KR20020016580A

KR20020016580A - 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치 및 그 얼라이먼트방법

Info

Publication number: KR20020016580A
Application number: KR1020010051332A
Authority: KR
Inventors: 슈지 타케다; 마코토 아라키; 시무라켄지
Original assignee: 야기 추구오; 가부시키가이샤 후지쯔 제네랄
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2002-03-04
Also published as: US20020062560A1; EP1182352A3; AU6354901A; EP1182352B1; US6618931B2; CA2355915A1; JP4371189B2; JP2002070763A; CN1340663A; AU782589B2; ES2237533T3; TW577960B; EP1182352A2; CN1240518C; DE60108691T2; DE60108691D1

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치 및 그 얼라이먼트방법에 관한 것으로, 스크롤 압축기의 고정스크롤을 X축방향 및 Y축방향으로 이동가능한 고정스크롤 이동수단과, 선회스크롤을 메인프레임을 통해 θ회전가능한 선회스크롤 회전보정수단을 구비하며, 선회스크롤을 선회시키면서, 고정스크롤과 선회스크롤의 최적의 상대각도와 허용랩클리어런스를 동시에 구할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 고정스크롤과 선회스크롤의 상대적인 회전방향의 위치결정을 포함하여, 스크롤 압축부의 얼라이먼트를 단시간에 정밀하게 할 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 얼라이먼트장치 및 그 얼라이먼트방법 {Apparatus and method for aligning scroll compressor}

본 발명은, 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치 및 그 얼라이먼트방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고정스크롤과 선회스크롤의 얼라이먼트를 단시간에 정확히 행할 수 있도록 한 얼라이먼트기술에 관한 것이다.

일본 특허 공개번호 소화62-203901호(종래기술 1)에는, 고정스크롤과 선회스크롤을 맞물려 잠정적인 임시위치를 결정하고, 그 잠정적인 위치에 있는 고정스크롤에 대하여 선회스크롤을 선회스크롤 선회수단에 의해 선회운동시킴과 동시에, 고정스크롤을 X, Y방향으로 고정스크롤 이동수단에 의해 미세하게 이동시키고, 고정스크롤의 스크롤랩 측면에 선회스크롤의 스크롤랩 측면이 접촉하는 위치를 X, Y방향 각각에 대하여 (+), (-)측의 각 위치마다 선회스크롤 변위검출수단에 의해 검출하고, 그 검출된 데이터를 연산제어수단에 입력하여 X, Y방향 각각에 대하여, (+), (-)측의 각 접촉위치 데이터의 중간값을 연산하고, 이 연산결과를 기초로 하여 X, Y방향으로 각각 고정스크롤의 위치를 수정하여 위치를 결정하는 스크롤 압축기의 얼라이먼트방법이 개시되어 있다.

또한, 일본 특허번호 제2811715호(종래기술 2)에는, 고정스크롤과 선회스크롤을 맞물리게 하고, 고정스크롤과 선회스크롤의 조립 접촉면이 접촉한 상태에서, 선회스크롤의 베어링을 고정하여 선회스크롤을 0°, 90°, 180°, 270°로 순차적으로 회전시키고, 선회스크롤의 각 회전위치에 있어서, 고정스크롤이 선회스크롤에 접촉할 때까지 회전중심을 향해 고정스크롤을 이동시키고, 고정스크롤과 선회스크롤이 접촉했을 때의 X, Y좌표를 구하고, 이들 각 회전위치에서 검출된 X, Y좌표로부터 좌표의 중심을 구하고, 고정스크롤과 선회스크롤의 위치결정 중심으로 하는 스크롤 압축기의 얼라이먼트방법이 제안되어 있다.

그러나, 상기 종래기술 1에서는, 고정스크롤을 선회스크롤에서 약간 들어올린 상태에서 얼라이먼트하도록 하고 있기 때문에, 얼라이먼트 후에 고정스크롤을 하강시켜서 선회스크롤과 조립할 때에 오차가 수반되는 경우가 있다. 또한, X, Y축 방향으로 고정스크롤을 미세하게 이동시켜서 잠정적인 위치결정을 한 후에, 다시 미세조정을 하도록 하고 있기 때문에 얼라이먼트하는 데 시간이 걸린다. 또한, 고정스크롤과 선회스크롤의 상대적인 회전방향의 위치결정이 고려되어 있지 않기 때문에 랩의 좌우 간격이 일정하지 않을 수도 있다.

상기 종래기술 2에 있어서도, 선회각을 90°마다 정지시켜서 좌표축을 측정하고 있기 때문에 역시 얼라이먼트하는 데 시간이 걸린다. 또한, 상기 종래기술 1과 마찬가지로, 고정스크롤과 선회스크롤의 상대적인 회전방향의 위치결정이 고려되어 있지 않기 때문에 랩의 좌우 간격이 일정하지 않을 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 고정스크롤과 선회스크롤의 상대적인 회전방향의 위치결정을 포함하여, 스크롤 압축부를 단시간에 정밀하게 얼라이먼트할 수 있는 스크롤 압축기의 얼라이먼트 장치 및 그 얼라이먼트 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치의 실시예를 나타낸 정면도,

도 2는 상기 실시예에 적용되어 있는 X-Y임의이동가능수단을 나타낸 사시도,

도 3은 상기 X-Y임의이동가능수단의 변형예를 나타낸 사시도,

도 4는 고정스크롤과 선회스크롤의 허용랩클리어런스를 설명하기 위한 모식도,

도 5는 고정스크롤과 선회스크롤의 최적의 상대각도를 나타낸 모식도,

도 6a, 6b는 회전보정이 필요한 이유를 설명하기 위한 모식도,

도 7은 회전보정시에 선회스크롤을 θ방향으로 회전시킨 상태를 나타낸 모식도,

도 8은 최적의 상대각도를 설명하기 위한 모식도,

도 9a, 9b는 선회스크롤의 구동축과 선회축의 상대관계를 설명하기 위한 모식도,

도 10a, 10b는 허용랩클리어런스를 구하기 위해 고정스크롤을 -△X방향으로 이동시킨 상태를 나타낸 모식도,

도 11a, 11b는 도 10a, 10b의 상태에서 고정스크롤이 +△X방향으로 이동한 상태를 나타낸 모식도,

도 12는 X, Y축방향의 허용랩클리어런스위치를 설명하는 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 얼라이먼트장치 2 고정스크롤 이동수단

3 스크롤 압축기 4 선회스크롤 회전보정수단

5 구동축 6 모터

7 변위센서 8 연산수단

11 베이스판 12 지지프레임

21 Z축이동수단 22 X-Y 이동수단

23 X-Y임의이동가능수단 24 고정부

31 고정스크롤 32 선회스크롤

33 메인프레임 41 θ회전수단

42 메인프레임 지지부 51 선회축

311 고정스크롤랩 321 선회스크롤랩

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 각각 베이스플레이트상에 나선상의 스크롤랩을 직립상으로 형성하고 그 각 스크롤랩을 상호 맞물리게 하여 내부에 밀폐작동실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 구동축을 구비한 메인프레임을 포함하며, 상기 선회스크롤이 상기 메인프레임내에 올덤커플링을 통해서 선회운동가능하게 수납되어 있는 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치에있어서, Z축을 중심으로 하는 θ회전이 제한되고, 상기 고정스크롤을 X축방향 및 Y축방향에 대하여 임의로 이동가능하게 지지하는 X-Y임의이동가능수단과; 상기 X-Y임의이동가능수단을 통해 상기 고정스크롤을 적어도 X축방향 및 Y축방향으로 이동시키는 고정스크롤 이동수단과; X축방향 및 Y축방향의 이동이 제한되며, 상기 메인프레임을 통해 상기 선회스크롤을 Z축을 중심으로 하는 θ방향으로 회전가능하게 지지하는 선회스크롤회전보정수단과; 상기 구동축에 연결되며 상기 선회스크롤을 구동하는 선회스크롤구동수단과; 상기 선회스크롤의 선회운동에 따른 상기 고정스크롤의 X축방향 및 Y축방향의 이동변위량을 검출하는 고정스크롤 변위검출수단과; 상기 고정스크롤 변위검출수단에서의 검출신호를 기초로 하여 소정의 연산을 실행하여 상기 선회스크롤 회전보정수단 및 상기 고정스크롤 이동수단을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 선회스크롤구동수단에 의해 상기 선회스크롤을 연속적으로 선회운동시킨 상태에 있어서, 상기 제어수단은 상기 선회스크롤 회전보정수단에 의해 상기 선회스크롤을 θ회전시킨 때에 상기 변위검출수단에서 얻어진 검출신호에 의해, 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되도록 상기 선회스크롤 회전보정수단을 제어함과 동시에, 상기 고정스크롤 이동수단에 의해 상기 X-Y임의이동가능수단을 통하여 상기 고정스크롤을 X축방향 및 Y축방향으로 각각 이동시키고, 상기 고정스크롤이 상기 선회스크롤에 의해 밀려 되돌아 올 때에 상기 변위검출수단에서 얻어진 검출신호에 의해, 허용랩클리어런스의 중간값를 구하여 상기 고정스크롤의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치를 제공한다.

이에 의해, X축 및 Y축 방향의 얼라이먼트(병진보정)와, 선회스크롤과 고정스크롤의 상대적인 회전방향의 얼라이먼트(회전보정) 두 가지를 동시에 할 수 있으며, 또한 정밀하게 관리할 수 있다.

상기 고정스크롤을 Z축방향으로 이동시키는 고정스크롤 승강수단을 포함함으로써, 상기 병진보정 및 회전보정과 함께 스크롤 압축기의 조립시에 고정스크롤의 선회스크롤에 대한 하중도 동시에 보정할 수 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 X-Y임의이동가능수단은 상기 고정스크롤 이동수단측에 설치된 제1지지판, 상기 고정스크롤을 지지하는 제2지지판 및 이들 사이에 배치된 중간판을 포함하고; 상기 제1지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향의 어느 일방향으로만 탄성변형가능하며 서로 평행하게 배치된 한쌍의 제1판스프링에 의해 연결되어 있고, 상기 제2지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향의 어느 타방향으로만 탄성변형가능하며 서로 평행하게 배치된 한쌍의 제2판스프링에 의해 연결되어 있다. 이에 의해, 고정스크롤의 θ방향 회전을 제한하면서 고정스크롤이 X-Y방향으로 임의로 이동할 수 있음과 동시에, 고정스크롤이 이동해도 스프링 탄성에 의하여 초기상태로 밀려 되돌아온다.

다른 형태로서, 상기 X-Y임의이동가능수단은 상기 고정스크롤 이동수단측에 설치된 제1지지판, 상기 고정스크롤을 지지하는 제2지지판 및 이들 사이에 배치된 중간판을 포함하며; 상기 제1지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향 어느 일방향으로만 슬라이딩가능한 제1선형안내수단에 의해 연결되고, 상기 제2지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향 어느 타방향으로만 슬라이딩가능한 제2선형안내수단에 의해 연결된 구성도 좋다. 상기 각 선형안내수단의 대표적인 예로는, 키홈과 그 키홈내에 결합하는 가이드레일의 조합을 들 수 있다.

고정스크롤의 변위량을 검출하는 검출수단으로서는, 접촉식, 비접촉식 등의 각종 센서류가 있지만, 그 중에서도 상기 변위검출수단은 비접촉식 변위센서로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 비접촉식변위센서로서는 레이저 빛에 의한 거리센서 등을 들 수 있다. 이에 의해, 고정스크롤에 외력을 가하지 않고, 그 변위량을 정확히 측정할 수 있다. 또한, 상기 변위검출수단은 상기 각 판스프링에 부착된 스트레인센서이어도 좋다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 각각 베이스플레이트상에 나선상의 스크롤랩을 직립상으로 형성하고, 그 각 스크롤랩을 상호 맞물리게 하여 내부에 밀폐작동실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 구동축을 구비한 메인프레임을 포함하며, 상기 선회스크롤이 상기 메인프레임내에 선회운동가능하게 수납되어 있는 스크롤압축기의 얼라이먼트방법에 있어서, 먼저, 고정스크롤과 선회스크롤의 상대적인 회전방향의 얼라이먼트(회전보정)를 행하기 위해, 상기 메인프레임측은 X축 및 Y축방향의 이동을 제한하여 Z축을 중심으로 하는 θ방향으로의 회전만 가능한 상태로 하고, 상기 고정스크롤측은 Z축을 중심으로 하는 θ방향으로의 회전을 제한하여 X축 및 Y축방향으로는 임의로 이동가능한 상태로 한 후에, 상기 구동축을 통해 상기 선회스크롤을 선회시키면서, 상기 메인프레임을 θ방향으로 회전시키고, 그 때의 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되도록 상기 메인프레임의 θ회전각을 조정하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 얼라이먼트 방법에 의해서도 달성된다.

이 회전보정시의 보정위치를 산출하는 데 있어서, 상기 메인프레임의 일방향회전시에 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되는 회전각을 θ1라 하고, 타방향회전시에 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되는 회전각을 θ2라고 할때, 상기 메인프레임의 회전각을 (θ1+θ2)/2로 설정함으로써, 가장 압축효율이 좋은 고정스크롤과 선회스크롤의 상대적인 회전위치가 산출된다.

다른 방법으로, 상기 선회스크롤의 선회에 의해 발생한 상기 고정스크롤의 초기변위량을 W라 하고, 상기 선회스크롤의 기초원의 반경을 a라고 할때,

〔{W/2a}/π〕×180°

인 식에 의해 회전보정각(θb)을 구하고, 상기 메인프레임의 θ회전각을 상기 회전보정각(θb)으로 조정하도록 해도 좋다.

상기 메인프레임의 θ회전각을 조정(회전보정)한 후, 상기 고정스크롤을 X축 및 Y축방향으로 이동시켜서, 상기 고정스크롤이 상기 선회스크롤에 의해 밀려 되돌아 올 때의 상기 고정스크롤의 최대변위량(허용랩클리어런스)을 X축 및 Y축방향마다 구하고, 그 최대변위량의 중간위치에 상기 고정스크롤을 이동시킴으로써, 상기 회전보정과 X축방향 및 Y축방향의 보정(병진보정)을 함께 할 수 있다.

회전보정과 병진보정과 함께 상기 고정스크롤을 Z축방향으로 이동시키고, 상기 고정스크롤의 상기 선회스크롤에 대한 하중이 실질적으로 「0」이 되도록 상기 고정스크롤의 Z축방향위치를 다시 조정함으로써, 스크롤 압축기의 조립시에 수반되는 오차를 없앨 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 또한,본 발명에 있어서는, 선회스크롤의 구동축의 축중심을 X, Y, Z좌표계의 원점으로 하고, 구동축의 축방향을 Z축, X, Y는 Z축에 직교하는 임의의 직교좌표계로 하고, Z축을 중심으로 하는 회전방향을 θ로 한다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 얼라이먼트장치(1)는 금속 재질을 가지는 판형상의 베이스스탠드(11)와, 베이스스탠드(11)에 수직으로 설치된 L자형상의 지지프레임(12)을 구비하고 있다. 지지프레임(12)의 상방에는 스크롤 압축기(3)의 고정스크롤(31)을 X-Y축 방향으로 이동가능하게 지지하는 고정스크롤 이동수단(2)이 설치되어 있다.

지지프레임(12)의 중간스테이지(13)에는 스크롤 압축기(3)의 메인프레임(33)측을 θ회전가능하게 지지하는 선회스크롤 회전보정수단(4)이 설치되어 있다. 또한, 베이스스탠드(11)상에는 척(Chuck)(61)을 통해 선회스크롤(32)의 구동축(5)에 선택적으로 연결되는 모터(6)가 설치되어 있다.

지지프레임(12)의 측벽면에는 각 검출수단에서 보내진 검출데이터를 측정, 연산 및 출력하는 연산수단(8)이 설치되어 있다. 연산수단(8)에는 도시하지 않은 조작패널 등이 마련되어 있고, 설정값 등을 임의로 입력함으로써, 정밀도나 얼라이먼트시간 등을 조절할 수 있도록 되어 있다.

상기 실시예에 있어서, 고정스크롤 이동수단(2)은 위에서부터 차례로 Z축이동수단(21), X-Y 이동수단(22) 및 X-Y임의이동가능수단(23)을 구비하며, X-Y임의이동가능수단(23)의 하단측에는 고정스크롤(31)의 고정부(24)가 설치되어 있다. 또한, 고정스크롤 이동수단(2)은 Z축을 중심으로 하는 θ회전이 제한되고, 고정스크롤(31)을 X축방향, Y축방향 및 Z축방향에 대하여 임의로 이동시킬 수 있다.

Z축이동수단(21)은 고정스크롤(31)을 상하방향으로 이동시키기 위한 이른바 승강수단이고, 그 내부 또는 외부에는 로드셀(Load Cell) 등의 도시하지 않은 하중검출수단이 설치되어 있다. 이 Z축이동수단(21)은 신호선(81)을 통해 연산수단(8)에 접속되어 있고, 연산수단(8)의 지령에 의해 구동된다.

X-Y 이동수단(22)은 Z축을 중심으로 하는 θ회전이 제한되고, 고정스크롤(31)을 X, Y방향으로만 이동하기 위한 이동수단이다. 이 X-Y 이동수단(22)에는 도시하지 않은 구동기구가 마련되어 있으며, 신호선(82)을 통해 연산수단(8)으로부터의 제어신호에 의해 구동된다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, X-Y임의이동가능수단(23)은 고정스크롤 이동수단(2)측에 설치된 제1지지판(231)과, 고정스크롤(31)을 지지하는 제2지지판(고정부)(24)과, 제1지지판(231) 및 제2지지판(24)의 사이에 배치된 중간판(233)을 구비하고 있다.

제1지지판(231)과 중간판(233)과의 사이는 X축방향으로만 탄성변형가능하며 서로 평행하게 배치된 한쌍의 제1판스프링(232)에 의해 연결되어 있으며, 중간판(233)과 제2지지판(24)과의 사이는 Y축방향으로만 탄성변형가능하며 서로 평행하게 배치된 한쌍의 제2판스프링(234)에 의해 연결되어 있다.

X-Y임의이동가능수단(23)의 변형예로서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1지지판(231)과 중간판(233)과의 사이 및 중간판(233)과 제2지지판(24)과의 사이를 X축방향 및 Y축방향을 따라 슬라이딩 가능한 선형안내수단에 의해 연결해도 좋다.

즉, 제1지지판(231)측에 Y축방향을 따라 키홈(Key Groove)(236)을 형성하고, 중간판(233)의 상부면에 키홈(236)에 대응하는 형상을 가지는 가이드레일(Guide Rail)(237)을 설치하여 제1지지판(231)과 중간판(233)을 연결한다. 마찬가지로, 중간판(233)의 하부면측에 X축방향을 따라 키(238)를 형성하고, 제2지지판(24)측에 키(238)에 대응하는 형상을 가지는 가이드레일(239)을 형성하여 제2지지판(24)과 중간판(233)을 연결하도록 해도 좋다.

도 1에는 하나밖에 도시되어 있지 않지만, 고정부(제2지지판)(24)의 X, Y방향의 양측면에는 고정부(24)의 변위량을 측정하기 위한 변위센서(7)가 각각 설치되어 있다. 변위센서(7)는 신호선(83)에 의해 연산수단(8)에 접속되어 있으며, 변위센서(7)에서 검출된 검출데이터를 연산수단(8)에 출력한다. 변위센서(7)는 비접촉식 센서인 것이 바람직하고, 예를 들면 고정부(24)와의 거리를 레이저에 의해 측정하는 거리센서 등을 들 수 있다.

그 밖의 검출수단으로서는 도 2에서 설명한 바와 같은 X-Y임의이동가능수단(23)의 각 판스프링(232, 234)의 측면에 스트레인센서(Strain Sensor)(235)를 부착하고, X, Y방향의 이동시에 판스프링(232, 234)에 가해지는 변형을 측정해도 좋으며, 이와 같은 형태도 본 발명에 포함된다.

스크롤 압축기(3)는 상호 스크롤랩이 맞물린 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)을 구비하며, 선회스크롤(32)은 메인프레임(33)내에 자전방지용 올덤커플링(Oldham Coupling)(미도시)을 통해 지지되어 있다. 메인프레임(33)에는 선회스크롤(32)에 연결되는 구동축(5, 도9a, 9b참조)이 관통지지되어 있다. 구동축(5)의 일단에는, 선회스크롤(32)에 선회운동을 주는 선회축(51, 도9a, 9b참조)이 설치되어 있다.

선회스크롤 회전보정수단(4)은 메인프레임(33)을 지지하는 메인프레임지지부(42)와 메인프레임지지부(42)를 Z축을 중심으로 하여 θ방향으로 회전가능한 θ회전수단(41)을 구비하고 있다. 선회스크롤 회전보정수단(4)은 X축방향 및 Y축방향의 이동이 제한되고, θ회전방향의 회전만이 가능하게 되어 있다. θ회전수단(41)은 신호선(84)을 통해 연산수단(8)에 접속되어 있으며, 연산수단(8)에서 보내오는 지령에 의해 구동된다.

도 4를 참조하여, 고정스크롤(31)의 고정스크롤랩(311)의 인접하는 랩 사이의 거리를 Lf로 하고, 선회스크롤(32)의 선회스크롤랩(321)의 선회이동거리를 Lo로 하면, Lf-Lo=Lc로 표시되는 값Lc가 허용랩클리어런스이며, 본 발명에서는, 이 허용랩클리어런스Lc가 적절히 되도록 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)의 얼라이먼트를 행한다.

얼라이먼트는 회전보정과 병진보정(XY보정)의 두 단계로 나뉘어 이루어지지만, 먼저, 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)의 상대각도를 보정하는 회전보정이 먼저 이루어진다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)의 상대각도가 180°인 것이 가장 바람직한 상태이다.

그러나, 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이, 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)의 상대각도가 180°에서 벗어나면, 도6b에 도시되어 있는 바와 같이, 선회스크롤(32)의 선회운동에 따라 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)이 상호간섭하게 되고 고정스크롤(31)의 중심이 회전해버린다.

여기서, X-Y 이동수단(22)을 오프시키고, 고정스크롤(31)을 X-Y임의이동가능수단(23)에 의해 X-Y축 방향으로 자유롭게 움직이도록 한 상태에서, 모터(6)에 의해 선회스크롤(32)을 선회회전시키면서 고정스크롤(31)의 X축방향 및 Y축방향의 변위량(X1, Y1)을 각각 측정한다. 이 때의 초기변위량을 X1, Y1이라고 한다.

그리고, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 선회스크롤 회전보정수단(4)의 θ회전수단(41)에 의해 메인프레임(33)측을 (+)방향으로 θ°회전시키고 고정스크롤(31)의 X축방향 및 Y축방향의 변위량이 최소가 되는 회전각(θ1)을 구한다. 계속해서, 이번에는 θ°회전시킨 위치에서 (-)방향으로 θ°회전시키고, 이 때에 고정스크롤(31)의 X축방향 및 Y축방향의 변위량이 최소로 되는 회전각(θ2)을 구한다.

이 회전보정시에 얻어진 메인프레임(33)의 회전각(θ)과 고정스크롤(31)의 변위량과의 상관그래프를 도 8에 나타낸다. 상기 회전각(θ1, θ2)은 X, Y방향에서 랩이 상호 간섭하지 않는 영역의 최외점이고, 따라서 그 중간값인 (θ1+θ2)/2=θc가 최적의 회전 보정각이다.

이 일련의 연산처리는 연산수단(8)에 의해 이루어지며, θ회전수단(41)은 연산수단(8)에 의해 θc회전위치로 제어되고, 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)의 상대적인 회전보정작업이 종료된다.

또한, 회전보정의 다른 방법으로서, 선회스크롤(32)의 일회전당 고정스크롤(31)의 초기변위량(W)과, 선회스크롤(32)의 기초원 반경(a)으로 메인프레임(33)의 회전보정각(θb)을 구할 수도 있다.

즉, 회전보정각(θb)은 〔{W/2a}/π〕×180°식으로 구할 수 있으며, 메인프레임(33)의 회전각을 이 회전보정각(θb)에 조정함으로써 고정스크롤(31)의 이동변위량을 최소로 할 수 있다.

다음, 병진보정으로서, 고정스크롤랩(311)과 선회스크롤랩(321)의 허용랩클리언스(Lc)를 구하고, 그 중간점에 고정스크롤(31)을 이동시키는, 즉 허용클리어런스(Lc)를 랩의 좌우로 균등하게 나누는 얼라이먼트가 이루어진다.

도 9a에 도시되어 있는 바와 같이, 선회스크롤(32)에 선회운동을 부여하는 선회축(51)은 구동축(5)의 축중심(5a)에서 △r분만큼 편심배치되어 있다. 따라서, 도 9b에 도시되어 있는 바와 같이, 선회축(51)은 선회스크롤(32)을 선회시키면서 구동축(5)의 축중심(5a) 주위를 회전한다.

허용랩클리어런스(Lc)를 구하는 데 있어서, 연산수단(8)은 선회축(51)이 구동축(5)의 축중심(5a)을 원점으로 하는 X-Y좌표에 있어서, (+) 또는 (-) 어느 측에 있는가를 검출한다.

X축방향의 허용랩클리어런스(Lc)를 구하는 경우에 대하여 설명하면, 먼저, 도 10a에 도시되어 있는 바와 같이, 구동축(5)의 축중심(5a)에서 보아 선회축(51)이 -X측으로 이동해 있을 때, X-Y 이동수단(22)을 -△X분 이동시켜서 X-Y임의이동가능수단(23)을 통해 고정스크롤(31)을 -X측에 있는 선회스크롤(32)에 따르게 한다. 또한, X-Y 이동수단(22)의 이동거리△X는 허용랩클리어런스(Lc) 보다도 큰 값으로 한다. 또한, 이 X-Y 이동수단(22)의 -X측으로의 움직임은 X-Y임의이동가능수단(23)에 의해 허용된다.

다음으로, 도 10b에 도시되어 있는 바와 같이, 선회축(51)이 구동축(5)의 축중심(5a)에서 보아 +X측으로 이동하면, 고정스크롤랩(311)과 선회스크롤랩(321)의 접촉에 의해, 고정스크롤(31)이 선회스크롤(32)에 의해 +X측으로 밀려 되돌아온다. 이 +X측에서의 변위량을 변위센서(7)에서 최대변위량X1으로 읽어 들인다.

또한, 도 11a에 도시되어 있는 바와 같이, 구동축(5)의 축중심(5a)에서 보아 선회축(51)이 +X측으로 이동해 있을 때, X-Y 이동수단(22)을 +△X분 이동시켜서 X-Y임의이동가능수단(23)을 통해 고정스크롤(31)을 +X측에 있는 선회스크롤(32)에 따르게 한다.

그리고, 도 11b에 도시되어 있는 바와 같이, 선회축(51)이 구동축(5)의 축중심(5a)에서 보아 -X측으로 이동하면, 고정스크롤랩(311)과 선회스크롤랩(321)과의 접촉에 의해, 고정스크롤(31)이 선회스크롤(32)에 의하여 -X측으로 밀려 되돌아온다. 이 -X측에서의 변위량을 변위센서(7)에서 최대변위량X2로 읽어 들인다.

도 12에 가로축을 X축방향으로 한 고정스크롤(31)의 (+), (-)방향의 최대변위량의 그래프가 도시되어 있다. 이에 따르면, X1과 X2의 사이가 허용랩클리어런스(Lc)이며, X-Y 이동수단(22)에 의해 고정스크롤(31)을 그 중간값인(X1+X2)/2=Xc로 위치결정함으로써, 허용랩클리어런스(Lc)를 랩의 좌우에 균등하게 나눌 수 있다. Y축방향에 대해서도, 같은 조작을 함으로써 병진보정이 완료된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고정스크롤과 선회스크롤의 상대적인 회전방향의 위치결정을 포함하여, 스크롤 압축부의 얼라이먼트를 단시간에 정밀하게 할 수 있다.

Claims

각각 베이스플레이트상에 나선상의 스크롤랩을 직립상으로 형성하고 그 각 스크롤랩을 상호 맞물리게하여 내부에 밀폐작동실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 구동축을 구비한 메인프레임을 포함하며, 상기 선회스크롤이 상기 메인프레임내에 올덤커플링을 통해 선회운동가능하게 수납되어 있는 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치에 있어서,

Z축을 중심으로 하는 θ회전이 제한되고, 상기 고정스크롤을 X축방향 및 Y축방향에 대하여 임의로 이동가능하게 지지하는 X-Y임의이동가능수단과;

상기 X-Y임의이동가능수단을 통해 상기 고정스크롤을 적어도 X축방향 및 Y축방향으로 이동시키는 고정스크롤 이동수단과;

X축방향 및 Y축방향의 이동이 제한되며, 상기 메인프레임을 통해 상기 선회스크롤을 Z축을 중심으로 하는 θ방향으로 회전가능하게 지지하는 선회스크롤회전보정수단과;

상기 구동축에 연결되며 상기 선회스크롤을 구동하는 선회스크롤구동수단과;

상기 선회스크롤의 선회운동에 따른 상기 고정스크롤의 X축방향 및 Y축방향의 이동변위량을 검출하는 고정스크롤 변위검출수단과;

상기 고정스크롤 변위검출수단에서의 검출신호를 기초로 하여 소정의 연산을 실행하여 상기 선회스크롤 회전보정수단 및 상기 고정스크롤 이동수단을 제어하는 제어수단을 구비하고,

상기 선회스크롤구동수단에 의해 상기 선회스크롤을 연속적으로 선회운동시킨 상태에 있어서,

상기 제어수단은 상기 선회스크롤 회전보정수단에 의해 상기 선회스크롤을 θ회전시킨 때에 상기 변위검출수단에서 얻어진 검출신호에 의해, 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되도록 상기 선회스크롤 회전보정수단을 제어함과 동시에,

상기 고정스크롤 이동수단에 의해 상기 X-Y임의이동가능수단을 통하여 상기 고정스크롤을 X축방향 및 Y축방향으로 각각 이동시키고, 상기 고정스크롤이 상기 선회스크롤에 의해 밀려 되돌아 올 때에 상기 변위검출수단에서 얻어진 검출신호에 의해, 허용랩클리어런스의 중간값를 구하여 상기 고정스크롤의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 얼라이먼트장치.
제1항에 있어서,

상기 고정스크롤을 Z축방향으로 이동시키는 고정스크롤 승강수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 X-Y임의이동가능수단은 상기 고정스크롤 이동수단측에 설치된 제1지지판, 상기 고정스크롤을 지지하는 제2지지판 및 이들 사이에 배치된 중간판을 포함하고;

상기 제1지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향의 어느 일방향으로만탄성변형가능하며 서로 평행하게 배치된 한쌍의 제1판스프링에 의해 연결되어 있고, 상기 제2지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향의 어느 타방향으로만 탄성변형가능하며 서로 평행하게 배치된 한쌍의 제2판스프링에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 X-Y임의이동가능수단은 상기 고정스크롤 이동수단측에 설치된 제1지지판, 상기 고정스크롤을 지지하는 제2지지판 및 이들 사이에 배치된 중간판을 포함하며;

상기 제1지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향의 어느 일방향으로만 슬라이딩가능한 제1선형안내수단에 의해 연결되고, 상기 제2지지판과 상기 중간판은 X축방향 또는 Y축방향의 어느 타방향으로만 슬라이딩가능한 제2선형안내수단에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트장치.
제4항에 있어서,

상기 각 선형안내수단은 키홈과, 상기 키홈내에 결합하는 가이드레일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 변위검출수단은 비접촉식 변위센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는스크롤압축기의 얼라이먼트장치.
제6항에 있어서,

상기 비접촉식 변위센서는 레이저 빛에 의한 거리센서인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트장치.
제3항에 있어서,

상기 변위검출수단은 상기 각 판스프링에 부착된 스트레인센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트장치.
각각 베이스플레이트상에 나선상의 스크롤랩을 직립상으로 형성하고, 그 각 스크롤랩을 상호 맞물리게 하여 내부에 밀폐작동실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 구동축을 구비한 메인프레임을 포함하며, 상기 선회스크롤이 상기 메인프레임내에 선회운동가능하게 수납되어 있는 스크롤압축기의 얼라이먼트방법에 있어서,

상기 메인프레임측은 X축 및 Y축방향의 이동을 제한하여 Z축을 중심으로 하는 θ방향으로의 회전만 가능한 상태로 하고, 상기 고정스크롤측은 Z축을 중심으로 하는 θ방향으로의 회전을 제한하여 X축 및 Y축방향으로는 임의로 이동가능한 상태로 한 후에, 상기 구동축을 통해 상기 선회스크롤을 선회시키면서, 상기 메인프레임을 θ방향으로 회전시키고, 그 때의 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되도록 상기 메인프레임의 θ회전각을 조정하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트방법.
제9항에 있어서,

상기 메인프레임의 일방향회전시에 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되는 회전각을 θ1라 하고, 타방향회전시에 상기 고정스크롤의 이동변위량이 최소가 되는 회전각을 θ2라고 할 때, 상기 메인프레임의 회전각은 (θ1+θ2)/2로 설정되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트방법.
제9항에 있어서,

상기 선회스크롤의 선회에 의해 발생한 상기 고정스크롤의 초기변위량을 W라 하고, 상기 선회스크롤의 기초원의 반경 a라고 할 때,

〔{W/2a}/π〕×180°

인 식에 의해 회전보정각(θb)을 구하고, 상기 메인프레임의 θ회전각을 상기 회전보정각(θb)으로 조정하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 메인프레임의 θ회전각을 조정한 후, 상기 고정스크롤을 X축 및 Y축방향으로 이동시켜서, 상기 고정스크롤이 상기 선회스크롤에 의해 밀려 되돌아 올 때의 상기 고정스크롤의 최대변위량(허용랩클리어런스)을 X축 및 Y축방향마다 구하고, 그 최대변위량의 중간위치에 상기 고정스크롤을 이동시키는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고정스크롤을 Z축방향으로 이동시키고, 상기 고정스크롤의 상기 선회스크롤에 대한 하중이 실질적으로 「0」이 되도록 상기 고정스크롤의 Z축방향위치를 다시 조정하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 얼라이먼트방법.