JP2007270732A - かしめ固定構造、このかしめ固定構造を用いた圧縮機、及びかしめ固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で加工時間や加工コストの増加を抑え、ガタ無く強固に固定することができるかしめ固定構造、このかしめ固定構造を用いた圧縮機、及びかしめ固定方法を提供する。
【解決手段】第１の部材３における第２の部材４との対向面に形成された突体３２と、この突体に当接された上記第２の部材の上記突体に対応する位置が上記第１の部材の方向に加熱下で塑性変形され、上記突体のまわりを包囲するように形成されたリング状のかしめ凸部４１とによって、上記第１の部材と上記第２の部材とがかしめ固定されるようにしたものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば密閉型圧縮機などの内蔵部品である圧縮機構部とこの圧縮機構部を包囲する密閉容器の固定などに好ましく用いられるかしめ固定構造、このかしめ固定構造を用いた圧縮機、及びかしめ固定方法に関するものである。

従来の密閉容器と内蔵部品の圧縮機構部のかしめ固定構造としては、かしめ前に密閉容器を加熱することでかしめ押込み力を低減させ、内蔵部品に発生する歪を低減し、さらに、加熱箇所の近接した２点を押付けることで密閉容器の熱収縮による内蔵部品のガタを除去するようにしたものがある（例えば特許文献１参照。）。
また、圧縮機ケーシング内面に内部機構を接合する方法において、上記内部機構の外面に凹陥部を形成しておき、上記内部機構を圧縮機ケーシング内に挿入した後、回転体を、その軸心に対して偏心した回転中心回りに回転させながら上記圧縮機ケーシングの外面から凹陥部に向けて押し当てて、圧縮機ケーシングの一部分を上記凹陥部内に沿わせて塑性変形させ、その後、上記塑性変形により圧縮機ケーシングの外面に形成された凹部を溶接金属によって埋める溶接作業を行うようにしたものがある（例えば特許文献２参照。）。

特開２００５−３３０８２７号公報（第１頁、図１） 特開２００１−５０１６３号公報（第１頁、図２）

上記のような従来のかしめ固定方式では密閉容器に穴あけ加工を施さないため、冷媒リーク不良やスパッタ混入不良は発生しない利点があるが、特許文献１の技術では加熱後かしめ部の密閉容器凸部間の熱収縮によるガタの発生を抑制するために、内蔵部品に複数箇所隣接した凹部を設ける必要があるため、加工コストが高くなるという課題があった。
また、特許文献２の技術では、回転体をその軸心に対して偏心した回転中心回りに回転させながら圧縮機ケーシングの外面から凹陥部に向けて押し当てる必要があるので、機構が複雑になり、さらに凹部を溶接金属によって埋める溶接作業を伴うので、加工に要する時間が増加し、コストも高くなるという課題があった。

この発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたもので、密閉形圧縮機における内蔵部品と密閉容器のように当接された第１の部材と第２の部材のかしめ固定構造において、簡単な構造で加工時間や加工コストの増加を抑え、ガタ無く強固に固定することができるかしめ固定構造、このかしめ固定構造を用いた圧縮機、及びかしめ固定方法を提供することを目的としている。

この発明によるかしめ固定構造は、第１の部材における第２の部材との対向面に形成された突体と、この突体に当接された上記第２の部材の上記突体に対応する位置が上記第１の部材の方向に加熱下で塑性変形され、上記突体のまわりを包囲するように形成されたリング状のかしめ凸部とによって、上記第１の部材と上記第２の部材とがかしめ固定されるようにしたものである。

この発明においては、第１の部材に設けた突体に対して、第２の部材を加熱下でかしめ固定するようにしたので、突体のまわりを包囲した第２の部材のかしめ凸部が冷却収縮し、第１の部材の突体を締め付けることにより、ガタ無く強固に固定することができ、加工も簡単で容易である。また、突体は１箇所でも良いので下穴加工コストが抑えられる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るかしめ固定構造を用いた圧縮機を概念的に説明するものであり、（ａ）は全体構成を示す要部断面図、（ｂ）は突体部分を拡大して示す正面図である。図において、圧縮機１は内蔵部品を構成する電動機部２及びこの電動機部２によって駆動される圧縮機構部からなる第１の部材３と、これら内蔵部品を密閉収容する上下が塞がれた円筒状の密閉容器からなる第２の部材４とからなっている。圧縮機構部からなる第１の部材３の外周には、リング状（ドーナツ状）の下穴加工によって設けられた凹部３１の中心に形成された円柱状の突体３２が周方向に少なくとも１箇所設けられている。なお、圧縮機構部としては、例えばスクロール式、ロータリ式、あるいはレシプロ式などの圧縮機は、何れも特別な制限なく好ましく用いることができる。

一方、上記突体３２に当接される第２の部材４を構成する密閉容器は、突体３２に対向する直上の位置が、かしめ加工時に外側から予め局所的に加熱され、加熱状態で、先端部がリング状の凹部３１に適応する形状・寸法の円筒状のかしめ治具（図示省略）を第２の部材４の外側から凹部３１の方向に押し付けることにより、図に示すようにリング状の凹部３１内に第２の部材４が塑性変形して突出されたリング状のかしめ凸部４１を形成し、圧縮機構部からなる第１の部材３をかしめ固定している。なお、かしめ固定部４０の外側には図示省略しているかしめ治具によってリング状のかしめ凹部４２が形成されている。

上記のようなかしめ固定構造においては、内蔵部品の圧縮機構部である第１の部材３をかしめ固定する際、突体３２直上の密閉容器からなる第２の部材４を加熱することで、かしめ時の押込み力が低減され、第１の部材３に与える歪を低減できる。さらに、かしめ前に第２の部材４が加熱され、熱膨張した状態で図示省略している円筒状のかしめ治具によってかしめることで、第２の部材４の冷却収縮により円柱状の突体３２のまわりを、第２の部材４の塑性変形によって形成されたリング状のかしめ凸部４１で突体３２の中心方向に挟み込むため、ガタ無く内蔵部品である第１の部材３を第２の部材４に固定することができる。なお、かしめ固定部４０は１箇所でも差し支えないが、周方向に複数箇所設けることにより信頼性を一層向上させることができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２によるかしめ固定方法を概念的に説明する図で、（ａ）は第１の部材の突体に当接された第２の部材の加熱位置を説明する断面図、（ｂ）はかしめ治具によってかしめられた状態を説明する断面図である。図において、第２の部材４の加熱中心４ａは、第１の部材３に下穴加工で設けられたリング状の凹部３１中心部の突体３２の直上部が好ましい。該加熱中心４ａに図示省略している加熱手段を図２（ａ）に示す矢印Ａの方向に近づけて加熱される。なお、該加熱源としては、例えばＴＩＧ溶接機や高周波加熱機等を好ましく用いることができ、加熱中心４ａをスポット状に加熱することで密閉容器等からなる第２の部材４の熱変形を少なくし、かしめ治具５の押込み力を低減できる。

なお、かしめ治具５の先端部は図２（ｂ）に示すように円筒状に形成され、その内径及び外径は、例えばリング状の凹部３１の内側径（即ち突体３２の外径）及び外側径に略等しいか、あるいは凹部３１の中にクリアランスを確保して挿入し得る寸法に形成されている。このかしめ治具５を、第２の部材４の外側から図の下方向に押し込むと、押された部分が塑性変形により突体３２の周囲の凹部３１内に進入し、リング状のかしめ凸部４１を形成し、第２の部材４の外表面にはかしめ治具５によるリング状のかしめ凹部４２が形成される。

具体的な実施例を挙げれば、コイル径１２ｍｍ程度、１０ｋＷの高周波加熱機により加熱中心４ａをスポット状に３秒程度加熱することで、該加熱中心４ａ部分の温度を約９００〜１０００℃程度に上昇させた。その後、かしめ治具５を第２の部材４の板厚の例えば半分程度押し込むために、板厚を約２ｍｍとし、冷間では１２００ｋｇｆ程度の荷重が必要であるが、上記加熱したことで約７００ｋｇｆ程度まで押し込み荷重を下げることができた。その結果、第１の部材３に与える力を低減させ、第１の部材３が圧縮機の内蔵部品等の場合にはその歪を低減できる。

上記のように、実施の形態２によれば、かしめ治具５として、中心部が除去された所定肉厚の円筒状にすることで、密閉容器などの第２の部材４の加熱により軟化している加熱中心４ａ部分を直接押付けないため、溶融金属のはみ出しが無く、効率的にかしめ凸部４１を形成できる。さらに第２の部材４の冷却収縮により、突体３２のまわりを、第２の部材４のリング状のかしめ凸部４１で中心方向に挟み込む図２（ｂ）に矢印Ｂで示す方向の力が働くため、ガタ無く緊密にかしめ固定することができる。特に、密閉形圧縮機における内蔵部品と密閉容器との固定に用いた場合には効果が顕著である。

また、上記かしめ固定の方法は、内蔵部品を固定するときの押込み力を低減できるので内蔵部品に与える歪量を低減でき、例えば剛性の弱いロータリ圧縮機のシリンダ固定などには効果的である。さらに従来の溶接を用いる固定方法では、溶接歪によりシリンダが変形するため、内径ボリュームの拡大化等のシリンダ剛性が低下するような形状変更はできなかったが、この実施の形態２のかしめ方法を用いることで、シリンダの歪量を低減できるため、上記シリンダ形状の大幅変更も可能となり、圧縮機容量を拡大できるという効果が得られる。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による圧縮機の内蔵部品を構成する圧縮機構部からなる第１の部材の他の例を示す平面図である。この実施の形態３では、第１の部材３に設ける突体を、周面に突設されたスポット状の凸部（円柱状）からなる突体３３としたもので、この例では第１の部材３の周囲３箇所に略等角度でラジアル方向に突設されている。上記実施の形態１及び２に示すリング状の凹部３１の中心部に形成された突体３２は、例えばホールソーや中心部を除去したエンドミル等を用いた下穴加工で容易に形成されるが、図３に示すようなスポット状の凸部からなる突体３３の場合は、第１の部材３の表面部に例えば焼結等によって容易に形成できるため、下穴加工が不要となり、加工コストを抑制できる。

実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４によるかしめ固定方法に用いるかしめ治具を説明する図で、（ａ）は第１の部材の突体に対するかしめ治具の相対位置を示す断面図、（ｂ）はかしめ治具によってかしめられた状態を示す断面図である。図に示すように、かしめ治具５０の先端部５０ａの形状は、この実施の形態４では、かしめ固定対象物が圧縮機のように円筒状であることに応じて、円筒状の密閉容器に沿った曲面形状、もしくは密閉容器より曲率半径の小さい曲面形状に形成されている。先端部５０ａの形状を曲面にすることで、第２の部材４に対するかしめ凹部４２の食込み部を効率的に形成できる。

例えば、かしめ治具５０の外径１０ｍｍ、内径５ｍｍとし、第２の部材４のシェル径φ１００ｍｍとした場合、図４に示す第２の部材４に沿った形状のかしめ治具５０を使用することで、密閉容器からなる第２の部材４のかしめ凹部４２の底面４２ａが曲面に形成される。このように、かしめ凹部４２の底面４２ａが曲面に形成された場合、密閉容器からなる第２の部材４の食込み変形を効率的に行うことができるため、先端が平面のかしめ治具に比べて押込み量を０．１ｍｍ程度低減できる。その結果押込み力も低減でき、内蔵部品である第１の部材３に与える歪を低減することができる。

実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５によるかしめ固定方法を実施するためのプレス装置を概念的に示す正面図である。図において、プレス装置６は、パレット７１上に固定されたワークである密閉形の圧縮機１を所定位置に移動させる搬送機構７と、例えばＴＩＧ溶接機や高周波加熱機などからなる加熱源８と、この加熱源８を矢印Ｃの方向へ上下移動できる移動機構９と、圧縮機１のかしめ加工部（詳細図示省略）に対して水平方向の押付け荷重と位置を管理できるプレスツール１０と、プレスツール１０の反力を受ける保持機構１１と、図示省略しているかしめ位相を決める構造部などから構成されている。

なお、加熱源８の移動機構９には図示省略している倣い機構が設けられており、例えば密閉容器からなる第２の部材の外周と加熱部との距離を一定にすることで、加熱量あるいは加熱温度を所定の範囲に保持できるように構成されている。また、詳細図示省略しているが、加熱源８とプレスツール１０は、かしめ加工部の数に対応して例えば圧縮機１のまわりに複数箇所（例えば３箇所）設けられており、複数箇所を同時に加熱またはプレスできるように構成される。プレスツール１０の先端部には上記図４に例示したかしめ治具が装着されている。

次に動作について説明する。例えば、図１に例示するロータリ圧縮機をかしめ加工する場合、あらかじめパレット７１と図示省略している内蔵部品の突体の周方向・軸方向の位置決めを行い、圧縮機１をパレット７１に固定する。その後、搬送機構７によってワークを所定の位置まで搬送し、高周波加熱機等の加熱源８により押付ける複数箇所を同時に局所加熱する。加熱後、移動機構９によって加熱源８を上方に退避させ、内蔵部品の突体に対向する密閉容器の局所加熱箇所をプレスツール１０に装着した図示省略しているかしめ治具により複数箇所同時に押込み、内蔵部品の圧縮機構部からなる第１の部材と密閉容器を構成する円筒状の第２の部材をかしめ固定する。かしめ後、圧縮機１を搬送機構７によって搬送しプレス装置６から取り外す。
上記のようなプレス装置６を用いることにより、かしめ加工工程を自動化することも容易である。

実施の形態６．
なお、上記実施の形態５のようなかしめ加工用のプレス装置において、かしめ加工時の押込み力がある程度以上かかると内蔵部品の圧縮機構部に歪が残るため、圧縮機性能が低下する。そのため、図５に示すかしめ加工用のプレスツール１０に装置された、何れも図示省略しているかしめ治具の押込み量と押込み力を管理する機能を利用し、かしめ時にワークである圧縮機に所定値以上の荷重がかかると装置側で不良検出させることができるようにした。具体的には、例えばワークがロータリ圧縮機の場合、第１の部材としてのロータリ圧縮機のシリンダに１０００ｋｇｆ以上の力がかかると、シリンダに塑性歪が残るため、かしめ加工時にワークに対して１０００ｋｇｆ以上の荷重がかかったときに不良と判定するようにした。

上記のように構成された実施の形態６においては、万一かしめ治具と内蔵部品の下穴位置がずれている場合や、加熱が所定量に達していない場合などには、かしめ押込み力が１０００ｋｇｆ以上となる恐れがあるため、そのような場合には、かしめワークを加工不良品と判断できる。このため、品質管理を容易にできる。

なお、上記実施の形態１〜６の説明では、この発明を密閉形の圧縮機における圧縮機構部と密閉容器のかしめ固定に用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同様な固定構造、例えば第１の部材３は外周部が円形ないしは楕円形に形成され、第２の部材４は、該第１の部材３のまわりを包囲する円筒ないしは楕円筒状に形成されたものなどは同様に用いることができるのは勿論、第１の部材３と第２の部材４が部分的に接触するもの、形状が角形のものなどでも同様にかしめ固定できる。なお、第２の部材４は密閉容器に限定されないことは言うまでもない。また、突体３２、３３は高さの低い円柱状の場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、要するに第２の部材４によってかしめ固定されるものであればよく、形状は特に限定されないことは当然である。例えば、突体３２、３３を楕円形や、角を曲面にした多角形状にし、かしめ治具をそれに合わせた筒状にしても同様の効果が期待できる。

この発明の実施の形態１に係るかしめ固定構造を用いた圧縮機を概念的に説明する図で、（ａ）は全体構成を示す要部断面図、（ｂ）は突体部分を拡大して示す正面図。 この発明の実施の形態２によるかしめ固定方法を概念的に説明する図で、（ａ）は第１の部材の突体に当接された第２の部材の加熱位置を説明する断面図、（ｂ）はかしめ治具によってかしめられた状態を説明する断面図。 この発明の実施の形態３による圧縮機の内蔵部品を構成する圧縮機構部からなる第１の部材の他の例を示す平面図。 この発明の実施の形態４によるかしめ固定方法に用いるかしめ治具を説明する図で、（ａ）は第１の部材の突体に対するかしめ治具の相対位置を示す断面図、（ｂ）はかしめ治具によってかしめられた状態を示す断面図。 この発明の実施の形態５によるかしめ固定方法を実施するためのプレス装置を概念的に示す正面図。

符号の説明

１ 圧縮機、 ２ 電動機部、 ３ 第１の部材（圧縮機構部）、 ３１ 凹部、 ３２ 突体、 ３３ 突体（スポット状（円柱状）の凸部）、 ４ 第２の部材（密閉容器）、 ４ａ 加熱中心、 ４０ かしめ部、 ４１ かしめ凸部、 ４２ かしめ凹部、 ４２ａ 底面、 ５、５０ かしめ治具、 ５０ａ 先端部、 ６ プレス装置、 ７ 搬送機構、 ７１ パレット、 ８ 加熱源、 ９ 移動機構、 １０ プレスツール、 １１ 保持機構。

Claims (8)

1. 第１の部材における第２の部材との対向面に形成された突体と、この突体に当接された上記第２の部材の上記突体に対応する位置が上記第１の部材の方向に加熱下で塑性変形され、上記突体のまわりを包囲するように形成されたリング状のかしめ凸部とによって、上記第１の部材と上記第２の部材とがかしめ固定されてなることを特徴とするかしめ固定構造。
2. 上記突体は、上記第１の部材の表面に下穴加工により設けられたリング状の凹部の中心に形成された凸部からなることを特徴とする請求項１記載のかしめ固定構造。
3. 上記突体は、上記第１の部材の表面に突設された凸部からなることを特徴とする請求項１記載のかしめ固定構造。
4. 上記第２の部材に形成されたかしめ凸部は、筒状のかしめ治具によりかしめられたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のかしめ固定構造。
5. 上記第１の部材は外周部が円形に形成され、上記第２の部材は、上記第１の部材のまわりを包囲する円筒状に形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載のかしめ固定構造。
6. 上記第２の部材のかしめ固定部に形成されたかしめ凹部表面は、上記第２の部材の円筒状の外周面と同様の曲面に形成されてなることを特徴とする請求項５記載のかしめ固定構造。
7. 上記請求項１ないし請求項６の何れかに記載のかしめ固定構造を、圧縮機構部とこの圧縮機構部を包囲する密閉容器の間の固定に用いてなることを特徴とする圧縮機。
8. 第１の部材における第２の部材との対向面に突体を形成し、この突体に当接された上記第２の部材の上記突体に対応する位置を加熱した後、筒状のかしめ治具により上記第２の部材を上記第１の部材の方向に押すことを特徴とするかしめ固定方法。
   

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