JP2013003021A - 不釣合い測定および修正装置ならびに不釣合い測定および修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数回の不釣合い修正を行っても修正痕の干渉のない不釣合い修正が望まれていた。
【解決手段】
ロータの修正履歴を含むロータ識別データが登録されたロータ識別データ登録装置２８と、不釣合い測定をすべきロータがセットされると、そのロータの不釣合いを測定し、測定結果を出力する不釣合い測定装置２２と、前記ロータ識別データ登録装置から与えられる不釣合い測定をすべきロータのロータ識別データと、前記不釣合い測定装置から出力される測定結果とに基づいて、前記ロータに修正を施す場合に、修正痕の干渉がない修正データを演算するための修正データ演算装置２７と、前記修正データ演算装置の演算した修正データに基づいて、前記ロータに対して不釣合い修正を行う不釣合い修正装置２６とを含む不釣合い測定および修正装置である。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転体であるロータの不釣合いを測定し、修正するための装置および方法に関する。

従来より動釣合い試験機が公知である。動釣合い試験機では、測定・修正対象である回転体（ロータ）の不釣合いを測定し、測定した不釣合いを修正して、ロータに存在する不釣合い量を限りなく零に近くなるようにする。
このような動釣合い試験機において、従来では、ロータに対して複数回の不釣合い測定および修正を行い、１回目の不釣合い修正では残留不釣合いを残した修正を行うといったことがなされていた。（たとえば特開２００３−３０２３０５）

特開２００３−３０２３０５

この発明は、従来の動釣合い試験機、すなわち従来の不釣合い測定および修正装置を改良し、複数回の不釣合い修正を行っても修正痕の干渉がなく、残留不釣合い量の零を目指した正確な不釣合い測定および修正が可能な装置ならびに方法を提供することを主たる目的とする。
また、この発明は、不釣合い修正回数を減少できる不釣合い測定および修正装置ならびに方法を提供することを他の目的とする。

請求項１記載の発明は、ロータの修正履歴を含むロータ識別データが登録されたロータ識別データ登録装置と、不釣合い測定をすべきロータがセットされると、そのロータの不釣合いを測定し、測定結果を出力する不釣合い測定装置と、前記ロータ識別データ登録装置から与えられる不釣合い測定をすべきロータのロータ識別データと、前記不釣合い測定装置から出力される測定結果とに基づいて、前記ロータに修正を施す場合に、修正痕の干渉がない修正データを演算するための修正データ演算装置と、前記修正データ演算装置の演算した修正データに基づいて、前記ロータに対して不釣合い修正を行う不釣合い修正装置と、を含むことを特徴とする不釣合い測定および修正装置である。

請求項２記載の発明は、前記不釣合い修正装置は、前記ロータの修正面において、前記ロータの回転軸周りに修正具を回転制御する手段と、修正具の切り込み深さ制御する手段との両方を有することを特徴とする、請求項１記載の不釣合い測定および修正装置である。
請求項３記載の発明は、前記ロータ識別データには、少なくともロータシリアル番号データおよびロータの記憶消去データが含まれることを特徴とする、請求項１または２記載の不釣合い測定および修正装置である。

請求項４記載の発明は、前記ロータ識別データには、ロータ保持ステーション間のロータの動きを示すデータおよび記憶消去データが含まれることを特徴とする、請求項１または２記載の不釣合い測定および修正装置である。
請求項５記載の発明は、不釣合い測定ステーションおよび不釣合い修正ステーションにロータを順次搬送し、ロータの不釣合い測定を行い、かつ、測定された不釣合いを修正する方法であって、不釣合い測定ステーションで測定されたロータの不釣合い測定データを、予め記憶しておいたそのロータの修正履歴と対比し、測定された不釣合いを修正する修正位置が、そのロータに施された過去の修正痕と干渉しない位置になるように、修正位置をベクトル演算し、演算された修正位置をそのロータの修正履歴に加えるよう更新記憶し、演算された修正位置を不釣合い修正ステーションに与えてこのロータの不釣合い修正を行うことを特徴とする、ロータの不釣合い測定および修正方法である。

この発明によれば、ロータに不釣合い修正を行う場合において、複数回の不釣合い修正で、修正痕の干渉がなくなるようにできる。そのため、残留不釣合い量が零を目指した正確な不釣合い測定および修正が可能であり、不釣合い修正回数を減少させることができる。なぜなら、修正痕の干渉がなくなるようにすると、２回目以降の修正において、先に行われた修正痕の上を修正しないため、所望の修正が回転制御または深さ制御によって正確に行える。従って、残留不釣合い量の零を目指した制御を行うことができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る不釣合い測定および修正装置のシステム構成ブロック図である。 図２は、ターボチャージ用ロータの簡易外観図（Ａ）および当該ロータの背面に施された修正痕の例を示す図（Ｂ）である。 図３は、修正データ登録装置２３における記憶エリアの構成例を示す図である。

以下には、図面を参照して、この発明の具体的な実施形態について説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る不釣合い測定および修正装置のシステム構成ブロック図である。
図１を参照して、参照符号２１は、不釣合い測定・修正をするロータのデータを送出する装置で、例えばロータ搬送装置の制御システムに設けられている。ロータ識別データ送出装置２１からロータ識別データが不釣合い測定装置２２および修正データ登録装置２３へ与えられる。不釣合い測定装置（バランシングマシン）２２は、ロータ識別データ送出装置から与えられる不釣合い測定をすべきロータのロータ識別データ（このロータ識別データには、ロータＩＤ、ロータシリアル番号（たとえば０−９９等の番号）等のデータが含まれている。）に基づいて、ロータの修正面数（１面修正であるか、２面修正であるか等）を設定し、ロータの修正面における不釣合い量および不釣合い角度を測定する。測定が完了すると、不釣合い測定装置２２から不釣合いデータ（角度）が修正角度位置決定装置２４に転送され、また、不釣合いデータ（量および角度）が修正量演算装置２５に転送される。この実施形態では、修正角度位置決定装置２４および修正量演算装置２５が、修正データ演算装置２７として機能する。

また、修正データ登録装置２３は、ロータ識別データ送出装置２１から与えられたロータシリアル番号に対応して記憶エリアに記憶されている過去の修正角度データ（修正履歴）が存在する場合には、その過去の修正角度データを修正角度位置決定装置２４に出力する。
なお、ロータ識別データ送出装置２１から記憶消去データ（たとえば「１」の時は記憶消去、「０」の時は記憶保持とする）において記憶消去コマンドが入力された場合には、ロータシリアル番号データに対応する修正データの記憶は消去される。

修正角度位置決定装置２４においては、不釣合い測定装置２２から与えられる不釣合いデータ（角度データ）と、修正データ登録装置２３から与えられるこのロータに対して行われた過去の修正角度データから、今回の修正角度位置を決定する。すなわち、今回測定しているロータにおいて、過去の修正角度データがない場合（たとえば過去の修正角度として「−１」が与えられた場合）には、不釣合い測定装置２２からの不釣合い角度データを修正角度データとして、修正角度を１つの角度で決定する。また、修正データ登録装置２３から過去の修正角度データが与えられた場合であっても、不釣合い測定装置２２から与えられる今回測定された不釣合い角度が、過去の修正角度と重ならず、修正角度位置が干渉しない場合には、修正角度位置決定装置２４は、不釣合い角度データを修正角度データとして１つの角度位置を修正角度として決定する。

しかし、過去の修正角度データがあって、かつ、それが今回測定された不釣合い角度データと重なり、修正箇所が干渉する場合には、過去の修正角度範囲を挟み、修正箇所が干渉しない２つの角度位置が修正角度として決定される。
さらに、過去の修正角度データがない場合で、修正量が少ない場合には、切削時（修正時）には切削深さのみで修正量が制御される。また、修正量が多く、切削深さのみの制御では不釣合い修正ができない場合には、上述のように決定された修正角度を中心の角度として、ロータの回転軸方向（周方向）にロータまたはカッタを一定深さで回転制御し、不釣合い修正が行われることになる。

この場合は、修正中に回転制御するロータ角度範囲を挟み、修正箇所が干渉しない２箇所の角度位置を修正角度として決定することになる。
なお、修正角度位置の決定は、ロータにたとえば２面修正を施す場合には、修正面毎に行われる。
修正量演算装置２５では、不釣合い測定装置２２から与えられる不釣合いデータ（量および角度）と、修正角度位置決定装置２４から出力される修正角度データとに基づいて、ロータの各修正面毎の修正角度における修正深さおよび修正角度範囲を演算する。そして演算された修正データは、修正データ登録装置２３に転送されて、ロータのシリアル番号データに関連付けて記憶される。この実施形態では、ロータ識別データ送出装置２１および修正データ登録装置２３が、ロータ識別データ登録装置２８として機能する。また、同時に、修正データは、不釣合い修正装置２６へ与えられる。そして、不釣合い測定装置２２において不釣合い測定がされたロータは、図示しない搬送装置によって不釣合い修正装置２６へ送られ、不釣合い修正装置２６において、ロータに対し、上記修正データに基づく不釣合い修正が行われる。

図２に、ターボチャージャ用ロータの外観図（実際のロータにはタービン翼が付いているが、図２では簡易図とした。）（図２（Ａ））と、そのロータの背面に施された修正痕の例を示す（図２（Ｂ））。以下では、図２を参照しながら、一例としてターボチャージャ用ロータを例にとって、この発明の実施例において行われる不釣合い測定および修正の仕方について説明をする。

図１に示す不釣合い測定および修正装置において、まず、ロータは不釣合い計測装置２２で不釣合い角度および量が測定される。初回には、過去の修正データ（修正履歴データ）は修正データ登録装置２３には記憶されていないから、図２（Ｂ）に示すように、背面において、修正角度α０（背面が修正面であり、不釣合い角度に一致した角度位置）が決定される。そして、通常は、測定された初期不釣合い量は大きいので、修正角度α０を中心に、周方向両側へ向かって等しい角度位置広がった角度α１から角度α２までの角度範囲１０が修正処理される。すなわち、背面修正用カッター（球面状カッター）５は、修正開始角度α１で角度停止し、図２（Ａ）の参照符号７で示す「ロータの回転軸方向にカッター５を移動させる運動（切削深さ制御）の方向」に一定深さまで修正動作（切削による修正）が行われる。そして、それに引き続き、背面修正用カッター５は、切削した一定深さのまま修正角度α２まで移動するように回転制御される。そして角度α２で停止された後に、深さ方向のカッター原点位置（矢印７）まで復帰される。

このとき行われる修正開始角度α１および修正終了角度α２は、修正データとして、修正量演算装置２５で演算されたものであり、このデータは修正データ登録装置２３に記憶されている。
次に、ロータの２回目の不釣合い測定が不釣合い測定装置２２において行われ、その結果不釣合いがあれば２回目の不釣合い修正が不釣合い修正装置２６において行われる。そのためのデータを演算する修正量演算装置２５では、２回目の演算時には、上述した修正角度α１とα２とを考慮し、修正痕のない、修正位置が干渉しない修正角度α３、α４を、不釣合いに対する修正角度候補として演算する。すなわち、２回目の不釣合い測定により、不釣合いが角度α１から角度α２の間に存在する場合には、その不釣合い角度および量を、角度α３およびα４における不釣合い量にベクトル分解し、２回目の修正角度位置を１回目の修正痕に干渉しない位置に決定する。

なお、２回目に測定された不釣合い角度および量が、角度α１およびα２の間になく、たとえば角度位置α５に存在する場合には、測定された不釣合い量および不釣合い角度位置がそのまま利用されて、角度位置α５において修正が行われる。
このように、２回目に測定された不釣合い角度および量は、修正角度位置α３およびα４における不釣合い量としてベクトル分解演算により求める。また、不釣合いベクトルは、不釣合い量データに対する回転角度データまたは修正深さデータのテーブルを使用することにより、一定深さによる回転角度範囲データ（修正開始角度と修正終了角度のデータ）または不釣合い角度位置での修正深さデータに変換することができる。

不釣合い修正装置２６（図１参照）においては、修正量演算装置２５から与えられる修正データに基づいて、不釣合い修正動作を各修正面ごとに実施する。不釣合い修正装置２６が修正に用いるカッター（広義のカッター）には、ドリル、ミーリング、フライス等の加工機のロータの不釣合い修正のための各種の切削器具が含まれる。
なお、図２（Ａ）に示すロータの側面図、図２（Ｂ）に示すロータの背面図（図２（Ａ）における下側から見た図）において、引き出し線で示す各参照符号の表わす内容は、以下の通りである。
１：ターボチャージャ用ロータ
２：ロータ回転軸
３：ロータの頭部
４：ロータの背面
５：ロータ背面修正用カッター（球面状カッター）
６：回転軸２周りでカッター５または８を回転させる運動（回転制御）
７：ロータ１の回転軸方向にカッター５を移動させる運動（切削深さ制御）
８：ロータ頭部修正用カッター
９：ロータ半径方向にカッター８を移動させる運動（切削深さ制御）
１０、１１、１２、１３：ロータ１の背面４における不釣合い修正痕
α０、α３、α４、α５：修正角度
α１、α２：α０を中央角度とする修正開始角度と修正終了角度
上述したこの実施形態に係る不釣合い測定および修正装置は、修正面が１面の場合の静面修正であっても、修正面が２面の場合のダイナミック修正であっても、いずれの場合であっても適用することができる。また、上述した実施形態においては、ロータシリアル番号データに関連付けた記憶方式を用いた（すなわち、修正データ登録装置２３は、ロータのシリアル番号に関連付けてそのロータに固有のデータを記憶する方式とした）が、搬送機や修正機等でロータを保持して、ロータを順次送っていくステーション方式とした場合に、個々のロータの保持ステーション間の動きを示すデータに基づいて、ロータ状況を示すロータ識別データを出力し、当該ロータ識別データに関連付けて、各ロータの種々のデータを記憶するような構成としてもよい。

図３に、修正データ登録装置２３における記憶エリアの構成例（メモリマップ）を示す。
図３（Ａ）は、構成例１を示している。構成例１では、ロータ識別データとして、記憶消去データと、ロータシリアル番号データとが使用される。ロータシリアル番号は、搬送制御装置がロータの動きに応じて決定し、修正データ登録装置２３へ入力する。図では、各シリアル番号が記憶する記憶領域に、各ロータの修正データが記憶される。

図３（Ｂ）は、構成例２を示す。構成例２では、ロータ識別データとして、記憶消去データと個々のロータのロータ保持ステーション間の動きを示すデータとが使用され、測定ステーションのデータとして、たとえばロータ保持ステーション０の修正データが選択される。各ロータ保持ステーションに記憶されたロータ固有の修正データは、ロータがシステム上を測定から修正へと搬送される動きに応じて記憶シフトされる。ロータの動きを示すデータは、ロータ識別データとして、修正データ登録装置２３に入力される。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２１ ロータ識別データ送出装置
２２ 不釣合い測定装置
２３ 修正データ登録装置
２４ 修正角度位置決定装置
２５ 修正量演算装置
２６ 不釣合い修正装置
２７ 修正データ演算装置
２８ ロータ識別データ登録装置

Claims (5)

1. ロータの修正履歴を含むロータ識別データが登録されたロータ識別データ登録装置と、
   不釣合い測定をすべきロータがセットされると、そのロータの不釣合いを測定し、測定結果を出力する不釣合い測定装置と、
   前記ロータ識別データ登録装置から与えられる不釣合い測定をすべきロータのロータ識別データと、前記不釣合い測定装置から出力される測定結果とに基づいて、前記ロータに修正を施す場合に、修正痕の干渉がない修正データを演算するための修正データ演算装置と、
   前記修正データ演算装置の演算した修正データに基づいて、前記ロータに対して不釣合い修正を行う不釣合い修正装置と、
   を含むことを特徴とする不釣合い測定および修正装置。
2. 前記不釣合い修正装置は、前記ロータの修正面において、前記ロータの回転軸周りに修正具を回転制御する手段と、修正具の切り込み深さ制御する手段との両方を有することを特徴とする、請求項１記載の不釣合い測定および修正装置。
3. 前記ロータ識別データには、少なくともロータシリアル番号データおよびロータの記憶消去データが含まれることを特徴とする、請求項１または２記載の不釣合い測定および修正装置。
4. 前記ロータ識別データには、ロータ保持ステーション間のロータの動きを示すデータおよび記憶消去データが含まれることを特徴とする、請求項１または２記載の不釣合い測定および修正装置。
5. 不釣合い測定ステーションおよび不釣合い修正ステーションにロータを順次搬送し、ロータの不釣合い測定を行い、かつ、測定された不釣合いを修正する方法であって、
   不釣合い測定ステーションで測定されたロータの不釣合い測定データを、予め記憶しておいたそのロータの修正履歴と対比し、
   測定された不釣合いを修正する修正位置が、そのロータに施された過去の修正痕と干渉しない位置になるように、修正位置をベクトル演算し、
   演算された修正位置をそのロータの修正履歴に加えるよう更新記憶し、
   演算された修正位置を不釣合い修正ステーションに与えてこのロータの不釣合い修正を行うことを特徴とする、ロータの不釣合い測定および修正方法。

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