JPS6146384A - 摩擦溶接機のタ−ビンホイ−ル用把持装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、とくに自動車用ターボチャージャのタービン
ホイールとシャフトとを接合するための摩擦溶接機に係
り、詳しくは前記タービンホイールを把持するための把
持装置に関する。

（従来の技術） 従来、ターボチャージャにおけるタービンホイールとシ
ャフトとの接合は摩擦溶接によるのが一般的である。第
３図及び第４図はＪ！！擦溶接前の一般的なタービンホ
イールＴを示しており、このタービンホイールＴの短筒
部Ｔ１の端面に第５図に示すシャフトＳの端面が摩擦溶
接される。

従来のタービンホイールの把持装置では、摩擦溶接時の
回転トルクと推力とについては、タービンホイールＴの
頭部側の突多角形軸部Ｔ２に嵌合する有底状の角孔を有
した受け部材によって受承し、芯出しについては、ター
ビン背面側の大径部Ｔ３（翼端面）を、事前に研削加工
あるいは旋削加工することにより一定の精度を出した上
で三方爪のチャックにより巻きブツシュを介して把持す
るのが最も安全で確実な方法であった。

因に、タービンホイールの芯出し把持を上記した翼の大
径部Ｔ３以外の箇所で行なうとすれば、たとえば湾曲し
た翼の外縁部Ｔ４を把持する方法あるいはタービン背面
側に段差部Ｔ５を形成し、この段差部Ｔ５を把持する方
法、さらには夕」ビン背面側のシャフトとの接合部であ
る短筒部Ｔ１を把持する方法等が考えられる。しかるに
、外縁部Ｔ４を把持する方法にあっては、外径寸法が徐
々に変化する湾曲面を把持する関係で特殊なチャックで
ないと把持が困難である。また、段差部Ｔ５を把持する
方法の場合はチャックの爪をタービンホイールＴの大径
部分との干渉を避けるためにオーバーハングする形状に
する必要があり、そのため爪の剛性が弱化して芯出し精
度が悪化するとともに、爪に大きい開閉ストロークを必
要とする結果、タービンホイールＴの脱着作業がすこぶ
る面倒となるものであり、しがも段差部Ｔ５は本来無意
味な箇所であり、重量の関係であまり大きく゛とること
ができないので（実用上は１＃ｌ１ｌＩが限界）、爪か
ら外れてチャック不良を起こす虞がある。さらにまた、
短筒部Ｔ１を把持する方法では、段差部Ｔ５を把持する
場合よりも爪のオーバーハング量が大きくなるのみなら
ず、摩擦溶接箇所に近いことから、爪がｉｎ溶接時に発
生するパリと干渉してトラブルを起こし易いという問題
がある。

従って、従来は芯出しのための把持に好ましい箇所とし
て冒頭で説明したタービン背面側の大径部Ｔ３を選定し
ている。

ところで、夕、−ビンホイールはロストワックス法等の
精密鋳造法で製作するのが普通であるが、この製作法に
よるときはワックスで作られた翼車形状体の具入径部に
は半径方向に突出するパリが出やすく、このパリを付け
たまま鋳造すればタービンホイールの製品にも当然パリ
が生ずる。従って、このパリを除去すべく、ワックスの
段階でサンドベーパ等でパリ取りを行なうと、具入径部
の半径方向の突出量にバラツキが生じ、そしてその結果
が製品にそのまま現やれるので、仮にそのようなバラツ
キのある製品の大径部を摩擦溶接時において把持すると
すれば、２〜３枚の翼を把持する結果となって翼の変形
あるいは折損を引起こしたり芯出し精度を悪化したりす
る。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のことから、従来はタービンホイールとシャフトと
の摩ｉｌ！溶接に際しては、鋳造製品のタービンホイー
ルにおける翼の大径部にパリ取りを含めての研削加工又
は旋削加工等の機械加工を行なうことによって所望の精
度を出した上で、この大径部を把持しているのが実状で
ある。しかしながら、摩擦溶接のためのみに予備加工と
してタービンホイールごとに機械加工を施すことは非常
に無駄なことであり、経費も高く付くものであった。

以上の情況を考慮すると、粗形材である鋳造製品の段階
で精度上安定し、かつ、パリの発生もないタービン背面
側の小径部Ｔ６　（１間の谷部）が芯出し部として適切
であると考えられる。ところが、タービンホイールＴの
突多角形軸部Ｔ２は組付は工具の関係上、一般には６角
形又は１２角形の標準工具に合う形状に形成されており
、一方タービンホイールの翼数はたとえば１０枚とが１
１枚とかというように上記突多角形軸部Ｔ２の角数と一
致しない場合がほとんどである。従って、たとえば突多
角形軸部Ｔ２が１２角形とされ、がっ、翼数が１０枚の
タービンホイールにおいて、タービン背面側の小径部Ｔ
６を仮に１０個の等分された爪によって把持しようとす
れば、ある特定の位相でしか把持することができない。

すなわち、タービンホイールを把持装置に無造作に挿入
したときは、突多角形軸部Ｔ２が把持装置における受け
部材に嵌合しなかったりあるいは１０個の爪が小径部Ｔ
６に合致しなかったりして、作業性を著しく悪化させて
しまうこととなる。

上述の如き不具合に鑑みて、タービンホイールを精度良
く安定に把持することができ、しかも作業性の良好な摩
擦溶接機のタービンホイール用把持装置を提供すること
が、本発明の技術的課題とするところである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記課題を達成するために、ターボチャージ
ャ用のタービンホイールとシャフトとをＪ！！擦溶接す
る場合におけるタービンホイール用把持装置において、
タービン背面側の小径部を、翼数と同数又は半数の把持
爪にて芯出し把持する一方、タービン頭部側に形成され
た前記翼数と同数の角数をもつ突多角形軸部を、該突多
角形軸部に嵌合可能な有底状の角孔を備えた受【プ部材
によって受承する構成としたものである。。

（作用） 本発明は上述のように構成したものであるから、タービ
ンホイールを把持装置に挿入した場合、その突多角形軸
部が受け部材の角孔内に嵌合されると、タービン背面側
の小径部が芯出し用の把持爪、と必ず対応する。すなわ
ち、本発明の把持装置によれば、タービンホイールを位
相合わせをすることなく、どの位置でも把持することが
可能であり、しかも高精度の芯出しがなされる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて具体的に°説明す
る。

第１図に示すように、タービンホイール用把持装置の機
台１には第１のベース板２と第２のベース板３とが固定
されており、第１のベース板２には円筒形に形成される
とともに前端内周面にテーバ部４を備えたチャックアウ
ター５が固定され、また第２のベース板３にはチャック
アウター５の筒孔６内を同心的に延在する中央ロッド７
が固定されている。なお、中央ロッド７とチャックアウ
ター５とはその後部側においてピン８にて結合されてい
る。中央、ロッド７の前端面にはタービンホイールＴの
頭部側に形成された突多角形軸部Ｔ２（本実施例では１
０角形とする）と嵌合可能な角孔９を有する受け部材１
０がスペーサ１１を介して固着されている。すなわち、
摩擦溶接時の回転トルクは受け部材１０によって受承さ
れ、また推力はスペーサ１１によって受承されるように
なっている。

前記チャックアウター５の筒孔６内において、中央ロッ
ド７のほぼ中央部にはピストン１２が形成されており、
また該ピストン１２を挟んで両側には前後のスライド１
３．１４が軸方向に移動可能に嵌入されるとともに、両
スライド１３．１４は前部スライド側に一体に形成され
、かつ、ピストン外周と摺接する筒状部を介して固定さ
れている。そして、ピストン１２の前後において、中央
ロッド７と前後のスライド１３．１４とによって形成さ
れたシリンダ変１５．１６は、ピストン１２に設けたシ
ール用のＯリング１７と、前後のスライド１３．１４に
それぞれ設けたシール１８゜１９と、両スライド１３．
１４の接合面に設けたシール用のＯリング２０とによっ
て密閉されるとともに、それらに対する作動油の給排は
中央ロッド７に貫設された通油孔２１．２２を通して行
なわれるようになっている。なお、２３は前記チャック
アウター５に設けたガイドビンであり、前部スライド１
３の外周に形成した軸方向の溝２４と係合してスライド
１３．１４の回り止めをするとともに軸方向の移動を案
内する。

また、前記チャックアウター５の筒孔６内の前側には前
端部に把持爪２６を備えたコレット２５が配置されてお
り、該コレット２５はその後端部が前記前部スライド１
３の前面に固着されている。

しかして、コレット２５及び把持爪２６は、第２図に示
すように円周方向において５等分されており、５個の把
持爪２６は１０等分された翼をもつタービンホイールＴ
の背面側小径部Ｔ６を１つ置きに把持するよう設定され
ている。すなわち、本実施例は１０枚の翼を有し、かつ
、１０角形の突多角形軸部Ｔ２を備えたタービンホイー
ルＴを対象としたものである。また、コレット２５はば
ね材料から作られるとともに、その前側の肉厚部外周面
が前記チャックアウター−５のテーパ部４に対応するテ
ーバ面とされており、該チャックアウター５がスライド
１３．１４と共に前後に移動することにより開閉作動さ
れる。なお、第１図において２７はシャフトＳのクラン
プ、２８は位置決め用のストッパである。

本実施例は上述のように構成したものであり、従って通
油孔２２を通して後部シリンダ室１６に圧油を供給した
場合は、前後部のスライド１３゜１４と共にコレット２
５が後進（第１図で右側へ移動）シ、チャックアウター
５のテーパ部４による押え込み力を解除されるため、把
持爪２６はコレット２５と共に該コレット２５の弾性に
よる復元力によって外側へ移動してタービンホイールＴ
の小径部Ｔ６の把持を解放する。

また、通油孔２１を通して前部シリンダ至１５に圧油を
供給した場合は、前後部のスライド１３゜１４と共にコ
レット２５が前進（第１図で左側へ移動）し、チャック
アウター５のテーバ部４によって内向きの外力を加えら
れることにより該コレット２５と共に把持爪２６が内方
へ移動されるため、タービンホイールＴの小径部Ｔ６が
それら把持爪２６によって１つ置きに把持される。

さて、本実施例では受け部材１０の角孔９の角数を１０
個に設定する一方、コレット２５の把持爪２６をその半
分の５個に設定したものであり、従ってタービンホイー
ルＴにおける因数、すなわち小径部Ｔ６の数と突多角形
軸部Ｔ２の角数をそ−れぞれ１０個に形成することによ
って、把持装置に対するタービンホイールＴの装着時に
おいて、突多角形軸部Ｔ２が受け部材１０の角孔９内に
嵌合されれば、それがどの位置であってもコレット２５
の把持爪２６とタービンホイールＴの小径部Ｔ６とは必
ず対応されることとなる。つまりタービンホイールＴは
把持装置に対する装着位置を特定されるものでないため
、装着作業が頗る容易となるものであり、しかも粗形材
である鋳造製品の段階で精度上安定し、かつ、パリの出
ない部分の小径部Ｔ６を把、持することから、芯出し精
度もまた良好となる。

しかして、芯出し精度をより高める上では小径部Ｔ６を
それと同数の１０個の把持爪２６をもって把持する方が
効果的である反面、各把持爪２６が細くなつ゛Ｃ強度が
低下する可能性があるが、このことを考慮して慎重に設
定すれば、把持爪２６を小径部Ｔ６と同数として実施す
ることが可能である。また、本実施例では翼の数と突多
角形軸部Ｔ２の角数を１０個に設定した場合のタービン
ホイール用把持装置として説明したが、これに限定され
るものではなく、要はタービンホイールＴにおける小径
部Ｔ６の数と突多角形軸部Ｔ２の角数とを同一数に形成
することにより適用し得るものであり、そしてその場合
、実用的なタービンホイールＴの翼は８〜１４枚が一般
的であることから、本発明を実施するに当ってはその範
囲内においてしかも偶数で設定することが望ましい。

（発明の効果） 以上のように、本発明は摩擦溶接礪のタービンホイール
用把持装置におい、で、粗形材の段階で精度的に安定し
ているタービン背面側の小径部を芯出し部として把持す
るようにしたことにより、従来装置において 必要不可欠であった予備加工をすることなく、高精度の
芯出しが可能であり、予備加工に要した経費を節減し得
るものであり、しかも本発明はタービンホイールを把持
装置に装着する場合の位相合せの必要性を解消したので
、その装着を容易とし、作業性を良化向上し得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は＄ｌ断面図、第
２図はチャック部の正面図、第３図は摩擦溶接すべきタ
ービンホイールの頭部側からの斜視図、第４図は同じく
タービンホイールの背面側からの斜視図、第５図はシャ
フトの斜視図である。 １・・・機台　　　　　　　５・・・チャックアウター
７・・・中央Ｏラド　　　　９・・・角孔１０・・・受
け部材　　　　１２・・・ピストン１３．１４・・・ス
ライド　１５．１６シリンダ至２５・・・コレット　　
　　２６・・・把持爪Ｔ・・・タービンホイール　Ｔ２
・・・突多角形軸部Ｔ６・・・小径部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ターボチャージャ用のタービンホイールとシャフトと
   を摩擦溶接する場合のタービンホイールを把持する装置
   であって、タービン背面側の小径部を、翼数と同数又は
   半数の把持爪にて芯出し把持する一方、タービン頭部側
   に形成された前記翼数と同数の角数をもつ突多角形軸部
   を、該突多角形軸部に嵌合可能な有底状の角孔を備えた
   受け部材によつて受承するように構成したことを特徴と
   する摩擦溶接機のタービンホイール用把持装置。