JP2017115582A - 回転体の加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体のバランス取りの作業と管理情報の付与作業とを効率良く行う。
【解決手段】加工装置１は、回転体Ｒにレーザ光Ｌを照射し、その製品管理情報Ｓをこの回転体Ｒに刻設することにより、バランス測定装置２の測定結果に基づく回転体Ｒのアンバランスを修正するレーザマーキング装置３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インペラ等の回転体のアンバランスを修正するための加工装置に関する。

例えば自動車用エンジンに使用されるターボチャージャのタービンホイールや、コンプレッサホイール等のインペラを製造する場合、鋳造によるインペラの成形の後に、バランス取り（アンバランス修正）のための加工が施される。

特許文献１には、回転中心部に位置するディスクと、このディスクから径方向に突出する複数の翼部と、ディスクの背部から環状に突出するバランス取りマス部とを鋳造により一体成形してなる回転体が開示されている。この回転体に形成されるバランス取りマス部は、回転体のバランス取り代として機能するもので、アンバランスの修正のためにその一部が機械加工により削除され得る。

一方、自動車部品の品質管理（トレーサビィリティ）のために、製品製造の最終段階では、各部品に対して製品番号等の製品管理情報が付与される。その付与方法として、例えば、各部品に対して刻印を付することが公知である。例えば特許文献２には、ワークにおいて刻印が予定されている刻印予定部の画像を撮像し、撮像された画像に基づいて、刻印予定部の凹凸を予め検出しておき、凹凸が検出されなかったワークに対して刻印を施す方法が開示されている。

特開平９−３１７４０１号公報 特開２０１４−９２４７４号公報

従来、回転体を製造するに際しては、回転体のバランス取りを行った後に、製品管理情報を回転体に付与するのが通例であり、バランス取りと製品管理情報の付与とを別々の工程で行うことで多大な工数と時間を要するものであった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、回転体のバランス取りの作業と製品管理情報の付与作業とを効率良く行うことが可能な回転体の加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、バランス測定装置の測定結果に基づいて回転体を加工する装置であって、前記回転体にレーザ光を照射し、その製品管理情報を前記回転体に刻設することにより、前記バランス測定装置の前記測定結果に基づく前記回転体のアンバランスを修正するレーザマーキング装置を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、バランス測定装置によって回転体のアンバランスの量を測定し、この測定結果に基づいて、レーザマーキング装置からレーザ光を回転体に照射し、この回転体に製品管理情報を刻設することにより、この回転体のアンバランスをも修正することが可能になる。このように本発明では、回転体に対するアンバランスの修正作業と製品管理情報の付与作業とを一工程で効率良く行うことができる。これにより、回転体の製造効率を飛躍的に向上させ、その製造コストを大幅に低減できる。

本発明によれば、回転体のバランス取りの作業と製品管理情報の付与作業とを効率良く行うことが可能になる。

本発明に係る加工装置の概要を示す側面図である。 回転体の平面図である。 加工装置に係る制御装置の機能ブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図３は、本発明に係る回転体の加工装置の一実施形態を示す。なお、本実施形態では、回転体Ｒとして自動車部品に係るインペラを例示するが、これに限定されるものではない。この回転体Ｒは、図１及び図２に示すように、円板状の基部Ｒａと、基部Ｒａと一体に構成される翼部Ｒｂとを有する鋳造物である。

図１に示すように、加工装置１は、回転体Ｒのバランスの状態（アンバランスの量）を測定するバランス測定装置２と、回転体Ｒの一部に製品管理情報を刻設するレーザマーキング装置３と、このレーザマーキング装置３に設置される回転体Ｒの画像データを取得する画像処理装置４と、レーザマーキング装置３の制御を実行する制御装置５とを備える。

図１に示すように、バランス測定装置２は、回転体Ｒを収容可能なケース６と、コントローラ７とを有する。ケース６内にはセンサ（図示せず）が配置されており、回転体Ｒは、ケース６内に収容された状態でこのセンサによって測定される。コントローラ７は、センサの動作制御や測定結果の制御装置５への送信を実行する。

バランス測定装置２は、センサ及びコントローラ７により、回転体Ｒのアンバランスの量を演算する。このアンバランスの量は、回転体Ｒの基部Ｒａにおけるアンバランスの発生位置Ｐ（図２参照）に係る情報及びその重量Ｍ（図示せず）に係る情報により表される。

以下、アンバラスの位置Ｐについて、図２を参照しながら説明する。回転体Ｒの基部Ｒａには、アンバランスの量を測定するための基準線ＲＬが記されている。この基準線ＲＬは、回転体Ｒの回転中心軸Ｏと直交するように、基部Ｒａの半径方向に沿って形成されている。この基準線ＲＬは、事前に基部Ｒａの表面にインク等により記され、あるいは基部Ｒａに刻設される。回転体Ｒにおけるアンバランスの位置Ｐは、この位置Ｐと回転中心軸Ｏとを通る仮想直線Ｘが、この基準線ＲＬと為す角度θ、及びこの位置Ｐと回転中心軸Ｏとの距離Ｄ（ｃｍ）によって表される。バランス測定装置２は、センサ及びコントローラ７によって、基部Ｒａにおけるアンバランスの位置Ｐ（角度θ、距離Ｄ）を特定するとともに、この位置Ｐにおけるアンバランスの量を、重量Ｍ（ｍｇ）によって特定する。

コントローラ７は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって構成されるが、これに限定されるものではなく、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、シーケンサその他の制御装置を含み得る。コントローラ７は、制御装置５に接続されており、測定されたアンバランスの量に係るデータをこの制御装置５に送信する。

図１に示すように、レーザマーキング装置３は、レーザ光Ｌを照射可能なレーザヘッド８と、回転体Ｒを支持する支持台９と、レーザヘッド８の制御を実行するコントローラ１０とを備える。レーザマーキング装置３は、制御装置５から回転体Ｒの加工に係る情報をコントローラ１０により受信し、このコントローラ１０によりレーザヘッド８を駆動することにより、支持台９に載置された回転体Ｒの基部Ｒａに、その製品管理情報を刻設する。

なお、コントローラ１０は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって構成されるが、これに限定されるものではなく、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、シーケンサその他の制御装置を含み得る。

ここで、製品管理情報には、例えば、回転体Ｒの製品としての識別番号（製品番号）や、回転体Ｒのアンバランスの量（角度θ、距離Ｄ及び重量Ｍ）に係るデータ、及びこのアンバランスの修正に必要な加工データ等の情報が含まれるが、これに限定されるものではない。本実施形態では、この製品管理情報の表示形態として、二次元コードが使用されるが、これに限定されず、バーコードや文字、記号等その他の各種のものが使用され得る。

本実施形態では、レーザマーキング装置３は、二次元コードから製品管理情報を読み取ることができるように、回転体Ｒの基部Ｒａの表面（平面部分）に、複数のドットからなる刻印（図２において二点鎖線の四角形で示す）Ｓを形成する。この刻印Ｓは、レーザヘッド８からのレーザ光Ｌが回転体Ｒの基部Ｒａに照射されることにより、この基部Ｒａの表面が酸化し、その部分が削り取られることで、複数のドットが形成される。具体的には、刻印Ｓにおける各ドットの部分は、レーザ光Ｌにより基部Ｒａの表面の一部が削り取られることによって所定の深さを有する凹部として構成される。このドットの部分は、レーザ光Ｌの照射によって酸化することで、黒色に変色している。これにより、凹状のドットにより構成される刻印Ｓは、二次元コードとして読み取り可能なものとなる。

図１に示すように、画像処理装置４は、レーザマーキング装置３の近傍位置に配置されるとともに、制御装置５に接続されている。この画像処理装置４は、撮像装置１１と、この撮像装置１１の制御及び制御装置５との通信を実行するコントローラ１２とを備える。

撮像装置１１としては、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサその他の画像センサ又はカメラが使用される。コントローラ１０は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって構成されるが、これに限定されるものではなく、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、シーケンサその他の制御装置を含み得る。コントローラ１２は、撮像装置１１及び制御装置５に接続されており、撮像装置１１によって取得される画像データを制御装置５に送信する。

図１に示すように、制御装置５は、バランス測定装置２と、撮像装置１１とレーザマーキング装置３とに接続されている。本実施形態において、制御装置５としてシーケンサが使用されるが、これに限定されず、ＰＬＣ、ＰＣその他の装置が使用され得る。図３に示すように、制御装置５は、各種の演算を実行する演算処理部１３と、制御に必要なデータ及びプログラムを保存する記憶部（メモリ）１４と、バランス測定装置２、レーザマーキング装置３及び画像処理装置４との通信を行う通信制御部１５とを備える。

演算処理部１３は、バランス測定装置２の測定結果に基づいて、レーザマーキング装置３による回転体Ｒの加工に必要な諸量を演算する。具体的には、測定結果である角度θ、距離Ｄ及び重量Ｍから、回転体Ｒに刻設する製品管理情報の二次元コード（刻印Ｓ）におけるドットの数、位置及び深さを換算する。演算処理部１３は、演算したこれらのデータを、通信制御部１５を介してレーザマーキング装置３のコントローラ１０に送信する。

記憶部１４は、バランス測定装置２の測定結果に基づいて、レーザマーキング装置３による回転体Ｒの加工に必要な上記の諸量を演算するプログラム、バランス測定装置２の測定結果（測定データ）、画像処理装置４により取得された画像データ、及び演算に必要なデータテーブル等を記憶する。

通信制御部１５は、バランス測定装置２、レーザマーキング装置３及び画像処理装置４に接続されている。通信制御部１５は、バランス測定装置２のコントローラ７からその測定結果に係るデータを受信し、画像処理装置４のコントローラ１２から画像データを受信する。また、通信制御部１５は、演算処理部１３により演算された、レーザ加工に係る加工量（刻印Ｓのドットの数、位置及び深さ等）に係るデータをレーザマーキング装置３のコントローラ１０に送信する。

以下、上記構成の加工装置１を用いて回転体Ｒを加工する方法について説明する。

まず、鋳造により成形された回転体Ｒをバランス測定装置２のケース６に収容し、回転体Ｒのアンバランスの量を測定する（バランス測定工程）。測定されたアンバランスの量に係るデータは、コントローラ７から制御装置５の通信制御部１５へと送信される。

その後、回転体Ｒはバランス測定装置２のケース６から取り出され、レーザマーキング装置３の支持台９へと載置される。このとき、回転体Ｒは、その基部Ｒａが上方を向くように支持台９に配置される。次に、画像処理装置４の撮像装置１１によって、回転体Ｒの上方からその基部Ｒａを撮像する（撮像工程）。画像処理装置４は、取得した画像データを、コントローラ１２を介して制御装置５の通信制御部１５へと送信する。

制御装置５は、撮像装置１１から画像データを受信すると、この画像データにおける回転体Ｒに係る基部Ｒａの基準線ＲＬの位置情報と、バランス測定装置２から送信された測定結果（測定データ）に基づいて、レーザマーキング装置３によって製品管理情報（二次元コード）を加工する位置や加工深さ等の加工条件を演算する（演算工程）。制御装置５は、演算により求めた加工条件に係るデータ（加工データ）を、通信制御部１５を通じてレーザマーキング装置３のコントローラ１０へと送信する。

レーザマーキング装置３のコントローラ１０は、制御装置５から受信した加工データに基づき、レーザヘッド８を作動させて回転体Ｒにおける基部Ｒａの一部にレーザ加工を施す（レーザ加工工程）。このレーザ加工工程において、コントローラ１０は、受信した加工データに基づいて、回転体Ｒの基部Ｒａに向かってレーザヘッド８からレーザ光Ｌを照射させる。

これにより、回転体Ｒの基部Ｒａには、製品管理情報を二次元コードとして読み取ることが可能な刻印Ｓが形成される。この刻印Ｓの形成により、回転体Ｒのアンバランスが修正される。以上により、製品管理情報（刻印Ｓ）が付与され、かつバランス取りが行われた回転体Ｒが完成する。

以上説明した本実施形態に係る加工装置１によれば、バランス測定装置２による測定結果に基づいて、レーザマーキング装置３により回転体Ｒの一部に製品管理情報を刻設すると同時に、回転体Ｒのアンバランスの修正も完了する。このように、本実施形態では、回転体Ｒに対するバランス取りの作業と製品管理情報の付与作業とを一工程で効率良く行うことができる。これにより、回転体Ｒの製造効率を飛躍的に向上させ、その製造コストを大幅に低減できる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、制御装置５によってレーザマーキング装置３の加工条件を演算する構成を例示したが、これに限定されない。制御装置５の機能をレーザマーキング装置３のコントローラ１０に制御装置５と同じ機能を具備させるとともに、制御装置５を省略することも可能である。

１ 加工装置
２ バランス測定装置
３ レーザマーキング装置
Ｌ レーザ光
Ｒ 回転体
Ｓ 刻印（製品管理情報）

Claims (1)

1. バランス測定装置の測定結果に基づいて回転体を加工する装置であって、
   前記回転体にレーザ光を照射し、その製品管理情報を前記回転体に刻設することにより、前記バランス測定装置の前記測定結果に基づく前記回転体のアンバランスを修正するレーザマーキング装置を備えることを特徴とする回転体の加工装置。

Images