JP6225246B2 - 回転流体要素及び回転流体要素のアンバランス修正方法 - Google Patents

Description

本開示は、ボス部の外周面に遠心方向に延びて円周方向に間隔を有して配設された複数の翼を備える回転流体要素及びこの回転流体要素のアンバランス修正方法に係る。

近年の回転流体要素は、技術の進歩によりますます精密・高速化しており、より高い性能と機能が要求されている。回転機械の運転において機器の性能を損なう最大の要因は、振動と、これに伴う騒音と考えられる。このため、振動や騒音を低減するために、回転流体要素のアンバランスを修正する必要がある。

そこで、従来より、回転流体要素のアンバランスを修正する方法として、回転流体要素を回転軸に装着するためのナットに対して、回転流体要素のアンバランスの量に応じてナットの一部及び回転流体要素の側面の一部の少なくともいずれかを切削除去する修正が行われている。

また、特許文献１には、回転流体要素として過給機の回転流体要素（タービンホイール、コンプレッサホイール）を例にしたアンバランス修正加工方法が提案されている。このアンバランス修正加工方法は、回転流体要素（タービンホイール、コンプレッサホイール）の除去対象部となる翼間に周方向に一定の角度を隔てた複数の切削除去部を設定し、回転流体要素のアンバランスの量と方位を示すアンバランスベクトルを計測し、アンバランスベクトルの方位の両側に位置する１対の切削除去部における分割ベクトルに分割し、各分割ベクトルに相当するアンバランス量が対応する切削除去部について切削除去できる最大量を超える場合に、分割ベクトルをその方位の両側に位置する１対の切削除去部における分割ベクトルに再分割し、再分割を各分割ベクトルに相当するアンバランス量が対応する切削除去部について切削除去できる最大量以下になるまで繰り返し、相当する切削除去部を切削除去する。

この特許文献１に記載されたアンバランス修正加工方法は、計測されたアンバランスベクトルに基づいて、このアンバランスベクトルに対応する回転体の切削除去部の径方向外側に１箇所、若しくは分割ベクトルに対応する回転体の異なる複数の切削除去部の各径方向外側に１箇所ずつ（全体では複数箇所）加工する。

ここで、アンバランスの量は質量と長さの積で表されるので、長さが大きいほど、アンバランスの修正量を大きくすることができる。このため、アンバランスの修正は、回転流体要素の径方向外側周縁部で切削除去されるのが、一般的である。

特開２０１３−１５４３２号（図４参照）

しかしながら、１回目のアンバランス修正後に残存するアンバランスを再修正する場合、残存するアンバランスの量と位置によっては、１回目に修正した箇所を再度修正する場合がある。この場合には、修正した箇所を再度修正するので、所望の修正量が得られない場合があり、修正精度が低下する。また、再度の修正が過大である場合には、回転体の切削除去部（翼間）に隣接して設けられた翼の強度が低下する虞が生じる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、回転流体要素に複数回のアンバランス修正をしても、アンバランスの修正精度が高く且つ翼の強度が低下していない回転流体要素及び回転流体要素のアンバランス修正方法を提供することを目的とする。

本発明の幾つかの実施形態に係わる回転流体要素によれば、
ボス部の外周面に遠心方向に延びて円周方向に間隔を有して配設された複数の翼を備え、円周方向に隣接する翼間にアンバランスを低減するための切削除去部が設けられた回転流体要素において、
前記切削除去部は、
前記翼間の径方向外側周縁部位に切削除去された第１切削除去部と、
前記第１切削除去部（７４ｃ１）よりも径方向内側部位に切削除去された１つ以上の追加切削除去部と、を含むように構成される。

この場合、回転流体要素の切削除去部は、翼間の径方向外側周縁部位に切削除去された第１切削除去部と、前記第１切削部よりも径方向内側部位に切削除去された追加切削除去部と、を含むので、アンバランスを修正するために切削除去される部位は互いに異なる位置にある。このため、回転流体要素に複数回のアンバランス修正を行っても、アンバランスの修正精度を高くすることができ、また翼の強度が低下していない回転流体要素を実現できる。

幾つかの実施形態では、
前記第１切削除去部は、前記回転流体要素の回転中心と同心円とする半径が異なる複数の環状の領域のうち最も径方向外側に位置する環状の領域内に設けられ、
前記追加切削除去部は、前記最も径方向外側に位置する環状の領域以外の環状の領域内に設けられ、
さらに、前記追加切削除去部が複数ある場合は、それぞれが異なる環状の領域に設けられているように構成される。

この場合、第１切削除去部は、回転流体要素の回転中心と同心円とする半径が異なる複数の環状の領域のうち最も径方向外側に位置する環状の領域内に設けられ、追加切削除去部は、最も径方向外側に位置する環状の領域以外の環状の領域内に設けられるので、第１切削除去部と追加切削除去部は、互いに異なる位置にある。このため、回転流体要素に複数回のアンバランス修正を行っても、アンバランスの修正精度を高くすることができ、また翼の強度が低下していない回転流体要素を実現できる。

幾つかの実施形態では、
前記第１切削除去部は、前記回転流体要素の回転中心に対して径方向一方側及び径方向他方側であって互いに逆位相に位置する一対の位相領域のいずれかの領域内に設けられ、
前記追加切削除去部は、前記第１切削除去部が設けられた位相領域と反対側の位相領域内に設けられているように構成される。

この場合、第１切削除去部は、一対の位相領域のいずれかの領域内に設けられ、追加切削除去部は、第１切削除去部が設けられた位相領域と反対側の位相領域内に設けられるので、第１切削除去部と追加切削除去部は、互いに異なる位置にある。このため、回転流体要素に複数回のアンバランス修正を行っても、アンバランスの修正精度を高くすることができ、また翼の強度が低下していない回転流体要素を実現できる。

幾つかの実施形態では、
前記追加切削除去部は、前記第１切削除去部が設けられた翼間内において、該第１切削除去部から径方向内側に連続的に延びて設けられるように構成される。

この場合、追加切削除去部は、第１切削除去部が設けられた翼間内において、該第１切削除去部から径方向内側に連続的に延びて設けられるので、アンバランス量が比較的に大きい場合、大きなアンバランスの量を２回目の切削作業で一気に除去することができる。このため、アンバランス修正作業の作業性を向上させることができる。

幾つかの実施形態では、
前記追加切削除去部は、前記第１切削除去部が設けられた翼間内において、該第１切削除去部から前記回転流体要素の求心方向に直交する方向に延びて設けられているように構成される。

この場合、追加切削除去部は、第１切削除去部が設けられた翼間内において、該第１切削除去部から回転流体要素の求心方向に直交する方向に延びて設けられているので、アンバランス量が比較的に大きい場合、大きなアンバランスの量を２回目の切削作業で一気に除去することができる。このため、アンバランス修正作業の作業性を向上させることができる。

本発明の幾つかの実施形態に係わる回転流体要素のアンバランス修正方法によれば、
ボス部の外周面に遠心方向に延びて円周方向に間隔を有して配設された複数の翼を備え、円周方向に隣接する翼間にアンバランスを低減する切削除去部を設けるための回転流体要素のアンバランス修正方法であって、
前記回転流体要素の周方向に隣接する復数の翼間に径方向外側周縁部位を含む領域と、該領域よりも径方向内側に位置する領域を含む復数の領域を設定する第１ステップと、
前記回転流体要素のアンバランスの量と位置を求める第２ステップと、
前記第２ステップで求められた前記回転流体要素のアンバランスの量と位置に基づいて、前記複数の領域のうち前記径方向外側周縁部位を含む領域を選択し、選択された領域の切削位置と切削量を求める第３ステップと、
前記第３ステップで求められた前記切削位置及び前記切削量に基づいて、該切削位置において前記第３ステップで求められた切削量で第１回目の切削除去を行って第１切削除去部を設ける第４ステップと、
前記第１回目の切削除去がされた回転流体要素のアンバランスの量と位置を求める第５ステップと、
前記第５ステップで求められたアンバランスの量と位置に基づいて、前記複数の領域のうち前記選択された領域以外の領域を選択し、この選択された領域の切削位置と切削量を求める第６ステップと
前記第６ステップで求められた切削位置及び切削量に基づいて、該切削位置において第６ステップで求められた切削量で第２回目の切削除去を行って追加切削除去部を設ける第７ステップと、を含むように構成される。

この場合、上記回転流体要素のアンバランス修正方法によれば、第１回目の切削除去がされた回転流体要素にアンバランスが残存する場合には、第２回目のアンバランスの量と位置が求められ、求められた第２回目のアンバランスの量と位置に基づいて、第１回目で選択された領域以外のいずれかの領域が選択され、この選択された領域の切削位置と切削量が求められ、この求められた切削位置と切削量に基づいて第２回目の切削除去が行われる。このため、１回目の切削除去がされた位置と、２回目の切削除去がされた位置が異なる位置になるので、１回目の切削除去後に残存するアンバランスの修正加工時に、所望の切削量で修正加工することができる。よって、アンバランス修正の精度を上げることができ、且つ翼の強度を低下させない回転流体要素のアンバランス修正方法を実現できる。

幾つかの実施形態では、
前記第５ステップから前記第７ステップまでを、
所定のアンバランス量以下になるまで繰り返すように構成される。

この場合、前記第５ステップから前記第７ステップまでを、所定のアンバランス量以下になるまで繰り返すことで、アンバランス修正の精度をより上げることができる。

幾つかの実施形態では、
前記第１ステップで設定される複数の領域は、前記回転流体要素の回転中心と同心円とする半径が異なる複数の環状の領域として設定され、
前記第３ステップで選択される領域は、前記複数の環状の領域のうち最も径方向外側に位置する環状の領域であり、
前記第６ステップで選択される領域は、前記第５ステップで求められたアンバランスの量と位置に基づいて、前記最も径方向外側に位置する環状の領域以外の環状の領域が選択されるように構成される。

この場合、第１ステップで設定される複数の領域は、回転流体要素の回転中心と同心円とする半径が異なる複数の環状の領域として設定され、第３ステップで選択される領域は、複数の環状の領域のうち最も径方向外側に位置する環状の領域であり、第６ステップで選択される領域は、第５ステップで求められた第２回目のアンバランスの量と位置に基づいて、最も径方向外側に位置する環状の領域以外の環状の領域が選択される。このため、１回目の切削除去がされる位置よりも回転流体要素の径方向内側で２回目の切削除去がされるので、両方の切削除去される位置を異なる位置にすることができる。このため、１回目の切削除去で残存するアンバランスの修正加工時に所望の切削量で加工することができ、アンバランス修正の精度を上げることができる。

幾つかの実施形態では、
前記複数の領域のそれぞれには、切削除去可能な許容切削量が設定され、
前記第６ステップで選択される領域は、前記許容切削量を超えない領域のいずれかであるように構成される。

この場合、複数の領域のそれぞれには、切削除去可能な許容切削量が設定され、第６ステップで選択される領域は、許容切削量を超えない領域のいずれかであるので、領域の選択に際して、求められた切削量が許容切削量を超えているか否かで判断することができる。このため、領域選択の判断を容易にすることができる。

幾つかの実施形態では、
前記第６ステップで求められる切削位置は、選択された領域内において前記第３ステップで求められた切削位置と前記回転流体要素の回転中心とを繋ぐ仮想線上の位置であるように構成される。

この場合、第６ステップで求められる切削位置、即ち、２回目の切削位置は、選択された領域内において第３ステップで求められた切削位置と回転流体要素の回転中心とを繋ぐ仮想線上の位置であるので、回転流体要素の回転時に、１回目の切削除去で残存するアンバランスの質量に応じた遠心力のベクトルと、２回目の切削位置における遠心力のベクトルとを同一直線上にすることができる。よって、アンバランスを効果的に低減することができ、アンバランス修正の精度を上げることができる。

また、幾つかの実施形態では、
前記回転流体要素のアンバランスの量に対する切削量を前記複数の領域ごとに設定したマップを予め設け、
前記第６ステップで求められる切削量は、前記第５ステップで求められたアンバランスの量に応じて前記マップに基づいて求められるように構成される。

この場合、回転流体要素のアンバランスの量に対する切削量を複数の領域ごとに設定したマップが予め設けられ、第６ステップで求められる切削量は、第５ステップで求められたアンバランスの量に応じてマップに基づいて求められるので、第６ステップで求められる切削量はマップを介して容易に求められる。このため、第６ステップで切削量を求める際に、複雑な計算をする必要がない。よって、切削除去作業を容易化することができる回転流体要素のアンバランス修正方法を実現できる。

幾つかの実施形態では、
前記第１ステップで設定される複数の領域は、前記回転流体要素の回転中心に対して径方向一方側及び径方向他方側であって互いに逆位相の位置に配置される一対の位相領域として設定され、
前記第３ステップで選択される領域は、前記一対の位相領域のうち前記径方向外側周縁部位を含む位相領域のいずれかであり、
前記第６ステップで選択される領域は、前記第３ステップで選択された位相領域と反対側の位相領域であるように構成される。

この場合には、最初の回転流体要素のアンバランスの量と位置に基づいて、一対の位相領域のうち径方向外側周縁部位を含むいずれかが選択され、第６ステップで選択される領域は、第３ステップで選択された位相領域と反対側の位相領域であるので、１回目の切削除去がされた切削位置と２回目の切削除去がされた位置とは別の位置になる。このため、１回目で残存するアンバランスの２回目の修正加工時に微調整可能に切削することができ、アンバランス修正精度を上げることができる。

幾つかの実施形態では、
前記第３ステップで求められる前記切削量は、前記第２ステップで求められるアンバランスの量よりも小さいアンバランスの量が前記反対側の位相領域に生じるように、前記第２ステップで求められる切削量よりも大きな切削量であり、
前記第４ステップにおいて、前記第３ステップで求められた前記切削量に基づいて、選択された位相領域を切削除去し、
前記第６ステップにおいて、前記第５ステップで求められるアンバランスの量と位置に基づいて、前記反対側の位相領域を切削除去するように構成される。

この場合、第４ステップにおいて、大きい切削量に基づいて、選択された位相領域を切削除去し、第６ステップにおいて、第５ステップで求められるアンバランスの量と位置に基づいて、反対側の位相領域を切削除去するので、第１回目のアンバランスの修正において精度の粗い修正を行い、第２回目のアンバランスの修正において精度の高い修正を行うことができる。例えば、１回目の修正加工時に切削量が所望の切削量に満たない場合や超えた場合でも、第２回目の修正で微調整をすることができる。このため、アンバランスの修正を容易化するとともに、アンバランス修正の精度を上げることができる。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、回転流体要素に複数回のアンバランス修正をしても、アンバランスの修正精度が高く且つ翼の強度が低下していない回転流体要素及び回転流体要素のアンバランス修正方法を提供することができる。

同図（ａ）は、アンバランス修正された回転流体要素の平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＩ−Ｉ矢視に相当する断面図である。 同図（ａ）はアンバランス修正方法が適用された過給機の断面説明図であり、同図（ｂ）は、過給機のコンプレッサホイールの径方向に複数のアンバランス修正がされたコンプレッサホイールの側面図である。 回転流体要素のアンバランス修正装置のブロック図である。 回転流体要素のアンバランス修正方法のフローチャートである。 フローチャートにおけるステップ１０５の詳細なフローチャートである。 領域毎に設定されアンバランス量に対する切削量を設定したマップである。 同図（ａ）は他のアンバランス修正方法が適用された過給機の断面説明図であり、同図（ｂ）は、過給機のコンプレッサホイールの径方向に複数の他のアンバランス修正が適用されたコンプレッサホイールの側面図である。 同図（ａ）は他のアンバランス修正方法が適用された過給機の断面説明図であり、同図（ｂ）は、過給機のコンプレッサホイールの径方向に複数の他のアンバランス修正がされたコンプレッサホイールの側面図である。 過給機のコンプレッサホイールに径方向に延びる切削が行われたコンプレッサホイールの側面図である。 過給機のコンプレッサホイールに求心方向に対して直交する方向に延びる切削が行われたコンプレッサホイールの側面図である。

以下、添付図面に従って本発明の回転流体要素及び回転流体要素のアンバランス修正方法の実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。本実施形態は、回転流体要素としてターボ過給機のコンプレッサホイールを例にして説明する。回転流体要素は、ターボ過給機のコンプレッサホイールに限るものではなく、コンプレッサホイールと反対側に設けられたターボ過給機のタービンホイールでもよい。なお、この実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

先ず、本発明の回転流体要素及び回転流体要素のアンバランス修正方法を説明する前に、回転流体要素が適用されるターボ過給機７０について概説する。ターボ過給機７０は、図２（ａ）（断面説明図）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ホイール７１と、タービンホイール７１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ホイール７２と、一端部がタービンホイール７１に結合され他端部がコンプレッサホイール７２に結合された回転軸７８とを有してなる。

ターボ過給機７０には、タービンホイール７１を囲むタービンハウジング（図示せず）と、コンプレッサホイール７２を囲むコンプレッサハウジング（図示せず）と、回転軸７８を回転自在に支持する軸受ハウジング７９が設けられている。

コンプレッサホイール７２は、例えば、アルミニウムやチタン等から鋳造されるとともに、旋盤等によって切削加工されて形成される。コンプレッサホイール７２は、円板状の背面板７３と、背面板７３の一方側の面から直交する方向に突出して背面板７３に一体的に設けられた円錐台状のボス部７４と、ボス部７４の外周面７４ａから背面板７３にかけて一体的に設けられた複数の翼７５とを有してなる。

複数の翼７５は、図２（ａ）及び図２（ｂ）（側面図）に示すように、コンプレッサホイール７２のボス部７４の外周面７４ａに遠心方向に傾斜するように延びている。コンプレッサホイール７２の周方向に隣接する翼７５間（以下、「翼間７６」と記す。）には、ボス部７４の外周面７４ａが露出している。翼間７６のボス部７４の断面形状は、ボス部７４の背面板７３の反対側である頂部から背面板７３側の底部に進むに従って径方向の寸法が徐々に拡開して幅が広くなり、最も幅が広くなる箇所で背面板７３に接続するように形成されている。このため、コンプレッサホイール７２のボス部７４の軸方向厚さは、径方向外側端部の部分が最も薄く、径方向外側端部から径方向内側に進むに従って暫時厚くなり、さらに径方向厚さは径方向内側に進むに従って薄くなるように形成されている。このボス部７４の軸方向及び径方向厚さは、後述するコンプレッサホイール７２のアンバランスを修正するために、翼間７６のボス部７４の切削除去される切削除去部７４に関係する。

コンプレッサホイール７２の中央部にはボス部７４の頂部から底部を貫く貫通孔７４ｂが設けられている。この貫通孔７４ｂに回転軸７８が挿通され、ボス部７４の先端部から延出する回転軸７８にナット８０が螺合されて、コンプレッサホイール７２は回転軸７８に一体的に結合されている。

次に、本発明の回転流体要素のアンバランス修正方法が適用されるアンバランス修正装置について、図２（ｂ）及び図３を参照しながら説明する。アンバランス修正装置１は、図３に示すように、領域設定部３とアンバランス計測部５と切削条件設定部７とマップ９と切削作業部１１とを備えている。領域設定部３は、コンプレッサホイール７２（回転流体要素）の除去対象部分となる翼間７６を互いに異なる複数の領域に設定する機能を有している。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏと同心円とする半径が異なる３つの環状の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を設定している。

領域Ａ１は、コンプレッサホイール７２の半径ｒ０よりも小さな半径ｒ１を有している。領域Ａ１の幅、即ち、半径ｒ０と半径ｒ１との差は、切削作業部１１を構成するドリル１２（図２（ａ）参照）の直径よりも大きい幅を有している。なお、領域Ａ２及び領域Ａ３の各幅も、領域Ａ１の幅と同様の大きさの幅を有している。このため、ドリル１２で領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に穴を切削する際に、穴が隣接する領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に侵入しにくくしている。なお、後述する図９及び図１０の場合における切削作業部１１は、ドリル１２の代わりにエンドミルが使用される。

アンバランス計測部５は、コンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置を求める機能を有する。アンバランス計測部５は、例えば、回転可能に保持されてマークが加工されたコンプレッサホイール７２を回転させながらマークを光センサ（図示せず）で検出し、このマークを基準として、２個の加速度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいて、コンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置を計測する。その結果、マークを０基準として、何度の角度にどのくらいの重量のアンバランスがあるかが計測される。

切削条件設定部７は、アンバランス計測部５で求められたコンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置に基づいて、領域設定部３で設定された３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３のいずれかの領域を選択し、選択された領域の切削位置と切削量を求める機能を有する。切削条件設定部７は、最初の領域選択時には、コンプレッサホイール７２の最も外側に位置する領域、即ち、領域Ａ１を選択する。そして、計測されたアンバランスの量と位置に基づいて、領域Ａ１において、切削量と切削位置を設定する。切削位置Ｐ１は、領域Ａ１の幅方向の中心線Ｓと、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏ及び計測されたアンバランスの位置を通る仮想線Ｋとの交点を設定する。ただし、前記交点が翼上又は強度上問題がある程度に翼近傍となった場合は、前記交点に最も近い切除可能な前記中心線Ｓ上の点を設定する。一方、切削量は、計測されたアンバランスの量を切除できる量を、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏから切除位置Ｐ１までの距離と材料の比重を基に設定する。

また、切削条件設定部７は、切削除去されたコンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置が再計測された場合には、アンバランス計測部５によって再度求められたアンバランスの量及び位置に基づいて、３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち選択された領域（Ａ１）以外のいずれかの領域（Ａ２、Ａ３）を選択し、この選択された領域の切削位置と切削量を求める。切削条件設定部７は、領域の再選択に際して、複数の領域のそれぞれに切削除去可能な許容切削量（図６参照、Ｃｎ、Ｄｎ）を設定したマップ９に基づいて、許容切削量を超えない領域のいずれかを選択する。このため、切削量が多すぎた場合に、コンプレッサホイールの強度が低下する虞を未然に防止している。

また、切削条件設定部７は、切削除去されたコンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置が再計測された後のアンバランス修正をするための切削位置を求める場合には、選択された領域内の幅方向の中心線と、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏ及び計測されたアンバランスの位置を通る仮想線との交点を設定する。ただし、前記交点が翼上又は強度上問題がある程度に翼近傍となった場合は、前記交点に最も近い切除可能な前記中心線上の点を設定する。

また、切削条件設定部７は、切削除去されたコンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置が再計測された後のアンバランスを修正するための切削量を求める場合には、コンプレッサホイール７２のアンバランスの量に対する切削量を複数の領域ごとに設定したマップ９に基づいて求める。マップ９は、図６に示すように、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３ごとに設けられている。マップ９は、例えば、領域Ａ１の場合、計測されたアンバランスの量がＵ１、Ｕ２、Ｕ３のときには、切削量がＣ１、Ｃ２、Ｃ３であると設定されるとともに、許容される最大の切削量（許容切削量Ｃｎ（ｍａｘ））も設定されている。なお、計測されたアンバランスの量がマップ９に存在しない場合には、切削条件設定部７は、計測されたアンバランスの量の前後に規定されたマップ９上の２つのアンバランスの量に対応する２つの切削量に基づいて算出する。

また、マップ９は、例えば、領域Ａ２の場合、計測されたアンバランスの量がＵ１、Ｕ２、Ｕ３のときには、切削量がＤ１、Ｄ２、Ｄ３であると設定されるとともに、許容される最大の切削量（許容切削量Ｄｎ（ｍａｘ））も設定されている。なお、Ｄ１＞Ｃ１、Ｄ２＞Ｃ２、Ｄ３＞Ｃ３、Ｄｎ＞Ｃｎなる関係がある。

切削作業部１１は、図２（ａ）に示すように、コンプレッサホイール７２の翼間７６のボス部７４をドリル１２により円形状に加工するものである。ドリル１２により加工されたボス部７４の外周面７４ａには、ドリル先端形状の凹部７４ｃが形成される。

次に、アンバランス修正装置１の作動とともに、本発明の回転流体要素のアンバランス修正方法及びこの修正方法によって修正された回転流体要素（コンプレッサホイール７２）について、図１〜図５を参照しながら説明する。図２（ｂ）、図３、図４に示すように、先ず、領域設定部３により、コンプレッサホイール７２の除去対象部分となる翼間７６を互いに異なる複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に設定する（ステップ１００）。本実施形態では、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏと同心円とする半径が異なる３個の環状の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が設定される（図２（ｂ）参照）。

そして、アンバランス計測部５によって、コンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置を求める（ステップ１０１）。ステップ１０１で求められたアンバランスの量が閾値以下であれば終了し、閾値以下でなければステップ１０３に移行する（ステップ１０２）。ステップ１０３では、ステップ１０１で求められたコンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置に基づいて、切削条件設定部７は、複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち径方向外側周縁部位を含む領域、即ち最も径方向外側に位置する領域Ａ１を選択し、この選択された領域Ａ１の切削位置と切削量を求める。

そして、切削作業部１１は、選択された領域Ａ１の切削位置において、求められた切削量で第１回目の切削除去を行う（ステップ１０４）。そして、削除回数ｎを１とする（ステップ１０５）。そして、アンバランス計測部５によって、切削除去されたコンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置を再び求める（ステップ１０６）。そして、ステップ１０６で求められたアンバランスの量が閾値以下であれば終了し、閾値以下でなければステップ１０８に移行する（ステップ１０７）そして、領域設定部３は、ステップ１０６で求められたアンバランスの量と位置に基づいて、複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち既に選択された領域Ａ１以外のいずれかの追加領域を選択する（ステップ１０８ａ、図５参照）。追加領域の選択に際しては、徐々に径方向内側に向かうようＡ２、Ａ３の順とする事が望ましいが、選択される領域の許容切削量が、ステップ１０３で求められた切削量よりも大きいことを条件とし、条件を満たさない場合はＡ２より先にＡ３を選択してもよい。

そして、切削条件設定部７は、この選択された追加領域の切削位置を求める（ステップ１０８ｂ、図５参照）。切削位置を求めるに際しては、選択された追加領域内の幅方向の中心線と、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏ及び計測されたアンバランスの位置を通る仮想線との交点を設定する。ただし、前記交点が翼上又は強度上問題がある程度に翼近傍となった場合は、前記交点に最も近い切除可能な前記中心線上に位置するように求める。即ち、領域Ａ１の切削除去部が翼をよける為に仮想線Ｋ上の点と出来なかった場合、切削除去前のアンバランスベクトルと残存するアンバランスベクトルとが異なる可能性があるので、改めて切削位置を求めることで、アンバランスを効果的に低減することができ、アンバランス修正の精度を上げることができる。

そして、切削条件設定部７は、この選択された領域Ａ２の切削量を求める（ステップ１０８ｃ、図５参照）。切削量を求めるに際しては、ステップ１０３で求められたアンバランスの量に応じてマップ９に基づいて求める。このため、切削量はマップ９を介して容易に求められる。このため、第６ステップで切削量を求める際に、複雑な計算をする必要がない。よって、切削除去作業を容易に行うことが可能な回転流体要素のアンバランス修正装置１及び回転流体要素のアンバランス修正方法を実現できる。

そして、切削作業部１１は、ステップ１０８aで選択された追加領域の切削位置において、第６ステップで求められた切削量で第２回目の切削除去を行う（ステップ１０９）。その結果、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ボス部７４の外周面７４ａの異なる位置に設けられた２個の切削除去部７４ｃによってアンバランス修正されたコンプレッサホイール（回転流体要素）７２が出来上がる。

そして、切削回数に１を加算して２とする（１１０）。そして、アンバランス計測部５によって、コンプレッサホイール７２のアンバランスの量と位置を求める（ステップ１１１）。そして、ステップ１１１で求められたアンバランスの量が閾値以下であれば終了し、閾値以下でなければステップ１１３に移行する（ステップ１１２）。ステップ１１３では、切削回数が閾値を超えていれば終了し、超えていまければステップ１０８に戻って３回目のアンバランス調整が行われる。

ステップ１０９でアンバランス修正されたコンプレッサホイール７２は、径方向の最も外側の領域Ａ１内であって円周方向に隣接する一対の翼間７６の略中央部の位置（以下、「径方向外側周縁部位Ｐａ１」と記す。）に切削除去された第１切削除去部７４ｃ１と、領域Ａ１よりも径方向内側の追加領域内であって第１切削除去部７４ｃ１よりも径方向内側部位Ｐａ２に切削除去された追加切削除去部７４ｃ２とが設けられている。これら第１切削除去部７４ｃ１及び追加切削除去部７４ｃ２によって、翼７５の強度を低下させることなく、また精度の高いアンバランス修正がされたコンプレッサホイール７２（回転流体要素）が実現されている。

なお、ステップ１０８に戻って３回目のアンバランス調整が行われる場合には、領域設定部３は、ステップ１１１で求められたアンバランスの量と位置に基づいて、複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち既に選択された領域Ａ１、Ａ２以外のいずれかの追加領域（Ａ３）を選択する（ステップ１０８ａ、図５参照）。

そして、切削条件設定部７は、この選択された追加領域の切削位置を求める（ステップ１０８ｂ、図５参照）。切削位置を求めるに際しては、選択された追加領域内の幅方向の中心線と、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏ及び計測されたアンバランスの位置を通る仮想線との交点を設定する。ただし、前記交点が翼上又は強度上問題がある程度に翼近傍となった場合は、前記交点に最も近い切除可能な前記中心線上に位置するように求める。即ち、領域Ａ１の切削除去部が翼をよける為に仮想線Ｋ上の点と出来なかった場合、切削除去前のアンバランスベクトルと残存するアンバランスベクトルとが異なる可能性があるので、改めて切削位置を求めることで、アンバランスを効果的に低減することができ、アンバランス修正の精度を上げることができる。

そして、切削条件設定部７は、この選択された領域Ａ３の切削量を求める（ステップ１０８ｃ、図５参照）。切削量を求めるに際しては、ステップ１０８で求められたアンバランスの量に応じてマップ９に基づいて求める。このため、切削量はマップ９を介して容易に求められる。このため、切削量を求める際に、複雑な計算をする必要がない。よって、切削除去作業を容易に行うことが可能な回転流体要素のアンバランス修正装置１及び回転流体要素のアンバランス修正方法を実現できる。

このように、本発明の回転流体要素のアンバランス修正方法は、ステップ１０５ｂにおいて、２回目の切削位置を求めるに際しては、既に選択された領域Ａ１内で求められた切削位置Ｐ１とコンプレッサホイール７２の回転中心Ｏとを繋ぐ仮想線Ｋ上に位置するように、切削位置が求められる。このため、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、１回目の切削位置Ｐ１とコンプレッサホイール７２の回転中心Ｏとを繋ぐ仮想線上に配置されたナット８０の対応する部分に対しても、アンバランスを修正するための切削除去を行うことができる。従って、より大きなアンバランスの量に対してもアンバランスの修正を行うことができる。よって、アンバランスの修正精度をより高めることができるとともに、製品となるターボ過給機７０の歩留まりを改善することができる。

また、前述した実施形態では、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏと同心円とする半径が異なる複数の環状の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を設定したが、図８（ｂ）に示すように、コンプレッサホイール７２の回転中心Ｏに対して径方向一方側及び径方向他方側であって互いに逆位相の位置に配置される一対の位相領域Ｂ１、Ｂ２として設定してもよい。この場合、ステップ１０２で求められる切削量は、ステップ１０１で求められるアンバランスの量よりも小さいアンバランスの量が反対側の位相領域Ｂ１に生じるように、ステップ１０１で求められる切削量よりも大きな切削量である。そして、ステップ１０３において、ステップ１０２で求められた切削量に基づいて、切削作業部１１は、選択された位相領域Ｂ１を切削除去し、ステップ１０６において、ステップ１０４で求められるアンバランスの量と位置に基づいて、反対側の位相領域Ｂ１を切削除去して、アンバランス修正されたコンプレッサホイール（回転流体要素）７２が出来上がる。

アンバランス修正されたコンプレッサホイール７２'は、位相領域Ｂ１内であって円周方向に隣接する一対の翼間７６の略中央部の径方向外側周縁部位Ｐａ１に切削除去された第１切削除去部７４ｃ１と、位相領域Ｂ１と反対側の位相領域Ｂ２内であって第１切削除去部７４ｃ１と逆位相の位置で且つ径方向内側部位Ｐａ２に切削除去された追加切削除去部７４ｃ２とが設けられている。これら第１切削除去部７４ｃ１及び追加切削除去部７４ｃ２によって、翼７５の強度を低下させることなく、また精度の高いアンバランス修正がされたコンプレッサホイール７２'（回転流体要素）が実現される。

このように、１回目の切削除去される切削位置Ｐ１と２回目の切削除去される切削位置Ｐ２は互いに異なる位相領域Ｂ１、Ｂ２内にある。このため、１回目で残存するアンバランスの２回目の修正加工時に微調整可能に切削することができ、アンバランス修正の精度を上げることができる。

また、前述した実施形態では、複数の領域をコンプレッサホイール７２の回転中心Ｏと同心円とする半径が異なる複数の環状の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３として設定し、領域毎に切削除去を行い、切削除去した部分同士は重ならないようにした場合を示したが、図９に示すように、第１切削除去部（７４ｃ１）が設けられた翼間７６内において、第１切削除去部７４ｃ１から径方向内側に連続的に延びる長穴状に切削して、アンバランス修正されたコンプレッサホイール（回転流体要素）７２''が出来上がるようにしてもよい。

アンバランス修正されたコンプレッサホイール７２''には、領域Ａ１内であって円周方向に隣接する一対の翼間７６の径方向外側周縁部位Ｐａ１に切削除去した第１切削除去部７４ｃ１と、第１切削除去部７４ｃ１から領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４に亘る径方向内側部位Ｐａ２に切削除去された追加切削除去部７４ｃ２とが設けられている。これら第１切削除去部７４ｃ１及び追加切削除去部７４ｃ２によって、翼７５の強度を低下させることなく、また精度の高いアンバランス修正がされたコンプレッサホイール７２''（回転流体要素）が実現される。

このように、第１切削除去部７４ｃ１及び追加切削除去部７４ｃ２が互いに繋がって長穴状に形成されることで、アンバランスの修正量を増大させることができる。従って、より大きなアンバランスの量に対してもアンバランスの修正を行うことができる。よって、アンバランスの修正精度をより高めることができるとともに、製品となるターボ過給機７０の歩留まりを改善することができる。

また、前述した実施形態では、複数の領域をコンプレッサホイール７２の回転中心Ｏと同心円とする半径が異なる複数の環状の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３として設定し、領域毎に切削除去を行い、切削除去した部分同士は重ならないようにした場合を示したが、図１０に示すように、領域Ａ１内の第１切削除去部７４ｃ１が設けられた翼間７６内において、第１切削除去部７４ｃ１からコンプレッサホイール７２の求心方向に直交する方向に連続的に延びる長穴状に切削して、アンバランス修正されたコンプレッサホイール（回転流体要素）７２'''が出来上がるようにしてもよい。

アンバランス修正されたコンプレッサホイール７２'''には、領域Ａ１内であって円周方向に隣接する一対の翼間７６の径方向外側周縁部位Ｐａ１に切削除去した第１切削除去部７４ｃ１と、この第１切削除去部７４ｃ１からコンプレッサホイール７２の求心方向に直交する方向に連続的に延びる径方向内側部位Ｐａ２において切削除去された長穴状の追加切削除去部７４ｃ２とが設けられている。これら第１切削除去部７４ｃ１及び追加切削除去部７４ｃ２によって、翼７５の強度を低下させることなく、また精度の高いアンバランス修正がされたコンプレッサホイール７２'''（回転流体要素）が実現される。なお、径方向外側周縁部位Ｐａ１の回転中心Ｏからの半径ｒ１と、径方向内側部位Ｐａ２の回転中心Ｏからの半径ｒ２とは、半径ｒ１＞半径ｒ２の関係がある。

このように、第１切削除去部７４ｃ１及び追加切削除去部７４ｃ２が互いに繋がって直線状に形成されることで、アンバランスの修正量を増大させることができる。従って、より大きなアンバランスの量に対してもアンバランスの修正を行うことができる。よって、アンバランスの修正精度をより高めることができるとともに、製品となるターボ過給機７０の歩留まりを改善することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。例えば、上述した各種実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１ アンバランス修正装置
３ 領域設定部
５ アンバランス計測部
７、２３ 切削条件設定部
９ マップ
１１ 切削作業部
１２ ドリル
７０ ターボ過給機
７１ タービンホイール
７２、７２'、７２''、７２''' コンプレッサホイール（回転流体要素）
７３ 背面板
７４ ボス部
７４ａ 外周面
７４ｂ 貫通孔
７４ｃ 切削除去部
７４ｃ１ 第１切削除去部
７４ｃ２ 追加切削除去部
７５ 翼
７６ 翼間
７８ 回転軸
７９ 軸受ハウジング
８０ ナット
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 領域
Ｂ１、Ｂ２ 位相領域
Ｋ 仮想線
Ｏ 回転中心
Ｐ１、Ｐ２ 切削位置
Ｐａ１ 径方向外側周縁部位
Ｐａ２ 径方向内側部位

Claims (10)

1. ボス部の外周面に遠心方向に延びて円周方向に間隔を有して配設された複数の翼を備え、前記外周面の翼間にアンバランスを低減するための切削除去部が設けられた回転流体要素において、
   前記切削除去部は、
   前記翼間の径方向外側部位に切削除去された第１切削除去部と、
   前記第１切削除去部を切削除去した後に、前記第１切削除去部よりも径方向内側の部位であって、前記第１切削除去部とは重ならない部位に切削除去された１つ以上の追加切削除去部と、を含む
   ことを特徴とする回転流体要素。
2. 前記第１切削除去部は、前記回転流体要素の回転中心と同心円とする半径が異なる複数の環状の領域のうち最も径方向外側に位置する環状の領域内に設けられ、
   前記追加切削除去部は、前記最も径方向外側に位置する環状の領域以外の環状の領域内に設けられ、
   さらに、前記追加切削除去部が複数ある場合は、それぞれが異なる環状の領域に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転流体要素。
3. 前記第１切削除去部は、前記回転流体要素の回転中心に対して径方向一方側及び径方向他方側であって互いに逆位相に位置する一対の位相領域のいずれかの領域内に設けられ、
   前記追加切削除去部は、前記第１切削除去部が設けられた位相領域と反対側の位相領域内に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転流体要素。
4. ボス部の外周面に遠心方向に延びて円周方向に間隔を有して配設された複数の翼を備え、円周方向に隣接する翼間にアンバランスを低減する切削除去部を設けるための回転流体要素のアンバランス修正方法であって、
   前記回転流体要素の周方向に隣接する復数の翼間に径方向外側周縁部位を含む領域と、該領域よりも径方向内側に位置する領域を含む復数の領域を設定する第１ステップと、
   前記回転流体要素のアンバランスの量と位置を求める第２ステップと、
   前記第２ステップで求められた前記回転流体要素のアンバランスの量と位置に基づいて、前記複数の領域のうち前記径方向外側周縁部位を含む領域を選択し、選択された領域の切削位置と切削量を求める第３ステップと、
   前記第３ステップで求められた前記切削位置及び前記切削量に基づいて、該切削位置において前記第３ステップで求められた切削量で第１回目の切削除去を行って第１切削除去部を設ける第４ステップと、
   前記切削除去がされた回転流体要素のアンバランスの量と位置を求める第５ステップと、
   前記第５ステップで求められたアンバランスの量と位置に基づいて、前記複数の領域のうち前記選択された領域以外の追加領域を選択し、この選択された追加領域の切削位置と切削量を求める第６ステップと
   前記第６ステップで求められた切削位置及び切削量に基づいて、該切削位置において第６ステップで求められた切削量で追加の切削除去を行って追加削除去部を設ける第７ステップと、を含む
   ことを特徴とする回転流体要素のアンバランス修正方法。
5. 前記第５ステップから前記第７ステップまでを、
   所定のアンバランス量以下になるまで繰り返す
   ことを特徴とした請求項４に記載の回転流体要素のアンバランス修正方法。
6. 前記第１ステップで設定される複数の領域は、前記回転流体要素の回転中心と同心円とする半径が異なる複数の環状の領域として設定され、
   前記第３ステップで選択される領域は、前記複数の環状の領域のうち最も径方向外側に位置する環状の領域であり、
   前記第６ステップで選択される領域は、前記第５ステップで求められたアンバランスの量と位置に基づいて、前記最も径方向外側に位置する環状の領域以外の環状の領域が選択される
   ことを特徴とする請求項４に記載の回転流体要素のアンバランス修正方法。
7. 前記複数の領域のそれぞれには、切削除去可能な許容切削量が設定され、
   前記第６ステップで選択される領域は、前記許容切削量を超えない領域のいずれかである
   ことを特徴とする請求項６に記載の回転流体要素のアンバランス修正方法。
8. 前記第６ステップで求められる切削位置は、選択された領域内において前記第３ステップで求められた切削位置と前記回転流体要素の回転中心とを繋ぐ仮想線上の位置である
   ことを特徴とする請求項７に記載の回転流体要素のアンバランス修正方法。
9. 前記回転流体要素のアンバランスの量に対する切削量を前記複数の領域ごとに設定したマップを予め設け、
   前記第６ステップで求められる切削量は、前記第３ステップで求められたアンバランスの量に応じて前記マップに基づいて求められる
   ことを特徴とする請求項８に記載の回転流体要素のアンバランス修正方法。
10. 前記第１ステップで設定される複数の領域は、前記回転流体要素の回転中心に対して径方向一方側及び径方向他方側であって互いに逆位相の位置に配置される一対の位相領域として設定され、
    前記第３ステップで選択される領域は、前記一対の位相領域のうち前記径方向外側周縁部位を含む位相領域のいずれかであり、
    前記第６ステップで選択される領域は、前記第３ステップで選択された位相領域と反対側の位相領域である
    ことを特徴とする請求項４に記載の回転流体要素のアンバランス修正方法。

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