(57)【要約】【課題】シャフト釣合いシステムおよびシャフトの釣合いをとる方法を提供する。【解決手段】  アクスルアセンブリのためのシャフトの釣合いをとる方法およびシステム。方法は、粉末組成物をシャフト上に堆積させて、不釣合い箇所の付近に釣合い重りを生成するステップを含んでいてもよい。粉末組成物は、加熱された超音速ガスによって送り出されてもよく、かつ塑性変形してシャフトと機械的に噛み合ってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクスルアセンブリのためのシャフトの釣合いをとる方法であって、
前記シャフトを軸の周囲で回転させるステップと、
前記シャフトの回転中に前記シャフトの不釣合い箇所の位置を特定するステップと、
前記シャフトの回転を、前記不釣合い箇所が前記軸の真上に位置付けられるように停止させるステップと、
粉末堆積装置を前記不釣合い箇所の上方に位置決めするステップと、
前記粉末堆積装置を用いて粉末組成物を前記シャフト上に堆積させて、前記不釣合い箇所の付近に釣合い重りを生成し、前記粉末組成物が加熱された超音速ガスによって送り出され、および前記粉末組成物が塑性変形して、前記シャフトに機械的に付着するようにするステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記粉末組成物の堆積を停止させるステップと、
前記シャフトを前記軸の周囲で回転させるステップと、
前記シャフトに不釣合いがあるか否かを判断するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シャフトに不釣合いがあれば、前記位置特定、停止、位置決め、および堆積ステップを繰り返すステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記粉末組成物を堆積させる前に、前記シャフトの、前記不釣合い箇所の付近の表面を予熱するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記シャフトの前記表面は、前記粉末組成物がない状態で前記粉末堆積装置により供給される加熱された超音速ガスにより加熱される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粉末組成物は堆積時に溶融しない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記粉末組成物は、前記加熱された超音速ガスにより、前記粉末組成物の融点より低い温度まで加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記シャフトは第一の材料で製作され、および前記粉末組成物は前記第一の材料と異なる第二の材料で作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記粉末組成物は、前記シャフトに堆積させられる時に相変化を起こさず、および前記シャフトは前記粉末組成物の堆積に応じて粒成長を生じさせない、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記粉末組成物は、約１５０〜２５０ｐｓｉの衝突圧力で前記シャフトに堆積させられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記シャフトの表面温度は、前記粉末組成物が前記シャフトに堆積させられる時に、２００℃以下の幅で上昇する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
アクスルアセンブリのためのシャフトの釣合いをとる方法であって、
前記シャフトを軸の周囲で回転させるステップと、
前記シャフトの回転中に前記シャフトの不釣合い箇所の位置を特定するステップと、
前記シャフトの回転を、前記不釣合い箇所が前記軸の真上に位置付けられるように停止させるステップと、
粉末堆積装置を前記不釣合い箇所の上方に位置決めするステップと、
前記粉末堆積装置を用いて粉末組成物を前記シャフト上に堆積させて、前記不釣合い箇所に釣合い重りを生成するステップであって、前記釣合い重りが釣合い重り軸に沿って延び、および前記粉末組成物が、前記粉末堆積装置を用いて、前記粉末堆積装置を前記釣合い重り軸に関して、かつ前記シャフトに関して移動させることにより堆積させられ、前記粉末組成物が加熱された超音速ガスによって送り出され、および前記粉末組成物が塑性変形して、前記シャフトに機械的に結合する、ステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記粉末組成物を堆積させるステップは、前記粉末組成物が加熱された超音速ガスにより前記シャフトに対して送り出される時に、前記シャフトを静止位置に保持しながら前記粉末堆積装置を前記釣合い重り軸の周囲で回転させるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記釣合い重りは、前記シャフトからの距離の増大に伴って前記釣合い重り軸からさらに延びる先細の円錐形状を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記釣合い重りは、前記シャフトから延びる第一の概して円筒形の形状と、前記第一の概して円筒形の形状から延びる第二の概して非円筒形の形状と、を含み、前記第二の概して非円筒形の形状の質量および体積は第一の概して円筒形の形状の質量および体積より大きい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第二の概して非円筒形の形状は先細の円錐台形の形状を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
シャフト釣合いシステムであって、
シャフトを軸の周囲で回転させ、および前記シャフトの不釣合い箇所を判断するダイナミックバランサと、
前記シャフト上に粉末組成物を堆積させて、前記シャフト上の前記不釣合い箇所の付近に釣合い重りを生成する粉末堆積装置と、
を含み、
前記粉末堆積装置は前記軸の真上に位置付けられ、および前記ダイナミックバランサは、前記粉末組成物の堆積時に前記シャフトを静止位置に保持するシステム。
【請求項１８】
前記釣合い重りは釣合い重り軸に沿って延び、および前記粉末組成物は、前記粉末堆積装置を前記釣合い重り軸の周囲で、かつ前記シャフトに関して回転させることによって前記シャフトに堆積させられる、請求項１７に記載のシャフト釣合いシステム。
【請求項１９】
前記粉末組成物は加熱された超音速ガスによって送り出され、および前記粉末組成物は塑性変形して前記シャフトに機械的に付着する、請求項１７に記載のシャフト釣合いシステム。
【請求項２０】
前記加熱された超音速ガスは５００℃以下の温度まで加熱される、請求項１９に記載のシャフト釣合いシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はシャフトの釣合をとる方法およびシャフト釣合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
気体力学的コーティングのための装置が（特許文献１）において開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，４０２，０５０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
少なくとも１つの実施形態において、アクスルアセンブリのためのシャフトの釣合いをとる方法が提供される。この方法は、シャフトを軸の周囲で回転させるステップと、シャフトの回転中にシャフトの不釣合い箇所の位置を特定するステップと、を含んでいてもよい。シャフトの回転は、不釣合い箇所が軸の真上に位置付けられるように停止されてもよい。粉末堆積装置が不釣合い箇所の上方に位置決めされてもよい。粉末組成物は、粉末堆積装置を用いてシャフト上に堆積させられてもよく、それによって不釣合い箇所の付近に釣合い重りが生成される。粉末組成物は、加熱された超音速ガスによって送り出されてもよく、および粉末組成物は塑性変形して、シャフトに結合できる。
【０００５】
少なくとも１つの実施形態において、アクスルアセンブリのためのシャフトの釣合いをとる方法が提供される。この方法は、シャフトを軸の周囲で回転させるステップと、シャフトの回転中にシャフトの不釣合い箇所の位置を特定するステップと、を含んでいてもよい。シャフトの回転は、不釣合い箇所が軸の真上に位置付けられてもよいように停止されてもよい。粉末堆積装置が不釣合い箇所の上方に位置決めされてもよい。粉末組成物は、粉末堆積装置を用いてシャフト上に堆積させられてもよく、それによって不釣合い箇所の付近に釣合い重りが生成される。釣合い重りは、釣合い重り軸に沿って延びてもよい。粉末組成物は、粉末堆積装置を用いて、粉末堆積装置を釣合い重り軸の周囲で、かつシャフトに関して回転させることにより堆積させられてもよい。粉末組成物は、加熱された超音速ガスによって送り出されてもよく、および粉末組成物は塑性変形して、シャフトに結合できる。
【０００６】
少なくとも１つの実施形態において、シャフト釣合いシステムが提供される。シャフト釣合いシステムは、シャフトを軸の周囲で回転させ、およびシャフトの不釣合い箇所を判断してもよいダイナミックバランサを含んでいてもよい。シャフト釣合いシステムは、シャフト上に粉末組成物を堆積させて、シャフト上の不釣合い箇所の付近に釣合い重りを生成できる粉末堆積装置をさらに含んでいてもよい。粉末堆積装置は軸の真上に位置付けられてもよく、およびダイナミックバランサは、粉末組成物の堆積時にシャフトを静止位置に保持してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的なシャフト釣合いシステムの側面図である。
【図２】アクスルアセンブリのためのシャフトの釣合いをとる方法のフローチャートである。
【図３】釣合い重りを有するシャフトの側面図である。
【図４】釣合い重りの他の例を有するシャフトの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
必要に応じて、本明細書では本発明の詳細な実施形態が開示されているが、開示の実施形態は本発明の例にすぎず、様々な代替的な形態で実施されてもよいと理解するべきである。図面は必ずしも正確な縮尺で描かれているとはかぎらず、特定の構成要素の詳細を示すために、いくつかの特徴が誇張または最小化されていてもよい。したがって、本明細書において開示されている具体的な構造および機能上の詳細は、限定的なものとしてではなく、当業者が本発明を様々な方法で利用できるようにする教示の代表的な根拠として解釈されるべきである。
【０００９】
アクスルアセンブリの構成要素は一般に、相互に連結され、異なる速度で回転して推進力源からの駆動トルクをホイールアセンブリに伝達できる。アクスルアセンブリの複雑さによって、アクスルの構成要素、例えば駆動シャフト、アクスルシャフト、ホイールアセンブリ、ブレーキドラム、ホイールハブ、その他の釣合いを精密にとる必要がありうる。アクスルアセンブリの少なくとも１つの構成要素に力学的不釣合いがあると、動力伝達系統への外乱またはその振動の原因となる可能性があり、これが部品の摩耗を増大させ、使用寿命を短縮させうる。
【００１０】
アクスルアセンブリの構成要素は典型的に、１つまたは複数の平面内で力学的に釣合がとられる。力学的に釣合いをとる際、アクスルアセンブリの構成要素を所定の速度で回転させ、不釣合いの量を測定してもよい。不釣合いの量が不釣合い許容範囲と比較されてもよい。不釣合い許容範囲はアクスルの各構成要素について別々に決定されても、アクスルアセンブリレベルの１つの許容範囲にまとめられてもよい。アクスルアセンブリの構成要素の不釣合いは、個別の重りを機械的に追加するか、またはアクスルアセンブリの構成要素から材料と重量を取り除くことによって不釣合い許容範囲内で補正されてもよい。個別の重りは、アクスルアセンブリの構成要素の外面上に抵抗溶接によって固定して設置されてもよい。
【００１１】
個別の重りの追加による不釣合い量の補正は釣合いをとる工程の精度と正確さを限定しかねず、これは個別の重りが所定の質量、例えば５グラムまたは１０グラムで提供されうるからである。所定の質量の追加は、質量を柔軟に選択できないことから、不釣合いの補正に不利な影響を与えうる。複数の所定の質量がアクスルアセンブリの構成要素に、不釣合いが不釣合い許容範囲内に入るまで追加されてもよいが、結果として得られた不釣合いの量が許容範囲の限界に近いことがありえ、それが、使用中に例えば汚染物による質量等の質量が加わった時に許容限度の超過につながりうる。また、個別の重りを堆積させるか、または同じ場所で相互に重ねることによってアクスルアセンブリの構成要素の釣合いをとることは、複数の個別の重りを通じた溶接は効果が低下するため、推奨されない。さらに、灰色鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、ノジュラ鋳鉄、およびコンパクト黒鉛鋳鉄等の高強度鋳鉄から作られるアクスルアセンブリは、溶接を通じて質量を追加するのに適していないことがありえ、これは、鋳鉄の炭素およびケイ素成分が個別の重りをアクスルアセンブリの構成要素に溶接する能力に影響を与える可能性があり、または鋳鉄に損傷を与えるか、もしくは劣化させる可能性があるからである。
【００１２】
高強度鋳鉄または高強度鋳鋼から作られたアクスルアセンブリの構成要素の釣合いを力学的にとることにおいて生じる問題を軽減させるための１つの考えられる解決策は、アクスルの構成要素の表面に直接釣合重りを形成することであってもよい。形成された釣合重りは、検出された不釣合い量に基づいて可変的な増分で提供されてもよい。
【００１３】
図１を参照すると、シャフト釣合いシステム１０が示されている。シャフト釣合いシステム１０は、ダイナミックバランサ１２と、粉末金属堆積装置１４と、ロボットマニピュレータ１６と、制御システム１８と、を含んでいてもよい。
【００１４】
ダイナミックバランサ１２は、単平面または多平面ダイナミックバランサであってもよく、これはアクスルの構成要素、例えば図３および４に示されているアクスルアセンブリ２２のためのシャフト２０上の少なくとも１つの不釣合い箇所の位置を特定してもよい。ダイナミックバランサ１２は、土台３０と、第一の支持手段３２と、第二の支持手段３４と、駆動機構３６と、不釣合いセンサ３８と、を有していてもよい。
【００１５】
シャフト２０は軸４０に沿って延びていてもよく、外面４２を有していてもよい。外面４２は、シャフト２０の外周であってもよい。少なくとも１つの実施形態において、外面は軸４０と反対を向いていても、中空シャフトまたは穴を持つシャフトのように、軸４０と対向していてもよい。シャフト２０は、第一の端４４と、第一の端４４と反対に配置されていてもよい第二の端４６と、を有していてもよい。少なくとも１つの実施形態において、シャフト２０はアクスルアセンブリの入力シャフトであってもよい。
【００１６】
土台３０は、ダイナミックバランサ１２の構成要素を支持してもよい。例えば、土台３０は第一の支持手段３２と第二の支持手段３４を支持してもよい。
【００１７】
第一の支持手段３２は土台３０から延びてもよく、シャフト２０の第一の端４４を回転可能に支持してもよい。第一の支持手段３２は第一の補正平面を画定してもよい。第一の支持手段３２は第二の支持手段３４から離間されていてもよい。
【００１８】
第二の支持手段３４は土台３０から延びていてもよく、シャフト２０の第二の端４６を回転可能に支持してもよい。第二の支持手段３４は第二の補正平面を画定してもよい。
【００１９】
駆動機構３６はシャフト２０を回転軸５０の周囲で回転してもよい。例えば、１つまたは複数の実施形態において、駆動機構３６に第一の支持手段３２および／または第二の支持手段３４が提供されてもよい。回転軸５０は、シャフト２０がダイナミックバランサ１２に受けられた時にシャフト２０の軸４０と一致してもよい。
【００２０】
不釣合いセンサ３８は、第一の支持手段３２および／または第二の支持手段３４の付近に設置されてもよい。不釣合いセンサ３８は、シャフト２０の不釣合いを検出し、これを示すデータを提供してもよい。不釣合いセンサ３８は、どのような適当な種類であってもよい。例えば、不釣合いセンサ３８は、加速度計、振動センサ、またはその他として構成されてもよく、当業者の間で周知の方法で加速、振動、ノイズ、または高調波を検出してもよい。不釣合いセンサ３８からのデータはまた、制御システム１８により、シャフト２０の不釣合い箇所５２を判断するために使用されてもよい。不釣合い箇所５２は、シャフト２０の質量中心を回転軸５０に関して均等に分散させるのに質量が足りない箇所であってもよい。それゆえ、不釣合い箇所５２は、釣合いをとるべきシャフトまたは部品の質量中心がシャフト２０の回転軸５０または幾何学中心と整合しない時に存在しうる。不釣合い箇所５２は、シャフト２０の外面上にも、または内面上にも位置していてもよく、シャフト２０の力学的釣合いを補正するために釣合い重りまたは質量がシャフトに追加されてもよい箇所であってもよい。
【００２１】
粉末金属堆積装置１４は、粉末組成物６０をシャフト２０に堆積させて、釣合い重り６２を生成してもよい。釣合い重り６２は、シャフト２０上の、不釣合い箇所５２の付近に堆積させられてもよく、これについて以下でより詳しく説明する。粉末金属堆積装置１４は、容器７０と、圧縮ガス源７２と、ノズル７４と、を含んでいてもよい。
【００２２】
粉末組成物６０と釣合い重り６２は、シャフト２０が作られる材料とは異なっていてもよい材料で形成されていてもよい。例えば、粉末組成物６０は、金属、ガラス、セラミック、ポリマ、またはこれらの組合せを含む粉末組成物であってもよい。少なくとも１つの実施形態において、粉末組成物６０はニッケル系組成物であってもよい。例示的なニッケル系粉末組成物は、重量パーセントでニッケルを９２．０〜９９．７％含み、残りがアルミニウムおよび／またはセラミックであってもよい。ニッケル系粉末組成物は、約１３９０〜１４５５℃の融点を有していてもよい。セラミックおよび／またはアルミニウムは、粉末組成物６０の密座を高めて、粉末組成物６０のシャフト２０の表面への堆積効率を改善させるように作用できる。粉末組成物６０の平均粒径は約１μｍ〜１５μｍであってもよい。少なくとも１つの実施形態において、粉末組成物６０は銅、アルミニウム、マグネシウム、鋼鉄、鉄、または亜鉛系組成物であってもよい。粉末組成物６０はまた、ガラス、セラミック、またはその他の非金属材料系組成物を有する粉末組成物であってもよい。
【００２３】
容器７０は、粉末組成物６０を受けてもよい。１つまたは複数の実施形態において、容器７０はロボットマニピュレータ１６上に設置されてもよい。
【００２４】
圧縮ガス源７２は、加圧または圧縮されたキャリアガス７６を供給してもよく、これは粉末組成物６０をシャフト２０へと送り出し、または搬送してもよい。圧縮キャリアガス７６は、圧縮ガスまたは圧縮ガス混合物、例えば空気、窒素、またはヘリウムであってもよい。圧縮キャリアガス７６は、ヒータまたは加熱要素で加熱されてよい。例えば、圧縮キャリアが７６は、約１７５℃〜５４０℃の温度まで加熱されてもよい。加熱要素は、粉末組成物６０が圧縮キャリアガス７６へと供給される前に圧縮キャリアガス７６を加熱するように構成されてもよい。少なくとも１つの実施形態において、加熱要素は、ノズル７４の中に入る前の圧縮キャリアガス７６と粉末組成物６０の組合せを加熱するように構成されてもよい。
【００２５】
ノズル７４は、容器７０と圧縮ガス源７２の下流に提供されてもよい。ノズル７４は、例えば、デラバルノズルとも呼ばれてもよい収縮−拡大ノズル等、どのような適当な種類であってもよい。ノズル７４は圧縮キャリアガス７６を約マッハ２〜４の超音速まで加速してもよく、これによって圧縮キャリアガス７６はノズル７４から超音速ガスとして出ることができる。圧縮キャリアガス７６の超音速により、粉末組成物６０は約２００ｍ／ｓ〜９００ｍ／ｓの粒子速度となるように送り出されうる。ノズル７４はまた、粉末組成物６０の粒子速度が臨界速度を超えるように粉末組成物６０を送り出してもよい。臨界速度は、粉末組成物６０の平均粒径、ノズルの出口径、ノズルのスロート径、および圧縮キャリアガス７６の温度と圧力に基づいていてもよい。臨界速度は、粉末組成物６０がシャフト２０またはそれ以前に堆積していた粉末組成物６０にうまく付着できる速度であってもよい。臨界速度により、粉末組成物６０はシャフト２０に約１５０〜２５０ｐｓｉの衝突圧力で堆積できる。臨界速度に到達していないと、粉末組成物６０はシャフト２０の外面４２および／またはそれ以前に堆積した粉末組成物６０に付着しないことがありうる。
【００２６】
粉末組成物６０は固体スプレー工程を使って堆積させられてもよく、この場合、粉末組成物６０の粒子は粉末金属堆積装置１４によって固体粒子として送り出されてもよい。固体スプレー工程は、高圧ガスダイナミックスプレー工程、低圧ガスダイナミックスプレー工程、またはパルス式コールドガスダイナミックスプレー工程等のコールドガスダイナミックスプレー工程であってもよい。高圧ガスダイナミックスプレー工程は、約３４０ｐｓｉ〜６００ｐｓｉの圧力の圧縮キャリアガス７６を使用してもよい。低圧ガスダイナミックスプレー工程は、約７０ｐｓｉ〜１４５ｐｓｉの圧力の圧縮キャリアガス７６を使用してもよい。パルス式コールドガスダイナミックスプレー工程は、圧縮キャリアガス７６をパルス式に供給して、ガスの衝撃波が粉末組成物６０をシャフト２０に向かって送り出すのを助けるようにしてもよい。
【００２７】
コールドガスダイナミックスプレー工程は、粉末組成物６０の融点より低い温度であり、かつ、粉末組成物が堆積されるシャフト２０の外面４２の融点より低くてもよい温度で実行されてもよい。シャフト２０の表面温度は、コールドガスダイナミックスプレー工程中に粉末組成物６０がシャフト２０上に堆積させられる際に２００℃以下の幅で上昇しうる。
【００２８】
コールドガスダイナミックスプレー工程は、高温で実行される熱接着工程と比較して、様々な利点を提供できる。コールドガスダイナミックスプレー工程では、粉末組成物６０の堆積に応じたシャフト２０の相変化または粒成長等の金属学的変形が阻止されうる。これに加えて、熱の影響を受けた領域がシャフト２０上にできないことがありえ、シャフト２０に有意な熱誘発歪曲が生じないことがありうる。これに加えて、シャフト２０の外面４２は、粉末組成物６０をシャフト２０の外面４２に堆積させることによって歪硬化されうる。
【００２９】
圧縮キャリアガス７６により送り出される粉末組成物６０は、まずシャフト２０の外面４２に衝突して、これと係合でき、溶けずにシャフト２０の外面４２に機械的に付着できる。粉末組成物６０は、シャフト２０の外面４２に、固定と同様の状態で確実に付着できる。さらに、粉末組成物６０の粒子だけでなくシャフト２０も、高速衝突によって塑性変形でき、粉末組成物６０の粒子はシャフト２０の外面４２と機械的に噛み合うことができる。それ以前に堆積していた粒子の上に堆積した粉末組成物６０の粒子は、塑性変形して相互に噛み合うことができ、先に堆積していた粒子を圧縮できる。
【００３０】
ロボットマニピュレータ１６は、粉末金属堆積装置１４を支持し、位置決めすることができる。例えば、１つまたは複数の実施形態において、ロボットマニピュレータは、複数の自由度を有する多軸ロボットマニピュレータとして構成されてもよい。また、１つまたは複数の実施形態において、ロボットマニピュレータ１６がなくてもよいことも想定される。例えば、粉末金属堆積装置１４は、オペレータが手に持ち、位置決めするように構成されてもよい。
【００３１】
制御システム１８は、１つまたは複数のコントローラまたは制御モジュールを含んでいてもよく、シャフト釣合いシステム１０の各種の構成要素をモニタし、制御してもよい。例えば、制御システム１８は、粉末金属堆積装置１４、ロボットマニピュレータ１６、駆動機構３６、および不釣合いセンサ３８等のシャフト釣合いシステム１０の構成要素に電気接続されていても、またはそれと通信していてもよい。制御システム１８と不釣合いセンサ３８との間の通信は、図１において接続ノードＳ１で表すことができる。
【００３２】
図２を参照すると、アクスルアセンブリのためのシャフト２０の釣合いをとる例示的な方法のフローチャートが示されている。当業者であればわかるように、このフローチャートは、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せで実装または実行されてもよい制御ロジックを表すことができる。例えば、プログラムされたマイクロプロセッサによって各種の機能が実行されてもよい。制御ロジックは、既知の多数のプログラミングおよび処理技術または方式の中の何れを使って実装されてもよく、図の順序またはシーケンスに限定されない。例えば、実時間制御の応用では、図のような純粋に逐次的な方式ではなく、割込み型またはイベント駆動型処理が採用されてもよい。同様に、平行処理、マルチタスキング、またはマルチスレッドシステムおよび方法が使用されてもよい。
【００３３】
制御ロジックは、図の制御ロジックを開発および／または実装するために使用される特定のプログラミング言語、オペレーティングシステム、プロセッサ、または回路に依存していなくてもよい。同様に、特定のプログラミング言語と処理方式に応じて、その制御方法を実現しながら、各種の機能が図のシーケンスで、実質的に同時に、または別のシーケンスでも実行されてよい。図の機能は変更されても、場合によっては省略されてもよく、これも本発明の趣旨または範囲から逸脱しない。
【００３４】
方法は、制御システム１８によって実行されてもよく、閉ループ制御システムとして実装されてもよい。それゆえ、図２のフローチャートは１回のループを表していてもよく、シャフト２０の釣合いがとられた状態または釣合いがとりなおされた状態を確認するために繰り返されてもよい。フローチャートは、シャフト２０がダイナミックバランサ１２に回転可能に取り付けられることから開始する。
【００３５】
ブロック１００で、シャフト２０はダイナミックバランサ１２によって回転軸５０の周囲で回転されてもよい。シャフト２０は、駆動機構３６によって所定の回転速度まで回転されてもよい。
【００３６】
ブロック１０２で、所定の回転速度に達したところで、方法はシャフト２０の不釣合い箇所５２の位置を特定してもよい。例えば駆動機構３６はシャフト２０を所定の回転速度まで回転させてもよい。制御システム１８は、シャフト２０が所定の回転速度回転している間に不釣合いセンサ３８からの信号を受信してもよい。制御システム１８は、不釣合いセンサ３８からの信号を使って、不釣合い箇所５２の位置を判断してもよい。例えば、制御システム１８は、回転軸５０と略交差してもよい中央主軸２００および不釣合い箇所５２を判断してもよい。制御システム１８はまた、不釣合い箇所５２の位置と、回転軸５０に関する中央主軸２００の相対的位置付けに基づいて補正質量を判断してもよい。
【００３７】
ブロック１０４で、方法は、不釣合い箇所が検出されたことを判断または確認してもよい。不釣合い箇所５２は、シャフト２０の質量中心がシャフト２０の軸４０および／または回転軸５０に沿った位置にない時に検出されてもよい。不釣合い箇所が検出されなければ、方法または方法のループはブロック１２０で終了してもよい。不釣合い箇所が検出されたら、方法はブロック１０６へと続いてもよい。
【００３８】
ブロック１０６で、ダイナミックバランサ１２は、不釣合い箇所５２の位置を特定した後に、回転軸５０の周囲でのシャフト２０の回転を停止させ、シャフト２０を静止位置に保持してもよい。シャフト２０は、不釣合い箇所５２が回転軸５０の真上に位置付けられて、粉末組成物６０を不釣合い箇所５２に堆積させやすくするように停止されてもよい。
【００３９】
ブロック１０８で、粉末金属堆積装置１４は、不釣合い箇所５２の上方に位置決めされてもよい。例えば、釣合い重り６２の所望の構成に応じて、粉末金属堆積装置１４および／または不釣合い箇所５２の両方が、回転軸５０の真上に位置付けられてもよい。
【００４０】
ブロック１１０で、シャフト２０の外面４２は、粉末組成物６０をシャフト２０の外面４２に堆積させる前に、不釣合い箇所５２の付近が予熱されてもよい。シャフト２０の外面４２は、粉末金属堆積装置１４によって供給されてもよい加熱された圧縮キャリアガス７６によって加熱されてもよい。加熱された圧縮キャリアガス７６は、粉末組成物６０がない状態で供給されてもよい。
【００４１】
ブロック１１２で、粉末組成物６０は、シャフト２０の外面４２上に堆積させられてもよい。例えば、容器７０に関連する弁が開いて、粉末組成物６０が加熱された圧縮キャリアガス７６の噴流またはストリームに入ることができるようにしてもよい。加熱された圧縮キャリアガス７６は、粉末組成物６０を粉末組成物６０の融点より低い温度であり、かつ、シャフト２０の外面４２の融点より低い温度まで加熱してもよい。粉末組成物６０は、堆積時に粉末組成物６０とシャフト２０の何れも溶けないようにシャフト２０の外面４２に堆積させられてもよい。十分な量の粉末組成物６０が堆積すると、釣合い重り６２が形成されてもよい。
【００４２】
図３および４を参照すると、釣合い重りの２つの例が示されている。図３および４において、釣合い重りは、釣合い重りの大きさまたは体積が軸４０からの距離の増大に伴って大きくなるような構成を有している。
【００４３】
図３において、釣合い重り６２は、シャフト２０の外面４２から延びる先細の円錐形状を有する。釣合い重り６２は、釣合い重り軸２１０に沿って延びていてもよい。釣合い重り軸２１０は、軸４０と交差してもよく、不釣合い箇所５２と交差してもよい。釣合い重り６２は、釣合い重り軸２１０に関してセンタリングされていてもよく、もしくは対称であってもよく、または釣合い重り軸２１０に関して半径方向に対称であってもよい。例えば、釣合い重りの釣合い重り軸２１０に関する直径または円周は、軸４０と外面４２からの距離の増大に伴って実質的に一定の量で増大してもよい。１つまたは複数の実施形態において、釣合い重り６２の質量中心は、釣合い重り軸２１０に沿って配置されてもよい。それゆえ、釣合い重り６２の直径は、釣合い重り６２の端面２１２において最大であってもよい。
【００４４】
図４を参照すると、他の釣合い重り６２’が示されている。釣合い重り６２’は、釣合い重り軸２１０に沿って延びていてもよく、シャフト２０から延びる第一の部分２２０と、それに続く、第一の部分２２０より体積が大きく、第一の部分２２０と端面２１２との間に位置していてもよい第二の部分２２２を有していてもよい。それゆえ、第二の部分２２２はシャフト２０から完全に離れていてもよい。図４において、第一の部分２２０は実質的に円筒形の形状を有していてもよく、第二の部分２２２は先細の円錐の構成を有していてもよいが、球、回転楕円体、楕円体、放物体、双曲面、またはピラミッド形の構成等、その他の構成を有していてもよい。
【００４５】
第一の部分２２０は、粉末金属堆積装置１４を用いて、粉末金属堆積装置１４を回転軸５０および不釣合い箇所５２の真上に位置決めすること等により、粉末金属堆積装置１４をシャフト２０に関して静止位置に位置決めすることによって堆積させられてもよい。ノズル７４の形状により、第一の部分２２０が形成されてもよい。釣合い重りまたは釣合い重りの一部は、釣合い重り軸２１０に関して対称でなくてもよく、これは、粉末金属堆積装置１４をシャフト２０に関して移動させることにより、例えばシャフト２０が静止位置に保持されている間に粉末金属堆積装置１４を釣合い重り軸２１０の周囲で回転させること等により実現されてもよい。例えば、粉末金属堆積装置１４は、ロボットマニピュレータ１６によって、またはオペレータにより手動で所定の経路に沿って移動されてもよい。粉末組成物６０の流速を高めることによって、粉末金属堆積装置１４の供給速度を遅くすることによって、および／または通過または釣合い重り軸２１０の周囲の回転の回数を増やすことによって、より多量の材料を堆積させることができる。
【００４６】
粉末金属堆積装置１４を操作して、釣合い重り６２の形状を変化させてもよい。釣合い重り６２の形状を変えることで釣合い重り６２の有効質量中心を変化させることができ、それによってシャフト２０に追加される総重量を、シャフト２０の釣り合いをとるために溶接される場合の個別の重りと比較して少なくすることができる。形状はまた、粉末組成物６０の供給速度を変化させること、噴霧パターンを変化させること、粉末組成物６０のシャフト２０の外面４２への堆積速度を変化させること、または粉末金属堆積装置１４を釣合い重り軸２１０の周囲で旋回／回転させることによっても変化させてもよい。
【００４７】
図２に戻り、ブロック１１４で、方法はシャフト２０の外面４２への粉末組成物６０の堆積を停止させてもよい。例えば、粉末組成物６０および／または圧縮キャリアガス７６の流れが終了されてもよく、または粉末金属堆積装置１４がシャフト２０から離されて、堆積が停止されてもよい。
【００４８】
ブロック１１６で、方法はシャフト２０の釣合いをチェックして、シャフト２０に不釣合いが残っているか否かを判断してもよい。それゆえ、ブロック１１６はブロック１００および１０２を繰り返してもよい。
【００４９】
ブロック１１８で、方法は、シャフト２０の釣合いがとれているか否かを判断してもよい。このステップは、ブロック１０４と同様または同じであってもよい。シャフト２０は、シャフト２０の不釣合い量が不釣合い許容範囲内であれば釣合いがとれているとされてもよい。シャフト２０の釣合いがとれていれば、方法または方法のループはブロック１２０で終了してもよい。シャフト２０の釣合いがとれていなければ、方法は繰り返されるか、ブロック１００に戻ってもよい。
【００５０】
以上、例示的な実施形態を説明したが、これらの実施形態は本発明の考えられる全ての形態を説明しているわけではない。むしろ、本明細書中で使用された文言は、限定ではなく説明の文言であり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、各種の変更を加えることができると理解されるであろう。これに加えて、各種の実施形態の特徴を組み合わせて本発明のまた別の実施形態を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  シャフト釣合いシステム
１２  ダイナミックバランサ
１４  粉末金属堆積装置
１６  ロボットマニピュレータ
１８  制御システム
２０  シャフト
２２  アクスルアセンブリ
３０  土台
３２  第一の指示手段
３４  第二の指示手段
３６  駆動機構
３８  不釣合いセンサ
４０  軸
４２  シャフトの外面
４４  第一の端
４６  第二の橋
５０  回転軸
５２  不釣合い箇所
６０  粉末組成物
６２  釣合い重り
７０  容器
７２  圧縮ガス源
７４  ノズル
７６  圧縮キャリアガス
２００  中央主軸
２１０  釣合い重り軸
２１２  端面
２２０  釣合い重りの第一の部分
２２２  釣合い重りの第二の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2016209563000001.pdf