JP3900185B2 - 固定スクロールの位置決め装置および位置決め方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機を組み立てる際に固定スクロールの位置決めを行う方法および装置に関するものである。

従来より、スクロール流体機械は、空調機等の冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮する圧縮機等として広く利用されている。スクロール流体機械には、固定スクロールと可動スクロールのそれぞれに渦巻き状のラップが設けられ、固定側と可動側のラップが互いに噛み合うことで流体室が形成される。このスクロール流体機械では、可動スクロールが公転運動を行い、それに伴って流体室の容積が変化する。例えば、スクロール圧縮機では、閉じ込み状態となった流体室の容積が減少してゆき、それによって流体室内の流体が圧縮される。

このように、スクロール流体機械において、可動スクロールは、そのラップが固定スクロールのラップと噛み合った状態で公転する。そして、可動スクロールをスムーズに動かすには、公転している可動スクロールのラップが固定スクロールのラップに強く当たることのない位置に、固定スクロールを正確に配置する必要がある。このため、スクロール圧縮機を組み立てる際には、固定スクロールの位置決めを正確に行うことが必要となる。このような固定スクロールの位置決めを行うための方法や装置は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

具体的に、特許文献１に記載された位置決め方法では、先ず、可動スクロールと、これに係合するクランク軸と、クランク軸の軸受けとを組み立てた組立体が用意される。次に、組立体の可動スクロールに固定スクロールを噛み合わせ、この状態でクランク軸をモータで回転させる。続いて、クランク軸を回転させるのに必要なトルクの変動を検出し、それに基づいて可動スクロールと固定スクロールの接触度合いや接触方向を割り出す。そして、この可動スクロールと固定スクロールの接触度合いや接触方向に応じて固定スクロールを移動させるべき距離や方向を導出し、それに基づいて固定スクロールを移動させている。

また、特許文献２に記載された位置決め方法では、先ず、可動スクロールと、これに係合するクランク軸と、クランク軸の軸受けとを組み立てた組立体が用意される。次に、組立体の可動スクロールに固定スクロールを噛み合わせ、この状態でクランク軸をモータで９０°ずつ回転させる。その際、クランク軸の回転角度０°、９０°、１８０°、２７０°のそれぞれの場合において、固定スクロールのラップが可動スクロールのラップに当たるまで固定スクロールを移動させる。そして、クランク軸の各回転角度における固定スクロールの移動量に基づいて固定スクロールを配置すべき位置を割り出し、その位置へ固定スクロールを移動させている。
特公平０５−０２４３５６号公報 特開２００２−０８１３８５号公報

特許文献１や特許文献２に記載された方法に従って固定スクロールを位置決めする場合には、可動スクロールに係合するクランク軸を回転させなければならない。そこで、特許文献１や特許文献２に記載された従来の位置決め方法では、着脱可能な継手を介してクランク軸にサーボモータを連結し、このサーボモータへ通電することによってクランク軸を回転させている。

一方、密閉形のスクロール流体機械は、それ自身がクランク軸を駆動するためのモータ（電動機）を備える構造となっている。ところが、特許文献１や特許文献２に記載された方法によって固定スクロールを位置決めするには、例えば密閉型スクロール圧縮機のようなそれ自身が駆動用のモータを備えたスクロール流体機械が組立対象物である場合であっても、組立対象物の構成部品ではないサーボモータでクランク軸を回転させる必要がある。つまり、位置決めの際にしか使用されないサーボモータを別途用意し、このサーボモータでクランク軸を回転させなければならない。このため、固定スクロールの位置決めを行うための設備が複雑化するという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクロール流体機械を組み立てる際の固定スクロールの位置決めに必要な設備を簡素化することにある。

第１の発明は、駆動用モータ（25）を備えたスクロール流体機械（10）の組立過程において、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係に基づいて固定スクロール（34）を位置決めするための装置を対象とする。そして、可動スクロール（31）と該可動スクロール（31）に係合するクランク軸（20）と該クランク軸（20）の軸受けを構成するハウジング部材（36）と上記クランク軸（20）を駆動するための駆動用モータ（25）とが組み合わされて一体となった組立体（11）を固定する固定用部材（63）と、上記組立体（11）の可動スクロール（31）を変位させるために上記駆動用モータ（25）へ電力を供給する給電手段（83）と、上記固定スクロール（34）と噛み合わされた可動スクロール（31）を変位させて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定する決定手段（80）と、上記決定手段（80）で決定された移動距離と移動方向に応じて上記固定スクロール（34）を移動させる移動機構（75）とを備えるものである。

第１の発明では、組立体（11）が固定用部材（63）によって保持され、この組立体（11）の可動スクロール（31）に固定スクロール（34）が噛み合わされる。この状態で、給電手段（83）が駆動用モータ（25）へ電力を供給してクランク軸（20）を回転させ、それに伴って可動スクロール（31）が移動する。つまり、この位置決め装置（40）では、スクロール流体機械（10）の構成部品としてクランク軸（20）に取り付けられる駆動用モータ（25）を利用して、クランク軸（20）を回転させる。決定手段（80）は、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係を適正化するために固定スクロール（34）を移動させるべき方向や距離を、クランク軸（20）を回転させて可動スクロール（31）の位置を変化させることによって決定する。そして、移動機構（75）は、決定手段（80）で決定された移動距離と移動方向に応じて固定スクロール（34）を移動させる。それにより、固定スクロール（34）が適切な位置に配置される。

更に、上記第１の発明は、上記給電手段（83）は、上記駆動用モータ（25）へ電力を供給するインバータ（81）と、該インバータ（81）の出力電流および出力周波数の指令値を上記駆動用モータ（25）の回転速度が一定となるように定めて上記インバータ（81）の動作を制御するドライバ（82）とを備えており、上記決定手段（80）は、上記ドライバ（82）で定められたインバータ（81）の出力電流の指令値の変化から上記駆動用モータ（25）の回転トルクの変化を検知し、該駆動用モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定するように構成されるものである。

第１の発明では、駆動用モータ（25）の回転トルク、即ち可動スクロール（31）に係合するクランク軸（20）を回転させるのに必要なトルクを、決定手段（80）が監視する。固定スクロール（34）の位置が不適切だと、可動スクロール（31）のラップ（32）が固定スクロール（34）のラップ（35）に当たり、その時点でクランク軸（20）を回転させるのに必要なトルクが大きくなる。そこで、決定手段（80）は、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係を適正化させるために固定スクロール（34）を移動させる距離と方向を、駆動用モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて決定する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記決定手段（80）は、上記可動スクロール（31）の位置に拘わらず上記固定スクロール（34）のラップ（35）が上記可動スクロール（31）のラップ（32）と非接触状態になるように上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定するものである。

第２の発明において、決定手段（80）は、固定スクロール（34）のラップ（35）が可動スクロール（31）のラップ（32）と当たらない状態とするために固定スクロール（34）をどの方向へどの程度移動させればよいのかを決定する。つまり、可動スクロール（31）のラップ（32）が固定スクロール（34）のラップ（35）に強く当たってしまうと、可動スクロール（31）を円滑に動かすことができなくなる。そこで、この発明では、可動スクロール（31）と固定スクロール（34）のラップ（32,35）同士が互いに当たらないように、固定スクロール（34）の位置を適正化する。

第３の発明は、駆動用モータ（25）を備えた密閉形スクロール流体機械（10）の組立過程において、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係に基づいて固定スクロール（34）を位置決めする方法を対象とする。そして、可動スクロール（31）と該可動スクロール（31）に係合するクランク軸（20）と該クランク軸（20）の軸受けを構成するハウジング部材（36）と上記クランク軸（20）を駆動するための駆動用モータ（25）とが組み合わされて一体となった組立体（11）を固定すると共に、上記固定スクロール（34）を上記可動スクロール（31）と噛み合わせる第１工程と、上記第１工程で固定スクロール（34）と噛み合わされた可動スクロール（31）をインバータ（81）から上記駆動用モータ（25）へ電力を供給することにより変位させて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定する第２工程と、上記第２工程で決定された移動距離と移動方向に応じて上記固定スクロール（34）を移動させる第３工程とを行うものである。

第３の発明では、第１工程と第２工程と第３工程とを行うことで、組立体（11）に対する固定スクロール（34）の位置決めが行われる。第２工程では、駆動用モータ（25）へ電力を供給してクランク軸（20）を回転させ、第１工程で固定スクロール（34）と噛み合わされた可動スクロール（31）を移動させる。つまり、この位置決め方法では、スクロール流体機械（10）の構成部品としてクランク軸（20）に取り付けられる駆動用モータ（25）を利用して、クランク軸（20）を回転させる。そして、この第２工程では、クランク軸（20）を回転させて可動スクロール（31）の位置を変化させることによって、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係を適正化するのに必要な固定スクロール（34）の移動距離や移動方向が決められる。第３工程では、第２工程で決められた移動距離や移動方向に応じて固定スクロール（34）を移動させ、固定スクロール（34）と可動スクロール（31）のラップ（32,35）同士の位置関係を適正化する。

更に、上記第３の発明は、上記第２工程では、ドライバ（82）が上記インバータ（81）の出力電流および出力周波数の指令値を上記駆動用モータ（25）の回転速度が一定となるように定めて該インバータ（81）の動作を制御すると共に、上記ドライバ（82）で定められた該インバータ（81）の出力電流の指令値の変化から上記駆動用モータ（25）の回転トルクの変化を検知し、該駆動用モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定するものである。

第３の発明において、第２工程では、駆動用モータ（25）の回転トルク、即ち可動スクロール（31）に係合するクランク軸（20）を回転させるのに必要なトルクが監視される。可動スクロール（31）のラップ（32）が固定スクロール（34）のラップ（35）に当たると、その時点でクランク軸（20）を回転させるのに必要なトルクが大きくなる。そこで、第２工程では、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係が適正化されるような固定スクロール（34）の位置を、駆動用モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて決定する。

本発明に係る位置決め装置（40）や位置決め方法では、固定スクロール（34）を位置決めする際に、駆動用モータ（25）でクランク軸（20）を回転させて可動スクロール（31）を変位させている。つまり、本発明では、固定スクロール（34）を位置決めする際に可動スクロール（31）を移動させるために、従来のような位置決めのためだけに用意されたサーボモータではなく、完成品としてのスクロール流体機械（10）の構成部品である駆動用モータ（25）を利用している。従って、本発明によれば、固定スクロール（34）を位置決めする際にクランク軸（20）を回転させるためのモータを別途設ける必要が無くなり、固定スクロール（34）を位置決めする際に利用される設備を簡素化することができる。

ここで、従来のように固定スクロール（34）の位置決め作業の際にだけ用いられるサーボモータでクランク軸（20）を回転させる場合には、このサーボモータを着脱自在な継手を介してクランク軸（20）に連結しなければならない。ところが、着脱可能な継手でサーボモータをクランク軸に連結すると、継手とクランク軸の間に「こじれ」が生じてしまい、この「こじれ」によってサーボモータが発生させたトルクをクランク軸へ確実に伝達できなくなるおそれがある。このため、従来の方法においてクランク軸の回転トルクに基づいて固定スクロール（34）の位置が適切か否かを判断しようとすると、継手とクランク軸の間の「こじれ」に起因してクランク軸の回転トルクを正確に検出できなくなり、固定スクロールの位置決めを高精度で確実に行うのが困難となるおそれがある。

これに対し、本発明では、スクロール流体機械（10）の構成部品である駆動用モータ（25）を利用してクランク軸（20）を回転させる本発明において、固定スクロール（34）の適正な位置を駆動用モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて割り出している。つまり、この発明では、固定スクロール（34）を位置決めする際に可動スクロール（31）を移動させるために、従来のような継手を介して位置決めの際にだけクランク軸（20）に取り付けられるサーボモータではなく、スクロール流体機械（10）の構成部品としてクランク軸（20）に強固に取り付けられる駆動用モータ（25）を利用している。そして、駆動用モータ（25）で発生した回転トルクは、確実にクランク軸（20）へ伝達されることになる。

このため、本発明によれば、従来のようなクランク軸（20）とサーボモータを連結する継手の影響を排除することができ、駆動用モータ（25）で発生した回転トルクを検出すればクランク軸（20）を回転させるのに必要なトルクを正確に知ることが可能となる。そして、固定スクロール（34）を位置決めする際に固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との当たりの程度を正確に検知することが可能となり、固定スクロール（34）の位置決め精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、先ず本実施形態に係る位置決め装置（40）を利用して組み立てられるスクロール圧縮機（10）の構造について説明し、次に本実施形態に係る位置決め装置（40）と位置決め方法について説明する。

−スクロール圧縮機の構造−
図１に示すように、上記スクロール圧縮機（10）は、いわゆる全密閉形に構成されている。このスクロール圧縮機（10）は、縦長の密閉容器状に形成されたケーシング（15）を備えている。このケーシング（15）は、縦長の円筒状に形成された１つの胴部材（16）と、それぞれ椀状に形成されて胴部材（16）の上端と下端に１つずつ取り付けられた鏡板部材（17,18）とによって構成されている。

ケーシング（15）の内部には、下から上へ向かって順に、下部軸受部材（23）と、圧縮機モータ（25）と、圧縮機構（30）とが配置されている。また、ケーシング（15）の内部には、上下に延びるクランク軸（20）が設けられている。

クランク軸（20）は、主軸部（21）と偏心部（22）とを備えている。主軸部（21）は、その上端部がやや大径に形成されている。偏心部（22）は、主軸部（21）よりも小径の円柱状に形成され、主軸部（21）の上端面に立設されている。この偏心部（22）は、その軸心が主軸部（21）の軸心に対して偏心している。

下部軸受部材（23）は、ケーシング（15）の胴部材（16）の下端付近に固定されている。下部軸受部材（23）の中心部には滑り軸受けが形成されており、この滑り軸受けは主軸部（21）の下端部を回転自在に支持している。

圧縮機モータ（25）は、いわゆるブラシレスＤＣモータである。この圧縮機モータ（25）は、ステータ（26）とロータ（27）とを備えており、駆動用モータを構成している。ステータ（26）は、ケーシング（15）の胴部材（16）に固定されている。このステータ（26）は、ケーシング（15）の胴部材（16）に取り付けられた給電端子（19）と電気的に接続されている。一方、ロータ（27）は、ステータ（26）の内側に配置され、クランク軸（20）の主軸部（21）に固定されている。

圧縮機構（30）は、可動スクロール（31）と、固定スクロール（34）と、ハウジング部材としてのハウジング（36）とを備えている。

ハウジング（36）は、その中央部が窪んだ比較的厚肉の円板状に形成されており、その外周部が胴部材（16）の上端部と接合されている。また、ハウジング（36）の中央部には、クランク軸（20）の主軸部（21）が挿通されている。そして、このハウジング（36）は、クランク軸（20）の主軸部（21）を回転自在に支持する軸受けを構成している。

可動スクロール（31）は、その前面側（図１における上面側）に立設された渦巻き壁状の可動側ラップ（32）と、その背面側（図１における下面側）に突出した円筒状の突出部（33）とを備えている。この可動スクロール（31）は、図外のオルダムリングを介してハウジング（36）の上面に載置されている。また、可動スクロール（31）の突出部（33）には、クランク軸（20）の偏心部（22）が挿入されている。つまり、可動スクロール（31）は、クランク軸（20）に係合されている。

固定スクロール（34）は、比較的厚肉の円板状に形成されている。この固定スクロール（34）の中央部には、渦巻き壁状の固定側ラップ（35）が設けられている。固定側ラップ（35）は、固定スクロール（34）を下面側から彫り込むことによって形成されている。

図２に示すように、圧縮機構（30）では、固定スクロール（34）の固定側ラップ（35）と、可動スクロール（31）の可動側ラップ（32）とが噛み合わされている。そして、固定側ラップ（35）と可動側ラップ（32）が互いに噛み合うことによって、複数の圧縮室（37）が形成される。

−固定スクロールの位置決め装置−
本実施形態の位置決め装置（40）は、上記スクロール圧縮機（10）を組み立てる過程において、固定スクロール（34）の位置決めを行うためのものである。具体的にいうと、この位置決め装置（40）は、スクロール圧縮機（10）の組立過程で形成される組立体（11）に固定スクロール（34）を取り付ける際に、固定スクロール（34）の位置を調節して固定スクロール（34）と可動スクロール（31）の位置関係を適正化するためのものである。

なお、上記組立体（11）は、胴部材（16）とハウジング（36）と圧縮機モータ（25）と下部軸受部材（23）とクランク軸（20）と可動スクロール（31）とを一体に組み立てたものである。この組立体（11）では、ハウジング（36）と圧縮機モータ（25）と下部軸受部材とが胴部材（16）に固定され、可動スクロール（31）がクランク軸（20）と係合した状態でハウジング（36）上に載置されている。また、この組立体（11）において、圧縮機モータ（25）のステータ（26）は、給電端子（19）と電気的に接続されている。

上記位置決め装置（40）の構成について、図３および図４を参照しながら説明する。この位置決め装置（40）は、第１フレーム体（45）と第２フレーム体（60）を備えている。

第１フレーム体（45）は、それぞれ１枚ずつの台座板（46）および上部板（47）と、４本の支柱部材（48）とを備えている。台座板（46）は、四角形状に形成されて概ね水平に設けられている。支柱部材（48）は、台座板（46）の角部に１本ずつ立設されている。支柱部材（48）は台座板（46）を貫通しており、支柱部材（48）の下端は台座板（46）から下方へ突出している。上部板（47）は、立設された４本の支柱部材（48）の上に載せられている。

台座板（46）の上面では、その中央部にリング形状のガイド部材（51）が突設されている。これらガイド部材（51）は、組立体（11）を台座板（46）へ載せる際に胴部材（16）を所定の位置へ案内するためのものであって、その内径が組立体（11）の胴部材（16）の外形よりも若干大きくなっている。台座板（46）の中央には、貫通孔（52）が形成されている。この貫通孔（52）は、ガイド部材（51）と同心円状に形成された円形の孔であって、台座板（46）を貫通している。

台座板（46）の下面には、ブラケット（54）を介してロータリエンコーダ（53）が取り付けられている。ロータリエンコーダ（53）は、貫通孔（52）の下方に配置されており、その回転軸が貫通孔（52）へ向かって上方へ延びている。ロータリエンコーダ（53）の回転軸には、カップリング（55）が取り付けられている。このカップリング（55）は、貫通孔（52）に挿通されて台座板（46）の上面側へ突出しており、その先端が組立体（11）のクランク軸（20）の下端に対して着脱自在となっている。

上部板（47）には、固定スクロール（34）を下方へ押し付けるための押圧機構（56）が取り付けられている。この押圧機構（56）は、下方へ延びるロッド（57）を備えており、上部板（47）の概ね中央に配置されている。ロッド（57）の先端には該ロッド（57）よりも断面積の大きな押え部材（58）が取り付けられいる。上記組立体（11）のハウジング（36）上に載せられた固定スクロール（34）には、この押え部材（58）が当接する。そして、押圧機構（56）は、送りネジ機構などを用いてロッド（57）を送り出すことで固定スクロール（34）に押圧力を付与するように構成されている。

第２フレーム体（60）は、１つの枠状部材（61）と４本の支柱部材（62）とを備えており、台座板（46）の上に固定されている。具体的に、各支柱部材（62）の長さは、組立体（11）を構成する胴部材（16）の高さよりもやや短くなっている。そして、これら４本の支柱部材（62）は、それぞれが台座板（46）の上に立設されており、ガイド部材（51）の周囲に等間隔で配置されている。枠状部材（61）は、四角形あるいは円形の枠状に形成され、４本の支柱部材（62）の上に載せられている。そして、枠状部材（61）は、各支柱部材（62）に固定されており、組立体（11）の上部の周囲を囲むように配置されている。

枠状部材（61）には、組立体（11）を固定するためのクランプ機構（63）が設けられている。このクランプ機構（63）は、固定用部材を構成している。クランプ機構（63）は、枠状部材（61）の内側へ突出した可動式のクランプヘッド（64）を複数備えている。そして、クランプ機構（63）は、組立体（11）を構成する胴部材（16）の外周面に押し当て、組立体（11）を胴部材（16）の径方向の両側から挟み込むことによって組立体（11）を拘束するように構成されている。

枠状部材（61）の上には、１つのレーザー変位計（65）と４つの打撃ユニット（70）とが設置されている。レーザー変位計（65）は、固定スクロール（34）へ向けてレーザー光線を照射し、この固定スクロール（34）の変位量を計測する。一方、各打撃ユニット（70）は、円柱状に形成されており、その先端側にヘッド部（74）が設けられている。これら４つの打撃ユニット（70）は、固定スクロール（34）を移動させる移動機構（75）を構成している。なお、打撃ユニット（70）の構成については後述する。

図４に示すように、４つの打撃ユニット（70）は、上記組立体（11）のハウジング（36）上の固定スクロール（34）を中心として放射状に９０°間隔で配置されている。つまり、固定スクロール（34）の第１の径方向に沿って２つの打撃ユニット（70）が配置され、この径方向と直交する第２の径方向に沿って残り２つの打撃ユニット（70）が配置されている。また、各打撃ユニット（70）は、それぞれのヘッド部（74）が固定スクロール（34）側を向く姿勢となっている。つまり、１つの径方向に沿って配置された２つの打撃ユニット（70）は、固定スクロール（34）を挟んで互いに向かい合っている。

打撃ユニット（70）の構成について、図５を参照しながら説明する。打撃ユニット（70）は、本体部（71）とエアシリンダ部（100）とを１つずつ備えている。本体部（71）とエアシリンダ部（100）とは、それぞれの外形が概ね円柱状となっており、同軸上に配置されている。

本体部（71）は、基部（72）と圧電素子（73）とヘッド部（74）とを備え、全体として円柱状に形成されている。具体的に、この本体部（71）では、共に円柱状に形成された基部（72）とヘッド部（74）が同軸に配置され、基部（72）とヘッド部（74）の間に圧電素子（73）が挟み込まれている。また、ヘッド部（74）の先端側（即ち圧電素子（73）とは反対側）には、突起が形成されている。本体部（71）において、圧電素子（73）に電圧を印可すると、圧電素子（73）が本体部（71）の軸方向へ伸長し、それに伴ってヘッド部（74）が押し出される一方、圧電素子（73）への通電を停止すると、圧電素子（73）の長さが元に戻り、それに伴ってヘッド部（74）が引き戻される。

エアシリンダ部（100）は、シリンダ（101）と、ピストン（102）と、ロッド（103）とを備えている。シリンダ（101）は、中空の円筒状に形成されている。ピストン（102）は、シリンダ（101）内に挿入され、シリンダ（101）の軸方向へ移動可能となっている。ロッド（103）は、シリンダ（101）と同軸に配置されている。このロッド（103）は、その基端がピストン（102）に接続され、先端がシリンダ（101）の外部へ延びている。ロッド（103）の先端は、本体部（71）の基部（72）の端面に接合されている。シリンダ（101）の内部は、ピストン（102）によって第１エア室（104）と第２エア室（105）とに区画されている。ロッド（103）とは反対側の第１エア室（104）には、第１エア配管（106）が接続されている。一方、ロッド（103）側の第２エア室（105）には、第２エア配管（107）が接続されている。

打撃ユニット（70）において、第１エア配管（106）から第１エア室（104）へ空気が供給されると同時に第２エア室（105）から第２エア配管（107）へ空気が排出されると、ピストン（102）が第２エア室（105）側へと移動し、本体部が打撃ユニット（70）の先端側（図５における左側）へ送り出される。また、第２エア配管（107）から第２エア室（105）へ空気が供給されると同時に第１エア室（104）から第１エア配管（106）へ空気が排出されると、ピストン（102）が第１エア室（104）側へと移動し、本体部が打撃ユニット（70）の基端側（図５における右側）へ引き戻される。

図６に示すように、上記位置決め装置（40）には、インバータ（81）と、インバータ（81）のドライバ（82）と、制御器（80）とが設けられている。このうち、インバータ（81）とドライバ（82）は、給電手段（83）を構成している。

インバータ（81）は、その入力側が商用電源（85）に接続され、その出力側が上記組立体（11）の給電端子（19）に接続されている。一方、ドライバ（82）には、ロータリエンコーダ（53）の出力信号が入力されている。このドライバ（82）は、ロータリエンコーダ（53）の出力信号に基づいてクランク軸（20）の回転角度や角速度を算出し、それに応じてインバータ（81）の出力電流値や出力周波数に関する指令値を定める。そして、ドライバ（82）は、インバータ（81）の出力が指令値に対応したものとなるように、インバータ（81）に対してスイッチングのタイミング等の指令を出力する。インバータ（81）は、ドライバ（82）からの指令に応じて動作し、交流を上記組立体（11）の圧縮機モータ（25）へ供給する。

制御器（80）は、決定手段を構成している。制御器（80）には、インバータ（81）の出力電流に関する指令値や、クランク軸（20）の回転角度に関する情報がドライバ（82）から入力される。制御器（80）は、インバータ（81）の出力電流の指令値などを用い、クランク軸（20）が回転している間に圧縮機モータ（25）の回転トルク（即ち出力トルク）がどの様に変化するかを監視する。そして、制御器（80）は、この圧縮機モータ（25）の出力トルクの変化に基づいて固定スクロール（34）を移動させるべき方向や距離を決定し、それに応じて打撃ユニット（70）の圧電素子（73）へパルス電圧を印加する。

また、上記位置決め装置（40）には、図示しないが、クランク軸（20）の位相を測定するためのレーザ変位計が設けられている。この位相測定用のレーザー変位計は、偏心部（22）の位置を計測することによってクランク軸（20）の位相を測定する。

−固定スクロール（34）の位置決め方法−
上記位置決め装置（40）を用いて行われる固定スクロール（34）の位置決め方法について説明する。

先ず、上記位置決め方法では、第１工程が行われる。この第１工程において、組立体（11）は、ハウジング（36）が上側に位置する姿勢で台座板（46）の上に載せられる。組立体（11）を台座板（46）に載せた状態では、胴部材（16）の下端部がガイド部材（51）の内側に嵌り込み、クランク軸（20）の下端面が貫通孔（52）の上方に位置する。この状態で、組立体（11）は、位置決め装置（40）に固定される。具体的に、位置決め装置（40）では、クランプ機構（63）のクランプヘッド（64）が組立体（11）へ向かって繰り出され、このクランプヘッド（64）が胴部材（16）の上端部を両側から挟み込んで組立体（11）の移動を拘束する。クランプ機構（63）により固定された組立体（11）では、そのクランク軸（20）の下端にロータリエンコーダ（53）がカップリング（55）を介して連結される。

クランク軸（20）にロータリエンコーダ（53）を連結するまでの間、組立体（11）は、可動スクロール（31）が組み込まれていなくてクランク軸（20）の偏心部（22）が露出した状態となっている。この状態の組立体（11）の給電端子（19）へインバータ（81）が接続され、圧縮機モータ（25）へ通電することによってクランク軸（20）が一定速で回転駆動される。図外の位相測定用のレーザー変位計は、回転しているクランク軸（20）の偏心部（22）までの距離を計測して制御器（80）へ入力する。制御器（80）は、位相測定用のレーザー変位計からの入力と、ロータリエンコーダ（53）からの入力とに基づき、クランク軸（20）の位相を割り出す。また、制御器（80）は、クランク軸（20）を単独で回転させた場合の圧縮機モータ（25）の出力トルクの変化を記憶する。

その後、可動スクロール（31）が組立体（11）に組み付けられ、更には、組立体（11）の可動スクロール（31）に固定スクロール（34）が噛み合わされる。つまり、固定スクロール（34）は、固定側ラップ（35）の先端を下に向けた姿勢でハウジング（36）の上に載置される、その下面がハウジング（36）の上面に接する。この状態で、共に渦巻き壁状に形成された固定側ラップ（35）と可動側ラップ（32）が互いに噛み合った状態となる。その際、固定側ラップ（35）には仮組み用の位置決めピンが作業者によって挿通され、固定側ラップ（35）が暫定的に位置決めされる。

その後、第１工程では、押圧機構（56）のロッド（57）が下方へ繰り出され、押え部材（58）が固定スクロール（34）の上面に押し付けられる。そして、固定スクロール（34）は、押圧機構（56）の押え部材（58）によってハウジング（36）に押し付けられる。また、仮組み用の位置決めピンが作業者によって固定スクロール（34）から抜き取られる。

次に、第２工程が行われる。この第２工程では、圧縮機モータ（25）がインバータ（81）から電力を供給されてクランク軸（20）を回転させ、クランク軸（20）の回転に伴って可動スクロール（31）が移動する。その際、インバータ（81）へはロータリエンコーダ（53）の出力信号等に基づいた出力指令がドライバ（82）から入力され、圧縮機モータ（25）が一定の回転速度で回転する。

クランク軸（20）が回転している間は、圧縮機モータ（25）の出力トルクの変化を制御器（80）が監視する。ここで、可動スクロール（31）のラップ（32）が固定スクロール（34）のラップ（35）に当たっていなければ、圧縮機モータ（25）の出力トルクの変化は、クランク軸（20）を単独で回転させた場合の変化に概ね沿ったものとなる。一方、可動スクロール（31）の可動側ラップ（32）が固定スクロール（34）の固定側ラップ（35）にぶつかると、その時点で圧縮機モータ（25）の出力トルクが増大する。このため、圧縮機モータ（25）の出力トルクの変化がクランク軸（20）を単独で回転させた場合と異なっていれば、変化が相違する箇所で可動側ラップ（32）が固定側ラップ（35）に当たっていると判断できる。そこで、制御器（80）は、可動スクロール（31）と固定スクロール（34）のラップ（35）同士が当たっている位置や当たりの程度を、圧縮機モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて判断する。

また、制御器（80）は、可動スクロール（31）と固定スクロール（34）のラップ（35）同士が当たっている位置や当たりの程度に基づき、ラップ同士の当たりを解消するのに必要となる固定スクロール（34）の移動距離や移動方向を定める。

次に、第３工程が行われる。この第３工程では、第２工程で決められた方向へ決められた距離だけ固定スクロール（34）が移動するように、制御器（80）が打撃ユニット（70）の圧電素子（73）へパルス電圧を印可する。打撃ユニット（70）の圧電素子（73）へパルス電圧を印可すると、パルス波形に応じて圧電素子（73）が伸縮し、打撃ヘッド（72）が断続的に固定スクロール（34）へ打ち付けられる。そして、固定スクロール（34）には圧電素子（73）の伸長に伴って押し出された打撃ヘッド（72）の慣性力が作用し、ハウジング（36）へ押し付けられた状態の固定スクロール（34）が徐々に移動してゆく。

その際、打撃ユニット（70）では、エアシリンダ部（100）に対する給排気が行われ、本体部（71）が送り出される。そして、固定スクロール（34）が移動しても、各打撃ユニット（70）は、本体部（71）を送り出すことによって、ヘッド部（74）を固定スクロール（34）に当接した状態に保つ。

この制御器（80）の動作について、図４を参照しながら説明する。なお、この段落における「右」「左」「上」「下」は、何れも図４におけるものを意味している。例えば、固定スクロール（34）を左側へ移動させる場合には、制御器（80）が右側の打撃ユニット（70）へパルス電圧を供給し、固定スクロール（34）へ左向きの衝撃力を作用させる。また、固定スクロール（34）を下側へ移動させる場合には、制御器（80）が上側の打撃ユニット（70）へパルス電圧を供給し、固定スクロール（34）へ下向きの衝撃力を作用させる。また、固定スクロール（34）を右上側へ移動させる場合には、制御器（80）が左側と下側の打撃ユニット（70）へパルス電圧を供給し、固定スクロール（34）へ右向きの衝撃力上向きの衝撃力とを作用させる。

また、制御器（80）には、レーザー変位計（65）により計測された固定スクロール（34）の移動距離が入力されている。そして、制御器（80）は、実測した固定スクロール（34）の移動距離がラップ同士の当たりを解消するのに必要な値に達すると、打撃ユニット（70）へのパルス電圧の供給を停止する。

第３工程において可動スクロール（31）と固定スクロール（34）のラップ（35）同士の当たりが解消されると、続いてハウジング（36）への固定スクロール（34）の固定が行われる。第３工程では、図外のボルトによって固定スクロール（34）とハウジング（36）とが締結され、適正な位置に設定された固定スクロール（34）がハウジング（36）に固定される。

−実施形態の効果−
本実施形態の位置決め装置（40）では、固定スクロール（34）を位置決めする際に、圧縮機モータ（25）でクランク軸（20）を回転させて可動スクロール（31）を移動させている。つまり、この位置決め装置（40）では、固定スクロール（34）を位置決めする際に可動スクロール（31）を移動させるために、従来のような位置決めのためだけに用意されたサーボモータではなく、完成品としてのスクロール圧縮機（10）の構成部品である圧縮機モータ（25）を利用している。従って、本実施形態によれば、固定スクロール（34）を位置決めする際にクランク軸（20）を回転させるためのモータを別途設ける必要が無くなり、位置決め装置（40）の構成を簡素化することができる。

また、本実施形態の位置決め装置（40）や位置決め方法では、固定スクロール（34）を位置決めする際に、圧縮機モータ（25）でクランク軸（20）を回転させて可動スクロール（31）を変位させている。つまり、本実施形態では、固定スクロール（34）を位置決めする際に可動スクロール（31）を移動させるために、従来のような継手を介して位置決めの際にだけクランク軸（20）に取り付けられるサーボモータではなく、スクロール圧縮機（10）の構成部品としてクランク軸（20）に強固に取り付けられる圧縮機モータ（25）を利用している。そして、圧縮機モータ（25）で発生した回転トルクは、確実にクランク軸（20）へ伝達されることになる。

このため、本実施形態によれば、従来のようなクランク軸（20）とサーボモータを連結する継手の影響を排除することができ、圧縮機モータ（25）で発生した回転トルクを検出すればクランク軸（20）を回転させるのに必要なトルクを正確に知ることが可能となる。そして、固定スクロール（34）を位置決めする際に固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との当たりの程度を正確に検知することが可能となり、固定スクロール（34）の位置決め精度を向上させることができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、スクロール流体機械を組み立てる際における固定スクロールの位置決めについて有用である。

スクロール圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。 スクロール圧縮機の要部を示す横断面図である。 位置決め装置の概略構成を示す正面図である。 位置決め装置の要部を示す平面図である。 打撃ユニットの構成を示す概略断面図である。 位置決め装置の概略構成図である。

符号の説明

10 スクロール圧縮機（スクロール流体機械）
11 組立体
20 クランク軸
25 圧縮機モータ（駆動用モータ）
31 可動スクロール
32 可動側ラップ
34 固定スクロール
35 固定側ラップ
36 ハウジング（ハウジング部材）
63 固定用部材
75 移動機構
80 制御器（決定手段）
83 給電手段

Claims (3)

1. 駆動用モータ（25）を備えたスクロール流体機械（10）の組立過程において、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係に基づいて固定スクロール（34）を位置決めするための装置であって、
   可動スクロール（31）と、該可動スクロール（31）に係合するクランク軸（20）と、該クランク軸（20）の軸受けを構成するハウジング部材（36）と、上記クランク軸（20）を駆動するための駆動用モータ（25）とが組み合わされて一体となった組立体（11）を固定する固定用部材（63）と、
   上記組立体（11）の可動スクロール（31）を変位させるために上記駆動用モータ（25）へ電力を供給する給電手段（83）と、
   上記固定スクロール（34）と噛み合わされた可動スクロール（31）を変位させて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定する決定手段（80）と、
   上記決定手段（80）で決定された移動距離と移動方向に応じて上記固定スクロール（34）を移動させる移動機構（75）とを備える一方、
   上記給電手段（83）は、上記駆動用モータ（25）へ電力を供給するインバータ（81）と、該インバータ（81）の出力電流および出力周波数の指令値を上記駆動用モータ（25）の回転速度が一定となるように定めて上記インバータ（81）の動作を制御するドライバ（82）とを備えており、
   上記決定手段（80）は、上記ドライバ（82）で定められたインバータ（81）の出力電流の指令値の変化から上記駆動用モータ（25）の回転トルクの変化を検知し、該駆動用モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定するように構成されている
   ことを特徴とする固定スクロールの位置決め装置。
2. 請求項１において、
   上記決定手段（80）は、上記可動スクロール（31）の位置に拘わらず上記固定スクロール（34）のラップ（35）が上記可動スクロール（31）のラップ（32）と非接触状態になるように上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定する
   ことを特徴とする固定スクロールの位置決め装置。
3. 駆動用モータ（25）を備えた密閉形スクロール流体機械（10）の組立過程において、固定スクロール（34）のラップ（35）と可動スクロール（31）のラップ（32）との位置関係に基づいて固定スクロール（34）を位置決めする方法であって、
   可動スクロール（31）と、該可動スクロール（31）に係合するクランク軸（20）と、該クランク軸（20）の軸受けを構成するハウジング部材（36）と、上記クランク軸（20）を駆動するための駆動用モータ（25）とが組み合わされて一体となった組立体（11）を固定すると共に、上記固定スクロール（34）を上記可動スクロール（31）と噛み合わせる第１工程と、
   上記第１工程で固定スクロール（34）と噛み合わされた可動スクロール（31）をインバータ（81）から上記駆動用モータ（25）へ電力を供給することにより変位させて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定する第２工程と、
   上記第２工程で決定された移動距離と移動方向に応じて上記固定スクロール（34）を移動させる第３工程とを行う一方、
   上記第２工程では、ドライバ（82）が上記インバータ（81）の出力電流および出力周波数の指令値を上記駆動用モータ（25）の回転速度が一定となるように定めて該インバータ（81）の動作を制御すると共に、上記ドライバ（82）で定められた該インバータ（81）の出力電流の指令値の変化から上記駆動用モータ（25）の回転トルクの変化を検知し、該駆動用モータ（25）の回転トルクの変化に基づいて上記固定スクロール（34）の移動距離および移動方向を決定する
   ことを特徴とする固定スクロールの位置決め方法。

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