回転体把持装置
【課題】アンバランス計測時には、翼構造部の回転翼を回転駆動した駆動ガスの昇圧を抑制することができ、アンバランス修正のための除去加工時には、翼構造部を把持して回転体が回転しないようにする。
【解決手段】駆動装置２３は、把持ユニット１９を、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置に移動させることで、把持ユニット１９が翼構造部８を把持可能となり、排気流路形成体２１を前記対向位置に移動させることで、排気流路形成体２１に形成した排気流路内に、回転翼７を駆動した駆動ガスが軸方向に流入するようになっている。
【解決手段】駆動装置２３は、把持ユニット１９を、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置に移動させることで、把持ユニット１９が翼構造部８を把持可能となり、排気流路形成体２１を前記対向位置に移動させることで、排気流路形成体２１に形成した排気流路内に、回転翼７を駆動した駆動ガスが軸方向に流入するようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の回転体に存在するアンバランスを修正するために該回転体を部分的に除去加工する時に、回転体が回転しないように回転体を把持する回転体把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、回転体のアンバランスを計測するとともに、アンバランス修正のために除去加工を行う装置の構成を示す。
当該装置は、支持体５３と、加速度センサ５７、回転角センサ５９、把持装置６１、および加工装置６３を備える。
支持体５３は、回転体６５を回転可能に支持する。図１の例では、支持体５３には、回転体６５を回転可能に支持するラジアル軸受５４ａが組み込まれた軸受ハウジング５４が取り付けられている。これにより、支持体５３は、軸受ハウジング５４を介して回転体６５を回転可能に支持する。
加速度センサ５７は、支持体５３に取り付けられ、支持体５３に発生する加速度（振動）を検出する。
回転角センサ５９は、回転体６５が初期状態から回転した量を示す回転角を検出する。
加工装置６３は、アンバランスが存在する周方向位置において回転体６５を部分的に切削することで、アンバランスを取り除く。
【０００３】
また、図１において、回転体６５は、翼構造部６５ａを有する。翼構造部６５ａには、駆動ガスにより回転駆動されるタービン翼６７が設けられている。タービン翼６７は、タービンハウジング６８に収容されている。タービンハウジング６８には、駆動ガスをタービン翼６７に案内する案内流路６８ａと、タービン翼６７を回転駆動した駆動ガスを外部に排出する排出流路６８ｂが形成されている。
【０００４】
アンバランス計測時には、駆動ガスを案内流路６８ａを通してタービン翼６７に供給することで、タービン翼６７および回転体６５を回転駆動する。この状態で、加速度センサ５７が、支持体５３に発生する振動を検出しつつ、回転角センサ５９が回転体６５の回転角を検出する。これら検出した振動と回転角とに基づいて、回転体６５に存在するアンバランスの周方向位置と大きさを算出する。
【０００５】
除去加工時には、把持装置６１が、支持体５３に形成された挿入穴５３ａを通して、図１の破線で示すように翼構造部６５ａ側へ伸張して、回転体６５が回転しないように回転体６５を把持し、この状態で、計測したアンバランスの周方向位置において、当該アンバランスの大きさに相当する量だけ加工装置６３により回転体６５を部分的に切削する。これにより、回転体６５のアンバランスを取り除く。なお、挿入穴５３ａは、アンバランス計測時には適宜の手段で閉じられる。
【０００６】
上述したアンバランスの計測と修正の方法は、例えば下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２４４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した構成においては、以下の問題点があった。
【０００９】
排出流路６８ｂから駆動ガスを受ける排出穴５３ｂが支持体５３に形成されている。翼構造部６５ａに軸方向に対向する位置に把持装置６１を配置するため、排出穴５３ｂは、回転翼（タービン翼６７）から軸方向後方（図１における左方向）へ延びた後、直ぐに半径方向（図１における上方）に曲って、駆動ガスを当該半径方向に別の排気ダクト（図示せず）へ案内する。このように、排出穴５３ｂが、軸方向から半径方向に急に曲るので、駆動ガスの圧力が高くなり過ぎる。その結果、回転体６５の回転速度を規定の速度まで上げることができなくなるとともに、図１の矢印Ａの方向にスラスト力が回転体６５に作用し回転機械の負荷が過大となる。負荷が過大になると、異常振動が発生し、正確なアンバランス量の計測が困難になるおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、アンバランス計測時には、翼構造部の回転翼を回転駆動した駆動ガスの昇圧を抑制することができ、除去加工時には、翼構造部を把持して回転体が回転しないようにすることができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によると、回転機械の回転体に存在するアンバランスを修正するために該回転体を部分的に除去加工する時に、回転体が回転しないように回転体を把持する回転体把持装置であって、
前記回転体は、駆動ガスにより回転駆動される回転翼が設けられた翼構造部を有し、該翼構造部はハウジングに収容されており、該ハウジングには、駆動ガスを前記回転翼に案内する案内流路と、前記回転翼を駆動した駆動ガスを回転体の軸方向に外部へ排出する排出流路とが形成されており、
前記除去加工の時に、翼構造部を把持する把持ユニットと、
回転体のアンバランスを計測するために回転体を回転させている時に、前記排出流路から排出される駆動ガスを流す排気流路を有する排気流路形成体と、
把持ユニットと排気流路形成体を、互いに排他的に、翼構造部に軸方向に対向する対向位置へ移動させる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、把持ユニットを前記対向位置に移動させることで、把持ユニットが翼構造部を把持可能となり、前記排気流路形成体を前記対向位置に移動させることで、前記排気流路内に、前記排出流路からの駆動ガスが軸方向に流入するようになっている、ことを特徴とする回転体把持装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によると、前記駆動装置は、把持装置と排気流路形成体のいずれも前記対向位置以外の位置へ移動させることで、前記対向位置に空間を確保する。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、アンバランス計測時には、排気流路形成体を、翼構造部に軸方向に対向する対向位置へ駆動装置により移動させるので、排出流路からの駆動ガスを、軸方向に排気流路形成体の排気流路に流すことができる。従って、回転翼を回転駆動した駆動ガスを、軸方向に流すことができる範囲を拡大できる。よって、回転翼を回転駆動した駆動ガスの昇圧を抑制することができる。
また、除去加工時には、把持ユニットを、前記対向位置へ駆動装置により移動させるので、把持ユニットにより翼構造体を把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】回転体のアンバランスの計測と修正を行う装置を示す。
【図２】本発明の実施形態による回転体把持装置をアンバランス計測修正装置に適用した構成を示す。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視簡略図である。
【図４】図２の状態から回転体把持装置と排気流路形成体を移動させ、排気流路形成体を翼構造部に軸方向に対向させた状態を示す。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視簡略図である。
【図６】回転体把持装置と排気流路形成体を、翼構造部に軸方向に対向しない位置へ移動させた状態を示す。
【図７】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図８】図２の破線Ｌｂで囲んだ部分の拡大図である。
【図９】図２の状態から、把持ユニットの把持部を翼構造部側に前進させた状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい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。
【００１６】
図２は、アンバランス計測修正装置２０に、本発明の実施形態による回転体把持装置１０を適用した場合を示す。
アンバランス計測修正装置２０は、回転体３のアンバランスを計測するとともに、アンバランス修正のために除去加工を行う。
回転体把持装置１０は、回転機械５の回転体３に存在するアンバランスを修正するために該回転体３を部分的に除去加工する時に、回転体３が回転しないように回転体３を把持する。
なお、以下において、回転体３の中心軸Ｃ周りの方向を単に周方向といい、当該中心軸Ｃと平行な方向を単に軸方向という。
【００１７】
前記回転体３は、駆動ガスにより回転駆動される回転翼７が設けられた翼構造部８を有する。該翼構造部８はハウジング１５（この例ではタービンハウジング１５）に収容されている。該ハウジング１５には、駆動ガスを前記回転翼７に案内する案内流路１５ａと、前記回転翼７を駆動した駆動ガスを軸方向に外部へ排出する排出流路１５ｂとが形成されている。このハウジング１５は、後述の支持体１３の内部に取り付けられている。
【００１８】
図２では、回転機械５は過給機である。過給機５の回転体３は、図２に示すように、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼７と、タービン翼７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９と、一端部にタービン翼７（翼構造部８）が設けられ他端部にコンプレッサ翼９が設けられている回転シャフト１２とを有する。
【００１９】
また、過給機５は、軸受ハウジング１１を有する。軸受ハウジング１１の内部には、回転体３を回転可能に支持するラジアル軸受部１１ａが内部に組み込まれている。なお、過給機５には、コンプレッサ翼９を内部に収容するコンプレッサハウジング（図２では取り外されている）も設けられる。
【００２０】
図２において、バランス修正のために、軸受ハウジング１１は、支持体１３に取り付けられている。これにより、支持体１３は、軸受ハウジング１１を介して回転体３を回転可能に支持する。
【００２１】
支持体１３は、タービン翼７を駆動する駆動ガスをタービンハウジング１５の案内流路１５ａへ供給でき、タービン翼７を駆動した当該駆動ガスを、支持体１３に形成した排出穴１３ａを介して支持体１３の外部へ排出できるように支持体１３が構成されている。
【００２２】
回転体３は、回転機械５に設けられ、そのバランス修正のために部分的に除去加工される。そのために、回転体３は、その軸方向端部に、前記除去加工がなされる除去対象部１７（図の例ではナット１７）を備える。
【００２３】
回転体把持装置１０は、把持ユニット１９、排気流路形成体２１、および駆動装置２３（図３を参照）を備える。
【００２４】
把持ユニット１９は、前記除去加工の時に、翼構造部８を把持する。
【００２５】
排気流路形成体２１には、排気流路２１ａが形成されている。排気流路２１ａは、回転体３のアンバランスを計測するために回転体３を回転させている時に、前記排出流路１５ｂから排出される駆動ガスを流す。
【００２６】
駆動装置２３は、把持ユニット１９と排気流路形成体２１を、互いに排他的に、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置へ移動させる。
図２と図３は、把持ユニット１９が、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置にある状態を示す。図３は、図２のＡ−Ａ矢視図であるが、図３において、一部の構成のみを示し他の構成の図示を省略している。図４と図５は、排気流路形成体２１が、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置にある状態を示す。図５は、図４のＡ−Ａ矢視図であるが、図５において、一部の構成のみを示し他の構成の図示を省略している。
前記駆動装置２３は、把持ユニット１９を前記対向位置に移動させることで（図２、図３の状態）、把持ユニット１９が翼構造部８を把持可能となり、前記排気流路形成体２１を前記対向位置に移動させることで（図４、図５の状態）、前記排気流路２１ａが、排出流路１５ｂと排出穴１３ａに軸方向に整合して、排出穴１３ａを通して、排出流路１５ｂからの駆動ガスを受け入れるようになっている。なお、把持ユニット１９は、後述のように、前記対向位置にある時に、排出穴１３ａと排出流路１５ｂを通して翼構造部８を把持する。
【００２７】
駆動装置２３は、軸方向と交差する交差方向（図３の例では、軸方向と直交する水平方向）に移動可能な交差方向移動体２３ａと、交差方向移動体２３ａを交差方向に移動させる駆動部２３ｂとを有する。駆動部２３ｂ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３のように、該エアシリンダ装置のシリンダ２３ｂ１は、一定位置に固定され、該エアシリンダ装置のピストン先端２３ｂ２は交差方向移動体２３ａに固定される。
交差方向移動体２３ａに、把持ユニット１９と排気流路形成体２１が設置される。交差方向移動体２３ａにおける把持ユニット１９と排気流路形成体２１の設置位置は、互いに交差方向にずれている。
【００２８】
前記駆動装置２３は、図６のように、交差方向移動体２３ａを交差方向に移動させることで、把持ユニット１９と排気流路形成体２１のいずれも前記対向位置以外の位置へ移動させることができる。これにより、前記対向位置に空間を確保する。従って、この空間を利用して、後述の閉塞部材１３ｄを支持体１３の本体１３ｃから外してタービンハウジング１５を他のタービンハウジング１５に交換することができる。タービンハウジング１５は、支持体１３に取り付ける回転体３を別の種類のものに交換する場合に、当該種類の回転体３の翼構造部８の大きさと形状に合わせて交換される。
【００２９】
以下、本実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
支持体１３の内部からタービンハウジング１５を取り出すための取出穴１３ｂが、前記対向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。支持体１３は、取出穴１３ｂを塞ぐ閉塞部材１３ｄを有する。閉塞部材１３ｄは、ボルト（図示せず）などにより支持体１３の本体１３ｃに取り外し可能に取り付けられる。図２の例では、この閉塞部材１３ｄに排気口１３ａが形成される。また、図２の例では、タービンハウジング１５は、例えば閉塞部材１３ｄを前記軸方向に貫通するボルト１８により、閉塞部材１３ｄに取り付けられ、これにより、閉塞部材１３ｄを介して支持体１３に取り付けられる。
【００３１】
支持体１３は、補強部材２７を介して軸受ハウジング１１を支持する。補強部材２７には、翼構造部８を通すための貫通穴（図示せず）が、その中央において図２の左右方向に貫通している。また、支持体１３には、図２の右側から支持体１３の内部に、翼構造部８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２の右方向に開口している。また、補強部材２７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２の例では、押圧手段２４により、軸受ハウジング１１の被押付部１１ｂを補強部材２７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、軸受ハウジング１１の被押付部１１ｂを補強部材２７に前記軸方向に押し付けることで、軸受ハウジング１１が補強部材２７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、周方向に間隔をおいて複数設けてよい。図７は、図２のＢ−Ｂ矢視図であり、図７の破線で囲まれた範囲Ｒにおいて、補強部材２７は、支持体１３に前記軸方向に接触または結合している。
【００３２】
把持ユニット１９は、回転体３の一端部３ａを把持する把持部１９ａと、該把持部１９ａが先端に結合された把持シャフト１９ｂとを有する。
【００３３】
把持部１９ａは、この例では、コレットチャック１９ａである。図８は、図２の破線Ｌｂで囲んだ部分の拡大図であり、コレットチャック１９ａを示す。コレットチャック１９ａ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、軸方向（図８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８の右端部）のほうが後端部（図８の左端部）よりもコレットチャック１９ａ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１９ａの後端部は把持シャフト１９ｂの先端部（図８の右端部）に取り付けられ、これによりコレットチャック１９ａが把持シャフト１９ｂに支持される。把持ユニット１９は、円筒形の部材であるクランプ部材１９ｃをさらに有する。クランプ部材１９ｃは、コレットチャック１９ａおよび把持シャフト１９ｂに嵌合している。また、クランプ部材１９ｃは、軸方向に移動可能となっている。クランプ部材１９ｃを、適宜の手段により、軸方向後方側（図８の左方向）に移動させることで、クランプ部材１９ｃの内面が各コレット爪２９をクランプ部材１９ｃ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１９ａの内部空間に挿入されている回転体３の一端部３ａを強固に把持する。
【００３４】
把持ユニット１９は、さらに、軸方向移動体１９ｄと駆動部１９ｅを備える。
【００３５】
軸方向移動体１９ｄは、交差方向移動体２３ａに設けられ交差方向移動体２３ａに対し軸方向に移動可能である。軸方向移動体１９ｄは、把持ユニット１９が前記対向位置にある状態（図２、図３の状態）で、回転体３の一端部３ａを把持ユニット１９が把持する前進位置（図９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、把持ユニット１９が前記対向位置にある状態で、前記後退位置から軸方向移動体１９ｄが前記前進位置まで前記軸方向に移動することで、図９のように、把持部１９ａが、排気口１３ａと排出流路１５bを通して回転体３の一端部３ａを把持する前記前進位置まで移動する。
【００３６】
軸方向移動体１９ｄは、駆動部１９ｅに駆動されることで前記軸方向に往復動する。駆動部１９ｅ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１９ｅ１は、交差方向移動体２３ａに固定され、エアシリンダ装置のピストン先端１９ｅ２は軸方向移動体１９ｄに固定される。
【００３７】
軸方向移動体１９ｄに関連して、把持ユニット１９は、支持部材３１、被押圧部材３３、回転角調節装置３５、および回転阻止機構３７をさらに有する。
【００３８】
２つの支持部材３１が、図２のように、前記軸方向に間隔をおいて軸方向移動体１９ｄに固定される。各支持部材３１は、把持シャフト１９ｂが回転できるように把持シャフト１９ｂ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１９ｂが遊びをもって貫通する貫通孔が形成されている。
【００３９】
２つの被押圧部材３３は、把持シャフト１９ｂ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１９ｄが前記軸方向に移動すると、軸方向移動体１９ｄ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１９ｂが軸方向移動体１９ｄと共に前記軸方向に移動する。
【００４０】
回転角調節装置３５は、把持シャフト１９ｂの回転角を調節する。回転角調節装置３５は、軸方向移動体１９ｄに設置され、軸方向移動体１９ｄと共に前記軸方向に移動する。また、回転角調節装置３５は、把持部１９ａが回転体３の一端部３ａを把持した状態で、把持シャフト１９ｂを回転させ、これにより、回転体３を回転させ、回転体３の回転角を調節する。図２の例では、回転角調節装置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１９ｂに固定された位置調整ギヤ３５ｄと、を有する。
【００４１】
回転阻止機構３７は、加工具１４ａが回転体３の除去対象部１７を除去加工している時に回転体３を把持した把持部１９ａが回転してしまわないように、把持シャフト１９ｂをその周方向に固定する。例えば、回転阻止機構３７は、把持シャフト１９ｂに固定され把持シャフト１９ｂから把持シャフト１９ｂ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１９ｄ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。
【００４２】
アンバランス計測修正装置２０は、回転体３のアンバランス計測を行う。そのために、アンバランス計測修正装置２０は、加速度センサ４７、回転角センサ４９、および演算器５１を備える。
【００４３】
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３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３の回転は、上述したように、支持体１３の外部からタービンハウジング１５の案内流路１５ａに駆動ガスを供給することで行う。これにより、当該駆動ガスによりタービン翼７が回転駆動されて回転体３が回転する。
【００４４】
この時、駆動部２３ｂにより、排気流路形成体２１は、前記対向位置に移動させられているので、タービン翼７を回転駆動した駆動ガスは、排出流路１５ｂから排出穴１３ａを通して排気流路２１ａへ流入する。排気流路２１ａへ流入した駆動ガスは、排気流路２１ａの出口である開口部２１ｃに接続されたダクト（図示せず）内に流入してよい。
また、排気流路形成体２１が前記対向位置にある時に、排気流路形成体２１と支持体１３との間に隙間が存在するようになっている。これにより、排気流路形成体２１が支持体１３に接触しないようになっているので、加速度センサ４７で支持体１３の振動を計測する時に、排気流路形成体２１が当該振動計測に影響を与えることがない。
なお、図４のように、排気流路形成体２１における支持体１３側の端面には、支持体１３の構成材料（鉄等の金属）より柔らかいテフロン（登録商標）などの樹脂材料で形成された被膜２１ｂを取り付けておくのがよい。これにより、排気流路形成体２１を交差方向に移動させる時に、万一、被膜２１ｂが支持体１３に接触しても、支持体１３が損傷しない。また、前記対向位置にある時に、排気流路形成体２１が被膜２１ｂを介して支持体１３に接触するようにした場合に、被膜２１ｂが柔らかいので、被膜２１ｂにより、この接触による振動計測への影響を抑制しつつ、駆動ガスをシールすることができる。
【００４５】
回転角センサ４９は、回転体３の回転角を検出する。この回転角は、回転体３が１回転することでゼロ度〜３６０度まで変化する。回転角センサ４９は、回転体３のコンプレッサ翼９側端部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、後述の加工具１４ａと干渉しない位置に移動させられる。
【００４６】
演算器５１は、加速度センサ４７が検出した前記加速度と回転角センサ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３のアンバランスデータを算出する。アンバランスデータは、回転体３においてアンバランスが存在する周方向位置と、当該アンバランスの大きさとからなる。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３に試し錘を取り付けること等により回転体３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。
【００４７】
アンバランス計測修正装置２０は、回転体３の除去加工を行う切削装置１４を備える。切削装置１４は、回転体３の他端部（この例では、コンプレッサ翼９側の端部）にある除去対象部１７の一部を除去加工する加工具１４ａ（例えば、エンドミル）と、該加工具１４ａが取り付けられる可動部１４ｂと、該可動部１４ｂを移動させる切削制御部１４ｃと、を有する。この切削制御部１４ｃは、サーボモータを用いて、例えば可動部１４ｂを軸方向、２軸方向（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（軸方向、軸方向に直交する水平方向、および鉛直方向）に移動させる制御装置である。
【００４８】
切削制御部１４ｃは、アンバランスデータに基づいて加工具１４ａを移動させる。即ち、切削制御部１４ｃは、回転体３においてアンバランスが存在する周方向位置において、当該アンバランスの大きさ（＝ｒ×ｍ、ここでｒは回転体３の中心軸Cからの距離であり、ｍは質量である）だけ加工具１４ａが回転体３を切削するように可動部１４ｂを軸方向に移動させる制御を行う。
【００４９】
上述のアンバランス計測修正装置２０による除去加工の手順について説明する。まず、上述のように、把持ユニット１９が前記対向位置にある状態で、軸方向移動体１９ｄを、把持ユニット１９が回転体３の一端部３ａを把持する前記前進位置に移動させる。次いで、把持ユニット１９の把持部１９ａが回転体３の一端部３ａ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１９ｂ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に基づいて、切削制御部１４ｃが、加工具１４を、回転体３においてアンバランスが存在する周方向位置に位置決めし、この状態で、加工具１４を、除去対象部１７に向けて軸方向に移動させ、これにより、当該アンバランスの大きさ（＝ｒ×ｍ、ここでｒは回転体３の軸心からの距離であり、ｍは質量である）だけ除去対象部１７を切削する。なお、切削する直前に、回転角調節装置３５により、上述のように把持シャフト１９ｂを回転させ、回転体３の回転角を調節してよい。
【００５０】
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、以下の変形例１〜３を、任意に組み合わせて、または単独で採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってもよいし、適宜変更してもよい。
【００５１】
（変形例１）
回転機械５は、過給機でなくてもよく、翼構造部８を有する回転体３を備えるものであればよい。
【００５２】
（変形例２）
本発明では、回転体３のアンバランスを除去するために、除去加工により回転体３の一部を除去するが、除去加工は、切削以外の他の加工（例えばレーザ加工）であってもよい。レーザ加工では、回転体３の一部を溶融して除去する。
【００５３】
（変形例３）
上述では、除去加工は、軸方向に行われたが、半径方向に除去加工してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
３ 回転体、３ａ 一端部、５ 回転機械、７ 回転翼（タービン翼）、８ 翼構造部、９ コンプレッサ翼、１０ 回転体把持装置、１１ 軸受ハウジング、１１ａ ラジアル軸受部、１１ｂ 被押付部，１２ 回転シャフト、１３ 支持体、１３ａ 排出穴、１３ｂ 取出穴、１３ｃ 支持体の本体、１３ｄ 閉塞部材、１４ 切削装置、１４ａ 加工具、１４ｂ 可動部、１４ｃ 切削制御部、１５ タービンハウジング、１５ａ 案内流路、１５ｂ 排出流路、１６ ボルト、１７ 除去対象部、１８ ボルト、１９ 把持ユニット、１９ａ 把持部（コレットチャック）、１９ｂ 把持シャフト、１９ｃ クランプ部材、１９ｄ 軸方向移動体、１９ｅ 駆動部、１９ｅ１ シリンダ、１９ｅ２ ピストン先端、２０ アンバランス計測修正装置、２１ 排気流路形成体、２１ａ 排気流路、２１ｂ 被膜、２１ｃ 開口部、２３ 駆動装置、２３ａ 交差方向移動体、２３ｂ 駆動部、２３ｂ１ シリンダ、２３ｂ２ ピストン先端、２４ 押圧手段、２４ａ クランプロッド、２４ｂ 油圧クランプの本体、２７ 補強部材、２９ コレット爪、３１ 支持部材、３３ 被押圧部材、３５ 回転角調節装置、３７ 回転阻止機構、３７ａ フランジ部、３７ｂ クランプ装置、４７ 加速度センサ、４９ 回転角センサ、５１ 演算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の回転体に存在するアンバランスを修正するために該回転体を部分的に除去加工する時に、回転体が回転しないように回転体を把持する回転体把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、回転体のアンバランスを計測するとともに、アンバランス修正のために除去加工を行う装置の構成を示す。
当該装置は、支持体５３と、加速度センサ５７、回転角センサ５９、把持装置６１、および加工装置６３を備える。
支持体５３は、回転体６５を回転可能に支持する。図１の例では、支持体５３には、回転体６５を回転可能に支持するラジアル軸受５４ａが組み込まれた軸受ハウジング５４が取り付けられている。これにより、支持体５３は、軸受ハウジング５４を介して回転体６５を回転可能に支持する。
加速度センサ５７は、支持体５３に取り付けられ、支持体５３に発生する加速度（振動）を検出する。
回転角センサ５９は、回転体６５が初期状態から回転した量を示す回転角を検出する。
加工装置６３は、アンバランスが存在する周方向位置において回転体６５を部分的に切削することで、アンバランスを取り除く。
【０００３】
また、図１において、回転体６５は、翼構造部６５ａを有する。翼構造部６５ａには、駆動ガスにより回転駆動されるタービン翼６７が設けられている。タービン翼６７は、タービンハウジング６８に収容されている。タービンハウジング６８には、駆動ガスをタービン翼６７に案内する案内流路６８ａと、タービン翼６７を回転駆動した駆動ガスを外部に排出する排出流路６８ｂが形成されている。
【０００４】
アンバランス計測時には、駆動ガスを案内流路６８ａを通してタービン翼６７に供給することで、タービン翼６７および回転体６５を回転駆動する。この状態で、加速度センサ５７が、支持体５３に発生する振動を検出しつつ、回転角センサ５９が回転体６５の回転角を検出する。これら検出した振動と回転角とに基づいて、回転体６５に存在するアンバランスの周方向位置と大きさを算出する。
【０００５】
除去加工時には、把持装置６１が、支持体５３に形成された挿入穴５３ａを通して、図１の破線で示すように翼構造部６５ａ側へ伸張して、回転体６５が回転しないように回転体６５を把持し、この状態で、計測したアンバランスの周方向位置において、当該アンバランスの大きさに相当する量だけ加工装置６３により回転体６５を部分的に切削する。これにより、回転体６５のアンバランスを取り除く。なお、挿入穴５３ａは、アンバランス計測時には適宜の手段で閉じられる。
【０００６】
上述したアンバランスの計測と修正の方法は、例えば下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２４４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した構成においては、以下の問題点があった。
【０００９】
排出流路６８ｂから駆動ガスを受ける排出穴５３ｂが支持体５３に形成されている。翼構造部６５ａに軸方向に対向する位置に把持装置６１を配置するため、排出穴５３ｂは、回転翼（タービン翼６７）から軸方向後方（図１における左方向）へ延びた後、直ぐに半径方向（図１における上方）に曲って、駆動ガスを当該半径方向に別の排気ダクト（図示せず）へ案内する。このように、排出穴５３ｂが、軸方向から半径方向に急に曲るので、駆動ガスの圧力が高くなり過ぎる。その結果、回転体６５の回転速度を規定の速度まで上げることができなくなるとともに、図１の矢印Ａの方向にスラスト力が回転体６５に作用し回転機械の負荷が過大となる。負荷が過大になると、異常振動が発生し、正確なアンバランス量の計測が困難になるおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、アンバランス計測時には、翼構造部の回転翼を回転駆動した駆動ガスの昇圧を抑制することができ、除去加工時には、翼構造部を把持して回転体が回転しないようにすることができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によると、回転機械の回転体に存在するアンバランスを修正するために該回転体を部分的に除去加工する時に、回転体が回転しないように回転体を把持する回転体把持装置であって、
前記回転体は、駆動ガスにより回転駆動される回転翼が設けられた翼構造部を有し、該翼構造部はハウジングに収容されており、該ハウジングには、駆動ガスを前記回転翼に案内する案内流路と、前記回転翼を駆動した駆動ガスを回転体の軸方向に外部へ排出する排出流路とが形成されており、
前記除去加工の時に、翼構造部を把持する把持ユニットと、
回転体のアンバランスを計測するために回転体を回転させている時に、前記排出流路から排出される駆動ガスを流す排気流路を有する排気流路形成体と、
把持ユニットと排気流路形成体を、互いに排他的に、翼構造部に軸方向に対向する対向位置へ移動させる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、把持ユニットを前記対向位置に移動させることで、把持ユニットが翼構造部を把持可能となり、前記排気流路形成体を前記対向位置に移動させることで、前記排気流路内に、前記排出流路からの駆動ガスが軸方向に流入するようになっている、ことを特徴とする回転体把持装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によると、前記駆動装置は、把持装置と排気流路形成体のいずれも前記対向位置以外の位置へ移動させることで、前記対向位置に空間を確保する。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、アンバランス計測時には、排気流路形成体を、翼構造部に軸方向に対向する対向位置へ駆動装置により移動させるので、排出流路からの駆動ガスを、軸方向に排気流路形成体の排気流路に流すことができる。従って、回転翼を回転駆動した駆動ガスを、軸方向に流すことができる範囲を拡大できる。よって、回転翼を回転駆動した駆動ガスの昇圧を抑制することができる。
また、除去加工時には、把持ユニットを、前記対向位置へ駆動装置により移動させるので、把持ユニットにより翼構造体を把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】回転体のアンバランスの計測と修正を行う装置を示す。
【図２】本発明の実施形態による回転体把持装置をアンバランス計測修正装置に適用した構成を示す。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視簡略図である。
【図４】図２の状態から回転体把持装置と排気流路形成体を移動させ、排気流路形成体を翼構造部に軸方向に対向させた状態を示す。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視簡略図である。
【図６】回転体把持装置と排気流路形成体を、翼構造部に軸方向に対向しない位置へ移動させた状態を示す。
【図７】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図８】図２の破線Ｌｂで囲んだ部分の拡大図である。
【図９】図２の状態から、把持ユニットの把持部を翼構造部側に前進させた状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい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。
【００１６】
図２は、アンバランス計測修正装置２０に、本発明の実施形態による回転体把持装置１０を適用した場合を示す。
アンバランス計測修正装置２０は、回転体３のアンバランスを計測するとともに、アンバランス修正のために除去加工を行う。
回転体把持装置１０は、回転機械５の回転体３に存在するアンバランスを修正するために該回転体３を部分的に除去加工する時に、回転体３が回転しないように回転体３を把持する。
なお、以下において、回転体３の中心軸Ｃ周りの方向を単に周方向といい、当該中心軸Ｃと平行な方向を単に軸方向という。
【００１７】
前記回転体３は、駆動ガスにより回転駆動される回転翼７が設けられた翼構造部８を有する。該翼構造部８はハウジング１５（この例ではタービンハウジング１５）に収容されている。該ハウジング１５には、駆動ガスを前記回転翼７に案内する案内流路１５ａと、前記回転翼７を駆動した駆動ガスを軸方向に外部へ排出する排出流路１５ｂとが形成されている。このハウジング１５は、後述の支持体１３の内部に取り付けられている。
【００１８】
図２では、回転機械５は過給機である。過給機５の回転体３は、図２に示すように、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼７と、タービン翼７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９と、一端部にタービン翼７（翼構造部８）が設けられ他端部にコンプレッサ翼９が設けられている回転シャフト１２とを有する。
【００１９】
また、過給機５は、軸受ハウジング１１を有する。軸受ハウジング１１の内部には、回転体３を回転可能に支持するラジアル軸受部１１ａが内部に組み込まれている。なお、過給機５には、コンプレッサ翼９を内部に収容するコンプレッサハウジング（図２では取り外されている）も設けられる。
【００２０】
図２において、バランス修正のために、軸受ハウジング１１は、支持体１３に取り付けられている。これにより、支持体１３は、軸受ハウジング１１を介して回転体３を回転可能に支持する。
【００２１】
支持体１３は、タービン翼７を駆動する駆動ガスをタービンハウジング１５の案内流路１５ａへ供給でき、タービン翼７を駆動した当該駆動ガスを、支持体１３に形成した排出穴１３ａを介して支持体１３の外部へ排出できるように支持体１３が構成されている。
【００２２】
回転体３は、回転機械５に設けられ、そのバランス修正のために部分的に除去加工される。そのために、回転体３は、その軸方向端部に、前記除去加工がなされる除去対象部１７（図の例ではナット１７）を備える。
【００２３】
回転体把持装置１０は、把持ユニット１９、排気流路形成体２１、および駆動装置２３（図３を参照）を備える。
【００２４】
把持ユニット１９は、前記除去加工の時に、翼構造部８を把持する。
【００２５】
排気流路形成体２１には、排気流路２１ａが形成されている。排気流路２１ａは、回転体３のアンバランスを計測するために回転体３を回転させている時に、前記排出流路１５ｂから排出される駆動ガスを流す。
【００２６】
駆動装置２３は、把持ユニット１９と排気流路形成体２１を、互いに排他的に、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置へ移動させる。
図２と図３は、把持ユニット１９が、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置にある状態を示す。図３は、図２のＡ−Ａ矢視図であるが、図３において、一部の構成のみを示し他の構成の図示を省略している。図４と図５は、排気流路形成体２１が、翼構造部８に軸方向に対向する対向位置にある状態を示す。図５は、図４のＡ−Ａ矢視図であるが、図５において、一部の構成のみを示し他の構成の図示を省略している。
前記駆動装置２３は、把持ユニット１９を前記対向位置に移動させることで（図２、図３の状態）、把持ユニット１９が翼構造部８を把持可能となり、前記排気流路形成体２１を前記対向位置に移動させることで（図４、図５の状態）、前記排気流路２１ａが、排出流路１５ｂと排出穴１３ａに軸方向に整合して、排出穴１３ａを通して、排出流路１５ｂからの駆動ガスを受け入れるようになっている。なお、把持ユニット１９は、後述のように、前記対向位置にある時に、排出穴１３ａと排出流路１５ｂを通して翼構造部８を把持する。
【００２７】
駆動装置２３は、軸方向と交差する交差方向（図３の例では、軸方向と直交する水平方向）に移動可能な交差方向移動体２３ａと、交差方向移動体２３ａを交差方向に移動させる駆動部２３ｂとを有する。駆動部２３ｂ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３のように、該エアシリンダ装置のシリンダ２３ｂ１は、一定位置に固定され、該エアシリンダ装置のピストン先端２３ｂ２は交差方向移動体２３ａに固定される。
交差方向移動体２３ａに、把持ユニット１９と排気流路形成体２１が設置される。交差方向移動体２３ａにおける把持ユニット１９と排気流路形成体２１の設置位置は、互いに交差方向にずれている。
【００２８】
前記駆動装置２３は、図６のように、交差方向移動体２３ａを交差方向に移動させることで、把持ユニット１９と排気流路形成体２１のいずれも前記対向位置以外の位置へ移動させることができる。これにより、前記対向位置に空間を確保する。従って、この空間を利用して、後述の閉塞部材１３ｄを支持体１３の本体１３ｃから外してタービンハウジング１５を他のタービンハウジング１５に交換することができる。タービンハウジング１５は、支持体１３に取り付ける回転体３を別の種類のものに交換する場合に、当該種類の回転体３の翼構造部８の大きさと形状に合わせて交換される。
【００２９】
以下、本実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
支持体１３の内部からタービンハウジング１５を取り出すための取出穴１３ｂが、前記対向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。支持体１３は、取出穴１３ｂを塞ぐ閉塞部材１３ｄを有する。閉塞部材１３ｄは、ボルト（図示せず）などにより支持体１３の本体１３ｃに取り外し可能に取り付けられる。図２の例では、この閉塞部材１３ｄに排気口１３ａが形成される。また、図２の例では、タービンハウジング１５は、例えば閉塞部材１３ｄを前記軸方向に貫通するボルト１８により、閉塞部材１３ｄに取り付けられ、これにより、閉塞部材１３ｄを介して支持体１３に取り付けられる。
【００３１】
支持体１３は、補強部材２７を介して軸受ハウジング１１を支持する。補強部材２７には、翼構造部８を通すための貫通穴（図示せず）が、その中央において図２の左右方向に貫通している。また、支持体１３には、図２の右側から支持体１３の内部に、翼構造部８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２の右方向に開口している。また、補強部材２７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２の例では、押圧手段２４により、軸受ハウジング１１の被押付部１１ｂを補強部材２７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、軸受ハウジング１１の被押付部１１ｂを補強部材２７に前記軸方向に押し付けることで、軸受ハウジング１１が補強部材２７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、周方向に間隔をおいて複数設けてよい。図７は、図２のＢ−Ｂ矢視図であり、図７の破線で囲まれた範囲Ｒにおいて、補強部材２７は、支持体１３に前記軸方向に接触または結合している。
【００３２】
把持ユニット１９は、回転体３の一端部３ａを把持する把持部１９ａと、該把持部１９ａが先端に結合された把持シャフト１９ｂとを有する。
【００３３】
把持部１９ａは、この例では、コレットチャック１９ａである。図８は、図２の破線Ｌｂで囲んだ部分の拡大図であり、コレットチャック１９ａを示す。コレットチャック１９ａ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、軸方向（図８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８の右端部）のほうが後端部（図８の左端部）よりもコレットチャック１９ａ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１９ａの後端部は把持シャフト１９ｂの先端部（図８の右端部）に取り付けられ、これによりコレットチャック１９ａが把持シャフト１９ｂに支持される。把持ユニット１９は、円筒形の部材であるクランプ部材１９ｃをさらに有する。クランプ部材１９ｃは、コレットチャック１９ａおよび把持シャフト１９ｂに嵌合している。また、クランプ部材１９ｃは、軸方向に移動可能となっている。クランプ部材１９ｃを、適宜の手段により、軸方向後方側（図８の左方向）に移動させることで、クランプ部材１９ｃの内面が各コレット爪２９をクランプ部材１９ｃ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１９ａの内部空間に挿入されている回転体３の一端部３ａを強固に把持する。
【００３４】
把持ユニット１９は、さらに、軸方向移動体１９ｄと駆動部１９ｅを備える。
【００３５】
軸方向移動体１９ｄは、交差方向移動体２３ａに設けられ交差方向移動体２３ａに対し軸方向に移動可能である。軸方向移動体１９ｄは、把持ユニット１９が前記対向位置にある状態（図２、図３の状態）で、回転体３の一端部３ａを把持ユニット１９が把持する前進位置（図９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、把持ユニット１９が前記対向位置にある状態で、前記後退位置から軸方向移動体１９ｄが前記前進位置まで前記軸方向に移動することで、図９のように、把持部１９ａが、排気口１３ａと排出流路１５bを通して回転体３の一端部３ａを把持する前記前進位置まで移動する。
【００３６】
軸方向移動体１９ｄは、駆動部１９ｅに駆動されることで前記軸方向に往復動する。駆動部１９ｅ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１９ｅ１は、交差方向移動体２３ａに固定され、エアシリンダ装置のピストン先端１９ｅ２は軸方向移動体１９ｄに固定される。
【００３７】
軸方向移動体１９ｄに関連して、把持ユニット１９は、支持部材３１、被押圧部材３３、回転角調節装置３５、および回転阻止機構３７をさらに有する。
【００３８】
２つの支持部材３１が、図２のように、前記軸方向に間隔をおいて軸方向移動体１９ｄに固定される。各支持部材３１は、把持シャフト１９ｂが回転できるように把持シャフト１９ｂ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１９ｂが遊びをもって貫通する貫通孔が形成されている。
【００３９】
２つの被押圧部材３３は、把持シャフト１９ｂ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１９ｄが前記軸方向に移動すると、軸方向移動体１９ｄ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１９ｂが軸方向移動体１９ｄと共に前記軸方向に移動する。
【００４０】
回転角調節装置３５は、把持シャフト１９ｂの回転角を調節する。回転角調節装置３５は、軸方向移動体１９ｄに設置され、軸方向移動体１９ｄと共に前記軸方向に移動する。また、回転角調節装置３５は、把持部１９ａが回転体３の一端部３ａを把持した状態で、把持シャフト１９ｂを回転させ、これにより、回転体３を回転させ、回転体３の回転角を調節する。図２の例では、回転角調節装置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１９ｂに固定された位置調整ギヤ３５ｄと、を有する。
【００４１】
回転阻止機構３７は、加工具１４ａが回転体３の除去対象部１７を除去加工している時に回転体３を把持した把持部１９ａが回転してしまわないように、把持シャフト１９ｂをその周方向に固定する。例えば、回転阻止機構３７は、把持シャフト１９ｂに固定され把持シャフト１９ｂから把持シャフト１９ｂ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１９ｄ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。
【００４２】
アンバランス計測修正装置２０は、回転体３のアンバランス計測を行う。そのために、アンバランス計測修正装置２０は、加速度センサ４７、回転角センサ４９、および演算器５１を備える。
【００４３】
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３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３の回転は、上述したように、支持体１３の外部からタービンハウジング１５の案内流路１５ａに駆動ガスを供給することで行う。これにより、当該駆動ガスによりタービン翼７が回転駆動されて回転体３が回転する。
【００４４】
この時、駆動部２３ｂにより、排気流路形成体２１は、前記対向位置に移動させられているので、タービン翼７を回転駆動した駆動ガスは、排出流路１５ｂから排出穴１３ａを通して排気流路２１ａへ流入する。排気流路２１ａへ流入した駆動ガスは、排気流路２１ａの出口である開口部２１ｃに接続されたダクト（図示せず）内に流入してよい。
また、排気流路形成体２１が前記対向位置にある時に、排気流路形成体２１と支持体１３との間に隙間が存在するようになっている。これにより、排気流路形成体２１が支持体１３に接触しないようになっているので、加速度センサ４７で支持体１３の振動を計測する時に、排気流路形成体２１が当該振動計測に影響を与えることがない。
なお、図４のように、排気流路形成体２１における支持体１３側の端面には、支持体１３の構成材料（鉄等の金属）より柔らかいテフロン（登録商標）などの樹脂材料で形成された被膜２１ｂを取り付けておくのがよい。これにより、排気流路形成体２１を交差方向に移動させる時に、万一、被膜２１ｂが支持体１３に接触しても、支持体１３が損傷しない。また、前記対向位置にある時に、排気流路形成体２１が被膜２１ｂを介して支持体１３に接触するようにした場合に、被膜２１ｂが柔らかいので、被膜２１ｂにより、この接触による振動計測への影響を抑制しつつ、駆動ガスをシールすることができる。
【００４５】
回転角センサ４９は、回転体３の回転角を検出する。この回転角は、回転体３が１回転することでゼロ度〜３６０度まで変化する。回転角センサ４９は、回転体３のコンプレッサ翼９側端部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、後述の加工具１４ａと干渉しない位置に移動させられる。
【００４６】
演算器５１は、加速度センサ４７が検出した前記加速度と回転角センサ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３のアンバランスデータを算出する。アンバランスデータは、回転体３においてアンバランスが存在する周方向位置と、当該アンバランスの大きさとからなる。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３に試し錘を取り付けること等により回転体３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。
【００４７】
アンバランス計測修正装置２０は、回転体３の除去加工を行う切削装置１４を備える。切削装置１４は、回転体３の他端部（この例では、コンプレッサ翼９側の端部）にある除去対象部１７の一部を除去加工する加工具１４ａ（例えば、エンドミル）と、該加工具１４ａが取り付けられる可動部１４ｂと、該可動部１４ｂを移動させる切削制御部１４ｃと、を有する。この切削制御部１４ｃは、サーボモータを用いて、例えば可動部１４ｂを軸方向、２軸方向（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（軸方向、軸方向に直交する水平方向、および鉛直方向）に移動させる制御装置である。
【００４８】
切削制御部１４ｃは、アンバランスデータに基づいて加工具１４ａを移動させる。即ち、切削制御部１４ｃは、回転体３においてアンバランスが存在する周方向位置において、当該アンバランスの大きさ（＝ｒ×ｍ、ここでｒは回転体３の中心軸Cからの距離であり、ｍは質量である）だけ加工具１４ａが回転体３を切削するように可動部１４ｂを軸方向に移動させる制御を行う。
【００４９】
上述のアンバランス計測修正装置２０による除去加工の手順について説明する。まず、上述のように、把持ユニット１９が前記対向位置にある状態で、軸方向移動体１９ｄを、把持ユニット１９が回転体３の一端部３ａを把持する前記前進位置に移動させる。次いで、把持ユニット１９の把持部１９ａが回転体３の一端部３ａ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１９ｂ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に基づいて、切削制御部１４ｃが、加工具１４を、回転体３においてアンバランスが存在する周方向位置に位置決めし、この状態で、加工具１４を、除去対象部１７に向けて軸方向に移動させ、これにより、当該アンバランスの大きさ（＝ｒ×ｍ、ここでｒは回転体３の軸心からの距離であり、ｍは質量である）だけ除去対象部１７を切削する。なお、切削する直前に、回転角調節装置３５により、上述のように把持シャフト１９ｂを回転させ、回転体３の回転角を調節してよい。
【００５０】
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、以下の変形例１〜３を、任意に組み合わせて、または単独で採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってもよいし、適宜変更してもよい。
【００５１】
（変形例１）
回転機械５は、過給機でなくてもよく、翼構造部８を有する回転体３を備えるものであればよい。
【００５２】
（変形例２）
本発明では、回転体３のアンバランスを除去するために、除去加工により回転体３の一部を除去するが、除去加工は、切削以外の他の加工（例えばレーザ加工）であってもよい。レーザ加工では、回転体３の一部を溶融して除去する。
【００５３】
（変形例３）
上述では、除去加工は、軸方向に行われたが、半径方向に除去加工してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
３ 回転体、３ａ 一端部、５ 回転機械、７ 回転翼（タービン翼）、８ 翼構造部、９ コンプレッサ翼、１０ 回転体把持装置、１１ 軸受ハウジング、１１ａ ラジアル軸受部、１１ｂ 被押付部，１２ 回転シャフト、１３ 支持体、１３ａ 排出穴、１３ｂ 取出穴、１３ｃ 支持体の本体、１３ｄ 閉塞部材、１４ 切削装置、１４ａ 加工具、１４ｂ 可動部、１４ｃ 切削制御部、１５ タービンハウジング、１５ａ 案内流路、１５ｂ 排出流路、１６ ボルト、１７ 除去対象部、１８ ボルト、１９ 把持ユニット、１９ａ 把持部（コレットチャック）、１９ｂ 把持シャフト、１９ｃ クランプ部材、１９ｄ 軸方向移動体、１９ｅ 駆動部、１９ｅ１ シリンダ、１９ｅ２ ピストン先端、２０ アンバランス計測修正装置、２１ 排気流路形成体、２１ａ 排気流路、２１ｂ 被膜、２１ｃ 開口部、２３ 駆動装置、２３ａ 交差方向移動体、２３ｂ 駆動部、２３ｂ１ シリンダ、２３ｂ２ ピストン先端、２４ 押圧手段、２４ａ クランプロッド、２４ｂ 油圧クランプの本体、２７ 補強部材、２９ コレット爪、３１ 支持部材、３３ 被押圧部材、３５ 回転角調節装置、３７ 回転阻止機構、３７ａ フランジ部、３７ｂ クランプ装置、４７ 加速度センサ、４９ 回転角センサ、５１ 演算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の回転体に存在するアンバランスを修正するために該回転体を部分的に除去加工する時に、回転体が回転しないように回転体を把持する回転体把持装置であって、
前記回転体は、駆動ガスにより回転駆動される回転翼が設けられた翼構造部を有し、該翼構造部はハウジングに収容されており、該ハウジングには、駆動ガスを前記回転翼に案内する案内流路と、前記回転翼を駆動した駆動ガスを回転体の軸方向に外部へ排出する排出流路とが形成されており、
前記除去加工の時に、翼構造部を把持する把持ユニットと、
回転体のアンバランスを計測するために回転体を回転させている時に、前記排出流路から排出される駆動ガスを流す排気流路を有する排気流路形成体と、
把持ユニットと排気流路形成体を、互いに排他的に、翼構造部に軸方向に対向する対向位置へ移動させる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、把持ユニットを前記対向位置に移動させることで、把持ユニットが翼構造部を把持可能となり、前記排気流路形成体を前記対向位置に移動させることで、前記排気流路内に、前記排出流路からの駆動ガスが軸方向に流入するようになっている、ことを特徴とする回転体把持装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、把持装置と排気流路形成体のいずれも前記対向位置以外の位置へ移動させることで、前記対向位置に空間を確保する、ことを特徴とする請求項１に記載の回転体把持装置。
【請求項１】
回転機械の回転体に存在するアンバランスを修正するために該回転体を部分的に除去加工する時に、回転体が回転しないように回転体を把持する回転体把持装置であって、
前記回転体は、駆動ガスにより回転駆動される回転翼が設けられた翼構造部を有し、該翼構造部はハウジングに収容されており、該ハウジングには、駆動ガスを前記回転翼に案内する案内流路と、前記回転翼を駆動した駆動ガスを回転体の軸方向に外部へ排出する排出流路とが形成されており、
前記除去加工の時に、翼構造部を把持する把持ユニットと、
回転体のアンバランスを計測するために回転体を回転させている時に、前記排出流路から排出される駆動ガスを流す排気流路を有する排気流路形成体と、
把持ユニットと排気流路形成体を、互いに排他的に、翼構造部に軸方向に対向する対向位置へ移動させる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、把持ユニットを前記対向位置に移動させることで、把持ユニットが翼構造部を把持可能となり、前記排気流路形成体を前記対向位置に移動させることで、前記排気流路内に、前記排出流路からの駆動ガスが軸方向に流入するようになっている、ことを特徴とする回転体把持装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、把持装置と排気流路形成体のいずれも前記対向位置以外の位置へ移動させることで、前記対向位置に空間を確保する、ことを特徴とする請求項１に記載の回転体把持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３５９７（Ｐ２０１２−１３５９７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１６８９（Ｐ２０１０−１５１６８９）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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