JP2000297798A - インペラの静バランス修正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業者の経験や勘に頼ることなく高精度なアン
バランス量を得ることにより、修正精度を向上しかつ修
正作業全体の時間を短縮する。 【解決手段】インペラ１を軸心まわりに自重によって自
由回動させ、その自由回動の停止によりインペラ１の重
量アンバランスが発生している周方向位置を検出するア
ンバランス位置検出手順と、その周方向位置におけるア
ンバランス量を検出するアンバランス量検出手順と、ア
ンバランス量に相当する分のインペラ１の母材を加工除
去することにより、インペラ１の軸心まわりの重量バラ
ンスを均一化するアンバランス除去手順とを有するイン
ペラの静バランス修正方法において、アンバランス量検
出手順で、自由回動の停止位置から９０°だけインペラ
１を強制回動させた後に停止させ、この停止位置から再
びインペラ１を解放したときに自重により発生するトル
クＴを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば質量数トン
クラスのインペラの静バランス修正方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平１０−３８６５１号公報
等に記載のようないわゆる立軸ポンプのインペラ（羽根
車）は、外径が最大で数メートル、重量は数トンにも達
するものである。このような大物インペラ（以下適宜、
インペラと略す）は、通常、鋳造で製作されるため、あ
る程度の製造誤差は回避できない。そのため、本来回転
軸心まわりに対称となるべき静止状態での重量バランス
（静バランス）が対称とならず、周方向のいずれかの箇
所に偏重量部位が存在する（アンバランス状態となる）
場合がある。このアンバランスは、回転軸からの距離
（半径）とその距離における偏重量の値（重量）に応じ
て定量的に評価できるため、通常、その半径×重量＝ト
ルクによって表す。

【０００３】このようなアンバランスが生じている場
合、その静バランスの偏りを測定した後にその偏りをな
くすためのバランス修正を行う。

【０００４】図５は、従来のこのインペラの静バランス
測定方法を示す図である。

【０００５】図５において、まず、対象物であるインペ
ラ１の中心部に丸棒シャフト治具２を挿入して一体のワ
ーク３とし、２本の平行レール４ａ，４ｂ上にシャフト
治具２の両端を支持させる。そして、そのレール４ａ，
４ｂ上で作業者がワーク３を手回しして転進（図中矢印
ａ参照）させ、その転進状態（例えばころがり速度が均
一かどうか）を目視する。このとき、アンバランスが発
生していれば不均一な転進状態となるため、これによっ
てアンバランス発生の有無を判断する。そして、アンバ
ランス発生時には、ワーク３を静かに転進させると、ワ
ーク３は、インペラ１の重量分布が相対的に大きくなっ
ている位置を必ず下方にして停止することから、その停
止位置をアンバランス位置とする。

【０００６】次に、そのアンバランス量を検出するた
め、前記のアンバランス位置と回転中心を挟んで反対側
の位置のインペラ底面部３０に釣合重り（粘土あるいは
鉛等の重り）２９を取り付け、再び転進させてその転進
状態を目視しアンバランスの有無を判断する。アンバラ
ンスがなくなり均一に転進するようになるまでこの作業
を繰り返す。

【０００７】アンバランスがなくなったら、そのときの
釣合重り２９の重さが、予めインペラ１の性能、大き
さ、重量等に応じて定められているバランス許容値限度
以内であるかどうかを判定する。バランス許容値を超え
ていた場合、許容値内にするための修正加工が必要とな
る（重り２９の重量相当分を削除加工する）ため、加工
準備作業に入る。

【０００８】まず、インペラ底面部３０のうち釣合重り
２９を取り付けた位置に対して軸心対称位置のインペラ
底面部３０に、その釣合重り２９の重量値をマークす
る。その後、ワーク３から丸棒シャフト治具２を引抜い
てインペラ１単独とし、立旋盤に運搬する。

【０００９】立旋盤では、インペラ１に係わる所定の前
段取り作業及び偏心位置決め作業を施した後、マークし
た部分の旋削加工を開始する。そして、加工状態と旋削
した切粉量を作業者が目測し、その発生した切粉を随時
回収して台計り上で計測する。そして、計測した切粉の
重量が前記した釣合重り２９の重量値に到達するまで旋
削加工を継続し、釣合重り２９の重量値に到達したとこ
ろで旋削修正加工を終了する。

【００１０】その後、修正加工後のアンバランス量がバ
ランス許容値限度内であるか否かを確認するために、再
びインペラ１に丸棒シャフト治具２を挿入したワーク３
とし、２本の平行レール４ａ，４ｂ上で転進させ釣合重
り２９を取り付ける静バランス測定を行う。その結果、
まだ転進状態が均一でない場合、再び上記の旋削修正加
工を繰り返す。

【００１１】なお、以上の手順のうち、転進停止による
アンバランス位置検出手順については、例えば特開昭５
７−２０６３５号公報に類似の方法が開示されており、
釣合重りを用いたアンバランス量検出手順については、
例えば特開平２−２３２５４２号公報に類似の方法が開
示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法におい
ては、アンバランス量の測定を、釣合重りをつけての転
進状態の目視という作業者の経験と勘に頼る方法で行っ
ているため、測定作業自体に時間を要するとともに測定
精度が低かった。また、このような低い精度のアンバラ
ンス量検出をもとに修正加工を行っていた結果、修正自
体の精度も低くなって修正後にも再測定を重ねなければ
ならない場合もあり、修正作業全体として著しく多大な
時間を要していた。

【００１３】一方、上記インペラのような大型部材では
なく比較的小さな部材のバランスを測定する方法に関す
る公知技術として、例えば、特開昭５６−１０６１２８
号公報、特開昭５７−６４１３３号公報、及び特開平１
−２５４８３３号公報がある。

【００１４】特開昭５６−１０６１２８号公報に記載の
方法は、例えば複写機の揺動ミラーからなる被測定物を
自由に回動させて静止させた後、その被測定物に回動ト
ルクを付加して回動させて静止させ、その場合の回転変
位角を検出することにより、アンバランス量を測定する
ものである。

【００１５】特開昭５７−６４１３３号公報に記載の方
法は、上記公知例同様に例えば複写機の揺動ミラー等か
らなる被測定物を回動自在に支承し、回転トルクを付加
したときと付加しないときの静止位置の回動変位角を検
出することにより、アンバランス量を測定するものであ
る。

【００１６】特開平１−２５４８３３号公報に記載の方
法は、例えば砥石からなる被測定物を、水平面上３箇所
に設置した重量検出センサ上に載置し、それらセンサの
検出値から求めた重量分布に基づきベクトル演算を行っ
て、アンバランス量及びアンバランス位置を測定するも
のである。

【００１７】上記３つの公知技術は、被測定物が大物イ
ンペラとは異なるものの、いずれも作業者の経験や勘等
を用いることなくアンバランス量の検出を行うものであ
る。

【００１８】しかしながら、上記公知技術においては、
いずれも検出装置の構成自体が被測定物が比較的小さい
ことを前提としているため、上記大物インペラのアンバ
ランス測定に直接適用するのは困難である。

【００１９】特に、例えば特開昭５６−１０６１２８号
公報や特開昭５７−６４１３３号公報に記載の方法で
は、アンバランス量を重量やトルクの形で直接検出せ
ず、回動変位角の形で間接的に検出した後、それをトル
クに変換するものである。そのため、その演算過程にお
いて前記の変換によって検出誤差が増幅し、最終的にア
ンバランス量を高精度に検出するのが困難となる。また
特開平１−２５４８３３号公報に記載の方法では、３箇
所の重量分布からベクトル演算を行ってアンバランス量
を算出するため、上記同様にベクトル演算の過程におい
て誤差が増幅され、アンバランス量を高精度に検出する
のが困難となる。

【００２０】本発明の目的は、インペラの静バランス修
正方法及び装置において、作業者の経験や勘に頼ること
なく高精度にアンバランス量を求めることにある。ま
た、求めたアンバランス量から修正精度を向上させ、修
正作業時間を短縮させることも目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、インペラを軸心まわりに自重によ
って自由回動させ、その自由回動の停止により該インペ
ラの重量アンバランスが発生している周方向位置を検出
するアンバランス位置検出手順と、その周方向位置にお
ける前記アンバランス量を検出するアンバランス量検出
手順と、前記アンバランス量に相当する分のインペラ母
材を加工除去することにより、前記インペラの前記軸心
まわりの重量バランスを均一化するアンバランス除去手
順とを有するインペラの静バランス修正方法において、
前記アンバランス量検出手順で、前記自由回動の停止位
置から所定角度だけ前記インペラを強制回動させた後に
他の停止位置で停止させ、この他の停止位置から再び前
記インペラを解放したときに自重により発生する回転ト
ルクを検出する。

【００２２】本発明においては、自由回動の停止位置か
らインペラを強制回動させて他の停止位置で停止させた
後、この他の停止位置からインペラを解放したときに自
重により発生する回転トルクを検出する。このようにし
て、アンバランス量を回転トルクの形で直接検出するこ
とにより、作業者の経験や勘に頼る従来方法のように作
業の熟練を要することなく容易に検出精度を向上でき、
さらに変換演算をもとにアンバランス量を間接的に検出
する場合と比べても直接検出によって高い検出精度を実
現することができる。

【００２３】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記アンバランス量検出手順は、前記検出した回転トル
クを所定の加工半径で除すことにより、該加工半径上に
おける偏重量を算出する偏重量算出手順を含み、前記ア
ンバランス除去手順では、この偏重量算出手順で算出し
た偏重量分の前記インペラ母材を加工除去する。

【００２４】（３）上記（１）又は（２）において、ま
た好ましくは、前記アンバランス量検出手順は、前記他
の停止位置において、前記軸心から径方向に突出した回
動アームを前記インペラに連結するとともに該回動アー
ムの突出部に荷重検出手段を接続した後、前記インペラ
を解放し、そのときの該荷重検出手段での荷重検出結果
に基づき前記回転トルクを検出する。

【００２５】このように回転トルクを荷重の形で検出す
ることにより、径方向突出寸法の異なるアームを複数個
用意して適宜交換使用すれば、ある所定範囲のみを検出
可能な１つの荷重検出手段を用いても、著しく広い範囲
の回転トルクを検出可能となる。これにより、１つの装
置で、比較的高い分解能を確保しつつ多種類のインペラ
の静バランスを修正可能となる。

【００２６】（４）上記目的を達成するために、また本
発明は、インペラの回動中心となる軸心部材を回動自在
に支持する回動支持手段と、前記インペラを駆動して回
転させる駆動手段と、この駆動手段から前記インペラへ
の駆動力の伝達を連結・遮断可能な第１の切替手段と、
前記インペラを所望の回動位置にて保持する回動位置保
持手段と、回動自在に配置されるとともにその回動軸心
から径方向に突出した回動アームと、前記回動支持手段
上での前記インペラの回動運動と前記回動アームの回動
運動とを連結・遮断可能な第２の切替手段と、前記回動
アームの突出部に接続された荷重検出手段と、前記回動
位置保持手段で保持された状態のインペラに対し切削加
工可能な中繰り盤とを有する。

【００２７】これにより、静バランス測定及び加工修正
の２つの作業を、同一装置において同一ワーク状態で実
施可能となる。これにより、２工程の作業現場が分かれ
ていた従来に比べ、工程間の搬送手段を省略でき、また
作業現場全体のコンパクト化を図ることができる。さら
に、これら一連の静バランス測定及び加工修正作業の自
動化も可能となる。また、修正加工が、従来の立旋盤に
よる旋削加工から中繰り盤による切削加工となって局部
加工が容易となるため、加工位置の調整を含む加工精度
を向上できる効果もある。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００２９】図１は、本実施形態による大物インペラの
静バランス修正方法を実施する修正装置１００の概略構
成を表す斜視図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）はそ
の要部である静バランス測定部（後述）の上面図及び一
部断面で表す正面図であり、図３は測定アーム（後述）
近傍の詳細構造を表す図２（ｂ）中III−III断面による
断面図である。

【００３０】これら図１及び図２（ａ）（ｂ）におい
て、修正装置１００は、静バランス測定と修正加工時の
クランプを同ワーク状態でかつ同位置で行う機能を備え
るものであり、静バランス測定部１１０と、修正加工部
としての公知の横中繰り盤５とを備えている。

【００３１】静バランス測定部１１０は、ワーク３を回
動不能に載置支持する一対のＶブロック８ａ，８ｂと、
ワーク３を回動自在に載置するための一対のラジアルベ
アリング１１ａ，１１ｂと、このラジアルベアリング１
１ａ，１１ｂを上下動させるための油圧シリンダ１２
ａ，１２ｂと、ワーク３を把持するためのクランパ１３
ａ，１３ｂと、このクランパ１３ａ，１３ｂを上下動さ
せる油圧シリンダ１４ａ，１４ｂと、ワーク３を所望の
回動位置まで回動させる駆動力を与えるためのモータ１
９と、このモータ１９からの駆動力を伝達するギヤ機構
２１と、両端部をベアリング３１ａ，３１ｂにより回動
自在に支持された補助回動軸２０と、ギヤ機構２１と補
助回動軸２０とを連結・遮断可能な電磁クラッチ１５
と、ワーク３を駆動回動させる時にユニバーサルジョイ
ント１７を介しワーク３のシャフト治具２に接続される
シャフト１８と、シャフト１８に固定されその下端部が
測定ユニット９（後述）の上面９Ｂに設けた開口部９Ｂ
ａを介し測定ユニット９内に挿入された測定アーム２２
と、測定ユニット９の側壁９Ａに設けたセル取り付け部
９Ａａに取り付けられるとともに測定アーム２２の先端
近傍に連結されたロードセル２３と、補助回動軸２０と
シャフト１８とを連結・遮断可能な電磁クラッチ１６
と、装置各部の動力源となる油圧ユニット２５と、装置
各部の操作を行うための操作盤２６と、装置各部の動作
を制御する制御盤２４とを有している。これら油圧ユニ
ット２５、制御盤２４、及び操作盤２６は測定ユニット
９内に収納され、動力系及び制御系を一体化している。
なお測定ユニット９は、内蔵する駆動手段（図示せず）
によりレール３２ａ，３２ｂ（図１参照）上をスライド
可能となっている。

【００３２】一方、横中繰り盤５は、切削用として公知
である一般的なものであり、上記の静バランス測定部１
１０を載置するテーブル６と、切削刃を備えた加工ツー
ル７とを有している。また、本修正装置１００だけの専
用機とせず他の用途にも使用できるように、テーブル６
が可搬式となっている。

【００３３】以上のような装置構成により、この修正装
置１００は、単一ベース内でのコンパクトな機器構成と
なっている。

【００３４】なお、上記構成において、シャフト治具２
が、インペラの回動中心となる軸心部材を構成し、ベア
リング１１ａ，１１ｂがその軸心部材を回動自在に支持
する回動支持手段を構成し、モータ１９がインペラを駆
動して回転させる駆動手段を構成する。また、Ｖブロッ
ク８ａ，８ｂ及びクランパ１３ａ，１３ｂが、インペラ
を所望の回動位置にて保持する回動位置保持手段を構成
する。

【００３５】また、測定アーム２２が、回動自在に配置
されるとともにその回動軸心から径方向に突出した回動
アームを構成し、シャフト１８がその回動軸心を構成す
る。また、電磁クラッチ１５が、駆動手段からインペラ
への駆動力の伝達を連結・遮断可能な第１の切替手段を
構成し、電磁クラッチ１６が、回動支持手段上でのイン
ペラの回動運動と回動アームの回動運動とを連結・遮断
可能な第２の切替手段を構成する。

【００３６】また、ロードセル２３が、回動アームの突
出部に接続された荷重検出手段を構成する。

【００３７】次に、上記の修正装置を用いた本実施形態
による静バランス修正方法の作業手順を、図４のフロー
を用いつつ説明する。

【００３８】（Ａ）静バランス測定準備 まず、ステップＳ１において、横中繰り盤５で別のワー
クを加工をしていた作業を終了させた後、横中繰り盤５
のテーブル６上に静バランス測定部１１０を位置決めセ
ットする。その後、ステップＳ２で、静バランス測定部
１１０へ電力を供給するために電源供給用ケーブル（図
示せず）を工場分電盤（同）に接続し、ステップＳ３で
制御盤２４及び油圧ユニット２５を起動させる。

【００３９】次に、ステップＳ４で、対象となるインペ
ラ１の諸元と測定条件値を入出力演算装置（図示せず）
を介して制御盤２４に入力する。対象インペラ１の諸元
としては、許容バランス大きさ［ｇｒ・ｍｍ］、修
正半径（インペラ底面３０半径）［ｍｍ］、ワーク３
の質量［ｋｇ］、インペラ材質、の４つのデータを図
面を基に入力する。また、測定条件値としては、環境温
度［℃］を入力する。そして、ステップＳ５で、ワーク
３のサイズに合わせ測定ユニット９を前進方向（図２中
右方向）あるいは後退方向（図２中左方向）にスライド
させ位置決めする。

【００４０】次に、ステップＳ６で、予め先の工程で外
径及び内径等の機械加工を終了したインペラ１にシャフ
ト治具２を挿入し、さらにシャフト２とインペラ１を公
知のパワーロック２７により固定し一体のワーク３と
し、このワーク３を該装置まで運搬する。そして、シャ
フト２の両端をＶブロック８ａ，８ｂ上に搭載する。な
おこのとき、油圧シリンダ１２ａ，１２ｂは縮み状態に
あってベアリング１１ａ，１１ｂはＶブロック８ａ，８
ｂよりも低い位置にあり、また油圧シリンダ１４ａ，１
４ｂは伸び状態にあってクランプ１３ａ，１３ｂはシャ
フト２を把持しない解放状態にある。

【００４１】その後、ステップＳ７で、シャフト２の片
端面（図２では左側端面）にユニバーサルジョイント１
７を取り付ける。なお、このユニバーサルジョイント１
７は軸方向と径方向の両方向にフレキシブル性を有する
ので、異なるシャフト径サイズに対しての位置決め精度
をラフにできるようになっている。

【００４２】以上によって、静バランス自動測定のため
の準備手順が完了する。

【００４３】（Ｂ）静バランス測定 その後、全機構をスタート位置（原点位置）にリセット
した後、ステップＳ８において、油圧シリンダ１２ａ，
１２ｂを伸び状態にしてベアリングブロック１１ａ，１
１ｂを上昇させる。これにより、シャフト治具２の両端
は、Ｖブロック８ａ，８ｂからベアリングブロック１１
ａ，１１ｂへと載せ変えられ、ワーク３は、ベアリング
ブロック１１ａ，１１ｂにより回動自在に支持されるこ
ととなる。

【００４４】そして、ステップＳ９で、この状態でワー
ク３が自転したかどうかを目視でチェックする（あるい
はロータリーエンコーダ等の検出手段で回転の有無を検
出してもよい）。自転しなかった場合、ワーク３のアン
バランスにより発生する回転トルクが、予め所定のバラ
ンス感度が得られるように極めて小さく設定されたベア
リング１１ａ，１１ｂのころがり摩擦抵抗値以下である
ことから、そのインペラ１は所定のバランス許容値以内
であると判断し、測定を終了する。

【００４５】すなわち、ステップＳ３１に移って油圧シ
リンダ１２ａ，１２ｂを再び縮み状態にしてベアリング
ブロック１１ａ，１１ｂを降下させ、ワーク３をＶブロ
ック８ａ，８ｂ上に戻し、ステップＳ２９でユニバーサ
ルジョイント１７を取り外した後、ステップＳ３０で測
定部１１０からワーク３を外し、さらにシャフト治具２
を引き抜いてインペラ１単体とし、次の工程にインペラ
１を搬出する。その後、制御盤２４及び油圧ユニット２
５を停止させ、電源供給用ケーブルを工場分電盤から取
り外し、横中繰り盤５のテーブル６上から静バランス測
定部１１０をテイクアウトして後片づけ作業（後段取
り）が完了となる。

【００４６】一方、ステップＳ９でインペラ１が自転し
たときは、ワーク３にベアリング１１ａ，１１ｂのころ
がり摩擦以上のアンバランストルクが発生したこととな
り、アンバランス量が所定のバランス許容値内であるか
否かを実際に測定する必要がある。すなわち、その自転
が静止した最下部位置がアンバランス位置となることか
ら、ステップＳ１０でその自転が終了し静止したかどう
かの判定が満たされるのを待って、ステップＳ１１でア
ンバランス位置であるインペラ１の最下部位置をマーキ
ング（手作業でも自動でもよい）する。

【００４７】その後、ステップＳ１２で、電磁クラッチ
１５をＯＮにしてギヤ機構２１と補助回動軸２０とを連
結し、これによってモータ１９からの駆動力をシャフト
１８及びユニバーサルジョイント１７を介しワーク３へ
伝達可能とする。

【００４８】そして、ステップＳ１３で、モータ１９を
駆動し、ワーク３を回転させる。このとき、ステップＳ
１４で回動角度が９０°（但し、これに限られず、最下
部位置の０°よりある程度大きい角度であれば足りる）
になるまでこの回転を継続させる。なお、この判定は目
視でもよいし、公知の制御で自動的に９０°回転するよ
うにしてもよい。

【００４９】ワーク３が９０°回転したら、モータ１９
の駆動は停止してステップＳ１５に移り、電磁クラッチ
１６をＯＮにして補助回動軸２０とシャフト１８とを連
結する。これによってワーク３と測定アーム３とが接続
されることとなる。そしてこのとき同時に、電磁クラッ
チ１５をＯＦＦにしギヤ機構２１と補助回動軸２０とを
遮断してモータ１９からの駆動力を遮断する。

【００５０】これにより、モータ１９による回転把持が
開放され、ベアリング１１ａ，１１ｂに回動自在に支持
されたワーク３がそのアンバランスのために再び自転し
ようとする。この挙動は、ワーク３と一体になった測定
用アーム２２の図３中矢印方向への動きとなって現れる
ので、ステップＳ１６において、その引張荷重Ｇをロー
ドセル２３によって検出する。そして、その検出した引
張荷重Ｇと測定用アーム長さＬとを用いて、制御盤２４
内の演算手段によってアンバランストルクＴを算出す
る。すなわち、アンバランストルクＴは、 Ｔ＝Ｇ×Ｌ・・・・（１） によって求めることができる。

【００５１】但しこのとき、ベアリング１１ａ，１１ｂ
のころがり摩擦によるトルクが発生していることから、
その時のトルクを差し引いて考える必要がある。そのた
め、本実施形態では、同程度の修正半径を持つテストピ
ースによる実験で予めトルクを実測しておき、その値を
前記アンバランス出力値に対し補正値として予め制御盤
２４内の演算手段に設定入力しておき、その補正後の計
算値を出力させるようにしている。

【００５２】次に、ステップＳ１７に移り、予め入力し
たインペラ底面部３０の修正半径値Ｒと先に算出したト
ルクＴから偏重量Ｗを算出する。

【００５３】Ｗ＝Ｔ／Ｒ・・・・（２） この偏重量Ｗは制御盤２４盤面上に表示される。

【００５４】以上によって、修正半径上における偏重量
の周方向位置（マーキングした位置）とその位置におけ
る偏重量Ｗの値が検出されたこととなり、静バランス測
定が終了する。

【００５５】そして、ステップＳ１８に移り、表示され
た偏重量Ｗの値が、予め定められている許容値内である
かどうかを判定する。なおこの判定は作業者が行っても
よいし、制御盤２４内の判定手段で判定し、判定結果に
応じて自動的に以下のフローへと移行するようにしても
よい。

【００５６】偏重量Ｗが許容値内であれば、修正を行う
ことなく、ステップＳ３１に移って油圧シリンダ１２
ａ，１２ｂを再び縮み状態にした後、前述のステップＳ
２９、ステップＳ３０を経てすべての作業が完了とな
る。

【００５７】しかし、偏重量Ｗがバランス許容値限度を
越えているときは、バランス許容値内にするために、表
示されたアンバランス重量値を加工する必要がある。

【００５８】（Ｃ）修正加工 加工を行うにあたっては、まず、ステップＳ１９で、再
度電磁クラッチ１６をＯＦＦにしてワーク３と測定アー
ム２２との連結を解放するとともに、電磁クラッチ１５
をＯＮにしてモータ１９とワーク３とを一体化させ、回
転位置決め可能な状態とする。

【００５９】そして、ステップＳ２０でモータ１９を駆
動してワーク３を回動させ、この時点でほぼ９０°位置
にあった偏重量Ｗ部位が横中繰り盤５の加工ツール７に
対応した位置となるように、位置決めを行う。ステップ
Ｓ２１で、位置決め終了が確認されるたら、ステップＳ
２２に移る。

【００６０】ステップＳ２２では、油圧シリンダ１２
ａ，１２ｂを縮み状態としてベアリングブロック１１
ａ，１１ｂを降下させ、ワーク３をＶブロック８ａ，８
ｂ上に載せ変えて支持搭載させる。その後、ステップＳ
２３で、油圧シリンダ１４ａ，１４ｂを縮み状態として
クランパ１３ａ，１３ｂで降下させる。そして、ステッ
プＳ２４で、シャフト２両端をクランパ１３ａ，１３ｂ
でクランプするとともにインペラ底面部３０を締付け具
２８（図２（ｂ）参照）でクランプする。以上によっ
て、加工前の段取り（準備手順）が完了する。なおこの
とき、シャフト２を、ベアリングブロック１１ａ，１１
ｂでなくＶブロック８ａ，８ｂで回転不能に支持するこ
とにより、修正加工時に発生する振動・過負荷等の阻害
要因がユニバーサルジョイント１７、シャフト１８、及
び測定アーム２２を介しロードセル２３に直接悪影響を
与えないように配慮されている。

【００６１】その後、ステップＳ２５に移り、横中繰り
盤５の電源を起動させ、加工ツール７を修正位置に手動
で移動させた後、修正可能な範囲の体積とインペラ１の
母材材質との積に基づき前記演算手段から出力された規
定の加工パターンに従って、切削加工を開始する。この
とき、発生した切粉を重量計測器の付設された切粉回収
器１０で回収し、作業者が随時その切粉重量を監視し、
ステップＳ２６で、その重量を先に述べた制御盤２４の
偏重量Ｗ表示値と比較する。切粉重量が偏重量Ｗより小
さい間はステップＳ２３の判定が満たされず、ステップ
Ｓ２５に戻って切削加工が継続される。

【００６２】切粉重量が偏重量Ｗに等しくなったら、ス
テップＳ２６の判定が満たされて、切削加工を終了す
る。

【００６３】そして、ステップＳ２７に移り、インペラ
底面部３０の締付け具２８を外すとともにクランパ１３
ａ，１３ｂの把持を開放する。その後、ステップＳ２８
において、油圧シリンダ１４ａ，１４ｂを伸び状態とし
てクランパ１３ａ，１３ｂを上昇させる。そして、上述
したステップＳ２９、及びステップＳ３０を経て、すべ
ての作業を終了する。

【００６４】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、以下のような効果を奏する。

【００６５】（１）アンバランス量検出の精度向上 本実施形態による修正方法では、自由回動後に偏重量Ｗ
が最下部となった停止位置からインペラ１を９０°強制
回動させて停止させ、その停止位置からインペラ１を解
放したときに自重により発生するトルクＴを検出する。
このようにして、アンバランス量を回転トルクの形で直
接検出することにより、作業者の経験や勘に頼る従来方
法のように作業の熟練を要することなく容易に検出精度
を向上でき、さらに特開昭５６−１０６１２８号公報、
特開昭５７−６４１３３号公報、及び特開平１−２５４
８３３号公報等のように変換演算をもとにアンバランス
量を間接的に検出する場合と比べても、直接検出によっ
て高い検出精度を実現することができる。

【００６６】（２）多種類のインペラを修正可能 本実施形態では、測定アーム２２を介してトルクＴをロ
ードセル２３で引張荷重Ｇの形で検出することにより、
図３に示したように、径方向突出寸法の異なる複数種類
のアーム２２及びこれに対応する複数箇所のセル取り付
け部９Ａａ₁〜９Ａａ₃を予め用意しておき、適宜アーム
２２を交換して使用すれば（あるいは腕部分を伸縮可能
なアームを用いてもよい）、ある所定のレンジのみを高
い分解能で検出可能な１つのロードセル２３で、著しく
広い範囲のトルクＴを検出可能となる。これにより、１
つの修正装置１００で、比較的高い分解能を確保しつつ
多種類のインペラ１の静バランスを修正可能となる。

【００６７】（３）同一装置で静バランス測定・加工修
正を実施可能 すなわち、従来は、測定と修正加工のワーク形態が異な
るため、両作業の前・後段取りをその都度要しており、
さらに測定と修正加工の作業ショップが異なるため、両
ショップ間の運搬がその都度必要となり、作業効率が悪
かった。

【００６８】これに対して、本実施形態では、静バラン
ス測定及び加工修正の２つの作業を、同一の装置１００
においてかつ同一のワーク３の状態で実施可能となる。
これにより、２工程の作業現場が分かれていた従来に比
べ、工程間の搬送手段を省略でき、また装置のコンパク
ト化、設置スペースの最小化、及び作業現場全体のコン
パクト化を図ることができる。さらに、これら一連の静
バランス測定及び加工修正作業の自動化も容易に実現可
能となる。

【００６９】（４）修正加工精度の向上 すなわち、従来は、修正加工を立旋盤で行っており、旋
削加工で局部加工ができず、かつその加工前の偏芯位置
合わせの前段取り（準備作業）や、加工形状及び修正量
を作業者の経験と勘に頼っていため、修正精度が低かっ
た。

【００７０】これに対して、本実施形態では、修正加工
が、従来の立旋盤による旋削加工から横中繰り盤による
切削加工となって局部加工が容易となるため、加工位置
の調整を含む加工精度を向上できる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、アンバランス量を回転
トルクの形で直接検出するので、作業者の経験や勘に頼
る従来方法のように作業の熟練を要することなく容易に
検出精度を向上でき、さらに変換演算をもとにアンバラ
ンス量を間接的に検出する場合と比べても直接検出によ
って高い検出精度を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による大物インペラの静バ
ランス修正方法を実施する修正装置の概略構成を表す斜
視図である。

【図２】図１の修正装置の要部である静バランス測定部
の上面図及び一部断面で表す正面図である。

【図３】測定アーム近傍の詳細構造を表す、図２（ｂ）
中III−III断面による断面図である。

【図４】本発明の一実施形態による静バランス修正方法
の作業手順を表すフローである。

【図５】従来のこのインペラの静バランス測定方法を示
す図である。

【符号の説明】

１ インペラ ２ シャフト治具（軸心部材） ３ ワーク ８ａ，ｂ Ｖブロック（回動位置保持手段） １１ａ，ｂ ベアリングブロック（回動支持手段） １３ａ，ｂ クランパ（回動位置保持手段） １５ 電磁クラッチ（第１の切替手段） １６ 電磁クラッチ（第２の切替手段） １８ シャフト（アームの回動軸心） １９ モータ（駆動手段） ２２ 測定アーム（回動アーム） ２３ ロードセル（荷重検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 賢一 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社土 浦テクノロジー内 Ｆターム(参考） 3H033 AA01 BB01 BB06 BB16 CC01 DD25 EE06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インペラを軸心まわりに自重によって自由
   回動させ、その自由回動の停止により該インペラの重量
   アンバランスが発生している周方向位置を検出するアン
   バランス位置検出手順と、その周方向位置における前記
   アンバランス量を検出するアンバランス量検出手順と、
   前記アンバランス量に相当する分のインペラ母材を加工
   除去することにより、前記インペラの前記軸心まわりの
   重量バランスを均一化するアンバランス除去手順とを有
   するインペラの静バランス修正方法において、 前記アンバランス量検出手順で、前記自由回動の停止位
   置から所定角度だけ前記インペラを強制回動させた後に
   他の停止位置で停止させ、この他の停止位置から再び前
   記インペラを解放したときに自重により発生する回転ト
   ルクを検出することを特徴とするインペラの静バランス
   修正方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のインペラの静バランス修正
   方法において、前記アンバランス量検出手順は、前記検
   出した回転トルクを所定の加工半径で除すことにより、
   該加工半径上における偏重量を算出する偏重量算出手順
   を含み、前記アンバランス除去手順では、この偏重量算
   出手順で算出した偏重量分の前記インペラ母材を加工除
   去することを特徴とするインペラの静バランス修正方
   法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のインペラの静バラン
   ス修正方法において、前記アンバランス量検出手順は、
   前記他の停止位置において、前記軸心から径方向に突出
   した回動アームを前記インペラに連結するとともに該回
   動アームの突出部に荷重検出手段を接続した後、前記イ
   ンペラを解放し、そのときの該荷重検出手段での荷重検
   出結果に基づき前記回転トルクを検出することを特徴と
   するインペラの静バランス修正方法。
4. 【請求項４】インペラの回動中心となる軸心部材を回動
   自在に支持する回動支持手段と、 前記インペラを駆動して回転させる駆動手段と、 この駆動手段から前記インペラへの駆動力の伝達を連結
   ・遮断可能な第１の切替手段と、 前記インペラを所望の回動位置にて保持する回動位置保
   持手段と、 回動自在に配置されるとともにその回動軸心から径方向
   に突出した回動アームと、 前記回動支持手段上での前記インペラの回動運動と前記
   回動アームの回動運動とを連結・遮断可能な第２の切替
   手段と、 前記回動アームの突出部に接続された荷重検出手段と、 前記回動位置保持手段で保持された状態のインペラに対
   し切削加工可能な中繰り盤とを有することを特徴とする
   インペラの静バランス修正装置。