(57)【要約】  使用者がロータの不平衡を試験するのを支援するための、平衡試験機で使用するための平衡試験用割出し工具。工具は、試験されるべきロータに配置されたロータマウント面を含む。ロータマウント面は、ロータの表面に機械加工されてもよいし、またはロータに一時的に固定された別個のロータマウントに設けられてもよい。工具はまた、平衡試験機にロータマウント面を収容するように構成されたロータ台座を含む。ロータマウント面およびロータ台座は、試験機械の不平衡試験のために、ロータを複数の割出し位置のいずれかに容易に割出しできるようにする割出し結合部を提供するように構成される。工具は、ロータの再割出しに必要な努力が比較的わずかな状態で複数の平衡化動作を行うことを可能にする。一部の実施形態では、工具は、高度に正確で再現可能な割出しを提供する運動学的結合部を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機構を有する平衡試験機を使用して、機械のロータの平衡試験を支援する平衡試験用割出し工具を含むシステムにおいて、前記平衡試験用割出し工具が：
前記ロータに配置されたロータマウント面；および
前記平衡試験機の前記駆動機構と前記ロータマウント面との間に結合されるように構成されたロータ台座；
を含み、
前記ロータマウント面および前記ロータ台座が互いに協働して、前記ロータマウント面を備える前記ロータおよび前記ロータ台座が、前記平衡試験機に設置されているときに前記駆動機構と前記ロータとの間に割出し結合部を提供することを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ロータマウント面が、前記ロータにしっかりと固定されるように構成されたロータマウントに形成されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシステムにおいて、前記割出し結合部が運動学的結合部であることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載のシステムにおいて、前記ロータマウント面および前記ロータマウント台座が協働して、前記ロータ台座に対して前記ロータを割出すように複数の割出し停止部を提供することを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記ロータが前記平衡試験機に装着されている間、前記ロータマウント面および前記ロータ台座が、使用者が前記ロータの割出しを変更できるように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記ロータ台座が平衡試験機のアーバを含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記ロータ台座が平衡化シミュレータを含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記ロータ台座が、平衡試験機のアーバに装着されるように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記ロータが回転軸を有し、前記機械において動作中にその周りを前記ロータが回転し、および、前記システムが、前記平衡化工具および前記ロータが前記平衡試験機に装着されているときに、前記ロータの回転軸に平行な方向に前記ロータマウント面および前記ロータ台座をバイアスさせて互いに係合させる固定手段をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記ロータマウント面が前記ロータの表面に形成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のシステムにおいて、
前記ロータ台座が、前記平衡試験機の前記駆動機構と前記ロータマウント面との間に結合されるように構成された平衡試験機のアーバを含み、前記ロータマウント面および前記平衡試験機のアーバは互いに協働して、前記ロータ、前記ロータマウント面および前記アーバが前記平衡試験機に設置されているときに、前記駆動機構と前記ロータとの間に第１の割出し結合部を提供し；および
前記システムが、前記平衡試験機の前記駆動機構と前記ロータマウントとの間に結合されるように構成された平衡化シミュレータをさらに含み、前記ロータマウント面および前記平衡化シミュレータが互いに協働して、前記駆動機構と前記ロータとの間に第２の割出し結合部を提供することを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、各前記割出し結合部が運動学的結合部であることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載のシステムにおいて、
駆動機構を有する前記平衡試験機；および
１台の機械のための前記ロータであって、前記平衡試験機に設置されている前記ロータをさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
１台の機械のためのロータであって、
ロータマウント面を含むロータを準備すること；および
前記ロータマウント面にロータ台座を結合させて、前記ロータと前記ロータ台座との間に割出し結合部を形成すること
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記アセンブリおよび前記割出し結合部を平衡試験機に設置することをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、前記割出し結合部を使用して、前記ロータを前記ロータ台座に対して第１の割出し位置に固定すること、および前記第１の割出し位置での前記ロータの不平衡を試験するように前記平衡試験機を動作させることをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記ロータを前記第１の割出し位置とは異なる第２の割出し位置に固定すること、および前記第２の割出し位置での前記ロータの不平衡を試験するように前記平衡試験機を動作させることをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４乃至１７の何れか１項に記載の方法において、前記ロータ台座を前記ロータマウント面に前記結合させることが、前記ロータマウント面を含むロータマウントを前記ロータにしっかりと固定すること、および前記ロータマウントを前記ロータ台座に結合させて、前記ロータと前記ロータ台座との間に運動学的結合部を形成することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記しっかりと固定することが、前記ロータとロータマウントを互いに締まり嵌めすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の方法において、前記しっかりと固定することが、液圧機構を使用して前記ロータマウントを前記ロータにしっかりと固定することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１４乃至２０の何れか１項に記載の方法において、前記ロータ台座を前記ロータマウント面に前記結合することが、前記ロータを平衡試験機のアーバに結合することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１４乃至２１の何れか１項に記載の方法において、前記ロータ台座を前記ロータマウント面に前記結合することが、前記ロータを平衡化シミュレータに結合することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１４乃至２２の何れか１項に記載の方法において、
平衡試験機を準備すること；
平衡試験用割出し工具を準備すること；
前記平衡試験用割出し工具を使用して前記ロータを第１の割出し位置に設定すること；
前記平衡試験用割出し工具および前記ロータを回転させて前記第１の割出し位置での前記ロータの不平衡を試験するように前記平衡試験機を動作させること；
前記割出し工具を使用して、前記ロータを前記第１の割出し位置とは異なる第２の割出し位置に設定すること；および
前記平衡試験用割出し工具および前記ロータを回転させて前記第２の割出し位置での前記ロータの不平衡を試験するように前記平衡試験機を動作させること
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記平衡試験用割出し工具を前記準備することが、運動学的結合部を含む平衡試験用割出し工具を準備することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３又は２４に記載の方法において、前記平衡試験用割出し工具を前記準備することが、前記ロータにしっかりと固定されたロータマウントと、前記ロータマウントに可動式に固定可能なロータ台座とを含む平衡試験用割出し工具を準備することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３、２４又は２５に記載の方法において、前記第２の割出し位置に前記ロータを前記設定することが、運動学的結合部を調整することを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年１０月８日出願の米国特許仮出願第６１／２４９，７１０号（“Ｂａｌａｎｃｅ  Ｔｅｓｔ  Ｉｎｄｅｘｉｎｇ  Ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  Ｂａｌａｎｃｅ−Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａ  Ｒｏｔｏｒ”）（本願明細書にその全体を参照として援用する）の優先権の利益を主張する。本出願はまた、２０１０年３月２９日出願の米国特許出願第１２／７４８，４９９号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は一般的に回転部品の平衡試験の分野に関する。特に、本発明は、ロータの平衡試験のための平衡試験用割出し工具に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くのタイプの回転機械のロータは、円滑な動作および耐用寿命を保証するために、平衡を保つ必要がある。例えば、ガスタービンのタービンロータおよびコンプレッサロータならびにポンプのインペラは、初期の製造の工程としておよび多くの場合定期保守に関連して、いかなる不平衡も補正するように平衡化を行うことを必要とする。これらのロータは、サイズおよび重量が広範囲にわたることがあり、例えば、数百〜数千ポンドの重さのある非常に大きいものは、平衡試験および平衡補正を難しくし、時間がかかり、高価なものにし得る。
【発明の概要】
【０００４】
一実装例では、本開示はシステムに関する。システムは：駆動機構を有する平衡試験機を使用して、機械のロータの平衡試験を支援する平衡試験用割出し工具を含み、平衡試験用割出し工具は：ロータに配置されたロータマウント面；および平衡試験機の駆動機構とロータマウント面との間に結合されるように構成されたロータ台座を含み；ロータマウント面およびロータ台座は互いに協働して、ロータマウント面を備えるロータおよびロータ台座が平衡試験機に設置されているときに、駆動機構とロータとの間に割出し結合を提供する。
【０００５】
別の実装例では、本開示はシステムに関する。システムは：駆動機構を有する平衡試験機上の機械のロータの平衡化を支援するモジュール式平衡試験用割出し工具システムを含み、モジュール式平衡試験用割出し工具システムは：ロータに配置されたロータマウント面；平衡試験機の駆動機構とロータマウント面との間に結合されるように構成された平衡試験機のアーバであって、ロータマウント面および平衡試験機のアーバが互いに協働して、ロータ、ロータマウント面およびアーバが平衡試験機に設置されているときに、駆動機構とロータとの間に第１の割出し結合を提供する、平衡試験機のアーバ；および平衡試験機の駆動機構とロータマウントとの間に結合されるように構成された平衡化シミュレータであって、ロータマウント面および平衡化シミュレータが互いに協働して、駆動機構とロータとの間に第２の割出し結合を提供する平衡化シミュレータを含む。
【０００６】
さらに別の実装例では、本開示はシステムに関する。システムは：駆動機構を有する平衡試験機；平衡試験機に設置された、１台の機械のためのロータ；平衡試験機でのロータの平衡試験を支援するための平衡試験用割出し工具であって、駆動機構とロータとの間に結合され、かつ、ロータに配置されたロータマウント面と；駆動機構とロータマウント面との間に結合されたロータ台座とを含む平衡試験用割出し工具を含み；ロータマウント面およびロータ台座が互いに協働して、駆動機構とロータとの間に割出し結合を提供する。
【０００７】
さらに別の実装例では、本開示は方法に関する。方法は：１台の機械の、ロータマウント面を含むロータを準備すること；およびロータ台座をロータマウント面に結合させて、ロータとロータ台座との間に割出し結合部を形成することを含む。
【０００８】
さらに別の実装例では、本開示は方法に関する。方法は：平衡試験機を準備すること；１台の機械のロータを準備すること；平衡試験用割出し工具を準備すること；平衡試験用割出し工具を使用してロータを第１の割出し位置に設定すること；平衡試験用割出し工具およびロータを回転させて、第１の割出し位置でのロータの不平衡を試験するように平衡試験機を動作させること；割出し工具を使用して、ロータを第１の割出し位置とは異なる第２の割出し位置に設定すること；および平衡試験用割出し工具およびロータを回転させて、第２の割出し位置でのロータの不平衡を試験するように平衡試験機を動作させることを含む。
【０００９】
別の実装例では、本開示は、ロータの平衡試験で使用するための平衡試験用割出し工具に関し、ロータは、平衡試験以外の機械機能を有しかつ半径方向に延在する、少なくとも実質的に平面的な、ロータの回転軸に垂直なロータ表面を有する別個の回転機械の構成要素である。工具は：シャフトから半径方向に延在するフランジを有する、台座面を規定するロータ台座；台座面に配置された運動学的マウントの第１の部分；平面的なロータ表面に直接形成されたマウント面であって、運動学的マウントの第２の部分を含んで、第１の部分および第２の部分が共にロータとロータ台座との間に運動学的マウントを形成するようにする、マウント面；およびマウント面および台座を共にバイアスさせる手段を含む。
【００１０】
本発明を説明するために、図面は、本発明の１つ以上の実施形態の態様を示す。しかしながら、本発明は、図面に示す正確な構成配置および手段に限定されないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ロータの不平衡を試験するための平衡化システムに組み込まれた平衡試験用割出し工具の側面図である。
【図２】図２は、ロータおよびロータに係合した平衡試験用割出し工具の長手方向の断面等角図である。
【図３Ａ】図３Ａは、運動学的結合特徴部を示す、図２のロータ台座の軸方向の拡大図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、運動学的結合特徴部を示す、図２のロータマウントの軸方向の拡大図である。
【図４】図４は、別のロータおよびロータに係合した別の平衡化用割出し工具の長手方向の断面等角図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、運動学的結合特徴部を示す、図４のロータ台座の軸方向の拡大図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、運動学的結合特徴部を示す、図４のロータマウントの軸方向の拡大図である。
【図６】図６は、取り替え可能な構成要素を有するモジュール式の平衡試験用割出し工具システムを示す図である。
【図７】図７は、割出し表示を有する平衡試験用割出し工具を含む試験アセンブリの部分的な断面等角図である。
【図８Ａ】図８Ａは、割出し工具の０°の割出し位置に割出されたロータを示す平衡化システムの上面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、割出し工具の１２０°の割出し位置に割出されたロータを示す図８Ａの平衡化システムの上面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、割出し工具の２４０°の割出し位置に割出されたロータを示す図８Ａ〜Ｂの平衡化システムの上面図である。
【図９】図９は、図８Ａ〜Ｃの平衡化システムを使用する例示的な平衡化プロセスを示すフロー図である。
【図１０】図１０は、本発明によるロータおよび平衡試験用割出し工具の代替的な実施形態の長手方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで図面を参照すると、図１は、平衡試験機１１２を使用してロータ１０８の不平衡試験が行われている平衡化システム１０４の全体に関連して平衡試験用割出し工具１００を示す。下記で詳細に説明するように、工具１００は、試験手順の期間中、使用者がロータ１０８を異なる割出し位置に容易かつ正確に設定、または割出すことができるようにし、かつ、全ての割出し位置に対して精密さの点で非常に高い再現性を達成できるようにする。この開示全体を読めば当業者には容易に理解されるように、工具１００の使用により、不平衡試験を実施するためだけではなく、例えばロータ１０８などのロータにおけるいかなる不平衡も補正するために費やされる時間も著しく削減することができる。例えば、試験期間中、一般に従来のプロセスで行われているようにロータからアーバを取り外して再び固定する必要性をなくして、ロータ１０８を、現在の割出し位置から新しい割出し位置へ容易に再割出しできる。別の例としては、工具１００を使用してロータ１０８における不平衡の検出後、および不平衡を補正するためのロータの修正後、ロータを再設置し、工具を使用して、早い段階の試験期間中に使用された割出し位置に正確に割出すことができる。それゆえ、非常に高い割出し再現性で別の平衡化試験を行うことができる。本開示の平衡試験用割出し工具、例えば工具１００のこれらのおよび他の特徴を示す例は、下記で説明する。しかしながら、まず、システム１０４の他の構成要素について背景の理解のためにさらに説明する。
【００１３】
当業者には容易に理解されるように、ロータ１０８は、ガスタービン（例えば、ジェットエンジン）のコンプレッサ、タービン、またはそれらの構成要素（例えば、羽根アセンブリ）、ポンプのインペラ、フライホイールなどの広範囲の回転構造の任意の１つ、およびロータが動作中に不平衡であることによって悪影響を受け得る１台の機械の、実質的に任意の他の回転構造とし得る。それゆえ、本書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、用語「ロータ」は、稼働中に回転するように設計されたアセンブリの構成要素またはアセンブリ自体である本体であって、ロータの平衡化プロセス中に、平衡化機械に適合される特別な工具を必要とし得る本体を意味する。平衡試験用割出し工具１００は、実質的にどんなサイズおよび重量のロータ１０８にも使用できるように適合できるが、それらの重量、幾何学的形状、修理／交換費用のために、伝統的な平衡化方法では危険性が増すロータに特に有益とし得る。
【００１４】
平衡試験機１１２は、従来の平衡試験機など、ロータ１０８の平衡試験に好適な実質的に任意の機械とし得る。航空宇宙産業のための平衡化試験機の標準および平衡試験標準の例としては、特に、自動車技術者協会（ＳＡＥ：Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）の航空宇宙推奨規定（ＡＲＰ：ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  ｐｒａｃｔｉｃｅｓ）、ＳＡＥ  ＡＲＰ５８７、ＳＡＥ  ＡＲＰ５８８、ＳＡＥ  ＡＲＰ４０４８およびＳＡＥ  ＡＲＰ４０５０を含む。他の業界が様々なタイプのロータに同様の標準を有する可能性がある。平衡試験機１１２およびその使用は、これらの標準または他の規定のいずれか１つ以上に準拠し得る。平衡試験機１１２は、試験期間中にロータ１０８を回転させる出力シャフト１２０を有する駆動機構１１６を含む。駆動機構１１６は、特に、任意の好適な駆動機構、例えば直接駆動型の可変速モータ、複合型電気モータ／可変トランスミッション、ベルト駆動式機構またはチェーン駆動式機構とし得る。この例では、出力シャフト１２０は平衡化アーバ１２４に結合されており、平衡化アーバは、同様に平衡試験用割出し工具１００に結合されている。他の実施形態では、出力シャフト１２０は、工具１００に、または出力シャフトと工具との間に結合された平衡化シミュレータ（図示せず）に直接結合できる。当業者であれば理解するように、一部の不平衡試験では、組み立てられた機械にロータがあるものの試験期間中には存在しない場合、平衡化シミュレータを使用して、試験期間中のロータと共に回転する１つ以上の部分をシミュレートする。平衡化シミュレータは、適度な剛性を有しかつ平衡化シミュレータが代役を務めるロータまたはロータの一部と同じ動特性（質量中心、質量、および慣性モーメント）を有するアタッチメントである。本書および添付の特許請求の範囲で使用される用語「平衡化シミュレータ」および同様の用語は、「ＰＭＩ」（極慣性モーメント（Ｐｏｌａｒ  Ｍｏｍｅｎｔ  Ｉｎｅｒｔｉａ））および「ダミーのロータ」など、他の名称でも知られている装置を網羅するものであることを理解されたい。
【００１５】
この例では、工具１００は、ロータマウント１２８およびロータ台座１３２を含む。ロータマウント１２８は、特に、ロータをロータマウント上に収縮嵌めして、緊密な摩擦嵌めを形成するなど任意の好適な固定技術を使用して、またはロータマウントに組み込まれた液圧作動セグメントを使用して、ロータ１０８にしっかりと固定されている。下記で詳細に説明するように、ロータマウント１２８は、多重割出し試験期間中および／または試験手順および再試験手順中にロータ１０８と固定的な係合状態を保つことができることが重要である。この例では、ロータ台座１３２は、平衡化アーバ１２４にしっかりと固定され、ロータ１０８は、ロータが完成品の機械に組み立てられるときにスピンドル（図示せず）を収容する中心開口部（図示せず）を有する。ロータ１０８のこの構成に適合するように、ロータ台座１３２は貫通シャフト１３６を含み、貫通シャフト１３６は、ロータの中心開口部を通って延在し、かつ平衡試験機１１２上の対応する回転軸受１４０に係合する。ロータ１０８は、その反対側では平衡試験機１１２上の回転軸受１４４によって支持されている。
【００１６】
ロータマウント１２８およびロータ台座１３２は互いに対して可動であり、ロータ１０８をロータ台座に対して２つ以上の割出し位置に割出すことができるようにする。この例では、ロータマウント１２８およびロータ台座１３２を、３つの割出し位置が互いに１２０°離れているように構成する。他の実施形態では、本開示に従って作製された平衡試験用割出し工具は、任意の数の割出し位置を有することができる。割出し位置は、個別の割出し停止部によって定義できるか、または無数の割出し位置のいずれかにロータ１０８の割出しを可能にするように停止部が全く無くてもよい。この例では、ロータマウント１２８およびロータ台座１３２を互いに堅固な係合状態に保持するために、一組のねじ込み締具１４８を使用して、ロータ１０８をその現在の割出し位置に固定する。１つの割出し位置から別の位置にロータ１０８を変更するためには、締具１４８を取り外してロータおよびロータマウント１２８を異なる割出し位置に回転させてから、締具を再び取り付ける。同様に、例えばロータを修正するためのさらなる試験を実施する前に、ロータ１０８を平衡試験機１１２から取り外す場合、締具１４８を取り外してロータおよびロータマウント１２８のみを取り外すようにする。次いで、（依然としてロータに取り付けられているロータマウント１２８に加えて）ロータ１０８および締具１４８を、ロータをロータ台座１３２に対して所望の割出し位置にして、平衡試験機１１２に再び取り付けることができる。その所望の割出し位置は、平衡試験機から取り外される前にあった位置と同じ割出し位置とし得る。他の実施形態では、締具１４８の代わりに他の固定手段を使用して、特定の設計に適合させることができる。
【００１７】
下記で説明するように、ロータマウント１２８およびロータ台座１３２は、ロータマウントおよび台座が互いに係合しているときに、ロータ１０８と駆動機構１１６との間に運動学的結合部（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）または準運動学的結合部を提供するように構成できる。当該技術分野で公知のように、運動学的結合部は伝統的に６つの支点を備え、それら支点は、厳格な拘束、すなわち、リダンダンシーのない所望の拘束をもたらす。おそらく、最もよく見られる運動学的結合部は３ボール／３溝構成であり、この構成では、結合部の一方の構成要素が、円周上の距離が中心間で１８０°である３つの「ボール」を有し、他方の構成要素が、円周上の距離が中心間で１８０°である３つの対応する半径方向の溝を有する。ボールが、対応する各溝に載置されている場合、ボールと溝の側壁との間には正確に６つの接点が存在する。１組の特徴部を、それらが球形であることが多いために伝統的に「ボール」と呼ぶが、円錐台（ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃａｌ）、楕円体など、他の形状の同様の特徴部も一般に「ボール」と呼ぶことに留意されたい。それゆえ、運動学的結合部に関連した、本開示および添付の特許請求の範囲全体における用語「ボール」の使用は、そのような同様の全ての形状の機能特徴部を網羅するものである。運動学的結合部は、サブミクロンのアライメント精度および非常に高いアライメント再現性を提供する。工具１００などの、本開示の平衡試験用割出し工具に使用するのに好適な運動学的結合部の例は、Ｃｕｌｐｅｐｐｅｒへの米国特許第６，７４６，１７２号明細書（“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ａｃｃｕｒａｔｅ，Ｐｒｅｃｉｓｅ，Ａｎｄ  Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ”）（運動学的結合部に関するその教示に関して本書に参照として援用する）に見出すことができる。
【００１８】
準運動学的結合部は運動学的結合部に非常に似ているが、点接触ではなく円弧形状の接触領域を使用する。これらの円弧形状の領域はいくぶん明確さに欠ける拘束を提供するが、適切に設計された準運動学的結合部は、厳格な拘束の運動学的結合部と同様に、サブミクロンのアライメント精度および非常に高いアライメント再現性を提供できる。運動学的結合部および準運動学的結合部のさらなる詳細は、Ｍ．Ｌ．Ｃｕｌｐｅｐｐｅｒ，“Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｑｕａｓｉ−ｋｉｎｅｍａｔｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇｓ，”Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ２８（２００４）３３８−３５７（その運動学的結合部および準運動学的結合部の教示に関して本願明細書に参照として援用する）に見出すことができる。この点からおよび添付の特許請求の範囲および要約書において、運動学的結合部と準運動学的結合部との間に類似点があるために、用語「運動学的結合部」は、運動学的結合部および準運動学的結合部を網羅するものである。運動学的結合部を組み込む平衡試験用割出し工具のいくつかの詳細な例を以下説明する。
【００１９】
ここで図２および図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、これらの図面は、「ハーフシャフト」（または「スタブシャフト」）ロータ（ロータの片側にのみシャフトがある）、例えば図２に示すハーフシャフトロータ２０４と使用するのに好適な平衡試験用割出し工具２００を示す。図１のロータ１０８と同様に、ロータ２０４を、様々な機械のいずれかからのロータとし得る。この例では、ロータ２０４はアクスル２０８を含み、かつロータの回転軸２１６と同心の円形溝２１２を有する。平衡試験用割出し工具２００はロータマウント２２０およびロータ台座２２４を含む。図２に見られるように、ロータマウント２２０は概してディスク形状であり、かつロータ２０４の回転軸２１６と同心の中心開口部２２８を有する。この例では、ロータマウント２２０を、ロータの円形溝２１２内への摩擦嵌めによってロータ２０４に固定するために、シリンダー状フランジ２３２を設ける。当業者には容易に理解されるように、多くのタイプまたはカテゴリーの嵌合を用いてもよい。別の例としては、ロータマウント２２０およびロータ２０４の一方または他方の１つを、残りの１つに対して加熱（または冷却）してフランジ２３２と溝２１２を係合させ、かつ２つの構成要素が平衡温度に達することができるようにして、フランジと溝の側壁との間に締め代を得るようにすることを含む収縮嵌め技術を使用してもよい。
【００２０】
図２から最もよく分かるように、ロータ台座２２４は、ハーフシャフト２３６および結合部分２４０を含む。ハーフシャフト２３６はアクスル２０８と協働して全体的なアセンブリ２４４をもたらし、平衡試験機、例えば図１の平衡試験機１１２、または他の平衡試験機に取り付けるために、ロータ２０４の両側に支点がある状態になっている。結合部分２４０はロータマウント２２０を係合し、この例では、別個の割出し位置タイプの割出し可能な結合部を提供する。具体的には、この例ではロータマウント２２０および結合部分２４０は、運動学的結合特徴部を使用してロータ台座２２４に対してロータ２０４に６つの割出し位置を提供するように構成される。
【００２１】
ここで主に図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、ロータマウント２２０上の運動学的結合特徴部は、マウント面２２１に配置されかつ円周上の距離が中心間で１２０°である３つの球形ボール３００を含む。結合部分２４０は、台座面２２５上に配置されかつ円周上の距離が中心間で６０°である６個の半径方向の空洞部３０４を含む。各空洞部３０４は、その空洞部の半径方向の中心線３１２から等間隔にある対応する組の２つの平行ピン３０８に関連付けられる。ロータマウント２２０がロータ台座２２４の結合部分２４０と適切に係合する場合、３つのボール３００は、６個の空洞部３０４のうちの３つの、対応するそれぞれ１つにスキップ式に係合し、かつ６個のピン３０８のうちの対応する１つにそれぞれ一点でのみ接触して、正確に運動学的拘束条件を達成する。当業者は容易に理解するように、ボール３００は中心間で１２０°離間しており、空洞部３０４とピンの対は中心間で６０°離間しているため、ボールは、０°、６０°、１２０°１８０°、２４０°および３００°での６つの割出し位置を提供するように、空洞部に係合できる。所望の割出し位置が選択され、設定されたら、ロータマウント２２０は、対のボルト２４８（図２では１つのみを示すが、この例では図３Ａの結合部分２４０のボルト孔３１６に対応する２つのボルトがある）を使用して、ロータ台座２２４の結合部分２４０としっかりと係合する。ロータマウント２２０は、ボルト２４８を収容するために６つのねじ付きボルト孔３２０を有し、かつ６つの割出し位置全てに適合するように配置される。
【００２２】
図４、図５Ａおよび図５Ｂは、様々な機械のいずれかのロータとし得る図４のロータ４０８などのシャフトレスロータに適合するために貫通シャフト４０４を有する平衡試験用割出し工具４００を示す。まず図４を参照すると、ロータ４０８は、回転軸４１２の周りを回転するように設計され、かつ組み立てられた機械の一部であるスピンドル（図示せず）を収容する中心開口部４１６を含む。工具４００は、ロータマウント４２０およびロータ台座４２４を含む。ロータマウント４２０はシリンダー状フランジ４２８を有し、シリンダー状フランジ４２８は、ロータマウントをロータに堅固にかつしっかりと固定する、開口部４１６内での摩擦嵌めによって、ロータ４０８に係合されている。この摩擦嵌めは、収縮嵌め技術を使用して達成できる。ロータマウント４２０をロータ４０８に固定する代替的な方法は、開口部４１６の内周面にしっかりと係合するように作動される、液圧式に可動なセグメントを備えるフランジ４２８を提供することを含む。ロータ４０８が、ロータをスピンドル上のフランジマウントに接続するために、開口部４１６を取り囲むボルト孔を有した場合、フランジ４２８をロータマウント４２０からなくすことができ、ロータは、例えば、ロータのボルト孔の１つに適合する１組のネジ孔を使用してロータマウントに直接ボルトで留めることができた。ロータマウント４２０をロータ４０８に取り付ける他の方法も使用できる。
【００２３】
ロータ台座４２４は、貫通シャフト４０４と、貫通シャフトに形成された結合部分４３２とを含む。貫通シャフト４０４は、ロータマウント４２０の中心開口部４３６を通って延在し、かつ平衡試験機（図示せず）の、不平衡試験のためにアセンブリ４４０が設置される支持スペースに適合するように選択された長さを有する。結合部分４３２は、貫通シャフト４０４とモノリシックとしてもよいし、あるいは、後に貫通シャフトに固定される別個の構成要素として形成してもよい。この例では、ロータマウント４２０およびロータ台座４２４の結合部分４３２は、ロータ４０８用に６つの割出し位置のある工具４００を提供する運動学的結合特徴部を含む。
【００２４】
図５Ａおよび図５Ｂから最もよく分かるように、ロータマウント４２０上の運動学的結合特徴部は、マウント面４２１に配置されかつ円周上の距離が中心間で１２０°である３つの球形ボール５００を含む。結合部分４３２は、台座面４２５に形成されかつ円周上の距離が中心間で１２０°である３つの半径方向のＶ字状溝５０４を含む。ロータマウント４２０がロータ台座４２４の結合部分４３２と適切に係合される場合、３つのボール５００は、Ｖ字状溝５０４の対応する１つに係合され、かつ、対応する側壁５０８の各々に一点でのみ接触して、正確に運動学的拘束条件を達成する。当業者は容易に理解するように、ボール５００は中心間で１２０°離間しており、Ｖ字状溝５０４は中心間で１２０°離間しているため、ボールはＶ字状溝に係合して、０°、１２０°および２４０°での３つの割出し位置を提供する。所望の割出し位置を選択して設定したら、ロータマウント４２０は、貫通シャフト４０４とネジ係合しているナット４４４（図４）を使用して、ロータ台座４２４の結合部分４３２と係合するようにしっかりとバイアスをかける。
【００２５】
図１０に示すように、別の代替的な実施形態では、ロータの表面を直接使用してロータマウント面を形成し、それゆえ別個のロータマウントの必要性をなくしてもよい。そのようなロータは一般に、ロータの回転軸に垂直な面を有する。この面は、結合特徴部を加えることによって好都合に活用してもよい。そうでなければ、結合特徴部は、通常の使用時に機械の一部として実行する機能の一部として、ロータによって使用されない。そのような例示的な一実施形態では、ハーフシャフトロータ１２０４のロータ面１２２１は、Ｖ字状溝１５０４が直接形成されたマウント面を形成する。Ｖ字状溝は、前述の通り構成してもよい。この実施形態では、同様に前述の通り、ボール１３００を台座面１２２５に配置する。結合部分１２４０をハーフシャフトロータ１２０４に固定するために、図３Ａおよび図３Ｂの実施形態に関連して上述したように、ボルト孔（図示せず）を各部分に設けてもよい。このように、ハーフシャフト１２３６で回転するロータ台座１２２４は、ロータアクスル１２０８で回転するハーフシャフトロータ１２０４に直接係合して、運動学的結合部を形成する。図１０に示すような実施形態は、運動学的マウントの半分を上述の通りロータ設計に組み込む結果、結合構成要素の１つを削除することによっても、さらに平衡化プロセス誤差を減らし得る。
【００２６】
図１０に示す実施形態によっていくつもの利点または利益が実現され得る。例えば、別個のロータマウントを削除することによって、ロータマウントとロータとの間の境界面誤差をなくすことができる。これは、ロータと運動学的マウントとの間の装着再現性を改善し得る。さらに、工具費を削減する可能性があり、ロータは、様々な工具設計オプションを受け入れることができる。加えて、まずロータへ結合部分の半分を適合させる必要がない、すなわちロータが半分結合部となるのではなく、工具をロータに直接装着できるため、平衡化時間を削減し得る。そのうえ、そのような設計では、運動学的結合部は、カスタムの境界面を必要とすることなく、様々なロータに適合できる。
【００２７】
図６は、異なるタイプおよび／または構成のいくつものロータ（図示せず）で平衡化作業を実施する時間を最小限にするために有用とし得るモジュール式平衡試験用割出し工具システム６００を示す。図示するために、この例ではモジュール式システム６００は、４つのロータ台座６０４、６０８、６１２、６１６および３つのロータマウント６２０、６２４、６２８を含む。ロータ台座６０４、６０８は、図１に関して上述したシミュレータタイプのものである一方、ロータ台座６１２、６１６は、非シミュレータタイプのものである。上述の通り、試験期間中には存在しない完成品の回転構造の１つ以上の部分をシミュレートするシミュレータを使用して、いくつかの不平衡試験を実施する。そのようなシミュレータは、１つまたは複数の存在しない部分の回転特徴に適合、またはほとんど適合するように構成される。それゆえ、ロータ台座６０４、６０８は、各々、シミュレータ部分６０４Ａ、６０８Ａと、平衡試験機支持体（図示せず）を係合するためのシャフトスタブ６０４Ｂ、６０８Ｂと、その台座をロータマウント６２０、６２４、６２８のいずれか１つと結合するために結合部分６０４Ｃ、６０８Ｃとを有する。ロータ台座６０４、６０８の主な違いは、台座６０４はハーフシャフトロータ用のものである一方、台座６０８はシャフトレスロータ用のものである。同様に、ロータマウント支持体６１２、６１６は、それぞれシャフトレスロータ用およびハーフシャフトロータ用のものである。上述の通り、ロータマウント支持体６１２、６１６は非シミュレータタイプのものであるため、支持体６０４、６０８のようにはシミュレータ部分を含まない。それゆえ、ロータ台座６１２、６１６は、１つ以上の平衡試験機支持体に係合するのに好適な比較的小さな直径の中心シャフト６１２Ａ、６１６Ａと、その台座をロータマウント６２０、６２４、６２８のいずれか１つに結合する結合部分６１２Ｂ、６１６Ｂとを含む。ロータ台座６１２、６１６は、シミュレータが必須でないかまたは望ましくない場合、不平衡試験に好適である。
【００２８】
ロータマウント６２０、６２４、６２８は、異なるロータを係合するように構成される。例えば、ロータマウント６２０は、例えば、図２のロータマウント２２０のようなハーフシャフトロータの円形溝を係合するためにシリンダー状フランジ６２０Ａを含む。ロータマウント６２４は、例えば、シャフトレスロータにおいて中心開口部の内周面を把持するための液圧作動式可動セグメントグリッパ６２４Ａを含む。この状況は、収縮嵌めをグリッパ６２４Ａによる把持に置き換えることを除いて、図４のロータマウント４２０の状況に例えることができる。グリッパ６２４Ａを、直径の異なる開口部に適合するように設計でき、各ロータに特別なマウントを必要とすることなく、ロータマウント６２４を様々なロータに使用できるようにすることに留意されたい。ロータマウント６２８は、単に、対応するボルト孔を有するロータのねじ込み締具を収容するためのねじ込み締具用孔６２８Ａを含む。そのようなロータは、シャフトレスとするか、またはハーフシャフトを有することができる。
【００２９】
結合部分６０４Ｃ、６０８Ｃ、６１２Ｂ、６１６Ｂの各々およびロータマウント６２０、６２４、６２８の各々は、ロータ台座６０４、６０８、６１２、６１６の１つ１つをロータマウントの１つ１つに結合して、そのような各対に平衡試験用割出し工具を提供できるようにする割出し特徴部を含む。図示の例では、各結合部分６０４Ｃ、６０８Ｃ、６１２Ｂ、６１６Ｂは、図３のボール３００に類似した３つのボール６０４Ｄ、６０８Ｄ、６１２Ｃ、６１６Ｃ（各結合部分において２つのみを示す）を含み、各ロータマウントは、図３に示すロータマウント２２０の構成に類似した６つのピンタイプのボール受け部６２０Ｂ、６２４Ｂ、６２８Ｂ（各マウントにおいて４つのみを示す）を含む。図２および図３に関連して説明したように、割出し特徴部のこの特定の構成は、互いに６０°離間した６つの割出し位置を有する運動学的結合部を提供する。当然ながら、これらの割出し特徴部は例示にすぎず、当業者は、無限の割出し調整機能を提供する特徴部を含め、他のタイプの特徴部を使用できることを理解するであろう。当業者はまた、ロータマウントの数およびタイプならびに図６に示すロータマウントの数およびタイプは例示にすぎず、モジュール方式を維持しながらもこれらの構成要素の多くの他のサイズおよび構成が可能であることを理解するであろう。
【００３０】
図７は、２０°の増分での割出しを提供する平衡試験用割出し工具７００を示す。工具７００は、ロータマウント７０４およびロータ台座７０８を含む。この例では、ロータマウント７０４は、図４に示すロータマウント４２０に類似しており、ロータ、例えばロータ７１６に係合するために同様のシリンダー状フランジ７１２を有する。この例のロータ台座７０８は、図２〜図６に示すロータ台座２２４、４２４、６０４、６０８、６１２、６１６とは少し異なり、プレーン（ｐｌａｉｎ）なアーバ７２０用の一種のアダプタとして構成される。この構成では、ロータ台座７０８を、任意の好適な方法、例えばボルト留めでアーバ７２０に固定できる。工具７００は、使用者がロータ台座７０８に対してロータ７１６の割出し位置を選択および設定するのを支援する割出し表示を含む。
【００３１】
この例では、割出し表示は、ロータ台座７０８の外周側にチェックマーク７２４および角度値７２８と、ロータマウント７０４の外周側に、対応するアライメントマーク７３２とを含む。当業者は理解するように、図７に示す割出し表示は例示にすぎず、他の実施形態では他の表示を使用してもよい。さらに、図示の表示を逆にして、チェックマーク７２４および角度値７２８をロータマウント７０４に配置し、アライメントマーク７３２をロータ台座７０８に配置することができる。ロータマウント７０４とロータ台座７０８の結合特徴部は、３つのボール７３６（図７では１つのみ示す）と、連続的な円形溝７４０とをそれぞれ含む。これにより、工具７００は、連続的に可変の調整機能かつ所与の角度位置に対する高度の再現性を有する運動学的結合部を提供できる。この例では、チェックマーク７２４は１０°毎に設けられている。１０°の増分のチェックマーク７２４を有する他の実施形態では、工具７００は、個別の割出し、すなわち、１０°の増分でのみ配置された割出し位置を提供するように構成できることに留意されたい。説明しない工具７００の他の特徴部は、図１〜図６の平衡試験用割出し工具の同様の特徴部と類似し得る。図１〜図６の平衡試験用割出し工具は、工具７００に関して説明した方法と同じまたは類似の方法で好適な割出し特徴部を含み得る。
【００３２】
図８Ａ〜Ｃおよび図９は、本開示に従って作製された平衡試験用割出し工具、例えば図８Ａ〜Ｃの工具８００などを使用する方法９００（図９）の例を示す。方法９００を説明する前に、方法の内容をまず提供する。図８Ａ〜Ｃを参照すると、平衡試験機８０４において工具８００を使用して、最初に発見された不平衡を補正するためのロータの修正前後の、ロータ８０８の不平衡を検査する。この例では、図８Ａ〜Ｃの工具８００が、ロータ台座８２０に０°、１２０°および２４０°の割出し位置でチェックマーク８１２および角度値８１６の形式の可視的な割出し表示と、ロータマウント８２８に対応するアライメントマーク８２４とを含むことを除いて、工具８００は図４および図５の工具４００と実質的に同一である（図４および図５の工具４００が、正確に０°、１２０°および２４０°での３つの割出し位置を提供する運動学的結合特徴部を含む方法に留意されたい）。方法９００では、不平衡試験は、ロータ８０８が０°、１２０°および２４０°の割出し位置の各々にあるときに不平衡データを収集することによって実施される。
【００３３】
ここで図９、およびまた、上述の図８Ａ〜Ｃを参照すると、方法９００は、ロータマウント８２８をロータ８０８にしっかりと固定して、マウント／ロータアセンブリ８３２を形成するステップ９０５において始まり得る。これは、任意の好適な方法でなすことができるが、一例では、これを、収縮嵌め技術を使用して達成する。ステップ９１０では、ロータ８０８を０°の割出し位置（図８Ａ）に設定してロータ台座８２４をマウント／ロータアセンブリ８３２に係合し、かつナット８３６を取り付けて、マウント／ロータアセンブリをロータ台座の結合部分８４０に対してしっかりとバイアスさせて、試験アセンブリ８４４を形成する。ステップ９１５では、試験アセンブリ８４４を平衡試験機８０４に設置し、ステップ９２０では、０°の割出し位置にロータ８０８を設定して平衡化動作を行う。本開示に従って作製された平衡試験用割出し工具を使用してロータ８０８を割出す独特な方法を除いて、平衡試験機８０４の動作は、任意の好適な公知の平衡化プロセスにおける平衡試験機の動作と同じとし得る。それゆえ、ステップ９２０の説明は、当業者が方法９００を実施するのに必要ではない。
【００３４】
ロータ８０８を０°に割出して平衡化動作を行った後、ステップ９２５において、ロータは１２０°の割出し位置に割出しされる。これは、ナット８３６を緩め、および、平衡試験機８０４内で、ロータマウント８２８上のアライメントマーク８２４が、１２０°の割出し位置（図８Ｂ）に対応するチェックマーク８１２に位置合わせされるかまたはほぼ位置合わせされるまで、その場所で、ロータ台座８２０に対してマウント／ロータアセンブリ８３２を回転させることによってなされ得る。その後、ナット８３６を再び締め、ロータマウント８２８をしっかりとバイアスさせてロータ台座８２０の結合部分８４０と係合させて、対応する各運動学的結合特徴部を十分に係合させることによって、割出しを正確に設定する。ステップ９３０において、平衡化動作が、ロータ８０８を１２０°の割出し位置に設定することによって行われる。
【００３５】
平衡化動作が、ロータ８０８を１２０°に割出すことによって行われた後、ステップ９３５において、ロータを２４０°の割出し位置に割出す。前述同様に、これは、ナット８３６を緩め、および、平衡試験機８０４内で、ロータマウント８２８上のアライメントマーク８２４が、２４０°の割出し位置（図８Ｃ）に対応するチェックマーク８１２に位置合わせされるかまたはほぼ位置合わせされるまで、その場で、マウント／ロータアセンブリ８３２をロータ台座８２４に対して回転させることによってなすことができる。その後ナット８３６を再び締めて、ロータマウント８２８をしっかりとバイアスさせてロータ台座８２０の結合部分８４０と係合させて、対応する各運動学的結合特徴部を十分に係合させることによって、割出しを正確に設定する。ステップ９４０において、平衡化動作が、２４０°の割出し位置に設定されたロータによってなされる。
【００３６】
ステップ９４５では、０°、１２０°および２４０°の割出し位置の各々で行われた平衡化動作の結果が、ロータ８０８が不平衡試験に合格していることを示しているかどうかを判断する。当業者に公知のように、これは、例えば、平衡試験機８０４および／または異なる割出し位置での試験運転中に収集されたデータを分析できる任意の好適な不平衡分析機器によってなすことができる。ロータ８０８が合格したと判断される場合、ステップ９５０において、試験アセンブリ８４４を平衡試験機８０４から取り外し、マウント／ロータアセンブリ８３２を試験アセンブリから取り外し、ロータマウント８２８をロータから取り外す。ここで、ロータ８０８は、ロータを一部とし得る機械（図示せず）を作製する製造プロセスに戻る準備ができている。
【００３７】
ステップ９４５においてロータ８０８が不平衡試験に合格していないと判断される場合、ステップ９５５において、不平衡を補正するためにロータにどのような調整を行うべきか決定する。これは、任意の公知の技術を使用することによって、例えば平衡試験機８０４および／またはステップ９２０、９３０、９４０で行われた平衡化動作から生成されたデータを使用することによってなされ得る。この例では、平衡試験機８０４の外側で、例えば、工場の特別な修正エリアで修正を行う必要があると考えられている。加えて、この例では、ロータマウント８２８がロータ８０８に取り付けられているままの状態で修正が行われる。従って、ステップ９６０において、試験アセンブリ８４４を平衡試験機８０４から取り外し、マウント／ロータアセンブリ８３２をロータ台座８２０から係合解除して、ロータマウントアセンブリを修正エリアに運搬する。ステップ９６５において、ロータ８０８に修正がなされて不平衡を補正する。これは、公知の技術、例えば材料を追加する、材料を除去する、１つ以上の構成要素を変更する、構成要素をシフトさせる、重量を加えるなどを使用することによってなすことができる。ロータ８０８の修正後、ステップ９１０に戻ることによってロータを再試験する。平衡試験用割出し工具８００の運動学的結合部は、ロータ８０８の先に行った各不平衡試験に関して非常に高い再現性で再試験を実施できるようにする。
【００３８】
本発明の別の代替的な例示的な実施形態を、以下の段落で説明する。
【００３９】
一例では、本発明の実施形態によるシステムは、駆動機構を有する平衡試験機を使用して機械のロータの平衡試験を支援するための平衡試験用割出し工具を含み、平衡試験用割出し工具は、ロータに配置されたロータマウント面、および平衡試験機の駆動機構とロータマウント面との間に結合されるように構成されたロータ台座を含み；ロータマウント面およびロータ台座は互いに協働して、ロータマウント面を備えるロータおよびロータ台座が平衡試験機に設置されるときに、駆動機構とロータとの間の割出し結合部を提供する。そのような例示的な実施形態はまた、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
ロータマウント面は、ロータにしっかりと固定されるように構成されたロータマウントに形成される。
割出し結合部は運動学的結合部である。
ロータマウント面およびロータ台座は協働して、ロータ台座に対してロータを割出すために複数の割出し停止部を提供する。
ロータマウント面およびロータ台座は、ロータが平衡試験機に装着されているときに、使用者がロータの割出しを変更できるように構成される。
ロータ台座は平衡試験機のアーバを含む。
ロータ台座は平衡化シミュレータを含む。
ロータ台座は、平衡試験機のアーバに装着されるように構成される。
ロータは回転軸を有し、機械において動作中にその周りでロータが回転する。システムは、平衡化工具およびロータが平衡試験機に装着されているときに、ロータの回転軸と平行な方向にロータマウント面およびロータ台座をバイアスさせて互いに係合させる固定手段をさらに含む。
ロータマウント面は、ロータの表面に形成されている。
【００４０】
別の例では、本発明の実施形態によるシステムは、駆動機構を有する平衡試験機上の機械のロータの平衡化を支援するモジュール式平衡試験用割出し工具システムを含む。モジュール式平衡試験用割出し工具システムは、ロータに配置されたロータマウント面と、平衡試験機の駆動機構とロータマウント面との間で結合されるように構成された平衡試験機のアーバであって、ロータマウント面および平衡試験機のアーバは互いに協働して、ロータ、ロータマウント面およびアーバが平衡試験機に設置されるときに、駆動機構とロータとの間に第１の割出し結合部を提供する平衡試験機のアーバと；平衡試験機の駆動機構とロータマウントとの間に結合されるように構成された平衡化シミュレータであって、ロータマウント面および平衡化シミュレータは互いに協働して、駆動機構とロータとの間に第２の割出し結合部を提供する平衡化シミュレータとを含む。そのような例示的な実施形態はまた、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
割出し結合部は運動学的結合部である。
ロータマウント面およびロータ台座は協働して、ロータ台座に対してロータを割出すために複数の割出し停止部を提供する。
ロータマウント面およびロータ台座は、ロータが平衡試験機に装着されているときに、使用者がロータの割出しを変更できるように構成される。
ロータマウント面は、ロータにしっかりと固定されるように構成されたロータマウントに形成される。
ロータマウント面は、ロータの表面に形成される。
【００４１】
さらに別の例では、本発明の実施形態によるシステムは、駆動機構を有する平衡試験機と；１台の機械のためのロータであって、平衡試験機に設置されたロータと；平衡試験機にあるロータの平衡試験を支援する平衡試験用割出し工具であって、駆動機構とロータとの間に結合され、かつロータに配置されたロータマウント面を含む平衡試験用割出し工具と；駆動機構とロータマウント面との間に結合されたロータ台座とを含み；ロータマウント面およびロータ台座は互いに協働して、駆動機構とロータとの間に割出し結合部を提供する。そのような例示的な実施形態はまた、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
割出し結合部は運動学的結合部である。
ロータマウント面およびロータ台座は協働して、ロータ台座に対してロータを割出すために複数の割出し停止部を提供する。
ロータマウントおよびロータ台座は、ロータが平衡試験機に装着されているときに、使用者がロータの割出しを変更できるように構成する。
ロータ台座は平衡試験機のアーバを含む。
ロータ台座は平衡化シミュレータを含む。
ロータ台座は、平衡試験機のアーバに装着されるように構成されたアダプタプレートを含む。
ロータは回転軸を有し、機械において動作中にその周りをロータが回転する。システムは、平衡化工具およびロータが平衡試験機に装着されているときに、ロータの回転軸に平行な方向に、ロータマウント面およびロータ台座を互いに係合させる固定手段をさらに含む。
ロータマウント面は、ロータにしっかりと固定されるように構成されたロータマウント上に形成される。
ロータマウント面は、ロータの表面に形成される。
【００４２】
さらに別の例では、本発明の実施形態による方法は、１台の機械の、ロータマウント面を含むロータを準備すること；およびロータ台座をロータマウント面に結合させて、ロータとロータ台座との間に割出し結合部を形成することを含む。そのような例示的な実施形態はまた、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
アセンブリおよび割出し結合部を平衡試験機に設置する。
割出し結合部を使用してロータをロータ台座に対して第１の割出し位置に固定し、かつ第１の割出し位置でのロータの不平衡を試験するように平衡試験機を動作させる。
ロータを第１の割出し位置とは異なる第２の割出し位置に固定し、第２の割出し位置でのロータの不平衡を試験するように平衡試験機を動作させる。
ロータマウント面を含むロータマウントをロータにしっかりと固定し、ロータマウントをロータ台座に結合させて、ロータとロータ台座との間の運動学的結合部を形成することを含め、ロータ台座をロータマウント面に結合させる。
しっかりと固定することが、ロータとロータマウントを互いに締まり嵌めすることを含む。
液圧機構を使用してロータマウントをロータにしっかりと固定する。
ロータ台座をロータマウント面に結合させることが、ロータを平衡試験機のアーバへ結合させることを含む。
ロータ台座をロータマウント面に結合させることが、ロータを平衡化シミュレータへ結合させることを含む。
【００４３】
別の例では、本発明の実施形態による方法は、平衡試験機を準備すること；１台の機械のロータを準備すること；平衡試験用割出し工具を準備すること；平衡試験用割出し工具を使用してロータを第１の割出し位置に設定すること；平衡試験用割出し工具およびロータを回転させ、第１の割出し位置でのロータの不平衡を試験するように平衡試験機を動作させること；割出し工具を使用してロータを第１の割出し位置とは異なる第２の割出し位置に設定すること；および平衡試験用割出し工具およびロータを回転させ、第２の割出し位置でのロータの不平衡を試験するように平衡試験機を動作させることを含む。そのような例示的な実施形態はまた、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
平衡試験用割出し工具を準備することは、運動学的結合部を含む平衡試験用割出し工具を準備することを含む。
平衡試験用割出し工具を準備することは、ロータにしっかりと固定されたロータマウントと、ロータマウントに可動式に固定可能なロータ台座とを含む平衡試験用割出し工具を準備することを含む。
ロータを第２の割出し位置に設定することは、運動学的結合部を調整することを含む。
【００４４】
さらに別の例では、本発明の実施形態による平衡試験用割出し工具は、シャフトから半径方向に延在するフランジを有するロータ台座であって、台座面を規定するロータ台座と；台座面に配置された運動学的マウントの第１の部分と；平面的なロータ面に直接形成されたマウント面であって、運動学的マウントの第２の部分を含み、第１の部分と第２の部分が共にロータとロータ台座との間の運動学的マウントを形成する、マウント面と；マウント面および台座を一緒にバイアスさせる手段とを含む。そのような平衡試験用割出し工具はロータの平衡試験に使用され、ロータは、平衡試験以外の機械機能を有しかつ半径方向に延在する、少なくとも実質的に平面的な、ロータの回転軸に垂直なロータ面を有する別個の回転機械の構成要素である。そのような例示的な実施形態はまた、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
平衡試験用割出し工具の第１の部分は、台座面に配置されたボールを含む；およびマウント面は、ロータに機械加工された半径方向に延在する溝を含む。そのような溝は、１つのボールと側壁に沿って２点接触を形成するように構成されかつそのような寸法にされてもよく、かつロータの機械機能に用いられる必要はない。
バイアス手段は、ロータとロータ台座との間に延在する少なくとも２つのボルトを含む。
バイアス手段は、ロータ台座からロータを通って延在するシャフトと；シャフトに収容されかつロータを担持するネジ部材とを含む。
【００４５】
例示的な実施形態を上記で説明し、かつ添付の図面に図示した。当業者には、本書で具体的に説明したものに、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、種々の変更、省略および追加をなしてもよいことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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