JPH0220801B2

JPH0220801B2 -

Info

Publication number: JPH0220801B2
Application number: JP59207731A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Ito; Minoru Machida
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1990-05-10
Also published as: JPS6185501A; US4716761A; DE3535197C2; DE3535197A1

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、セラミツクスローターのスピンテス
トを行う際のバランス修正方法、並びにそのバラ
ンス修正に用いられる修正治具に関するものであ
る。

（従来技術）ターボチヤージヤーローター、軸流タービンロ
ーターなど、種々のローターとして、近年、耐熱
性に優れ、しかも軽量なセラミツクス材料製のも
のが提供されている。このようなセラミツクスロ
ーターは、一般にセラミツクス材料に有機系バイ
ンダーを加えて射出成形した後、そのバインダー
を飛散させ、そしてその後焼結することによつて
得られているが、その信頼性を高めるため、全て
の製品について非破壊検査やスピンテスト等の保
証試験を実施しているのが実情である。

ところで、このスピンテストは、セラミツクス
ローターを実際に高速回転させ、一定レベルの性
能を有しているかどうかを評価するものである。
そして、この場合、セラミツクスローターは所定
の金属製治具に焼嵌め若しくは圧入によつて固定
され、この金属製治具を介してスピンテスターの
回転駆動部に取り付けられるのであるが、セラミ
ツクスローター及び金属製治具の取り付けによる
回転体のアンバランス、即ち高速回転によるがた
つき等を防止するため、スピンテストに先立つて
回転バランスをとる必要がある。このため、セラ
ミツクスローターが固定された金属製治具は、先
ず、バランス測定機によりそのアンバランス量が
測定され、そしてそのアンバランスな金属製治具
部分が切削して除去され、回転バランスが修正さ
れているのである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来のバランス修正
方法においては、金属製治具を切削してバランス
を修正するため、作業が面到で、熟練を要すると
ともに、金属製治具の使用可能な回数が限られ、
多量のセラミツクスローターのスピンテストを行
う上で、時間的に、また経済的にも重要な問題と
なつていた。

また、セラミツクスローターは焼嵌め等によつ
て金属製治具に固定されるのであるが、スピンテ
スト終了後には再び加熱して弛緩する等の操作に
よつて金属製治具を取り外す必要があり、この着
脱作業にも多くの時間を必要としていた。さら
に、この焼嵌め、加熱・弛緩によつて着脱する場
合には、金属製治具が高温度に晒されて酸化する
など、金属製治具の寿命が一層短くなるという問
題も有しているのである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、このような問題を解決するために為
されたものであり、その要旨とするところは、セ
ラミツクスローターのスピンテストに先立ち、該
セラミツクスローターのバランス修正を行なうに
際し、かかるセラミツクスローターの軸部を、金
属製治具の一端側に設けた収容孔内に嵌入、収容
せしめて、該軸部を固着剤にて固着せしめる一
方、他端側に設けた収容孔にてバランス測定機に
取り付け、そしてかかる金属製治具の両端部の収
容孔の周囲に位置して、周方向に等間隔にそれぞ
れ設けられた複数のネジ穴に対して適数個のネジ
を螺入して取り付け、それらのネジの移動量によ
つて、該金属製治具を介して回転せしめられる前
記セラミツクスローターのバランスを修正するよ
うにしたことにある。

また、かかるバランス修正方法を実施するため
の金属製治具としては、セラミツクスローターの
軸部が嵌入せしめられる収容孔を一端部に有する
一方、他端部にも回転軸部の嵌入せしめられる収
容孔を有すると共に、それら収容孔の存在する両
端部の外周に等間隔に位置する複数のネジ穴を有
し、且つそれらネジ穴の適数に、バランス修正用
ネジが螺入せしめられてなるセラミツクスロータ
ー用バランス修正治具が好適に用いられる。

次に、上記バランス修正方法および修正治具に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

先ず、セラミツクスローターのセラミツクス材
料としては、主としてシリコンナイトライド
（Si₃N₄）、シリコンカーバイド（SiC）、SIALON
が用いられるが、所定の機械的性質が得られれ
ば、アルミナ（Al₂O₃）、ジルコニア（ZrO₂）な
ど、その他のセラミツクス材料を用いることも可
能である。そして、例えばこのようなセラミツク
ス材料にバインダーを加えて射出成形し、その後
バインダーを飛散させた後、これを焼結すること
によつて所定形状のセラミツクスローターが得ら
れる。

セラミツクスローターとしては、ターボチヤー
ジヤーローター、軸流タービンローターなど種々
のものがあるが、本発明のバランス修正方法は、
少なくとも一方に軸部が設けられたものであれば
如何なるローターにも適用し得る。例えば、第１
図に示すローター１０は、軸部１２の一方の端部
に、複数のブレード１４を有する翼部１６が設け
られたターボチヤージヤーローターの一例であ
る。

そして、上記セラミツクスローターのスピンテ
ストを行う際には、先ず、その軸部を所定の金属
製治具に固着せしめるのであるが、この金属製治
具としては前記バランス修正治具が好適に用いら
れる。第２図乃至第５図に示すバランス修正治具
１８は、その一例である。

かかるバランス修正治具１８は、前記第１図に
示すターボチヤージヤーローター１０のバランス
修正を行ない、且つスピンテスターに取り付ける
ためのものであつて、S45C等の機械構造用炭素
鋼から成り、その一方の端部には、軸部１２の外
径より僅かに大きい内径を有する段付きの収容孔
２０が中心線に沿つて設けられ、その軸部１２が
嵌入せしめられるようになつている。また、この
バランス修正治具１８の他方の端部には、そのバ
ランス修正治具１８をスピンテスターの回転駆動
部に取り付けるための取付孔２６が中心線に沿つ
て設けられており、スピンテスターの回転駆動部
に固定されるようになつている。

そして、このバランス修正治具１８の両端部の
外周には、第３〜５図に示されるように、収容孔
２０及び取付孔２６に達する複数のネジ穴２２，
２４，２８，３０が円周方向に等角度間隔で形成
されている。より具体的には、収容孔２０側の端
部において、ネジ穴２２から僅かに軸方向に隔た
つた位置にも複数のネジ穴２４がネジ穴２２と全
く同様に形成されている。また、取付孔２６側に
おいては、第４図および第５図に示されているよ
うに、円周方向に等角度間隔で複数のネジ穴２８
および３０が、軸心方向に所定距離隔てて交互に
形成されている。そして、これらネジ穴２２，２
４，２８，３０に適数個のバランス修正用ネジ３
４が螺入されるようになつている。

要するに、これらネジ穴２２，２４，２８，３
０は、所定のバランス修正用ネジ３４が螺入せし
められることによつて回転バランスを修正するも
のであり、ネジ穴２４はバランス修正治具１８の
円周方向においてネジ穴２２の中間部分に位置す
るように形成しても良く、また、ネジ穴２２，２
４および２８，３０は必ずしも収容孔２０および
取付孔２６まで貫通させる必要はない。さらに、
ネジ孔２２，２８にバランス修正用ネジ３４を螺
入せしめるのみで回転バランスを修正し得る場合
には、ネジ孔２４，３０を形成しなくても差支え
ないのである。

なお、かかるバランス修正治具１８の取付孔２
６側には、前述の如く、それをスピンテスターの
回転駆動部に固定するため、従来と同様な固定ネ
ジ孔３２が、前記ネジ穴２８，３０よりも中間部
側に位置し、且つ周方向に等角度間隔で３個設け
られている。この固定ネジ孔３２に螺入される締
付ネジによつてバランス修正治具１８が締め付
け、固定されるのである。

そして、目的とするセラミツクスローターのバ
ランス修正に際しては、このような金属製治具の
収容孔内に当該セラミツクスローターの軸部を嵌
入、収容せしめ、固着剤にて固着する。この固着
剤としては、スピンテストに耐え得る程度の接着
強度を有するものであれば良く、例えば前記ター
ボチヤージヤーローター１０のスピンテストに際
しては、通常14〜15万r.p.m.まで高速回転せしめ
られるが、熱可塑性樹脂やワツクス等が好適に用
いられ、特に150℃程度で融液状に軟化するもの
が望ましい。

このような固着剤を用いれば、予めホツトプレ
ート等によつて所定の温度まで加熱された金属製
治具の収容孔の内面に固着剤を塗布して融かし、
その後その収容孔内にセラミツクスローターの軸
部を嵌入せしめて両者を固着するか、或いは所定
の温度まで加熱された金属製治具の収容孔内に予
めセラミツクスローターの軸部を嵌入せしめ、そ
の後両者を相対回転させつつ収容孔と軸部との間
の隙間から固着剤を融かし込んで固着するなど、
種々の手段にて容易にセラミツクスローターと金
属製治具とを固着し得る。また、スピンテスト終
了後にセラミツクスローターから金属製治具を取
り外す際も、金属製治具を所定の温度まで加熱す
れば、固着剤が融けて、セラミツクスローターを
容易に取り外すことができる。なお、セラミツク
スローターの軸部と金属製治具の収容孔とを、必
ずしも全体に亘つて固着せしめる必要はなく、上
述したようにスピンテストに耐え得る程度の接着
強度が得られれば、軸部の一部分を収容孔に固着
するだけでも差支えない。

本発明の固着手段に、上述したように固着剤を
用いた場合にあつては、焼嵌め、圧入等によつて
セラミツクスローターと金属製治具とを固着する
場合に比較して、金属製治具の加熱温度が低く、
作業時間が大幅に短縮され得るとともに、金属製
治具の酸化等による寿命の低下が緩和される。

以上のようにしてセラミツクスローターが固着
された金属製治具は、スピンテストに先立つて、
先ずバランス測定機に取り付けられ、その回転バ
ランスが修正される。このバランス修正に際して
は、例えばバランス測定機でアンバランスの方向
と大きさを検知しつつ、金属製治具に設けられた
複数のネジ穴に対して適数個のバランス修正用ネ
ジを取り付けてバランスを調整する。

かかるネジによるバランス修正においては、ネ
ジの移動量（締込量）を調整することにより、行
なわれることとなるが、いずれにしても金属製治
具がバランス測定機に取り付けられたままの状態
で、ドライバーにて簡単にバランス修正を行うこ
とが可能なのである。なお、このようなバランス
修正用のネジは、ネジ止め剤等によつて固定され
る。

そして、このようにしてバランス修正された金
属製治具は、次にスピンテスターに取り付けられ
てセラミツクスローターのスピンテストが行わ
れ、その後セラミツクスローターから取り外され
るが、かかる金属製治具は新たなセラミツクスロ
ーターのスピンテストのために再使用され得る。
すなわち、ネジによつてバランス修正が行われる
ため、従来のように金属製治具に切削加工等を施
す必要はない。また、好ましくは上述したように
固着剤を用いれば、セラミツクスローターとの着
脱に際して高温度に晒されることもないため、金
属製治具を半永久的に使用することが可能となる
のである。

以上、本発明のバランス修正方法およびバラン
ス修正治具について、図面を参照しつつ具体的に
説明したが、本発明はこれらの記載によつて何ら
限定的に解釈されるものではない。

（発明の効果）このように、本発明のバランス修正方法によれ
ば、金属製治具とセラミツクスローターとが固着
せしめられ、しかも、金属製治具のネジ穴に取り
付けられるネジによつてバランス修正が行われる
ため、これらの作業性が向上して作業時間が大幅
に短縮され得るとともに、金属製治具が切削され
たりすることがなく、また固着手段として固着剤
を用いた場合にあつては高温度に晒されたりする
こともないため、その寿命が大幅に向上して半永
久的に使用することが可能となる。

（実施例）次に、本発明の効果を更に具体的に明らかにす
るために、前記第１図に示すターボチヤージヤー
ローター１０および第２図に示すバランス修正治
具１８を用いて行つた本発明の一実施例を説明す
る。なお、ターボチヤージヤーローター１０は翼
部１６の直径が60mmのシリコンナイトライド
（Si₃N₄）製であり、バランス修正治具１８は収
容孔２０の内径がターボチヤージヤーローター１
０の軸部１２の外径より30μm大きいS45C鋼製で
ある。

先ず、バランス修正治具１８をホツトプレート
上に置き、150℃の温度で10分間加熱した後、そ
の収容孔２０の内面にワツクスを塗つてターボチ
ヤージヤーローター１０の軸部１２を嵌入し、両
者を一体的に固着せしめた。次に、このターボチ
ヤージヤーローター１０が固着されたバランス修
正治具１８をバランス測定機に取り付け、ネジ穴
２２，２４および２８，３０に螺入せしめられた
バランス修正用ネジ３４の移動量（締込量）を調
整して回転バランスの修正を行つたが、このバラ
ンス修正に要した時間は15分であつた。

その後、バランス修正されたターボチヤージヤ
ーローターを固定したバランス修正治具１８をス
ピンテスターに取り付け、ターボチヤージヤーロ
ーター１０のスピンテストを15万r.p.m.にて行つ
たが、ターボチヤージヤーローター１０およびバ
ランス修正治具１８には何の異常も認められなか
つた。

そして、スピンテストの終了したバランス修正
治具１８をホツトプレート上に置き、150℃で10
分間加熱し後、バランス修正治具１８をターボチ
ヤージヤーローター１０から取り外し、再度、ス
ピンテストを行うために別のターボチヤージヤー
ローター１０を上記方法にて固着し、バランス修
正を行つた後15万r.p.mのスピンテストを行つた
が何の異常も無かつた。バランス修正に要した時
間は、前回同様15分であつた。その後、同様な方
法でバランス修正治具１８を繰り返し使用した
が、何等支障なく、このことからバランス修正治
具１８は半永久的に使用できることが判る。

（比較例）また、比較のために、第６図に示す従来のバラ
ンス修正治具４０を用いて、上記実施例と同じタ
ーボチヤージヤーローター１０のスピンテストを
行つた場合について説明する。なお、バランス修
正治具４０はS45C鋼製で、その一方の端部には
軸部１２の外径より30μm小さい内径を有する段
付きの収容孔４２が形成されているとともに、他
方の端部にはバランス修正治具４０をスピンテス
ターおよびバランス測定機に取り付けるための取
付孔４４が形成されている。

先ず、バランス修正治具４０を電気炉にて450
℃で10分間加熱し、ターボチヤージヤーローター
１０の軸部１２を収容孔４２内に嵌入して焼嵌め
によつて一体的に固定した。そして、このターボ
チヤージヤーローター１０が固定されたバランス
修正治具４０をバランス測定機に取り付け、バラ
ンス修正治具４０の上記収容孔４２および取付孔
４４が形成された部分の外周部ＡおよびＢの角部
を研磨機で削りつつ回転バランスを修正したが、
このバランス修正に要した時間は40分であつた。

その後、バランス修正されたバランス修正治具
４０をスピンテスターに取り付け、ターボチヤー
ジヤーローター１０のスピンテストを15万rpm.
にて行つたところ、ターボチヤージヤーローター
１０およびバランス修正治具４０には何の異常も
認められなかつた。

そして、スピンテストの終了したバランス修正
治具４０を加熱炉にて450℃で１時間加熱し、バ
ランス修正治具４０をターボチヤージヤーロータ
ー１０から取り外したところ、そのバランス修正
治具４０の表面には酸化が進行していた。この酸
化したバランス修正治具４０を別のターボチヤー
ジヤーローター１０のスピンテストに再度使用し
て、バランス修正を行おうとしたところ、バラン
ス修正治具４０の前回研削した部分によるアンバ
ランスが大きすぎてバランスがとれず、バランス
修正治具４０の再使用は不可能であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミツクスローターの一例を示す断
面図である。第２図は本発明の一実施例であるバ
ランス修正治具の断面図である。第３図、第４図
および第５図は、それぞれ第２図の−断面
図、−断面図および−断面図である。第
６図は、従来のバランス修正治具の一例を示す断
面図である。１０：ターボチヤージヤーローター（セラミツ
クスローター）、１２：軸部、１８：バランス修
正治具、２０：収容孔、２２，２４，２８，３
０：ネジ穴、２６：取付孔、３２：固定用ネジ
孔。

Claims

【特許請求の範囲】１セラミツクスローターのスピンテストに先立
ち、該セラミツクスローターのバランス修正を行
なうに際し、かかるセラミツクスローターの軸部
を、一端側にスピンテスターの回転軸に取り付け
られる収容孔を設けた金属製治具の他端側に設け
た収容孔内に嵌入、収容せしめて、該軸部を固着
剤にて固着せしめ、そしてかかる金属製治具の両
端部の収容孔の周囲に位置して、周方向に等間隔
にそれぞれ設けられた複数のネジ穴に対して適数
個のネジを螺入して取り付け、それらのネジ移動
量によつて、該金属製治具を介して回転せしめら
れる前記セラミツクスローターのバランスを修正
するようにしたことを特徴とするセラミツクスロ
ーターのバランス修正方法。２前記セラミツクスローターが、ターボチヤー
ジヤーローターである特許請求の範囲第１項に記
載のバランス修正方法。３セラミツクスローターの軸部が嵌入せしめら
れる収容孔を一端部に有する一方、他端部にも回
転軸部の嵌入せしめられる収容孔を有すると共
に、それら収容孔の存在する両端部の外周に等間
隔に位置する複数のネジ穴を有し、且つそれらネ
ジ穴の適数に、バランス修正用ネジが螺入せしめ
られてなるセラミツクスローター用バランス修正
治具。