JP4371231B2 - スクロール圧縮機の調芯装置およびその調芯方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機の調芯装置に関し、さらに詳しく言えば、調芯精度を落とすことなく、調芯（芯出し）を短時間で行うことができる技術に関する。

スクロール圧縮機は、固定スクロールおよび旋回スクロールの各鏡板上に渦巻状に形成された各スクロールラップ同士を互いに噛み合わせて内部に密閉作動室を形成し、旋回スクロールを旋回運動させることによって、各スクロールラップの間に形成される三日月状の空間が外周から中央に向かって容積を小さくしながら移動することを利用して、冷媒を圧縮している。

ところで、上述したスクロール圧縮機においては、固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせた状態の位置関係、すなわち固定スクロールのスクロールラップと旋回スクロールのスクロールラップとのラップクリアランスなどの組立精度が冷媒の圧縮性能や耐久性に大きく影響してくる。

そこで、固定スクロールと旋回スクロールを適正な位置に調芯（芯出し）する必要がある。通常、スクロール圧縮機の調芯作業に当たっては、専用の調芯装置がよく用いられる。この調芯装置の一例としては、例えば特許文献１がある。

特許文献１のスクロール圧縮機の調芯装置は、固定スクロールをＸ−Ｙ方向へ移動させる固定スクロール移動手段と、メインフレームをθ方向に回転させるθ回転手段と、駆動軸を介して旋回スクロールを回転駆動する駆動部と、固定スクロールのＸ−Ｙ変位量を測定する変位センサとを備えている。

まず、旋回スクロールを駆動部にて駆動軸を介して回転させながら、メインフレームをθ回転手段にてθ方向に所定角度θ°回転させて、その変位量を変位センサにて読み取り、固定スクロールと旋回スクロールの相対的な回転方向の位置決め（θ回転補正）を行った後、次に、固定スクロール移動手段にて固定スクロールを強制的にＸ−Ｙ方向に移動させて、その振り幅を変位センサにて測定し、固定スクロールのＸ−Ｙ方向の最小変位値を位置決め（並進補正）することで、固定スクロールと旋回スクロールとの相対的な位置決め（調芯）を行っている。

しかしながら、従来の調芯装置においては、高い調芯精度を確保するため、θ回転補正時と並進補正時の各工程においてＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量の測定を行っており、位置決め位置の算出に時間がかかっていた。そのため、生産効率が悪く、大量生産する上での課題となっている。

特開２００２−７０７６３号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、１回の測定で得た移動変位量を基にθ回転補正と並進補正の両方を行うことができるスクロール圧縮機の調芯装置およびその調芯方法を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は、固定スクロールおよび旋回スクロールの各スクロールラップ同士を互いに噛み合わせて内部に密閉作動室を形成してなる圧縮部と、上記圧縮部を支持するメインフレームと、上端に上記旋回スクロールと連結されるクランク軸を有し、上記メインフレームによって軸支される駆動軸とを含むスクロール圧縮機の上記スクロールラップ同士の位置決めを上記駆動軸を介して上記旋回スクロールを回転させながら行うスクロール圧縮機の調芯装置において、Ｚ軸を中心とするθ回転が拘束され、上記メインフレームまたは上記固定スクロールをＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持するＸ−Ｙ移動手段と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動が拘束され、上記メインフレームを介して上記旋回スクロール、または上記固定スクロールをＺ軸を中心とするθ方向に回転可能に支持するθ回転補正手段と、上記駆動軸に連結され、上記旋回スクロールを駆動する旋回スクロール駆動手段と、上記旋回スクロールの旋回運動に伴う、上記固定スクロールまたは上記メインフレームのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動変位量を検出するＸ−Ｙ変位測定手段と、少なくとも上記Ｘ−Ｙ移動手段、上記θ回転補正手段、上記旋回スクロール駆動手段および上記Ｘ−Ｙ変位測定手段を制御する制御手段とを含み、上記制御手段は、上記旋回スクロール駆動手段にて上記駆動軸を回転駆動させ、上記駆動軸が所定回転する毎に上記θ回転補正手段にて上記旋回スクロールまたは上記固定スクロールを所定角度θ°ずつ回転させて、上記Ｘ−Ｙ変位測定手段によって上記駆動軸の回転に伴う上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量を測定し、得られた測定値により、上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量が最小となるように上記θ回転補正手段を制御して回転補正を行い、さらに、上記測定値からＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量成分に基づいて上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置を割り出し、上記固定スクロールまたは上記メーンフレームを上記適正位置に移動させて並進補正を行うことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記駆動軸が１回転したときに得られる上記固定スクロールまたは上記メインフレームの軌跡のＸ軸方向の最大点をＸｍａｘ、最小点をＸｍｉｎとし、Ｙ軸方向の最大点をＹｍａｘ、最小点をＹｍｉｎとしたとき、上記制御手段は、以下の式１に記載の演算処理を行い上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出し、上記適正位置に基づき並進補正を行うことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記駆動軸が１回転したときに得られる上記固定スクロールまたは上記メインフレームのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の全サンプリング数をｎとしたとき、上記制御手段は、以下の式２に記載の演算処理を行い上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出し、上記適正位置に基づき並進補正を行うことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１，２または３において、上記固定スクロールまたは上記旋回スクロールの最適補正角をθ_Ｃとし、上記最適補正角θ_Ｃを挟んで上記固定スクロールまたは上記旋回スクロールの回転角がθ１のときの最大変位差をＧａｐ１、そのときのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の中心を（Ｘ_Ｃ１、Ｙ_Ｃ１）とし、回転角がθ２のときの最大変位差をＧａｐ２、そのときのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の中心を（Ｘ_Ｃ２、Ｙ_Ｃ２）とし、上記最大変位差にＧａｐ１≒Ｇａｐ２の関係が成り立つとき、上記制御手段は、以下の式３に記載の演算処理を行い上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出し、上記適正位置に基づき並進補正を行うことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項において、上記駆動軸に連結され、上記旋回スクロールを駆動する旋回スクロール駆動手段の異常を検出する異常検出手段をさらに備えることを特徴としている。

本発明には、これらスクロール圧縮機の調芯方法も含まれる。すなわち、請求項６に記載の発明は、固定スクロールおよび旋回スクロールの各スクロールラップ同士を互いに噛み合わせて内部に密閉作動室を形成してなる圧縮部と、上記圧縮部を支持するメインフレームと、上端に上記旋回スクロールと連結されるクランク軸を有し、上記メインフレームによって軸支される駆動軸とを含むスクロール圧縮機の上記スクロールラップ同士の位置決めを上記駆動軸を介して上記旋回スクロールを回転させながら行うスクロール圧縮機の調芯方法において、Ｚ軸を中心とするθ回転が拘束され、上記メインフレームまたは上記固定スクロールをＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持するＸ−Ｙ移動手段と、
Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動が拘束され、上記メインフレームを介して上記旋回スクロール、または上記固定スクロールをＺ軸を中心とするθ方向に回転可能に支持するθ回転補正手段と、上記駆動軸に連結され、上記旋回スクロールを駆動する旋回スクロール駆動手段と、上記旋回スクロールの旋回運動に伴う、上記固定スクロールまたは上記メインフレームのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動変位量を検出するＸ−Ｙ変位測定手段と、少なくとも上記Ｘ−Ｙ移動手段、上記θ回転補正手段、上記旋回スクロール駆動手段および上記Ｘ−Ｙ変位測定手段を制御する制御手段とを含み、上記旋回スクロール駆動手段にて上記駆動軸を回転駆動させ、上記駆動軸が所定回転する毎に上記θ回転補正手段にて上記旋回スクロールまたは上記固定スクロールを所定角度θ°ずつ回転させて、上記Ｘ−Ｙ変位測定手段によって上記駆動軸の回転に伴う上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量を測定する変位量測定ステップと、得られた測定値により、上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量が最小となるように上記θ回転補正手段を制御して回転補正を行う回転補正ステップと、上記測定値からＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量成分に基づいて上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置を割り出し、上記固定スクロールまたは上記メーンフレームを上記適正位置に移動させて並進補正を行う並進補正ステップとを備えていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、旋回スクロールと固定スクロールの相対的な回転方向の芯出し（θ回転補正）と、Ｘ軸方向とＹ軸方向の芯出し（並進補正）の両方をθ回転補正時に測定した移動変位量を基に一度に調整することができる。

請求項２に記載の発明によれば、位置決め中心位置（Ｘｃ，Ｙｃ）をＸ軸方向、Ｙ軸方向それぞれの最大変位値と最小変位値の中心を中心位置として算出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、全サンプリング数ｎの座標点の中心を積分計算によって平均化して算出し、その中心を固定スクロール（またはメインフレーム）の適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）としたことにより、サンプリングミスによる特異なデータが含まれていても、積分することによって平滑化されるため、より安定した位置決めができる。

請求項４に記載の発明によれば、固定スクロール（または旋回スクロール）の極小点を最適補正角をθ_Ｃとしたときに、左右対称に現れる二次曲線のほぼ同じ変位差となる回転角θ１、θ２の軌跡中心から固定スクロールの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）としたことで、安定した位置決めが行える。

請求項５に記載の発明によれば、調芯作業中にワークに異常な負荷が加わりワークが破損するのを防止することができるとともに、調芯装置自体が破損することを確実に防ぐことができる。

請求項６に記載の発明によれば、一度の移動変位量を測定するだけで、旋回スクロールと固定スクロールの相対的な回転方向の芯出し（θ回転補正）と、Ｘ軸方向とＹ軸方向の芯出し（並進補正）の両方を実施することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明においては、駆動軸の軸方向をＺ軸、Ｘ軸およびＹ軸は、Ｚ軸に直交する任意の直交座標系とし、Ｚ軸を中心とする回転方向をθとする。

図１に示すように、本発明の調芯装置１００は、金属などの頑丈なフレーム構造を有するベース２００を備え、同ベース２００は、床などの水平面上に設置される台座２０１と、同台座２０１の一端からほぼ直角に立設されたＬ字状の支持フレーム２０２とから構成されている。

支持フレーム２０２の側壁面には、後述する固定スクロール移動手段３００を支持する支持板３１０が固定されており、さらに支持フレーム２０２の先端には、組立手段７００をＺ軸方向に移動する第２のＺ軸リニアレール２０５が設けられている。なお、リニアレール以外に通常の油圧アクチュエータなどを用いてもよい。

支持フレーム２０２にはさらに、各検出手段から送られた検出データを測定、演算および出力する制御コンソール４（制御手段）が設けられている。制御コンソール４には、表示用モニターや各種操作パネル類などが一体的に組み込まれており、各種設定値を入力することで、調芯精度や時間などが設定できるようになっている。

この実施形態において、制御コンソール４は、検出データのデータ処理だけでなく、各種手段の制御やスイッチ制御など、本発明の調芯装置に係る一切の指令系統を担っている。この例において、制御コンソール４は、専用の調芯制御ソフトがインストールされたコンピュータである。

次に、圧縮部１について説明する。図２に示すように、圧縮部１は、互いのスクロールラップ同士が噛み合わされた固定スクロール１１と旋回スクロール１２とを備え、旋回スクロール１２は、メインフレーム１３内に自転防止用のオルダムリング１４を介して保持されている。

メインフレーム１３には、旋回スクロール１２を旋回運動させるための駆動軸２を支持する軸受部１３ａが中央に設けられており、この軸受部１３ａを挟んで、駆動軸２は、メインフレーム１３の旋回スクロール１２の支持面側（図２では上面側）に駆動軸２のクランク軸２１が引き出され、メインフレーム１３の背面側（図２では、下面側）に駆動軸２の主軸２２が引き出されている。

図２に示すように、固定スクロール１１およびメインフレーム１３には、固定スクロール１１とメインフレーム１３との相対的な初期位置を位置決めするための位置決め孔１１１，１３１が設けられている。

固定スクロール１１側の位置決め孔１１１は固定スクロール１１の鏡板を軸方向に沿って貫通する円孔である。メインフレーム１３側の位置決め孔１３１は円孔からなり、その内径には所定ピッチの雌ねじ山が形成されている。

位置決め孔１１１，１３１はそれぞれ円周方向に沿って所定間隔で複数箇所（この例では１２０°間隔で３カ所）設けられており、各位置決め孔１１１，１３１を同軸的に配置した状態で仮止めピン１５が挿入されている。

図１および図２を参照して、台座２０１の上には、実質的に圧縮部１の調芯作業を行うための作業台２０６が支柱２０６ａ、２０６ｂによって所定高さに設けられている。作業台２０６には、メインフレーム１３の背面側から引き出された主軸２２を作業台２０６の下側に引き出すための挿通孔２０７が設けられている。

支柱２０６ａ，２０６ｂには作業台２０６を圧縮部１を取付位置と調芯位置とに上下に移動させる昇降手段２０３が設けられている。昇降手段２０３は例えば油圧アクチュエータなどからなり、制御コンソール４によって制御されている。この例では、昇降手段２０３を設けているが、例えば支持フレーム２０２の一部に回転コラムなどを設けてもよい。

作業台２０６上には、圧縮部１のメインフレーム１３をθ回転可能に支持し、制御コンソール４の指令に応じてメインフレーム１３を介して旋回スクロール１２をθ方向に回転させるθ回転補正手段としての旋回スクロール回転補正手段４００が設置されている。

この例において、θ回転補正手段はメインフレーム１３を介して旋回スクロール１２をθ方向に回転させるようにしているが、逆に固定スクロール１１側を回転させるようにしてもよい。その場合、メインフレーム１３のＺ軸を中心とするθ回転が拘束される。

台座２０１上には、カップリング手段５００を介して旋回スクロール１２の駆動軸２に選択的に連結されるモータ３が設けられている。この実施形態において、モータ３は、信号線を介して制御コンソール４に接続されており、制御コンソール４の指令に応じて制御される。

モータ３には、カップリング手段５００を介して接続された駆動軸２に例えばスクロールラップ同士の接触などによって異常なトルクなどがかかった場合に調芯の異常を検知する異常検出手段３１が設けられている。この異常検出手段３１も同様に、信号線を介して制御コンソール４に接続されており、制御コンソール４に測定信号を送出する。

再び図１を参照して、固定スクロール移動手段３００は、支持板３１０，Ｘ−Ｙ移動手段３２０およびＺ軸許容支持手段３３０を備え、Ｚ軸許容支持手段３３０の先端には、実質的に固定スクロール１１に接触して固定する固定スクロール固定手段３４０が設けられている。

なお、固定スクロール移動手段３００は、Ｚ軸を中心とするθ回転が拘束され、固定スクロール１１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向について任意に移動させることができる。

この実施形態において、Ｘ−Ｙ移動手段３２０およびＺ軸許容支持手段３３０は固定スクロール１１を移動するように設けられているが、メインフレーム１３を移動するように設けてもよく、その場合、固定スクロール１１のＸ−Ｙ方向への移動が規制される。

支持板３１０は一端が支持フレーム２０２に固定されたＬ字状フレームからなり、その一部にＸ−Ｙ移動手段３２０およびＺ軸許容支持手段３３０が設けられている。この例において、支持板３１０は、支持フレーム２０２に一体的に固定されているが、例えば図示しない昇降手段を介してＸ−Ｙ移動手段３２０およびＺ軸許容支持手段３３０を上下に昇降させるようにしてもよい。

Ｘ−Ｙ移動手段３２０は、固定スクロール１１をＸ軸方向にのみ移動させるＸ軸支持板３２１と、固定スクロール１１をＹ軸方向にのみ移動させるＹ軸支持板３２２とを備えている。

Ｘ軸支持板３２１は支持板３１０とＸ軸支持板３２１との間に形成されたリニアガイドレール（図示しない）によってスライド可能に取り付けられており、制御コンソール４の指令に応じて駆動される。

Ｙ軸支持板３２２は、Ｘ軸支持板３２１とＹ軸支持板３２２との間に形成されたリニアガイドレール（図示しない）によってスライド可能に取り付けられており、同様に制御コンソール４の指令に応じて駆動される。

Ｙ軸支持板３２２の上面側には、支持ステー３２３が設けられており、支持ステー３２３の先端側には、Ｚ軸フリーレール３３０が設けられている。Ｚ軸フリーレール３３０は、Ｚ軸方向に対して常に移動可能ないわゆるフリーレール機構を有し、固定スクロール１１のＺ軸方向の移動を許容するＺ軸許容手段として機能する。

固定スクロール固定手段３４０は、Ｚ軸フリーレール３３０の下端側に一体的に設けられており、固定スクロール１１の上側に被さる用にして取り付けられる。固定スクロール固定手段３４０には、固定スクロール１１を固定するためのクランパー３４１が、この実施形態では１２０°間隔で３カ所設けられており、各クランパー３４１は、図示しない駆動手段によって固定スクロール１１をクランプ固定する。

この実施形態において、固定スクロール固定手段３４０は、クランパー３４１によるクランプ機構によって固定スクロール１１を固定するようにしているが、これ以外に、電磁石などによって吸着固定してもよく、固定スクロール１１の移動を拘束可能なものであれば、その構成は任意に選択できる。

支持板３１０にはさらに、固定スクロール１１をＺ軸方向から押さえ付けて固定する固定スクロール押付手段３５０が設けられている。固定スクロール押付手段３５０は、Ｘ軸方向に平行に並んだ２本の固定用シリンダ３５１を有し、固定用シリンダ３５１の先端が固定スクロール１１の上面に向けて出没することにより、固定スクロール１１を固定する。この固定用シリンダ３５１も、制御コンソール４によって制御される。

図１および図２に示すように、旋回スクロール回転補正手段４００は、メインフレーム１３を保持するメインフレーム保持部４１０と、同メインフレーム保持部４１０をＺ軸を中心としてθ方向に回転可能なθ回転手段４２０とを備え、ともに作業台２０６上に設置されている。

旋回スクロール回転補正手段４００は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動が規制され、θ回転方向の回転のみが可能となっている。θ回転手段４２０は、信号線を介して制御コンソール４に接続されており、制御コンソール４の指令によって駆動される。

θ回転手段４２０は、モータなどの駆動手段が一般的に用いられるが、より好ましくは、ロータリーアクチュエータが好ましい。これによれば、高分解能で移動速度が速く、また、中央に駆動軸２を挿通する挿通孔４２１を形成しても機能的に支障がない。

メインフレーム保持部４１０の被メインフレーム設置面（図１では上面）には、メインフレーム１３を固定するためのクランプ部４３０が設けられている。クランプ部４３０は、Ｚ軸を中心に所定角度間隔で複数、この実施形態では１２０°間隔で３カ所形成されている。

３カ所のクランプ部４３０のうち、１カ所のクランプ部４３０には、油圧や空圧、またはソレノイドなどによって押し出されるシリンダ４３１が設けられている。これによれば、シリンダ４３１が出没することで、メインフレーム１３が他のクランプ部４３０に押し付けられることで、動きを拘束することができる。

支持板３１０およびクランプ部３４０にはさらに、固定スクロール１１のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動変位量を測定するための変位センサー６１０，６２０がそれぞれ設けられている。

各変位センサ６１０，６２０は、それぞれ信号線を介して制御コンソール４に接続されており、各変位センサ６１０，６２０で検出された検出データを制御コンソール４に出力する。変位センサ６１０，６２０は、非接触式変位センサであることが好ましく、より具体的な態様としては、レーザ変位計もしくは渦電流式変位計によって固定スクロール１１の移動変位量を測定する距離センサが上げられる。

これ以外に、Ｘ−Ｙ移動手段３２０のＸ軸方法およびＹ軸方向のリニアステップ数をカウントして、そのカウント数を基に変位量を計測するようにしてもよい。

カップリング手段５００は、モータ３の出力軸と駆動軸２の主軸２２とを同軸的に連結する連結手段であり、この実施形態ではコレットチャック方式のカップリング手段が設けられている。なお、本発明においてカップリング手段５００の具体的な構造は任意であるため、その説明を省略する。

再び図１を参照して、本発明の調芯装置１００には、芯出しした圧縮部１を一体的に組み付けるための組立手段７００が搭載されている。組立手段７００は、第２のＺ軸リニアガイドレール２０５に沿って上下に昇降可能に取り付けられている。

組立手段７００は、Ｚ軸リニアレール２０５に沿って移動可能に取り付けられたＺ軸リニアガイド７１０と、同Ｚ軸リニアガイド７１０から一体的に延設された支持板７２０とを備え、支持板７２０には、固定スクロール１とメインフレーム１３とを一体的に締め付ける締め付け手段７３０が搭載されている。

Ｚ軸リニアガイド７１０は、組立手段７００全体をＺ軸に沿って上下方向に移動させる、いわば昇降手段であり、信号線を介して制御コンソール４に接続され、制御コンソール４からの指令によって駆動される。

締め付け手段７３０は、支持板７２０の上面側に突設された３本の締付用シリンダ７３１を備え、各締付用シリンダ７３１は、Ｚ軸を中心に１２０°間隔で３カ所に立設されている。各締付用シリンダ７３１内には、図示しない締付治具供給手段などが内蔵されているが、本発明において組立手段は任意的な構成要素であるため、その具体的な説明は省略する。

次に、図３に示すフローチャートにしたがって、本発明の調芯装置１００の具体的な調芯方法について説明する。

まず、実質的な調芯作業を始める前に、ステップＳＴ１において調芯装置１００に圧縮部１を設置する。図１に示す初期位置の作業台２０６に圧縮部１を載せたのち、図示しないセットボタンを押す。これにより、支柱２０６ａ，２０６ｂの昇降手段２０３を介して支持台２０６を上方に向かって移動させ、調芯作業の初期位置へと持ち上げられる。

セッティングが終了した後、図示しない入力部からスタート信号が送信されると、制御コンソール４は全システムを一旦初期化する（ステップＳＴ２）。

初期化したのち、制御コンソール４は固定スクロール押付手段３５０に指令を出し、これを受けて、固定スクロール押付手段３５０は、固定用シリンダ３５１を降下させて、固定スクロール１１の上面を押圧する（ステップＳＴ３）。

次に、制御コンソール４はクランプ部４３０に指令を出し、指令を受けたクランプ部４３０は、クランパー４３１を突出させて、メインフレーム１３（ＭＦ）をメインフレーム保持部４１０に固定して、メインフレーム１３のＸ−Ｙ方向およびθ回転を拘束する（ステップＳＴ４）。

さらに、制御コンソール４は固定スクロール固定手段３４０に指令を出し、これを受けて、固定スクロール固定手段３４０は、各クランパー３４１を駆動して、固定スクロール１１を側面から固定し、Ｘ−Ｙ移動手段３２０に固定スクロール１１を連結する（ステップＳＴ５）。この前処理ステップを経て、制御コンソール４は調芯ステップに取りかかる。

圧縮部１を固定したのち、制御コンソール４はカップリング手段５００に指令を出し、これを受けたカップリング手段５００は図示しない昇降手段によって駆動軸２まで持ち上げられ、駆動軸２をチャックする（ステップＳＴ６）。これにより、調芯装置１００への圧縮部１の設置が完了する。

設置完了後、作業者は図示しない作業再開ボタンを押すことで調芯作業が再開される。調芯作業においては、まず、制御コンソール４はモータ３に指令を出し、これを受けて、モータ３が回転駆動を開始し、駆動軸２を介して旋回スクロール１２が回転を始める（ステップＳＴ７）。

駆動軸の回転開始直後は、スクロールラップ間や軸受部の誤差がデータに入り込みやすい。そこで、ステップＳＴ９にて、制御コンソール４はモータ３の回転数、すなわち駆動軸２の回転数（ｎ）をカウントし、駆動軸２が少なくともｎ回転目（ｎ＞３：ｎは正数）した後、制御コンソール４は変位センサ６１０，６２０から送られてくる測定値の本サンプリングを開始する（ステップＳＴ８）。この実施形態において、測定値のサンプリングは、回転開始から行われている。

芯出しは、回転補正と並進補正の２段階に分けて行われるが、まず最初に固定スクロール１１と旋回スクロール１２の相対角度を補正する回転補正が行われる。

駆動軸２が３回転し終え、４回転目に入ると同時に、制御コンソール４は、旋回スクロール回転補正手段４００に指令を出し、これを受けて、旋回スクロール回転補正手段４００がΔθ°ずつ回転し、旋回スクロール１２を回転させる（ステップＳＴ１０）。なお、固定スクロール１１と旋回スクロール１２の理想相対角は１８０°である。

図４（ａ）に示すように、初期状態において固定スクロール１１および旋回スクロール１２は、理想相対角から大きく外れているため、旋回スクロール１２の旋回運動に伴い、各スクロールラップ同士が干渉し、固定スクロール１１の中心が移動（回転）してしまうため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の変位量が大きくなる。

そこで、回転補正では、まずＸ−Ｙ移動手段３２０をオフ（フリーレール状態）とし、旋回スクロール１２を回転させながら、ステップＳＴ１０にて旋回スクロール１２をΔθ°ずつ回転させてゆくことにより、図４（ｂ）に示すように、Ｘ−Ｙ軸方向の変位量（変位差）が徐々に収束し始め、最適補正角θｃ（図４（ｂ）では、送り角１．０°）のときに変位量が最小となる。そのままさらにΔθ°ずつ回転を続けると、相対角が互いにずれ始め、再びその変位差が大きくなりはじめる。

そこで、制御コンソール４は、ステップＳＴ１１にて得たサンプリングデータを基に最適補正角θｃを算出可能かどうかを判断し、サンプリングデータで算出可能と判断した場合には、次のステップＳＴ１２に移行し、図４（ｂ）で示された２次曲線の原点を最適補正角θｃとして判断し、旋回スクロール回転補正手段４００を駆動して、メインフレーム１３を介して旋回スクロール１２を最適補正角θｃの位置にまで回転移動させて回転補正を終了する（ステップＳＴ１３）。なお、算出不可と判断した場合には、ステップＳＴ７に戻り算出可能なデータが得れるまでサンプリングを繰り返し行う。この例において、Δθは０．１°刻みでメインフレーム１３を回転させてゆき、変位差が４０μｍ以上となる位置で回転補正を停止する。

なお、この実施形態では、変位量を表す２次曲線の原点を最適補正角θｃと認識しているが、図５に示すように、変位差を表す２次曲線の底が船底上にフラットに現れる場合もある。このような場合、制御コンソール４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の変位量が等しい２点θ１、θ２を求め、
θｃ＝（θ１＋θ２）／２
として、回転角の平均値を算出し、この平均角を最適補正角θｃと判断するようにしてもよく。制御コンソール４は、得られたサンプリングデータに応じてステップＳＴ１１にていずれかの最適補正角θｃの算出方法を判断する。

次に、並進補正を行うが、本発明においては、並進補正は上記回転補正時に得られたサンプリングデータを用いて行う。駆動軸が１回転する間に得られた固定スクロール１１のＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量をプロットすると図６に示すように環状に表れる。

これによれば、送り角がθａのときは、まだ変位量が大きく、表れるプロット形状も大きな環状となる。次に送り角がθｂのときは、変位量はやや収束するがそれでもまだ大きな環状となる。送り角がθｃのときは、最も変位量が小さく収縮するため、小さな環状に表れる。

そこで、ステップＳＴ１４にて制御コンソール４は、固定スクロール１１の軌跡のＸ軸方向の最大点をＸｍａｘ、最小点をＸｍｉｎとし、Ｙ軸方向の最大点をＹｍａｘ、最小点をＹｍｉｎとしたとき、以下の式１に記載の演算処理を行い固定スクロールの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出す。

これによれば、各スクロール１１，１２の最適位置（Ｘｃ、Ｙｃ）をサンプリングデータの中心位置を求める要領で簡単に算出でき、中心精度も高い。なお、サンプリングデータは、変位量が最も収束した状態での送り角θｃのときが、最も好ましいが、これ以外の送り角θａやθｂのときでもよい。

測定データによっては、変位量がθｃのように収束するとは限らない、そこで、第２の測定方法としては、駆動軸２が１回転したときに得られる固定スクロール１１のＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の全サンプリング数をｎとしたとき、制御コンソール４は、以下の式２に記載の演算処理を行い上記固定スクロールの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出す。

これによれば、全サンプリング数ｎの座標点の中心を積分計算によって平均化して算出し、その中心を固定スクロールの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）としたことにより、サンプリングミスによる特異なデータが含まれていても、積分することによって平滑化されるため、より安定した位置決めができる。

さらに、第３の方法として、図７に示すように、旋回スクロール１２の最適補正角をθ_Ｃとし、最適補正角θ_Ｃを挟んで旋回スクロール１２の回転角がθ１のときの最大変位差をＧａｐ１、そのときのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の中心を（Ｘ_Ｃ１、Ｙ_Ｃ１）とし、回転角がθ２のときの最大変位差をＧａｐ２、そのときのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の中心を（Ｘ_Ｃ２、Ｙ_Ｃ２）とし、最大変位差にＧａｐ１≒Ｇａｐ２の関係が成り立つとき、制御コンソール４は、以下の式３に記載の演算処理を行い固定スクロール１１の適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出す。

これによれば、旋回スクロール１２の極小点を最適補正角をθ_Ｃとしたときに、左右対称に現れる二次曲線のほぼ同じ変位差となる回転角θ１、θ２の軌跡中心から固定スクロールの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）ことで、安定した位置決めが行える。

制御コンソール１４は、ステップＳＴ１１で上記第１から第３の演算方法をサンプリングデータの状態を併せて判断し、最適な演算方法を選択して並進補正を行う。

並進補正の最適位置（Ｘｃ，Ｙｃ）が確定した後、制御コンソール４は、ステップＳＴ１５において、Ｘ−Ｙ移動手段３２０に指令を出し、これを受けてＸ−Ｙ移動手段３２０は、固定スクロール１１を最適位置（Ｘｃ，Ｙｃ）に強制的に移動させる。以上で、芯出し作業は完了する。

次に、制御コンソール４は、組立手段７００およびＺ軸リニアガイド７１０に指令を出し、これを受けて、まずＺ軸リニアガイド７１０が降下を開始し、固定スクロール１１の直上まで降りる。

次に、組立手段７００内に搭載された締付手段のガイドシリンダ（ともに図示しない）を下降させて、ボルトネジを固定スクロール１１の固定孔に供給した後、締付治具（図示しない）を介してボルトネジを締め付ける。このとき、制御コンソール４は固定スクロール固定手段３４０に指令を出し、固定スクロール１１に対する押圧力をさらに上げてボルト締め付け時に固定スクロール１１の位置がずれないようにする。なお、本発明において、組立手段７００の組立手順は任意であるため、具体的な説明は省略する。

最後に、組み立てられた状態の圧縮部１を回転駆動させて、その回転駆動状態（例えばトルクや振動など）に異常がないかどうか異常検出手段３１で検出し、問題がなければ、モータ３を停止して調芯作業を終える（ステップＳＴ１７）。異常が発生した場合には、同様にモータ３を停止し、同時に制御コンソール４の表示部に異常が発生したことを告げる警告表示を行う（ステップ１８）。なお、異常検出手段は３１は調芯作業時においても、異常を発見した場合には、作業を一旦停止するようにプログラムしてもよい。以上により、一連の調芯作業および組立作業が終了する。

この実施形態において、調芯装置１００は、調芯作業および組立作業までを一貫して行うことが可能な装置であるが、例えば圧縮部１０の基本的な組立および供給工程を含む前組立装置をさらに組み込んでもよいし、調芯完了後の圧縮部１０を梱包する工程やスクロール圧縮機としての組立工程を含む梱包装置や組立装置に一体に組み込んでもよい。

以上説明したように、本発明によれば、固定スクロールと旋回スクロールの相対的な位置決め（芯出し）を回転補正と並進補正で行うとともに、回転補正時に得られた測定値を用いて並進補正を行うことにより、調芯精度を落とすことなく、調芯（芯出し）を短時間で行うことができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の調芯装置の正面図。 圧縮部の内部構造を示す模式図。 調芯作業の流れを説明するフローチャート。 固定スクロールのＸ軸方向およびＹ軸方向の変位差を示すグラフ。 変位差の変形例を模式的に示す模式図。 固定スクロールのＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量をプロットした状態のグラフ。 並進補正の適正位置の算出方法を説明する説明図。

符号の説明

１ 圧縮部
１１ 固定スクロール
１２ 旋回スクロール
１３ メインフレーム
２ 駆動軸
３ モータ
３１ 異常検出手段
４ 制御コンソール
１００ 調芯装置
２００ ベース
３００ 固定スクロール移動手段
４００ 旋回スクロール回転補正手段
５００ カップリング手段
６１０，６２０ 変位検出手段
７００ 組立手段

Claims (6)

1. 固定スクロールおよび旋回スクロールの各スクロールラップ同士を互いに噛み合わせて内部に密閉作動室を形成してなる圧縮部と、上記圧縮部を支持するメインフレームと、上端に上記旋回スクロールと連結されるクランク軸を有し、上記メインフレームによって軸支される駆動軸とを含むスクロール圧縮機の上記スクロールラップ同士の位置決めを上記駆動軸を介して上記旋回スクロールを回転させながら行うスクロール圧縮機の調芯装置において、
   Ｚ軸を中心とするθ回転が拘束され、上記メインフレームまたは上記固定スクロールをＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持するＸ−Ｙ移動手段と、
   Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動が拘束され、上記メインフレームを介して上記旋回スクロール、または上記固定スクロールをＺ軸を中心とするθ方向に回転可能に支持するθ回転補正手段と、
   上記駆動軸に連結され、上記旋回スクロールを駆動する旋回スクロール駆動手段と、
   上記旋回スクロールの旋回運動に伴う、上記固定スクロールまたは上記メインフレームのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動変位量を検出するＸ−Ｙ変位測定手段と、
   少なくとも上記Ｘ−Ｙ移動手段、上記θ回転補正手段、上記旋回スクロール駆動手段および上記Ｘ−Ｙ変位測定手段を制御する制御手段とを含み、
   上記制御手段は、上記旋回スクロール駆動手段にて上記駆動軸を回転駆動させ、上記駆動軸が所定回転する毎に上記θ回転補正手段にて上記旋回スクロールまたは上記固定スクロールを所定角度θ°ずつ回転させて、上記Ｘ−Ｙ変位測定手段によって上記駆動軸の回転に伴う上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量を測定し、
   得られた測定値により、上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量が最小となるように上記θ回転補正手段を制御して回転補正を行い、
   さらに、上記測定値からＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量成分に基づいて上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置を割り出し、上記固定スクロールまたは上記メーンフレームを上記適正位置に移動させて並進補正を行うことを特徴とするスクロール圧縮機の調芯装置。
2. 上記駆動軸が１回転したときに得られる上記固定スクロールまたは上記メインフレームの軌跡のＸ軸方向の最大点をＸｍａｘ、最小点をＸｍｉｎとし、Ｙ軸方向の最大点をＹｍａｘ、最小点をＹｍｉｎとしたとき、
   上記制御手段は、以下の式１に記載の演算処理を行い上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出し、上記適正位置に基づき並進補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機の調芯装置。
   

   
3. 上記駆動軸が１回転したときに得られる上記固定スクロールまたは上記メインフレームのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の全サンプリング数をｎとしたとき、
   上記制御手段は、以下の式２に記載の演算処理を行い上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出し、上記適正位置に基づき並進補正を行う請求項１に記載のスクロール圧縮機の調芯装置。
   

   
4. 上記旋回スクロールまたは上記固定スクロールの最適補正角をθ_Ｃとし、上記最適補正角θ_Ｃを挟んで上記旋回スクロールまたは上記固定スクロール回転角がθ１のときの最大変位差をＧａｐ１、そのときのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の中心を（Ｘ_Ｃ１、Ｙ_Ｃ１）とし、回転角がθ２のときの最大変位差をＧａｐ２、そのときのＸ軸方向およびＹ軸方向の軌跡の中心を（Ｘ_Ｃ２、Ｙ_Ｃ２）とし、上記最大変位差にＧａｐ１≒Ｇａｐ２の関係が成り立つとき、
   上記制御手段は、以下の式３に記載の演算処理を行い上記メインフレームまたは上記固定スクロールの適正位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を割り出し、上記適正位置に基づき並進補正を行う請求項１に記載のスクロール圧縮機の調芯装置。
   

   
5. 上記駆動軸に連結され、上記旋回スクロールを駆動する旋回スクロール駆動手段の異常を検出する異常検出手段をさらに備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の調芯装置。
6. 固定スクロールおよび旋回スクロールの各スクロールラップ同士を互いに噛み合わせて内部に密閉作動室を形成してなる圧縮部と、上記圧縮部を支持するメインフレームと、上端に上記旋回スクロールと連結されるクランク軸を有し、上記メインフレームによって軸支される駆動軸とを含むスクロール圧縮機の上記スクロールラップ同士の位置決めを上記駆動軸を介して上記旋回スクロールを回転させながら行うスクロール圧縮機の調芯方法において、
   Ｚ軸を中心とするθ回転が拘束され、上記メインフレームまたは上記固定スクロールをＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持するＸ−Ｙ移動手段と、
   Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動が拘束され、上記メインフレームを介して上記旋回スクロール、または上記固定スクロールをＺ軸を中心とするθ方向に回転可能に支持するθ回転補正手段と、
   上記駆動軸に連結され、上記旋回スクロールを駆動する旋回スクロール駆動手段と、
   上記旋回スクロールの旋回運動に伴う、上記固定スクロールまたは上記メインフレームのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動変位量を検出するＸ−Ｙ変位測定手段と、
   少なくとも上記Ｘ−Ｙ移動手段、上記θ回転補正手段、上記旋回スクロール駆動手段および上記Ｘ−Ｙ変位測定手段を制御する制御手段とを含み、
   上記旋回スクロール駆動手段にて上記駆動軸を回転駆動させ、上記駆動軸が所定回転する毎に上記θ回転補正手段にて上記旋回スクロールまたは上記固定スクロールを所定角度θ°ずつ回転させて、上記Ｘ−Ｙ変位測定手段によって上記駆動軸の回転に伴う上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量を測定する変位量測定ステップと、
   得られた測定値により、上記固定スクロールまたは上記メインフレームの移動変位量が最小となるように上記θ回転補正手段を制御して回転補正を行う回転補正ステップと、
   上記測定値からＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量成分に基づいて上記固定スクロールまたは上記メインフレームの適正位置を割り出し、上記固定スクロールまたは上記メーンフレームを上記適正位置に移動させて並進補正を行う並進補正ステップとを備えていることを特徴とするスクロール圧縮機の調芯方法。

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