二单位切除信息UE7,将在第二切除对象部位确定步骤S106(切除对象部位确定步骤)中确定的切除对象范围57的去除量分为通过低速时修正步骤S107A对切除对象范围57进行去除的低速时去除量、通过高速时修正步骤S107B对切除对象范围57进行去除的高速时去除量的步骤。而且,根据切除对象范围57、低速时去除量、高速时去除量,分别基于第一单位切除信息UE6和第二单位切除信息UE7,确定低速时修正步骤S107A和高速时修正步骤S107B各自的激光的照射次数TI和激光的扫描速度SS。
根据上述方法,在切除条件确定步骤S201中,通过将扫描速度SS彼此不同的两个单位切除信息UE(第一单位切除信息UE6、第二单位切除信息UE7)各自的照射次数TI和扫描速度SS设定为第二平衡修正步骤S107中的照射次数TI和扫描速度SS,能够在第二平衡修正步骤S107中改变激光的扫描速度SS。因此,由于通过以比第二扫描速度SS7更慢的第一扫描速度SS6进行激光扫描,能够迅速去除失衡,因而能够对周期时间的增加进行抑制。另外,通过以比第一扫描速度SS6更快第二扫描速度SS7进行激光扫描,能够确保失衡的去除精度。
在某个实施方式中,上述低速时去除量比上述高速时去除量更大。在该情况下,能够迅速去除失衡。
在一些实施方式中,如图12所示,第二平衡修正步骤S107包含上述低速时修正步骤S107A(前半段修正步骤)、在低速时修正步骤S107A之后进行的上述高速时修正步骤S107B(后半段修正步骤)。
根据上述方法,对于第二平衡修正步骤S107中的平衡修正来说,由于随着切削深度变深,激光打标装置8的激光的照射次数TI和激光的扫描速度SS与单位面积的去除量即单位去除量UR之间的关系性变弱,因而在后半段修正步骤中,通过以比第一扫描速度SS6更快的第二扫描速度SS7进行激光扫描,能够抑制失衡的去除精度的下降。
在一些实施方式中,上述激光打标装置8的上述激光的最大输出功率为100W以下。在该情况下,由于激光打标装置8的激光的最大输出功率为100W以下,能够减小每次扫描的自涡轮机叶轮5的去除量,因而通过对切除对象范围57反复扫描,能够高精度地去除所要的去除量。并且,由于激光的最大输出功率为100W以下的激光打标装置8比激光的最大输出功率超过100W的激光打标装置价格低廉,因而能够抑制设备成本的增加。特别是因为汽车用等的小型涡轮增压器2的涡轮机叶轮5较小,所以激光的最大输出功率为50W以下。优选激光的最大输出功率为15W以上且50W以下。
一些实施方式的涡轮增压器2的制造方法包含上述回转体的平衡调节方法1。在该情况下,在回转体的平衡调节方法1中,由于高精度地进行涡轮增压器2的回转体3的平衡调节,因而能够对回转体3旋转时产生的振动和噪音进行抑制。
一些实施方式的涡轮增压器2具备涡轮机叶轮5与压气机叶轮6经由旋转轴4连结的回转体3。而且,如图2所示,上述涡轮机叶轮5具有通过激光打标装置8在凸台部55的周面551上刻印的激光刻痕58。
根据上述结构,由于涡轮增压器2具有通过激光打标装置8在涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551上刻印的激光刻痕58,因而已经高精度地进行了回转体3的平衡调节,从而能够对回转体3旋转时产生的振动和噪音进行抑制。例如,由于通过由激光打标装置8向涡轮机叶轮5的凸台部55的周面551反复照射激光,能够高精度地去除失衡,因而能够提高回转体3的平衡调节的精度。并且,由于激光打标装置8与金属加工用的激光加工机相比价格低廉,因而能够抑制设备成本的增加。
并且,在图示的实施方式中,如图4、图5所示,涡轮机叶轮5在凸台部55的端面552上具有为了去除失衡而切削的切削痕59。在该情况下,已经高精度地进行了涡轮机叶轮5单体的平衡调节,从而能够对回转体3旋转时产生的振动和噪音进行抑制。
并且,在图示的实施方式中,如图2所示,涡轮增压器2在螺母部件21的外表面212和压气机叶轮6的轮毂61的外周面62的至少一者上具有为了去除失衡而切削的压气机侧切削痕26。在该情况下,已经高精度地进行了芯座20的回转体3的平衡调节,从而能够对回转体3旋转时产生的振动和噪音进行抑制。
本公开不限于上述实施方式,也包含对上述实施方式实施变形的方案和将这些方案适当组合的方案。
上述一些实施方式记载的内容例如如下所述。
1)本公开至少一实施方式的回转体的平衡调节方法(1)是涡轮机叶轮(5)与压气机叶轮(6)经由旋转轴(4)连结的回转体(3)的平衡调节方法,具备:失衡获取步骤(第二失衡获取步骤S105),其在对上述压气机叶轮(6)和使上述压气机叶轮(6)与上述旋转轴(4)连结的螺母部件(21)的至少一者进行切削加工而对上述回转体(3)的平衡进行修正的第一平衡修正步骤(S104)之后,获取上述回转体(3)的失衡的位置和量;
切除对象部位确定步骤(第二切除对象部位确定步骤S106),其基于在上述失衡获取步骤(第二失衡获取步骤S105)中获取的上述回转体(3)的失衡的位置和量,确定包含上述涡轮机叶轮(5)的失衡修正位置(P1)在内的切除对象范围(57)和上述切除对象范围(57)中的去除量;
第二平衡修正步骤(S107),其由激光打标装置(8)对在上述切除对象部位确定步骤(第二切除对象部位确定步骤S106)中确定的上述切除对象范围(57)反复照射激光,从上述涡轮机叶轮(5)去除上述去除量,从而对上述回转体(3)的平衡进行修正。
根据上述1)的方法,在第二平衡修正步骤中,由激光打标装置对切除对象范围反复照射激光,通过从涡轮机叶轮对失衡去除上述去除量,从而进行上述回转体的平衡修正。其中,由于上述激光打标装置与金属加工用的激光加工机相比激光的输出功率较小,能够减小切除对象范围中的每次扫描的自涡轮机叶轮的去除量,因而能够通过对切除对象范围进行反复扫描而高精度地去除所需要的去除量。也就是说,上述激光打标装置适用于第二平衡修正步骤中的回转体的平衡的微调。并且,即使在涡轮机叶轮以难加工材料为材料的情况下,上述激光打标装置也能够高精度地进行加工。因此,根据上述方法,能够提高回转体的平衡调节的精度。并且,由于上述激光打标装置与金属加工用的激光加工机相比价格低廉,因而能够抑制设备成本的增加。
2)在一些实施方式中,根据上述1)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述切除对象范围(57)位于上述涡轮机叶轮(5)的凸台部(55)的周面(551)。
根据上述2)的方法,切除对象范围位于涡轮机叶轮的凸台部的周面。为了从位于凸台部的周面的切除对象范围去除涡轮机叶轮的一部分作为失衡,激光打标装置的激光沿着与涡轮机叶轮的轴向交叉(例如正交)的方向照射。在这里,由于涡轮机叶轮的凸台部与轮毂(51)或叶片(53)相比,涡轮机叶轮旋转时产生的离心力较小,因而能够减小切除对象范围中的去除加工带来的不利影响(例如高周疲劳强度的下降等)。而且,凸台部的周面与凸台部的端面(552)相比,由于自凸台部(涡轮机叶轮)的旋转中心轴(RC)的距离变长,因而能够减少为了消除失衡所需的去除量。另外,凸台部的端面在涡轮机叶轮单体的平衡调节时被切削,存在无法确保充足的加工余量的可能性,但凸台部的周面即使在去除量较大的情况下也能够保证充足的加工余量。
3)在一些实施方式中,根据上述1)或2)所述的回转体的平衡调节方法(1),进一步具备切除条件确定步骤(S201),在该切除条件确定步骤(S201)中,参照上述激光打标装置(8)的上述激光的照射次数(TI)和上述激光的扫描速度(SS)与单位面积的去除量即单位去除量(UR)相关联的至少一个单位切除信息(UE),根据在上述切除对象部位确定步骤(第二切除对象部位确定步骤S106)中确定的上述切除对象范围(57)和上述去除量,确定上述第二平衡修正步骤(S107)中的上述激光的上述照射次数(TI)和上述激光的上述扫描速度(SS)。
根据上述3)的方法,基于激光打标装置的激光的照射次数、激光的扫描速度与单位面积的去除量即单位去除量之间的关系(单位切除信息),根据在切除对象部位确定步骤中确定的切除对象范围和去除量确定第二平衡修正步骤中的激光的照射次数和激光的扫描速度。在该情况下,由于能够将在切除对象部位确定步骤中确定的去除量与在第二平衡修正步骤中去除的实际量之间的差减小,因而能够从涡轮机叶轮(5)去除适当的量的失衡。因此,根据上述方法,能够提高回转体(3)的平衡调节的精度。
4)在一些实施方式中,根据上述3)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述至少一个单位切除信息(UE)包含相对于同一上述单位去除量,上述扫描速度(SS)各自不同的多个单位切除信息(UE),在上述切除条件确定步骤(S201)中,将在上述多个单位切除信息(UE)之中上述扫描速度(SS)最快的单位切除信息(UE)的照射次数(TI)和扫描速度(SS)设定为上述第二平衡修正步骤中的上述照射次数(TI)和上述扫描速度(SS)。
如果加快激光的扫描速度,则虽然照射次数的每次失衡的去除量变小,但能够减小失衡的预计去除量与实际去除量的差。也就是说,能够提高失衡的去除精度。与此相对,如果减慢激光的扫描速度,则与扫描速度较快的情况相比,虽然失衡的预计去除量与实际去除量之间的差增大,但能够将照射次数的每次失衡的去除量增大。根据上述4)的方法,在切除条件确定步骤中,通过将在多个单位切除信息之中扫描速度最快的单位切除信息的照射次数和扫描速度设定为第二平衡修正步骤的照射次数和扫描速度,能够实现失衡的去除精度的提高。
5)在一些实施方式中,根据上述4)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述多个单位切除信息(UE)各自的扫描速度(SS)比上限阈值(USS)更小。
如果加快激光的扫描速度,则与扫描速度较慢的情况相比,能够提高失衡的去除精度。但如果加快扫描速度,则由于照射次数(扫描)的每次失衡的去除量变小,因而照射次数变多,第二平衡修正步骤的周期时间变长。“周期时间”表示在第二平衡修正步骤中,激光打标装置8从涡轮机叶轮5对平衡调节所需的量的失衡进行去除所需的时间。例如,在具备回转体的涡轮增压器的制造工序中,与其它工序相比,第二平衡修正步骤的周期时间更长,则涡轮增压器的生产率下降。根据上述5)的方法,通过将包含比上限阈值更小的扫描速度在内的多个单位切除信息之中的扫描速度最快的单位切除信息的照射次数和扫描速度设定为第二平衡修正步骤的照射次数和扫描速度,能够使第二平衡修正步骤中的扫描速度比上限阈值更小。因此,能够提高失衡的去除精度,并且对第二平衡修正步骤的周期时间过长的情况进行抑制。
6)在一些实施方式中,根据上述3)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述至少一个单位切除信息(UE)包含相对于同一上述单位去除量(UR)而上述扫描速度(SS)各自不同的多个单位切除信息(UE),在上述切除条件确定步骤(S201)中,将在上述多个单位切除信息(UE)之中上述第二平衡修正步骤(S107)的周期时间最小的单位切除信息(UE)的照射次数(TI)和扫描速度(SS)设定为上述第二平衡修正步骤中的上述照射次数(TI)和上述扫描速度(SS)。
根据上述6)的方法,在切除条件确定步骤中,通过将在多个单位切除信息之中第二平衡修正步骤的周期时间最小的单位切除信息的照射次数和扫描速度设定为第二平衡修正步骤中的照射次数和扫描速度,能够实现第二平衡修正步骤的周期时间的缩短。
7)在一些实施方式中,根据上述6)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述多个单位切除信息(UE)各自的扫描速度(SS)比下限阈值(LSS)更大。
如果减慢激光的扫描速度,则与扫描速度较快的情况相比,由于照射次数(扫描)的每次失衡的去除量变大,因此能够减少照射次数,从而缩短第二平衡修正步骤的周期时间。但是,如果减慢扫描速度,则失衡的预计去除量与实际去除量的差变大,失衡的去除精度下降。根据上述7)的方法,通过将包含比下限阈值更大的扫描速度的多个单位切除信息之中的周期时间最小的单位切除信息的照射次数和扫描速度设定为第二平衡修正步骤的照射次数和扫描速度,能够使第二平衡修正步骤中的扫描速度比下限阈值更大。因此,能够实现第二平衡修正步骤的周期时间的缩短,并且确保所需的失衡的去除精度。
8)在一些实施方式中,根据上述3)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述至少一个单位切除信息(UE)包含上述扫描速度(SS)各自不同的多个单位切除信息(UE),在上述切除条件确定步骤(S201)中,将在上述多个单位切除信息(UE)之中作为上述扫描速度(SS)包含第一扫描速度(SS6)的第一单位切除信息(UE6)、作为上述扫描速度(SS)包含比上述第一扫描速度(SS6)更快的第二扫描速度(SS7)的第二单位切除信息(UE7)各自的照射次数(TI)和扫描速度(SS)设定为上述第二平衡修正步骤中的上述照射次数(TI)和上述扫描速度(SS)。
根据上述8)的方法,在切除条件确定步骤中,通过扫描速度彼此不同的两个单位切除信息(第一单位切除信息UE6、第二单位切除信息UE7)各自的照射次数和扫描速度设定为第二平衡修正步骤的照射次数和扫描速度,能够在第二平衡修正步骤(S107)中改变激光的扫描速度。因此,由于通过将激光的扫描速度设为比第二扫描速度更慢的第一扫描速度,能够迅速地去除失衡,因而能够对周期时间的增加进行抑制。并且,通过将激光的扫描速度设为比第一扫描速度更快的第二扫描速度,能够确保失衡的去除精度。
9)在一些实施方式中,根据上述8)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述第二平衡修正步骤(S107)包含:上述激光的上述扫描速度(SS)为上述第一扫描速度(SS1)的前半段修正步骤(低速时修正步骤S107A);在上述前半段修正步骤(低速时修正步骤S107A)之后进行的(高速时修正步骤S107B)、上述激光的上述扫描速度(SS)为比上述第一扫描速度(SS6)更快的上述第二扫描速度(SS7)的后半段修正步骤(高速时修正步骤S107B)。
根据上述9)的方法,由于对于第二平衡修正步骤中的平衡修正来说,随着切削深度变深,激光打标装置(8)的激光的照射次数(TI)、激光的扫描速度与单位面积的去除量即单位去除量(UR)的关系性减弱,因而在后半段修正步骤中,通过以比第一扫描速度更快的第二扫描速度进行激光扫描,能够抑制失衡的去除精度的下降。
10)在一些实施方式中,根据上述1)~9)中任一项所述的回转体的平衡调节方法(1),上述切除对象范围(57)位于上述涡轮机叶轮(5)的凸台部(55)的周面(551),并且沿着上述涡轮机叶轮(5)的周向具有长轴(LA),沿着上述涡轮机叶轮(5)的轴向具有短轴(SA)。
根据上述10)的方法,切除对象范围沿着涡轮机叶轮的周向具有长轴,沿着涡轮机叶轮的轴向具有短轴。由于涡轮机叶轮的凸台部(55)的周面(551)在周向上的长度与在轴向上的长度相比更长,因而沿着周向具有长轴的切除对象范围的确保较为容易。
11)在一些实施方式中,根据上述10)所述的回转体的平衡调节方法(1),在以上述短轴(SA)的长度为L1、以上述长轴(LA)的长度为L2时,满足1.5≤L2/L1≤100的条件。
如果切除对象范围(57)的长轴的长度L2过长,则沿着涡轮机叶轮5的周向延伸的长轴的两端部(571,572)的自失衡修正位置(P1)的距离变大,存在该两端部(571,572)的失衡的修正变得不太有效的可能。另外,如果切除对象范围的长轴的长度L2过短。则存在不能去除为了消除失衡而所需的去除量。根据上述11)的方法,因为满足1.5≤L2/L1≤100的条件,所以能够对长轴的两端部的自失衡修正位置的距离变大的情况进行抑制,从而能够在整个切除对象范围内有效地进行失衡的修正。并且,能够确保为了消除失衡而所需的去除量。
12)在一些实施方式中,根据上述10)或11)所述的回转体的平衡调节方法(1),上述切除对象范围(57)包含第一切除对象范围(57A)、与上述第一切除对象范围(57A)在上述涡轮机叶轮(5)的上述轴向上排列的第二切除对象范围(57B)。
根据上述12)的方法,因为多个切除对象范围(例如第一切除对象范围57A、第二切除对象范围57B)各自沿着涡轮机叶轮的轴向具有短轴(SA),所以多个切除对象范围(57)能够位于涡轮机叶轮的凸台部(55)的周面(551)。并且,因为多个切除对象范围在涡轮机叶轮的轴向上排列并位于涡轮机叶轮的凸台部的周面,所以与单一切除对象范围(57)位于涡轮机叶轮的凸台部的周面的情况相比,能够对各个切除对象范围的长轴(LA)过长的情况进行抑制,从而增加从涡轮机叶轮的凸台部能够去除的量。
13)在一些实施方式中,根据上述1)~12)的任一项所述的回转体的平衡调节方法(1),上述激光打标装置(8)的上述激光的最大输出功率为100W以下。
根据上述13)的方法,因为激光打标装置的激光的最大输出功率在100W以下,所以由于能够减小一次扫描的自涡轮机叶轮(5)的去除量,因而能够通过对切除对象范围(57)进行反复扫描,高精度地去除所要的去除量。并且,由于激光的最大输出功率为100W以下的激光打标装置与激光的最大输出功率超过100W的激光打标装置相比价格低廉,因而能够抑制设备成本的增加。
14)本公开的至少一实施方式的涡轮增压器(2)是一种具备涡轮机叶轮(5)与压气机叶轮(6)经由旋转轴(4)连结的回转体(3)的涡轮增压器(2),其中,上述涡轮机叶轮(5)在凸台部(55)的周面(551)上具有通过激光打标装置(8)刻印的激光刻痕(58)。
根据上述14)的结构,因为涡轮增压器在涡轮机叶轮的凸台部的周面上具有通过激光打标装置刻印的激光刻痕,所以已经进行了上述回转体的平衡调节,从而能够对回转体的旋转时产生的振动和噪音进行抑制。例如,由于通过由激光打标装置向涡轮机叶轮的凸台部的周面反复照射激光,能够高精度地去除失衡,因而能够提高回转体的平衡调节的精度。并且,由于上述激光打标装置与金属加工用的激光加工机相比价格低廉,因而能够抑制设备成本的增加。
附图标记说明
1 平衡调节方法;
2 涡轮增压器;
20 芯座;
21 螺母部件;
22 轴承;
23 轴承壳体;
24 涡轮机壳;
25 压气机壳;
26 压气机侧切削痕;
3 回转体;
4 旋转轴;
41 一端部;
42 另一端部;
43,45 外周面;
44 突出部;
5 涡轮机叶轮;
50 涡轮机转子;
51 轮毂;
52 外周面;
53 叶片;
54 一端部;
55 凸台部;
57 切除对象范围;
57A 第一切除对象范围;
57B 第二切除对象范围;
58 激光刻痕;
59 切削痕;
6 压气机叶轮;
61 轮毂;
62 外周面;
63 叶片;
64 通孔;
65 前缘端;
7 失衡检测装置;
71 壳体部件;
71A 涡轮机侧壳体部件;
71B 压气机侧壳体部件;
72 支撑机构;
72A 涡轮机侧支撑机构;
72B 压气机侧支撑机构;
73 振动绝缘部件;
74 按压装置;
75 回转装置;
751 鼓风机;
752 空气供给配管;
76 检测装置;
761 加速度传感器;
762 旋转角度传感器;
763 运算装置;
8 激光打标装置;
81 激光照射部;
82 照射位置调节部;
L 轴线;
LA 长轴;
P1 失衡修正位置;
RC 旋转中心轴;
RG 基准振动加速度;
RT 单位切除期间信息;
S101 芯座组装步骤;
S102 第一失衡获取步骤;
S103 第一切除对象部位确定步骤;
S104 第一平衡修正步骤;
S105 第二失衡获取步骤;
S106 第二切除对象部位确定步骤;
S107A 低速时修正步骤;
S107B 高速时修正步骤;
S107 第二平衡修正步骤;
S201 切除条件确定步骤;
SA 短轴;
SS,SS1~SS7 扫描速度;
T 轨迹;
TI,TI1~TI5 照射次数;
TP 激光照射对象位置;
UE,UE1~UE7 单位切除信息;
UR,UR1 单位去除量;
UT,UT1~UT5 单位切除期间。
Claims (12)
1.一种回转体的平衡调节方法,该回转体为涡轮机叶轮与压气机叶轮经由旋转轴连结的回转体,其特征在于,具备:
失衡获取步骤,其在对所述压气机叶轮和使所述压气机叶轮与所述旋转轴连结的螺母部件的至少一者进行切削加工而对所述回转体的平衡进行修正的第一平衡修正步骤之后,获取所述回转体的失衡的位置和量;
切除对象部位确定步骤,其基于在所述失衡获取步骤中获取的所述回转体的失衡的位置和量,确定包含所述涡轮机叶轮的失衡修正位置在内的切除对象范围和所述切除对象范围中的去除量;
第二平衡修正步骤,其由激光打标装置对在所述切除对象部位确定步骤中确定的所述切除对象范围反复照射激光,从所述涡轮机叶轮去除所述去除量,从而对所述回转体的平衡进行修正;
切除条件确定步骤,在该切除条件确定步骤中,参照所述激光打标装置的所述激光的照射次数和所述激光的扫描速度与单位面积的去除量即单位去除量相关联的至少一个单位切除信息,根据在所述切除对象部位确定步骤中确定的所述切除对象范围和所述去除量,确定所述第二平衡修正步骤中的所述激光的所述照射次数和所述激光的所述扫描速度;
所述至少一个单位切除信息包含相对于同一所述单位去除量,所述扫描速度各自不同的多个单位切除信息,
在所述切除条件确定步骤中,将在所述多个单位切除信息之中所述第二平衡修正步骤的周期时间最小的单位切除信息的照射次数和扫描速度设定为所述第二平衡修正步骤中的所述照射次数和所述扫描速度。
2.根据权利要求1所述的回转体的平衡调节方法,
所述多个单位切除信息各自的扫描速度比下限阈值更大。
3.一种回转体的平衡调节方法,该回转体为涡轮机叶轮与压气机叶轮经由旋转轴连结的回转体,其特征在于,具备:
失衡获取步骤,其在对所述压气机叶轮和使所述压气机叶轮与所述旋转轴连结的螺母部件的至少一者进行切削加工而对所述回转体的平衡进行修正的第一平衡修正步骤之后,获取所述回转体的失衡的位置和量;
切除对象部位确定步骤,其基于在所述失衡获取步骤中获取的所述回转体的失衡的位置和量,确定包含所述涡轮机叶轮的失衡修正位置在内的切除对象范围和所述切除对象范围中的去除量;
第二平衡修正步骤,其由激光打标装置对在所述切除对象部位确定步骤中确定的所述切除对象范围反复照射激光,从所述涡轮机叶轮去除所述去除量,从而对所述回转体的平衡进行修正;
切除条件确定步骤,在该切除条件确定步骤中,参照所述激光打标装置的所述激光的照射次数和所述激光的扫描速度与单位面积的去除量即单位去除量相关联的至少一个单位切除信息,根据在所述切除对象部位确定步骤中确定的所述切除对象范围和所述去除量,确定所述第二平衡修正步骤中的所述激光的所述照射次数和所述激光的所述扫描速度;
所述至少一个单位切除信息包含相对于同一所述单位去除量,所述扫描速度各自不同的多个单位切除信息,
在所述切除条件确定步骤中,将在所述多个单位切除信息之中所述扫描速度最快的单位切除信息的照射次数和扫描速度确定为所述第二平衡修正步骤中的所述照射次数和所述扫描速度。
4.根据权利要求3所述的回转体的平衡调节方法,
所述多个单位切除信息各自的扫描速度比上限阈值更小。
5.一种回转体的平衡调节方法,该回转体为涡轮机叶轮与压气机叶轮经由旋转轴连结的回转体,其特征在于,具备:
失衡获取步骤,其在对所述压气机叶轮和使所述压气机叶轮与所述旋转轴连结的螺母部件的至少一者进行切削加工而对所述回转体的平衡进行修正的第一平衡修正步骤之后,获取所述回转体的失衡的位置和量;
切除对象部位确定步骤,其基于在所述失衡获取步骤中获取的所述回转体的失衡的位置和量,确定包含所述涡轮机叶轮的失衡修正位置在内的切除对象范围和所述切除对象范围中的去除量;
第二平衡修正步骤,其由激光打标装置对在所述切除对象部位确定步骤中确定的所述切除对象范围反复照射激光,从所述涡轮机叶轮去除所述去除量,从而对所述回转体的平衡进行修正;
切除条件确定步骤,在该切除条件确定步骤中,参照所述激光打标装置的所述激光的照射次数和所述激光的扫描速度与单位面积的去除量即单位去除量相关联的至少一个单位切除信息,根据在所述切除对象部位确定步骤中确定的所述切除对象范围和所述去除量,确定所述第二平衡修正步骤中的所述激光的所述照射次数和所述激光的所述扫描速度;
所述至少一个单位切除信息包含所述扫描速度各自不同的多个单位切除信息,
在所述切除条件确定步骤中,将在所述多个单位切除信息之中,作为所述扫描速度包含第一扫描速度在内的第一单位切除信息、作为所述扫描速度包含比所述第一扫描速度更快的第二扫描速度在内的第二单位切除信息各自的、照射次数和扫描速度设定为所述第二平衡修正步骤中的所述照射次数和所述扫描速度。
6.根据权利要求5所述的回转体的平衡调节方法,
所述第二平衡修正步骤包含:
所述激光的所述扫描速度为所述第一扫描速度的前半段修正步骤;
在所述前半段修正步骤之后进行的、所述激光的所述扫描速度为比所述第一扫描速度更快的所述第二扫描速度的后半段修正步骤。
7.根据权利要求1、3、6中任一项所述的回转体的平衡调节方法,
所述切除对象范围位于所述涡轮机叶轮的凸台部的周面。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的回转体的平衡调节方法,
所述切除对象范围位于所述涡轮机叶轮的凸台部的周面,并且沿着所述涡轮机叶轮的周向具有长轴,沿着所述涡轮机叶轮的轴向具有短轴。
9.根据权利要求8所述的回转体的平衡调节方法,
在以所述短轴的长度为L1、以所述长轴的长度为L2时,满足1.5≤L2/L1≤100的条件。
10.根据权利要求8所述的回转体的平衡调节方法,
所述切除对象范围包含第一切除对象范围、与所述第一切除对象范围在所述涡轮机叶轮的所述轴向上排列的第二切除对象范围。
11.根据权利要求9所述的回转体的平衡调节方法,
所述切除对象范围包含第一切除对象范围、与所述第一切除对象范围在所述涡轮机叶轮的所述轴向上排列的第二切除对象范围。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的回转体的平衡调节方法,
所述激光打标装置的所述激光的输出功率为100W以下。
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