JP2016223970A - Balance correction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャのコンプレッサインペラやタービンホイールなどの回転体のアンバランスを修正するバランス修正装置に関する。 The present invention relates to a balance correction device that corrects an unbalance of a rotating body such as a compressor impeller or a turbine wheel of a turbocharger.
回転体のアンバランスを修正する技術として、回転体(例えば、コンプレッサインペラ)を回転させた状態で回転体にレーザ光を照射して当該回転体の一部を切削(除去)することにより、回転体のアンバランスを修正(調整)するものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a technique for correcting the unbalance of the rotating body, the rotating body (for example, a compressor impeller) is rotated by irradiating the rotating body with laser light and cutting (removing) a part of the rotating body. There is one that corrects (adjusts) the unbalance of the body (for example, see Patent Document 1).
ところで、レーザ光照射による切削加工によってアンバランスを修正する場合、レーザ光照射により飛散するスパッタ(除去物)が回転体やバランス修正装置に付着するため、その付着物を除去する工程が必要になる。 By the way, when correcting imbalance by cutting with laser light irradiation, the spatter (removed material) scattered by laser light irradiation adheres to the rotating body and the balance correcting device, and thus a step of removing the adhered material is required. .
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、回転体へのレーザ光照射によりバランス修正を行うバランス修正装置において、スパッタの発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the occurrence of spatter in a balance correction apparatus that performs balance correction by irradiating a rotating body with laser light. And
本発明は、金属製の回転体のアンバランスを修正するバランス修正装置であって、回転体をその回転軸を中心として回転させるとともに、前記回転体の回転数を制御する回転制御手段と、前記回転体に回転軸方向からレーザ光を当該回転体の外周縁よりも内側の位置に照射して当該回転体を加熱するレーザ照射手段と、を備え、前記回転制御手段にて前記回転体を当該回転体の共振回転数よりも低い回転数で回転させた状態で、前記レーザ照射手段からのレーザ光を前記回転体に照射することにより、当該回転体の外周縁よりも内側の部分を加熱して軟化するように構成されていることを特徴としている。 The present invention is a balance correction device for correcting an unbalance of a metal rotating body, the rotation control means for rotating the rotating body around its rotation axis and controlling the number of rotations of the rotating body, A laser irradiation unit that irradiates the rotating body with a laser beam from a rotation axis direction to a position inside the outer peripheral edge of the rotating body to heat the rotating body, and the rotation control unit causes the rotating body to By irradiating the rotating body with laser light from the laser irradiation means in a state where the rotating body is rotated at a rotational speed lower than the resonance rotational speed of the rotating body, a portion inside the outer peripheral edge of the rotating body is heated. It is characterized by being configured to soften.
本発明の作用について述べる。 The operation of the present invention will be described.
まず、回転体のアンバランスによる振動位相は、回転体が回転を開始してから共振回転数に達する直前までは、一定の位相(例えば0°位相)で推移し、回転体の回転数が共振回転数を超えると振動位相は反転する(180°位相となる)。しかも、回転体の回転数が共振回転数よりも低い場合はアンバランス位置と振動位相(振れ回り位相)とが同位相となる。したがって、アンバランス修正回転数を共振回転数よりも低い回転数に設定することで、回転体の回転中心をアンバランス位置側にずらすことができる。このようにして回転体の回転中心をずらした状態で、レーザ光を回転体に照射すると、アンバランス位置(0°位相)側と逆位相(180°位相)側とにおいてレーザ光照射位置(加熱位置)が回転体の半径方向においてずれる。つまり、逆位相側の加熱位置がアンバランス位置(位相0°)側の加熱位置に対して回転体の半径方向の外側にずれる。 First, the vibration phase due to the unbalance of the rotating body changes at a constant phase (for example, 0 ° phase) from when the rotating body starts to rotate until it reaches the resonant rotational speed, and the rotational speed of the rotating body resonates. When the rotation speed is exceeded, the vibration phase is reversed (the phase becomes 180 °). Moreover, when the rotational speed of the rotating body is lower than the resonant rotational speed, the unbalanced position and the vibration phase (swinging phase) are the same phase. Therefore, by setting the unbalance correction rotation speed to a rotation speed lower than the resonance rotation speed, the rotation center of the rotating body can be shifted to the unbalance position side. When the rotating body is irradiated with the laser beam in such a state that the rotation center of the rotating body is shifted in this way, the laser beam irradiation position (heating) at the unbalanced position (0 ° phase) side and the opposite phase (180 ° phase) side. Position) shifts in the radial direction of the rotating body. That is, the heating position on the opposite phase side shifts outward in the radial direction of the rotating body with respect to the heating position on the unbalanced position (phase 0 °) side.
一方、回転体にレーザ光を照射して加熱すると、レーザ光照射部分の金属が軟化し、その軟化した金属が遠心力により回転体の半径方向の外側に流動する。ここで、上記したように、回転体を共振回転数よりも低い回転数数で回転させると、逆位相(180°位相)側の加熱位置がアンバランス位置(位相0°)側の加熱位置に対して半径方向の外側にずれるので、逆位相(180°位相)側の金属流動が、アンバランス位置(位相0°)側の金属流動よりも半径方向の外側で発生するようになり、その逆位相側の金属流動の半径が大きくなる。これによってアンバランスを修正することができる。 On the other hand, when the rotating body is irradiated with laser light and heated, the metal in the laser light irradiated portion is softened, and the softened metal flows outward in the radial direction of the rotating body by centrifugal force. Here, as described above, when the rotating body is rotated at a rotational speed lower than the resonant rotational speed, the heating position on the opposite phase (180 ° phase) side becomes the heating position on the unbalanced position (phase 0 °) side. On the other hand, the metal flow on the opposite phase (180 ° phase) side is generated on the outer side in the radial direction than the metal flow on the unbalanced position (phase 0 °) side, and vice versa. The radius of the metal flow on the phase side increases. This can correct the imbalance.
以上のように、本発明によれば、レーザ光を回転体に照射し、そのレーザ光照射による加熱にて発生する金属流動によりアンバランスを修正するので、バランス修正時においてスパッタが発生することを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, since the rotating body is irradiated with the laser beam and the unbalance is corrected by the metal flow generated by the heating by the laser beam irradiation, the spatter is generated at the time of the balance correction. Can be suppressed.
本発明において、回転体の外周部(レーザ光が照射される部分)に、回転体の半径方向において当該回転体の外周に近いほど、回転体の回転軸方向における突出高さが大きくなるテーパ面を形成しておき、レーザ光の焦点をそのテーパ面の最外径に合わせるようにしてもよい。このようにすれば、回転体の半径方向の外側になるほど、レーザ光の焦点が合うようになるので、上記逆位相(180°位相)側の金属流動をアンバランス位置(位相0°)側の金属流動よりも促進させることができ、加工能力を向上させることができる。 In the present invention, the taper surface in which the protrusion height in the rotation axis direction of the rotating body increases toward the outer peripheral portion of the rotating body (the portion irradiated with the laser beam) closer to the outer periphery of the rotating body in the radial direction of the rotating body. The laser beam may be focused on the outermost diameter of the tapered surface. In this way, the laser beam is more focused as it goes outward in the radial direction of the rotating body, so that the metal flow on the opposite phase (180 ° phase) side is shifted to the unbalanced position (phase 0 °) side. The metal flow can be promoted and the processing ability can be improved.
本発明によれば、レーザ光照射によるバランス修正時においてスパッタが発生することを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of sputtering during balance correction by laser light irradiation.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
−ターボチャージャ−
まず、バランス修正を行うターボチャージャ200の一例について図1〜図5を参照して説明する。
-Turbocharger-
First, an example of the
この例のターボチャージャ200は、タービンホイール(例えば、インコネル(登録商標)製)201、及び、コンプレッサインペラ(例えば、アルミニウム合金製)202などを備えており、そのタービンホイール201に一体形成されたタービンシャフト(図示せず)の端部にコンプレッサインペラ202が連結されている。タービンホイール201はタービンハウジング210内に収容されており、コンプレッサインペラ202はコンプレッサハウジング220内に収容されている。タービンハウジング210には、タービンホイール201を回転駆動する流体を流す流路(スクロール)が形成されている。
The
また、上記タービンシャフトを支持するベアリング(図示せず)はセンターハウジング230内に収容されており、このセンターハウジング230の両側に上記タービンハウジング210とコンプレッサハウジング220とが取り付けられている。
A bearing (not shown) for supporting the turbine shaft is accommodated in the
図3〜図5に示すように、タービンホイール201は、ホイールハブ212、タービン翼213及びホイールボス211などによって構成されている。この例のホイールボス211の端面(レーザ光照射面)211bはフラットな面となっている。そして、ホイールボス211には、端面211bから突出する断面矩形の外壁211aが当該ホイールボス211の外周部周縁の全周に沿って一体形成されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
−バランス修正装置−
本実施形態のバランス修正装置100は、図1及び図2に示すように、レーザ発振器1、レーザ移動装置2、駆動エア供給装置3、回転センサ4、加速度センサ5、架台6、及び、演算制御装置7などを備えている。
-Balance correction device-
As shown in FIGS. 1 and 2, the
架台6は、ターボチャージャ200を着脱自在に支持することができる。架台6にターボチャージャ200を支持した状態で、当該ターボチャージャ200の回転中心(タービンホイール201の回転中心)が水平方向(X方向)に沿うようになっている。
The
レーザ発振器1は、例えば連続発振が可能な半導体レーザであって、光軸が水平方向(タービンホイール201の回転軸と平行な方向)に沿うように配置されている。レーザ発振器1は、架台6に取り付けられたターボチャージャ200のタービンホイール(回転体)201のホイールボス211に、当該タービンホイール201の回転軸方向(X方向)からレーザ光を連続照射することができる。このレーザ光照射によりタービンホイール201の一部を加熱することができる。レーザ発振器1の駆動は演算制御装置7にて制御される。レーザ発振器1から出射したレーザ光は、タービンハウジング210の排出口214を通過してハウジング内のタービンホイール201のホイールボス211に照射される。なお、レーザ発振器1が本発明の「レーザ照射手段」の一例である。
The
レーザ移動装置2は、レーザ発振器1を水平方向(X方向)、及び、タービンホイール201の半径方向(タービンホイール201の回転軸と直交する方向:Y方向)に移動する。このレーザ移動装置2によるレーザ発振器1の移動により、タービンホイール201のレーザ加工部への焦点合せを行うことができる。また、タービンホイール201の半径方向(Y方向)におけるレーザ光照射位置を設定することができる。
The
駆動エア供給装置3は、エア供給源31及びエアダクト32などを備えている。エアダクト32はタービンハウジング210のスクロール入口に接続されており、エア供給源31からの駆動エアをタービンハウジング210のスクロールに供給することができる。駆動エアをスクロールに供給することにより、駆動エアがタービンホイール201を流れて当該タービンホイール201が回転する。タービンホイール201の回転速度(回転数)は、エア供給源31が出力する駆動エアの流量(タービンホイール201に流す駆動エアの流量)を調整することにより可変に設定することができる。エア供給源31が出力する駆動エアの流量は演算制御装置7によって制御される。なお、駆動エア供給装置3及び演算制御装置7が本発明の「回転制御手段」の一例である。
The driving
回転センサ4は、架台6に装着されたターボチャージャ200のコンプレッサインペラ202の近傍に配置され、そのコンプレッサインペラ202の基準位置からの位相(回転角)を検出する。回転センサ4の出力信号から、コンプレッサインペラ202に一体回転可能に連結されたタービンホイール201の回転角及び回転速度(タービン回転数)を計測することができる。回転センサ4の出力信号は演算制御装置7に入力される。回転センサ4としては、磁気センサや光センサなどの各種のものを適用することができる。
The
なお、上記基準位置は、例えば、コンプレッサインペラ202へのペイント塗布、シール貼着、切欠き加工などの処理によって設定される。また、回転センサ4にて検出される回転角は、基準位置(=0度)からコンプレッサインペラ202(タービンホイール201)が1回転することで0度〜360度まで変化する。
The reference position is set by, for example, paint application, seal sticking, notch processing, or the like on the
加速度センサ5は、ターボチャージャ200を支持する架台6に取り付けられている。加速度センサ5は、ターボチャージャ200(タービンホイール201)が回転している状態のときの架台6の振動(ターボチャージャ200の振動)を検出する。加速度センサ5の出力信号は演算制御装置7に入力される。
The
演算制御装置7は、例えば、パーソナルコンピュータであって、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バックアップRAM、及び、入出力インターフェースなどを備えている。
The arithmetic and
CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップなどに基づいて演算処理を実行する。ROMには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。RAMは、CPUによる演算結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップRAMは、演算制御装置7をオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
The CPU executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM. The ROM stores various control programs and maps that are referred to when the various control programs are executed. The RAM is a memory that temporarily stores calculation results by the CPU. The backup RAM is a non-volatile memory that stores data to be saved when the
演算制御装置7の入出力インターフェースには、レーザ発振器1、レーザ移動装置2、駆動エア供給装置3、回転センサ4、及び、加速度センサ5などが接続されている。
A
−バランス修正−
次に、上記したバランス修正装置100を用いてバランス修正を行う場合の一例について、図6のフローチャートを参照して説明する。図6の制御ルーチンは演算制御装置7において実行される。
-Balance correction-
Next, an example of performing balance correction using the
まず、バランス修正を行う前の処理として、図1に示すように、バランス修正装置100の架台6に、バランス修正対象であるターボチャージャ200を取り付けておく。さらに、レーザ移動装置2を操作して、ホイールボス211の端面211bにレーザ発振器1の焦点を合わせるとともに、その端面211bへのレーザ光照射位置が外壁211aの内側の所定位置(図8(A)に示すレーザ光照射位置)となるようにレーザ発振器1の位置を調整する。
First, as a process before performing balance correction, as shown in FIG. 1, a
以上のセッティングが終了した後にバランス修正を開始する。バランス修正が開始されると、ステップST101において、駆動エア供給装置3を制御し、エアドライブにてタービンホイール201を回転させ、そのタービンホイール201の回転数(タービン回転数)を当該ターボチャージャの使用回転領域まで上昇させる。このタービン回転数の上昇中において回転センサ4の出力信号及び加速度センサ5の出力信号を採取する(回転1次振動のトラッキング計測)。
After completing the above settings, balance correction is started. When the balance correction is started, in step ST101, the driving
このようなトラッキング計測にて計測された加速度データ(振動データ)とタービン回転数との関係は図7(A)示すようになる。また、回転データ(位相データ)とタービン回転数との関係は図7(B)に示すようになる。 The relationship between the acceleration data (vibration data) measured by such tracking measurement and the turbine rotational speed is as shown in FIG. Further, the relationship between the rotation data (phase data) and the turbine rotation speed is as shown in FIG.
なお、図7(A)に示す曲線L1は、第1回目のトラッキング計測(ステップST101)にて計測された振動データから得られるものである。また、図7(A)に示す例の場合、第1回目のトラッキング計測にて計測される振動Gのピーク(最大振幅)は振動G基準(アンバランス量(振動の振幅)の許容値)よりも大きい。 Note that the curve L1 shown in FIG. 7A is obtained from the vibration data measured in the first tracking measurement (step ST101). In the example shown in FIG. 7A, the peak (maximum amplitude) of the vibration G measured in the first tracking measurement is based on the vibration G reference (allowable amount of unbalance amount (vibration amplitude)). Is also big.
次に、ステップST102では、アンバランス修正回転数Nt_Bを設定する。その具体的な処理について以下に説明する。 Next, in step ST102, an unbalance correction rotation speed Nt_B is set. Specific processing will be described below.
まず、図7(A)に示すグラフにおいて、振動Gのピークが回転1次振動(1次共振)であり、そのピークつまり振幅Gが最大となるタービン回転数Ntが共振回転数Nt_Rである。 First, in the graph shown in FIG. 7A, the peak of the vibration G is the primary rotation vibration (primary resonance), and the turbine speed Nt at which the peak, that is, the amplitude G is maximum, is the resonance speed Nt_R.
一方、図7(B)に示すように、タービンホイール201の振動位相(振れ回り位相)は、タービンホイール201が回転を開始してから共振回転数Nt_Rに達する直前までは、一定の位相(この例では、0°位相)で推移する。そして、タービン回転数Ntがさらに上昇すると、振動の振幅の増大にともなって振動位相が減衰してゆき、タービン回転数Ntが共振回転数Nt_Rを超えると、振動位相は反転して位相180°となる。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the vibration phase (swinging phase) of the
そして、タービン回転数Ntが共振回転数Nt_Rよりも低回転側であり、振動位相(振れ回り位相)が「0°」である間(位相0°の最高回転数Nt0_max以下)においてアンバランス位置と振動位相(振れ回り位相)とが同位相となる。したがって、アンバランス修正回転数Nt_Bを共振回転数Nt_Rよりも低い回転数に設定することで、タービンホイール201の回転中心をアンバランス位置側にずらすことが可能になる(図8及び図9参照)。
The turbine rotation speed Nt is lower than the resonance rotation speed Nt_R, and the vibration phase (swinging phase) is “0 °” (less than the maximum rotation speed Nt 0 _max of phase 0 °). The position and the vibration phase (swinging phase) are the same phase. Therefore, the rotational center of the
このような点、及び、振動Gゲインを十分に取れる最低回転数Nt0_minを考慮して、本実施形態では、アンバランス修正回転数Nt_Bを[Nt0_min≦Nt_B≦Nt0_max]の範囲に設定する。ここで、この例では、位相「0°」の最高回転数Nt0_max(図7参照)をアンバランス修正回転数Nt_Bとして設定する。 In view of this point and the minimum rotation speed Nt 0 — min that can sufficiently obtain the vibration G gain, in this embodiment, the unbalance correction rotation speed Nt_B is in the range of [Nt 0 — min ≦ Nt_B ≦ Nt 0 — max]. Set to. Here, in this example, the maximum rotation speed Nt 0 — max (see FIG. 7) at the phase “0 °” is set as the unbalance correction rotation speed Nt_B.
ステップST103では、駆動エア供給装置3及びレーザ発振器1を制御して、タービン回転数Nt及びレーザ発振器1のレーザ出力を設定する。具体的には、タービン回転数Ntがアンバランス修正回転数Nt_Bとなるように駆動エア供給装置3を制御する。また、レーザ発振器1のレーザ出力(エネルギ)については、ターボチャージャ200のホイールボス211(金属)へのレーザ光照射により、当該ホイールボス211が溶融はしないが軟化する温度領域にまで加熱することが可能なレーザ出力値であって、実験やシミュレーションによって設定する。
In step ST103, the driving
そして、タービンホイール201をアンバランス修正回転数Nt_Bで回転させた状態で、上記した条件でレーザ光をホイールボス211の端面211bに一定時間、連続照射する。このレーザ光照射による加熱により、レーザ光照射部分の金属が軟化し、その軟化した金属が遠心力により半径方向の外側に流動するようになる(図8(C))。
Then, with the
ここで、上記したアンバランス状態(1)のタービンホイール201をアンバランス修正回転数Nt_Bで回転させると、図8(B)及び図8(C)に示すように、タービンホイール201の回転中心が、振れ回り中心に対してアンバランス位置(アンバランス位相(0°位相))側にずれるので、アンバランス位相(0°位相)側と180°逆位相側とにおいてレーザ光照射位置(加熱位置)が半径方向においてずれる。つまり、180°逆位相側の加熱位置がアンバランス位相(位相0°)側に対して半径方向の外側に振れ回り量だけずれる。これによって、図8(C)に示すように、アンバランス位相(0°位相)側に対し、180°逆位相側の方が、ホイールボス211の半径方向の外側(ホイールボス211の外周に近い側)で金属流量が発生するようになる。つまり、図9(A)に示すように、180°逆位相側の金属流動半径r180が、アンバランス位相(0°位相)側の金属流動半径r0よりも大きくなる。これにより、180°逆位相側に錘を追加したのと同じ効果が得られるので、アンバランスが自動的に調整されるようになる(アンバランス状態(1)での修正加工)。
Here, when the
なお、レーザ光を連続照射する照射時間は、例えば、アンバランス量(トラッキング計測にて計測される振動の最大振幅)、及び、後述するレーザ光照射による金属流動量などを目安として設定する。また、バランス修正時のアンバランス修正回転数Nt_Bは、位相「0°」の最高回転数Nt0_maxに限られることなく、[Nt0_min≦Nt_B≦Nt0_max]の範囲内の任意の回転数を採用してもよい。 Note that the irradiation time for continuously irradiating laser light is set with reference to, for example, an unbalance amount (maximum amplitude of vibration measured by tracking measurement) and a metal flow amount due to laser light irradiation described later. Further, the unbalance correction rotation speed Nt_B at the time of balance correction is not limited to the maximum rotation speed Nt 0 _max of the phase “0 °”, but is an arbitrary rotation within a range of [Nt 0 _min ≦ Nt_B ≦ Nt 0 _max]. A number may be employed.
ステップST104では、上記したステップST101と同様にして、回転1次振動のトラッキング計測を行い、このトラッキング計測にて計測された加速度データ(振動データ)の振幅の最大値(計測振動G)を採取する。 In step ST104, as in step ST101 described above, tracking measurement of the primary rotation vibration is performed, and the maximum value (measurement vibration G) of the amplitude of acceleration data (vibration data) measured by this tracking measurement is collected. .
ステップST105では、上記したステップST104で採取した計測振動Gが振動G基準以下であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定(YES)である場合(計測振動G≦振動G基準である場合)は、タービンホイール201が回転停止した後(ステップST106の判定結果が肯定判定(YES)となった後)にバランス修正処理を終了する。
In step ST105, it is determined whether or not the measurement vibration G collected in step ST104 is equal to or less than the vibration G reference. When the determination result is an affirmative determination (YES) (when measurement vibration G ≦ vibration G reference), after the
一方、第2回目のトラッキング計測にて計測される振動データが、例えば図7(A)に示す曲線L2のような振動データであり、振動の最大振幅(計測振動G)が振動G基準よりも大きい場合は、ステップST105の判定結果が否定判定(NO)となり、ステップST102に戻って、位相「0°」の最高回転数Nt0_max(図7参照)をアンバランス修正回転数Nt_Bとして設定する。 On the other hand, the vibration data measured in the second tracking measurement is vibration data such as a curve L2 shown in FIG. 7A, for example, and the maximum amplitude of vibration (measured vibration G) is higher than the vibration G reference. If so, the judgment result of the step ST105 is a negative determination (NO), and the process returns to step ST 102, sets the maximum rotational speed Nt 0 _max phase "0 °" (see FIG. 7) as the unbalance correction rotation speed Nt_B .
次に、ステップST103では、タービンホイール201をアンバランス修正回転数Nt_Bで回転させる。ここで、タービンホイール201には、アンバランス修正(1回目)が行われているので、タービンホイール201をアンバランス修正回転数Nt_Bで回転させると、図9(B)に示すように、タービンホイール201の回転中心と振れ回り中心とのずれ(振れ回り量)が小さくなる。
Next, in step ST103, the
そして、このようなアンバランス状態(2)のタービンホイール201をアンバランス修正回転数Nt_Bで回転させた状態で、上記した条件でレーザ光をホイールボス211の端面211bに一定時間、連続照射する。このレーザ光照射による加熱により、レーザ光照射部分の金属が軟化し、その軟化した金属が遠心力により半径方向の外側にさらに流動するようになり(図9(B))、その外側への金属流動量が図9(A)よりも多くなる。これにより、アンバランスがさらに調整される(アンバランス状態(2)での修正加工)。
Then, with the
このようなアンバランス状態(2)での修正加工が終了した後、ステップST104において、上記したステップST101と同様にして、回転1次振動のトラッキング計測を行い、このトラッキング計測にて計測された加速度データ(振動データ)の振幅の最大値(計測振動G)を採取する。 After the correction processing in the unbalanced state (2) is completed, in step ST104, tracking measurement of the primary rotation vibration is performed in the same manner as in step ST101 described above, and the acceleration measured by the tracking measurement is measured. The maximum amplitude (measurement vibration G) of the data (vibration data) is collected.
そして、ステップST105において、上記したステップST104で採取した計測振動Gが振動G基準以下であるか否かを判定する。ここで、第3回目のトラッキング計測にて計測される振動データが、例えば図7(A)に示す曲線L3のような振動データであり、振動の最大振幅(計測振動G)が振動G基準以下である場合(計測振動≦振動G基準である場合)は、ステップST105の判定結果が肯定判定(YES)となり、タービンホイール201が回転停止した後(ステップST106の判定結果が肯定判定(YES)となった後)にバランス修正処理を終了する。
In step ST105, it is determined whether or not the measured vibration G collected in step ST104 is equal to or less than the vibration G reference. Here, the vibration data measured in the third tracking measurement is, for example, vibration data such as a curve L3 shown in FIG. 7A, and the maximum amplitude of vibration (measured vibration G) is below the vibration G reference. (When measurement vibration ≦ vibration G reference), the determination result in step ST105 is affirmative (YES), and after the
なお、アンバランス状態(2)での修正加工を行っても、計測振動Gが振動G基準以下にならない場合は、ステップST102〜ステップST104の処理を、計測振動Gが振動G基準以下になるまで繰り返して実行する。 If the measurement vibration G does not fall below the vibration G reference even after the correction processing in the unbalanced state (2), the processes in steps ST102 to ST104 are repeated until the measurement vibration G falls below the vibration G reference. Run repeatedly.
<効果>
以上説明したように、本実施形態によれば、レーザ光をホイールボス211の端面211bに連続照射し、そのレーザ光照射による加熱にて発生する金属流動によりアンバランスを修正するので、バランス修正時においてスパッタが発生することを抑制することができる。これにより、スパッタの除去工程が不要になり、バランス修正のサイクルタイムを短縮することが可能になる。
<Effect>
As described above, according to the present embodiment, the laser beam is continuously irradiated onto the
<変形例1>
以上の実施形態では、ホイールボス211の端部の形状を、端面211bから突出する外壁211aが当該ホイールボス211の周縁の全周に沿って一体形成された形状としているが、これに限られることなく、ホイールボス211の端部の形状を、例えば図10(A)や図10(B)に示すような形状としてもよい。
<
In the above embodiment, the shape of the end portion of the
<変形例2>
他の変形例として、図11(A)に示すように、ホイールボス211の端面211bの外周部(レーザ光照射部)にテーパ面211cを設けておいてもよい。このテーパ面211cは、ホイールボス211の外周(外壁211a)に近いほど、タービンホイール201の回転軸方向における突出高さが大きくなる円すいテーパ面である。そして、この例では、図11(A)に示すように、レーザ発振器1のレーザ光焦点をテーパ面211cの最外径Dmaxに合わせている。
<
As another modified example, as shown in FIG. 11A, a
このようにホイールボス211の端面211bのレーザ光照射部をテーパ面211cとし、そのテーパ面211cの最外径Dmaxにレーザ発振器1のレーザ光焦点(合焦位置)を合わせることにより、レーザ光照射により発生する金属流動(180°逆位相側の金属流動)を促進することができる。この点について以下に説明する。
As described above, the laser light irradiation portion of the
まず、上述したようにアンバランス状態のタービンホイール201をアンバランス修正回転数Nt_Bで回転させると、180°逆位相側のレーザ光照射位置が、アンバランス位相(0°位相)側のレーザ光照射に対して半径方向の外側(外周側)にずれる。また、レーザ発振器1のレーザ光焦点をテーパ面211cの最外径Dmaxに合わせておくと、レーザ光照射位置がホイールボス211の外周に近づくほどレーザ光の焦点に合うようになる。
First, as described above, when the
このようなことから、180°逆位相側のレーザ光照射位置の集光径が、アンバランス位置側(アンバランス位相(0°位相)側)のレーザ光照射位置の集光径よりも大きくなる。これにより、図11(B)に示すように、アンバランス位相(0°位相)側に対し、180°逆位相側の方がエネルギ密度が大きくなり金属流動が促進される結果、加工能力が大きくなってバランス修正量が大きくなる。ここで、180°逆位相側の金属流動質量をm180、アンバランス位相(0°位相)側の金属流動質量をm0とすると、m180とm0との質量差が、上記した実施形態の場合よりも大きくなり、アンバランス効率が向上する。 For this reason, the condensing diameter of the laser light irradiation position on the 180 ° opposite phase side is larger than the condensing diameter of the laser light irradiation position on the unbalance position side (unbalance phase (0 ° phase) side). . As a result, as shown in FIG. 11B, the energy density is increased and the metal flow is promoted on the 180 ° opposite phase side with respect to the unbalanced phase (0 ° phase) side. The balance correction amount becomes large. Here, assuming that the metal flow mass on the 180 ° reverse phase side is m180 and the metal flow mass on the unbalanced phase (0 ° phase) side is m0, the mass difference between m180 and m0 is larger than that in the above embodiment. Increases unbalance efficiency.
なお、この図11に示す例においても、図7に示すような処理にてバランス修正を行うようにする。 Also in the example shown in FIG. 11, the balance is corrected by the process shown in FIG.
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
-Other embodiments-
In addition, embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, the technical scope of the present invention includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
例えば、以上の実施形態では、タービンホイール201のバランス修正に本発明のバランス修正装置を用いた例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、コンプレッサインペラ202のバランス修正に適用してもよい。また、バランス修正装置を、タービンホイール201及びコンプレッサインペラ202のそれぞれに個別にレーザ光を照射するレーザ発振器を備えた構造とし、タービンホイール201及びコンプレッサインペラ202の双方についてバランス修正を実施するようにしてもよい。
For example, in the above embodiment, the example in which the balance correcting device of the present invention is used for the balance correction of the
以上の実施形態では、ターボチャージャ200のタービンホイール201やコンプレッサインペラ202のバランス修正に本発明のバランス修正装置を適用した例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、他の任意の回転体のバランス修正にも適用可能である。
In the above embodiment, the example in which the balance correction device of the present invention is applied to the balance correction of the
本発明は、ターボチャージャのコンプレッサインペラやタービンホイールなどの回転体のアンバランスを修正する回転体のバランス修正装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a rotating body balance correcting device that corrects unbalance of rotating bodies such as a compressor impeller of a turbocharger and a turbine wheel.
100 バランス修正装置
1 レーザ発振器
2 レーザ移動装置
3 駆動エア供給装置
4 回転センサ
5 加速度センサ
6 架台
7 演算制御装置
200 ターボチャージャ
201 タービンホイール(回転体)
211 ホイールボス
211b 端面
211c テーパ面
202 コンプレッサインペラ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
回転体をその回転軸を中心として回転させるとともに、前記回転体の回転数を制御する回転制御手段と、
前記回転体に回転軸方向からレーザ光を当該回転体の外周縁よりも内側の位置に照射して当該回転体を加熱するレーザ照射手段と、を備え、
前記回転制御手段にて前記回転体を当該回転体の共振回転数よりも低い回転数で回転させた状態で、前記レーザ照射手段からのレーザ光を前記回転体に照射することにより、当該回転体の外周縁よりも内側の部分を加熱して軟化するように構成されていることを特徴とするバランス修正装置。 A balance correction device for correcting an unbalance of a metal rotating body,
A rotation control means for rotating the rotating body around its rotation axis and controlling the number of rotations of the rotating body;
A laser irradiation means for irradiating the rotary body with a laser beam from a rotation axis direction to a position inside the outer peripheral edge of the rotary body to heat the rotary body;
By irradiating the rotating body with laser light from the laser irradiation means in a state where the rotating body is rotated at a rotation speed lower than the resonance rotation speed of the rotating body by the rotation control means, the rotating body A balance correction device configured to heat and soften a portion inside the outer peripheral edge of the balance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015112192A JP2016223970A (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Balance correction device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015112192A JP2016223970A (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Balance correction device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016223970A true JP2016223970A (en) | 2016-12-28 |
Family
ID=57747795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015112192A Pending JP2016223970A (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Balance correction device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016223970A (en) |
-
2015
- 2015-06-02 JP JP2015112192A patent/JP2016223970A/en active Pending
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