(57)【要約】      （修正有）【課題】修正加工時において、回転機械の流体軸受への荷重負荷を抑制するバランス修正装置を提供する。【解決手段】流体軸受によって回転軸を軸支されると共に回転体を有する回転機械のバランスを修正するバランス修正装置であって、回転軸の両端部を把持することにより回転機械を支持する把持機構を備える。【選択図】図３
2019158609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体軸受によって回転軸を軸支されると共に回転体を有する回転機械のバランスを修正するバランス修正装置であって、
前記回転軸の両端部を把持することにより前記回転機械を支持する把持機構を備えることを特徴とするバランス修正装置。
【請求項２】
前記把持機構は、移動可能な複数の爪部を有し、複数の前記爪部により前記回転軸を把持することを特徴とする請求項１記載のバランス修正装置。
【請求項３】
前記回転軸の両端部に対して設けられる割出機構を備えることを特徴とする請求項１または２記載のバランス修正装置。
【請求項４】
前記回転軸の両端部において前記回転機械を加工する修正加工部を備え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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランス修正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には回転機械のバランスを修正するバランス修正装置が開示されている。特許文献１のバランス修正装置においては、回転機械の回転軸の一方の端部をコレットチャックにより把持し、押圧装置により回転軸の他方の端部を軸方向に向けて押圧することで、回転軸が規定の位置から移動することがないように固定し、回転機械の修正加工を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０４５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、修正加工が施される回転機械は、回転軸が流体軸受により軸支されている場合がある。流体軸受を有する回転機械について、回転軸の静止時には、回転軸は流体軸受の内周面に接触した状態となる。したがって、このような状態では、修正方位割出のために回転させると、流体軸受に対して不適切な負荷を与える可能性がある。また、修正加工を行う際の加工反力により、流体軸受に過大な負荷がかかる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、バランス修正装置の修正加工時において、回転機械の流体軸受への荷重負荷を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００７】
第１の手段として、流体軸受によって回転軸を軸支されると共に回転体を有する回転機械のバランスを修正するバランス修正装置であって、上記回転軸の両端部を把持することにより上記回転機械を支持する把持機構を備える、という構成を採用する。
【０００８】
第２の手段として、上記第１の手段において、上記把持機構は、移動可能な複数の爪部を有し、複数の上記爪部により上記回転軸を把持する、という構成を採用する。
【０００９】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記回転軸の両端部に対して設けられる割出機構を備える、という構成を採用する。
【００１０】
第４の手段として、上記第１〜３のいずれかの手段において、上記回転軸の両端部において上記回転機械を加工する修正加工部を備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、把持機構は、回転機械の回転軸を両側から把持する。このため、方位割出の際や修正加工の際にかかる荷重を、両側で分配して把持機構が支持することができる。また、回転機械の回転軸を両側から把持することにより、バランス修正装置の修正加工時において、回転機械の流体軸受への荷重負荷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るバランス修正装置の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバランス修正装置のＹ方向に沿う断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るバランス修正装置が備えるチャック機構の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るバランス修正装置が備えるチャック機構及び加工具の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るバランス修正装置の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るバランス修正装置１の全体を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態に係るバランス修正装置１のＹ方向に沿う縦断面図である。
なお、以下の説明においては、水平方向に沿う第１の方向をＸ方向、水平方向に沿うと共に第１の方向に直交する第２の方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向として説明する。
【００１４】
本実施形態のバランス修正装置１は、ワークＷ（回転機械）のバランスを修正する装置である。ワークＷは、ケーシングに全体が覆われており、回転軸Ｗ１と、回転軸Ｗ１を中心として回転されると共にケーシングから露出し、対向して設けられる２つのインペラＷ２（図４参照）とを有している。なお、本実施形態において、回転軸Ｗ１及びインペラＷ２が回転体に相当する。また、２つのインペラＷ２の間には、流体軸受Ｗ３（図４参照）が設けられ、回転軸Ｗ１を軸支している。
バランス修正装置１は、図１に示すように、支持機構２と、第１チャック機構３（把持機構）と、第２チャック機構４（把持機構）と、マウント機構５と、ファイバセンサ部６と、加工具７（修正加工部）とを備えている。支持機構２は、６本の脚柱２ａと、支持板２ｂとを有している。脚柱２ａは、中心軸が鉛直方向に沿うように、水平面に対して設置される略円柱形状の部材である。また、脚柱２ａは、弾性体により構成されており、外部の振動が支持板２ｂに伝わることを抑制する。支持板２ｂは、脚柱２ａに支持され、長手方向がＹ方向に沿い、表裏面がＺ方向に向けられた板部材であり、第１チャック機構３、第２チャック機構４、マウント機構５及びファイバセンサ部６が上面に固定されている。
【００１５】
第１チャック機構３は、第１チャック固定板３ａと、２本の直動レール３ｂと、移動ブロック３ｃと、支持部３ｄと、割出ハンドル３ｅ（割出機構）と、チャック３ｆと、移動用アクチュエータ３ｇと、指示プレート３ｈとを有している。第１チャック固定板３ａは、支持板２ｂの上面に固定された板状の部材であり、直動レール３ｂを設置するための溝が平行に２本形成されている。直動レール３ｂは、長尺状の部材であり、Ｙ方向に沿って平行に２本設けられることにより、移動ブロック３ｃをＹ方向に移動可能としている。移動ブロック３ｃは、２本の直動レール３ｂに跨って配置され、直動レール３ｂ上を移動可能とされている。支持部３ｄは、移動ブロック３ｃの上に固定され、鉛直方向に突出した板状の部位に、割出ハンドル３ｅ及びチャック３ｆが固定されている。
【００１６】
割出ハンドル３ｅは、軸部３ｅ１と、ハンドル部３ｅ２とを有している。ハンドル部３ｅ２は、軸部３ｅ１が軸受により軸支されることで、Ｙ方向に沿う回転軸芯を中心に回転可能に支持部３ｄに対して固定されている。また、ハンドル部３ｅ２は、軸部３ｅ１を介してチャック３ｆと接続されている。このような割出ハンドル３ｅを作業者が回転させることにより、ワークＷの回転軸Ｗ１が回転され、ワークＷの回転軸Ｗ１及びインペラＷ２の回転方向における位置決めを行うことができる。チャック３ｆは、チャック駆動部３ｆ１と、チャック駆動部３ｆ１のＹ方向における端部に設けられた３本の爪部３ｆ２とを有している。チャック駆動部３ｆ１は、３本の爪部３ｆ２を各方向から回転軸Ｗ１に対して径方向内側へと移動させることで、爪部３ｆ２により回転軸Ｗ１の端部を把持する。また、チャック３ｆは、回転可能とされ、割出ハンドル３ｅの回転が軸部３ｅ１を介して伝えられることにより回転される。移動用アクチュエータ３ｇは、第１チャック固定板３ａに固定され、移動ブロック３ｃに動力を伝えている。移動用アクチュエータ３ｇにより、移動ブロック３ｃが直動レール３ｂに沿って移動し、ワークＷに対する位置決めを行うことができる。指示プレート３ｈは、支持部３ｄに固定された板状の部材であり、割出ハンドル３ｅの軸部３ｅ１の回転角度を指示する。
【００１７】
このような第１チャック機構３は、移動ブロック３ｃ、支持部３ｄ、割出ハンドル３ｅ及びチャック３ｆが一体として直動レール３ｂに沿って移動可能とされている。ワークＷの固定時には、図２の二点鎖線に示すように、第１チャック機構３をワークＷに近づけることが可能である。
【００１８】
図３は、本実施形態に係るバランス修正装置１が備える第２チャック機構４の斜視図である。
第２チャック機構４は、図２の図面において、ワークＷを挟んで第１チャック機構３と左右対称となるように設けられ、図３に示すように、第２チャック固定板４ａと、２本の直動レール４ｂと、移動ブロック４ｃと、支持部４ｄと、割出ハンドル４ｅ（割出機構）と、チャック４ｆと、移動用アクチュエータ４ｇとを有している。第２チャック固定板４ａは、支持板２ｂの上面に固定された板状の部材であり、直動レール４ｂを設置するための溝が平行に２本形成されている。直動レール４ｂは、長尺状の部材であり、Ｙ方向に向けて平行に２本設けられることにより、移動ブロック４ｃをＹ方向に移動可能としている。移動ブロック４ｃは、２本の直動レール４ｂに跨って配置され、直動レール４ｂ上を移動可能とされている。支持部４ｄは、移動ブロック４ｃの上に固定され、鉛直方向に突出した板状の領域に、割出ハンドル４ｅ及びチャック４ｆが固定されている。
【００１９】
割出ハンドル４ｅは、軸部４ｅ１と、ハンドル部４ｅ２とを有している。ハンドル部４ｅ２は、軸部４ｅ１が軸受により軸支されることで、Ｙ方向に沿う回転軸芯を中心に回転可能に支持部４ｄに対して固定されている。また、ハンドル部４ｅ２は、軸部４ｅ１を介してチャック４ｆと接続されている。このような割出ハンドル４ｅを作業者が回転させることにより、ワークＷの回転軸Ｗ１が回転され、ワークＷの回転軸Ｗ１及びインペラＷ２の回転方向における位置決めを行うことができる。チャック４ｆは、チャック駆動部４ｆ１と、チャック駆動部４ｆ１のＹ方向における端部に設けられた３本の爪部４ｆ２とを有している。チャック駆動部４ｆ１は、３本の爪部４ｆ２を各方向から回転軸Ｗ１に対して径方向内側へと移動させることで、爪部４ｆ２により回転軸Ｗ１の端部を把持する。また、チャック４ｆは、回転可能とされ、割出ハンドル４ｅの回転が軸部４ｅ１を介して伝えられることにより回転される。移動用アクチュエータ４ｇは、第２チャック固定板４ａに固定され、移動ブロック４ｃに動力を伝えている。移動用アクチュエータ４ｇにより、移動ブロック４ｃが直動レール４ｂに沿って移動し、ワークＷに対する位置決めを行うことができる。指示プレート４ｈは、支持部４ｄに固定された板状の部材であり、割出ハンドル４ｅの軸部４ｅ１の回転角度を指示する。
【００２０】
このような第２チャック機構４は、移動ブロック４ｃ、支持部４ｄ、割出ハンドル４ｅ及びチャック４ｆが一体として直動レール４ｂに沿って移動可能とされている。ワークＷの固定時には、第２チャック機構４をＹ方向に移動させることにより、ワークＷに近づけることが可能である。
バランス修正装置１は、第１チャック機構３と、第２チャック機構４とを移動させることにより、ワークＷの両側の回転軸を保持することができる。
【００２１】
マウント機構５は、図２に示すように、機構支持台５ａと、ワーク支持台５ｂと、支持ばね５ｃと、マウント５ｄと、移動規制部５ｅと、突起部５ｆ（被把持部）とを有している。機構支持台５ａは、支持板２ｂに固定され、支持ばね５ｃが固定される平板状の部材である。ワーク支持台５ｂは、支持板２ｂに固定され、ワークＷを下方から支持する部材である。支持ばね５ｃは、略角柱状とされ、長手方向がＺ方向に沿って設置されている。支持ばね５ｃは、Ｘ方向に離間してマウント５ｄを挟んで２箇所に設けられている。
【００２２】
マウント５ｄは、図２に示すように、Ｙ方向に沿う平板状領域５ｄ１と、Ｚ方向に沿う平板状領域５ｄ２とを有し、Ｘ方向から見て略Ｌ字型とされ、平板状領域５ｄ１において、図１に示すように、下方に配置された支持ばね５ｃにより支持されている。また、マウント５ｄは、平板状領域５ｄ２に、Ｙ方向に沿ってワークＷの回転軸Ｗ１を通し、ワークＷを全周において固定するための貫通孔５ｄ３が形成されている。図２に示すように、ワークＷは、このようなマウント５ｄに対して第１チャック機構３側に配置され、インペラＷ２が貫通孔５ｄ３から露出した状態で、ケーシングが平板状領域５ｄ２の第１チャック機構３側の面に固定されることにより、マウント５ｄに固定される。移動規制部５ｅは、不図示の把持部により、マウント５ｄの移動を規制する。なお、マウント５ｄには、ワークＷの振動を計測する振動計測センサ（不図示）が設けられている。
【００２３】
ファイバセンサ部６は、マウント５ｄの貫通孔５ｄ３の近傍に設けられ、ワークＷのインペラＷ２の回転速度及び位相を検出する。具体的には、ファイバセンサ部６は、ワークＷのインペラＷ２に設けられたマークを検出することにより、回転速度及び位相を検出している。
さらに、バランス修正装置１は、ワークＷの加工を行うための工具を有する。
【００２４】
図４は、本実施形態に係るバランス修正装置１が備える第１チャック機構３、第２チャック機構４及び加工具７の概略図である。
加工具７は、バランス計測が行われた後に、インペラＷ２の回転軸Ｗ１近傍の部位について、例えば、アンバランスの修正のためのインペラＷ２の一部を除去する切削加工（修正加工）に用いられる。なお、加工具７は、作業者により手動で操作される。
【００２５】
このような本実施形態のバランス修正装置１において、ワークＷのバランス計測を行う場合には、まず、作業者は、図２に示すように、第１チャック機構３及び第２チャック機構４のＹ方向における距離が広がるように、第１チャック機構３及び第２チャック機構４を移動させる。そして、作業者は、第１チャック機構３とマウント機構５との間にワークＷを配置し、マウント機構５のワーク支持台５ｂに載置する。さらに、作業者は、マウント５ｄにワークＷのケーシングを固定し、マウント機構５にワークＷを取り付ける。
【００２６】
そして、作業員の操作により、ワークＷの回転用モータが起動されると、ワークＷの回転軸Ｗ１が回転される。この際、ワークＷの回転軸Ｗ１にアンバランスがある場合、ワークＷの回転軸Ｗ１が振動する。そして、不図示の振動計測センサは、回転軸Ｗ１の振動を計測する。また、ファイバセンサ部６は、ワークＷの回転軸Ｗ１の回転速度及び位相を検出する。
【００２７】
次に、ワークＷの修正加工を行う場合には、作業員は、バランス修正装置１の第１チャック機構３及び第２チャック機構４にワークＷを設置する際には、まず、第１チャック機構３及び第２チャック機構４のＹ方向における位置をワークＷのサイズに応じて調整する。そして、作業員は、チャック３ｆの３本の爪部３ｆ２の中央に回転軸Ｗ１の一方の端部を配置し、チャック駆動部３ｆ１が回転軸Ｗ１に向けて爪部３ｆ２を移動させ、回転軸Ｗ１の一方の端部を固定する。同様に、作業員は、第２チャック機構４においても、３本の爪部４ｆ２の中央に回転軸Ｗ１を配置し、爪部４ｆ２により回転軸Ｗ１を把持する。これにより、ワークＷは、回転軸Ｗ１の両端が第１チャック機構３及び第２チャック機構４により把持された状態となる。
【００２８】
ワークＷは、第１チャック機構３及び第２チャック機構４により固定された後、作業者により割出ハンドル３ｅまたは割出ハンドル４ｅが回転され、ワークＷの回転軸Ｗ１が回転されることで割り出され、回転軸Ｗ１を不図示のブレーキにより保持された状態で加工具７を用いて修正加工が行われる。ワークＷは、チャック３ｆ、４ｆ及び割出ハンドル３ｅ、４ｅに伴って回転するため、回転軸Ｗ１が両側から支持された状態において、回転軸Ｗ１及びインペラＷ２が回転される。また、修正加工時には、回転軸Ｗ１の両端をチャック３ｆ、４ｆにより把持された状態となり、回転軸Ｗ１が軸受Ｗ３の内周面から離間した状態となる。したがって、回転軸Ｗ１の回転による負荷は、流体軸受Ｗ３に伝わることがない。これにより、ワークＷに対して、重力や加工反力により回転軸Ｗ１に荷重が付加された際に、チャック３ｆ、４ｆがワークＷにかかる荷重を支持することができ、流体軸受Ｗ３にかかる加工反力を抑制し、不適切な荷重がかかることを防止できる。
【００２９】
また、第１チャック機構３及び第２チャック機構４により回転軸Ｗ１を把持することにより、ワークＷにおける流体軸受Ｗ３と回転軸Ｗ１との隙間の大きさの製品ごとのバラツキがワークＷの固定位置に影響することがない。したがって、ワークＷにおいて、製品ごとに修正加工の精度にバラツキが発生することがなく、高精度な修正加工を行うことができる。
さらに、本実施形態のバランス修正装置１は、芯押し機構を有していないため、ワークＷの回転軸Ｗ１の端部に芯押し用の凹部等の加工を施す必要がない。
【００３０】
また、このような本実施形態に係るバランス修正装置１は、各３本の爪部３ｆ２、４ｆ２により回転軸Ｗ１の両端を把持する構成である。爪部３ｆ２、４ｆ２が回転軸Ｗ１の径方向において互いに連動して移動させることが可能であるため、コレットチャック等と比較して爪部３ｆ２、４ｆ２を大きく移動させることが可能であり、回転軸Ｗ１の軸の太さに合わせて爪部３ｆ２、４ｆ２の位置を変更することができる。また、爪部３ｆ２、４ｆ２は、回転軸Ｗ１の両端部の径が異なる場合にも、回転軸Ｗ１の両端部を同軸上において把持することが可能である。したがって、回転軸Ｗ１の断面形状が円形であれば、ワークＷの形状によらず回転軸Ｗ１の両端を支持することができ、流体軸受Ｗ３にかかる荷重負荷を抑制できる。さらに、第１チャック機構３及び第２チャック機構４により回転軸Ｗ１を把持することにより、回転軸Ｗ１が軸受Ｗ３の内周面に接触した状態から、回転軸Ｗ１が軸受Ｗ３の内側において離間した状態とすることができる。
【００３１】
また、本実施形態に係るバランス修正装置１は、Ｙ方向において両側に設けられた割出ハンドル３ｅ、４ｅにより、両側からインペラＷ２の角度を調整することができる。したがって、バランス修正装置１は、回転軸Ｗ１の両側にインペラＷ２が設けられたワークＷの修正加工が容易となる。
【００３２】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３３】
（１）上記実施形態においては、ワークＷのバランス計測と、修正加工とを行うバランス修正装置１について説明したが、本発明はこれに限定されない。バランス修正装置１は、ワークＷの修正加工のみを行うための装置としてもよい。
【００３４】
（２）さらに、上記実施形態においては、１つの加工具７によりバランス修正を行うものとしたが、本発明はこれに限定されない。バランス修正装置１は、Ｙ方向において両側に設けられた加工具７により、ワークＷの２つのインペラＷ２を加工することも可能である。この場合、作業員は、バランス修正装置１に対するワークＷの向きを変更することなく、ワークＷの修正加工を行うことができる。
【００３５】
（３）また、修正加工は、作業員により手動で行われるものとしても、不図示の制御装置により制御された加工具７による全自動の加工としてもよい。
【００３６】
（４）また、ワークＷは、インペラＷ２を有さず、他の回転体を有する構成とすることも可能である。すなわち、本発明に係るバランス修正装置は、一般的な回転機械のアンバランス修正において適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  バランス修正装置
２  支持機構
２ａ  脚柱
２ｂ  支持板
３  第１チャック機構
３ａ  第１チャック固定板
３ｂ  直動レール
３ｃ  移動ブロック
３ｄ  支持部
３ｅ  割出ハンドル
３ｅ１  軸部
３ｅ２  ハンドル部
３ｆ  チャック
３ｇ  移動用アクチュエータ
４  第２チャック機構
４ａ  第２チャック固定板
４ｂ  直動レール
４ｃ  移動ブロック
４ｄ  支持部
４ｅ  割出ハンドル
４ｅ１  軸部
４ｆ  チャック
４ｇ  移動用アクチュエータ
５  マウント機構
５ａ  機構支持台
５ｂ  ワーク支持台
５ｄ  マウント
５ｄ１  平板状領域
５ｄ２  平板状領域
５ｄ３  貫通孔
５ｅ  移動規制部
５ｅ１  アクチュエータ支持部
５ｅ２  アクチュエータ
５ｅ３  把持部
５ｆ  突起部
６  ファイバセンサ部
７  加工具
Ｗ  ワーク
Ｗ１  回転軸
【図１】
2019158609.tif 000003
【図２】
2019158609.tif 000004
【図３】
2019158609.tif 000005
【図４】
2019158609.tif 000006