JP4784553B2 - 固定スクロールの位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール流体機械の組み立て装置に関し、特に固定スクロールの固定に係るものである。

従来、スクロール流体機械を組立てる際には、公転す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ため、固定スクロールの位置決めを、位置決め用のピンを用いて行っていた。しかしながら、位置決めピンを用いて固定スクロールの位置を決定し、組立を行うと位置決めピンの寸法ばらつきや、ピン孔の径寸法ばらつき等により組立位置が各製品でばらつくため、固定スクロールを最適位置に組み付けることが困難であった。

このような固定スクロールの位置決めを行うための装置や方法は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された位置決め装置では、まず、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を構成するハウジング部材とが組み合わされて一体となった組立体が用意される。次に、この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、固定スクロールのラップと可動スクロールのラップとが噛み合わされた状態で、固定スクロールに仮組み用の位置決めピンが挿通され、固定スクロールのラップが暫定的に位置決めされる。次に、押圧機構により、固定スクロールがハウジング部材に押し付けられ、位置決めピンが固定スクロールから抜き取られる。この状態で固定スクロールを移動させるべき距離や方向を算出し、この算出結果に基づいて、固定スクロールを移動させて位置決めを行う。位置決めが終了すると、固定スクロールをボルトでハウジング部材に固定する。
特開２００６−２０７５２８号公報

しかしながら、従来のスクロール流体機械においては、位置決めピンで固定スクロールの位置を暫定的に決めた後、押圧機構で固定スクロールを押し付け、その後、この位置決めピンを抜き取り、固定スクロールを移動させていたため、製造工程が複雑化するという問題があった。

そこで、固定スクロールをハウジング部材にボルトによって固定した状態で固定スクロールを位置決めすることが考えられる。その際、ボルト孔の径をボルトの径に対応させると、固定スクロールの移動量を確保することができないという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、スクロール流体機械の組み立て時に、組立工程が複雑化するのを防止し、且つ固定スクロールの移動量を確保して確実に固定スクロールの位置決めを行いスクロール流体機械を組み立てることを目的とする。

第１の発明は、スクロール流体機械の組立過程において、固定スクロール(3)が有する固定側ラップと、可動スクロール(25)が有する可動側ラップとの位置関係に基づいて固定スクロール(3)を位置決めするための装置として、可動スクロール(25)と、該可動スクロール(25)に係合するクランク軸(24)と、該クランク軸(24)の軸受けを構成するハウジング部材(21)とが組み合わされて一体となった組立体(2)を固定する固定用部材と、上記可動スクロール(25)に噛み合わされた固定スクロール(3)を、上記ハウジング部材(21)に暫定的に固定する固定手段(30)と、上記固定スクロール(3)の移動距離および移動方向を決定する決定手段(8)と、上記可動スクロール(25)に噛み合わされた固定スクロール(3)を、上記決定手段(8)で決定された移動距離および移動方向に応じて移動させる移動機構(9)とを備えた固定スクロール(3)の位置決め装置を対象としている。上記固定スクロール（3）には、該固定スクロール（3）をハウジング部材（21）に固定させるためのボルトと、該ボルトを通すボルト孔（26,27）とが３つ以上設けられ、上記３つ以上の上記ボルト孔（26,27）は、１つ以上の第１のボルト孔（27）と、該第１のボルト孔（27）よりも大径の２つ以上の第２のボルト孔（26,26）とにより構成され、上記固定手段（30）は、上記固定スクロール（3）をハウジング部材（21）に仮固定させるためのボルトと、第２のボルト孔（26,26）とにより構成され、上記第２のボルト孔（26,26）とボルトとの間に、固定スクロール（3）の位置決めのための隙間が形成されている。

上記第１の発明では、固定スクロール(3)をハウジング部材(21)に、ボルトで固定するためのボルト孔(26)が２つ以上設けられている。このボルトとボルト孔(26)との間には、隙間が形成されており、固定スクロール(3)はハウジング部材(21)にボルトで締め付けられた状態で上記隙間を移動する。

そして、固定スクロール(3)には、該固定スクロール(3)をハウジング部材(21)に固定させるためのボルト孔(26,27)が３つ以上設けられている。そして、３つ以上の上記ボルト孔（26,27）は、１つ以上の第１ボルト孔（27）と、該第１のボルト孔（27）よりも大径の２つ以上の第２のボルト孔（26,26）とにより構成されている。これらのボルト孔(26,27)の内、２つ以上の第２のボルト孔(26,26)には、ボルトとボルト孔(26)との間に位置決めのための隙間が形成されている。このため、位置決めの際は、上記隙間が形成された第２のボルト孔(26)のみをボルトで締結し、この状態で固定スクロールを移動させる。また、固定スクロール(3)を移動させた後は、第１のボルト孔（27）でボルトを締め付けて、固定スクロール(3)をハウジング部材(21)に完全に固定する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記第２のボルト孔(26)は、２つのボルト孔(26,26)が対向する位置に形成される。

上記第２の発明では、２つの第２のボルト孔(26,26)は、互いが対向する位置に形成されている。このため、位置決めの際に固定スクロール(3)は、所定の移動方向にのみ移動する。

上記第１の発明によれば、第２のボルト孔(26)とボルトとの間に隙間を設けたため、固定スクロール(3)にボルトを締結した状態であっても、固定スクロール(3)を移動させることができる。このため、位置決めピンと押圧機構とを用いて固定スクロール(3)を仮固定させる必要がない。この結果、スクロール流体機械の組立工程を簡素化させることができる。

また、第１の発明では、上記３つ以上のボルト孔(26,27)の内、２つ以上の第２のボルト孔(26)には、ボルトとの間に隙間が形成され、位置決めの際は、第２のボルト孔(26)のみボルトで締め付けるようにしている。このため、固定スクロール(3)にボルトが締め付けられた状態であっても、固定スクロール(3)を移動させることができる。

さらに、この状態で固定スクロール(3)は、第２のボルト孔（26,26）でボルトを締め付けて固定しているため、固定スクロールを移動させて位置決めを行った後、第１のボルト孔（27）でボルトを締め付ける際に引張力が生じても、固定スクロール(3)が移動することがない。この結果、固定スクロール(3)を最適な位置で完全に固定させることができる。

上記第２の発明によれば、２つの第２のボルト孔(26,26)は、互いが対向する位置に設けられているため、位置決めの際に固定スクロール(3)が所定の方向外に移動するのを確実に防止することができる。

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。

〈発明の実施形態〉
図２に示すように、本実施形態は、スクロール流体機械であるスクロール圧縮機の組立工程における固定スクロールの位置決め装置に本発明を適用したものである。

本実施形態の位置決め装置(1)は、具体的に、スクロール圧縮機の組立工程で形成される組立体(2)に固定スクロール(3)を取り付ける際に、固定スクロール(3)の位置を調節して、固定スクロール(3)と可動スクロール(25)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(2)は、胴部材(20)とハウジング(21)と圧縮機モータ(22)と下部軸受部材(23)とクランク軸(24)と可動スクロール(25)とを一体に組み立てたものである。組立体(2)の下側には、ロータリエンコーダ(11)が取り付けられるよう構成されている。この組立体(2)では、ハウジング(21)と圧縮機モータ(22)と下部軸受部材(23)とが胴部材(20)に固定され、可動スクロール(25)がクランク軸(24)と係合した状態でハウジング(21)上に設置されている。また、この組立体(2)において、圧縮機モータ(22)のステータは、図示はしないが給電端子と電気的に接続されている。

上記組立部材の上部には、図示はしないが、固定スクロール(3)の移動方向を規制する移動方向規制部材を備えている。この移動方向規制部材は、後述する打撃用アクチュエータ(9)の打撃方向に対してそれぞれ平行に移動するように構成されている。

また、組立体(2)の側部には、組立体(2)を固定するためのクランプ機構(5)が設けられている。このクランプ機構(5)は、固定用部材を構成している。クランプ機構(5)は、組立体(2)を構成する胴部材(20)の外周面に押し当て、組立体(2)を胴部材(20)の径方向の両側から挟み込むことによって組立体(2)を拘束するように構成されている。

組立体(2)を形成する可動スクロール(25)の側部には、１つのレーザ変位計(10)と４つの打撃用アクチュエータ(9)が設置されている。レーザ変位計(10)は、固定スクロール(3)へ向けてレーザ光線を照射し、この固定スクロール(3)の変位量を計測する。一方、各打撃用アクチュエータ(9)は、円柱状に形成されており、その先端側に突起が形成されたヘッド部を備え、固定スクロール(3)を中心として放射状に９０°間隔で配置されている。これら４つの打撃用アクチュエータ(9)は、固定スクロール(3)に衝撃力を与えて該固定スクロール(3)を移動させる移動機構(9)を構成している。

上記位置決め装置(1)には、インバータ(6)と、インバータ(6)のドライバ(7)と、制御器(8)とが設けられている。このうち、インバータ(6)とドライバ(7)は、給電手段を構成している。

インバータ(6)は、その入力側が電源(12)に接続され、その出力側が上記組立体(2)の給電端子に接続されている。一方、ドライバ(7)には、ロータリエンコーダ(11)の出力信号が入力されている。このドライバ(7)は、ロータリエンコーダ(11)の出力信号に基づいてクランク軸(24)の回転角度や角速度を算出し、それに応じてインバータ(6)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(7)は、インバータ(6)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(6)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(6)は、ドライバ(7)からの指令に応じて動作し、交流を上記組立体(2)の圧縮機モータ(22)へ供給する。

上記制御器(8)は、固定スクロール(3)の移動方向及び移動距離を決定する決定手段を構成している。制御器(8)には、インバータ(6)の出力電流に関する指令値や、クランク軸(24)の回転角度に関する情報がドライバ(7)から入力される。制御器(8)は、ドライバ(7)からの入力値等を用い、クランク軸(24)が回転している間に圧縮機モータ(22)の回転トルクが、どの様に変化するかを監視する。そして、制御器(8)は、この圧縮機モータ(22)の回転トルクに応じて移動機構(9)を構成する打撃用アクチュエータ(9)を制御する。

また、上記位置決め手段は、図示はしないが、クランク軸(24)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変位計は、偏心部の位置を計測することによってクランク軸(24)の位相を測定する。

次に、本発明の特徴である固定スクロール(3)の構成を図１に基づき説明する。

固定スクロール(3)には、ハウジング(21)に取り付けるためのボルトを締め付けるためのボルト孔(26,27)が５つ形成されている。そして、５つのボルト孔(26,27)の内、２つのボルト孔(26)の孔径寸法が、他の３つのボルト孔(27)の孔径寸法よりも大きく形成された大径ボルト孔(26)に構成されている。大径ボルト孔（26）は本発明に係る第２のボルト孔を構成し、ボルト孔（27）は本発明に係る第１のボルト孔を構成している。そして、上記大径ボルト孔(26)とボルト(図示省略)との間に隙間が形成されている。また、上記２つの大径ボルト孔(26,26)は、固定スクロール(3)の概ね外周側に、互いに対向する位置に設けられている。そして、上記大径ボルト孔(26)とボルトとによって固定スクロール(3)を仮固定する固定機構(30)が構成されている。

−運転動作−
以下に本実施形態に係る位置決め装置(1)を用いて行われる固定スクロール(3)の位置決め動作について説明する。

先ず、上記位置決め動作の第１工程が行われる。この第１工程において、組立体(2)は、ハウジング(21)が上側に位置する姿勢で固定される。具体的に、位置決め装置(1)では、クランプ機構(5)のクランプヘッドが組立体(2)へ向かって繰り出され、このクランプヘッドが胴部材(20)の上端部を両側から挟み込んで組立体(2)の移動を拘束する。クランプ機構(5)により固定された組立体(2)では、そのクランプ機構(5)の下端にロータリエンコーダ(11)がカップリングを介して連結される。

クランク軸(24)にロータリエンコーダ(11)を連結するまでの間、組立体(2)は、可動スクロール(25)が組み込まれていなくてクランク軸(24)の偏心部が露出した状態となっている。この状態の組立体(2)の給電端子へインバータ(6)が接続され、圧縮機モータ(22)へ通電することによってクランク軸(24)が一定速で回転駆動される。位相測定用のレーザ変位計は、回転しているクランク軸(24)の偏心部までの距離を計測して制御器(8)へ入力する。制御器(8)は、位相測定用のレーザ変位計からの入力と、ロータリエンコーダ(11)からの入力に基づき、クランク軸(24)の位相を割り出す。また、制御器(8)は、クランク軸(24)を単独で回転させた場合の圧縮機モータ(22)の出力トルクの変化を記憶する。

その後、可動スクロール(25)が組立体(2)に組み付けられ、組立体(2)の可動スクロール(25)に固定スクロール(3)が噛み合わされる。つまり、固定スクロール(3)は、固定側ラップの先端を下に向けた姿勢でハウジング(21)の上に設置され、その下面がハウジング(21)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と可動側ラップが互いに噛み合った状態となる。

次に、位置決め動作の第２工程が行われる。第２工程では、大径に形成された２つの大径ボルト孔(26,26)がボルトで締め付けられ、固定スクロール(3)がハウジング(21)に仮固定される。

続いて、位置決め動作の第３工程が行われる。第３工程では、圧縮機モータ(22)がインバータ(6)から電力を供給されてクランク軸(24)を回転させ、クランク軸(24)の回転に伴って可動スクロール(25)が回転する。その際、インバータ(6)へはロータリエンコーダ(11)からの出力等に基づいた出力指令がドライバ(7)から入力され、圧縮機のモータが一定の回転速度で回転する。

クランク軸(24)が回転している間は、圧縮機モータ(22)の出力トルクの変化をクランク軸(24)を単独で回転させた場合の出力トルクの変化と比較して、可動スクロール(25)と固定スクロール(3)のラップ同士が当たっている位置や当たりの程度を判断する。また、制御器(8)は、可動スクロール(25)と固定スクロール(3)のラップ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(3)の移動距離や移動方向を定める。

固定スクロール(3)の移動距離や移動方向が定められると、制御器(8)は、その移動方向に応じた打撃用アクチュエータ(9)を制御し、固定スクロールに衝撃力を与えて移動させる。制御器(8)には、レーザ変位計(10)により計測された固定スクロール(3)の移動距離が入力され、計測された固定スクロール(3)の移動距離に基づいて固定スクロール(3)の移動に使用する打撃用アクチュエータ(9)を選択し、打撃により固定スクロールの位置を調整する。そして、制御器(8)は、実測した固定スクロール(3)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、固定スクロール(3)の移動が終了したものと判断する。

第３工程において、可動スクロール(25)と固定スクロール(3)のラップ同士の当たりが解消されると、小径に形成された３つのボルト孔(27)が締結され、固定スクロール(3)がハウジング(21)に完全に固定される。

−実施形態の効果−
本実施形態の位置決め装置(1)によれば、５つボルト孔(26,27)の内、２つのボルト孔(26)の孔径寸法を、他のボルト孔(27)の孔径寸法よりも大きく形成したため、上記２つの大径ボルト孔(26)をボルトで締結した状態でも、固定スクロール(3)を移動させることができる。更に、上記２つの大径ボルト孔(26,26)は、互いに対向する位置に設けられているため、上記アクチュエータ(9)の打撃により固定スクロール(3)が所定の方向以外に移動するのを確実に防止することができる。

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態の発明は、固定スクロール(3)の仮固定に用いられる大径に形成された大径ボルト孔(26)を２つとしたが、本発明は、圧縮機の容量等によっては、大径ボルト孔(26)を、例えば３つ以上にしても使用することができる。

尚、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固定スクロールの位置決めを行う装置について有用である。

本発明の実施形態に係る固定スクロールを示す平面図である。 本発明の実施形態に係る位置決め装置の構成を示す概略断面図である。

３ 固定スクロール
５ クランプ機構
９ 打撃用アクチュエータ
２１ ハウジング
２４ クランク軸
２５ 可動スクロール
２６ 大径に形成されたボルト孔
２７ 小径に形成されたボルト孔
３０ 固定機構

Claims (2)

1. スクロール流体機械の組立過程において、固定スクロール(3)が有する固定側ラップと、可動スクロール(25)が有する可動側ラップとの位置関係に基づいて固定スクロール(3)を位置決めするための装置として、
   可動スクロール(25)と、該可動スクロール(25)に係合するクランク軸(24)と、該クランク軸(24)の軸受けを構成するハウジング部材(21)とが組み合わされて一体となった組立体(2)を固定する固定用部材(5)と、
   上記可動スクロール(25)に噛み合わされた固定スクロール(3)を、上記ハウジング部材(21)に仮固定する固定手段(30)と、
   上記固定スクロール(3)の移動距離および移動方向を決定する決定手段(8)と、
   上記可動スクロール(25)に噛み合わされた固定スクロール(3)を、上記決定手段(8)で決定された移動距離および移動方向に応じて移動させる移動機構(9)とを備えた固定スクロール(3)の位置決め装置であって、
   上記固定スクロール（3）には、該固定スクロール（3）をハウジング部材（21）に固定させるためのボルトと、該ボルトを通すボルト孔（26,27）とが３つ以上設けられ、
   上記３つ以上の上記ボルト孔（26,27）は、１つ以上の第１のボルト孔（27）と、該第１のボルト孔（27）よりも大径の２つ以上の第２のボルト孔（26,26）とにより構成され、
   上記固定手段（30）は、上記固定スクロール（3）をハウジング部材（21）に仮固定させるためのボルトと、第２のボルト孔（26,26）とにより構成され、
   上記第２のボルト孔（26,26）とボルトとの間に、固定スクロール（3）の位置決めのための隙間が形成されている
   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、
   上記第２のボルト孔(26)は、２つのボルト孔(26,26)が対向する位置に形成されている
   ことを特徴とする固定スクロールの位置決め装置。

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