JPS6185501A

JPS6185501A - セラミツクスロ−タ−のバランス修正方法並びにそれに用いられる修正治具

Info

Publication number: JPS6185501A
Application number: JP59207731A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Ito; 重則伊藤; Minoru Machida; 町田　實
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1986-05-01
Also published as: DE3535197A1; US4716761A; JPH0220801B2; DE3535197C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、セラミッ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）ターボチャージャーローター、軸流タービンローターな
と、種々のローターとして、近年、耐熱性に優れ、しか
も軽量なセラミックス材料製のものが提供されている。

このようなセラミックスローターは、一般にセラミック
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
よって得られているが、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、セラミックスローター
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、セラミッ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って固定され、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、セラミッ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
先立って回転バランスをとる必要がある。このため、セ
ラミッ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
、作業が面倒で、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、多量のセラミックスローター
のスピンテストを行う上で、時間的に、また経済的にも
重要な問題となっていた。

また、セラミックスローターは焼嵌め等によって金属製
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って金属製治具を取
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・弛緩によって
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、セラミックスロー
ク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せしめる一方、かかる金
属製治具の周囲に設けられた複数のネジ穴に対して適数
個のネジを取り付け、それらのネジによって、該金属製
治具を介して回転せしめられる前記セラミックスロータ
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、セラミッ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と共に、両端部の外周
に複数のネジ穴を有し、且つそれらネジ穴の通数に、バ
ランス（ぎ圧用ネジが螺入せしめられてなるセラミック
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、セラミックスローターのセラミックス材料として
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）。

Ｓ　ＩＡＬＯＮ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（Ａｌ２Ｏ２）、　　ジルコニア（
Ｚ　ｒ　０２　）など、その他のセラミ、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
ミッ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っ
て所定形状のセラミックスローターが得られる。

セラミックスローターとしては、ターボチャージャーロ
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通用し
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ャージャーローターの一例である
。

そして、上記セラミッ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−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
ボチャージャーローター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って、
３４５Ｃ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が中心線に沿って設けられ、その軸
部１２が嵌入せしめられるようになっている。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が中心線に沿って設けられており
、スピンテスターの回転駆動部に固定されるようになっ
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
軸方向に隔たった位置にも複数のネジ穴２４がネジ穴２
２と全（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
、軸心方向に所定比離隔てて交互に形成されている。そ
して、これらネジ穴２２，２４．２８．３０に適数個の
バランス修正用ネジ３４が螺入されるようになっている
。

要するに、これらネジ穴２２，２４，２８．３０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
よっ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２２，２４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（で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２６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
定するために、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３１１１ｉ１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ってバランス修正治
具１８が締め付け、固定されるのである。

そして、目的とするセラミッ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
セラミックスローターの軸部を嵌入、収容せしめ、焼嵌
め等の通常用いられる固着手段、好ましくは固着剤にて
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
記ターボチャージャーローター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、熱可塑性樹脂やワン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、予めホットプレート等に
よっ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
セラミッ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ッ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ッ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ックス
ローターから金属製治具を取り外す際も、金泥製治具を
所定の温度まで加熱すれば、固着剤が融けて、セラミッ
クスロークーを容易に取り外すことができる。なお、セ
ラミックスローターの軸部と金属製治具の収容孔とを、
必ずしも全体に亘っ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は、焼嵌め、圧入等の従来の手法を
用いることもできるが、上述したように固着剤を用いた
場合にあっては、焼嵌め、圧入等によってセラミックス
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ッ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って、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）を調整したり、ネジ穴に対してネジを着脱
したり、大きさの異なる大小のネジの組合せを変更した
り、重量の異なるネジの組合せを変更したり、或いはそ
れらを適宜併用したりして行うこととなるが、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、ネジ止め剤等によって固定される。

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ックス
ローターのスピンテストが行われ、その後セラミックス
ローターから取り外されるが、かかる金属製治具は新た
なセラミッ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、ネジによっ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、セラミッ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っ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、金泥
製治具とセラミンクスローターとが固着せしめられ、し
かも、金Ｊｆｆｉｌ治具のネジ穴に取り付けられるネジ
によっ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っ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図に示すターボチャージャーローター１０お
よび第２図に示すバランス修正治具１８を用いて行った
本発明の一実施例を説明する。なお、ターボチャージャ
ーローター１０は翼部１６の直径が６０＊ｎ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の内径がターボチャージャーロー
ター１０の軸部１２の外径より３０μｍ大きい５４５Ｃ
鋼製である。

先ず、バランス修正治具１８をホットプレート上に置き
、１５０°Ｃの温度で１０分間加熱した後、その収容孔
２０の内面にワックスを塗ってターボチャージャーロー
クー１０の軸部１２を嵌太し、両者を一体的に固着せし
めた。次に、このターボチャージャーローター１０が固
着されたバランス１ざ正治具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
：周整して回転バランスの修正を行ったが、このバラン
ス修正に要した時間は１５分であった。

その後、バランス修正されたターボチャージャーロータ
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、ターボチャージャーローター１０のスピンテ
ストを１５万ｒ、ｐ、ｍ、にて行ったが、ターボチャー
ジャーローター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った。

そして、スピンテストの終了したバランス修正治具１８
をホットプレート上に置き、１５０°Ｃで１０分間加熱
した後、バランス修正治具１８をターボチャージャーロ
ーター１０から取り外し、再度、スピンテストを行うた
めに別のターボチャージャーローター１０を上記方法に
て固着し、バランス修正を行った後Ｉ５万乙ｐ、ｍ、の
スピンテストを行ったが何の異常も無かった。バランス
修正に要した時間は、前回同様１５分であった。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、同等支障なく、このことからバランス修正治具１
８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ャージャ
ーローター１０のスピンテストを行った場合について説
明する。なお、バランス修正治具４０は５４５（Ｊｉｆ
ｆ製で、その一方の端部には軸部１２の外径より３０μ
ｍ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°Ｃで
１０分間加熱し、ターボチャージャーロークー１０の軸
部１２を収容孔４２内に嵌入して焼嵌めによって一体的
に固定した。そして、このターボチャージャーローター
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
の角部を研摩機で削りつつ回転バランスを修正したか、
このバランス修正に要した時間は４０分であった。

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、ターボチャージャーローター
１０のスピンテストを１５万ｒｐｍ。

にて行ったところ、ターボチャージャーローター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
った。

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°Ｃで１時間加熱し、バランス修正
治具４０をターボチャージャーローター１０から取り外
したところ、そのバランス修正治具４００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
別のターボチャージャーローター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った。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミッ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ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図、ＩＶ−ＩＶ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：ターボチャージャーローター（セラミンクスローター）１２：軸部　　　　１８：バランス修正治具２０：収容
孔

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミッ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
せしめる一方、かかる金属製治具の周囲に設けられた複
数のネジ穴に対して適数個のネジを取り付け、それらの
ネジによって、該金属製治具を介して回転せしめられる
前記セラミッ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ックスローターのバランス
修正方法。
（２）前記バランスの修正が、前記ネジ穴に対して螺入
されたネジの移動量によって行われる特許請求の範囲第
１項記載のバランス修正方法。
（３）前記バランスの修正が、前記ネジ穴に対する前記
ネジの着脱によって行われる特許請求の範囲第１項記載
のバランス修正方法。
（４）前記バランスの修正が、大きさの異なるネジの組
合せによって行われる特許請求の範囲第１項乃至第３項
の何れかに記載のバランス修正方法。
（５）前記バランスの修正が、重量の異なるネジの組合
せによって行われる特許請求の範囲第１項乃至第４項の
何れかに記載のバランス修正方法。
（６）前記軸部の固着が固着剤にて行われる特許請求の
範囲第１項乃至第５項の何れかに記載のバランス修正方
法。
（７）前記セラミックスローターが、ターボチャージャ
ーローターである特許請求の範囲第１項乃至第６項の何
れかに記載のバランス修正方法。
（８）セラミッ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と共に、両端部の外周に複数の
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ックスローター
用バランス修正治具。