バランス修正装置
【課題】回転体のバランス修正装置において、その軸方向寸法を抑え、支持体に対する回転体の着脱作業の能率を飛躍的に向上させる。
【解決手段】回転体９を回転可能に支持する支持体と、支持体に支持された回転体９の一部をバランス修正のために切削する切削装置１５と、切削の時に、回転体９が回転しないように回転体９の一端部９ａを把持する把持装置１７とを備える。把持装置１７は、回転体９の軸方向と交差する交差方向において、一端部９ａを把持できる把持準備位置と把持準備位置から外れた退避位置との間で、移動可能である。
【解決手段】回転体９を回転可能に支持する支持体と、支持体に支持された回転体９の一部をバランス修正のために切削する切削装置１５と、切削の時に、回転体９が回転しないように回転体９の一端部９ａを把持する把持装置１７とを備える。把持装置１７は、回転体９の軸方向と交差する交差方向において、一端部９ａを把持できる把持準備位置と把持準備位置から外れた退避位置との間で、移動可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する回転体を有する回転機械のバランス修正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械は、流体により回転駆動されて運動エネルギを流体から与えられ、または、回転することで流体に運動エネルギを与える回転体を有する。本願において、回転機械は、過給機、ガスタービン、ターボ圧縮機などであってよい。
【０００３】
回転体のバランス修正では、回転体の一部を切削する。即ち、回転体を回転可能に支持体で支持した状態で、回転体の一部を切削装置で切削する。この切削は、予め計測により取得したアンバランスデータが示す位置と切削量に基づいて行われる。アンバランスデータが示す位置は、回転体の回転方向位置であるので、切削時に、回転体が回転しないようにする必要がある。そのために、回転体が回転しないように回転体の一端部を把持装置で把持した状態で、回転体を切削する。
【０００４】
このようにバランス修正を行う装置は、例えば、下記の特許文献１（未公開）に記載されている。また、従来のバランス修正装置は、例えば、下記の特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−０４７９６０号
【特許文献２】特開２００２−３９９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した把持装置は、回転体の一端部を把持する把持部（例えばコレットチャック）と、この把持部が取り付けられる本体とを有する。この把持部は、消耗品であるため、定期的に交換する必要がある。
【０００７】
把持部を交換するため、把持装置と支持体（または回転体）との間に把持部を挿入できるスペースを設ける必要がある。この場合、以下の問題がある。
（１）前記スペースを確保するため、把持装置を、回転体の軸方向に、回転体の一端部から後退させる必要があり、この後退距離を大きくしなければならない。
（２）前記後退距離が大きくなると、前記軸方向におけるバランス修正装置の寸法が大きくなってしまう。
（３）前記後退距離を、前記スペースを確保するだけにすると、支持体に対する回転体の着脱作業の能率が低くなるか、支持体に対する回転体の着脱作業ができない。即ち、支持体に対する回転体の着脱作業において、回転体や、これに付随する部品や、前記着脱作業に使用する工具などが把持装置に干渉しやすくなるか、干渉してしまう。干渉してしまう場合には、別の場所で回転体を支持体に組み、その後、この支持体を把持装置の隣に戻す必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述の問題（１）〜（３）を解決することにある。即ち、本発明の目的は、上述の把持装置や支持体などを有するバランス修正装置において、前記軸方向におけるバランス修正装置の寸法を抑え、支持体に対する回転体の着脱作業の能率を飛躍的に向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明によると、回転する回転体を有する回転機械のバランス修正装置であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体に支持された回転体の一部をバランス修正のために切削する切削装置と、
前記切削の時に、前記回転体が回転しないように前記回転体の一端部を把持する把持装置と、を備え、
前記把持装置は、前記回転体の軸方向と交差する交差方向において、前記一端部を把持できる把持準備位置と該把持準備位置から外れた退避位置との間で、移動可能である、ことを特徴とするバランス修正装置が提供される。
【００１０】
上述した本発明のバランス修正装置では、前記回転体の軸方向と交差する交差方向において、前記把持装置は、前記一端部を把持できる把持準備位置と、前記把持準備位置から外れた退避位置との間で移動可能であるので、前記把持装置を前記退避位置に移動させて前記把持装置の消耗部品を交換できる。この場合に、退避位置は、前記把持準備位置から前記軸方向と交差する方向に外れているので、前記軸方向におけるバランス修正装置の寸法を抑えることができる。
また、前記支持体に対し前記回転体を脱着する時に、前記把持装置を前記退避位置に退避させておけば、前記把持装置が把持準備位置で占めていた空間を利用して、支持体に対し前記回転体を着脱できる。即ち、この着脱作業時に、回転体や、これに付随する部品や、該着脱作業に使用する工具などが把持装置に干渉しない。従って、回転体の着脱作業の能率が飛躍的に向上する。
【００１１】
本発明の実施形態１によると、前記把持装置が設置され前記交差方向に移動可能な基礎体と、前記交差方向に前記基礎体を駆動する駆動装置と、を備える。
【００１２】
本発明の実施形態２によると、前記把持装置が設置され前記交差方向に移動可能な基礎体を備え、該基礎体は、ガイドレールに案内されながら前記交差方向に移動可能である。
【００１３】
前記実施形態１または２において、前記基礎体は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体と、この交差方向移動体に対し前記回転体の軸方向に移動可能な軸方向移動体と、を有し、
交差方向移動体が前記把持準備位置にある状態で、軸方向移動体は、前記回転体の一端部を前記把持装置が把持する前進位置と、該前進位置から後退した後退位置との間で前記軸方向に移動可能である。
【００１４】
このように、前記基礎体は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体と、この交差方向移動体に対し前記回転体の軸方向に移動可能な軸方向移動体と、を有するので、軸方向移動体を前記軸方向に前後させることで、回転体の一端部に対し軸方向に把持装置を近接または離間させることができる。
【００１５】
上述の本発明、実施形態１、または実施形態２において、前記支持体は、前記切削装置により前記回転体を切削する時だけでなく、前記回転体のアンバランスを計測するために前記回転体を回転させる時にも、前記回転体を支持し、
前記回転機械は、回転駆動されるタービン翼を有する前記回転体と、該回転体を回転可能に支持する静止側部材と、を備え、
前記支持体は、前記静止側部材を介して前記回転体を支持し、この状態で、該支持体の内部に前記タービン翼が位置し、
前記支持体に支持された状態の前記回転体を回転駆動するために、前記支持体の内部には、前記タービン翼を回転駆動する流体を流す流路が形成された流路形成体が取り付けられ、
前記支持体の内部から前記流路形成体を取り出すための取出穴が、前記把持準備位置の側に開口するように前記支持体に形成されている。
【００１６】
このように、前記支持体の内部から前記流路形成体を取り出すための取出穴が、前記把持準備位置の側に開口するように前記支持体に形成されているので、支持体の内部に対し前記流路形成体を脱着する時に、前記把持装置を前記退避位置に退避させておけば、前記把持装置が把持準備位置で占めていた空間と、支持体の内部との間で、流路形成体を移動できる（なお、この移動は、前記取出穴を通して前記軸方向に行われる）。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明によると、バランス修正装置において、その軸方向寸法を抑えることができ、支持体に対する回転体の着脱作業の能率を飛躍的に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態によるバランス修正装置の構成を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視から見た簡略平面図である。
【図３】図２の状態から基礎体（交差方向移動体）を退避位置へ移動させた状態を示す簡略平面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図１の破線Ｃで囲んだ部分の拡大図である。
【図６】図１、図２の状態から、軸方向移動体を前進位置へ移動させた状態を示す。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視から見た簡略平面図である。
【図８】交差方向移動体の駆動装置をロッドレスシリンダで構成した場合を示す簡略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態によるバランス修正装置１０の構成図である。バランス修正装置は、回転機械２０の回転バランスを修正する装置である。
【００２１】
回転機械２０は、この例では、過給機である、過給機２０は、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼３と、タービン翼３と一体的に回転することで圧縮空気をエンジンに供給するコンプレッサ翼５と、一端部にタービン翼３が結合され他端部にコンプレッサ翼５が結合される回転軸７と、を有する。タービン翼３、コンプレッサ翼５、および回転軸７から過給機２０の回転体９が構成される。また、過給機２０は、回転体９を回転可能に支持する静止側部材１１を有する。図１の例では、静止側部材１１は、回転体９（回転軸７）を支持する軸受７ａ，７ｂが内部に組み込まれる軸受ハウジングである。
【００２２】
バランス修正装置１０は、回転体９のバランスを修正するために、支持体１３、切削装置１５、把持装置１７、および基礎体１９を備える。支持体１３は、回転機械２０の回転体９を回転可能に支持する。切削装置１５は、支持体１３に支持された回転体９の一部をバランス修正のために切削する。把持装置１７は、前記切削の時に、回転体９が回転しないように回転体９の一端部９ａ（図１の例では、タービン翼３側の先端）を把持する。基礎体１９には、把持装置１７が設置される。
【００２３】
本実施形態によると、把持装置１７は、回転体９の軸方向と交差する交差方向（この例では、前記軸方向と直交する水平方向）において、回転体９の一端部９ａを把持できる把持準備位置と、前記把持準備位置から外れた退避位置との間で移動可能である。そのために、把持装置１７が設置された基礎体１９は、駆動装置１８に駆動されることで前記交差方向に移動可能である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図（即ち、平面図）であり、把持装置１７が前記把持準備位置にある状態を示し、図３は、把持装置１７が前記退避位置にある状態を示す。なお、図２、図３において、簡単のため、回転体９、把持装置１７の一部、基礎体１９、および後述の駆動装置１８、２１のみを示している。
【００２４】
支持体１３をより詳しく説明する。支持体１３は、切削装置１５により回転体９を切削する時だけでなく、回転体９のアンバランスを計測するために回転体９を回転させる時にも、回転体９を支持する。支持体１３は、補強部材２３を介して静止側部材１１を支持することで、補強部材２３と静止側部材１１を介して回転体９を支持し、この状態で、タービン翼３が支持体１３の内部に位置する。支持体１３に支持された状態の回転体９を回転駆動するために、支持体１３の内部には、タービン翼３を回転駆動する流体を流す流路２５ａ、２５ｂが形成された流路形成体２５が取り付けられる。
【００２５】
また、支持体１３には、支持体１３の外部から流路２５ａ（即ち、スクロール）へ流体（圧縮ガス）を通す通路（図示せず）が形成されてよい。この流体は、流路２５ａからタービン翼３へ流れ、タービン翼３を回転駆動させた後、流路２５ｂを通り、次いで、支持体１３に形成された排気口１３ａから支持体１３の外部へ排出される。
【００２６】
さらに、支持体１３の内部から流路形成体２５を取り出すための取出穴１３ｂが、前記把持準備位置の側に前記軸方向に開口するように支持体１３に形成されている。この取出穴１３ｂを塞ぐ閉塞部材２７が、ボルトなどにより支持体１３に取り外し可能に取り付けられる。図１の例では、この閉塞部材２７に排気口１３ａが形成される。また、図１の例では、流路形成体２５は、例えば閉塞部材２７を前記軸方向に貫通するボルトにより、閉塞部材２７に取り付けられ、これにより、閉塞部材２７を介して支持体１３に取り付けられる。
【００２７】
なお、補強部材２３には、回転体９の一部（即ち、タービン翼３が位置する部分）を通すための貫通穴（図示せず）が、その中央において図１の左右方向に貫通している。また、支持体１３には、図１の右側から支持体１３の内部に、前記軸方向に回転体９の一部（即ち、タービン翼３が位置する部分）を挿入するための挿入穴（図示せず）が、その中央において図１の右方向に開口している。また、補強部材２３は、ボルトなどにより支持体１３に結合されてもよいし、支持体１３と一体成型されてもよい。図１の例では、押圧手段２４により、静止側部材１１の被押付部１１ａを補強部材２３に押し付ける。押圧手段２４は、例えば油圧クランプであり、この場合、油圧クランプ２４のクランプロッド２４ａ（例えばスイング式クランプロッド）が、静止側部材１１の被押付部１１ａを補強部材２３に前記軸方向に押し付けることで、静止側部材１１が補強部材２３を介して支持体１３に支持される。油圧室を内部に有する油圧クランプ２４の本体２４ｂは、支持体１３に固定されてよい。このような、油圧クランプ２４を、回転軸７の周方向に間隔をおいて複数設けてよい。図４は、図１のＢ−Ｂ矢視図であり、図４の破線で囲まれた範囲Ｒにおいて、補強部材２３は、支持体１３に前記軸方向に接触または結合している。
【００２８】
切削装置１５をより詳しく説明する。切削装置１５は、回転体９の他端部９ｂ（この例では、コンプレッサ翼５側の端部）の一部を除去加工する加工具１５ａ（例えば、エンドミル）と、該加工具１５ａが取り付けられる可動部１５ｂと、該可動部１５ｂを移動させる切削制御部１５ｃと、を有する。この切削制御部１５ｃは、サーボモータを用いて、例えば可動部１５ｂを軸方向（回転軸７の軸方向）、２軸方向（回転軸７の軸方向、および該軸方向と直交する水平方向）または３軸方向（互いに直交する水平２方向と鉛直方向）に移動させる制御装置である。
【００２９】
把持装置１７をより詳しく説明する。把持装置１７は、回転体９の一端部９ａを把持する把持部１７ａと、該把持部１７ａが先端に結合された把持シャフト１７ｂとを有する。
【００３０】
把持部１７ａは、この例では、コレットチャック１７ａである。図５は、図１の破線Ｃで囲んだ部分の拡大図であり、コレットチャック１７ａを示す。コレットチャック１７ａは、その周方向に隙間をおいて配置された複数のコレット爪２９を有する。各コレット爪２９は、コレットチャック１７ａまたは回転軸７の軸方向（図１、図５の左右方向）から傾いて配置されて、各コレット爪２９は、先端部（図１、図５の右端部）のほうが後端部（図１、図５の左端部）よりもコレットチャック１７ａの中心軸Ａに近接している。また、複数のコレット爪２９は、後端部において一体的に結合されている。コレットチャック１７ａの後端部は把持シャフト１７ｂの先端部（図１、図５の右端部）に取り付けられ、これによりコレットチャック１７ａが把持シャフト１７ｂに支持される。把持装置１７は。円筒形の部材であるクランプ部材１７ｃをさらに有する。クランプ部材１７ｃは、コレットチャック１７ａおよび把持シャフト１７ｂに嵌合している。また、クランプ部材１７ｃは、把持シャフト１７ｂおよびコレットチャック１７ａの軸方向に移動可能となっている。クランプ部材１７ｃを、適宜の手段により、軸方向後方側（図５の左方向）に移動させることで、クランプ部材１７ｃの内面が各コレット爪２９をクランプ部材１７ｃの半径方向内側に押圧する。これにより、各コレット爪２９が前記半径方向内側に撓み、コレットチャック１７ａの内部空間に挿入されている回転体９の一端部９ａを強固に把持する。なお、使用により消耗したコレットチャック１７ａを新たなコレットチャック１７ａに交換できるように、コレットチャック１７ａは、ボルト１６などにより把持シャフト１７ｂに着脱可能である。
【００３１】
基礎体１９をより詳しく説明する。基礎体１９は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体１９ａと、交差方向移動体１９ａに設けられ、交差方向移動体１９ａに対し回転体９の軸方向に移動可能な軸方向移動体１９ｂと、を有する。交差方向移動体１９ａが前記把持準備位置にある状態（図１、図２の状態）で、軸方向移動体１９ｂは、回転体９の一端部９ａを把持装置１７が把持する前進位置（図６、図７の状態）と、該前進位置から後退した後退位置（図２の状態）との間で前記軸方向に移動可能である。即ち、交差方向移動体１９ａが前記把持準備位置にある状態で、前記後退位置から軸方向移動体１９ｂが前記前進位置まで前記軸方向に移動することで、図６のように、把持部１７ａが、排気口１３ａを通して回転体９の一端部９ａを把持する前記前進位置まで移動する。
【００３２】
交差方向移動体１９ａは、駆動装置１８に駆動されることで前記交差方向に往復動する。駆動装置１８は、例えば、前記交差方向に伸縮するエアシリンダ装置と、該エアシリンダ装置に空圧を供給することでエアシリンダ装置を伸縮させる空圧供給装置とからなる。この場合、例えば、図２のように、該エアシリンダ装置のシリンダ１８ａは、バランス修正装置１０の設置台に固定され、該エアシリンダ装置のピストン先端１８ｂは交差方向移動体１９ａに固定される。
【００３３】
軸方向移動体１９ｂは、駆動装置２１に駆動されることで前記軸方向に往復動する。駆動装置２１は、例えば、前記軸方向に伸縮するエアシリンダ装置と、該エアシリンダ装置に空圧を供給することでエアシリンダ装置を伸縮させる空圧供給装置とからなる。この場合、例えば、図２のように、該エアシリンダ装置のシリンダ２１ａは、交差方向移動体１９ａに固定され、エアシリンダ装置のピストン先端２１ｂは軸方向移動体１９ｂに固定される。
【００３４】
軸方向移動体１９ｂに関連して、把持装置１７は、支持部材３１、被押圧部材３３、回転位置調節装置３５、および回転阻止機構３７をさらに有する。
【００３５】
２つの支持部材３１が、図１のように、前記軸方向に間隔をおいて軸方向移動体１９ｂに固定される。各支持部材３１は、把持シャフト１７ｂが回転できるように把持シャフト１７ｂを支持する。そのために、例えば、各支持部材３１には、把持シャフト１７ｂが遊びをもって貫通する貫通孔が形成されている。
【００３６】
２つの被押圧部材３３は、把持シャフト１７ｂに固定される。一方の被押圧部材３３は、前記軸方向の一方側から一方の支持部材３１に接触し、他方の被押圧部材３３は、前記軸方向の他方側から他方の支持部材３１に接触する。この構成で、軸方向移動体１９ｂが前記軸方向に移動すると、軸方向移動体１９ｂが支持部材３１を介して被押圧部材３３を前記軸方向に押圧することで、把持シャフト１７ｂが軸方向移動体１９ｂと共に前記軸方向に移動する。
【００３７】
回転位置調節装置３５は、把持シャフト１７ｂの回転位置を調節する。回転位置調節装置３５は、軸方向移動体１９ｂに設置され、軸方向移動体１９ｂと共に前記軸方向に移動する。また、回転位置調節装置３５は、把持部１７ａが回転体９の一端部９ａを把持した状態で、把持シャフト１７ｂを回転させ、これにより、回転体９を回転させ、回転体９の回転方向位置を調節する。図１の例では、回転位置調節装置３５は、サーボモータ３５ａと、サーボモータ３５ａの回転を減速してサーボモータ３５ａの回転駆動力を出力する減速機３５ｂと、減速機３５ｂの出力軸に固定されたギヤ３５ｃと、このギヤ３５ｃと噛み合い把持シャフト１７ｂに固定された位置調整ギヤ３５ｄと、を有する。
【００３８】
回転阻止機構３７は、加工具１５ａが回転体９の他端部９ｂを除去加工している時に回転体９を把持した把持部１７ａが回転してしまわないように、把持シャフト１７ｂをその回転方向に固定する。例えば、回転阻止機構３７は、把持シャフト１７ｂに固定され把持シャフト１７ｂから把持シャフト１７ｂの半径方向に突出したフランジ部３７ａと、このフランジ部３７ａを把持シャフト１７ｂの軸方向に強固に挟み込むクランプ装置３７ｂとを有するものであってよい。このクランプ装置３７ｂは軸方向移動体１７ｂに固定されるが、その固定位置が適宜の手段によって調節可能になっている。
【００３９】
また、バランス修正装置１０は、回転体９のアンバランス計測も行える。そのために、バランス修正装置１０は、図１にのみ示すように、加速度センサ４７、角度センサ４９、演算器５１、および上述の切削制御部１５ｃを備える。
加速度センサ４７は、支持体１３に取り付けられる。加速度センサ４７は、回転体９が回転している状態で、支持体１３の加速度（即ち、振動）を検出する。回転体９の回転は、上述したように、支持体１３の外部から流路形成体２５の流路２５ａに流体を供給することで行う。これにより、当該流体によりタービン翼３が回転駆動されて回転体９が回転する。
角度センサ４９は、回転体９の回転角を検出する。この回転角は、回転体９が１回転することでゼロ度〜３６０度まで変化する。即ち、回転角は、所定の始点となる回転体９の回転位相（始点回転角）から回転体９が回転した角度を示す。角度センサ４９は、回転体９の他端部９ｂ付近に設けられるが、不使用時には、図示しない装置により加工具１５ａと干渉しない位置に移動させられる。
演算器５１は、加速度センサ４７が検出した前記加速度と角度センサ４９が検出した前記回転角との関係を表す振動データを生成し、さらに、この振動データから、影響係数を用いて回転体９のアンバランスデータＵを算出する。なお、影響係数は、予め取得しておく。影響係数は、例えば、回転体９に試し錘を取り付けること等により回転体９にバランス変化を与え、このバランス変化による振動データ（前記と同様の振動データ）の変化に基づいて算出される。
切削制御部１５ｃは、アンバランスデータＵに基づいて加工具１５ａを移動させる。即ち、切削制御部１５ｃは、演算器５１が算出したアンバランスデータＵが示す回転角において、アンバランスデータＵが示すアンバランス量（＝ｒ×ｍ、ここでｒは回転体９の軸心からの距離であり、ｍは質量である）だけ加工具１５ａが回転体９を切削するように可動部１５ｂを移動させる制御を行う。
【００４０】
上述のバランス修正装置１０によるバランス修正の手順について説明する。まず、上述のように、交差方向移動体１９ａが前記把持準備位置にある状態で、軸方向移動体１９ｂを、把持装置１７が回転体９の一端部９ａを把持する前記前進位置に移動させる。次いで、把持装置１７の把持部１７ａが回転体９の一端部９ａを把持する。その後、回転阻止機構３７により、上述のように、把持シャフト１７ｂを回転しないように固定する。次に、上述のアンバランスデータＵに基づいて、上述のように、切削制御部１５ｃが可動部１５ｂを移動させることで、回転体９の他端部９ｂを切削する。なお、切削する直前に、回転位置調節装置３５により、上述のように把持シャフト１７ｂを回転させ、回転体９の回転方向位置を調節してよい。
【００４１】
上述した本発明の実施形態によるバランス修正装置１０では、次の作用効果が得られる。
【００４２】
（Ａ）把持装置１７は、回転体９の一端部９ａを把持できる把持準備位置と、前記把持準備位置から外れた退避位置との間で前記前記交差方向に移動可能であるので、把持装置１７を前記退避位置に移動させて把持装置１７の消耗部品を交換できる。より具体的には、図６の状態から、軸方向移動体１９ｂを回転体９の一端部９ａから軸方向に後退させ（図１、図２の状態）、次いで、交差方向移動体１９ａを前記把持準備位置から前記退避位置へ交差方向に移動させ、この状態（図３の状態）で、把持部１７ａを把持シャフト１７ｂから外し、該把持シャフト１７ｂに新たな把持を取り付けることができる。この場合に、退避位置は、前記把持準備位置から前記軸方向と交差する方向に外れているので、前記軸方向におけるバランス修正装置１０の寸法を抑えることができる。
【００４３】
（Ｂ）支持体１３に対し回転体９を脱着する時に、把持装置１７を前記退避位置に退避させておけば、把持装置１７が把持準備位置で占めていた空間を利用して、支持体１３に対し回転体９を着脱できる。より具体的には、図３のように、交差方向移動体１９ａを前記退避位置に位置させ、この状態で、把持装置１７と基礎体１９が把持準備位置で占めていた空間を利用して、支持体１３に対し回転体９を着脱できる。即ち、この着脱作業時に、回転体９や、これに付随する部品や、該着脱作業に使用する工具などが把持装置１７に干渉しない。従って、回転体９の着脱作業の能率が飛躍的に向上する。
【００４４】
（Ｃ）支持体１３の内部から流路形成体２５を取り出すための取出穴１３ｂが、前記把持準備位置の側に開口するように支持体１３に形成されているので、支持体１３の内部に対し流路形成体２５を脱着する時に、把持装置１７を前記退避位置に退避させておけば、把持装置１７が把持準備位置で占めていた空間と、支持体１３の内部との間で、流路形成体２５を移動できる。より具体的には、図３のように、交差方向移動体１９ａを前記退避位置に位置させ、この状態で、支持体１３の内部から取出穴１３ｂを通して、流路形成体２５を、把持装置１７と基礎体１９が把持準備位置で占めていた空間へ取り出し、または、該空間からから取出穴１３ｂを通して、流路形成体２５を支持体１３の内部に取り付けることができる。なお、この時、閉塞部材２７は、支持体１３から外しておく。
【００４５】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下のように変更を加えてよい。
【００４６】
上述の実施形態では、駆動装置１８（または駆動装置２１）により、前記交差方向に交差方向移動体１９ａ（または前記軸方向に軸方向移動体１９ｂ）を移動させたが、本発明はこれに限定されない。即ち、駆動装置１８を設けずに、手動で、ガイドレールに案内されながら、回転体９に対し前記交差方向に交差方向移動体１９ａを移動させてもよいし、駆動装置２１を設けずに、手動で、ガイドレールに案内されながら、交差方向移動体１９ａに対し前記軸方向に軸方向移動体１９ｂを移動させてもよい。これらの場合、他の構成は上述の実施形態と同じであってよい。
【００４７】
上述の実施形態では、駆動装置１８は、伸縮するエアシリンダ装置により構成されたが、省スペース化のためロッドレスシリンダにより構成されてよい。ロッドレスシリンダは、図８に示す構成を有する。図８は、駆動装置１８をロッドレスシリンダで構成した場合を示す。ロッドレスシリンダは、シリンダチューブ１８ｃ、ピストン１８ｄ、スライダ１８ｅなどを有する。ピストン１８ｄは、シリンダチューブ１８ｃの内部に設けられ、シリンダチューブ１８ｃの軸方向に移動可能である。ピストン１８ｄの外周面には磁石３９が取り付けられている。スライダ１８ｅは、シリンダチューブ１８ｃを囲むように設けられ、シリンダチューブ１８ｃに案内されながらシリンダチューブ１８ｃの軸方向に移動可能である。スライダ１８ｅの内周面には、磁石３９と対向する磁石４１が取り付けられている。シリンダチューブ１８ｃの一端側の空圧導入口４３からシリンダチューブ１８ｃ内に空圧が供給されると、ピストン１８ｄがシリンダチューブ１８ｃの他端側に移動する。この時、磁石３９と磁石４１との間の引力により、スライダ１８ｅはピストン１８ｄと共にシリンダチューブ１８ｃの他端側に移動する。同様に、シリンダチューブ１８ｃの他端側の空圧導入口４５から空圧がシリンダチューブ１８ｃ内に供給されると、ピストン１８ｄがシリンダチューブ１８ｃの一端側に移動する。この時、磁石３９と磁石４１との間の引力により、スライダ１８ｅはピストン１８ｄと共にシリンダチューブ１８ｃの一端側に移動する。このようなロッドレスシリンダにより駆動装置１８を構成する場合、シリンダチューブ１８ｃは、前記交差方向に向けられてバランス修正装置１０の設置台に固定され、スライダ１８ｅは、交差方向移動体１９ａに固定されてよい。同様に、駆動装置２１も上述のロッドレスシリンダにより構成されてもよい。この場合、シリンダチューブは、前記軸方向に向けられて交差方向移動体１９ａに固定され、スライダは、軸方向移動体１９ｂに固定されてよい。
【００４８】
補強部材２３を設けずに、静止側部材１１を、適宜の手段により、直接、支持体１３に取り付けることで、支持体１３が静止側部材１１を支持してもよい。この場合、他の構成は上述の実施形態と同じであってよい。
【符号の説明】
【００４９】
３ タービン翼、５ コンプレッサ翼、７ 回転軸、
７ａ，７ｂ 軸受、９ 回転体、９ａ 回転体の一端部、
９ｂ 回転体の他端部、１０ バランス修正装置、
１１ 静止側部材、１１ａ 被押付部、１３ 支持体、
１３ａ 排気口、１３ｂ 取出穴、１５ 切削装置、
１５ａ 加工具、１５ｂ 可動部、１７ 把持装置、
１７ａ 把持部、１７ｂ 把持シャフト、
１７ｃ クランプ部材、１８ 駆動装置，１９ 基礎体、
１９ａ 交差方向移動体、１９ｂ 軸方向移動体、
２０ 回転機械、２１ 駆動装置、２３ 補強部材、
２５ 流路形成体、２５ａ，２５ｂ 流路、２７ 閉塞部材、
２９ コレット爪、３１ 支持部材、３３ 被押圧部材、
３５ 回転位置調節装置、３７ 回転阻止機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する回転体を有する回転機械のバランス修正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械は、流体により回転駆動されて運動エネルギを流体から与えられ、または、回転することで流体に運動エネルギを与える回転体を有する。本願において、回転機械は、過給機、ガスタービン、ターボ圧縮機などであってよい。
【０００３】
回転体のバランス修正では、回転体の一部を切削する。即ち、回転体を回転可能に支持体で支持した状態で、回転体の一部を切削装置で切削する。この切削は、予め計測により取得したアンバランスデータが示す位置と切削量に基づいて行われる。アンバランスデータが示す位置は、回転体の回転方向位置であるので、切削時に、回転体が回転しないようにする必要がある。そのために、回転体が回転しないように回転体の一端部を把持装置で把持した状態で、回転体を切削する。
【０００４】
このようにバランス修正を行う装置は、例えば、下記の特許文献１（未公開）に記載されている。また、従来のバランス修正装置は、例えば、下記の特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−０４７９６０号
【特許文献２】特開２００２−３９９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した把持装置は、回転体の一端部を把持する把持部（例えばコレットチャック）と、この把持部が取り付けられる本体とを有する。この把持部は、消耗品であるため、定期的に交換する必要がある。
【０００７】
把持部を交換するため、把持装置と支持体（または回転体）との間に把持部を挿入できるスペースを設ける必要がある。この場合、以下の問題がある。
（１）前記スペースを確保するため、把持装置を、回転体の軸方向に、回転体の一端部から後退させる必要があり、この後退距離を大きくしなければならない。
（２）前記後退距離が大きくなると、前記軸方向におけるバランス修正装置の寸法が大きくなってしまう。
（３）前記後退距離を、前記スペースを確保するだけにすると、支持体に対する回転体の着脱作業の能率が低くなるか、支持体に対する回転体の着脱作業ができない。即ち、支持体に対する回転体の着脱作業において、回転体や、これに付随する部品や、前記着脱作業に使用する工具などが把持装置に干渉しやすくなるか、干渉してしまう。干渉してしまう場合には、別の場所で回転体を支持体に組み、その後、この支持体を把持装置の隣に戻す必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述の問題（１）〜（３）を解決することにある。即ち、本発明の目的は、上述の把持装置や支持体などを有するバランス修正装置において、前記軸方向におけるバランス修正装置の寸法を抑え、支持体に対する回転体の着脱作業の能率を飛躍的に向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明によると、回転する回転体を有する回転機械のバランス修正装置であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体に支持された回転体の一部をバランス修正のために切削する切削装置と、
前記切削の時に、前記回転体が回転しないように前記回転体の一端部を把持する把持装置と、を備え、
前記把持装置は、前記回転体の軸方向と交差する交差方向において、前記一端部を把持できる把持準備位置と該把持準備位置から外れた退避位置との間で、移動可能である、ことを特徴とするバランス修正装置が提供される。
【００１０】
上述した本発明のバランス修正装置では、前記回転体の軸方向と交差する交差方向において、前記把持装置は、前記一端部を把持できる把持準備位置と、前記把持準備位置から外れた退避位置との間で移動可能であるので、前記把持装置を前記退避位置に移動させて前記把持装置の消耗部品を交換できる。この場合に、退避位置は、前記把持準備位置から前記軸方向と交差する方向に外れているので、前記軸方向におけるバランス修正装置の寸法を抑えることができる。
また、前記支持体に対し前記回転体を脱着する時に、前記把持装置を前記退避位置に退避させておけば、前記把持装置が把持準備位置で占めていた空間を利用して、支持体に対し前記回転体を着脱できる。即ち、この着脱作業時に、回転体や、これに付随する部品や、該着脱作業に使用する工具などが把持装置に干渉しない。従って、回転体の着脱作業の能率が飛躍的に向上する。
【００１１】
本発明の実施形態１によると、前記把持装置が設置され前記交差方向に移動可能な基礎体と、前記交差方向に前記基礎体を駆動する駆動装置と、を備える。
【００１２】
本発明の実施形態２によると、前記把持装置が設置され前記交差方向に移動可能な基礎体を備え、該基礎体は、ガイドレールに案内されながら前記交差方向に移動可能である。
【００１３】
前記実施形態１または２において、前記基礎体は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体と、この交差方向移動体に対し前記回転体の軸方向に移動可能な軸方向移動体と、を有し、
交差方向移動体が前記把持準備位置にある状態で、軸方向移動体は、前記回転体の一端部を前記把持装置が把持する前進位置と、該前進位置から後退した後退位置との間で前記軸方向に移動可能である。
【００１４】
このように、前記基礎体は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体と、この交差方向移動体に対し前記回転体の軸方向に移動可能な軸方向移動体と、を有するので、軸方向移動体を前記軸方向に前後させることで、回転体の一端部に対し軸方向に把持装置を近接または離間させることができる。
【００１５】
上述の本発明、実施形態１、または実施形態２において、前記支持体は、前記切削装置により前記回転体を切削する時だけでなく、前記回転体のアンバランスを計測するために前記回転体を回転させる時にも、前記回転体を支持し、
前記回転機械は、回転駆動されるタービン翼を有する前記回転体と、該回転体を回転可能に支持する静止側部材と、を備え、
前記支持体は、前記静止側部材を介して前記回転体を支持し、この状態で、該支持体の内部に前記タービン翼が位置し、
前記支持体に支持された状態の前記回転体を回転駆動するために、前記支持体の内部には、前記タービン翼を回転駆動する流体を流す流路が形成された流路形成体が取り付けられ、
前記支持体の内部から前記流路形成体を取り出すための取出穴が、前記把持準備位置の側に開口するように前記支持体に形成されている。
【００１６】
このように、前記支持体の内部から前記流路形成体を取り出すための取出穴が、前記把持準備位置の側に開口するように前記支持体に形成されているので、支持体の内部に対し前記流路形成体を脱着する時に、前記把持装置を前記退避位置に退避させておけば、前記把持装置が把持準備位置で占めていた空間と、支持体の内部との間で、流路形成体を移動できる（なお、この移動は、前記取出穴を通して前記軸方向に行われる）。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明によると、バランス修正装置において、その軸方向寸法を抑えることができ、支持体に対する回転体の着脱作業の能率を飛躍的に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態によるバランス修正装置の構成を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視から見た簡略平面図である。
【図３】図２の状態から基礎体（交差方向移動体）を退避位置へ移動させた状態を示す簡略平面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図１の破線Ｃで囲んだ部分の拡大図である。
【図６】図１、図２の状態から、軸方向移動体を前進位置へ移動させた状態を示す。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視から見た簡略平面図である。
【図８】交差方向移動体の駆動装置をロッドレスシリンダで構成した場合を示す簡略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態によるバランス修正装置１０の構成図である。バランス修正装置は、回転機械２０の回転バランスを修正する装置である。
【００２１】
回転機械２０は、この例では、過給機である、過給機２０は、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼３と、タービン翼３と一体的に回転することで圧縮空気をエンジンに供給するコンプレッサ翼５と、一端部にタービン翼３が結合され他端部にコンプレッサ翼５が結合される回転軸７と、を有する。タービン翼３、コンプレッサ翼５、および回転軸７から過給機２０の回転体９が構成される。また、過給機２０は、回転体９を回転可能に支持する静止側部材１１を有する。図１の例では、静止側部材１１は、回転体９（回転軸７）を支持する軸受７ａ，７ｂが内部に組み込まれる軸受ハウジングである。
【００２２】
バランス修正装置１０は、回転体９のバランスを修正するために、支持体１３、切削装置１５、把持装置１７、および基礎体１９を備える。支持体１３は、回転機械２０の回転体９を回転可能に支持する。切削装置１５は、支持体１３に支持された回転体９の一部をバランス修正のために切削する。把持装置１７は、前記切削の時に、回転体９が回転しないように回転体９の一端部９ａ（図１の例では、タービン翼３側の先端）を把持する。基礎体１９には、把持装置１７が設置される。
【００２３】
本実施形態によると、把持装置１７は、回転体９の軸方向と交差する交差方向（この例では、前記軸方向と直交する水平方向）において、回転体９の一端部９ａを把持できる把持準備位置と、前記把持準備位置から外れた退避位置との間で移動可能である。そのために、把持装置１７が設置された基礎体１９は、駆動装置１８に駆動されることで前記交差方向に移動可能である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図（即ち、平面図）であり、把持装置１７が前記把持準備位置にある状態を示し、図３は、把持装置１７が前記退避位置にある状態を示す。なお、図２、図３において、簡単のため、回転体９、把持装置１７の一部、基礎体１９、および後述の駆動装置１８、２１のみを示している。
【００２４】
支持体１３をより詳しく説明する。支持体１３は、切削装置１５により回転体９を切削する時だけでなく、回転体９のアンバランスを計測するために回転体９を回転させる時にも、回転体９を支持する。支持体１３は、補強部材２３を介して静止側部材１１を支持することで、補強部材２３と静止側部材１１を介して回転体９を支持し、この状態で、タービン翼３が支持体１３の内部に位置する。支持体１３に支持された状態の回転体９を回転駆動するために、支持体１３の内部には、タービン翼３を回転駆動する流体を流す流路２５ａ、２５ｂが形成された流路形成体２５が取り付けられる。
【００２５】
また、支持体１３には、支持体１３の外部から流路２５ａ（即ち、スクロール）へ流体（圧縮ガス）を通す通路（図示せず）が形成されてよい。この流体は、流路２５ａからタービン翼３へ流れ、タービン翼３を回転駆動させた後、流路２５ｂを通り、次いで、支持体１３に形成された排気口１３ａから支持体１３の外部へ排出される。
【００２６】
さらに、支持体１３の内部から流路形成体２５を取り出すための取出穴１３ｂが、前記把持準備位置の側に前記軸方向に開口するように支持体１３に形成されている。この取出穴１３ｂを塞ぐ閉塞部材２７が、ボルトなどにより支持体１３に取り外し可能に取り付けられる。図１の例では、この閉塞部材２７に排気口１３ａが形成される。また、図１の例では、流路形成体２５は、例えば閉塞部材２７を前記軸方向に貫通するボルトにより、閉塞部材２７に取り付けられ、これにより、閉塞部材２７を介して支持体１３に取り付けられる。
【００２７】
なお、補強部材２３には、回転体９の一部（即ち、タービン翼３が位置する部分）を通すための貫通穴（図示せず）が、その中央において図１の左右方向に貫通している。また、支持体１３には、図１の右側から支持体１３の内部に、前記軸方向に回転体９の一部（即ち、タービン翼３が位置する部分）を挿入するための挿入穴（図示せず）が、その中央において図１の右方向に開口している。また、補強部材２３は、ボルトなどにより支持体１３に結合されてもよいし、支持体１３と一体成型されてもよい。図１の例では、押圧手段２４により、静止側部材１１の被押付部１１ａを補強部材２３に押し付ける。押圧手段２４は、例えば油圧クランプであり、この場合、油圧クランプ２４のクランプロッド２４ａ（例えばスイング式クランプロッド）が、静止側部材１１の被押付部１１ａを補強部材２３に前記軸方向に押し付けることで、静止側部材１１が補強部材２３を介して支持体１３に支持される。油圧室を内部に有する油圧クランプ２４の本体２４ｂは、支持体１３に固定されてよい。このような、油圧クランプ２４を、回転軸７の周方向に間隔をおいて複数設けてよい。図４は、図１のＢ−Ｂ矢視図であり、図４の破線で囲まれた範囲Ｒにおいて、補強部材２３は、支持体１３に前記軸方向に接触または結合している。
【００２８】
切削装置１５をより詳しく説明する。切削装置１５は、回転体９の他端部９ｂ（この例では、コンプレッサ翼５側の端部）の一部を除去加工する加工具１５ａ（例えば、エンドミル）と、該加工具１５ａが取り付けられる可動部１５ｂと、該可動部１５ｂを移動させる切削制御部１５ｃと、を有する。この切削制御部１５ｃは、サーボモータを用いて、例えば可動部１５ｂを軸方向（回転軸７の軸方向）、２軸方向（回転軸７の軸方向、および該軸方向と直交する水平方向）または３軸方向（互いに直交する水平２方向と鉛直方向）に移動させる制御装置である。
【００２９】
把持装置１７をより詳しく説明する。把持装置１７は、回転体９の一端部９ａを把持する把持部１７ａと、該把持部１７ａが先端に結合された把持シャフト１７ｂとを有する。
【００３０】
把持部１７ａは、この例では、コレットチャック１７ａである。図５は、図１の破線Ｃで囲んだ部分の拡大図であり、コレットチャック１７ａを示す。コレットチャック１７ａは、その周方向に隙間をおいて配置された複数のコレット爪２９を有する。各コレット爪２９は、コレットチャック１７ａまたは回転軸７の軸方向（図１、図５の左右方向）から傾いて配置されて、各コレット爪２９は、先端部（図１、図５の右端部）のほうが後端部（図１、図５の左端部）よりもコレットチャック１７ａの中心軸Ａに近接している。また、複数のコレット爪２９は、後端部において一体的に結合されている。コレットチャック１７ａの後端部は把持シャフト１７ｂの先端部（図１、図５の右端部）に取り付けられ、これによりコレットチャック１７ａが把持シャフト１７ｂに支持される。把持装置１７は。円筒形の部材であるクランプ部材１７ｃをさらに有する。クランプ部材１７ｃは、コレットチャック１７ａおよび把持シャフト１７ｂに嵌合している。また、クランプ部材１７ｃは、把持シャフト１７ｂおよびコレットチャック１７ａの軸方向に移動可能となっている。クランプ部材１７ｃを、適宜の手段により、軸方向後方側（図５の左方向）に移動させることで、クランプ部材１７ｃの内面が各コレット爪２９をクランプ部材１７ｃの半径方向内側に押圧する。これにより、各コレット爪２９が前記半径方向内側に撓み、コレットチャック１７ａの内部空間に挿入されている回転体９の一端部９ａを強固に把持する。なお、使用により消耗したコレットチャック１７ａを新たなコレットチャック１７ａに交換できるように、コレットチャック１７ａは、ボルト１６などにより把持シャフト１７ｂに着脱可能である。
【００３１】
基礎体１９をより詳しく説明する。基礎体１９は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体１９ａと、交差方向移動体１９ａに設けられ、交差方向移動体１９ａに対し回転体９の軸方向に移動可能な軸方向移動体１９ｂと、を有する。交差方向移動体１９ａが前記把持準備位置にある状態（図１、図２の状態）で、軸方向移動体１９ｂは、回転体９の一端部９ａを把持装置１７が把持する前進位置（図６、図７の状態）と、該前進位置から後退した後退位置（図２の状態）との間で前記軸方向に移動可能である。即ち、交差方向移動体１９ａが前記把持準備位置にある状態で、前記後退位置から軸方向移動体１９ｂが前記前進位置まで前記軸方向に移動することで、図６のように、把持部１７ａが、排気口１３ａを通して回転体９の一端部９ａを把持する前記前進位置まで移動する。
【００３２】
交差方向移動体１９ａは、駆動装置１８に駆動されることで前記交差方向に往復動する。駆動装置１８は、例えば、前記交差方向に伸縮するエアシリンダ装置と、該エアシリンダ装置に空圧を供給することでエアシリンダ装置を伸縮させる空圧供給装置とからなる。この場合、例えば、図２のように、該エアシリンダ装置のシリンダ１８ａは、バランス修正装置１０の設置台に固定され、該エアシリンダ装置のピストン先端１８ｂは交差方向移動体１９ａに固定される。
【００３３】
軸方向移動体１９ｂは、駆動装置２１に駆動されることで前記軸方向に往復動する。駆動装置２１は、例えば、前記軸方向に伸縮するエアシリンダ装置と、該エアシリンダ装置に空圧を供給することでエアシリンダ装置を伸縮させる空圧供給装置とからなる。この場合、例えば、図２のように、該エアシリンダ装置のシリンダ２１ａは、交差方向移動体１９ａに固定され、エアシリンダ装置のピストン先端２１ｂは軸方向移動体１９ｂに固定される。
【００３４】
軸方向移動体１９ｂに関連して、把持装置１７は、支持部材３１、被押圧部材３３、回転位置調節装置３５、および回転阻止機構３７をさらに有する。
【００３５】
２つの支持部材３１が、図１のように、前記軸方向に間隔をおいて軸方向移動体１９ｂに固定される。各支持部材３１は、把持シャフト１７ｂが回転できるように把持シャフト１７ｂを支持する。そのために、例えば、各支持部材３１には、把持シャフト１７ｂが遊びをもって貫通する貫通孔が形成されている。
【００３６】
２つの被押圧部材３３は、把持シャフト１７ｂに固定される。一方の被押圧部材３３は、前記軸方向の一方側から一方の支持部材３１に接触し、他方の被押圧部材３３は、前記軸方向の他方側から他方の支持部材３１に接触する。この構成で、軸方向移動体１９ｂが前記軸方向に移動すると、軸方向移動体１９ｂが支持部材３１を介して被押圧部材３３を前記軸方向に押圧することで、把持シャフト１７ｂが軸方向移動体１９ｂと共に前記軸方向に移動する。
【００３７】
回転位置調節装置３５は、把持シャフト１７ｂの回転位置を調節する。回転位置調節装置３５は、軸方向移動体１９ｂに設置され、軸方向移動体１９ｂと共に前記軸方向に移動する。また、回転位置調節装置３５は、把持部１７ａが回転体９の一端部９ａを把持した状態で、把持シャフト１７ｂを回転させ、これにより、回転体９を回転させ、回転体９の回転方向位置を調節する。図１の例では、回転位置調節装置３５は、サーボモータ３５ａと、サーボモータ３５ａの回転を減速してサーボモータ３５ａの回転駆動力を出力する減速機３５ｂと、減速機３５ｂの出力軸に固定されたギヤ３５ｃと、このギヤ３５ｃと噛み合い把持シャフト１７ｂに固定された位置調整ギヤ３５ｄと、を有する。
【００３８】
回転阻止機構３７は、加工具１５ａが回転体９の他端部９ｂを除去加工している時に回転体９を把持した把持部１７ａが回転してしまわないように、把持シャフト１７ｂをその回転方向に固定する。例えば、回転阻止機構３７は、把持シャフト１７ｂに固定され把持シャフト１７ｂから把持シャフト１７ｂの半径方向に突出したフランジ部３７ａと、このフランジ部３７ａを把持シャフト１７ｂの軸方向に強固に挟み込むクランプ装置３７ｂとを有するものであってよい。このクランプ装置３７ｂは軸方向移動体１７ｂに固定されるが、その固定位置が適宜の手段によって調節可能になっている。
【００３９】
また、バランス修正装置１０は、回転体９のアンバランス計測も行える。そのために、バランス修正装置１０は、図１にのみ示すように、加速度センサ４７、角度センサ４９、演算器５１、および上述の切削制御部１５ｃを備える。
加速度センサ４７は、支持体１３に取り付けられる。加速度センサ４７は、回転体９が回転している状態で、支持体１３の加速度（即ち、振動）を検出する。回転体９の回転は、上述したように、支持体１３の外部から流路形成体２５の流路２５ａに流体を供給することで行う。これにより、当該流体によりタービン翼３が回転駆動されて回転体９が回転する。
角度センサ４９は、回転体９の回転角を検出する。この回転角は、回転体９が１回転することでゼロ度〜３６０度まで変化する。即ち、回転角は、所定の始点となる回転体９の回転位相（始点回転角）から回転体９が回転した角度を示す。角度センサ４９は、回転体９の他端部９ｂ付近に設けられるが、不使用時には、図示しない装置により加工具１５ａと干渉しない位置に移動させられる。
演算器５１は、加速度センサ４７が検出した前記加速度と角度センサ４９が検出した前記回転角との関係を表す振動データを生成し、さらに、この振動データから、影響係数を用いて回転体９のアンバランスデータＵを算出する。なお、影響係数は、予め取得しておく。影響係数は、例えば、回転体９に試し錘を取り付けること等により回転体９にバランス変化を与え、このバランス変化による振動データ（前記と同様の振動データ）の変化に基づいて算出される。
切削制御部１５ｃは、アンバランスデータＵに基づいて加工具１５ａを移動させる。即ち、切削制御部１５ｃは、演算器５１が算出したアンバランスデータＵが示す回転角において、アンバランスデータＵが示すアンバランス量（＝ｒ×ｍ、ここでｒは回転体９の軸心からの距離であり、ｍは質量である）だけ加工具１５ａが回転体９を切削するように可動部１５ｂを移動させる制御を行う。
【００４０】
上述のバランス修正装置１０によるバランス修正の手順について説明する。まず、上述のように、交差方向移動体１９ａが前記把持準備位置にある状態で、軸方向移動体１９ｂを、把持装置１７が回転体９の一端部９ａを把持する前記前進位置に移動させる。次いで、把持装置１７の把持部１７ａが回転体９の一端部９ａを把持する。その後、回転阻止機構３７により、上述のように、把持シャフト１７ｂを回転しないように固定する。次に、上述のアンバランスデータＵに基づいて、上述のように、切削制御部１５ｃが可動部１５ｂを移動させることで、回転体９の他端部９ｂを切削する。なお、切削する直前に、回転位置調節装置３５により、上述のように把持シャフト１７ｂを回転させ、回転体９の回転方向位置を調節してよい。
【００４１】
上述した本発明の実施形態によるバランス修正装置１０では、次の作用効果が得られる。
【００４２】
（Ａ）把持装置１７は、回転体９の一端部９ａを把持できる把持準備位置と、前記把持準備位置から外れた退避位置との間で前記前記交差方向に移動可能であるので、把持装置１７を前記退避位置に移動させて把持装置１７の消耗部品を交換できる。より具体的には、図６の状態から、軸方向移動体１９ｂを回転体９の一端部９ａから軸方向に後退させ（図１、図２の状態）、次いで、交差方向移動体１９ａを前記把持準備位置から前記退避位置へ交差方向に移動させ、この状態（図３の状態）で、把持部１７ａを把持シャフト１７ｂから外し、該把持シャフト１７ｂに新たな把持を取り付けることができる。この場合に、退避位置は、前記把持準備位置から前記軸方向と交差する方向に外れているので、前記軸方向におけるバランス修正装置１０の寸法を抑えることができる。
【００４３】
（Ｂ）支持体１３に対し回転体９を脱着する時に、把持装置１７を前記退避位置に退避させておけば、把持装置１７が把持準備位置で占めていた空間を利用して、支持体１３に対し回転体９を着脱できる。より具体的には、図３のように、交差方向移動体１９ａを前記退避位置に位置させ、この状態で、把持装置１７と基礎体１９が把持準備位置で占めていた空間を利用して、支持体１３に対し回転体９を着脱できる。即ち、この着脱作業時に、回転体９や、これに付随する部品や、該着脱作業に使用する工具などが把持装置１７に干渉しない。従って、回転体９の着脱作業の能率が飛躍的に向上する。
【００４４】
（Ｃ）支持体１３の内部から流路形成体２５を取り出すための取出穴１３ｂが、前記把持準備位置の側に開口するように支持体１３に形成されているので、支持体１３の内部に対し流路形成体２５を脱着する時に、把持装置１７を前記退避位置に退避させておけば、把持装置１７が把持準備位置で占めていた空間と、支持体１３の内部との間で、流路形成体２５を移動できる。より具体的には、図３のように、交差方向移動体１９ａを前記退避位置に位置させ、この状態で、支持体１３の内部から取出穴１３ｂを通して、流路形成体２５を、把持装置１７と基礎体１９が把持準備位置で占めていた空間へ取り出し、または、該空間からから取出穴１３ｂを通して、流路形成体２５を支持体１３の内部に取り付けることができる。なお、この時、閉塞部材２７は、支持体１３から外しておく。
【００４５】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下のように変更を加えてよい。
【００４６】
上述の実施形態では、駆動装置１８（または駆動装置２１）により、前記交差方向に交差方向移動体１９ａ（または前記軸方向に軸方向移動体１９ｂ）を移動させたが、本発明はこれに限定されない。即ち、駆動装置１８を設けずに、手動で、ガイドレールに案内されながら、回転体９に対し前記交差方向に交差方向移動体１９ａを移動させてもよいし、駆動装置２１を設けずに、手動で、ガイドレールに案内されながら、交差方向移動体１９ａに対し前記軸方向に軸方向移動体１９ｂを移動させてもよい。これらの場合、他の構成は上述の実施形態と同じであってよい。
【００４７】
上述の実施形態では、駆動装置１８は、伸縮するエアシリンダ装置により構成されたが、省スペース化のためロッドレスシリンダにより構成されてよい。ロッドレスシリンダは、図８に示す構成を有する。図８は、駆動装置１８をロッドレスシリンダで構成した場合を示す。ロッドレスシリンダは、シリンダチューブ１８ｃ、ピストン１８ｄ、スライダ１８ｅなどを有する。ピストン１８ｄは、シリンダチューブ１８ｃの内部に設けられ、シリンダチューブ１８ｃの軸方向に移動可能である。ピストン１８ｄの外周面には磁石３９が取り付けられている。スライダ１８ｅは、シリンダチューブ１８ｃを囲むように設けられ、シリンダチューブ１８ｃに案内されながらシリンダチューブ１８ｃの軸方向に移動可能である。スライダ１８ｅの内周面には、磁石３９と対向する磁石４１が取り付けられている。シリンダチューブ１８ｃの一端側の空圧導入口４３からシリンダチューブ１８ｃ内に空圧が供給されると、ピストン１８ｄがシリンダチューブ１８ｃの他端側に移動する。この時、磁石３９と磁石４１との間の引力により、スライダ１８ｅはピストン１８ｄと共にシリンダチューブ１８ｃの他端側に移動する。同様に、シリンダチューブ１８ｃの他端側の空圧導入口４５から空圧がシリンダチューブ１８ｃ内に供給されると、ピストン１８ｄがシリンダチューブ１８ｃの一端側に移動する。この時、磁石３９と磁石４１との間の引力により、スライダ１８ｅはピストン１８ｄと共にシリンダチューブ１８ｃの一端側に移動する。このようなロッドレスシリンダにより駆動装置１８を構成する場合、シリンダチューブ１８ｃは、前記交差方向に向けられてバランス修正装置１０の設置台に固定され、スライダ１８ｅは、交差方向移動体１９ａに固定されてよい。同様に、駆動装置２１も上述のロッドレスシリンダにより構成されてもよい。この場合、シリンダチューブは、前記軸方向に向けられて交差方向移動体１９ａに固定され、スライダは、軸方向移動体１９ｂに固定されてよい。
【００４８】
補強部材２３を設けずに、静止側部材１１を、適宜の手段により、直接、支持体１３に取り付けることで、支持体１３が静止側部材１１を支持してもよい。この場合、他の構成は上述の実施形態と同じであってよい。
【符号の説明】
【００４９】
３ タービン翼、５ コンプレッサ翼、７ 回転軸、
７ａ，７ｂ 軸受、９ 回転体、９ａ 回転体の一端部、
９ｂ 回転体の他端部、１０ バランス修正装置、
１１ 静止側部材、１１ａ 被押付部、１３ 支持体、
１３ａ 排気口、１３ｂ 取出穴、１５ 切削装置、
１５ａ 加工具、１５ｂ 可動部、１７ 把持装置、
１７ａ 把持部、１７ｂ 把持シャフト、
１７ｃ クランプ部材、１８ 駆動装置，１９ 基礎体、
１９ａ 交差方向移動体、１９ｂ 軸方向移動体、
２０ 回転機械、２１ 駆動装置、２３ 補強部材、
２５ 流路形成体、２５ａ，２５ｂ 流路、２７ 閉塞部材、
２９ コレット爪、３１ 支持部材、３３ 被押圧部材、
３５ 回転位置調節装置、３７ 回転阻止機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する回転体を有する回転機械のバランス修正装置であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体に支持された回転体の一部をバランス修正のために切削する切削装置と、
前記切削の時に、前記回転体が回転しないように前記回転体の一端部を把持する把持装置と、を備え、
前記把持装置は、前記回転体の軸方向と交差する交差方向において、前記一端部を把持できる把持準備位置と該把持準備位置から外れた退避位置との間で、移動可能である、ことを特徴とするバランス修正装置。
【請求項２】
前記把持装置が設置され前記交差方向に移動可能な基礎体と、
前記交差方向に前記基礎体を駆動する駆動装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のバランス修正装置。
【請求項３】
前記基礎体は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体と、この交差方向移動体に対し前記回転体の軸方向に移動可能な軸方向移動体と、を有し、
交差方向移動体が前記把持準備位置にある状態で、軸方向移動体は、前記回転体の一端部を前記把持装置が把持する前進位置と、該前進位置から後退した後退位置との間で前記軸方向に移動可能である、ことを特徴とする請求項２に記載のバランス修正装置。
【請求項４】
前記支持体は、前記切削装置により前記回転体を切削する時だけでなく、前記回転体のアンバランスを計測するために前記回転体を回転させる時にも、前記回転体を支持し、
前記回転機械は、回転駆動されるタービン翼を有する前記回転体と、該回転体を回転可能に支持する静止側部材と、を備え、
前記支持体は、前記静止側部材を介して前記回転体を支持し、この状態で、該支持体の内部に前記タービン翼が位置し、
前記支持体に支持された状態の前記回転体を回転駆動するために、前記支持体の内部には、前記タービン翼を回転駆動する流体を流す流路が形成された流路形成体が取り付けられ、
前記支持体の内部から前記流路形成体を取り出すための取出穴が、前記把持準備位置の側に開口するように前記支持体に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバランス修正装置。
【請求項１】
回転する回転体を有する回転機械のバランス修正装置であって、
前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
前記支持体に支持された回転体の一部をバランス修正のために切削する切削装置と、
前記切削の時に、前記回転体が回転しないように前記回転体の一端部を把持する把持装置と、を備え、
前記把持装置は、前記回転体の軸方向と交差する交差方向において、前記一端部を把持できる把持準備位置と該把持準備位置から外れた退避位置との間で、移動可能である、ことを特徴とするバランス修正装置。
【請求項２】
前記把持装置が設置され前記交差方向に移動可能な基礎体と、
前記交差方向に前記基礎体を駆動する駆動装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のバランス修正装置。
【請求項３】
前記基礎体は、前記交差方向に移動可能な交差方向移動体と、この交差方向移動体に対し前記回転体の軸方向に移動可能な軸方向移動体と、を有し、
交差方向移動体が前記把持準備位置にある状態で、軸方向移動体は、前記回転体の一端部を前記把持装置が把持する前進位置と、該前進位置から後退した後退位置との間で前記軸方向に移動可能である、ことを特徴とする請求項２に記載のバランス修正装置。
【請求項４】
前記支持体は、前記切削装置により前記回転体を切削する時だけでなく、前記回転体のアンバランスを計測するために前記回転体を回転させる時にも、前記回転体を支持し、
前記回転機械は、回転駆動されるタービン翼を有する前記回転体と、該回転体を回転可能に支持する静止側部材と、を備え、
前記支持体は、前記静止側部材を介して前記回転体を支持し、この状態で、該支持体の内部に前記タービン翼が位置し、
前記支持体に支持された状態の前記回転体を回転駆動するために、前記支持体の内部には、前記タービン翼を回転駆動する流体を流す流路が形成された流路形成体が取り付けられ、
前記支持体の内部から前記流路形成体を取り出すための取出穴が、前記把持準備位置の側に開口するように前記支持体に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバランス修正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１８８９（Ｐ２０１１−２１８８９Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４３９９（Ｐ２００９−１６４３９９）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]