JP5699560B2

JP5699560B2 - Impeller phase detector

Info

Publication number: JP5699560B2
Application number: JP2010259387A
Authority: JP
Inventors: 前田　智之; 智之前田; 堀川　宏; 宏堀川; 法之円山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: JP2012112676A

Description

本発明は、インペラの位相検出装置の技術に関する。 The present invention relates to a technology of an impeller phase detection device.

インペラの位相検出装置は、ターボチャージャー用インペラ（以下、単にインペラ）の回転位相を検出し、インペラのアンバランス量を算出するときに用いられる装置として公知である。アンバランス量とは、インペラの質量が回転対称ではない状態の度合いをいう。アンバランスな状態のインペラは、高回転速度では振動および摩耗等の弊害が生じる。 BACKGROUND ART An impeller phase detection device is known as a device that is used when detecting the rotational phase of a turbocharger impeller (hereinafter simply referred to as an impeller) and calculating an unbalance amount of the impeller. The unbalance amount refers to the degree of the state where the mass of the impeller is not rotationally symmetric. An impeller in an unbalanced state causes problems such as vibration and wear at a high rotational speed.

例えば、自動車は、インペラの他にも多数の回転部材（タイヤホイールまたは冷却ファン）を具備している。タイヤホイールは、タイヤホイールアッセンブリの状態で、位相検出装置によってアンバランス量が算出される。特許文献１は、位相検出装置によってタイヤホイールアッセンブリの回転位相を検出し、タイヤホイールアッセンブリのアンバランス量を算出する構成を開示している。 For example, an automobile includes a large number of rotating members (tire wheels or cooling fans) in addition to the impeller. The tire wheel is in the state of the tire wheel assembly, and the unbalance amount is calculated by the phase detection device. Patent Document 1 discloses a configuration in which a rotational phase of a tire wheel assembly is detected by a phase detection device and an unbalance amount of the tire wheel assembly is calculated.

一般に、回転部材の位相検出装置では、回転部材の回転位相を検出するため、回転部材に位相検出部を設ける必要がある。特許文献１には、位相検出部として回転部材にシールを貼る構成が開示されている。また、従来技術として、位相検出部として回転部材にペイントを塗布する構成、あるいは、位相検出部として回転部材の外周に切り欠きを設ける構成が開示されている。 In general, in a phase detection device for a rotating member, it is necessary to provide a phase detection unit on the rotating member in order to detect the rotational phase of the rotating member. Patent Document 1 discloses a configuration in which a seal is attached to a rotating member as a phase detection unit. As a conventional technique, a configuration in which paint is applied to a rotating member as a phase detection unit, or a configuration in which a notch is provided on the outer periphery of the rotating member as a phase detection unit is disclosed.

しかし、特許文献１または従来技術として開示される構成は、言い換えれば、回転部材に位相検出部として質量を付加または除去する構成であって、位相検出部を設けることで新たにバランスを崩していることになる。特に、インペラのように超高回転（数〜数十万ｒｐｍ）の回転部材では、最終アンバランス量の要求量が非常に小さく、位相検出部を設ける影響は大きい。この場合には、再度、位相検出部を施したインペラのアンバランス量を修正するという工程が必要となってくる。すなわち、インペラのアンバランス量を測定するためにインペラに位相検出部を設け、さらに位相検出部を設けたインペラのアンバランス量を修正する、といった作業工程が必要とされ、アンバランス量を修正する作業工数が必要以上に増加していた。 However, the configuration disclosed in Patent Document 1 or the prior art is, in other words, a configuration in which mass is added to or removed from the rotating member as a phase detection unit, and the balance is newly lost by providing the phase detection unit. It will be. In particular, in a rotating member that rotates at a very high speed (several to several hundred thousand rpm) such as an impeller, the required amount of the final unbalance amount is very small, and the influence of providing the phase detection unit is large. In this case, the step of correcting the unbalance amount of the impeller subjected to the phase detection unit again becomes necessary. In other words, a work process is required in which a phase detection unit is provided in the impeller to measure the unbalance amount of the impeller, and further, the unbalance amount of the impeller provided with the phase detection unit is corrected, and the unbalance amount is corrected. Work man-hours increased more than necessary.

特開平１１−２８７７２８号公報JP-A-11-287728

解決しようとする課題は、アンバランス量を修正する作業工数を低減できるインペラの位相検出装置を提供することである。 The problem to be solved is to provide an impeller phase detection device capable of reducing the number of work steps for correcting the unbalance amount.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項１においては、インペラの位相検出装置であって、前記インペラの表面は、切削加工によって形成され、前記インペラの表面には、周囲の表面粗度よりも小さい表面粗度で加工される第１所定領域と、周囲の表面粗度よりも小さく、かつ、前記第１所定領域の表面粗度よりも大きい表面粗度で加工される第２所定領域とが形成され、前記第２所定領域は、前記第１所定領域とは回転軸を中心として対称となる位置に形成され、前記第１所定領域よりも大きい面積とされ、前記インペラの位相検出装置は、前記第１所定領域を検知する検知手段と、前記インペラの位相を検出し、該インペラのアンバランス量を算出する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記検出手段が前記第１所定領域を検出するタイミングによって、前記インペラのアンバランス量を算出するものである。 In other words, the impeller phase detection device according to claim 1, wherein the surface of the impeller is formed by cutting, and the surface of the impeller is processed with a surface roughness smaller than a surrounding surface roughness. And a second predetermined region that is processed with a surface roughness that is smaller than the surface roughness of the surroundings and larger than the surface roughness of the first predetermined region. The region is formed at a position symmetrical to the first predetermined region with respect to the rotation axis, and has a larger area than the first predetermined region, and the phase detection device of the impeller detects the first predetermined region. Detecting means for detecting the phase of the impeller and calculating an unbalance amount of the impeller, wherein the control means is configured to detect the first predetermined region according to the timing. Previous And it calculates the unbalance amount of the impeller.

本発明のインペラの位相検出装置によれば、アンバランス量を修正する作業工数を低減できる。 According to the impeller phase detection device of the present invention, the number of work steps for correcting the unbalance amount can be reduced.

本発明の実施形態に係るインペラの位相検出装置の構成を示した構成図。The block diagram which showed the structure of the phase detection apparatus of the impeller which concerns on embodiment of this invention. 実施形態１のインペラを示す構成図。1 is a configuration diagram illustrating an impeller according to a first embodiment. 表面粗度Ｒｚと加工冶具との関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the relationship between surface roughness Rz and a processing jig. 実施形態２のインペラを示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an impeller according to a second embodiment. 実施形態３のインペラを示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an impeller according to a third embodiment.

図１を用いて、インペラの位相検出装置１００について説明する。
なお、図１では、２点破線矢印は電気信号線を示し、実線矢印はレーザ光線を示している。
インペラの位相検出装置１００は、インペラ１０の回転位相を検出し、インペラ１０のアンバランス量を算出するときに用いられる装置である。インペラの位相検出装置１００は、ターボチャージャー用インペラ（以下、単にインペラ）１０と、回転装置６０と、検知手段としての光センサユニット７０と、加速度センサ５５と、制御手段としてのコントローラ５０と、を具備している。 The impeller phase detection device 100 will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a two-dot broken line arrow indicates an electric signal line, and a solid line arrow indicates a laser beam.
The impeller phase detection device 100 is a device used to detect the rotational phase of the impeller 10 and calculate the unbalance amount of the impeller 10. The impeller phase detection device 100 includes a turbocharger impeller (hereinafter simply referred to as an impeller) 10, a rotation device 60, an optical sensor unit 70 as detection means, an acceleration sensor 55, and a controller 50 as control means. It has.

インペラ１０は、ターボチャージャーのタービンに使用される羽根車をいう。インペラ１０は、ターボチャージャーに搭載される前に、インペラの位相検出装置１００によってアンバランス量が算出され、アンバランス量が修正される。なお、インペラ１０の詳細な構成については、後述する。 The impeller 10 refers to an impeller used for a turbocharger turbine. Before the impeller 10 is mounted on the turbocharger, the unbalance amount is calculated by the phase detection device 100 of the impeller and the unbalance amount is corrected. The detailed configuration of the impeller 10 will be described later.

回転装置６０は、回転軸６１と、モータ６２と、ベース６３と、を具備している。回転軸６１は、インペラ１０を回転装置６０に装着するときに、インペラ１０の貫通孔１５に差し込まれるものである。モータ６２は、ベース６３に内蔵され、回転軸６１を回転駆動するものである。 The rotating device 60 includes a rotating shaft 61, a motor 62, and a base 63. The rotating shaft 61 is inserted into the through hole 15 of the impeller 10 when the impeller 10 is attached to the rotating device 60. The motor 62 is built in the base 63 and drives the rotary shaft 61 to rotate.

光センサユニット７０は、投光部７０Ａと、受光部７０Ｂと、を具備している。投光部７０Ａは、測定用の光を照射するものであって、光源として出射光が拡散しないレーザが用いられている。受光部７０Ｂは、受光した光の強度を出力信号としてコントローラ５０に送るものであって、受光素子としてフォトダイオードが用いられている。投光部７０Ａおよび受光部７０Ｂは、１つのケーシング内に収納されている。光センサユニット７０は、インペラ１０に対して位置が固定される。 The optical sensor unit 70 includes a light projecting unit 70A and a light receiving unit 70B. The light projecting unit 70A emits measurement light, and a laser that does not diffuse outgoing light is used as a light source. The light receiving unit 70B sends the intensity of received light as an output signal to the controller 50, and a photodiode is used as a light receiving element. The light projecting unit 70A and the light receiving unit 70B are housed in one casing. The position of the optical sensor unit 70 is fixed with respect to the impeller 10.

なお、本実施形態では、検知手段を光センサユニット７０とする構成としたが、これに限定されない。例えば、検知手段をレーザ変位計または画像計測装置とする構成であっても良い。 In the present embodiment, the detection means is the optical sensor unit 70, but the present invention is not limited to this. For example, the detection unit may be a laser displacement meter or an image measurement device.

コントローラ５０には、光センサユニット７０と、モータ６２と、加速度センサ５５と、が接続されている。コントローラ５０は、回転装置６０によって回転するインペラ１０の後述する第１所定領域１１を、光センサユニット７０の受光部７０Ｂでの受光強度により検知して、インペラ１０の回転位相を検出し、インペラ１０のアンバランス量を算出する機能を有している。なお、インペラ１０の回転位相の検出方法、インペラ１０のアンバランス量の算出方法については、詳細な説明は後述する。また、インペラ１０のアンバランス量の修正方法については、詳細な説明は省略する。 An optical sensor unit 70, a motor 62, and an acceleration sensor 55 are connected to the controller 50. The controller 50 detects a later-described first predetermined region 11 of the impeller 10 rotated by the rotating device 60 based on the light reception intensity at the light receiving unit 70B of the optical sensor unit 70, detects the rotational phase of the impeller 10, and the impeller 10 It has a function of calculating the unbalance amount. A detailed description of a method for detecting the rotational phase of the impeller 10 and a method for calculating the unbalance amount of the impeller 10 will be given later. Further, a detailed description of the method for correcting the unbalance amount of the impeller 10 is omitted.

図２を用いて、位相が検出されるインペラの実施形態１であるインペラ１０について説明する。
なお、図２（Ａ）は、インペラ１０の平面図を模式的に示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＳ５−Ｓ５´断面図を示し、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）のＳ１−Ｓ１´断面図を示している。また、図２（Ａ）では、インペラ１０の羽根の記載を省略している。また、図２では、実線矢印はレーザ光線を示している。 The impeller 10 which is Embodiment 1 of the impeller from which a phase is detected is demonstrated using FIG.
2A schematically shows a plan view of the impeller 10, FIG. 2B shows a sectional view taken along line S5-S5 ′ of FIG. 2A, and FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line S1-S1 ′ of FIG. Further, in FIG. 2A, the illustration of the blades of the impeller 10 is omitted. Moreover, in FIG. 2, the solid line arrow has shown the laser beam.

インペラ１０は、５軸制御マシニングセンタ（５軸加工機）によって全ての表面を切削加工されるものとする。５軸加工機とは一般的にＸ、Ｙ、Ｚの３軸に傾斜軸であるＡ軸、回転軸であるＢ軸を付加されたものをいう。５軸制御マシニングセンタでは、５軸全てを同時制御することにより、複雑な形状のインペラ１０を加工することができる。 The impeller 10 is assumed to have all surfaces cut by a 5-axis control machining center (5-axis processing machine). The 5-axis machine generally refers to a machine in which an A axis that is an inclined axis and a B axis that is a rotation axis are added to three axes of X, Y, and Z. In the 5-axis control machining center, the impeller 10 having a complicated shape can be processed by simultaneously controlling all the five axes.

インペラ１０は、テーパボールエンドミル８０（図３参照）を用いた５軸面沿い加工（ポイントミーリング加工）による切削加工方法によって加工されるものとする。ボールエンドミルとは、刃の先端形状が、球状であるエンドミルをいう。ボールエンドミルは、刃先のＲを利用し、曲面を切削する仕上げ加工に適している。テーパボールエンドミルとは、シャンク方向に向かって角度がついているボールエンドミルのことをいう。５軸面沿い加工とは、５軸制御マシニングセンタを用いて加工する形状の３次元形状なりに加工する加工方法をいう。 The impeller 10 is to be machined by a cutting method using a 5-axis surface machining (point milling) using a tapered ball end mill 80 (see FIG. 3). The ball end mill refers to an end mill having a spherical tip shape. The ball end mill is suitable for finishing processing using a cutting edge R to cut a curved surface. The taper ball end mill refers to a ball end mill having an angle toward the shank direction. The machining along the 5-axis plane refers to a machining method for machining into a three-dimensional shape that is machined using a 5-axis control machining center.

インペラ１０は、第１所定領域１１と、貫通孔１５と、を具備している。第１所定領域１１は、インペラ１０の上面の円縁近傍に形成されている。第１所定領域１１は、インペラ１０の平面視において、インペラ１０の羽根に隠されることなく視認できるものとする。第１所定領域１１の面積は、インペラ１０の平面視において、貫通孔１５の面積と略同等とされている。 The impeller 10 includes a first predetermined region 11 and a through hole 15. The first predetermined region 11 is formed in the vicinity of a circular edge on the upper surface of the impeller 10. The first predetermined region 11 is visible without being hidden by the blades of the impeller 10 in the plan view of the impeller 10. The area of the first predetermined region 11 is substantially equal to the area of the through hole 15 in the plan view of the impeller 10.

第１所定領域１１の表面粗度Ｒｚ１は、周囲の表面粗度、すなわちインペラ１０の上面の第１所定領域１１以外の領域（以下、その他の領域という）の表面粗度Ｒｚ５よりも小さい表面粗度Ｒｚとして加工されている。ここで、表面粗度Ｒｚ１は、表面粗度Ｒｚ５の９分の１とされている。 The surface roughness Rz1 of the first predetermined region 11 is smaller than the surrounding surface roughness, that is, the surface roughness Rz5 of the region other than the first predetermined region 11 on the upper surface of the impeller 10 (hereinafter referred to as other region). The degree Rz is processed. Here, the surface roughness Rz1 is 1/9 of the surface roughness Rz5.

図３を用いて、表面粗度Ｒｚについて説明する。
図３は、テーパボールエンドミル８０が表面を切削加工している状態を示している。
表面粗度Ｒｚとは、工具としてのテーパボールエンドミル８０の移動量であるピックフィードＰおよび工具半径Ｒを用いて以下の（数１）式で表されるものとする。

表面粗度Ｒｚ１を加工するときのピッグフィードＰは、表面粗度Ｒｚ５を加工するときのピッグフィードＰの３分の１とされている。 The surface roughness Rz will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows a state where the tapered ball end mill 80 is cutting the surface.
The surface roughness Rz is represented by the following (Equation 1) using a pick feed P and a tool radius R, which are movement amounts of the tapered ball end mill 80 as a tool.

The pig feed P when processing the surface roughness Rz1 is set to one third of the pig feed P when processing the surface roughness Rz5.

本実施形態では、表面粗度Ｒｚを上式で定義したが、本発明はこれに限定されない。本発明の表面粗度とは、一般の材料表面の粗さとする。すなわち、表面粗度とは、小さいほど表面は平坦であって、大きいほど表面は粗いものであれば良い。 In the present embodiment, the surface roughness Rz is defined by the above formula, but the present invention is not limited to this. The surface roughness of the present invention is the roughness of a general material surface. That is, the surface roughness should be such that the smaller the surface roughness, the flatter the surface, and the larger the surface roughness, the rougher the surface.

インペラの実施形態１であるインペラ１０の位相の基準位置の決定について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、インペラ１０のその他の領域では、表面粗度Ｒｚ５として加工されているため表面が粗く、光センサユニット７０の投光部７０Ａによるレーザが反射後に拡散され、受光部７０Ｂによって受光されるレーザが少ない。 The determination of the reference position of the phase of the impeller 10 that is the first embodiment of the impeller will be described.
As shown in FIG. 2 (B), the other areas of the impeller 10 are processed with the surface roughness Rz5, so that the surface is rough, and the laser emitted by the light projecting unit 70A of the optical sensor unit 70 is diffused after being reflected and received. There are few lasers received by the unit 70B.

図２（Ｃ）に示すように、インペラ１０の第１所定領域１１では、表面粗度Ｒｚ１として加工されているため、その他の領域に比べて表面が細かく（その他の領域に比べて鏡面化されている）、光センサユニット７０の投光部７０Ａによるレーザが反射後に拡散されず、受光部７０Ｂによって多くのレーザが受光される。つまり、表面粗度Ｒｚ１では、表面粗度Ｒｚ５と比較して、レーザの反射率が大きい。そのため、第１所定領域１１は、位相検出部としての役割を担う。 As shown in FIG. 2C, in the first predetermined region 11 of the impeller 10, the surface roughness Rz1 is processed, so the surface is finer than other regions (mirrored compared to other regions). The laser by the light projecting unit 70A of the optical sensor unit 70 is not diffused after reflection, and a lot of laser light is received by the light receiving unit 70B. That is, at the surface roughness Rz1, the reflectance of the laser is larger than that at the surface roughness Rz5. Therefore, the first predetermined region 11 plays a role as a phase detection unit.

インペラ１０の回転位相の検出方法としては、インペラ１０を回転装置６０により回転駆動しながら、投光部７０Ａからの照射光のインペラ１０の上面における反射光を受光部７０Ｂにより検出し、検出した受光強度の変化によりコントローラ５０にて回転位相の検出を行う。この場合、第１所定領域１１での受光強度は他の領域での受光強度よりも高いため、コントローラ５０においては、例えば第１所定領域１１での受光強度値と他の領域での受光強度値との間に閾値を設定して、閾値よりも受光強度が高くなる回転位相を基準位置として検出することにより、インペラ１０の回転位相を検出することが可能となる。 As a method for detecting the rotational phase of the impeller 10, the reflected light on the upper surface of the impeller 10 of the irradiation light from the light projecting unit 70A is detected by the light receiving unit 70B while the impeller 10 is rotationally driven by the rotating device 60. The controller 50 detects the rotational phase according to the change in intensity. In this case, since the received light intensity in the first predetermined area 11 is higher than the received light intensity in the other areas, the controller 50 receives, for example, the received light intensity value in the first predetermined area 11 and the received light intensity value in the other areas. It is possible to detect the rotational phase of the impeller 10 by setting a threshold value between and the rotational phase at which the received light intensity is higher than the threshold value as a reference position.

インペラ１０のアンバランス量の算出方法としては、インペラ１０の回転位相と、加速度センサ５５によって検出されるインペラ１０の加速度と、をＦＦＴ解析することによって算出する。そして、ＦＦＴ解析したインペラ１０の回転位相と、ＦＦＴ解析加速度と、の位相差を算出する。このとき、インペラ１０のアンバランス量は、位相差と、加速度の大きさと、をベクトルで表示したものとして表される。 As a method for calculating the unbalance amount of the impeller 10, the calculation is performed by performing FFT analysis on the rotational phase of the impeller 10 and the acceleration of the impeller 10 detected by the acceleration sensor 55. Then, the phase difference between the rotational phase of the impeller 10 subjected to the FFT analysis and the FFT analysis acceleration is calculated. At this time, the unbalance amount of the impeller 10 is expressed as a vector representing the phase difference and the magnitude of acceleration.

インペラの実施形態１であるインペラ１０の効果について説明する。
従来、インペラのアンバランス量を測定するためにインペラにペイント塗布またはシールによる位相検出部を基準位置として設け、さらに位相検出部を設けたインペラのアンバランス量を修正する、といった作業工程が必要とされ、バランス修正の作業工数が必要以上に増加していた。 The effect of the impeller 10 which is the first embodiment of the impeller will be described.
Conventionally, in order to measure the unbalance amount of the impeller, a work process has been required in which the impeller is provided with a phase detection unit by paint application or seal as a reference position and the unbalance amount of the impeller provided with the phase detection unit is corrected. As a result, the number of man-hours for balance correction increased more than necessary.

しかし、インペラ１０によれば、インペラ１０の形状加工段階で、位相検出部としての第１所定領域１１を基準位置として形成できるため、従来の位相検出部を設けたことによるインペラのアンバランス量を修正する工程が削減できる。つまり、インペラの位相検出装置１００によれば、作業工数を低減できる。 However, according to the impeller 10, since the first predetermined region 11 as the phase detector can be formed as a reference position at the stage of shaping the impeller 10, the amount of imbalance of the impeller by providing the conventional phase detector can be reduced. The number of correction processes can be reduced. In other words, according to the impeller phase detection device 100, the number of work steps can be reduced.

また、インペラ１０は、位相検出部としての第１所定領域１１がその他の領域より小さい表面粗度で形成されているのみの構成である。そのため、第１所定領域１１がインペラ１０のアンバランス量、あるいは、インペラ１０の空力性能に及ぼす影響は小さい。 Further, the impeller 10 has a configuration in which the first predetermined region 11 as the phase detection unit is formed with a surface roughness smaller than that of other regions. Therefore, the influence of the first predetermined region 11 on the unbalance amount of the impeller 10 or the aerodynamic performance of the impeller 10 is small.

図４を用いて、インペラの実施形態２であるインペラ２０について説明する。
なお、図４（Ａ）は、インペラ２０の平面図を模式的に示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＳ５−Ｓ５´断面図を示し、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＳ１−Ｓ１´断面図を示し、図４（Ｄ）は、図２（Ａ）のＳ２−Ｓ２´断面図を示している。また、図４（Ａ）では、インペラ２０の羽根の記載を省略している。 The impeller 20 that is the second embodiment of the impeller will be described with reference to FIG.
4A schematically shows a plan view of the impeller 20, FIG. 4B shows a sectional view taken along line S5-S5 ′ of FIG. 4A, and FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line S1-S1 ′ of FIG. 4A, and FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line S2-S2 ′ of FIG. In FIG. 4A, the blades of the impeller 20 are not shown.

インペラ２０は、５軸制御マシニングセンタ（５軸加工機）によって全ての表面を切削加工されるものとする。また、インペラ２０は、テーパボールエンドミル８０（図３参照）を用いた５軸面沿い加工（ポイントミーリング加工）による切削加工方法によって加工されるものとする。 The impeller 20 is assumed to have all surfaces cut by a 5-axis control machining center (5-axis processing machine). Moreover, the impeller 20 shall be processed by the cutting method by the 5-axis surface process (point milling process) using the taper ball end mill 80 (refer FIG. 3).

インペラ２０は、第１所定領域２１と、第２所定領域２２と、貫通孔２５と、を具備している。第１所定領域２１および第２所定領域２２は、インペラ２０の上面の円縁近傍に形成されている。第１所定領域２１および第２所定領域２２は、インペラ２０の平面視において、インペラ２０の羽根に隠されることなく視認できるものとする。ここで、第１所定領域２１の領域面積を面積Ａ１とし、第２所定領域２２の領域面積を面積Ａ２と定義する。 The impeller 20 includes a first predetermined region 21, a second predetermined region 22, and a through hole 25. The first predetermined region 21 and the second predetermined region 22 are formed in the vicinity of the edge of the upper surface of the impeller 20. The first predetermined area 21 and the second predetermined area 22 are visible without being hidden by the blades of the impeller 20 in a plan view of the impeller 20. Here, the area area of the first predetermined area 21 is defined as area A1, and the area area of the second predetermined area 22 is defined as area A2.

第２所定領域２２は、回転軸としての貫通孔２５を中心として第１所定領域２１とは対称となる位置に形成されている。 The second predetermined region 22 is formed at a position symmetrical to the first predetermined region 21 with the through hole 25 serving as the rotation axis as a center.

図４（Ｃ）に示すように、第１所定領域２１の表面粗度Ｒｚ１は、その他の領域の表面粗度Ｒｚ５よりも小さいものとして加工されている。インペラ２０の上面を表面粗度Ｒｚ１に加工するときのピッグフィードＰは、表面粗度Ｒｚ５に加工するときのピッグフィードＰの３分の１として加工されている。つまり、上述した（数１）式より、表面粗度Ｒｚ１は、表面粗度Ｒｚ５の９分の１とされている。ここで、インペラ２０の上面を表面粗度Ｒｚ１に加工するときに、表面粗度Ｒｚ５に対して除去した部分について、所定の断面における単位長さあたりの断面積を断面積Ｅ１と定義する。 As shown in FIG. 4C, the surface roughness Rz1 of the first predetermined region 21 is processed to be smaller than the surface roughness Rz5 of other regions. The pig feed P when processing the upper surface of the impeller 20 to the surface roughness Rz1 is processed as one third of the pig feed P when processing the surface roughness Rz5. That is, the surface roughness Rz1 is set to 1/9 of the surface roughness Rz5 from the above-described equation (1). Here, when processing the upper surface of the impeller 20 to the surface roughness Rz1, the cross-sectional area per unit length in a predetermined cross-section is defined as the cross-sectional area E1 with respect to the portion removed with respect to the surface roughness Rz5.

図４（Ｄ）に示すように、第２所定領域２２の表面粗度Ｒｚ２は、その他の領域の表面粗度Ｒｚ５よりも小さいものとして加工されている。表面粗度Ｒｚ２を加工するときのピッグフィードＰは、表面粗度Ｒｚ５を加工するときのピッグフィードＰの２分の１として加工されている（図４（Ｄ）参照）。つまり、上述した（数１）式より、表面粗度Ｒｚ１は、表面粗度Ｒｚ５の４分の１とされている。言い換えると、第２所定領域２２の表面粗度Ｒｚ２は、第１所定領域２１の表面粗度Ｒｚ１よりも大きい。ここで、表面粗度Ｒｚ２を加工するときに、表面粗度Ｒｚ５に対して除去した部分について、所定の断面における単位長さあたりの断面積を断面積Ｅ２と定義する。 As shown in FIG. 4D, the surface roughness Rz2 of the second predetermined region 22 is processed to be smaller than the surface roughness Rz5 of other regions. The pig feed P when processing the surface roughness Rz2 is processed as a half of the pig feed P when processing the surface roughness Rz5 (see FIG. 4D). That is, the surface roughness Rz1 is set to a quarter of the surface roughness Rz5 from the above-described equation (1). In other words, the surface roughness Rz2 of the second predetermined region 22 is larger than the surface roughness Rz1 of the first predetermined region 21. Here, when the surface roughness Rz2 is processed, a cross-sectional area per unit length in a predetermined cross-section is defined as a cross-sectional area E2 for a portion removed from the surface roughness Rz5.

ここで、第１所定領域２１の面積Ａ１と、第２所定領域２２の面積Ａ２と、第１所定領域２１の表面粗度Ｒｚ１の除去した単位長さあたりの断面積Ｅ１と、第２所定領域２２の表面粗度Ｒｚ２の除去した単位長さあたりの断面積Ｅ２とは、以下の（数２）式によって表される関係とされている。

Here, the area A1 of the first predetermined region 21, the area A2 of the second predetermined region 22, the cross-sectional area E1 per unit length removed from the surface roughness Rz1 of the first predetermined region 21, and the second predetermined region The cross-sectional area E2 per unit length from which the surface roughness Rz2 of 22 is removed has a relationship represented by the following (Equation 2).

インペラの実施形態２であるインペラ２０の作用について説明する。
インペラ２０のその他の領域では、表面粗度Ｒｚ５として加工されているため表面が粗く、光センサユニット７０の投光部７０Ａによるレーザが反射後に拡散され、受光部７０Ｂによって受光されない。すなわち、実施形態１であるインペラ１０と同様の作用となる（図２（Ａ）参照）。 The operation of the impeller 20 that is the second embodiment of the impeller will be described.
In the other region of the impeller 20, the surface is rough because it is processed as the surface roughness Rz5, the laser beam emitted from the light projecting unit 70A of the optical sensor unit 70 is diffused after reflection, and is not received by the light receiving unit 70B. That is, it becomes the same effect | action as the impeller 10 which is Embodiment 1 (refer FIG. 2 (A)).

インペラ２０の第２所定領域２２では、表面粗度Ｒｚ２として加工されているため表面が粗く、光センサユニット７０の投光部７０Ａによるレーザが反射後に拡散され、その他の領域と同様に受光部７０Ｂによって受光されない。 In the second predetermined region 22 of the impeller 20, the surface is rough because it is processed as the surface roughness Rz2, and the laser beam from the light projecting unit 70A of the optical sensor unit 70 is diffused after reflection, and the light receiving unit 70B as in the other regions. Is not received by.

インペラ１０の第１所定領域２１では、表面粗度Ｒｚ１として加工されているため表面が細かく（鏡面化されている）、光センサユニット７０の投光部７０Ａによるレーザが反射後に拡散されず、受光部７０Ｂによって受光される。すなわち、実施形態１であるインペラ１０と同様の作用となる（図２（Ｂ）参照）。つまり、表面粗度Ｒｚ１では、表面粗度Ｒｚ２および表面粗度Ｒｚ５と比較して、レーザの反射率が大きい。そのため、第１所定領域２１は、位相検出部としての役割を担う。 In the first predetermined region 21 of the impeller 10, the surface is processed to have a surface roughness Rz1, so that the surface is fine (mirror-finished). Light is received by the unit 70B. That is, it becomes the same effect | action as the impeller 10 which is Embodiment 1 (refer FIG. 2 (B)). That is, at the surface roughness Rz1, the laser reflectivity is larger than the surface roughness Rz2 and the surface roughness Rz5. Therefore, the first predetermined region 21 plays a role as a phase detection unit.

インペラの実施形態２であるインペラ２０の効果について説明する。
インペラ２０によれば、インペラ２０の形状加工段階で、位相検出部としての第１所定領域２１を形成できるため、従来の位相検出部を設けたことによるインペラのアンバランス量を修正する工程が削減できる。つまり、インペラの位相検出装置１００によれば、作業工数を低減できる。 The effect of the impeller 20 which is the second embodiment of the impeller will be described.
According to the impeller 20, since the first predetermined region 21 as the phase detection unit can be formed at the stage of shaping the impeller 20, the process of correcting the unbalance amount of the impeller due to the provision of the conventional phase detection unit is reduced. it can. That is, according to the phase detection device 100 for an impeller, the number of work steps can be reduced.

また、第１所定領域２１とは回転軸を中心として対称となる位置に第２所定領域２２が（数２）式によって示される関係によって形成されている。つまり、第１所定領域２１を加工するときに切削したインペラ２０上面の質量と、第２所定領域２２を加工するときに切削したインペラ２０上面の質量とが同じになるように、第１所定領域２１および第２所定領域２２が加工されている。このとき、第２所定領域２２の表面粗度Ｒｚ２は第１所定領域の表面粗度Ｒｚ１よりも大きいため、第２所定領域２２の面積は第１所定領域２１の面積よりも大きいものとされている。 Further, the second predetermined region 22 is formed by a relationship represented by the formula (2) at a position that is symmetrical with the first predetermined region 21 about the rotation axis. That is, the first predetermined region is such that the mass of the upper surface of the impeller 20 cut when machining the first predetermined region 21 is the same as the mass of the upper surface of the impeller 20 cut when machining the second predetermined region 22. 21 and the second predetermined region 22 are processed. At this time, since the surface roughness Rz2 of the second predetermined region 22 is larger than the surface roughness Rz1 of the first predetermined region, the area of the second predetermined region 22 is larger than the area of the first predetermined region 21. Yes.

さらに、第２所定領域２２は、表面粗度Ｒｚ２として加工されているため表面が粗く、位相検出部としての役割を有していない。そのため、インペラ２０は、切削により除去した第１所定領域２１及び第２所定領域２２の質量が回転軸を中心として完全に釣り合うように構成される。つまり、位相検出部がアンバランス量に及ぼす影響を完全に無視できる。 Furthermore, since the second predetermined region 22 is processed as the surface roughness Rz2, the surface is rough and does not function as a phase detection unit. Therefore, the impeller 20 is configured such that the masses of the first predetermined region 21 and the second predetermined region 22 removed by cutting are completely balanced around the rotation axis. That is, the influence of the phase detector on the unbalance amount can be completely ignored.

図５を用いて、インペラの実施形態３であるインペラ３０について説明する。
なお、図５（Ａ）は、インペラ３０の平面図を模式的に示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＳ５−Ｓ５´断面図を示し、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＳ３−Ｓ３´断面図を示している。また、図４（Ａ）では、インペラ３０の羽根の記載を省略している。 The impeller 30 which is Embodiment 3 of an impeller is demonstrated using FIG.
5A schematically shows a plan view of the impeller 30, FIG. 5B shows a sectional view taken along line S5-S5 ′ of FIG. 5A, and FIG. FIG. 5A is a sectional view taken along line S3-S3 ′ of FIG. Further, in FIG. 4A, the description of the blades of the impeller 30 is omitted.

インペラ３０は、５軸制御マシニングセンタ（５軸加工機）によって全ての表面を切削加工されるものとする。また、インペラ３０は、テーパボールエンドミル８０を用いた５軸面沿い加工（ポイントミーリング加工）による切削加工方法によって加工されるものとする。 The impeller 30 is assumed to have all surfaces cut by a 5-axis control machining center (5-axis processing machine). Moreover, the impeller 30 shall be processed by the cutting method by the 5-axis surface process (point milling process) using the taper ball end mill 80. FIG.

インペラ３０は、第３所定領域３３と、貫通孔３５と、を具備している。第３所定領域３３は、インペラ３０の上面の円縁近傍に形成されている。第３所定領域３３は、インペラ３０の平面視において、インペラ３０の羽根に隠されることなく視認できるものとする。 The impeller 30 includes a third predetermined region 33 and a through hole 35. The third predetermined region 33 is formed in the vicinity of the circular edge on the upper surface of the impeller 30. The third predetermined region 33 is visible without being hidden by the blades of the impeller 30 in the plan view of the impeller 30.

第３所定領域３３の表面粗度Ｒｚ３は、周囲の表面粗度、すなわちインペラ１０の上面の第３所定領域３３以外（以下、その他の領域という）の表面粗度Ｒｚ５に対して、切削を１パス追加した部分を含むものとして加工されている。 The surface roughness Rz3 of the third predetermined region 33 is 1 for cutting the surrounding surface roughness, that is, the surface roughness Rz5 other than the third predetermined region 33 on the upper surface of the impeller 10 (hereinafter referred to as other region). It is processed to include the part with the added path.

インペラ３０の位相をインペラの位相検出装置１００によって検出するときは、光センサユニット７０の替わりにレーザ変位計を用いる。レーザ変位計とは、拡散するレーザによって測定対象の幾何学変化を測定する装置であって、測定対象の２次元的な形状を把握できる装置である。 When the phase of the impeller 30 is detected by the phase detection device 100 of the impeller, a laser displacement meter is used instead of the optical sensor unit 70. A laser displacement meter is a device that measures a geometric change of a measurement target with a diffusing laser and can grasp a two-dimensional shape of the measurement target.

インペラの実施形態３であるインペラ３０の効果について説明する。
インペラ３０によれば、インペラ３０の形状加工段階で、位相検出部としての第３所定領域３３を形成できるため、従来の位相検出部を設けたことによるインペラのアンバランスを修正する工程が削減できる。つまり、インペラの位相検出装置１００によれば、作業工数を低減できる。また、第３所定領域３３は、切削を１パス追加したのみで形成されるため、インペラ３０のアンバランス量に及ぼす影響を完全に無視できる。 The effect of the impeller 30 which is the third embodiment of the impeller will be described.
According to the impeller 30, since the third predetermined region 33 as the phase detection unit can be formed at the stage of shaping the impeller 30, the process of correcting the imbalance of the impeller due to the provision of the conventional phase detection unit can be reduced. . That is, according to the phase detection device 100 for an impeller, the number of work steps can be reduced. Further, since the third predetermined region 33 is formed by adding only one pass of cutting, the influence on the unbalance amount of the impeller 30 can be completely ignored.

本実施形態１〜３のインペラ１０、２０、３０は、５軸制御マシニングセンタによって全ての表面を切削加工する構成としているが、これに限定されない。例えば、基準型を５軸制御マシニングセンタによって全ての表面を切削加工し、表面粗度の異なる第１所定領域１１を転写する構成であっても良い。 The impellers 10, 20, and 30 of the first to third embodiments are configured to cut all surfaces by a 5-axis control machining center, but are not limited thereto. For example, the reference mold may be configured such that all surfaces are cut by a 5-axis control machining center and the first predetermined region 11 having a different surface roughness is transferred.

本実施形態１〜３のインペラ１０、２０、３０は、５軸面沿い加工（ポイントミーリング加工）による切削加工方法によって加工する構成としているが、これに限定されない。例えば、スワーフ加工（フランクミーリング）による切削加工方法によって加工する構成であっても良い。このとき、スワーフ加工では、工具の回転数を変化させること等で表面粗度の異なる第１所定領域１１等を形成することができる。 Although the impellers 10, 20, and 30 of the first to third embodiments are configured to be machined by a cutting method by machining along five axes (point milling), the invention is not limited thereto. For example, the structure processed by the cutting method by a swarf process (flank milling) may be sufficient. At this time, in the swarf processing, the first predetermined region 11 or the like having a different surface roughness can be formed by changing the rotational speed of the tool.

１０インペラ
１１第１所定領域
１５貫通孔
３０光センサユニット
５０コントローラ
１００インペラの位相検出装置
Ｒｚ１表面粗度
Ｒｚ５表面粗度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Impeller 11 1st predetermined area | region 15 Through-hole 30 Optical sensor unit 50 Controller 100 Phase detection apparatus of impeller Rz1 Surface roughness Rz5 Surface roughness

Claims

An impeller phase detector,
The surface of the impeller is
Formed by cutting,
On the surface of the impeller,
A first predetermined region to be processed with a small surface roughness than the surface roughness of the periphery,
A second predetermined region that is processed with a surface roughness that is smaller than the surrounding surface roughness and greater than the surface roughness of the first predetermined region;
The second predetermined area is
The first predetermined region is formed at a position that is symmetric about the rotation axis,
An area larger than the first predetermined region;
The impeller phase detection device comprises:
Detecting means for detecting the first predetermined area;
Control means for detecting the phase of the impeller and calculating an unbalance amount of the impeller;
Comprising
The control means includes
Calculating an unbalance amount of the impeller according to a timing at which the detection unit detects the first predetermined region;
Impeller phase detector.