(57)【要約】【課題】精度の高いターボチャージャーのバランシングを実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るターボチャージャーのバランシング方法は、ターボチャージャーの回転軸９ａにおけるインペラ９ｄ側軸端に取り付けられたインペラナット９ｃを切削してバランシングを行うターボチャージャーのバランシング方法であって、インペラナット９ｃにおける径方向の端部位置を検出する工程と、インペラナット９ｃにおける回転軸９ａの軸方向の端部位置を検出する工程と、インペラナット９ｃにおける径方向の端部位置の検出結果及びインペラナット９ｃにおける回転軸９ａの軸方向の端部位置の検出結果に基づいて、インペラナット９ｃを切削する刃具６ａの位置を制御する工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャーの回転軸におけるインペラ側軸端に取り付けられたインペラナットを切削してバランシングを行うターボチャージャーのバランシング方法であって、
前記インペラナットにおける径方向の端部位置を検出する工程と、
前記インペラナットにおける前記回転軸の軸方向の端部位置を検出する工程と、
前記インペラナットにおける径方向の端部位置の検出結果及び前記インペラナットにおける前記回転軸の軸方向の端部位置の検出結果に基づいて、前記インペラナットを切削する刃具の位置を制御する工程と、
を備えるターボチャージャーのバランシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーのバランシング方法に関し、例えば、ターボチャージャーの回転軸におけるインペラ側軸端に取り付けられたインペラナットを切削してバランシングを行うターボチャージャーのバランシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なターボチャージャーのバランシング方法は、例えば、特許文献１に開示されているように、刃具を当該回転軸の軸方向に移動させながら、ターボチャージャーの回転軸におけるインペラ側軸端に取り付けられたインペラナットを切削することで、ターボチャージャーのバランシングが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インペラを回転軸に取り付ける際には、公差などによってインペラナットにおける回転軸の軸方向の端面位置にバラツキが生じる。しかし、特許文献１のターボチャージャーのバランシング方法は、インペラナットにおける回転軸の軸方向の端面位置のバラツキを考慮していないので、インペラナットに対して刃具を正確な位置に接触させることができない。そのため、特許文献１のターボチャージャーのバランシング方法は、インペラナットを精度良く切削することができず、バランシング精度が低い。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、精度の高いターボチャージャーのバランシングを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係るターボチャージャーのバランシング方法は、ターボチャージャーの回転軸におけるインペラ側軸端に取り付けられたインペラナットを切削してバランシングを行うターボチャージャーのバランシング方法であって、
前記インペラナットにおける径方向の端部位置を検出する工程と、
前記インペラナットにおける前記回転軸の軸方向の端部位置を検出する工程と、
前記インペラナットにおける径方向の端部位置の検出結果及び前記インペラナットにおける前記回転軸の軸方向の端部位置の検出結果に基づいて、前記インペラナットを切削する刃具の位置を制御する工程と、
を備える。
これにより、個々のターボチャージャーの公差などによってインペラナットの端面位置にバラツキが生じていても、インペラナットを精度良く切削することができ、精度の高いバランシングを実現することができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、説明したように、精度の高いターボチャージャーのバランシングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態のバランシング装置における振動冶具にベアリングハウジングサブアセンブリが固定された状態を示す斜視図である。
【図２】実施の形態のバランシング装置の制御系のブロック図である。
【図３】実施の形態のバランシング装置においてインペラナットの回転数を検出する方法を説明する為の図である。
【図４】実施の形態のバランシング装置における切削刃具ユニットを示す図である。
【図５】実施の形態のバランシング装置における検出ユニットを示す図である。
【図６】実施の形態のターボチャージャーのバランシング方法の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施の形態のターボチャージャーのバランシング方法を説明する。先ず、本実施の形態のターボチャージャーのバランシング方法に用いられるバランシング装置の構成を説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態のバランシング装置における振動冶具にベアリングハウジングサブアセンブリが固定された状態を示す斜視図である。図２は、本実施の形態のバランシング装置の制御系のブロック図である。図３は、本実施の形態のバランシング装置においてインペラナットの回転数を検出する方法を説明する為の図である。図４は、本実施の形態のバランシング装置における切削刃具ユニットを示す図である。図５は、本実施の形態のバランシング装置における検出ユニットを示す図である。
【００１１】
本実施の形態のバランシング装置１は、図１乃至図５に示すように、振動冶具２、流量調整部３、振動検出部４、回転数検出部５、切削刃具ユニット６、検出ユニット７及び制御部８を備えている。
【００１２】
振動冶具２は、ターボチャージャーのベアリングハウジングサブアセンブリ９を固定し、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のタービンホイールにエアーを供給して回転軸を回転させる。
【００１３】
ここで、ベアリングハウジングサブアセンブリ９は、図３に示すように、回転軸９ａ、回転軸９ａの一方の端部に取り付けられたタービンホイール９ｂ、回転軸９ａの他方の端部にインペラナット９ｃによって取り付けられたインペラ９ｄ、及びベアリング（図示を省略）を介して回転軸９ａを支持するベアリングハウジング９ｅを備えている。
【００１４】
本実施の形態の振動冶具２は、図１に示すように、ベース部２ａ、エアー流路２ｂ及び固定部２ｃを備えている。ベース部２ａは、吸振ゴム２ｄ上に配置されたベースプレート２ｅから立ち上がり部２ｆが立設された構成である。
【００１５】
エアー流路２ｂは、図１に示すように、ベース部２ａの立ち上がり部２ｆに固定されたダミーハウジング２ｇを備えている。ダミーハウジング２ｇは、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のタービンホイール９ｂを覆う。このようなダミーハウジング２ｇには、当該ダミーハウジング２ｇ内にエアーを供給する供給ダクト２ｈ及びダミーハウジング２ｇからエアーを排出する排出ダクト２ｉが連結されている。
【００１６】
固定部２ｃは、図１に示すように、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のタービンホイール９ｂがダミーハウジング２ｇ内に差し込まれるように、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のベアリングハウジング９ｅをダミーハウジング２ｇに固定する。
【００１７】
流量調整部３は、供給ダクト２ｈを介してダミーハウジング２ｇに供給されるエアーの流量を調整する。本実施の形態の流量調整部３は、例えばエアーの圧力を調整可能なコンプレッサなどを備えている。
【００１８】
振動検出部４は、ベアリングハウジングサブアセンブリ９の回転軸９ａを回転させた際の振動を検出する。本実施の形態の振動検出部４は、例えば加速度センサなどの振動を検出可能なセンサを備えており、検出信号を制御部８に出力する。
【００１９】
回転数検出部５は、ベアリングハウジングサブアセンブリ９の回転軸９ａの回転数を検出する。本実施の形態の回転数検出部５は、図３に示すように、レーザー回転計などの非接触式の回転計であって、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラ９ｄに形成された加工穴やマーキングなどの目印９ｆを検出して回転軸９ａの回転数を検出し、検出信号を制御部８に出力する。
【００２０】
切削刃具ユニット６は、図４に示すように、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃを切削する。本実施の形態の切削刃具ユニット６は、図２に示すように、インペラナット９ｃを切削する刃具６ａを当該インペラナット９ｃの径方向（即ち、バランシング装置１の上下方向）に移動させる第１のアクチュエータ６ｂ、及びベアリングハウジングサブアセンブリ９の回転軸９ａの軸方向（即ち、バランシング装置１の左右方向）に移動させる第２のアクチュエータ６ｃを備えている。
【００２１】
検出ユニット７は、図２及び図５に示すように、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃの径方向の端部位置（例えば、インペラナット９ｃにおけるバランシング装置１の上方向に配置された端部の高さ位置）を検出する高さ検出部７ａ、及びインペラナット９ｃにおける回転軸９ａの軸方向の端部位置（例えば、インペラナット９ｃにおけるバランシング装置１の回転軸２ａの先端側に配置された端面位置）を検出する端面位置検出部７ｂを備えている。
【００２２】
本実施の形態の高さ検出部７ａは、リニアゲージなどを備えており、先端をベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃに接触させることで、インペラナット９ｃの基準高さ位置に対するバランシング装置１の上下方向での誤差を検出し、検出信号を制御部８に出力する。
【００２３】
端面位置検出部７ｂは、所謂ギャップセンサなどを備えており、インペラナット９ｃの基準端面位置に対するバランシング装置１の左右方向での誤差を検出し、検出信号を制御部８に出力する。
【００２４】
制御部８は、回転数検出部５から入力される検出信号に基づいて流量調整部３を制御したり、振動検出部４、回転数検出部５、高さ検出部７ａ及び端面位置検出部７ｂから入力される検出信号に基づいて第１のアクチュエータ６ｂ及び第２のアクチュエータ６ｃを制御したり、する。
【００２５】
次に、本実施の形態のターボチャージャーのバランシング方法を説明する。図６は、本実施の形態のターボチャージャーのバランシング方法の流れを示すフローチャート図である。
【００２６】
先ず、制御部８は、第１回目のアンバランス測定工程を実施する（Ｓ１）。詳細には、制御部８は、ベアリングハウジングサブアセンブリ９の回転軸９ａが所定の回転数となるように、回転数検出部５から入力される検出信号に基づいて流量調整部３を制御する。そして、制御部８は、振動検出部４から入力される検出信号に基づいて、ベアリングハウジングサブアセンブリ９の振動値を検出する。
【００２７】
次に、制御部８は、検出したベアリングハウジングサブアセンブリ９の振動値が規格値以下か否かを判定する（Ｓ２）。制御部８は、検出したベアリングハウジングサブアセンブリ９の回転軸９ａの振動値が規格値以下の場合（Ｓ２のＹＥＳ）、ターボチャージャーのバランシングを終了する。
【００２８】
一方、制御部８は、検出したベアリングハウジングサブアセンブリ９の振動値が規格値より大きい場合（Ｓ２のＮＯ）、ベアリングハウジングサブアセンブリ９の振動ゲイン及び位相の値から予め設定された修正アルゴリズム（修正ゲイン、位相の修正マップ）を用いて、インペラナット９ｃを切削するべき位置（即ち、位相及び切り込み量）を算出する（Ｓ３）。ちなみに、修正アルゴリズムは、一般的な修正アルゴリズムを用いることができる。ここで、切り込み量とは、インペラナット９ｃにおけるバランシング装置１の上下方向への切削深さである。
【００２９】
次に、制御部８は、高さ検出部７ａ及び端面位置検出部７ｂから入力される検出信号に基づいて、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃの基準高さ位置に対するバランシング装置１の上下方向での誤差、及びインペラナット９ｃの基準端面位置に対するバランシング装置１の左右方向での誤差を取得する（Ｓ４）。
【００３０】
次に、制御部８は、取得したベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃの基準高さ位置に対するバランシング装置１の上下方向での誤差、及びインペラナット９ｃの基準端面位置に対するバランシング装置１の左右方向での誤差に基づいて、切削刃具ユニット６の刃具６ａの原点位置を補正するべく第１のアクチュエータ６ｂ及び第２のアクチュエータ６ｃを制御する（Ｓ５）。
【００３１】
次に、制御部８は、切削刃具ユニット６の刃具６ａが補正した原点位置からインペラナット９ｃの所定の位置を切削するべく第１のアクチュエータ６ｂ及び第２のアクチュエータ６ｃを制御する（Ｓ６）。
【００３２】
詳細には、切削刃具ユニット６の刃具６ａをベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃに接触させるために予め設定された刃具６ａにおけるバランシン装置１の上下方向での原点位置Ｐ１からの基準ストロークをＬＮ、インペラナット９ｃの基準高さ位置に対するバランシング装置１の上下方向での誤差をα、刃具６ａの摩耗量をβとすると、刃具６ａがインペラナット９ｃを所定の切り込み量で切削するために原点位置Ｐ１からバランシング装置１の上下方向に移動する移動量Ｉは、以下の＜式１＞で求めることができる。
【００３３】
＜式１＞  Ｉ＝ＬＮ＋α＋β＋切り込み量
ここで、＜式１＞はバランシング装置１の下方向を＋としている。
【００３４】
また、切削刃具ユニット６の刃具６ａにおけるバランシング装置１の左右方向での原点位置をＰ２とし、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃの基準端面位置（即ち、原点位置Ｐ２）に対するバランシング装置１の左右方向での誤差をγとすると、修正された原点位置Ｐ２’は、以下の＜式２＞で求めることができる。
【００３５】
＜式２＞  Ｐ２’＝Ｐ２＋γ
ここで、＜式２＞はバランシング装置１の左方向を＋としている。
【００３６】
このように＜式１＞及び＜式２＞で求めた刃具６ａの移動量Ｉ及び修正された原点位置Ｐ２’を実現するように、第１のアクチュエータ６ｂ及び第２のアクチュエータ６ｃが制御される。
【００３７】
ちなみに、図示を省略したが、バランシング装置１は、刃具６ａの摩耗量βを検出するための摩耗量検出部を備えていることが好ましい。摩耗量検出部としては、例えばリニアゲージなどを用いることができる。
【００３８】
次に、制御部８は、ベアリングハウジングサブアセンブリ９の回転軸９ａが所定の回転数になるように、回転数検出部５から入力される検出信号に基づいて流量調整部３を制御して第２回目のアンバランス測定工程を実施する（Ｓ７）。
【００３９】
そして、制御部８は、検出したベアリングハウジングサブアセンブリ９の振動値が規格値以下か否かを判定し（Ｓ８）、検出したベアリングハウジングサブアセンブリ９の振動値が規格値以下の場合（Ｓ８のＹＥＳ）、ターボチャージャーのバランシングを終了する。
【００４０】
一方、制御部８は、検出したベアリングハウジングサブアセンブリ９の振動値が規格値より大きい場合（Ｓ８のＮＯ）、Ｓ３の工程に戻る。
【００４１】
このように本実施の形態のターボチャージャーのバランシング方法は、ベアリングハウジングサブアセンブリ９のインペラナット９ｃを切削する際に、インペラナット９ｃの端面位置を検出し、検出結果に基づいて刃具６ａの位置を補正する。そのため、個々のベアリングハウジングサブアセンブリ９において、公差などによってインペラナット９ｃの端面位置にバラツキが生じていても、インペラナット９ｃを精度良く切削することができ、精度の高いバランシングを実現することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
例えば、上記実施の形態では、インペラナット９ｃの端面位置の検出結果に基づいて刃具６ａの原点位置を補正しているが、刃具６ａでインペラナット９ｃを切削する際にインペラナット９ｃの端面位置の検出結果に基づいて当該刃具６ａの位置を制御してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  バランシング装置
２  振動冶具、２ａ  ベース部、２ｂ  エアー流路、２ｃ  固定部、２ｄ  吸振ゴム、２ｅ  ベースプレート、２ｆ  立ち上がり部、２ｇ  ダミーハウジング、２ｈ  供給ダクト、２ｉ  排出ダクト
３  流量調整部
４  振動検出部
５  回転数検出部
６  切削刃具ユニット、６ａ  刃具、６ｂ  第１のアクチュエータ、６ｃ  第２のアクチュエータ
７  検出ユニット、７ａ  高さ検出部、７ｂ  端面位置検出部
８  制御部
９  ベアリングハウジングサブアセンブリ、９ａ  回転軸、９ｂ  タービンホイール、９ｃ  インペラナット、９ｄ  インペラ、９ｅ  ベアリングハウジング、９ｆ  目印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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