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JP2012154671A - Balance correction device and balance correction method - Google Patents

Balance correction device and balance correction method Download PDF

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JP2012154671A JP2011011903A JP2011011903A JP2012154671A JP 2012154671 A JP2012154671 A JP 2012154671A JP 2011011903 A JP2011011903 A JP 2011011903A JP 2011011903 A JP2011011903 A JP 2011011903A JP 2012154671 A JP2012154671 A JP 2012154671A
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博 佐藤
Shoichiro Kaihara
正一郎 貝原
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達也 福井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a balance correction device and a balance correction method for performing balance adjustment of a rotor with high accuracy upon attaining improvement of workability and shortening of work time in the balance adjustment of the rotor.SOLUTION: A balance correction device 1 correcting balance of a simple rotor T includes: a rotor support part 2 which supports the simple rotor T along which a rotation axis CL is made to follow in the vertical direction; a gas supply part 3 which supplies a high pressure air to the rotor support part 2 to rotate the simple rotor T supported by the rotor support part 2 in a floating state; a balance measurement part 4 which measures the balance of the rotating simple rotor T; two laser heads 5, 5 which irradiate the rotating simple rotor T with a laser L; and a control part 6 which irradiates excess parts BP, DP of a boss part TB of the simple rotor T and an exhaust side rotor TD, which generate imbalance, with the laser L like a pulse by operating the laser heads 5, 5 to be removed based on a measurement result from the balance measurement part 4.

Description

本発明は、回転体のバランスを修正するのに用いられるバランス修正装置及びバランス修正方法に関するものである。   The present invention relates to a balance correcting device and a balance correcting method used for correcting the balance of a rotating body.

従来、上記した回転体のバランスを修正するバランス修正装置としては、例えば、特許文献1に記載された不つり合い修正装置がある。
この不つり合い修正装置は、軸受により回転自在に支持された回転体にカップリングを介して回転力を与えるモータと、回転体の不つり合い状態を測定する測定部と、回転体にレーザ光を照射してこの回転体の一部を除去するレーザ光源を備えている。
この不つり合い修正装置では、測定部により回転体の不つり合い状態を測定し、この不つり合い状態に対応して、レーザ光源からレーザ光を回転する回転体に照射してその一部を除去することで、回転体の不つり合いを修正するようになっている。
Conventionally, as a balance correction device for correcting the balance of the rotating body described above, for example, there is an imbalance correction device described in Patent Document 1.
This unbalance correction device includes a motor that applies a rotational force to a rotating body that is rotatably supported by a bearing through a coupling, a measurement unit that measures the unbalanced state of the rotating body, and a laser beam that irradiates the rotating body. And a laser light source for removing a part of the rotating body.
In this imbalance correcting device, the measuring unit measures the imbalanced state of the rotating body, and in response to the imbalanced state, the rotating light is irradiated from the laser light source to the rotating body to remove a part thereof. Then, the imbalance of the rotating body is corrected.

特開2004-82167号公報JP 2004-82167 A

ところが、上記した不つり合い修正装置において、カップリングを介してモータに回転体を一旦取り付けるだけで、回転体の不つり合い状態の測定から回転体の一部の除去までを連続して行うことができるので、不つり合い修正時における作業性の向上及び作業時間の短縮を実現することはできるものの、カップリングを介してモータから伝達される回転力によって回転体を回転させるようにしている都合上、回転体の動作が少なからずカップリングから拘束を受けることとなり、その結果、不つり合い調整を高精度で行うことができるとは言い難いという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。   However, in the above-described imbalance correction device, from the measurement of the imbalanced state of the rotating body to the removal of a part of the rotating body can be performed continuously only by once attaching the rotating body to the motor via the coupling. Therefore, although it is possible to improve the workability and shorten the work time at the time of correcting the imbalance, the rotating body is rotated for the convenience of rotating the rotating body by the rotational force transmitted from the motor through the coupling. As a result, there is a problem that it is difficult to say that the balance adjustment can be performed with high accuracy. It was an issue.

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、回転体のバランス調整時における作業性の向上及び作業時間の短縮を実現できるのは言うまでもなく、回転体のバランス調整を高い精度で行うことが可能であるバランス修正装置及びバランス修正方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made by paying attention to the above-described conventional problems. Needless to say, it is possible to improve the workability and shorten the work time when adjusting the balance of the rotating body. It is an object of the present invention to provide a balance correction apparatus and a balance correction method that can be performed in the above manner.

上記した目的を達成するべく、本発明の請求項1に係る発明は、回転体のバランスを修正するバランス修正装置であって、前記回転体を支持する回転体支持部と、前記回転体支持部に気体を供給して該回転体支持部に支持された回転体をフローティング状態で或いは潤滑油介在状態で回転させる気体供給部と、回転する前記回転体のバランスを測定するバランス測定部と、回転する前記回転体に対してパルス状にレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記バランス測定部からの測定結果に基づいて、前記レーザヘッドを動作させてアンバランスを生じさせている前記回転体の余剰箇所にレーザ光を照射して該余剰箇所を除去する制御部を備えている構成としたことを特徴としており、この構成のバランス修正装置を前述した従来の課題を解決するための手段としている。   In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 of the present invention is a balance correcting device for correcting the balance of a rotating body, the rotating body supporting portion supporting the rotating body, and the rotating body supporting portion. A gas supply unit for supplying gas to the rotating body supported by the rotating body support unit and rotating the rotating body in a floating state or in a lubricating oil interposed state; a balance measuring unit for measuring the balance of the rotating rotating body; A laser head that irradiates the rotating body with a laser beam in a pulsed manner, and an excess of the rotating body that causes unbalance by operating the laser head based on a measurement result from the balance measuring unit It is characterized by having a control unit that irradiates the part with laser light and removes the surplus part, and the balance correction device of this structure solves the conventional problems described above It is the order of means.

本発明に係るバランス修正装置において、回転体支持部に供給される気体には、例えば、高圧空気が用いられ、回転体支持部に気体が供給されることで、回転体は高速(例えば4000rpm)で回転する。また、バランス測定部には、通常、加速度センサや角度センサや演算器が具備される。さらに、レーザ光のレーザ媒質には、例えば、YAGやCOを用いることができる。さらにまた、回転体に対してパルス状にレーザ光を照射するレーザヘッドの個数は、回転体に対して上下から同時にレーザ光を照射したり、上下に加えて横からもレーザ光を同時に照射したりすることを可能にするうえで、2個以上配置することが望ましい。 In the balance correction device according to the present invention, for example, high-pressure air is used as the gas supplied to the rotating body support portion, and the rotating body operates at a high speed (for example, 4000 rpm) by supplying gas to the rotating body support portion. Rotate with. Further, the balance measuring unit is usually provided with an acceleration sensor, an angle sensor, and a calculator. Further, for example, YAG or CO 2 can be used for the laser medium of the laser light. Furthermore, the number of laser heads that irradiate the rotating body with laser light in a pulsed manner is such that the rotating body is irradiated with laser light simultaneously from above and below, or laser light is irradiated simultaneously from above and below as well. It is desirable to arrange two or more in order to make it possible.

ここで、本発明者らは、回転体のバランスを修正するにあたって、余剰箇所除去後における回転体表面の加工品質(表面粗さ)及び余剰箇所の除去加工速度の向上を図るために、レーザ光のパルス状照射時には、回転体の表面温度がその金属の沸点を十分に超えていることが必要であると考えた。   Here, in correcting the balance of the rotator, the inventors of the present invention used a laser beam in order to improve the processing quality (surface roughness) of the surface of the rotator after removal of the excess portion and the removal processing speed of the excess portion. It was considered that the surface temperature of the rotating body must sufficiently exceed the boiling point of the metal during pulsed irradiation.

そこで、余剰箇所の表面温度が前記回転体の沸点を超えている度合いを示す指標として、(沸点を超えている時間/パルス時間)で表される沸点超過比率を定義し、レーザ光のレーザ発振器におけるピークパワー密度(W/cm)及びパルス幅(nsec)の二つのパラメータを様々変化させて、沸点超過比率をチェックした。この沸点超過比率は、無次元の数値で表されることから、回転体の材質の違い、例えば、Ni基合金と鉄基合金との違いには左右されない。 Therefore, an excess boiling point ratio expressed as (time exceeding boiling point / pulse time) is defined as an index indicating the degree of surplus surface temperature exceeding the boiling point of the rotating body, and the laser oscillator of the laser beam The peak boiling density (W / cm 2 ) and pulse width (nsec) were varied in various ways to check the excess boiling point ratio. Since the excess boiling point ratio is expressed by a dimensionless numerical value, it is not affected by a difference in the material of the rotating body, for example, a difference between a Ni-based alloy and an iron-based alloy.

そして、図3に示すように、余剰箇所除去後における回転体表面の加工品質が良いパラメータ及び良くないパラメータの実績から閾値を同定し、この同定の結果、沸点超過比率が0.2以上、望ましくは0.4以上、より望ましくは0.6以上の条件を満たすピークパワー密度及びパルス幅の範囲を決めることで、回転体の材質の違いに係わらず品質及び加工速度の向上が図れると判断した。なお、沸点超過比率1.0を達成し得るレーザ光を照射するレーザ発振器は存在するが、回転体の材質が一部のもに限定され、他の多くの材質の場合には、上記レーザ発振器をもってしても沸点超過比率1.0を達成し得ないのが現状である。したがって、沸点超過比率の上限値は、レーザ発振器の性能に依存する。   Then, as shown in FIG. 3, the threshold value is identified from the results of parameters with good processing quality and poor parameters on the surface of the rotating body after the removal of the surplus portion, and as a result of this identification, the excess boiling point ratio is preferably 0.2 or more. Is determined to be able to improve the quality and processing speed regardless of the material of the rotating body by determining the range of the peak power density and the pulse width satisfying the condition of 0.4 or more, more preferably 0.6 or more. . There are laser oscillators that irradiate laser light that can achieve a boiling point excess ratio of 1.0. However, the material of the rotating body is limited to a part of the material, and in the case of many other materials, the laser oscillator is used. However, the present situation is that the excess boiling point ratio of 1.0 cannot be achieved. Therefore, the upper limit value of the boiling point excess ratio depends on the performance of the laser oscillator.

すなわち、本発明の請求項2に係るバランス修正装置において、前記回転体の余剰箇所に対するレーザ光のパルス状照射時に、該余剰箇所の表面温度が前記回転体の沸点を超えている程度の指標として、(沸点を超えている時間/パルス時間)で表される沸点超過比率を定義し、前記制御部は、前記沸点超過比率が0.2以上の条件を満たすべく、前記回転体の余剰箇所にパルス状に照射するレーザ光のピークパワー密度及びパルス幅を制御する構成としている。   That is, in the balance correction apparatus according to claim 2 of the present invention, when the pulsed irradiation of the laser beam to the surplus portion of the rotating body, as an index to the extent that the surface temperature of the surplus portion exceeds the boiling point of the rotating body , (Time exceeding the boiling point / pulse time) is defined, and the control unit sets the excess boiling point in the surplus portion of the rotating body to satisfy the condition that the excess boiling point ratio is 0.2 or more. The configuration is such that the peak power density and pulse width of the laser light irradiated in a pulsed manner are controlled.

一方、本発明に係るバランス修正方法において、回転体のバランスを修正するに際して、前記回転体を支持し、前記回転体に気体を吹き付けて該回転体をフローティング状態で或いは潤滑油介在状態で回転させつつ、前記回転体のバランスを測定した後、バランスの測定結果に基づいて、回転する前記回転体のアンバランスを生じさせている余剰箇所にレーザ光をパルス状に照射して、該余剰箇所を除去する構成としており、この構成のバランス修正方法を前述した従来の課題を解決するための手段としている。   On the other hand, in the balance correction method according to the present invention, when correcting the balance of the rotating body, the rotating body is supported, and a gas is blown onto the rotating body to rotate the rotating body in a floating state or in a lubricating oil interposed state. On the other hand, after measuring the balance of the rotating body, based on the measurement result of the balance, irradiate the surplus portion that causes the unbalance of the rotating body to rotate in a pulsed manner, and The structure to be removed is used as a means for solving the above-described conventional problems.

本発明に係るバランス修正装置及びバランス修正方法では、例えば、回転軸を鉛直方向に沿わせた状態で回転体をセットし、この回転体に気体を吹き付けてフローティング状態で回転させれば、回転体のバランス測定から回転体の余剰箇所の除去までを連続して行い得るので、バランス修正時における作業性の向上及び作業時間の短縮が図られることとなる。
また、回転軸を水平方向に沿わせた状態で回転体をセットし、この回転体に気体を吹き付けて潤滑油介在状態、すなわち、軸受を介して回転させても、回転体のバランス測定から回転体の余剰箇所の除去までを連続して行い得るので、バランス修正時における作業性の向上及び作業時間の短縮が図られることとなる。
In the balance correction device and the balance correction method according to the present invention, for example, if a rotating body is set in a state where the rotation axis is along the vertical direction, and a gas is blown to the rotating body to rotate in a floating state, the rotating body From the balance measurement to the removal of the excess portion of the rotating body can be performed continuously, the workability at the time of balance correction and the work time can be shortened.
In addition, the rotating body is set with the rotating shaft along the horizontal direction, and even if the rotating body is blown with a gas and lubricated, that is, rotated via a bearing, the rotating body is rotated from the balance measurement. Since the removal of the surplus part of the body can be performed continuously, the workability at the time of balance correction is improved and the work time is shortened.

この際、いずれの場合も、回転体は、気体が吹き付けられることで回転するようになっている、すなわち、ほぼ非接触状態で回転するようになっているので、回転体はほとんど拘束を受けずに回転動作を行うこととなり、その結果、バランス調整を高精度で行い得ることとなる。   At this time, in any case, the rotating body is rotated by being blown with gas, that is, is rotated in a substantially non-contact state. As a result, the balance adjustment can be performed with high accuracy.

また、本発明の請求項2に係るバランス修正装置では、沸点超過比率が少なくとも0.2の条件を満たすべく、回転体の余剰箇所に照射するレーザ光のピークパワー密度及びパルス幅が制御されるので、余剰箇所除去後における回転体表面の加工品質及び余剰箇所の除去加工速度の向上が図られることとなる。   In the balance correction apparatus according to claim 2 of the present invention, the peak power density and the pulse width of the laser light irradiated to the surplus portion of the rotating body are controlled so that the excess boiling ratio satisfies the condition of at least 0.2. As a result, the processing quality on the surface of the rotating body after the removal of the surplus portion and the removal processing speed of the surplus portion are improved.

本発明に係るバランス修正装置では、上記した構成としているので、回転体のバランス調整時における作業性の向上及び作業時間の短縮を実現したうえで、回転体のバランス調整を高い精度で行うことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。   Since the balance correcting apparatus according to the present invention has the above-described configuration, it is possible to perform the balance adjustment of the rotating body with high accuracy after realizing the improvement of workability and the reduction of the working time at the time of balance adjustment of the rotating body. It has a very good effect of being possible.

本発明の一実施例によるバランス修正装置により排気側ロータにタービン軸を接合して成る単体回転体のバランス修正を行っている状況を示す動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which shows the condition which is performing balance correction of the single-piece | unit rotary body formed by joining a turbine shaft to an exhaust side rotor with the balance correction apparatus by one Example of this invention. 図1のバランス修正装置により単体回転体に吸気側インペラを組み付けて成る半組み立て回転体のバランス修正を行っている状況を示す動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which shows the condition which is performing the balance correction of the semi-assembly rotary body formed by assembling the suction side impeller to the single rotary body by the balance correction apparatus of FIG. 図1のバランス修正装置による単体回転体のバランス修正要領を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the balance correction point of the single rotary body by the balance correction apparatus of FIG. 図1のバランス修正装置による単体回転体及び半組み立て回転体のバランス修正時における最適加工条件を決めるための沸点超過比率を示すグラフである。It is a graph which shows the excess boiling point ratio for determining the optimal processing conditions at the time of the balance correction of the single-piece | unit rotary body and a semi-assembly rotary body by the balance correction apparatus of FIG.

以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図1〜図4は本発明に係るバランス修正装置及びバランス修正方法の一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係るバランス修正装置及びバランス修正方法を排気側ロータにタービン軸を接合して成る単体回転体及びこの単体回転体に吸気側インペラを組み付けて成る半組み立て回転体のバランス修正に適用した場合を例に挙げて説明する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show an embodiment of a balance correction apparatus and a balance correction method according to the present invention. In this embodiment, the balance correction apparatus and the balance correction method according to the present invention are combined with a turbine shaft as an exhaust-side rotor. A description will be given by taking as an example a case where the present invention is applied to a balance correction of a single rotating body formed by joining and a semi-assembled rotating body in which an intake side impeller is assembled to the single rotating body.

図1に示すように、このバランス修正装置1は、排気ロータTDにタービン軸TSを接合して成る単体回転体Tの排気側ロータTDを収容状態で支持する回転体支持部2と、回転体支持部2に形成した供給孔2aから回転体支持部2内の排気側ロータTDに高圧空気(気体)Aを吹き付けることで、回転軸CLを鉛直方向に沿わせた単体回転体Tをフローティング状態で回転させる気体供給部3と、回転する単体回転体Tのバランスを測定するバランス測定部4と、回転する単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDに対してレーザ光Lをそれぞれ上下から照射する2つのレーザヘッド5,5と、バランス測定部4からの測定結果に基づいてレーザヘッド5,5を動作させて、アンバランスを生じさせている単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDの各余剰箇所BP,DPにレーザ光Lをパルス状に照射させる制御部6を備えている。   As shown in FIG. 1, the balance correction device 1 includes a rotating body support unit 2 that supports an exhaust-side rotor TD of a single rotating body T formed by joining a turbine shaft TS to an exhaust rotor TD, and a rotating body. By blowing high-pressure air (gas) A from the supply hole 2a formed in the support part 2 to the exhaust-side rotor TD in the rotary body support part 2, the single rotary body T with the rotation axis CL along the vertical direction is in a floating state The laser beam L is moved up and down with respect to the gas supply unit 3 rotated at the same time, the balance measuring unit 4 that measures the balance of the rotating single rotating body T, and the boss portion TB and the exhaust-side rotor TD of the rotating single rotating body T. And the boss portion TB of the single rotating body T causing the unbalance by operating the laser heads 5 and 5 based on the measurement result from the balance measuring portion 4. Each extra point BP of the fine exhaust side rotor TD, and a control unit 6 for irradiating a laser beam L to the pulsed DP.

この場合、上記したバランス修正装置1は、単体回転体Tのバランス修正を行うのに続けて、図2に示すように、バランスがとれた単体回転体Tのタービン軸TS端部に吸気側インペラCDをナットCBにより組み付けて成る半組み立て回転体Uのバランス修正を行うことができるようになっている。   In this case, the balance correcting apparatus 1 described above performs the balance correction of the single rotating body T, and then, as shown in FIG. 2, the intake side impeller is attached to the end of the turbine shaft TS of the balanced single rotating body T. The balance of the semi-assembled rotating body U formed by assembling the CD with the nut CB can be corrected.

この半組み立て回転体Uのバランス修正において、上記単体回転体Tのバランス修正時と同様に、回転する半組み立て回転体Uのバランスを測定するバランス測定部4からの測定結果に基づいてレーザヘッド5,5を動作させて、アンバランスを生じさせている半組み立て回転体UにおけるナットCB(タービン軸端部を含む)及び吸気側インペラCDの各余剰箇所BP,DPにレーザ光Lをパルス状に照射させるようになっている。   In the correction of the balance of the semi-assembled rotating body U, the laser head 5 is based on the measurement result from the balance measuring unit 4 that measures the balance of the rotating semi-assembled rotating body U as in the case of the balance correction of the single rotating body T. , 5 is operated, and the laser beam L is pulsed to the surplus portions BP and DP of the nut CB (including the turbine shaft end) and the intake-side impeller CD in the semi-assembled rotating body U that is causing imbalance. It is supposed to be irradiated.

バランス測定部4は、図示しない加速度センサや角度センサや演算器を有し、単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTD、並びに、半組み立て回転体UのナットCB及び吸気側インペラCDの各アンバランスを生じさせる回転方向の位置を余剰箇所BP,DPとして測定すると共に、この余剰箇所BP,DPでのアンバランス量を測定するようになっている。   The balance measuring unit 4 includes an acceleration sensor, an angle sensor, and an arithmetic unit (not shown), and includes a boss portion TB and an exhaust-side rotor TD of the single rotating body T, and a nut CB and an intake-side impeller CD of the semi-assembled rotating body U. The position in the rotation direction that causes each imbalance is measured as the surplus locations BP and DP, and the unbalance amount at the surplus locations BP and DP is measured.

レーザヘッド5は、Qスイッチパルスレーザヘッドであり、単体回転体T或いは半組み立て回転体Uの回転方向における所定位置において、ボス部TB,排気側ロータTD,ナットCB及び吸気側インペラCDの各余剰箇所BP,DPにレーザ光Lをパルス状に照射することで、該余剰箇所BP,DPを蒸発させて除去するようになっている。   The laser head 5 is a Q-switch pulse laser head, and each of the surpluses of the boss portion TB, the exhaust-side rotor TD, the nut CB, and the intake-side impeller CD at a predetermined position in the rotation direction of the single-piece rotating body T or the semi-assembled rotating body U. By irradiating the portions BP and DP with the laser beam L in a pulsed manner, the excess portions BP and DP are evaporated and removed.

制御部6は、バランス測定部4の図示しない加速度センサや角度センサや演算器からの測定結果に基づいて、レーザヘッド5のレーザ光Lの照射タイミングを制御する。   The control unit 6 controls the irradiation timing of the laser light L of the laser head 5 based on measurement results from an acceleration sensor, an angle sensor, and a calculator (not shown) of the balance measurement unit 4.

ここで、単体回転体Tの排気側ロータTDにはNi基合金が使用され、タービン軸TSには鉄基合金が使用され、一方、半組み立て回転体Uの吸気側インペラCDにはアルミニウムが使用され、ナットCBにはタービン軸TSと同じく鉄基合金が使用されており、この実施例において、制御部6では、図4に示すように、上記各余剰箇所BP,DPに対するレーザ光Lのパルス状照射時に、沸点超過比率が少なくとも0.2の条件を満たすべく、レーザ光Lのピークパワー密度(W/cm)及びパルス幅(nsec)を制御するようになっている。なお、沸点超過比率とは、上記各余剰箇所BP,DPの表面温度が各々に対応するボス部TBや排気側ロータTDやナットCBや吸気側インペラCDの沸点を超えている程度の指標として定義されるもので、沸点を超えている時間/パルス時間(無次元)で表され、各構成部材の材質の違いには左右されない。 Here, a Ni-based alloy is used for the exhaust rotor TD of the single rotor T, and an iron-base alloy is used for the turbine shaft TS, while aluminum is used for the intake-side impeller CD of the semi-assembled rotor U. As in the turbine shaft TS, an iron-base alloy is used for the nut CB. In this embodiment, the control unit 6 performs a pulse of the laser beam L on the surplus portions BP and DP as shown in FIG. The peak power density (W / cm 2 ) and the pulse width (nsec) of the laser light L are controlled so that the excess boiling point ratio satisfies the condition of at least 0.2 at the time of irradiation. The excess boiling point ratio is defined as an index to the extent that the surface temperature of each of the surplus locations BP and DP exceeds the boiling point of the corresponding boss portion TB, exhaust side rotor TD, nut CB, and intake side impeller CD. It is expressed by the time exceeding the boiling point / pulse time (dimensionless), and is not affected by the difference in the material of each component.

そこで、上記したバランス修正装置1によるバランス修正要領を説明する。   Therefore, the balance correction procedure by the balance correction apparatus 1 will be described.

まず、測定加工工程に単体回転体Tが搬入され、回転体支持部2に単体回転体Tの排気側ロータTDがセットされた後、図3に示すように、ステップS1において、気体供給部3による高圧空気の供給により、回転体支持部2に支持された単体回転体Tの回転が開始され、ステップS2において、バランス測定部4による単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDのバランス測定がなされる。   First, after the single rotating body T is carried into the measurement processing step and the exhaust-side rotor TD of the single rotating body T is set on the rotating body support portion 2, as shown in FIG. The rotation of the single rotating body T supported by the rotating body support unit 2 is started by the supply of the high-pressure air by step S2, and in step S2, the balance measuring unit 4 balances the boss portion TB of the single rotating body T and the exhaust-side rotor TD. Measurements are made.

そして、ステップS3において、単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDのアンバランス量がスペックで許容される範囲内であるか否かの判定がなされ、アンバランス量がスペックで許容される範囲内である場合(Yes)には、気体供給部3による高圧空気供給の停止により単体回転体Tの回転が止まり、ステップS10において、次工程の作業、すなわち、タービン軸TSに吸気側インペラCDを組み付ける半組み立て回転体Uの組立作業が行われる。   In step S3, it is determined whether or not the unbalance amount of the boss portion TB of the single rotor T and the exhaust-side rotor TD is within a range allowed by the specification, and the unbalance amount is allowed by the specification. If it is within the range (Yes), the rotation of the single rotating body T is stopped by stopping the supply of high-pressure air by the gas supply unit 3, and in step S10, the work of the next process, that is, the intake side impeller CD is applied to the turbine shaft TS. Assembling work of the semi-assembled rotating body U for assembling is performed.

一方、ステップS3において、単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDのアンバランス量がスペックで許容される範囲内にない場合(No)には、ステップS4において、バランス修正が可能か否かの判定がなされ、このステップS4において、イニシャルアンバランス量が大きいくてバランス修正が不可能と判定された場合(No)には、ステップS11に進んで、別工程によるバランス修正がなされ、この工程でバランス修正がなされた場合は、ステップS10において、次工程の半組み立て回転体Uの組立作業が行われ、一方、別工程によってもバランス修正が不可能な場合は、ステップS12において、破棄される。   On the other hand, if the unbalance amount of the boss portion TB and the exhaust rotor TD of the single rotor T is not within the allowable range in the specifications (No) in step S3, whether or not the balance can be corrected in step S4. In this step S4, when it is determined that the initial unbalance amount is large and balance correction is impossible (No), the process proceeds to step S11, where balance correction by another process is performed. When the balance is corrected in the process, the assembly work of the semi-assembled rotating body U in the next process is performed in step S10. On the other hand, if the balance cannot be corrected in another process, the process is discarded in step S12. The

また、ステップS4において、イニシャルアンバランス量が小さくてバランス修正が可能と判定された場合(Yes)には、ステップS5において、バランス測定部4から単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDの双方の各バランス修正位置(余剰箇所)データが制御部6へ送信され、この制御部6では、ステップS6において、単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDのうちの少なくともいずれか一方のバランス修正位置の判断が行われるのに続いて、ステップS7において、制御部6からの指令によりレーザヘッド5,5が作動して、アンバランスを生じさせている単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDの各余剰箇所BP,DPにレーザ光Lをパルス状に照射することで、少なくともいずれか一方のバランス修正がなされる。   If it is determined in step S4 that the initial unbalance amount is small and balance correction is possible (Yes), in step S5, the balance measurement unit 4 starts the boss portion TB and the exhaust-side rotor TD from the single unit T. The balance correction position (excessive portion) data of both are transmitted to the control unit 6, and in this control unit 6, in step S 6, at least one of the boss portion TB and the exhaust-side rotor TD of the single rotor T In step S7, the laser heads 5 and 5 are actuated by a command from the control unit 6 to cause the unbalanced boss portion TB of the single rotating body T. And at least one of the balances by irradiating each surplus portion BP, DP of the exhaust-side rotor TD with the laser beam L in a pulsed manner. Positive is made.

次いで、ステップS8において、バランス測定部4による単体回転体Tのバランス測定がなされた後、ステップS9において、単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDのアンバランス量がスペックで許容される範囲内であるか否かの判定がなされ、アンバランス量がスペックで許容される範囲内である場合(Yes)には、気体供給部3による高圧空気供給の停止により単体回転体Tの回転が止まり、ステップS10において、次工程の作業である半組み立て回転体Uの組立作業が行われる。   Next, in step S8, the balance measurement unit 4 performs balance measurement of the single rotating body T, and then in step S9, the unbalance amount of the boss portion TB of the single rotating body T and the exhaust-side rotor TD is allowed in the specification. When it is determined whether or not the amount is within the range and the unbalance amount is within the range allowed by the specifications (Yes), the rotation of the single rotating body T is stopped by the high-pressure air supply being stopped by the gas supply unit 3. In step S10, the assembling work of the semi-assembled rotating body U, which is the work of the next process, is performed.

また、ステップS9において、単体回転体Tのボス部TB及び排気側ロータTDのアンバランス量がスペックで許容される範囲内に未だない場合(No)には、以降、ボス部TB及び排気側ロータTDのアンバランス量がスペックで許容される範囲内に収まるまで、ステップS4〜ステップS9を繰り返し行う。   In step S9, if the unbalance amount between the boss portion TB of the single rotor T and the exhaust side rotor TD is not yet within the range allowed by the specifications (No), hereinafter, the boss portion TB and the exhaust side rotor Steps S4 to S9 are repeated until the TD unbalance amount falls within the range allowed by the specifications.

そして、ステップS10において、次工程の半組み立て回転体Uの組立作業が行われた後、単体回転体Tのバランス修正と同様のステップS2〜ステップS12の流れで、半組み立て回転体Uのバランス修正がなされる。   Then, in step S10, after the assembly work of the semi-assembled rotating body U in the next process is performed, the balance correction of the semi-assembled rotating body U is performed in the same steps S2 to S12 as the balance correction of the single rotating body T. Is made.

上記したように、この実施例に係るバランス修正装置1では、回転軸CLを鉛直方向に沿わせた状態で単体回転体Tを回転体支持部2にセットし、回転体支持部2の供給孔2aから回転体支持部2内の排気側ロータTDに高圧空気Aを吹き付けてフローティング状態で回転させれば、単体回転体Tのバランス測定からボス部TB及び排気側ロータTDの各余剰箇所BP,DPの除去、並びに、半組み立て回転体Uのバランス測定からナットCB及び吸気側インペラCDの各余剰箇所BP,DPの除去までを連続して行い得るので、バランス修正時における作業性の向上及び作業時間の短縮が図られることとなる。   As described above, in the balance correcting apparatus 1 according to this embodiment, the single rotating body T is set on the rotating body support 2 with the rotation axis CL aligned in the vertical direction, and the supply hole of the rotating body support 2 is set. If the high-pressure air A is blown from 2a to the exhaust-side rotor TD in the rotating body support portion 2 and rotated in a floating state, the excess positions BP of the boss portion TB and the exhaust-side rotor TD are determined from the balance measurement of the single rotating body T. Since the removal of the DP and the balance measurement of the semi-assembled rotating body U to the removal of the surplus portions BP and DP of the nut CB and the intake-side impeller CD can be performed continuously, the workability is improved and the work is improved when the balance is corrected. Time will be shortened.

この際、単体回転体T及び半組み立て回転体Uは、高圧空気Aが吹き付けられることで回転するようになっている、すなわち、非接触状態で回転するようになっているので、単体回転体T及び半組み立て回転体Uは回転体支持部2などからほとんど拘束を受けずに回転動作を行うこととなり、その結果、バランス調整を高精度で行い得ることとなる。   At this time, the single rotating body T and the semi-assembled rotating body U are rotated by blowing the high-pressure air A, that is, are rotated in a non-contact state. And the semi-assembled rotating body U performs a rotating operation with almost no restraint from the rotating body support portion 2 and the like, and as a result, balance adjustment can be performed with high accuracy.

また、この実施例に係るバランス修正装置1では、沸点超過比率が少なくとも0.2の条件を満たすべく、各余剰箇所BP,DPに照射するレーザ光Lのピークパワー密度及びパルス幅が制御部6により制御されるので、余剰箇所BP,DP除去後における単体回転体T及び半組み立て回転体U表面の加工品質及び余剰箇所BP,DPの除去加工速度の向上が図られることとなる。   Further, in the balance correcting apparatus 1 according to this embodiment, the peak power density and the pulse width of the laser light L irradiated to each surplus portion BP, DP are set to the control unit 6 so that the excess boiling point ratio satisfies the condition of 0.2. Therefore, the processing quality of the surfaces of the single-piece rotating body T and the semi-assembled rotating body U after the removal of the surplus portions BP and DP and the removal processing speed of the surplus portions BP and DP are improved.

上記した実施例では、本発明に係るバランス修正装置及びバランス修正方法を回転体としての単体回転体T及び半組み立て回転体Uのバランス修正に適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the case where the balance correction device and the balance correction method according to the present invention are applied to the balance correction of the single rotating body T and the semi-assembled rotating body U as a rotating body has been described as an example. It is not limited.

また、上記した実施例に係るバランス修正装置1では、回転軸CLを鉛直方向に沿わせた状態で単体回転体Tを回転体支持部2にセットして、回転体支持部2の供給孔2aから回転体支持部2内の排気側ロータTDに高圧空気Aを吹き付けてフローティング状態で回転させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、回転軸CLを水平方向に沿わせた状態で単体回転体Tを回転体支持部2にセットして、回転体支持部2内の排気側ロータTDに高圧空気Aを吹き付けて潤滑油介在状態、すなわち、軸受を介して回転させるようにしてもよく、この場合も、単体回転体T及び半組み立て回転体Uのバランス測定から余剰箇所BP,DPの除去までを連続して行い得るので、バランス修正時における作業性の向上及び作業時間の短縮が図られることとなる。   Further, in the balance correcting apparatus 1 according to the above-described embodiment, the single rotating body T is set on the rotating body support 2 with the rotation axis CL aligned in the vertical direction, and the supply hole 2a of the rotating body support 2 is set. The case where the high-pressure air A is blown to the exhaust-side rotor TD in the rotating body support 2 and rotated in a floating state has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The single rotating body T is set on the rotating body support portion 2 in a state along the direction, and the high pressure air A is blown to the exhaust-side rotor TD in the rotating body support portion 2 so that the lubricating oil is interposed, that is, via a bearing. In this case as well, since the balance measurement of the single rotating body T and the semi-assembled rotating body U to the removal of the surplus portions BP and DP can be performed continuously, the workability at the time of balance correction is improved. Improvement So that the reduction of working time can be achieved.

さらに、上記した実施例では、レーザ発振器を図示していないが、レーザヘッド5の数に合わせてレーザ発振器を備える構成としてもよいし、複数のレーザヘッド5に対してレーザ発振器を1台備える構成としてもよい。   Further, in the above-described embodiments, the laser oscillator is not illustrated, but the configuration may include a laser oscillator according to the number of the laser heads 5, or the configuration including one laser oscillator for the plurality of laser heads 5. It is good.

1 バランス修正装置
2 回転体支持部
2a 供給孔
3 気体供給部
4 バランス測定部
5 レーザヘッド
6 制御部
A 高圧空気(気体)
BP,DP 単体回転体及び半組み立て回転体の各余剰箇所
CB 半組み立て回転体のナット
CD 半組み立て回転体の吸気側インペラ
CL 単体回転体の回転軸
L レーザ光
T 単体回転体(回転体)
TB 単体回転体のボス部
TD 単体回転体の排気側ロータ
TS 単体回転体のタービン軸
U 半組み立て回転体(回転体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Balance correction apparatus 2 Rotating body support part 2a Supply hole 3 Gas supply part 4 Balance measurement part 5 Laser head 6 Control part A High pressure air (gas)
BP, DP Single rotating body and each extra part of semi-assembled rotating body CB Nut CD of semi-assembled rotating body Intake side impeller CL of semi-assembled rotating body Rotating axis L of single rotating body L Laser light T Single rotating body (rotating body)
TB boss portion of single rotating body TD exhaust side rotor of single rotating body turbine shaft U of single rotating body Semi-assembled rotating body (rotating body)

Claims (3)

回転体のバランスを修正するバランス修正装置であって、
前記回転体を支持する回転体支持部と、
前記回転体支持部に気体を供給して該回転体支持部に支持された回転体を回転させる気体供給部と、
回転する前記回転体のバランスを測定するバランス測定部と、
回転する前記回転体に対してパルス状にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記バランス測定部からの測定結果に基づいて、前記レーザヘッドを動作させてアンバランスを生じさせている前記回転体の余剰箇所にレーザ光を照射して該余剰箇所を除去する制御部を備えている
ことを特徴とするバランス修正装置。
A balance correction device for correcting the balance of a rotating body,
A rotating body support for supporting the rotating body;
A gas supply unit configured to supply gas to the rotating body support unit and rotate the rotating body supported by the rotating body support unit;
A balance measuring unit for measuring the balance of the rotating body that rotates;
A laser head for irradiating the rotating rotating body with a laser beam in a pulsed manner;
Based on the measurement result from the balance measurement unit, the laser head is operated to irradiate a surplus portion of the rotating body that is causing unbalance to irradiate the laser beam and remove the surplus portion. A balance correction device characterized by that.
前記回転体の余剰箇所に対するレーザ光のパルス状照射時に、該余剰箇所の表面温度が前記回転体の沸点を超えている程度の指標として、(沸点を超えている時間/パルス時間)で表される沸点超過比率を定義し、
前記制御部は、前記沸点超過比率が0.2以上の条件を満たすべく、前記回転体の余剰箇所にパルス状に照射するレーザ光のピークパワー密度及びパルス幅を制御する
請求項1に記載のバランス修正装置。
When the pulsed irradiation of the laser beam to the surplus portion of the rotator is expressed as (time exceeding the boiling point / pulse time) as an index to the extent that the surface temperature of the surplus portion exceeds the boiling point of the rotator. Define the excess boiling point ratio,
The said control part controls the peak power density and pulse width of the laser beam irradiated to the surplus location of the said rotary body in a pulse form so that the said boiling point excess ratio may satisfy | fill the conditions of 0.2 or more. Balance correction device.
回転体のバランスを修正するに際して、
前記回転体を支持し、
前記回転体に気体を吹き付けて該回転体を回転させつつ、前記回転体のバランスを測定した後、
バランスの測定結果に基づいて、回転する前記回転体のアンバランスを生じさせている余剰箇所にレーザ光をパルス状に照射して、該余剰箇所を除去する
ことを特徴とするバランス修正方法。
When correcting the balance of the rotating body,
Supporting the rotating body,
While measuring the balance of the rotating body while rotating the rotating body by blowing gas to the rotating body,
A balance correction method comprising: irradiating a laser beam in a pulsed manner to an excessive portion causing an unbalance of the rotating body that rotates, based on a balance measurement result, and removing the excessive portion.
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