JPH01200002A - ターボ回転機のバランス確認装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＩＬ上五皿旦公１ 本発明はタービンホイールを有し高速回転するターボ回
転機、主にターボ過給機のバランス確認装置に関するも
のである。

え釆及皿 ターボ回転機の回転体は高速回転されるものであり、特
にターボ過給機のタービンロータは超高速回転体である
ので精密なダイナミックバランスをとる必要がある。

しかし互換性および製造コスト上の問題で従来は回転体
の各部材すなわちタービンホイール、圧縮機インペラ等
を単体で精密にバランスをとり、組付は状態での再バラ
ンスはとらないようにしていた。

しかしやはり組付は時の位相ずれやゴミのかみ込み等に
より組付は後に微妙にアンバランスを生じることがある
。

そこで半組立て状態のターボ回転機のバランス修正を行
う装置の例（特開昭６２−９１６２９号公報）が提案さ
れている。

同側は、複数の変位計を配設した変位検出台に半組立状
態のターボ回転機を取付け、高速回転体の軸に関連して
設けた位相検出手段により高速回転体の複数位置におけ
る変位が発生した位相を検出し、位相および変位量から
アンバランス量とその発生方向を検出してバランス修正
をするものである。

組付は状態にある高速回転体のダイナミックバランスの
修正を行うので実際の使用に際しバランスの精度がその
まま維持される。

゛しよ−と　る・ しかるに同側の場合、特別の変位検出台を必要とし、同
変位検出台の動きを複数の変位計が検出するとともに、
位相検出手段により変位の発生した位相を検出し、これ
らを総合してアンバランスの量およびその発生方向を検
出するという複雑な検出機構の下で複雑な処理がなされ
るものであり、実際に量産等の作業現場で極めて使いに
くいものであるとともに高価なものであった。

これに加え修正を必要とするものはバランス修正作業を
行なって再度バランス検査を行なわなければならず作業
効率を低下させる原因ともなる。

ターボ回転体の各単品のバランス修正が十分なされてい
れば組付けられた状態でアンバランスとなる確率は低く
、修正のためにアンバランスの農。

発生方向等の検出を複雑な検出機構により行うメリット
はあまりなく、却って作業効率に悪影響するデメリット
の方が大きい。

を　　するだ　の　　お　び 本発明はかかる点に鑑みなされたものでその目的とする
処は組付は状態にある回転体のバランスを簡単な機構で
容易に確認することができるバランス確認装置を提供す
る点にある。

すなわち本発明は、水平面内に回動自在な機台と、同機
台より遠心方向へ延設された腕部材先端に設けられた加
速度センサと、機台の回転中心上に設けられ半組立状態
のターボ回転機をそのターボ回転軸を水平にして支持す
る取付ハウジングと、同取付ハウジングに組付けられる
タービン駆動ノズルと、前記加速度センサの検出値より
バランスの良否を判断する判断手段とを備えたターボ回
転機のバランス確認装置である。

ターボ回転体を回動自在に支持された半組立状態にある
ターボ回転機を機台上の取付ハウジングに取付はターボ
回転体の回転軸を水平に位置させて、取付ハウジングに
組付けられるターボ駆動ノズルより空気を噴射させると
ターボ回転体が高速で回転駆動される。

ターボ回転体がアンバランスであればターボ回転機は機
台を水平面内で振動させ、これを加速度センサで検出す
ることができる。

ターボ回転体のアンバランスの程度に応じ加速度センサ
が検出する検出値も異なり、これを判断手段が入力して
バランスの良否を判断し確認することができる。

半組立状態にあるターボ回転機のダイナミックバランス
の良否を容易に確認することができるので合格したター
ボ回転機は実際の使用時にバランス精度がそのまま維持
できる。

橢構が簡素で安価であるとともに簡単にバランスの良否
を確認できるので作業効率を向上させることができる。

支−１御３ 以下第１図ないし第４図に図示した本発明に係る一実施
例について説明する。

第１図は本実施例に係るバランス確認装置およびこれに
取付けられた半組立状態のターボ過給機の一部縦断した
側面図であり、第２図はその裏面図である。

基盤１に立設された枠体２の内部に鉛直方向に指向して
回転軸３がベアリング４を介して回転自在に設けられ、
同回転軸３の上端において回転軸３と直角な水平面に平
行に機台５が固定されている。

機台５の回転中心上には円環状の取付ハウジング６がそ
の中心軸を水平に指向させて固定されている。

取付ハウジング６はその下端部の切欠かれて偏平になっ
た部分が機台５の上面に合わされて機台５に固定されて
おり、一方の側面には排気口を形成する円環状の枠板７
が同軸に添設されている。

そして取付ハウジング６の上端部には一方の側の円弧を
残して他方の側を切欠き水平面６ａを形成しており、同
水平面６ａを若干中央より偏った位置において鉛直下方
に穿って円孔８が設けられ、同円孔８は取付ハウジング
６の内周面にまで達している。

同円孔８に給気管１１が支持部材９に支持されて嵌装さ
れており支持部材９は取付ハウジング６の水平面６ａに
ねじ１０により固定されている。

給気管１１の内方に向いた先端にはノズル１２が形成さ
れていて取付ハウジング６の内部に中心より偏向した位
置において鉛直下方向に空気を噴射させることができる
ようになっている。

かかる構成の取付ハウジング６に半組立状態のターボ過
給機３０が取付けられるのであるが、その過給機３０の
機構を簡単に説明する。

半組立状態のターボ過給機３０は大別して回転体とこれ
を回転自在に支持するハウジングとからなる。

回転体はタービンホイール３１とこれに接合されたター
ビンシャフト３２とタービンシャフト３２の先端に固定
された圧縮機インペラ３３とからなり、圧縮機３３はそ
の回転中心部をタービンシャフト３２によって貫通され
、ナツト３４によって締め付は固定される。

回転体は中央のセンタハウジング３５によって支持され
るが、実際に使用される場合はセンタハウジング３５の
両側にそれぞれタービンハウジングと圧縮機ハウジング
が装着されることになり、タービンハウジングに案内さ
れて排気ガスがタービンホイール３１に流れてタービン
ホイール３１を回転させると、タービンシャフト３２を
介して圧縮機ハウジング内で圧縮機インペラ３３が回転
して吸入空気を圧縮してシリンダに送るものである。

本バランス確認装置に取付ける場合は回転体のタービン
シャフト３２を支持するセンタハウジング３５と圧縮機
ハウジングの一部を構成する側板３６とが嵌合されて半
組立状態で前記取付ハウジング６に取付けられる。

センタハウジング３５は前後２箇所に設けられたフルフ
ロートベアリング３７によってタービンシャフト３２を
支持するようになっており、フルフロートベアリング３
７に潤滑油を供給する給油路３８がフルフロートベアリ
ング３７の上部に形成されていてセンタハウジング３５
の上面の開口と連通している。

フルフロートベアリング３７の下方には空間が形成され
てセンタハウジング３５の下面の排出口３９に通じてい
る。

供給された潤滑油は下方の空間を通じて排出口３９より
排出される。

なお側板３６は圧縮機インペラ３３の背部を蓋う位置に
あってセンタハウジング３５に嵌合され内部をタービン
シャフト３２が貫通している。

以上のような半組立状態のターボ過給機をタービンシャ
フト３２を水平にしてタービンホイール３１を取付ハウ
ジング６の内部に嵌挿し、センタハウジング３５のター
ビンホイール３１側の外周７ランジ部３５ａを取付ハウ
ジング６の軸方向に突出した外周縁６ｂに嵌合し、止め
金４０を介してボルト４１によって数箇所締め付けてタ
ーボ過給機を取付ハウジング６に固定する。

一方機台５の外周面の一箇所からタービンシャフト３２
に平行に腕部材２０が延設されており、同腕部材２０は
側板３６を越えた処で上方へ折曲され、さらに圧縮機イ
ンペラ３３の手前で水平方向に折曲されて先端部２０ａ
としている。

同先端部２０ａに鉛直方向に指向して支持棒２１がｍ通
固定されていて、支持棒２１の上端に設けられた回転数
検知用センサ２２を支持している。

同センサ２２はナツト３４の下方に近接して位置しナツ
ト３４の外周に１箇所設けられた反射部又はナツト３４
の六角部のギャップ等を検知することで回転体の回転数
を検知できるようになっている。

腕部材２０の機台５より延出した水平部の下面に支持板
２３の基端部が固着されて、ざらに遠心方向へ延びた先
端部に加速度センサ２４が固定されている。

したがって回転軸３を中心に水平面内を回転自在に支持
された機台５には、取付ハウジング６を介して半組立状
態のターボ過給８１３０が固定されているとともに、腕
部材２０を介してセンナ２２、加速度センサー２４が一
体に固定された状態にある。

バランス確認試験を行なうときは、センタハウジング３
５の上面の給油路３８に通じる開口に給油ポンプから延
出された給油管の先端の給油ノズル１３が嵌合され、排
出口３９の下方には排出管１４が配置される。

なお取付ハウジング６の上端部の支持部材９には空気供
給管（図示せず）が嵌合されて空気を給気管１１を介し
てノズル１２より噴射することができるようになってい
る。

第３図に本実施例の制御系のブロック図を図示する。

回転数検知用センサ２２による検知信号は回転計５０に
入力されて回転数が算出されてその算出結果はコンピュ
ータである制御確認装置５２に入力される。

同様に加速度センサ２４による検知信号は振動計５１に
入力されて加速度が算出され、その結果はやはり制御確
認装置５２に入力される。

また制御確認装置５２はタービン駆動用のノズル１２に
供給される高圧空気の調節を行う空気制御バルブ５３を
制御するとともにフルフロートベアリング３７へ潤滑油
を送る給油ポンプ５４の制御を行う。

なお潤滑油はフルフロートベアリング３７へ供給された
のち排出口３９より排出管１４に排出されると再び給油
ポンプ５４により汲み上げられフルフロートベアリング
３７へ供給するように循環系を形成している。

以上のような機構の下で実際にバランス確認試験を行う
場合の作業手順を第４図に図示するフローチャートに基
づき説明する。

まず制御確認装置５２において日付の入力がなされ（ス
テップ■）、次いでターボ過給機の特定番号を入力しく
ステップ■）、その後ターボ過給機３０を取付ハウジン
グ６にセットしくステツ・プ■）、！さらにセンタハウ
ジング３５に給油ノズル１３をセットしくステップ■）
、準備を完了する。

そして起動ボタン（図示せず）を押すと（ステップ■）
、取付ハウジング６に設けられたノズル１２より高圧空
気が噴射してタービンホイール３１を回転させる（ステ
ップ■）。

空気制御バルブによりターボ過給機３０は数万回転／分
の高速回転状態とされ、このときの加速度を振動計５１
によって計測しくステップ■）、ダイナミックバランス
の総合判定を行う（ステップ■）。

タービンホイール３１、タービンシャフト３２、圧縮機
インペラ３３からなる回転体がセンタハウジング３５に
取付けられた状態でアンバランスであると高速回転させ
られたときに撮動を生じ、この振動のうち上下の撮動は
水平面内の回転のみ許された機台５にターボ過給機３０
が固定されていることから抑ｖ１されて水平面内の振動
のみ回転軸３を中心とした揺動振動として現われる。

各単品のバランス修正がなされているときはアンバラン
スとなる原因にはタービンシャフト３２への圧縮機イン
ペラ３３の組付けにおける位相のズレまたはナツト３４
の締付けの際のゴミのかみ込み等が考えられる。

このアンバランスによる振動を加速度センサ２４゛が検
知し、該振動の加速度Ｇ値を振動計５１が計測し、この
Ｇ値が一定値以下であれば該ターボ過給機３０のダイナ
ミックバランスは合格とされ、一定値以上であれば不合
格と判定される。

判定結果はプリントアウトされる（ステップ■）。

そして次のステップ■で駆動を停止し、給油ノズル１３
を取外しくステップ■）、次いでターボ過給１１３０を
取付ハウジング６から取外して（ステップ＠）、次の被
試験機の有無を判断する（ステップ＠）。

次の被試験機がなければ終了し、ある場合はステップ■
に戻り、再び特定番号入力から入って、ステップにした
がって進行する。

以上の１サイクルに要する時間は５０秒弱の極めて短時
間であり、ダイナミックバランスの確認がこのように短
時間で正確になされるので作業効率を大幅に向上させる
ことができる。

一般に回転体を構成するタービンホイール３１、タービ
ンシャフト３２、圧縮機インペラ３３等の各単品のバラ
ンス修正が予めなされていれば組付けられた状態でアン
バランスとなる確立が低いので、以上のように簡単な確
認作業による判別で作業効率を上げた方がバランス修正
作業を行うよりも有利である。

また機構が簡単で取扱いも容易であるとともにコストの
低減を図ることができる。

几用匁皇１ 本発明は、簡単な機構により短時間でダイナミックバラ
ンスの良否が正確に確認できるので作業効率を向上させ
ることができる。

また機構が簡単で取扱いが極めて容易であり、コストも
安くてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のバランス確認装置およ
びこれに取付けられた半組立状態のターボ過給機の一部
縦断側面図、第２図は同裏面図、第３図は制御系ブロッ
ク図、第４図は同実施例における作業手順を示すフロー
チャートである。 １・・・基盤、２・・・枠体、３・・・回転軸、４・・
・ベアリング、５・・・機台、６・・・取付ハウジング
、６ａ・・・水平面、６ｂ・・・外周縁、７・・・枠板
、８・・・円孔、９・・・支持部材、１０・・・ねじ、
１１・・・給気管、１２・・・ノズル、１３・・・給油
ノズル、１４・・・排出管、 ２０・・・腕部材、２１・・・支持棒、２２・・・セン
サ、２３・・・支持板、２４・・・加速度センサ、 ３０・・・ターボ過給機、３１・・・タービンホイール
、３２・・・タービンシャフト、３３・・・圧縮機イン
ペラ、３４・・・ナツト、３５・・・センタハウジング
、３５ａ・・・フランジ部、３６・・・側板、３１・・
・フルフロートベアリング、３８・・・給油路、３９・
・・排出口、４０・・・止め金、４１・・・ボルト、５
０・・・回転計、５１・・・振動計、５２・・・制御確
認装置、５３・・・空気制御バルブ、５４川給油ポンプ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水平面内に回動自在な機台と、同機台より遠心方向へ延
   設された腕部材先端に設けられた加速度センサと、機台
   の回転中心上に設けられ半組立状態のターボ回転機をそ
   のターボ回転軸を水平にして支持する取付ハウジングと
   、同取付ハウジングに組付けられるタービン駆動ノズル
   と、前記加速度センサの検出値よりバランスの良否を判
   断する判断手段とを備えたことを特徴とするターボ回転
   機のバランス確認装置。