JP2009019948A - 回転体の回転バランス修正装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NC位置決め装置12、NC加工装置14、頂点検出器16、および補正制御装置18を備える。頂点検出器16によりナットの頂点位置を検出し、補正制御装置18によりナットが円形であると想定して予め求められたアンバランスの修正量Ucと修正方向θcを、軸心と修正方向に最も近いナットの頂点を結ぶ方位角と修正方向θcとの相対角Δθに応じてそれぞれ補正修正量Uoと補正修正方向θoとして補正する。
【選択図】図5
Description
そのため、この発明は、図8に示すように、支持ばね52によって支持される剛性台53に、バランス調整対象の高速回転機器54を搭載し、高速回転機器の回転による剛性台53の共振回転数近傍で剛性台の振動量を検出することによって、バランス調整を行い、剛性台53と高速回転機器54とを総合した状態で共振させ、感度を高めるとともに、高速回転機器の個体差を吸収するものである。
そのため、この発明の装置は、図9に示すように、過給機61の加速度をピックアップしかつ磁石を有する加速度ピックアップ65と、コンプレッサホイール64の高速回転時のアンバランス量を検出する回転検出器66と、これらの検出器から検出された入力信号に基づき演算する演算器67と、タービン車室62を取付けるタービン車室取付板63を有した振動台68とを備え、加速度ピックアップを振動台のタービン車室取付板に取付けたものである。
そのため、この発明は、図10に示すように、バランス修正用回転軸71に高速回転体72を嵌合固定し、バランスマシン上で高速回転体72のアンバランス量を求めてバランス修正するに際し、バランス修正用回転軸71に嵌合固定する高速回転体72の取付位相を変えて少なくとも4回以上アンバランス量の計測を行い、このバランス修正用回転軸71の見掛上の回転中心O1を求め、このバランス修正用回転軸1の見掛上の回転中心O1に対して高速回転体72のアンバランス量を求めてバランス修正するものである。
これにより、単体ではバランス修正が難しいバランス修正用回転軸の見掛上の回転中心に対して高速回転体のアンバランス量を求めてバランス修正することで、高精度で再現性の高いバランス修正ができるようになる。
バランス修正が必要と判断された時、所定の修正回転速度における回転角(方位)と加速度の関係データから修正量(切削量)と修正箇所(方位)を算出し、その結果に基づきバランス修正(加工)を行っている。
すなわち、車両用過給器のような回転体には回転体を回転シャフトに固定するためにナットが用いられており、このナットは生産性およびコスト上の理由で通常は6角ナットであるが、上述した修正量と修正方向は、ナットが円形であると想定して求められていた。
例えば、ナット1をその頂点を通る円形1aで想定して修正量と修正方向を計算した場合、図7(C)のように、ナットの対象軸とバランス修正の方向が一致しない場合には、円形1aで想定した修正量(斜線面積×深さ)よりもナットの修正量(ナットの削られた面積×深さ)が少なく、かつその修正の結果、ナットの削られた面積が修正方向に対して対象でないためアンバランスの方向が変化する。
そのため、図7(A)(B)のように、修正方向がナットの対象軸と一致する特定の場合には、修正量の不足のみが生じるが、それ以外の場合には、同じ深さで切削しても目標の修正量が得られず、かつその修正の結果、アンバランスの方向が変化し、複数回の修正や、アンバランスの再計測が不可欠となり、バランス修正工程の作業性及び歩留まりが低下する問題点があった。
前記回転体の軸心から所定の半径方向にオフセットし軸方向に移動可能な端面加工具を有し、該端面加工具により前記ナットの一部をオフセット位置で切削除去し、その加工深さを数値制御可能なNC加工装置と、
前記ナットの頂点位置を検出する頂点検出器と、
前記ナットが円形であると想定して予め求められたアンバランスの修正量Ucと修正方向θcを、軸心と修正方向に最も近いナットの頂点を結ぶ方位角と前記修正方向との相対角Δθに応じてそれぞれ補正修正量Uoと補正修正方向θoとして補正する補正制御装置と、を備え、
前記NC位置決め装置により前記補正修正方向を端面加工具のオフセット方向に位置決めし、前記NC加工装置により端面加工具を数値制御して前記補正修正量に相当する加工深さを切削除去する、ことを特徴とする回転体の回転バランス修正装置が提供される。
前記補正修正量Uoを予め求められたアンバランスの修正量Ucと補正値kの積として求め、
前記補正修正方向θoを予め求められたアンバランスの修正方向θcと方位角度補正値θfの和として求める。
前記回転体の軸心から所定の半径方向にオフセットした端面加工具を軸方向に移動可能に設置し、
前記ナットの頂点位置を検出し、
前記ナットが円形であると想定して予め求められたアンバランスの修正量Ucと修正方向θcを、軸心と修正方向に最も近いナットの頂点を結ぶ方位角と前記修正方向との相対角Δθに応じてそれぞれ補正修正量Uoと補正修正方向θoとして補正し、
前記回転体の補正修正方向を端面加工具のオフセット方向に位置決めし、
前記端面加工具により前記補正修正量に相当する加工深さを切削除去する、ことを特徴とする回転体の回転バランス修正方法が提供される。
前記補正修正量Uoを予め求められたアンバランスの修正量Ucと補正値kの積として求め、
前記補正修正方向θoを予め求められたアンバランスの修正方向θcと方位角度補正値θfの和として求める。
従って、補正修正量Uoと補正修正方向θoに基づき、回転体の補正修正方向を端面加工具のオフセット方向に位置決めし、端面加工具により前記補正修正量に相当する加工深さを切削除去することにより、アンバランス方向が変化することなく、正確な修正量を加工できる。
これにより、再修正及び再計測の必要性をなくし、修正工程の作業性及び歩留まりを大幅に高めることができる。
なお、本発明はこれに限定されず、回転体は回転バランスの修正が必要なモータ類、クランクシャフト、タービン等であってもよい。また、軸端面をN極とS極に磁化する代わりに、検出可能なマークを付してもよい。
この例において、NC位置決め装置12は、軸受ユニット12a、回転アクチュエータ12b、および磁気センサ13からなる。磁気センサ13は、回転体3の軸端面に近接して設けられ、回転軸3の回転により位相が90°ずれた2つの正弦波信号を出力し、この信号から回転体3の回転基準位置とその回転角度を検出することができる。また、回転アクチュエータ12bは、回転体3を回転駆動して任意の方向に位置決めできるようになっている。
NC加工装置14は、この端面加工具14aを回転駆動しながら軸方向に数値制御して送り、ナット1の一部をオフセット位置で切削除去し、その加工深さを数値制御できるようになっている。なお、ナットはこの例では、6角ナットであるが、それ以外の多角形ナットであってもよい。
この場合、図2において、ナット1と端面加工具14aの重なり部分が軸方向に切削除去される。
なお、回転体3のオフセット方向は、この例に限定されず任意であり、また軸心からのオフセット量もナット端面を加工できる限りで任意である。
頂点検出器16は、この例では軸心に対して回転体3のオフセット方向と点対象位置に設けられているが、本発明はこの位置に限定されず、頂点位置を検出できる限りで任意の位置に設置することができる。
この図はナットが6角ナットの場合であり、角度差が0度の場合に相対距離が最小となり、角度差が30度の場合に相対距離は最大となる。従って、頂点検出器16により角度差0の位置を正確に検出することができる。
想定する円形は、図2の例では、ナット1の6頂点を通る円形1aであるが、本発明はこれに限定されず、これより大きくても、小さくてもよい。また、アンバランスの修正量Ucと修正方向θcは、図示しない別の装置で予め計測するのが好ましいが、上述したNC位置決め装置12により計測できるようにしてもよい。
図4および図5に示すように、加工量補正係数kはナットの頂点に対する方位角(Δθ)の絶対値が大きくなるほど大きくなる(エンドミルの進み量に比例する)。
また、図5(A)(B)に示すように、加工角度補正θfは方位角Δθが0°と±30°において、切削物のバランス(重心)が中心なのでゼロである。図5(C)に示すように、0°と±30°以外では切削物のバランス(重心)がずれるためΔθが必要になる。
また、切削ドリルの刃先の影響を考慮し、修正量によって加工量補正係数kは異なる。
次いで、補正修正量Uoを予め求められたアンバランスの修正量Ucと補正値kの積として求め、補正修正方向θoを予め求められたアンバランスの修正方向θcと方位角度補正値θfの和として求める。
まず、NC位置決め装置12により端部にナット1を有する回転体3をその軸心を中心に回転可能に支持する。
また、回転体3の軸心から所定の半径方向にオフセットした端面加工具14aを軸方向に移動可能に設置する。
頂点検出器16により、ナット1の頂点位置を検出する。
補正制御装置18により、ナット1が円形であると想定して予め求められたアンバランスの修正量Ucと修正方向θcを、軸心と修正方向に最も近いナットの頂点を結ぶ方位角とアンバランスの修正方向との相対角Δθに応じてそれぞれ補正修正量Uoと補正修正方向θoとして補正する。
図6に示すように、NC位置決め装置12により回転体3の補正修正方向θoを端面加工具14aのオフセット方向に位置決めする。
端面加工具14aによりオフセット位置で補正修正量Uoに相当する加工深さを切削除去する。
従って、補正修正量Uoと補正修正方向θoに基づき、回転体の補正修正方向を端面加工具のオフセット方向に位置決めし、端面加工具により前記補正修正量に相当する加工深さを切削除去することにより、アンバランス方向が変化することなく、正確な修正量を加工できる。
これにより、再修正及び再計測の必要性をなくし、修正工程の作業性及び歩留まりを大幅に高めることができる。
10 回転バランス修正装置、12 NC位置決め装置、
12a 軸受ユニット、12b 回転アクチュエータ、13 磁気センサ、
14 NC加工装置、14a 端面加工具(エンドミル)、
16 頂点検出器、18 補正制御装置(コンピュータ)
Claims (5)
- 端部にナットを有する回転体をその軸心を中心に回転可能に支持しかつ該回転体の回転基準位置を周方向に数値制御して任意の方向に位置決め可能なNC位置決め装置と、
前記回転体の軸心から所定の半径方向にオフセットし軸方向に移動可能な端面加工具を有し、該端面加工具により前記ナットの一部をオフセット位置で切削除去し、その加工深さを数値制御可能なNC加工装置と、
前記ナットの頂点位置を検出する頂点検出器と、
前記ナットが円形であると想定して予め求められたアンバランスの修正量Ucと修正方向θcを、軸心と修正方向に最も近いナットの頂点を結ぶ方位角と前記修正方向との相対角Δθに応じてそれぞれ補正修正量Uoと補正修正方向θoとして補正する補正制御装置と、を備え、
前記NC位置決め装置により前記補正修正方向を端面加工具のオフセット方向に位置決めし、前記NC加工装置により端面加工具を数値制御して前記補正修正量に相当する加工深さを切削除去する、ことを特徴とする回転体の回転バランス修正装置。 - 前記補正制御装置により、前記相対角Δθに対応する必要な加工量の補正値kと、ベクトル修正のための方位角度補正値θfを予め解析で求めて記憶し、
前記補正修正量Uoを予め求められたアンバランスの修正量Ucと補正値kの積として求め、
前記補正修正方向θoを予め求められたアンバランスの修正方向θcと方位角度補正値θfの和として求める、ことを特徴とする請求項1に記載の回転体の回転バランス修正装置。 - 前記頂点検出器は、前記ナットの外周部に近接して設置されたレーザセンサ、超音波センサ、静電容量センサ、または渦電流式センサである、ことを特徴とする請求項1に記載の回転体の回転バランス修正装置。
- 端部にナットを有する回転体をその軸心を中心に回転可能に支持し、
前記回転体の軸心から所定の半径方向にオフセットした端面加工具を軸方向に移動可能に設置し、
前記ナットの頂点位置を検出し、
前記ナットが円形であると想定して予め求められたアンバランスの修正量Ucと修正方向θcを、軸心と修正方向に最も近いナットの頂点を結ぶ方位角と前記修正方向との相対角Δθに応じてそれぞれ補正修正量Uoと補正修正方向θoとして補正し、
前記回転体の補正修正方向を端面加工具のオフセット方向に位置決めし、
前記端面加工具により前記補正修正量に相当する加工深さを切削除去する、ことを特徴とする回転体の回転バランス修正方法。 - 前記相対角Δθに対応する必要な加工量の補正値kと、ベクトル修正のための方位角度補正値θfを予め解析で求めて記憶し、
前記補正修正量Uoを予め求められたアンバランスの修正量Ucと補正値kの積として求め、
前記補正修正方向θoを予め求められたアンバランスの修正方向θcと方位角度補正値θfの和として求める、ことを特徴とする請求項4に記載の回転体の回転バランス修正方法。
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