JP2008058008A - 回転体のバランス修正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体の回転状態で計測されるアンバランスの位置と、回転体を停止させて行う修正加工の対象位置を正確に一致させるようにする。
【解決手段】 タービンホイール２とコンプレッサホイール３をタービン軸４で連結した回転体１にて、タービン軸４にコンプレッサホイール３を予め着磁させてなる着磁ナット７を用いて固定する。回転体１を回転させた状態で、２つの磁気センサ１３を備えた方位計測ヘッド１２により計測される着磁ナット７の磁極の方位を基準として、回転体１のアンバランスの位置と量を計測する。次いで、停止状態とした回転体１の周方向におけるアンバランスの位置を、着磁ナット７の磁極の方位を基準に特定し、そこに対して、計測されたアンバランスの量に応じた切削量となるように切削装置１４で切削加工することで回転体１のバランスを修正させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャの回転部分やジェットエンジンのシャフト部分等の高速の回転バランスが必要とされる回転体のバランスを修正するために用いる回転体のバランス修正方法及び装置に関するものである。

たとえば、車両用等のターボチャージャの回転部やジェットエンジンの回転部等の高速で回転する回転体は、該回転体を構成している個々の構成部材ごとの回転バランスが正確に調整されていても、各構成部材を組み立てて形成する回転体全体では、組立誤差等によって回転バランスが崩れる虞がある。このように回転バランスが崩れた状態の回転体を高速回転させると、振動が生じたり、回転体の破損につながる虞があることから、これらの高速回転する回転体を製造するときには、各構成部材を組み立てて回転体を形成した後、該形成された回転体を実際に回転させて高精度なバランス計測を行い、その計測結果を基に、上記回転体にアンバランスが生じている周方向の所要個所を切削加工してバランスの修正を行うようにしている。

したがって、上記のような回転体のバランス修正を行うためには、先ず、回転体の周方向においてアンバランスが生じている位置と量を、非接触で計測する必要がある。

そのために、従来は、先ず、回転体の周方向の１個所に、インクやペンキによりマークを付して回転原点位置を設定するようにしてある。次に、バランス計測手段により、上記回転体を回転させた状態で、上記回転原点位置のマークが、固定側に設けてある所要の光学センサによって回転体の各周回ごとに計測される原点パルスの時間間隔から、上記回転体の回転速度を求めると共に、上記マークが上記光学センサによって計測される時点から、上記回転している回転体に所定方向の振動が生じることによって該所定方向に回転体のアンバランスな位置が配向されていることが検出される時点までの経過時間を計測して、上記回転速度で回転する回転体が、上記計測された経過時間で回転する回転角を算出することで、上記回転体のアンバランスの位置を、上記マークが付されている回転原点位置を基準とする回転角度で計測するようにしてあり、又、上記回転している回転体に生じる振動の量から、該回転体のアンバランスの量を計測するようにしてある。しかる後、バランス修正手段により、上記計測されたアンバランスの位置に対応する回転体の周方向位置の所要個所を、上記計測されたアンバランスの量に応じた切削量で切削加工することで、上記回転体のバランスを修正することが多く行われている。

更に、上記インクやペンキによるマークでは、マーク位置のずれや色むら、更には、退色や塗料の剥がれ等により回転原点位置が不明確になって、計測される回転体のアンバランス位置と、その後の切削加工位置に位置ずれが生じる虞が懸念されることに鑑みて、回転体（回転体ワーク）としてのインペラと背面板とからなるコンプレッサホイールのバランス修正を行う場合に、上記インクやペンキによるマークに代えて、コンプレッサホイールにおける上記背面板の周方向の１個所に、軸心方向に対して傾斜した切欠部を設けて、該切欠部を、光学センサにより検出させるためのマークとしたり、上記コンプレッサホイールの背面板の光沢面にレーザー加工により梨地面を形成して、該梨地面を光学センサにより検出させるためのマークとしたり、上記コンプレッサホイールのインペラの非光沢面に研削により光沢面を設けて、該光沢面を光学センサにより検出させるためのマークとして、これらマークによって回転原点位置を定めた後、バランス計測手段により、上述したと同様の手法を用いて上記マークによる回転原点位置を基準として、上記コンプレッサホイールのアンバランスの位置と量を計測するようにしている。しかる後、バランス修正手段により、上記バランス計測手段によって計測されたコンプレッサホイールのアンバランスの位置と量に基いて、該コンプレッサホイールの切削加工を行ってバランスを修正するようにすることも、従来提案されている。

更に又、上記と同様に、バランス修正手段により、上記コンプレッサホイールに対し、上記バランス計測手段にて計測されたアンバランスの位置と量に基く切削加工を行うときに、エンドミルを用いて該コンプレッサホイールにおける背面板の外周部や、インペラのボス部の先端部を切削するようすることも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

ところで、一般に、回転体の回転数や回転角度変化等の回転状態を非接触で検出するための装置としては、磁気センサを用いた磁気方式の回転センサが多く使用されている。これは、回転体である被検出体に、磁石（着磁された磁性体）を装着し、上記被検出体の回転と一緒に上記磁石が回転する際、該磁石の回転に伴う周辺の回転する磁気を、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）、ホール素子、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）等を用いた磁気センサを用いて検出するようにしてある。

更に、回転体の回転状態及び角度変化を検知する回転角度センサとしては、空隙によって２分割された磁性薄膜と、該空隙を埋める巨大磁気抵抗薄膜（ＧＭＲ薄膜）と、上記２分割された各磁性薄膜にそれぞれ電気的に接続された電気端子と、該各電気端子間の抵抗値測定部とから回転角度検出部を構成し、更に、ＳｍＣｏ磁石等の着磁された磁性体からなる回転磁界発生部を備えて、該回転磁界発生部の回転に伴って変化する磁界を、上記回転角度検出部に印加できるようにした構成のものも提案されている。

かかる回転角度センサによれば、磁性薄膜が磁化すると、その近傍あるいは接して配置してある上記ＧＭＲ薄膜に、上記磁性薄膜からの漏れ磁束による磁界が作用して磁気抵抗効果が発現する。又、回転する外部磁場が印加されると、上記磁性薄膜の磁化が印加磁界と共に回転し、ＧＭＲ材料に対向する面から発生する磁束が変化して、ＧＭＲ材料に作用する磁界の大きさが変化する。これにより、本来等方的なＧＭＲ材料の磁気抵抗効果に異方性を持たせることができて、高精度の回転角度センサとして用いることができるとされている（たとえば、特許文献２参照）。

又、回転体の回転を非接触で検出する別の形式の装置としては、環状のホルダに、Ｎ極とＳ極が円周方向に所定のピッチで交互に着磁（多極着磁）された着磁層を一体に接合してパルサーリングを構成し、該パルサーリングを、クランクシャフト等の回転体の外周に取り付けると共に、磁気センサを、上記パルサーリングの着磁層に軸心方向に近接対向させて非回転状態に配設してなる構成を有する磁気ロータリーエンコーダも知られている。

かかる磁気ロータリーエンコーダによれば、上記回転体と一体に上記パルサーリングが回転すると、上記磁気センサの検出面の正面を、上記パルサーリングの着磁層のＮ極とＳ極が交互に通過するようになるため、その磁界に対応した波形の信号が、上記磁気センサより出力される。よって、そのパルスをカウントすることにより回転体の回転を計測できるようにしてある。

更に、上記パルサーリングは、着磁層における円周方向の１個所に、たとえば、径方向への着磁長さや円周方向の着磁ピッチの異なる部分を設けたり、非着磁部を設けることにより、特定のポジションを検出できるようにするための回転角計測原点を形成させることができるとされている。

更に又、上記パルサーリングに回転角計測原点を形成させるために、着磁層の円周方向の１個所に、他の部分と断面形状の異なる薄肉部、厚肉部、凸部、凹部等を設けたり、ホルダの円周方向の１個所に打ち抜き部を設けることによって、上記磁気センサより出力される信号の波形に信号レベルの変化する特異点を形成させると共に、該特異点の位置を、目視によっても確認することができるようにすることも提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２００３−３０２３０４号公報 特開２００３−３１５０９１号公報 特開２００６−５８０１１号公報

ところが、従来の回転体のバランス修正方法では、回転原点位置としていずれのマークを用いる場合であっても、回転体が一定速度で回転しているときには、光学センサにより検出されるマークを回転原点位置として、該回転体の周方向のアンバランス位置を、上記回転原点位置からの回転角度により特定できるが、上記光学センサによる検出が行われるのは、回転体の周方向の１個所に設けてある上記マークのみであるため、該回転体を切削加工を行うために停止させてしまうと、回転体の周方向のアンバランス位置と上記マークの周方向位置とが一致している場合を除いて、回転体の周方向のアンバランス位置が特定できなくなってしまう。

したがって、従来の回転体のバランス修正方法では、回転体の周方向のアンバランス位置に対してバランス修正のための切削加工を行うために、上記回転体の回転時に上記マークによる回転原点位置を基準とする回転角度によって該回転体のアンバランス位置を計測するための手段以外に、回転体の停止状態においても上記回転体の加工位置を割り出すための別の手段が必要になり、このために、誤差が生じる虞が懸念されるというのが実状である。

ところで、上記特許文献２に示された磁気方式の回転センサや、上記特許文献３に示された磁気ロータリーエンコーダは、回転体の回転数や回転角度変化等の回転状態を非接触で検出できるものである。したがって、特許文献２に示された磁気方式の回転センサや、特許文献３に示された磁気ロータリーエンコーダを用いれば、前述のバランス修正対象となる回転体の周方向のアンバランス位置を、上記回転体の回転時及び停止時のいずれの場合であっても特定できるようになると考えられる。

しかし、この場合には、磁気方式の回転センサにて磁気センサで検出させるための磁石、又は、磁気ロータリーエンコーダにて磁気センサで検出させるための着磁層を具備してなるパルサーリングを、上記回転体に新たに装着させる必要があるが、これらの磁石やパルサーリングは、上記回転体のバランス修正のための切削加工時にも該回転体に取り付けておく必要があるために、バランス修正後に製品化される回転体にも残ることとなり、よって、回転体の部材点数が増加して構造が複雑化すると共に、製造コストが嵩むという問題が生じる。更に、上記回転体は、高速回転させるものであるため、通常、強度が保てる範囲内で重量をできるだけ軽量化することが望まれるが、上記のように磁石やパルサーリングを新たに装着することは、重量増につながってしまう。しかも、上記のように回転体に磁石やパルサーリングを取り付けた場合には、回転体のバランス修正のために行う切削加工の際に発生する切粉が、上記磁石やパルサーリングの着磁層に付着する虞があり、このために、上記回転体の正確なバランス修正が阻害される可能性も生じる。したがって、上記高速回転させる回転体のバランス修正のための回転状態や角度の計測に、従来使用されている磁気方式の回転センサや、磁気ロータリーエンコーダを適用することは困難である。

そこで、本発明は回転体の製造コストの増加や重量の増加を招くことなく該回転体の回転状態での高精度なバランス計測を行うことができると共に、回転体を停止させた状態でも該回転体の周方向のアンバランス位置を特定できて、該アンバランス位置の正確な切削加工を行うことができ、しかも、上記切削加工により発生する切粉が回転体に付着する虞を未然に防止できて、該回転体の正確なバランス修正を行うことができる回転体のバランス修正方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、回転体を回転させて該回転体のアンバランスの位置と量を計測し、次いで、該計測された回転体のアンバランスの位置と量に基いて、上記回転体を切削加工して該回転体のバランスを修正するようにしてある回転体のバランス修正方法において、回転体の所要個所に、磁石で着磁させるか、又は、着磁コイル、着磁ヨークにより着磁させてなる着磁部を形成して、上記回転体を回転させるときに一緒に回転する上記着磁部の方位を基準として該回転体のアンバランスの位置と量を計測し、次いで、該計測された回転体のアンバランスの位置と量に基いて上記回転体を切削加工するときに、上記着磁部の方位を基準として上記回転体のアンバランスの位置を特定して修正する回転体のバランス修正方法、及び、回転体を回転させて該回転体のアンバランスの位置と量を計測するバランス計測手段と、上記バランス計測手段にて計測される回転体のアンバランスの位置と量に基いて上記回転体のバランスを修正するバランス修正手段とを備えた回転体のバランス修正装置において、上記回転体の所要個所に着磁部を形成し、上記バランス計測手段にて、回転体を回転させるときに一緒に回転する上記着磁部の方位を基準として該回転体のアンバランスの位置と量を計測できるようにし、更に、上記バランス修正装置にて、上記着磁部の方位を基準として特定される回転体のアンバランスの位置に対し、上記バランス計測手段により計測された量に基いて上記回転体を切削加工できるようにした回転体のバランス修正装置構成とする。

又、上記構成において、回転体の着磁部を、該回転体の周方向に連続する部材を直径方向に磁気分極させて形成させるようにする。

更に、上記各構成において、回転体を、ターボチャージャにおけるタービン軸に固定されているコンプレッサホイールとし、且つ該回転体の着磁部を、上記タービン軸、又は、上記タービン軸に上記コンプレッサホイールを固定するナットに着磁させて形成させるようにする。

上述の各構成において、回転体に形成する着磁部の表面磁束密度が、１ｍＴ以下となるようにする。

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。

（１）回転体を回転させて該回転体のアンバランスの位置と量を計測し、次いで、該計測された回転体のアンバランスの位置と量に基いて、上記回転体を切削加工して該回転体のバランスを修正するようにしてある回転体のバランス修正方法において、回転体の所要個所に、磁石で着磁させるか、又は、着磁コイル、着磁ヨークにより着磁させてなる着磁部を形成して、上記回転体を回転させるときに一緒に回転する上記着磁部の方位を基準として該回転体のアンバランスの位置と量を計測し、次いで、該計測された回転体のアンバランスの位置と量に基いて上記回転体を切削加工するときに、上記着磁部の方位を基準として上記回転体のアンバランスの位置を特定して修正する回転体のバランス修正方法、及び、回転体を回転させて該回転体のアンバランスの位置と量を計測するバランス計測手段と、上記バランス計測手段にて計測される回転体のアンバランスの位置と量に基いて上記回転体のバランスを修正するバランス修正手段とを備えた回転体のバランス修正装置において、上記回転体の所要個所に着磁部を形成し、上記バランス計測手段にて、回転体を回転させるときに一緒に回転する上記着磁部の方位を基準として該回転体のアンバランスの位置と量を計測できるようにし、更に、上記バランス修正装置にて、上記着磁部の方位を基準として特定される回転体のアンバランスの位置に対し、上記バランス計測手段により計測された量に基いて上記回転体を切削加工できるようにした回転体のバランス修正装置としてあるので、該回転体を回転させた状態で計測する該回転体のアンバランスの位置と、回転体を停止させた状態で該回転体に対して行う切削加工位置とを正確に一致させることができる。したがって、回転体のバランス修正を、従来に比してより正確に実施することが可能となる。
（２）上記着磁部は、上記回転体に本来具備されている構成要素に着磁したものであるため、回転体の構造を変更する必要はない。よって、上記回転体の製造コストの増加や、重量の増加を招くことはないことから、高速回転させる回転体のバランス修正に好適なものとすることができる。
（３）上記着磁部は、時間の経過により自然に消磁されるようになるため、該着磁部を具備してなる回転体を、そのまま製品化する場合にも特別な後処理を必要としない。
（４）回転体の着磁部を、該回転体の周方向に連続する部材を直径方向に磁気分極させて形成させるようにすることにより、上記回転体の回転方向に９０度位相をずらして配置した２つの磁気センサを用いて上記着磁部の磁極の方位を容易に且つ精度よく計測できる。
（５）回転体を、ターボチャージャにおけるタービン軸に固定されているコンプレッサホイールとし、且つ該回転体の着磁部を、上記タービン軸、又は、上記タービン軸に上記コンプレッサホイールを固定するナットに着磁させて形成させるようにすることにより、インコネルやチタン系、アルミニウム系の材質でタービンホイールやコンプレッサホイールが形成してあるターボチャージャの回転体に、容易に着磁部を形成させることができて、上記ターボチャージャの回転体のバランス修正に好適なものとすることができる。
（６）回転体に形成する着磁部の表面磁束密度が、１ｍＴ以下となるようにすることにより、回転体のバランスを修正するために切削加工する際に発生する切粉が、上記着磁部に付着する虞を未然に防止できて、上記回転体の正確なバランス修正を実施できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図４は本発明の回転体のバランス修正方法及び装置の実施の一形態として、ターボチャージャにおけるタービンホイール２とコンプレッサホイール３をタービン軸４を介して連結してなる構造の回転体１のバランス修正に適用する場合について示すもので、概説すると、図４に本発明の回転体のバランス修正方法の手順のフローを示す如く、先ず、上記回転体１の所要個所に、該回転体１の一部の構成部材に着磁してなる着磁部を形成する（ステップ１：Ｓ１）。次に、バランス計測手段により、上記回転体１を回転させるときに一緒に回転する上記着磁部の磁極の方位を基準として該回転体１のアンバランスの位置と量を計測する（ステップ２：Ｓ２）。次いで、バランス修正手段により、上記着磁部の磁極の方位を基準として上記ステップ２（Ｓ２）で計測された回転体１のアンバランスの位置を特定すると共に、該特定された回転体１のアンバランスの位置に対し、上記ステップ２（Ｓ２）で計測された回転体１のアンバランスの量に基いた切削加工を行う（ステップ３：Ｓ３）。しかる後、上記ステップ３（Ｓ３）にて切削加工された上記回転体１についてのバランス計測を行い（ステップ４：Ｓ４）、該回転体１のアンバランスが解消されていれば、バランス修正された回転体１として製品化させるようにする。一方、上記ステップ４（Ｓ４）にて上記回転体１のアンバランスが計測される場合には、上記ステップ２（Ｓ２）と同様に、回転体１のアンバランスの位置と量を計測した後、上記ステップ３（Ｓ３）に戻って、計測された回転体１のアンバランスの位置と量に基く切削加工を再度行うことで、上記回転体１のバランス修正を正確且つ確実に行うようにする。

以下、詳述する。

上記ターボチャージャの回転体１は、図１、図２に示す如く、軸受車室５内に回転自在に支持させたタービン軸４の一端部（図１における右端部）に、タービンホイール２の基端側の中心部を一体に取り付け、且つ、上記軸受車室５よりも他端側（図１における左端側）へ所要寸法突出する上記タービン軸４の他端部の外周に、上記コンプレッサホイール３のボス部の軸心位置に穿設してある軸孔３ａを嵌着させると共に、上記タービン軸４の他端部先端位置に設けてあるねじ部６に、ナット７を螺着させて締め込むことで、上記コンプレッサホイール３を上記タービン軸４に固定してなる構成としてある。

上記ナット７はＳＳ鋼製とすると共に、予め、図３（イ）に実線と二点鎖線で示すように、ナット７に対して永久磁石８を一旦近接させた後、離反させることで該ナット７を着磁（残留磁化）させておき、この着磁された着磁ナット７を、上記したようにタービン軸４のねじ部６に螺着させてコンプレッサホイール３の固定に用いることで、上記回転体１に、上記着磁ナット７による着磁部を形成させるようにしてある。

より具体的には、上記のようにナット７に着磁するときに、図３（イ）に示す如く、上記永久磁石８の２つの磁極（Ｎ極とＳ極）の方向が、着磁前のナット７の所要の直径方向と平行に配置されるように両者の向きを保持した状態で、図３（イ）に二点鎖線で示す如く、上記永久磁石８を、ナット７に対して近接させた後、上記永久磁石８を該ナット７の軸心方向に沿って離反させるようにしてある。これにより、図３（ロ）に示す如く、上記着磁ナット７における周方向の１８０度対向する位置に、２つの磁極（Ｎ極とＳ極）を形成させるようにしてある。

更に、上記のように着磁して形成させる着磁ナット７は、その表面磁束密度が１ｍＴ以下、好ましくは０．３ｍＴ以下となるようにしてある。これは、上記着磁ナット７の表面磁束密度が１ｍＴを越えると、回転体１のバランスを修正するために該回転体１の切削加工を行うときに発生する切粉が、上記着磁ナット７の磁力によって該着磁ナット７に付着する虞が生じるようになるためである。

上記着磁ナット７による着磁部を備えた回転体１は、所要方向の振動を計測できるようにしてある架台９上のクランプユニット１０に、上記軸受車室５を取り付けることで回転自在に支持させると共に、上記回転体１のタービンホイール２側を、回転クランプユニット１１に保持させて、該回転クランプユニット１１により、上記回転体１を回転駆動可能とし且つ上記回転体１を任意の回転角度位置に停止させて保持できるようにしてある。

更に、上記のように架台９上に支持させてなる回転体１の上記着磁ナット７の近傍位置となる上記タービン軸４の他端側には、たとえば、ホール素子を用いた２つの磁気センサ１３を上記着磁ナット７の軸心位置を中心に９０度位相をずらして配設してなる方位計測ヘッド１２を配置して、上記９０度位相をずらして配置した２つの磁気センサ１３により、上記着磁ナット７の磁気をそれぞれ計測して、該各磁気センサ１３の計測結果を基に、上記着磁ナット７の２つの磁極の方位を求めることで、該着磁ナット７と一体に回転する上記回転体１の角度姿勢を計測できるようにしてある。

上記方位計測ヘッド１２は、図示しない退避機構を備えて、後述する切削装置１４による切削作業の際には、たとえば、図１に二点鎖線で示す如く、上記切削装置１４と干渉しない上方位置へ退避させることができるようにしてある。

上記切削装置１４は、たとえば、上記タービン軸４の他側に配したエンドミルとしてあり、該切削装置１４を、上記タービン軸４の外周にややずれた位置にて該タービン軸４の軸心方向に沿って回転体１側へ移動させることで、上記タービン軸４のねじ部６に螺着してある上記着磁ナット７の一端面における周方向の１個所を切削加工できるようにしてある。

ここで、以上の装置構成を基に、図４のステップ２（Ｓ２）で行うバランス計測手段による処理内容を具体的に説明する。上記バランス計測手段では、上記回転体１を、回転クランプユニット１１により回転駆動した状態にて、上記回転体１と一緒に回転する着磁ナット７の周辺の磁気の回転を、上記方位計測ヘッド１２の２つの磁気センサ１３によって検出することで、上記着磁ナット７の回転状態と回転速度、すなわち、上記回転体１の回転状態と回転速度を計測し、その計測結果と、上記クランプユニット１０によって計測される上記回転体１の回転時における所要方向の振動の発生状況とから、上記回転体１のアンバランスの位置を、上記着磁ナット７の磁極の方位を基準に計測すると共に、該回転体１のアンバランスの位置に生じているアンバランスの量を計測するようにしてある。

又、図４のステップ３（Ｓ３）で行うバランス修正手段による処理内容を具体的に説明すると、上記バランス修正手段では、回転体１を停止させた状態にて、上記バランス計測手段によって計測された回転体１のアンバランスの位置を、上記方位計測ヘッド１２の２つの磁気センサ１３により計測される上記着磁ナット７の磁極の方位を基準に特定すると共に、該着磁ナット７の磁極の方位を検出しながら、上記回転クランプユニット１１により、上記特定された回転体１の周方向のアンバランスの位置が、上記切削装置１４の正面に配置されるように回転体１を回転させる。次いで、上記方位計測ヘッド１２を上方に退避させた後、上記切削装置１４を回転体側へ所要量移動させることにより、該切削装置１４により、上記着磁ナット７の端面を、上記バランス計測手段により計測された回転体１のアンバランスの量に相当する切削量となるように切削加工するようにしてある。

このように、本発明の回転体のバランス修正方法及び装置によれば、回転体１の回転時及び停止時のいずれの状態においても、該回転体１の回転状態や回転角度を、回転体１に取り付けてある着磁ナット７の磁極の方位を基準として計測できるため、該回転体１を回転させて高精度で計測する該回転体１のアンバランスの位置と、回転体１を停止させた状態で該回転体１に対して行う切削加工の対象となる位置を正確に一致させることができる。したがって、上記回転体１のアンバランスの位置に対して正確にバランス修正のための切削加工を行うことができ、回転体のバランス修正を、従来に比して正確に実施することが可能となる。

更に、上記着磁ナット７は、上記回転体１に本来具備されている構成部材であるナットに着磁したものであるため、回転体１の構造を変更する必要はない。しかも、上記着磁ナット７は、ナットに永久磁石を一旦近接させた後、離反させる作業のみで非常に容易に形成できることから、ナット自体の材質を特に変更する必要もない。よって、上記回転体１の製造コストの増加や、重量の増加を招くことはないことから、本発明は、高速回転させる回転体のバランス修正に好適なものとなる。

しかも、上記着磁ナット７は、表面磁束密度が１ｍＴ以下、好ましくは０．３ｍＴ以下となるようにしてあり、これは、一般のフェライト系の磁石の表面磁束密度が約３００ｍＴであるのに対して大幅に小さいため、上記回転体１のバランスを修正するために切削装置１４により上記着磁ナット７を切削加工するときにも、発生する切粉が該着磁ナット７に付着する虞はない。したがって、上記着磁ナット７に切削加工時の切粉が付着することによって上記回転体１の正確なバランス修正が阻害される虞を、未然に防止することができる。

更に、上記着磁ナット７は、時間の経過により自然に消磁されるようになるため、該着磁ナット７を具備してなる回転体１を、そのままターボチャージャに組み込んで製品化する場合にも特別な後処理を必要としない。なお、上記着磁ナット７の積極的な消磁が望まれる場合であっても、着磁ナット７の所要の直径方向と永久磁石８の２つの磁極（Ｎ極とＳ極）の方向が平行に配置されるようにした状態で上記着磁ナット７に永久磁石を一旦近接させた後、着磁ナット７を回転させながら永久磁石８を軸心方向に徐々に離反させる手法により容易に消磁が可能である。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、上記においては、タービン軸４にコンプレッサホイール３を固定するためのナットを、着磁してなる着磁ナット７として用いることで、回転体１に着磁部を形成させるようにしたが、該回転体１に本来具備されている構成部材であって且つ着磁可能な材質製の部材であり、しかも着磁した部材が回転体と一緒に回転することに伴う周辺の回転する磁気を、磁気センサ１３により検出できれば、たとえば、タービン軸４に着磁する等、ナット以外のいかなる構成部材に着磁するようにしてもよい。又、これに対応して、方位計測ヘッド１２は、着磁した部材の回転に伴う周辺の回転する磁気状態を検出できれば、配置や形状は適宜変化させてもよく、更には、該方位計測ヘッド１２に設ける磁気センサ１３の個数を増加させたり、配置を適宜変化させるようにしてもよい。

上記磁気センサ１３としては、上記所要の表面磁束密度で着磁してある部材の回転に伴って回転する磁気の変化を検出できれば、ホール素子に代えて、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）を用いた形式等、いかなる形式の磁気センサを用いるようにしてもよい。

回転体１の周方向のアンバランスな量を解消させるために、着磁ナット７の端面における周方向所要個所を切削加工するものとして示したが、切削装置１４により切削加工する対象は、上記回転体１のアンバランスな位置として計測された周方向位置に一致していれば、上記回転体１の機能や強度に影響を及ぼさない範囲で、着磁ナット７の端面以外のいかなる部分を切削加工するようにしてもよい。

着磁ナット７は、ナットに永久磁石８を一旦近接させた後、離反させることで着磁してなるものとして示したが、上記ナットに、着磁コイルや着磁ヨークを用いて表面磁束密度が１ｍＴ以下となるように着磁させるようにしてもよい。又、着磁ナット７は、２つの磁気センサ１３による該着磁ナット７の磁極の方位を計測する際の容易性、計測精度の点からは、着磁ナット７を直径方向に磁気分極させて、周方向の１８０度対向する位置に２つの磁極を形成させるようにすることが好ましいが、着磁ナット７の周方向にＮ極とＳ極が形成できて、該着磁ナット７の回転に伴う周辺の回転する磁気を磁気センサ１３にて計測することで、方位計測ヘッド１２により上記着磁ナット７の向き（角度）を計測（特定）できれば、上記ナットに、軸心方向以外の方向から永久磁石８を一旦近接させた後、離反させることによって着磁ナット７を形成させるようにしてもよい。

本発明は、高速回転させる回転体であって、回転させた状態での高精度なバランス計測を行い、計測される回転体のアンバランスな位置と量に基いてバランス修正を行うようにしてある回転体であれば、ジェットエンジンにおけるタービン軸と該タービン軸に取り付けてある回転部材とからなる回転体等、ターボチャージャの回転体１以外のいかなる回転体のバランス修正にも適用できる。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の回転体のバランス修正方法及び装置の実施の一形態として、ターボチャージャの回転体のバランス修正に適用する場合の装置構成を示す一部切断概略側面図である。 図１のＡ−Ａ方向矢視拡大図である。 図１の装置の着磁ナットを示すもので、（イ）はナットに着磁して着磁ナットとする場合示す概要図、（ロ）は着磁ナットを軸心方向の一方より見た図である。 本発明の回転体のバランス修正方法の手順の概要を示すフロー図である。

符号の説明

１ 回転体
３ コンプレッサホイール
４ タービン軸
７ 着磁ナット（着磁部）
８ 永久磁石

Claims (6)

1. 回転体を回転させて該回転体のアンバランスの位置と量を計測し、次いで、該計測された回転体のアンバランスの位置と量に基いて、上記回転体を切削加工して該回転体のバランスを修正するようにしてある回転体のバランス修正方法において、回転体の所要個所に、磁石で着磁させるか、又は、着磁コイル、着磁ヨークにより着磁させてなる着磁部を形成して、上記回転体を回転させるときに一緒に回転する上記着磁部の方位を基準として該回転体のアンバランスの位置と量を計測し、次いで、該計測された回転体のアンバランスの位置と量に基いて上記回転体を切削加工するときに、上記着磁部の方位を基準として上記回転体のアンバランスの位置を特定して修正するようにすることを特徴とする回転体のバランス修正方法。
2. 回転体の着磁部を、該回転体の周方向に連続する部材を直径方向に磁気分極させて形成させるようにする請求項１記載の回転体のバランス修正方法。
3. 回転体を、ターボチャージャにおけるタービン軸に固定されているコンプレッサホイールとし、且つ該回転体の着磁部を、上記タービン軸、又は、上記タービン軸に上記コンプレッサホイールを固定するナットに着磁させて形成させるようにする請求項１又は２記載の回転体のバランス修正方法。
4. 回転体に形成する着磁部の表面磁束密度が、１ｍＴ以下となるようにする請求項１、２又は３記載の回転体のバランス修正方法。
5. 回転体を回転させて該回転体のアンバランスの位置と量を計測するバランス計測手段と、上記バランス計測手段にて計測される回転体のアンバランスの位置と量に基いて上記回転体のバランスを修正するバランス修正手段とを備えた回転体のバランス修正装置において、上記回転体の所要個所に着磁部を形成し、上記バランス計測手段にて、回転体を回転させるときに一緒に回転する上記着磁部の方位を基準として該回転体のアンバランスの位置と量を計測できるようにし、更に、上記バランス修正装置にて、上記着磁部の方位を基準として特定される回転体のアンバランスの位置に対し、上記バランス計測手段により計測された量に基いて上記回転体を切削加工できるようにしたことを特徴とする回転体のバランス修正装置。
6. 回転体に形成する着磁部を、該着磁部の表面磁束密度が１ｍＴ以下となるものとした請求項５記載の回転体のバランス修正装置。

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