JP3692862B2 - 回転体のアンバランス修正方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転体のアンバランス修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転体のアンバランス状態を測定し、測定されたアンバランス量が規定値以上の場合に、回転体に加えるべき修正量と修正方位を指示する技術が、特開平６−２０１５０６号公報に記載されている。このアンバランス測定方法では、回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する。この技術では、回転体の回転数が所定回転数からずれた状態で測定したときに合否判定を誤らないようにするために、合否判定の基準とする加速度の大きさを回転数に対して予め記憶しておく。その上で、測定された加速度の大きさと、合否判定の基準とする加速度の大きさを比較し、前者が後者以下であれば合格とし、以上であれば不合格とする。不合格の場合には、さらに、測定された加速度の大きさと位相に基づいて修正量と修正方位を算出する。
【０００３】
この技術は、加速度の大きさが近似的にアンバランス量に等しく１対１に対応しており、従って測定された加速度の大きさから修正量が算出できるという知見に立脚している。修正量が算出されると、その修正量に応じた質量のバランスが回転体に固定されてアンバランス量が修正される。この技術ではバランスを付加することでアンバランス状態を修正するが、回転体の一部を切削してアンバランス状態を修正することもできる。
【０００４】
バランスを付加してアンバランスを修正する場合であれ、回転体の一部を切削してアンバランスを修正する方法であれ、回転体のどこにバランスを付加するかあるいは、回転体のどこを切削するのかの情報が得られなければアンバランス状態は修正できない。そこで、回転体に基準線を設けておき、その基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する。測定された位相に基づいて、バランスを付加ないし切削する位置の基準線に対する方位が特定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した特開平６−２０１５０６号公報に記載の技術は、測定された加速度の大きさが近似的にアンバランス量に等しいことから、測定された加速度の大きさからそのアンバランス状態を修正するために必要な修正量を算出する。また、回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定し、測定された位相に基づいて修正加工する位置の方位を特定する。
この手法は、数学的あるいは物理的には理にかなっているものの、実際に採用してみると、良好な結果をもたらさない。本発明者らが数多くの実験をしてみた結果、測定された加速度の大きさに対応するアンバランス量だけ修正してみてもアンバランスは解消せず、かえって、測定された加速度の大きさに対応するアンバランス量から外れた量だけ修正するほうが、アンバランス状態の解消に有効なことを見出した。
【０００６】
図1の横軸は測定された加速度の大きさをアンバランス量の単位（この場合ｍｇｃｍ）に換算したものを例示する。縦軸は修正量をアンバランス量の単位で示している。図中のライン１は、従来の考え方によるときの修正量を示し、アンバランス量の単位に換算された加速度の大きさと修正量が１対１で対応し、４５度の傾きを持っている。従来は、測定された加速度の大きさとライン１に基づいて修正量を算出していることになる。
これに対して、ライン２は同一種の多数の回転体に対する修正実績から得られた修正量を示し、アンバランス状態を修正するために必要とされた修正量が理論的に計算される値よりも大きかった例を示している。回転体の種類によっては、アンバランス状態を修正するために必要とされた修正量が理論的に計算される値よりも小さい場合も存在する。
【０００７】
本発明者らが、実際に必要とされた修正量と数学的に算出される修正量とが一致しない原因を調べたところ、回転体が剛体ではなく、回転体が捩れる等の現象が起き、その捩れの程度が修正加工の前後で相違するために、この不一致が生じることを確認した。即ち、剛体であれば数学的に算出される量だけ修正加工すればアンバランスが解消するのに、実際には剛体でないために、剛体であればアンバランスが解消する量だけ修正加工すると、その修正加工の影響が回転体に現れて、これが修正加工後の回転体に新たなアンバランス状態を生じさせることが確認された。その結果、図１のライン２に示すように、アンバランス状態を修正するのに実際に必要とされた修正量が、測定された加速度の大きさから数学的に算出される値からずれるのである。
【０００８】
同じことが修正方位にも現れ、測定された位相から数学的に算出される方位を修正加工してもアンバランスは解消せず、数学的に算出される方位とは異なる方位を修正加工しないとアンバランスが解消されないことが確認された。図２がそれを示し、ライン３が数学的に算出される位相と修正方位の関係を示し、ライン４が測定された位相とアンバランスを解消するのに実際に必要とされた修正方位の関係を示している。
【０００９】
以上の認識が得られたことから、今まで、発明者らは、図１のライン２と図２のライン４を実験的に求め、測定された加速度の大きさとライン２の関係から修正量を求め、測定された位相と図２のライン４の関係から修正方位を求め、求められた修正量と修正方位で回転体を加工してアンバランスを解消している。
実際には、図１のライン２の関係に従って、測定された加速度の大きさに対して修正量をマップしておき、この修正量マップから修正量を読み出す。あるいは図２のライン４の関係に従って、測定された位相に対して修正方位をマップしておき、この修正方位マップから修正方位を読み出す。
【００１０】
回転体が剛体でないことに着目し、アンバランスを解消するに必要な修正量と修正方位は数学的に算出されるものでないことを認識し、この認識に基づいて、修正量マップと修正方位マップを作成し、これらのマップを利用して修正量と修正方位を読み出す手法は、本発明者らによって開発されたものであり、本出願人の工場内でのみ実施されており、また、特許公報を調査しても発見されず、特許法でいう従来技術にあたらないと考える。
【００１１】
上記のマップ化技術は、数学的に算出された修正量と修正方位によって修正加工するのに比して良好な修正結果をもたらすものの、許されるアンバランス量が厳格になってくるとなおも問題を残している。
【００１２】
この原因を種々に調べてみた結果、複雑な要因が複合してアンバランスが修正されるのに起因して、図１のライン２と図２のライン４が時の経過とともに変動し、嘗ては正しかった関係が現時点では得られないことに起因していることが確認された。この結果、マップ方式を利用しても、許されるアンバランス量が厳格な場合、一度の修正加工でアンバランス状態を解消できる確率が悪くなり、アンバランス状態を修正するまでに要する加工回数が多くなってしまう。また修正に要する加工回数も不確定となり、最悪の場合に備えてサイクルタイムを長く取らざるを得なかった。また一つのワークについて加工できる位置ないし回数に上限数があり、その上限回数まで加工を繰返してもまだアンバランス状態を解消できない回転体が存在し、これらの回転体は不良品となってしまう。
【００１３】
本発明は１回又は２回の修正加工で、加速度の大きさを規格値内におさめられるようにすることを目的とする。そのために、本発明は、図１ないし図２に例示した、測定された加速度の大きさから修正量を読み出す修正量マップと、測定された位相から修正方位を読み出す修正方位マップを適宜更新し、更新されたマップから読み出される修正量と修正方位で修正加工することによってアンバランス状態が効果的に修正されるようにするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
本発明の一つのアンバランス修正方法は、図３に模式的に示すように、
回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する第１測定工程と、
加速度の大きさに対して修正量を予め記憶している修正量マップから、測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
位相に対して修正方位を予め記憶している修正方位マップから、測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を加工する第１加工工程と、
第１加工された回転体を所定速度で回転させながら、加速度の大きさと位相を再測定する第２測定工程と、
加工前後に測定された加速度の大きさと位相と第１加工工程での修正量に基づいて前記修正量マップ内の修正量を更新する工程と、
加工前後に測定された加速度の大きさと位相と第１加工工程での修正方位に基づいて前記修正方位マップ内の修正方位を更新する工程と、
更新された修正量マップから、第２測定工程で測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
更新された修正方位マップから、第２測定工程で測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
更新されたマップから読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を再加工する第２加工工程とを有する。
【００１５】
この方法の技術内容を図４に例示される場合を例にして説明する。まず、第１測定工程で、図４（Ａ）に例示される加速度の大きさＡ０と位相Ｂ０が測定される。この結果、回転体が基準線に対してどの方位にどれだけアンバランスになっているかが測定される。
【００１６】
次に、修正量マップから、測定されたアンバランス量を解消するために必要な修正量が読み出される。このとき、前述したように、測定されたアンバランス量から数学的に算出される修正量でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランス量が結果として解消する修正量が読み出される。同様に、修正方位マップから修正方位が読み出される。このときも、測定された位相から数学的に算出される方位でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランス状態が結果として解消する修正方位が読み出される。図４（Ｂ）の場合、測定された加速度の大きさＡ０をキーとしてライン５に例示される修正量マップが参照されてA１の修正量が読み出され、図４の（Ｃ）では、測定された位相Ｂ０をキーとしてライン６に例示される修正方位マップが参照されてＢ１の修正方位が読み出された場合を例示している。
【００１７】
次に、読み出された修正方位Ｂ１で読み出された修正量Ａ１だけ修正加工される。
【００１８】
修正加工後に、再度、加速度の大きさと位相が測定される。図４の場合、図４（Ｅ）に例示されるように、修正加工された回転体によって、Ａ３の大きさの加速度が測定され、Ｂ３の位相が測定された場合を示している。
【００１９】
図４の（Ｄ）と（Ｅ）は、回転体の回転中心を原点Ｏにとり、回転体に設けられた基準線ＯＸを基準にして、アンバランス量を長さであらわし、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図を示す。
（Ｄ）の点Ｐ０は、第１回測定工程での測定結果を示し、測定された加速度の大きさをアンバランス量の単位に換算したものがＡ０であり、測定された位相を基準線ＯＸに対する角度に換算したものがＢ０であることを示している。
【００２０】
回転体が剛体であれば、回転体の方位Ｂ０でＡ０の量だけ修正すれば、回転体のアンバランスは解消する。
しかるに、回転体が剛体でなければ、回転体の方位Ｂ０でＡ０の量だけ修正すると、修正加工した影響が回転体に現れて、アンバランスは解消しない。そこで、実際にアンバランス状態が解消した結果に基づいてマップが用意されている。図４（Ｂ）のライン５が測定された加速度の大きさに対してアンバランス状態を解消するに要した修正量の関係を示している。同様に、図４（Ｃ）のライン６が測定された位相のアンバランスを解消するのに要した修正方位の関係を示している。
【００２１】
このことを図４の(Ｄ）を用いて説明すると、最初に点Ｐ０にあったアンバランス状態が修正方位Ｂ１で修正量Ａ１だけ修正加工されると、修正加工の結果として回転体の剛性等が変化し、この変化に起因してアンバランス状態が点Ｐ１から回転中心Ｏに移動するために、アンバランス状態が解消されることを示している。
【００２２】
修正加工の結果現れるアンバランス状態の移動が、点Ｐ１から回転中心Ｏに起こる場合、マップ方式は極めて優れている。実際にマップを作成した直後は、正しい修正量と修正方位を指示する。
【００２３】
しかるに、時間の経過とともに、修正加工によって生じるアンバランス状態の移動が変化してくることがわかってきた。図４（Ｅ）は、回転体の剛性の変化等に起因するアンバランス状態の変化がＰ１→ＯであったものがＰ１→Ｐ２に変化したことをを示している。こう変化してしまったために、マップで指示される修正量と修正方位で修正しても、図４（Ｄ）の変化が起こらず、図４（Ｅ）の変化が起きて、加工後もアンバランスが解消しないことを示している。
【００２４】
この発明では、最初の加工後に再度、加速度の大きさと位相を測定する。図4（Ｅ）は、再測定の結果、加速度の大きさがＡ３で位相がＢ３のアンバランス状態が測定されたことを例示している。この再測定の結果、修正加工に伴って生じるアンバランス状態の変化が、マップ作成当時はＰ１→Ｏであったものが、Ｐ１→Ｐ２に変化したことがわかる。すなわち、マップの記憶内容がもはや妥当でなく、更新を要することがわかる。
【００２５】
この発明ではそこでマップを更新する。更新の計算方法には各種態様があるが、以下にその一例を紹介する。図４（Ｅ）から理解できるように、点Ｐ０と点Ｐ２を結ぶベクトルの長さＡ２が、修正量Ａ１によって実現されたアンバランスの変化量であることがわかる。即ち、図４（Ｂ）のグラフにおいて、測定されたアンバランス量ないし加速度の大きさがＡ２であるときに、修正量Ａ１だけ加工すれば、修正加工の結果アンバランス状態がＰ１からＰ２に変化する影響が相乗して発生するために、Ａ２のアンバランス量が解消することから、用いるべき修正量マップはライン５でなく、ライン７に基づいたものでなければならないことがわかる。
【００２６】
同様に、Ｂ１の修正方位を修正することで生じたアンバランス状態の移動方向がＢ２であったことから、測定された位相がＢ２であるときにＢ１の方位を修正すべきことがわかる。用いるべき修正方位マップは図４（Ｃ）のライン６でなく、ライン８に基づいたものでなければならないことがわかる。
【００２７】
そこで、この発明では、２度目の測定の後で、修正量マップをライン５に基づくものからライン７に基づくものに更新し、修正方位マップをライン６に基づくものからライン８に基づくものに更新する。
【００２８】
そして、２度目に測定されたアンバランス状態を解消するためには、更新されたマップを用いて修正量と修正方位を読出し、読み出された修正方位を読み出された修正量だけ修正加工する。
以上によって、２回目の加工時には、残ったアンバランス状態とそれを解消するのに必要な修正量と修正方位の関係が正しく更新された状態で修正加工され、２度目の修正加工でアンバランス状態が確実に修正される。
【００２９】
上記の方法の場合、第１加工工程において、読み出された修正量を所定量増大して回転体を加工することが好ましい。
このようにすると、１度目の修正方位に対して２度目の修正方位がほぼ１８０度変化することになり、２度目の修正加工時に回転体に加工代が残っていないという事態の発生を防ぐことができる。
【００３０】
本発明の第２の修正方法は、図５に大略が示されているように、
回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する第１測定工程と、
加速度の大きさに対して修正量を予め記憶している修正量マップから、測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
位相に対して修正方位を予め記憶している修正方位マップから、測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を加工する加工工程と
加工された回転体を所定速度で回転させながら、加速度の大きさと位相を再測定する第２測定工程とを有する回転体のアンバランス修正方法において、
過去に実施した複数個の回転体の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正量に基づいて前記修正量マップ内の修正量を更新する工程と、
過去に実施した複数個の回転体の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正方位に基づいて前記修正方位マップ内の修正方位を更新する工程とを付加したことを特徴とする。
【００３１】
この方法では、図４の（Ｂ）（Ｃ）で示したライン５から７への更新、ライン６から８への更新が、過去に実施した複数のワークの修正結果に基づいて実施されており、第１回目の修正加工において正しい関係が利用され、１回の修正加工でアンバランス状態が解消する確率が増大する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をターボチャージャアッシ１９のアンバランス修正方法に適用した実施の形態を説明してする。最初に回転体であるターボチャージャアッシ１９と修正部１２について説明する。図６は、ターボチャージャアッシ１９をボディ２２とマウント２４を介して振動架台２６に取付け、制御装置３２を用いてアンバランス状態を測定して修正量と修正方位を解明する処理を行なっている状態を略的に示している。
【００３３】
ターボチャージャアッシ１９は、一端にタービンホイール１８が形成されたシャフト１４にインペラ１６がインペラナット１２によって固定されることで形成されている。インペラ１６は、ターボチャージャアッシ１９の外側（図６の右側）に位置するインペラナット１２とシャフト１４に設けられた段差によってシャフト１４に固定されている。インペラナット１２、シャフト１４、インペラ１６、タービンホイール１８は同軸に配置されている。
ターボチャージャアッシ１９はベアリング２０によってボディ２２に回転自在に支持されている。ボディ２２にはハウジング２２ａが設けられている。ハウジング２２ａには吸気口２２ｂ、排気口２２ｃが設けられている。圧縮空気が吸気口２２ｂから吸気されて排気口２２ａから排気されることで、ターボチャージャアッシ１９は高速で回転する。ターボチャージャアッシ１９が回転体となっている。
【００３４】
インペラ１６の面１６ａの回転方向の１箇所には、後述する位相検出用レーザ２９を反射する反射テープが取り付けられている。その取り付けられる位置は、投受光素子２８から投光された位相検出用レーザ２９を反射させてその投受光素子２８に受光させることができる位置である。回転軸と反射テープを結ぶ線が回転体１９の基準線である。
【００３５】
ターボチャージャアッシ１９がボディ２２に回転自在に支持されたターボチャージャ１０は、マウント２４を介して振動架台２６に固定される。振動架台２６には加速度ピックアップ３０が設置されている。
【００３６】
前記加速度ピックアップ３０は制御装置３２に接続されている。制御装置３２は、表示部３４、入力・指示部３６、マップ更新部３８、マップ記憶部４０から構成されている。
入力・指示部３６には投受光素子２８、加速度ピックアップ３０、修正加工装置４２が接続されており、位相検出レーザ２９の投受光による投受光素子２８からの信号と、加速度ピックアップ３０からの回転体の回転時における加速度信号が入力される。入力・指示部３６に備えられたコンピュータは投受光素子２８からの信号と加速度ピックアップ３０からの加速度信号により、図４（Ａ）に例示した加速度の大きさと位相を測定する。
図６の入力・指示部３６は測定された加速度の大きさと位相に対応する修正量と修正方位をマップ記憶部４０から読み出す。また入力・指示部３６は読み出された修正量と修正方位をマップ更新部３８と修正加工装置４２に出力する。マップ更新部３８は後記のようにしてマップ記憶部４０に記憶されていた修正量と修正方位を更新する。マップ記憶部４０は更新された修正量マップと修正方位マップを新たに記憶する。表示部３４は前述した加速度の大きさと位相、読み出された修正量と修正方位、さらに、操作者が選定するデータを表示する。また、アンバランス修正の合否判定も表示する。
【００３７】
次に、実際の作動の様子を説明する。吸気口２２ｂから圧縮エアが矢印４４の方向でハウジング２２ａ内に吸気される。その圧縮エアがタービンホイール１８に吹き付けられ、タービンホイール１８はシャフト１４を回転軸として回転する。タービンホイール１８を回転させた圧縮エアは矢印４６の方向でハウジング２２ａから排気される。吸気口２２ｂからの吸気量が一定に保たれることで、測定中のターボチャージャアッシ１９の回転数が一定に保たれる。
【００３８】
シャフト１４が回転すると、そのシャフト１４に固定されたインペラナット１２とインペラ１６が回転する。前述したようにインペラ１６の面１６ａには、位相検出用レーザ２９を反射する反射テープが取り付けられている。インペラ１６が回転して位相検出用レーザ２９が反射テープに反射される度に投受光素子２８がその反射された位相検出用レーザ２９を受光して、受光オン・オフ信号又は受光強度信号を入力・指示部３６に出力する。このとき同時に入力・指示部３６には、加速度ピックアップ３０により回転体１９が回転することで回転体１９を回転自在に支持している振動架台２６に生じる振動によってもたらされる加速度信号が入力される。入力・指示部３６に備えられたコンピュータは、投受光素子２８からの受光信号と加速度ピックアップ３０からの加速度信号により、加速度の大きさと位相を測定する。この工程が第１測定工程であり、図７におけるステップＳ２である。受光信号の検出時（これは回転体１９の基準線が所定方位を向いた瞬間であり、図４（Ａ）に示した基準線の所定方位タイミングに相当する）と加速度波形の最大時の時間差に回転軸の角速度を乗した値が位相である。したがって、加速度の大きさが最大になる回転体の方位と前述した基準線との間にどれだけの角度、つまりどれだけの方位のずれが存在しているのかが判る。このステップＳ２で測定された加速度の大きさをＡ０、位相をＢ０とする。
【００３９】
回転体１９の中心である回転軸（シャフト１４の中心に相当）を原点Ｏにとり、インペラ１６に設けられた基準線（回転軸と反射テープを結ぶ線に相当する）ＯＸを基準にして、アンバランス量を長さであらわし、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図である図１３（Ｃ）において、第１測定工程の測定結果が点Ｐ０で示される。
【００４０】
図７のステップＳ４で、ステップＳ２で測定された加速度の大きさＡ０が規格値以内か否かを比較する。規格値以内の場合は、図６中の表示部３４でその旨が表示されて次工程（ステップＳ２６）に進む。この場合、修正加工処理がスキップされる。規格値外の場合は図７のステップＳ６、Ｓ８に進む。
【００４１】
ステップＳ６では図６のマップ記憶部４０に記憶されている修正量マップから、測定されたアンバランス量を解消するために必要な修正量が読み出される。このとき、測定されたアンバランス量から数学的に算出される修正量でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランスを解消する修正量が読み出される。同様に、図７のステップＳ８では修正方位マップから修正方位が読み出される。このときも、測定された位相から数学的に算出される方位でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランスを解消する修正方位が読み出される。
【００４２】
本実施の形態の場合、図１３（Ａ）において、測定された加速度の大きさＡ０をキーとして修正量マップのライン５（修正加工されることによって回転体が受ける影響が取り入れられている）が参照されてＡ１の修正量が読み出される。同様に図１３（Ｂ）において、測定された位相Ｂ０をキーとして修正方位マップのライン６（修正加工されることによって回転体が受ける影響が取り入れられている）が参照されてＢ１の修正方位が読み出される。つまり、図１３（Ｄ）中、点Ｐ０で示されるアンバランス状態が解消することが過去の実験によって確認されている値が読み出される。
過去の実験結果は、後述する第１加工工程において修正方位Ｂ１で修正量Ａ１だけ修正加工されると、その修正加工の結果、本来的な修正の効果に加えて、加工によって回転体の剛性等が変化してその変化がアンバランス状態を点Ｐ１から回転中心Ｏに移動させることを教えているということができる。。
【００４３】
第１加工工程である図７のステップＳ１０では、読み出された修正方位Ｂ１で読み出された修正量Ａ１だけインペラナット１２が修正加工される。この修正加工は、図６に示される修正加工装置４２によって修正される。修正加工後のインペラナット１２の外観を図８に示す。図中Ａが修正加工によって除去された部分である。
【００４４】
修正加工後に第２測定工程である図７のステップＳ１２で、再度、加速度の大きさと位相が測定される。以下では、第２測定工程Ｓ１２で、図１３（Ｃ）に示すように点Ｐ２（加速度の大きさＡ３、位相Ｂ３）のアンバランス状態となった場合を説明する。この場合、修正加工の結果、アンバランス状態が点Ｐ１から回転中心Ｏに移動せず、点Ｐ１から点Ｐ２に移動している。これは前述したように時間の経過とともに、修正加工によって生じるアンバランス状態の移動は変化するからである。
【００４５】
次に、図７のステップＳ１４が実行され、点Ｐ２に対応する加速度の大きさＡ３が規格値以内か否かを比較する。規格値以内の場合は、図６中表示部３４でその旨が表示されて次工程（ステップＳ２６）に進む。規格値外の場合は図７中ステップＳ１６、Ｓ１８に進む。
【００４６】
前述したように時間の経過とともに、修正加工によって生じるアンバランス状態の移動は変化する。この場合、点０になるべきものが点Ｐ２（加速度の大きさＡ３、位相Ｂ３）になったことを示している。その点Ｐ２が規格値外になった場合にはマップの更新が明らかに必要である。そこで本発明ではステップＳ１６、Ｓ１８でマップを更新する。
【００４７】
ステップＳ１６では、図１３（Ａ）の、アンバランス量Ａ０を修正するには修正量Ａ１が必要であるとするライン５の修正量マップから、修正量Ａ１だけ修正したらＡ２だけアンバランス量が変化したことに対応するライン７の修正量マップに更新する。
同様にステップＳ１８では、図１３（Ｂ）での、方位Ｂ０のアンバランスを修正するには修正方位Ｂ１を修正することが必要であるとするライン６に基づく修正方位マップから、修正方位Ｂ１で修正したら方位Ｂ２方向のアンバランスの変化が生じたことを示すライン８に基づく修正方位マップに更新する。
【００４８】
次に、図７のステップＳ２０で、図１３（Ａ）のライン７で示される、更新された修正量マップから、２回目に測定された加速度の大きさＡ３をキーとして修正量Ａ４が読み出される。
同様に、図７のステップＳ２２で、図１３（Ｂ）のライン８で示される、更新された修正方位マップから、２回目に測定された位相Ｂ３をキーとして修正方位Ｂ４が読み出される。
【００４９】
このときアンバランス量を長さで示し、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図である図１３（Ｃ）において、三角形Ｐ０Ｐ１Ｐ２と三角形Ｐ２Ｐ３Ｏは相似形であって、第１回加工でおきた現象が再現されれば、第２回の加工後に、アンバランスポイントが点Ｏに移動するはずの修正量Ａ４と修正方位Ｂ４が読み出される。
第２加工工程である図７のステップＳ２４では、前記ステップＳ２２で読み出された修正方位Ｂ４で、前記ステップＳ２０で読み出された修正量Ａ４だけインペラナット１２が再度修正加工される。このステップＳ２４では、アンバランス状態とそれを解消するのに必要な修正量と修正方位の関係が該ワークに対応して正しく更新された状態で修正加工されている。したがって、２度目の修正加工でアンバランス状態が確実に修正される。
【００５０】
従来は加速度の大きさが規格値以内になるまでに何回修正加工すればよいのか不明であったため、サイクルタイムのばらつきが大きかった。しかし本実施の形態の方法を用いることにより、確実に２回以内で修正加工が完了するので、サイクルタイムのばらつきを減少させることができる。また、図９に示すように、インペラナット１２の修正加工回数には限界（通常は４回）があり、それ以上の回数の修正加工は物理的に不可能である。従来はその限界回数の修正加工を行なってもなお加速度の大きさが規格値外のワークがあり、これらは不良品とされていた。しかし本形態の方法を用いることにより、確実に２回以内で修正加工が完了するので、修正箇所を減らすことができる。その結果、不良品となる製品数を大幅に減少させることができる。
【００５１】
修正量マップ、修正方位マップに従って２回目の修正加工を行なうとき、１回目と２回目の修正方位が近い場合（図１０）も考えられる。この場合、インペラナット１２に加工代がないため第２加工工程を行なえず、製品不良となってしまうことがある。それを避けるために、本実施の形態では、図７のステップＳ１０の第１加工工程において、ステップＳ６で読み出された修正量を所定量増大してインペラナット１２の修正加工を行なうことが好ましい。その結果、１回目の修正方位に対して２回目の修正方位がほぼ確実にほぼ１８０度変化する（図１１）ことになり、２度目の修正加工時にインペラナット１２に加工代が残っていないという事態の発生を防ぐことができる。
【００５２】
次に第２の実施態様に係わる修正方法を説明する。その大略を図１２に示す。第２の修正方法では、第１の修正方法と同様に、図１２のステップＳ２の第１測定工程で加速度の大きさと位相の測定を行ない、ステップＳ４で加速度の大きさが規格値以内か否かを比較する。規格値以内の場合は、図６中表示部３４でその旨が表示されて次工程（図１２中ステップＳ２６）に進む。規格値外の場合はステップＳ６、Ｓ８に進む。
【００５３】
ステップＳ６では修正量マップから、測定されたアンバランスを解消するために必要な修正量が読み出される。このとき必要な修正量が図６のマップ記憶部４０に記憶されている修正量マップから読み出される。第２の修正方法で用いられる修正量マップは、直近の過去に複数回実施されたインペラナット１２の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正量に基づいて更新されたものであり、この更新処理が図７のステップＳ３２に示されている。
【００５４】
過去の経緯に照らしてマップを更新する方法には各種の平均化手法が採用でき、例えば、加工前後の加速度の大きさと位相とそのときの修正量から、図１３（Ｃ）に示した方法で更新された図１３（Ａ）のラインの傾きのデータを過去１００個分について単純平均して次の１０１個目の傾きとする手法、あるいは、古いデータ程小さく重み付け、新しいデータほど重く重み付けて重み付け平均を取る方法、あるいは、データを計時的に分析してその変化傾向を将来に向けて延長することで１０１個目のグラフ７を予想する方法などを採用することができる。
【００５５】
同様に図１２のステップＳ３４では、過去の修正実績に基づいて、修正方位と実際に生じるアンバランスの変化方向が更新され、次の回転体の修正に備えられる。
【００５６】
前述したことから明らかに、修正量マップと修正方位マップが、ステップＳ３２とＳ３４において、直近の過去の実績によって更新されているために、図１２のステップＳ６、Ｓ８で読み出される修正量と修正方位は、次の加工においてアンバランスを修正するのに必要な正しい値に更新された値となっている。このために、この方法によると、１回の修正加工でアンバランス状態を解消できる。
【００５７】
第１の方法では、１回目の加工実績によって図１３（Ａ）のライン５からライン７へ更新するのに対し、第２の方法では、過去の加工実績に基づいて、新たな回転体１９を１回目に加工する以前の段階で図１３（Ａ）のライン５からライン７への更新が実施されているので、更新されたライン７が参照され、測定された加速度の大きさＡ０をキーとしてＡ５の修正量が読み出される。この修正量Ａ５で１回目の修正加工が実施されれば、１回の加工だけでアンバランスが解消する。
【００５８】
同様に、第１の方法では、１回目の加工実績によって図１３（Ｂ）のライン６からライン８へ更新するのに対し、第２の方法では、過去の加工実績に基づいて、新たな回転体１９を１回目に加工する以前の段階で図１３（Ｂ）のライン６からライン８への更新が実施されているので、更新されたライン８が参照され、測定された位相Ｂ０をキーとしてＢ５の修正方位が読み出される。この修正方位Ｂ５で１回目の修正加工が実施されれば、１回の加工だけでアンバランスが解消する。
【００５９】
アンバランス量を長さで示し、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図である図１３（Ｃ）（Ｄ）において、三角形Ｐ０Ｐ１Ｐ２と三角形Ｐ０Ｐ５Ｏが相似形となる修正量Ａ５と修正方位Ｂ５が、１回目の加工時に読み出されることから、１回の加工でアンバランスが解消されるのである。
【００６０】
加工工程である図１２のステップＳ１０では、読み出された修正方位Ｂ５で読み出された修正量Ａ５だけインペラナット１２が修正加工される。アンバランス状態とそれを解消するのに必要な修正量と修正方位の関係が、該ワークに対応して正しく更新された状態で修正加工される。
【００６１】
出荷する製品が規格値内にあることを検証するために、第２の方法による場合でも、加工後に再測定することが好ましいが、１回の加工で規格値内に収まっている可能性が高く、場合によって省略することができる。しかしながら、この第２の方法では、むしろ、それ以後に修正処理をする回転体のために、修正量マップと修正方位マップを更新するために、加工後のアンバランス状態が再測定される。
【００６２】
第２の修正方法では、ステップＳ１２で測定された加速度の大きさと位相のデータはマップ更新部３８に取りこまれる。このとき、この一連の工程における前記ステップＳ２で測定された加速度の大きさと位相及びステップＳ６での修正量と修正方位のデータは共に一グループ化されてマップ更新部３８に取りこまれ、マップ更新部３８ではこれらのデータから更新された修正量と修正方位を算出し、算出した修正量と修正方位をマップ記憶部４０に送る。この結果、マップ記憶部４０に記憶されていた更新前の修正量マップと修正方位マップが更新される。
【００６３】
そして、ステップＳ１２後は、前述したように修正量マップ、修正方位マップが更新・記録されると共に、次工程（ステップＳ２６）に進む。
【００６４】
この第２の修正方法では、前述してきたように、過去に実施したワークに基づいたデータを利用して、より現状のワークの傾向に近い修正指示を行なうことができるので、第１回の修正加工に際して正しい関係が利用され、１回の修正加工でアンバランスが解消する確率が増大する。
【００６５】
【図面の簡単な説明】
【図１】加速度の大きさとそれから数学的に算出される修正量と修正実績から得られた修正量の関係を示している。
【図２】位相とそれから数学的に算出される修正方位と修正実績から得られた修正方位の関係を示している。
【図３】第１の発明の手順を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は、加速度の大きさと位相を説明するグラフである。
（Ｂ）は、更新前後の修正量指示マップである。
（Ｃ）は、更新前後の修正方位指示マップである。
（Ｄ）は、第１加工前のベクトル図である。
（Ｅ）は、第１加工前後のベクトル図である。
【図５】第２の発明の手順を示すフローチャートである。
【図６】回転体と測定装置を示す図である。
【図７】実施の形態で実行される工程を示すフローチャートである。
【図８】１回目修正加工後のインペラナットの外観を示す。
【図９】修正加工回数が限界になったインペラナットの外観を示す。
【図１０】１回目と２回目の修正方位が近い値が読み出された場合に加工代が取れないことを示す。
【図１１】１回目の修正方位に対して２回目の修正方位がほぼ１８０度変化したインペラナットを示す。
【図１２】第２の実施の形態で実行される工程を示すフローチャートである。
【図１３】（Ａ）は、第１、２の修正方法による更新前後の修正量指示マップである。
（Ｂ）は、第１、２の修正方法による更新前後の修正方位指示マップである。
（Ｃ）は、第１の修正方法による第１、２加工前後のベクトル図である。
（Ｄ）は、第２の修正方法による加工前後のベクトル図である。
【符号の説明】
１９ ・・ターボチャージャアッシ
１２ ・・インペラナット
１４ ・・シャフト
１６ ・・インペラ
２８ ・・投受光素子
２９ ・・位相検出用レーザ
３０ ・・加速度ピックアップ
３２ ・・制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は回転体のアンバランス修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転体のアンバランス状態を測定し、測定されたアンバランス量が規定値以上の場合に、回転体に加えるべき修正量と修正方位を指示する技術が、特開平６−２０１５０６号公報に記載されている。このアンバランス測定方法では、回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する。この技術では、回転体の回転数が所定回転数からずれた状態で測定したときに合否判定を誤らないようにするために、合否判定の基準とする加速度の大きさを回転数に対して予め記憶しておく。その上で、測定された加速度の大きさと、合否判定の基準とする加速度の大きさを比較し、前者が後者以下であれば合格とし、以上であれば不合格とする。不合格の場合には、さらに、測定された加速度の大きさと位相に基づいて修正量と修正方位を算出する。
【０００３】
この技術は、加速度の大きさが近似的にアンバランス量に等しく１対１に対応しており、従って測定された加速度の大きさから修正量が算出できるという知見に立脚している。修正量が算出されると、その修正量に応じた質量のバランスが回転体に固定されてアンバランス量が修正される。この技術ではバランスを付加することでアンバランス状態を修正するが、回転体の一部を切削してアンバランス状態を修正することもできる。
【０００４】
バランスを付加してアンバランスを修正する場合であれ、回転体の一部を切削してアンバランスを修正する方法であれ、回転体のどこにバランスを付加するかあるいは、回転体のどこを切削するのかの情報が得られなければアンバランス状態は修正できない。そこで、回転体に基準線を設けておき、その基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する。測定された位相に基づいて、バランスを付加ないし切削する位置の基準線に対する方位が特定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した特開平６−２０１５０６号公報に記載の技術は、測定された加速度の大きさが近似的にアンバランス量に等しいことから、測定された加速度の大きさからそのアンバランス状態を修正するために必要な修正量を算出する。また、回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定し、測定された位相に基づいて修正加工する位置の方位を特定する。
この手法は、数学的あるいは物理的には理にかなっているものの、実際に採用してみると、良好な結果をもたらさない。本発明者らが数多くの実験をしてみた結果、測定された加速度の大きさに対応するアンバランス量だけ修正してみてもアンバランスは解消せず、かえって、測定された加速度の大きさに対応するアンバランス量から外れた量だけ修正するほうが、アンバランス状態の解消に有効なことを見出した。
【０００６】
図1の横軸は測定された加速度の大きさをアンバランス量の単位（この場合ｍｇｃｍ）に換算したものを例示する。縦軸は修正量をアンバランス量の単位で示している。図中のライン１は、従来の考え方によるときの修正量を示し、アンバランス量の単位に換算された加速度の大きさと修正量が１対１で対応し、４５度の傾きを持っている。従来は、測定された加速度の大きさとライン１に基づいて修正量を算出していることになる。
これに対して、ライン２は同一種の多数の回転体に対する修正実績から得られた修正量を示し、アンバランス状態を修正するために必要とされた修正量が理論的に計算される値よりも大きかった例を示している。回転体の種類によっては、アンバランス状態を修正するために必要とされた修正量が理論的に計算される値よりも小さい場合も存在する。
【０００７】
本発明者らが、実際に必要とされた修正量と数学的に算出される修正量とが一致しない原因を調べたところ、回転体が剛体ではなく、回転体が捩れる等の現象が起き、その捩れの程度が修正加工の前後で相違するために、この不一致が生じることを確認した。即ち、剛体であれば数学的に算出される量だけ修正加工すればアンバランスが解消するのに、実際には剛体でないために、剛体であればアンバランスが解消する量だけ修正加工すると、その修正加工の影響が回転体に現れて、これが修正加工後の回転体に新たなアンバランス状態を生じさせることが確認された。その結果、図１のライン２に示すように、アンバランス状態を修正するのに実際に必要とされた修正量が、測定された加速度の大きさから数学的に算出される値からずれるのである。
【０００８】
同じことが修正方位にも現れ、測定された位相から数学的に算出される方位を修正加工してもアンバランスは解消せず、数学的に算出される方位とは異なる方位を修正加工しないとアンバランスが解消されないことが確認された。図２がそれを示し、ライン３が数学的に算出される位相と修正方位の関係を示し、ライン４が測定された位相とアンバランスを解消するのに実際に必要とされた修正方位の関係を示している。
【０００９】
以上の認識が得られたことから、今まで、発明者らは、図１のライン２と図２のライン４を実験的に求め、測定された加速度の大きさとライン２の関係から修正量を求め、測定された位相と図２のライン４の関係から修正方位を求め、求められた修正量と修正方位で回転体を加工してアンバランスを解消している。
実際には、図１のライン２の関係に従って、測定された加速度の大きさに対して修正量をマップしておき、この修正量マップから修正量を読み出す。あるいは図２のライン４の関係に従って、測定された位相に対して修正方位をマップしておき、この修正方位マップから修正方位を読み出す。
【００１０】
回転体が剛体でないことに着目し、アンバランスを解消するに必要な修正量と修正方位は数学的に算出されるものでないことを認識し、この認識に基づいて、修正量マップと修正方位マップを作成し、これらのマップを利用して修正量と修正方位を読み出す手法は、本発明者らによって開発されたものであり、本出願人の工場内でのみ実施されており、また、特許公報を調査しても発見されず、特許法でいう従来技術にあたらないと考える。
【００１１】
上記のマップ化技術は、数学的に算出された修正量と修正方位によって修正加工するのに比して良好な修正結果をもたらすものの、許されるアンバランス量が厳格になってくるとなおも問題を残している。
【００１２】
この原因を種々に調べてみた結果、複雑な要因が複合してアンバランスが修正されるのに起因して、図１のライン２と図２のライン４が時の経過とともに変動し、嘗ては正しかった関係が現時点では得られないことに起因していることが確認された。この結果、マップ方式を利用しても、許されるアンバランス量が厳格な場合、一度の修正加工でアンバランス状態を解消できる確率が悪くなり、アンバランス状態を修正するまでに要する加工回数が多くなってしまう。また修正に要する加工回数も不確定となり、最悪の場合に備えてサイクルタイムを長く取らざるを得なかった。また一つのワークについて加工できる位置ないし回数に上限数があり、その上限回数まで加工を繰返してもまだアンバランス状態を解消できない回転体が存在し、これらの回転体は不良品となってしまう。
【００１３】
本発明は１回又は２回の修正加工で、加速度の大きさを規格値内におさめられるようにすることを目的とする。そのために、本発明は、図１ないし図２に例示した、測定された加速度の大きさから修正量を読み出す修正量マップと、測定された位相から修正方位を読み出す修正方位マップを適宜更新し、更新されたマップから読み出される修正量と修正方位で修正加工することによってアンバランス状態が効果的に修正されるようにするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
本発明の一つのアンバランス修正方法は、図３に模式的に示すように、
回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する第１測定工程と、
加速度の大きさに対して修正量を予め記憶している修正量マップから、測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
位相に対して修正方位を予め記憶している修正方位マップから、測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を加工する第１加工工程と、
第１加工された回転体を所定速度で回転させながら、加速度の大きさと位相を再測定する第２測定工程と、
加工前後に測定された加速度の大きさと位相と第１加工工程での修正量に基づいて前記修正量マップ内の修正量を更新する工程と、
加工前後に測定された加速度の大きさと位相と第１加工工程での修正方位に基づいて前記修正方位マップ内の修正方位を更新する工程と、
更新された修正量マップから、第２測定工程で測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
更新された修正方位マップから、第２測定工程で測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
更新されたマップから読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を再加工する第２加工工程とを有する。
【００１５】
この方法の技術内容を図４に例示される場合を例にして説明する。まず、第１測定工程で、図４（Ａ）に例示される加速度の大きさＡ０と位相Ｂ０が測定される。この結果、回転体が基準線に対してどの方位にどれだけアンバランスになっているかが測定される。
【００１６】
次に、修正量マップから、測定されたアンバランス量を解消するために必要な修正量が読み出される。このとき、前述したように、測定されたアンバランス量から数学的に算出される修正量でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランス量が結果として解消する修正量が読み出される。同様に、修正方位マップから修正方位が読み出される。このときも、測定された位相から数学的に算出される方位でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランス状態が結果として解消する修正方位が読み出される。図４（Ｂ）の場合、測定された加速度の大きさＡ０をキーとしてライン５に例示される修正量マップが参照されてA１の修正量が読み出され、図４の（Ｃ）では、測定された位相Ｂ０をキーとしてライン６に例示される修正方位マップが参照されてＢ１の修正方位が読み出された場合を例示している。
【００１７】
次に、読み出された修正方位Ｂ１で読み出された修正量Ａ１だけ修正加工される。
【００１８】
修正加工後に、再度、加速度の大きさと位相が測定される。図４の場合、図４（Ｅ）に例示されるように、修正加工された回転体によって、Ａ３の大きさの加速度が測定され、Ｂ３の位相が測定された場合を示している。
【００１９】
図４の（Ｄ）と（Ｅ）は、回転体の回転中心を原点Ｏにとり、回転体に設けられた基準線ＯＸを基準にして、アンバランス量を長さであらわし、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図を示す。
（Ｄ）の点Ｐ０は、第１回測定工程での測定結果を示し、測定された加速度の大きさをアンバランス量の単位に換算したものがＡ０であり、測定された位相を基準線ＯＸに対する角度に換算したものがＢ０であることを示している。
【００２０】
回転体が剛体であれば、回転体の方位Ｂ０でＡ０の量だけ修正すれば、回転体のアンバランスは解消する。
しかるに、回転体が剛体でなければ、回転体の方位Ｂ０でＡ０の量だけ修正すると、修正加工した影響が回転体に現れて、アンバランスは解消しない。そこで、実際にアンバランス状態が解消した結果に基づいてマップが用意されている。図４（Ｂ）のライン５が測定された加速度の大きさに対してアンバランス状態を解消するに要した修正量の関係を示している。同様に、図４（Ｃ）のライン６が測定された位相のアンバランスを解消するのに要した修正方位の関係を示している。
【００２１】
このことを図４の(Ｄ）を用いて説明すると、最初に点Ｐ０にあったアンバランス状態が修正方位Ｂ１で修正量Ａ１だけ修正加工されると、修正加工の結果として回転体の剛性等が変化し、この変化に起因してアンバランス状態が点Ｐ１から回転中心Ｏに移動するために、アンバランス状態が解消されることを示している。
【００２２】
修正加工の結果現れるアンバランス状態の移動が、点Ｐ１から回転中心Ｏに起こる場合、マップ方式は極めて優れている。実際にマップを作成した直後は、正しい修正量と修正方位を指示する。
【００２３】
しかるに、時間の経過とともに、修正加工によって生じるアンバランス状態の移動が変化してくることがわかってきた。図４（Ｅ）は、回転体の剛性の変化等に起因するアンバランス状態の変化がＰ１→ＯであったものがＰ１→Ｐ２に変化したことをを示している。こう変化してしまったために、マップで指示される修正量と修正方位で修正しても、図４（Ｄ）の変化が起こらず、図４（Ｅ）の変化が起きて、加工後もアンバランスが解消しないことを示している。
【００２４】
この発明では、最初の加工後に再度、加速度の大きさと位相を測定する。図4（Ｅ）は、再測定の結果、加速度の大きさがＡ３で位相がＢ３のアンバランス状態が測定されたことを例示している。この再測定の結果、修正加工に伴って生じるアンバランス状態の変化が、マップ作成当時はＰ１→Ｏであったものが、Ｐ１→Ｐ２に変化したことがわかる。すなわち、マップの記憶内容がもはや妥当でなく、更新を要することがわかる。
【００２５】
この発明ではそこでマップを更新する。更新の計算方法には各種態様があるが、以下にその一例を紹介する。図４（Ｅ）から理解できるように、点Ｐ０と点Ｐ２を結ぶベクトルの長さＡ２が、修正量Ａ１によって実現されたアンバランスの変化量であることがわかる。即ち、図４（Ｂ）のグラフにおいて、測定されたアンバランス量ないし加速度の大きさがＡ２であるときに、修正量Ａ１だけ加工すれば、修正加工の結果アンバランス状態がＰ１からＰ２に変化する影響が相乗して発生するために、Ａ２のアンバランス量が解消することから、用いるべき修正量マップはライン５でなく、ライン７に基づいたものでなければならないことがわかる。
【００２６】
同様に、Ｂ１の修正方位を修正することで生じたアンバランス状態の移動方向がＢ２であったことから、測定された位相がＢ２であるときにＢ１の方位を修正すべきことがわかる。用いるべき修正方位マップは図４（Ｃ）のライン６でなく、ライン８に基づいたものでなければならないことがわかる。
【００２７】
そこで、この発明では、２度目の測定の後で、修正量マップをライン５に基づくものからライン７に基づくものに更新し、修正方位マップをライン６に基づくものからライン８に基づくものに更新する。
【００２８】
そして、２度目に測定されたアンバランス状態を解消するためには、更新されたマップを用いて修正量と修正方位を読出し、読み出された修正方位を読み出された修正量だけ修正加工する。
以上によって、２回目の加工時には、残ったアンバランス状態とそれを解消するのに必要な修正量と修正方位の関係が正しく更新された状態で修正加工され、２度目の修正加工でアンバランス状態が確実に修正される。
【００２９】
上記の方法の場合、第１加工工程において、読み出された修正量を所定量増大して回転体を加工することが好ましい。
このようにすると、１度目の修正方位に対して２度目の修正方位がほぼ１８０度変化することになり、２度目の修正加工時に回転体に加工代が残っていないという事態の発生を防ぐことができる。
【００３０】
本発明の第２の修正方法は、図５に大略が示されているように、
回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する第１測定工程と、
加速度の大きさに対して修正量を予め記憶している修正量マップから、測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
位相に対して修正方位を予め記憶している修正方位マップから、測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を加工する加工工程と
加工された回転体を所定速度で回転させながら、加速度の大きさと位相を再測定する第２測定工程とを有する回転体のアンバランス修正方法において、
過去に実施した複数個の回転体の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正量に基づいて前記修正量マップ内の修正量を更新する工程と、
過去に実施した複数個の回転体の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正方位に基づいて前記修正方位マップ内の修正方位を更新する工程とを付加したことを特徴とする。
【００３１】
この方法では、図４の（Ｂ）（Ｃ）で示したライン５から７への更新、ライン６から８への更新が、過去に実施した複数のワークの修正結果に基づいて実施されており、第１回目の修正加工において正しい関係が利用され、１回の修正加工でアンバランス状態が解消する確率が増大する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をターボチャージャアッシ１９のアンバランス修正方法に適用した実施の形態を説明してする。最初に回転体であるターボチャージャアッシ１９と修正部１２について説明する。図６は、ターボチャージャアッシ１９をボディ２２とマウント２４を介して振動架台２６に取付け、制御装置３２を用いてアンバランス状態を測定して修正量と修正方位を解明する処理を行なっている状態を略的に示している。
【００３３】
ターボチャージャアッシ１９は、一端にタービンホイール１８が形成されたシャフト１４にインペラ１６がインペラナット１２によって固定されることで形成されている。インペラ１６は、ターボチャージャアッシ１９の外側（図６の右側）に位置するインペラナット１２とシャフト１４に設けられた段差によってシャフト１４に固定されている。インペラナット１２、シャフト１４、インペラ１６、タービンホイール１８は同軸に配置されている。
ターボチャージャアッシ１９はベアリング２０によってボディ２２に回転自在に支持されている。ボディ２２にはハウジング２２ａが設けられている。ハウジング２２ａには吸気口２２ｂ、排気口２２ｃが設けられている。圧縮空気が吸気口２２ｂから吸気されて排気口２２ａから排気されることで、ターボチャージャアッシ１９は高速で回転する。ターボチャージャアッシ１９が回転体となっている。
【００３４】
インペラ１６の面１６ａの回転方向の１箇所には、後述する位相検出用レーザ２９を反射する反射テープが取り付けられている。その取り付けられる位置は、投受光素子２８から投光された位相検出用レーザ２９を反射させてその投受光素子２８に受光させることができる位置である。回転軸と反射テープを結ぶ線が回転体１９の基準線である。
【００３５】
ターボチャージャアッシ１９がボディ２２に回転自在に支持されたターボチャージャ１０は、マウント２４を介して振動架台２６に固定される。振動架台２６には加速度ピックアップ３０が設置されている。
【００３６】
前記加速度ピックアップ３０は制御装置３２に接続されている。制御装置３２は、表示部３４、入力・指示部３６、マップ更新部３８、マップ記憶部４０から構成されている。
入力・指示部３６には投受光素子２８、加速度ピックアップ３０、修正加工装置４２が接続されており、位相検出レーザ２９の投受光による投受光素子２８からの信号と、加速度ピックアップ３０からの回転体の回転時における加速度信号が入力される。入力・指示部３６に備えられたコンピュータは投受光素子２８からの信号と加速度ピックアップ３０からの加速度信号により、図４（Ａ）に例示した加速度の大きさと位相を測定する。
図６の入力・指示部３６は測定された加速度の大きさと位相に対応する修正量と修正方位をマップ記憶部４０から読み出す。また入力・指示部３６は読み出された修正量と修正方位をマップ更新部３８と修正加工装置４２に出力する。マップ更新部３８は後記のようにしてマップ記憶部４０に記憶されていた修正量と修正方位を更新する。マップ記憶部４０は更新された修正量マップと修正方位マップを新たに記憶する。表示部３４は前述した加速度の大きさと位相、読み出された修正量と修正方位、さらに、操作者が選定するデータを表示する。また、アンバランス修正の合否判定も表示する。
【００３７】
次に、実際の作動の様子を説明する。吸気口２２ｂから圧縮エアが矢印４４の方向でハウジング２２ａ内に吸気される。その圧縮エアがタービンホイール１８に吹き付けられ、タービンホイール１８はシャフト１４を回転軸として回転する。タービンホイール１８を回転させた圧縮エアは矢印４６の方向でハウジング２２ａから排気される。吸気口２２ｂからの吸気量が一定に保たれることで、測定中のターボチャージャアッシ１９の回転数が一定に保たれる。
【００３８】
シャフト１４が回転すると、そのシャフト１４に固定されたインペラナット１２とインペラ１６が回転する。前述したようにインペラ１６の面１６ａには、位相検出用レーザ２９を反射する反射テープが取り付けられている。インペラ１６が回転して位相検出用レーザ２９が反射テープに反射される度に投受光素子２８がその反射された位相検出用レーザ２９を受光して、受光オン・オフ信号又は受光強度信号を入力・指示部３６に出力する。このとき同時に入力・指示部３６には、加速度ピックアップ３０により回転体１９が回転することで回転体１９を回転自在に支持している振動架台２６に生じる振動によってもたらされる加速度信号が入力される。入力・指示部３６に備えられたコンピュータは、投受光素子２８からの受光信号と加速度ピックアップ３０からの加速度信号により、加速度の大きさと位相を測定する。この工程が第１測定工程であり、図７におけるステップＳ２である。受光信号の検出時（これは回転体１９の基準線が所定方位を向いた瞬間であり、図４（Ａ）に示した基準線の所定方位タイミングに相当する）と加速度波形の最大時の時間差に回転軸の角速度を乗した値が位相である。したがって、加速度の大きさが最大になる回転体の方位と前述した基準線との間にどれだけの角度、つまりどれだけの方位のずれが存在しているのかが判る。このステップＳ２で測定された加速度の大きさをＡ０、位相をＢ０とする。
【００３９】
回転体１９の中心である回転軸（シャフト１４の中心に相当）を原点Ｏにとり、インペラ１６に設けられた基準線（回転軸と反射テープを結ぶ線に相当する）ＯＸを基準にして、アンバランス量を長さであらわし、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図である図１３（Ｃ）において、第１測定工程の測定結果が点Ｐ０で示される。
【００４０】
図７のステップＳ４で、ステップＳ２で測定された加速度の大きさＡ０が規格値以内か否かを比較する。規格値以内の場合は、図６中の表示部３４でその旨が表示されて次工程（ステップＳ２６）に進む。この場合、修正加工処理がスキップされる。規格値外の場合は図７のステップＳ６、Ｓ８に進む。
【００４１】
ステップＳ６では図６のマップ記憶部４０に記憶されている修正量マップから、測定されたアンバランス量を解消するために必要な修正量が読み出される。このとき、測定されたアンバランス量から数学的に算出される修正量でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランスを解消する修正量が読み出される。同様に、図７のステップＳ８では修正方位マップから修正方位が読み出される。このときも、測定された位相から数学的に算出される方位でなく、修正加工されることによって回転体が受ける影響をも取り入れて、修正加工後にアンバランスを解消する修正方位が読み出される。
【００４２】
本実施の形態の場合、図１３（Ａ）において、測定された加速度の大きさＡ０をキーとして修正量マップのライン５（修正加工されることによって回転体が受ける影響が取り入れられている）が参照されてＡ１の修正量が読み出される。同様に図１３（Ｂ）において、測定された位相Ｂ０をキーとして修正方位マップのライン６（修正加工されることによって回転体が受ける影響が取り入れられている）が参照されてＢ１の修正方位が読み出される。つまり、図１３（Ｄ）中、点Ｐ０で示されるアンバランス状態が解消することが過去の実験によって確認されている値が読み出される。
過去の実験結果は、後述する第１加工工程において修正方位Ｂ１で修正量Ａ１だけ修正加工されると、その修正加工の結果、本来的な修正の効果に加えて、加工によって回転体の剛性等が変化してその変化がアンバランス状態を点Ｐ１から回転中心Ｏに移動させることを教えているということができる。。
【００４３】
第１加工工程である図７のステップＳ１０では、読み出された修正方位Ｂ１で読み出された修正量Ａ１だけインペラナット１２が修正加工される。この修正加工は、図６に示される修正加工装置４２によって修正される。修正加工後のインペラナット１２の外観を図８に示す。図中Ａが修正加工によって除去された部分である。
【００４４】
修正加工後に第２測定工程である図７のステップＳ１２で、再度、加速度の大きさと位相が測定される。以下では、第２測定工程Ｓ１２で、図１３（Ｃ）に示すように点Ｐ２（加速度の大きさＡ３、位相Ｂ３）のアンバランス状態となった場合を説明する。この場合、修正加工の結果、アンバランス状態が点Ｐ１から回転中心Ｏに移動せず、点Ｐ１から点Ｐ２に移動している。これは前述したように時間の経過とともに、修正加工によって生じるアンバランス状態の移動は変化するからである。
【００４５】
次に、図７のステップＳ１４が実行され、点Ｐ２に対応する加速度の大きさＡ３が規格値以内か否かを比較する。規格値以内の場合は、図６中表示部３４でその旨が表示されて次工程（ステップＳ２６）に進む。規格値外の場合は図７中ステップＳ１６、Ｓ１８に進む。
【００４６】
前述したように時間の経過とともに、修正加工によって生じるアンバランス状態の移動は変化する。この場合、点０になるべきものが点Ｐ２（加速度の大きさＡ３、位相Ｂ３）になったことを示している。その点Ｐ２が規格値外になった場合にはマップの更新が明らかに必要である。そこで本発明ではステップＳ１６、Ｓ１８でマップを更新する。
【００４７】
ステップＳ１６では、図１３（Ａ）の、アンバランス量Ａ０を修正するには修正量Ａ１が必要であるとするライン５の修正量マップから、修正量Ａ１だけ修正したらＡ２だけアンバランス量が変化したことに対応するライン７の修正量マップに更新する。
同様にステップＳ１８では、図１３（Ｂ）での、方位Ｂ０のアンバランスを修正するには修正方位Ｂ１を修正することが必要であるとするライン６に基づく修正方位マップから、修正方位Ｂ１で修正したら方位Ｂ２方向のアンバランスの変化が生じたことを示すライン８に基づく修正方位マップに更新する。
【００４８】
次に、図７のステップＳ２０で、図１３（Ａ）のライン７で示される、更新された修正量マップから、２回目に測定された加速度の大きさＡ３をキーとして修正量Ａ４が読み出される。
同様に、図７のステップＳ２２で、図１３（Ｂ）のライン８で示される、更新された修正方位マップから、２回目に測定された位相Ｂ３をキーとして修正方位Ｂ４が読み出される。
【００４９】
このときアンバランス量を長さで示し、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図である図１３（Ｃ）において、三角形Ｐ０Ｐ１Ｐ２と三角形Ｐ２Ｐ３Ｏは相似形であって、第１回加工でおきた現象が再現されれば、第２回の加工後に、アンバランスポイントが点Ｏに移動するはずの修正量Ａ４と修正方位Ｂ４が読み出される。
第２加工工程である図７のステップＳ２４では、前記ステップＳ２２で読み出された修正方位Ｂ４で、前記ステップＳ２０で読み出された修正量Ａ４だけインペラナット１２が再度修正加工される。このステップＳ２４では、アンバランス状態とそれを解消するのに必要な修正量と修正方位の関係が該ワークに対応して正しく更新された状態で修正加工されている。したがって、２度目の修正加工でアンバランス状態が確実に修正される。
【００５０】
従来は加速度の大きさが規格値以内になるまでに何回修正加工すればよいのか不明であったため、サイクルタイムのばらつきが大きかった。しかし本実施の形態の方法を用いることにより、確実に２回以内で修正加工が完了するので、サイクルタイムのばらつきを減少させることができる。また、図９に示すように、インペラナット１２の修正加工回数には限界（通常は４回）があり、それ以上の回数の修正加工は物理的に不可能である。従来はその限界回数の修正加工を行なってもなお加速度の大きさが規格値外のワークがあり、これらは不良品とされていた。しかし本形態の方法を用いることにより、確実に２回以内で修正加工が完了するので、修正箇所を減らすことができる。その結果、不良品となる製品数を大幅に減少させることができる。
【００５１】
修正量マップ、修正方位マップに従って２回目の修正加工を行なうとき、１回目と２回目の修正方位が近い場合（図１０）も考えられる。この場合、インペラナット１２に加工代がないため第２加工工程を行なえず、製品不良となってしまうことがある。それを避けるために、本実施の形態では、図７のステップＳ１０の第１加工工程において、ステップＳ６で読み出された修正量を所定量増大してインペラナット１２の修正加工を行なうことが好ましい。その結果、１回目の修正方位に対して２回目の修正方位がほぼ確実にほぼ１８０度変化する（図１１）ことになり、２度目の修正加工時にインペラナット１２に加工代が残っていないという事態の発生を防ぐことができる。
【００５２】
次に第２の実施態様に係わる修正方法を説明する。その大略を図１２に示す。第２の修正方法では、第１の修正方法と同様に、図１２のステップＳ２の第１測定工程で加速度の大きさと位相の測定を行ない、ステップＳ４で加速度の大きさが規格値以内か否かを比較する。規格値以内の場合は、図６中表示部３４でその旨が表示されて次工程（図１２中ステップＳ２６）に進む。規格値外の場合はステップＳ６、Ｓ８に進む。
【００５３】
ステップＳ６では修正量マップから、測定されたアンバランスを解消するために必要な修正量が読み出される。このとき必要な修正量が図６のマップ記憶部４０に記憶されている修正量マップから読み出される。第２の修正方法で用いられる修正量マップは、直近の過去に複数回実施されたインペラナット１２の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正量に基づいて更新されたものであり、この更新処理が図７のステップＳ３２に示されている。
【００５４】
過去の経緯に照らしてマップを更新する方法には各種の平均化手法が採用でき、例えば、加工前後の加速度の大きさと位相とそのときの修正量から、図１３（Ｃ）に示した方法で更新された図１３（Ａ）のラインの傾きのデータを過去１００個分について単純平均して次の１０１個目の傾きとする手法、あるいは、古いデータ程小さく重み付け、新しいデータほど重く重み付けて重み付け平均を取る方法、あるいは、データを計時的に分析してその変化傾向を将来に向けて延長することで１０１個目のグラフ７を予想する方法などを採用することができる。
【００５５】
同様に図１２のステップＳ３４では、過去の修正実績に基づいて、修正方位と実際に生じるアンバランスの変化方向が更新され、次の回転体の修正に備えられる。
【００５６】
前述したことから明らかに、修正量マップと修正方位マップが、ステップＳ３２とＳ３４において、直近の過去の実績によって更新されているために、図１２のステップＳ６、Ｓ８で読み出される修正量と修正方位は、次の加工においてアンバランスを修正するのに必要な正しい値に更新された値となっている。このために、この方法によると、１回の修正加工でアンバランス状態を解消できる。
【００５７】
第１の方法では、１回目の加工実績によって図１３（Ａ）のライン５からライン７へ更新するのに対し、第２の方法では、過去の加工実績に基づいて、新たな回転体１９を１回目に加工する以前の段階で図１３（Ａ）のライン５からライン７への更新が実施されているので、更新されたライン７が参照され、測定された加速度の大きさＡ０をキーとしてＡ５の修正量が読み出される。この修正量Ａ５で１回目の修正加工が実施されれば、１回の加工だけでアンバランスが解消する。
【００５８】
同様に、第１の方法では、１回目の加工実績によって図１３（Ｂ）のライン６からライン８へ更新するのに対し、第２の方法では、過去の加工実績に基づいて、新たな回転体１９を１回目に加工する以前の段階で図１３（Ｂ）のライン６からライン８への更新が実施されているので、更新されたライン８が参照され、測定された位相Ｂ０をキーとしてＢ５の修正方位が読み出される。この修正方位Ｂ５で１回目の修正加工が実施されれば、１回の加工だけでアンバランスが解消する。
【００５９】
アンバランス量を長さで示し、アンバランスの方位を角度であらわしたベクトル図である図１３（Ｃ）（Ｄ）において、三角形Ｐ０Ｐ１Ｐ２と三角形Ｐ０Ｐ５Ｏが相似形となる修正量Ａ５と修正方位Ｂ５が、１回目の加工時に読み出されることから、１回の加工でアンバランスが解消されるのである。
【００６０】
加工工程である図１２のステップＳ１０では、読み出された修正方位Ｂ５で読み出された修正量Ａ５だけインペラナット１２が修正加工される。アンバランス状態とそれを解消するのに必要な修正量と修正方位の関係が、該ワークに対応して正しく更新された状態で修正加工される。
【００６１】
出荷する製品が規格値内にあることを検証するために、第２の方法による場合でも、加工後に再測定することが好ましいが、１回の加工で規格値内に収まっている可能性が高く、場合によって省略することができる。しかしながら、この第２の方法では、むしろ、それ以後に修正処理をする回転体のために、修正量マップと修正方位マップを更新するために、加工後のアンバランス状態が再測定される。
【００６２】
第２の修正方法では、ステップＳ１２で測定された加速度の大きさと位相のデータはマップ更新部３８に取りこまれる。このとき、この一連の工程における前記ステップＳ２で測定された加速度の大きさと位相及びステップＳ６での修正量と修正方位のデータは共に一グループ化されてマップ更新部３８に取りこまれ、マップ更新部３８ではこれらのデータから更新された修正量と修正方位を算出し、算出した修正量と修正方位をマップ記憶部４０に送る。この結果、マップ記憶部４０に記憶されていた更新前の修正量マップと修正方位マップが更新される。
【００６３】
そして、ステップＳ１２後は、前述したように修正量マップ、修正方位マップが更新・記録されると共に、次工程（ステップＳ２６）に進む。
【００６４】
この第２の修正方法では、前述してきたように、過去に実施したワークに基づいたデータを利用して、より現状のワークの傾向に近い修正指示を行なうことができるので、第１回の修正加工に際して正しい関係が利用され、１回の修正加工でアンバランスが解消する確率が増大する。
【００６５】
【図面の簡単な説明】
【図１】加速度の大きさとそれから数学的に算出される修正量と修正実績から得られた修正量の関係を示している。
【図２】位相とそれから数学的に算出される修正方位と修正実績から得られた修正方位の関係を示している。
【図３】第１の発明の手順を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は、加速度の大きさと位相を説明するグラフである。
（Ｂ）は、更新前後の修正量指示マップである。
（Ｃ）は、更新前後の修正方位指示マップである。
（Ｄ）は、第１加工前のベクトル図である。
（Ｅ）は、第１加工前後のベクトル図である。
【図５】第２の発明の手順を示すフローチャートである。
【図６】回転体と測定装置を示す図である。
【図７】実施の形態で実行される工程を示すフローチャートである。
【図８】１回目修正加工後のインペラナットの外観を示す。
【図９】修正加工回数が限界になったインペラナットの外観を示す。
【図１０】１回目と２回目の修正方位が近い値が読み出された場合に加工代が取れないことを示す。
【図１１】１回目の修正方位に対して２回目の修正方位がほぼ１８０度変化したインペラナットを示す。
【図１２】第２の実施の形態で実行される工程を示すフローチャートである。
【図１３】（Ａ）は、第１、２の修正方法による更新前後の修正量指示マップである。
（Ｂ）は、第１、２の修正方法による更新前後の修正方位指示マップである。
（Ｃ）は、第１の修正方法による第１、２加工前後のベクトル図である。
（Ｄ）は、第２の修正方法による加工前後のベクトル図である。
【符号の説明】
１９ ・・ターボチャージャアッシ
１２ ・・インペラナット
１４ ・・シャフト
１６ ・・インペラ
２８ ・・投受光素子
２９ ・・位相検出用レーザ
３０ ・・加速度ピックアップ
３２ ・・制御部
Claims (3)
- 回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する第１測定工程と、
加速度の大きさに対して修正量を予め記憶している修正量マップから、測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
位相に対して修正方位を予め記憶している修正方位マップから、測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を加工する第１加工工程と、
第１加工された回転体を所定速度で回転させながら、加速度の大きさと位相を再測定する第２測定工程と、
加工前後に測定された加速度の大きさと位相と第１加工工程での修正量に基づいて前記修正量マップ内の修正量を更新する工程と、
加工前後に測定された加速度の大きさと位相と第１加工工程での修正方位に基づいて前記修正方位マップ内の修正方位を更新する工程と、
更新された修正量マップから、第２測定工程で測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
更新された修正方位マップから、第２測定工程で測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
更新されたマップから読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を再加工する第２加工工程とを有する回転体のアンバランス修正方法。 - 請求項１に記載のアンバランス修正方法であり、第１加工工程において、読み出された修正量を所定量増大して回転体を加工することを特徴とする回転体のアンバランス修正方法。
- 回転体を所定速度で回転させながら、その回転体を回転可能に支持している支持体に生じる加速度の大きさと、その回転体の基準線が所定方位を向いたタイミングに対する加速度波形の位相を測定する第１測定工程と、
加速度の大きさに対して修正量を予め記憶している修正量マップから、測定された加速度の大きさを検索キーとして修正量を読み出す工程と、
位相に対して修正方位を予め記憶している修正方位マップから、測定された位相を検索キーとして修正方位を読み出す工程と、
読み出された修正量と修正方位に基づいて回転体を加工する加工工程と、
加工された回転体を所定速度で回転させながら、加速度の大きさと位相を再測定する第２測定工程とを有する回転体のアンバランス修正方法において、
過去に実施した複数個の回転体の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正量に基づいて前記修正量マップ内の修正量を更新する工程と、
過去に実施した複数個の回転体の加工前後に測定された加速度の大きさと位相とそのときの修正方位に基づいて前記修正方位マップ内の修正方位を更新する工程とを備え、
前記修正量更新工程では、少なくとも直近に実施した回転体の加工前後の加速度の大きさと位相とそのときの修正量を含む情報に基づいて前記修正量マップ内の修正量を更新し、
前記修正方位更新工程では、少なくとも直近に実施した回転体の加工前後の加速度の大きさと位相とそのときの修正方位を含む情報に基づいて前記修正方位マップ内の修正方位を更新することを特徴とする回転体のアンバランス修正方法。
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