JP2007077850A - スクロール圧縮機の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各部品の寸法精度を緩和して、より安価かつ短時間でスクロール圧縮機を組み立てる組立装置およびその組立方法を提供し、密閉容器の寸法変化を抑えて、高精度な組立を実現する。
【解決手段】 メインフレーム３に圧縮部４とシャフト６とを組み込んで圧縮ユニットを形成し、容器胴体２１の一部を第１予熱ヒータ２００で加熱したのち、容器胴体２１を予熱した状態で圧縮ユニット１０および／またはサブフレーム７を容器胴体２１内に圧入する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷凍サイクルなどに用いられるスクロール圧縮機の組立方法に関し、さらに詳しく言えば、部品精度を緩和した安価な製品を用いて高精度に組み立てる組立技術に関する。

スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとからなる２つの渦巻き状のスクロールラップを互いに噛み合わせてラップ間に三日月状の圧縮空間を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに対して公転させる旋回運動により、その圧縮空間をラップの外側から中心に向かうにしたがい容積を漸次減少させて冷媒を圧縮する原理を利用した圧縮機である。

例えば特許文献１に示すように、このスクロール圧縮機は、縦置きとして設置される円筒状の密閉容器の内部にメインフレームの上側に固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮ユニットが設けられ、メインフレームの下側にシャフトを介して圧縮部を駆動する電動機が設けられている。

メインフレームにはシャフトの一端側を軸支する主軸受けが設けられており、密閉容器内にはさらにシャフトの他端側を軸支する副軸受けを有するサブフレームが設けられている。

通常、メインフレームおよびサブフレームは容器胴体に溶接固定されるが、両者を溶接する際、主軸受けと副軸受けとがそれらの軸線が一致するように互いに芯出しされた状態で固定する必要がある。

そこで、特許文献１においては、密閉容器の端部開口を固定台の基準面に当接させながら圧入し、溶接することで、圧縮ユニットとサブフレームを芯出ししていた。これによれば、圧縮ユニット側とサブフレーム側の軸芯のずれを簡単に修正できるばかりでなく、短時間で組み立てることができる。

しかしながら、この組立方法は、密閉容器の内径に対して、圧縮ユニットのメインフレームの外径とサブフレームの外径をそれぞれ圧入するに最適な寸法に部品精度を管理する必要がある。

すなわち、密閉容器の内径に対して、メインフレームまたはサブフレームの外径が大きすぎると、メインフレームまたはサブフレームを密閉容器内部に圧入することができない。したがって、従来では密閉容器の内径、サブフレームおよびメインフレームの外径には厳しい部品精度が要求されていた。

また、別の問題として、密閉容器には、圧縮ユニットを圧入する前に電動機のステータが焼嵌めされるが、その際、密閉容器は高温に加熱膨張されるため、熱膨張・熱収縮によって密閉容器が歪むおそれがある。そのため、密閉容器が歪んだ場合には、組立装置の基準面との間で誤差が生じ、組立精度が低下するおそれもあった。

特開２００５−１９５００５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、各部品の寸法精度を緩和して、より安価かつ短時間でスクロール圧縮機を組み立てる組立装置およびその組立方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、密閉容器の塑性変形を抑えて、高精度な組立を実現することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。円筒状の容器胴体の両端に蓋体を備えた密閉容器内に、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮部と、シャフトを介して上記旋回スクロールを駆動する電動機と、上記シャフトの一端を軸支する主軸受けを有して上記圧縮部を支持するメインフレームと、上記シャフトの他端を軸支する副軸受けを有するサブフレームとを備えるスクロール圧縮機の組立方法において、上記メインフレームに上記圧縮部と上記シャフトとを組み込んで圧縮ユニットを形成したのち、上記容器胴体の少なくとも一部を所定温度に予熱した状態で上記圧縮ユニットを上記容器胴体内に圧入する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、上記容器胴体の少なくとも一部を所定温度に予熱した状態で上記サブフレームを上記容器胴体内に圧入する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、上記予熱温度は、上記ステータの焼嵌め、上記圧縮ユニットの焼嵌め温度以下であることを特徴としている。

本発明には、次の特徴も含まれる。請求項４に記載の発明は、円筒状の容器胴体の両端に蓋体を備えた密閉容器内に、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮部と、シャフトを介して上記旋回スクロールを駆動する電動機と、上記シャフトの一端を軸支する主軸受けを有して上記圧縮部を支持するメインフレームと、上記シャフトの他端を軸支する副軸受けを有するサブフレームとを備えるスクロール圧縮機の組立方法において、
上記容器胴体の一部を加熱膨張させたのち、上記電動機のステータと上記サブフレームとを上記容器胴体に挿入して、上記容器胴体内に上記ステータと上記サブフレームとを焼嵌めする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４において、上記サブフレームに対向する上記容器胴体の一部を溶接して、上記サブフレームを本固定することを特徴としている。

請求項１または２に記載の発明によれば、メインフレームとサブフレームの圧入時に、容器胴体の一部を予熱して、容器胴体を微少に熱膨張させることにより、メインフレームとサブフレームの外径寸法精度を緩めても、確実に圧入することができるばかりでなく、調芯精度は落ちないので、より製造コストを抑えることができる。

ここで、本発明において、予熱とは、容器胴体を熱膨張・熱収縮の熱サイクルを繰り返し負荷しても、容器胴体の塑性変形が起きない程度の温度である。

より好ましくは、予熱温度は、ステータの焼嵌め温度以下をいい、容器胴体の材質によって温度は異なるが、例えば５０〜１５０℃の範囲であることが好ましい。

請求項４〜５に記載の発明によれば、容器胴体の一部を加熱膨張させたのち、ステータと共にサブフレームを同時に焼嵌めすることにより、組立工程を簡略化することができるばかりでなく、容器胴体にかかる熱疲労を最小限に抑えることができる。

本発明において、加熱膨張とは、容器胴体の一部を焼嵌め温度に加熱して、その内径をステータの外径よりも大径に膨張させる温度範囲をいう。

次に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。まず、図１の断面図に本発明によって組み立てられるスクロール圧縮機の内部構造を示し、これについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、上述した従来例と同一もしくは同一と見なされる箇所には同じ参照符号を用いている。

図１に示すように、このスクロール圧縮機１は、縦置きされる円筒状の密閉容器２を有し、その内部にメインフレーム３，圧縮部４，電動機５，シャフト（回転駆動軸）６およびサブフレーム７が収納されている。なお、密閉容器２内には、このほかに電動機５を駆動するための電源ケーブル，潤滑用の潤滑油などが収納されているが、これらは本発明にとって重要な構成要素ではないため特に図示はせず、またその説明も省略する。

密閉容器２は円筒状の容器胴体２１と、同容器胴体２１の両端側に一体的に取り付けられる上蓋２２および下蓋２３とを備えている。容器胴体２１は厚手の鋼板を円筒状に加工し両端を溶接してなる円筒体もしくはシームレスの円筒体のいずれであってもよい。上蓋２２および下蓋２３は、最終工程において容器胴体２１に溶接される。

メインフレーム３は、外周がほぼ真円状に形成された円盤状のフレームを有し、その中央にはシャフト６の主軸６１を軸支する主軸受け３１が形成されている。メインフレーム３の上面側には、旋回スクロール４２の鏡板４２１が自転防止用のオルダムリング３３を介して収納される収納凹部３２が形成されている。メインフレーム３は容器胴体２１内に圧入されるため、その外径は容器胴体２１の内径よりも若干大きく形成される。

収納凹部３２の中央はさらに一段低く形成されており、シャフト６のクランク軸６２と、旋回スクロール４２のボス４２３とが旋回運動可能な状態で格納されている。また、メインフレーム３には、シャフト６内に形成されている導油孔６３によりメインフレーム３の上部に供給された潤滑油を密閉容器２の底部側に戻すための図示しない排油通路が設けられている。また、内部高圧型の場合、メインフレーム３には圧縮部４の密閉作動室４４で生成された高圧冷媒を電動機室に導くための図示しない冷媒通路が設けられる。

この例において、メインフレーム３は例えば削りだし加工によって形成され、その外周面は平滑であるが、メインフレーム３の外周面と容器胴体２１の内面との間に所定幅の隙間が生ずるような凹部を設け、この凹部を溶接個所としてもよい。

これによれば、凹部を溶接個所とすることにより、溶接によって生じる歪みを凹部で逃がすことができる。なお、凹部の幅（深さ）が大きすぎるとスパッタ混入などの不良原因となるため、凹部の幅は０．１〜０．３ｍｍ程度が好ましい。

圧縮部４は、固定スクロール４１と旋回スクロール４２との組み合わせ体よりなる。固定スクロール４１は、円盤状の鏡板４１１の下面に一体的に形成された渦巻状のスクロールラップ４１２を有し、そのほぼ中央には内部で生成された高圧冷媒を吐出するための吐出口４１３が設けられている。

旋回スクロール４２は、円盤状の鏡板４２１の上面に一体的に形成された渦巻状のスクロールラップ４２２を有し、鏡板４２１の背面中央には、シャフト６のクランク軸６２が差し込まれる円筒状のボス４２３が形成されている。この固定スクロール４１と旋回スクロール４２の各スクロールラップ４１２，４２２同士を互いに噛み合わせることにより、内部に冷媒を圧縮するための密閉作動室４４が形成される。

固定スクロール４１の背面側（反旋回スクロール４２側で、図１では上面）には、圧縮ユニットの水平出し工程において用いられる水平基準面４３が形成されている。水平基準面４３は、固定スクロールの中央部分に設けられることが好ましいが、外周側に環状として設けられていてもよい。

メインフレーム３および固定スクロール４１には、圧縮部４をメインフレーム３に固定するためのネジ孔３４，４５がそれぞれ設けられており、スクロールラップ４１２，４２２の調芯作業後に、各ネジ孔３４，４５同士がネジ８によって固定される。

電動機５には、容器胴体２１の内周面に沿って取り付けられるステータ５１と、同ステータ５１の中心に同軸的に配置されるロータ５２とを備えたインナーロータ型の電動機が用いられ、ロータ５２の中心には、シャフト６が例えば焼嵌めにより一体的に取り付けられている。

シャフト６は、ロータ５２が取り付けられる主軸６１と、主軸６１の上端側に偏心した状態で一体的に形成されるクランク軸６２とを備えている。この例において、クランク軸６２は、主軸６１の外径（回転半径）よりも外側に張り出すように形成されている。

したがって、そのクランク軸６２をメインフレーム３の図１において下側から挿通することができないため、この例においては、メインフレーム３に圧縮部４を組み付けて圧縮ユニットとする前に、シャフト６をメインフレーム３の主軸受け３１に挿通しておく必要がある。

サブフレーム７は、外周が容器胴体２１の内周面に沿って固定される例えば円盤状のフレームを有し、その中央にはシャフト６の主軸６１の他端側を軸支する副軸受け７１が形成されている。サブフレーム７の下面（反電動機５側で、図１では下面）には、サブフレーム７の水平出し工程において用いられる水平基準面７２が形成されている。

上記構成のスクロール圧縮機１の組み立てには、次に一例として説明する組立装置が用いられる。図２は組立装置の前半部の正面図であり、図３は図２の側面図である。図４は、組立装置の後半部の正面図である。なお、図中に示されている一点鎖線は、組み立てられるスクロール圧縮機１の中心線である。

図２〜図４に示すように、この組立装置１００は、密閉容器２の容器胴体２１の一部を予熱する第１予熱部２００と、容器胴体２１内に圧縮ユニット１０（メインフレーム３，圧縮部４およびシャフト６を予め組み立ててなる圧縮ユニット）を圧入する圧縮ユニット圧入部３００と、圧縮ユニット１０が取り付けられた容器胴体２１を再度予熱する第２予熱部４００と、第２予熱部４００で温められた容器胴体２１内にサブフレーム７を圧入するサブフレーム圧入部５００とからなる組立モジュールを備えている。

この例において、これら各組立モジュールは、容器胴体２１を一方から他方に向かって運搬しながらスクロール圧縮機１０として組み立てるコンベア方式に配置されている。第１予熱部２００と圧縮ユニット圧入部３００との間には、予熱された容器胴体２１を搬送する第１搬送手段１１０が設けられており、圧縮ユニット圧入部３００からサブフレーム圧入部５００の間には第２搬送手段１２０が設けられている。

第１搬送手段１１０は、頑丈な金属製のＺ軸フレーム１１１と、同Ｚ軸フレーム１１１に沿って上下（Ｚ軸方向）に昇降可能に取り付けられたＸ軸フレーム１１２とを有し、Ｘ軸フレーム１１２には、Ｘ軸フレーム１１２に沿って左右（Ｘ軸方向）に移動可能に取り付けられた搬送部１１３が設けられている。

図３に示すように、Ｘ軸フレーム１１２は圧縮ユニット圧入部３００の前面側に設けられており、搬送部１１３によって搬送される容器胴体２１を圧縮ユニット圧入部３００の容器保持手段３１０に受け渡すことができる位置に配置されている。

搬送部１１３は図示しない駆動手段によって駆動され、先端（図２では下端）には、容器胴体２１の内側をチャックして固定する固定シリンダ１１４が設けられている。固定シリンダ１１４は、全体が駆動手段を介して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられており、第１予熱部２００で温められた容器胴体２１を吊り持ちした状態で、次の圧縮ユニット圧入部３００に搬送する。

第２搬送手段１２０は、水平な作業台１２１に設置された圧縮ユニット固定台１３０をＸ軸方向に左から右へ搬送するベルトコンベアからなる。この例において、第２搬送手段１２０はベルトコンベア方式を採用しているが、これ以外にチェーン方式やリニア方式でもよく、圧縮ユニット固定台１３０を搬送可能な構成であれば、その仕様は特に限定されない。

圧縮ユニット固定台１３０は、図６および図７に示すように、作業台１２１の流れに伴って移動するパレット１３１と、固定スクロール４１を下向きにした状態で圧縮ユニット１０が載置される載置台１３２とを備えている。パレット１３１と載置台１３２には、固定スクロール４１を下向きに載置した際、その一部を逃がすための開口部１３３が設けられている。

載置台１３２は、パレット１３１の中央部において一段高くなるように形成されており、その上面には圧縮ユニット１０の水平出しをするための水平基準面１３４が設けられている。この水平基準面１３４に沿って固定スクロール４１の水平基準面４３がセットされ、この水平基準面１３４と水平基準面４３の２つの面により圧縮ユニット１０の水平状態が保証される。

圧縮ユニット固定台１３０には、載置台１３２に設置された圧縮ユニット１０を固定する圧縮ユニット固定手段としてのチャック爪１４０が設けられている。チャック爪１４０は先端にフック１４１を有し、フック部１４１を固定スクロール４１の外周面に形成されたチャック溝４１４に係止することにより、圧縮ユニット１０が載置台１３２に固定される。

この例において、チャック爪１４０は、固定スクロール４１の外周面に沿って円周方向に９０°間隔で４カ所設けられているが、１２０°間隔で３カ所であっても良く、その数は任意に設定できる。また、圧縮ユニット固定手段は、水平基準面４３，１３４とを密着させることができる構造であれば、その形態は任意である。

図２〜図５を参照して、第１予熱手段２００は、容器胴体２１が取り付けられる第１ベース２１０と、同第１ベース２１０の中央から容器胴体２１の内側に向かって突設された第１ヒータ２２０とを備えている。

第１ベース２１０は、中央に容器胴体２１が差し込まれる円筒状の係止部２１１が設けられており、係止部２１１には、容器胴体２１の外周面が係止される係止面２１２と、容器胴体２１の下端面２１ｂに沿って当接する段差面２１３とが設けられている。

したがって、容器胴体２１を係止部２１１の上端側から差し込み、その下端面２１ｂを段差面２１３と当接する位置まで差し込むことにより、係止部２１１に容器胴体２１が水平かつ垂直に立てた状態で保持される。

第１ヒータ２２０は、円筒状の支柱２２１の周りに高周波誘導コイル２２２が螺旋状に巻回された高周波誘導ヒータからなり、第１ベース２１０の下端から容器胴体２１の内側に向かって所定高さに突設されている。

この例において、第１ヒータ２２０は容器胴体２１の内側に差し込まれ、容器胴体２１を内側から加熱するようにしているが、これ以外に、容器胴体２１の外周側に高周波誘導コイル２２２を配置して、外側から加熱するようにしてもよい。

また、第１ヒータ２２０は、高出力で立ち上がりが早い高周波誘導ヒータが用いられているが、一般的な電熱コイルなどを用いてもよく、第１ヒータ２２０は容器胴体２１を加熱できる構成を備えていれば、その具体的な構成は仕様に応じて任意である。より好ましくは、第１ヒータ２２０もしくは第１ベース２１０には、容器胴体２１の温度を計測する熱電対などの温度センサが設けられていることがよい。

次に、図２に示すように、圧縮ユニット圧入部３００は、容器胴体２１を把持する容器保持手段３１０と、容器胴体２１内に向けて圧縮ユニット１０を圧入する圧入手段３２０とが設けられている。

これら容器保持手段３１０と圧入手段３２０は、垂直に立設された支持フレーム３０１のガイドレール３０２，３０２（３０３，３０３）に図示しない駆動手段を介して、それらが独立的に上下に昇降可能に設けられている。

容器保持手段３１０は、左右一対の容器保持アーム３１１，３１１を備えている。容器保持アーム３１１，３１１は、それぞれ一端側を回転支軸として、他端側が回動するように形成されている。これら各容器保持アーム３１１，３１１は所定の駆動手段（例えばエアシリンダーなどをアクチュエータ）を介して駆動されるが、この例では任意であるため、図示しない。

容器保持アーム３１１，３１１は、例えば円弧状のアームとして左右対称に形成されており、容器胴体２１を両側から把持して、容器胴体２１の中心軸線が圧縮機の中心軸線Ｚと同軸に位置決めするように取り付けられている。

図７を併せて参照して、圧入手段３２０は、ガイドレール３０３，３０３に移動可能に設けられた昇降ベース３２１と、同昇降ベース３２１の下側に一体的に取り付けられた圧入ヘッド３２２とを有し図示しない駆動手段によってガイドレール３０３，３０３に沿って上下（Ｚ軸方向）に昇降可能に設けられている。

圧入ヘッド３２２は、昇降ベース３２１に沿って水平に取り付けられた円盤体からなり、その周縁部には容器胴体２１の上端２１ａを押圧する水平な押圧面３２３が設けられている。

再び図２および図３に示すように、圧縮ユニット圧入部３００は、容器胴体２１に圧入された圧縮ユニット１０を固定するための溶接手段３３０が設けられている。この例において、溶接手段３３０は、圧縮機中心軸Ｚを中心とする円周上に９０°間隔で４カ所配置され、その先端には溶接トーチ３３１が設置されている。なお、溶接手段３３０の種類および配置形態は仕様に応じて任意に設定可能である。

支持フレーム３０１には、圧縮ユニット圧入部３００を制御するための制御コンソール３４０が設けられている。制御コンソール３４０には、表示モニターは各種操作パネル，計器類などが一体に組み込まれており、各種設定値を入力することにより、プレス圧や溶接条件などが設定できるようになっている。

次に、図４を参照して、第２予熱部４００は、コ字状に形成された支持フレーム４０１に一体的に取り付けられた第２ヒータ４１０と、パレット１３０に乗って搬送されてきた容器胴体２１を第２ヒータ４１０に向かって持ち上げる第２昇降手段４２０とを備えている。

第２ヒータ４１０は、円筒状の支柱４１１の周りに高周波誘導コイル４１２が螺旋状に巻回された高周波誘導ヒータからなり、支持フレーム４０１の上部から下に向かって凸に形成され、その先端が容器胴体２１の上端から内側に向かって差し込まれる。

この例において、第２ヒータ４１０も第１ヒータ２２０と同じ高周波誘導ヒータからなるが、これ以外に、電熱コイルなどを採用してもよく、仕様に応じて任意に変更可能である。

第２昇降手段４２０は、容器胴体２１をパレット１３０ごと支持する支持テーブル４２１と、同支持テーブル４２１を例えば空気圧などの図示しない駆動手段を介して上下方向（Ｚ軸方向）に昇降駆動する駆動部４２２とを備えている。

次に、図９を併せて参照して、サブフレーム圧入部５００は、コ字状に形成された支持フレーム５０１に図示しない駆動手段を介して上下方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に取り付けられた昇降ベース５１０に一体的に取り付けられた圧入ヘッド５２０と、同圧入ヘッド５２０を介して容器胴体２１内に挿入されたサブフレーム７を容器胴体２１に固着するための溶接部５３０とを備えている。

圧入ヘッド５２０は、サブフレーム７を吊り持ちした状態で支持するサブフレーム固定台５４０が設けられている。サブフレーム固定台５４０は、容器胴体２１内に差し込まれるように周縁の押圧面５２１よりも一段高く形成されており、その先端側の外周には、サブフレーム７の水平基準面７２に沿って当接する水平基準面５４１が設けられている。

サブフレーム固定台５４０の中央は一段低く凹まされており、その中央にはサブフレーム７の副軸受け７１を固定するサブフレーム固定手段５５０が設けられている。サブフレーム固定手段５５０は、上記圧縮ユニット圧入部３００で説明したものと同じチャック爪構造を有し、図示しない駆動手段により駆動され、副軸受け７１の外周面を把持するように設けられている。

また、サブフレーム固定台５４０は、磁性体（マグネット）からなり、図示しないがサブフレーム固定台５４０には、電磁石用のマグネットコイルが設けられている。すなわち、そのコイルに通電することにより、サブフレーム固定台５４０は電磁石となり、サブフレーム７を磁気的に吸着保持する。

溶接部５３０は、先の圧縮ユニット圧入部３００の溶接手段３３０と同じ構成からなり、圧縮機中心軸Ｚを中心とする円周上に９０°間隔で４カ所設けられている。各溶接部５３０の先端には、容器胴体２１とサブフレーム７とを溶接するための溶接トーチ５３１がそれぞれ設けられている。

次に、図１〜図９を参照して、上記組立装置１００を使用してのスクロール圧縮機１の組立手順の一例について説明する。

まず、組立装置１００による組立を始める前準備として実施される前組立工程について説明する。前組立工程には、メインフレーム３に圧縮部４とシャフト６とを組み込んで圧縮ユニット１０とする圧縮ユニット組立工程と、シャフト６の主軸６１に電動機５のロータ５２を一体的に取り付けるロータ取付工程と、密閉容器２の容器胴体２１内に電動機５のステータ５１を一体的に取り付けるステータ取付工程とが含まれる。

圧縮ユニット組立工程においては、メインフレーム３の主軸受け３１にシャフト６の主軸６１を挿通し、クランク軸６２を旋回スクロール４２のボス４２３に連結した後、固定スクロール４１をメインフレーム３に取り付ける。

この例によると、シャフト６はクランク軸６２が主軸６１の外径よりも外側に張り出すように形成されているため、シャフト６を先にメインフレーム３に取り付ける必要があるが、主軸６１の外径内にクランク軸６２が設けられている場合には、メインフレーム３に圧縮部４を組み込んだ後に、メインフレーム３の主軸受け３１にシャフト６を挿通してもよい。

圧縮ユニット組立工程を終えたのち、図示しない調芯装置を有する圧縮ユニット調芯工程で、固定スクロール４１と旋回スクロール４２との相対的なラップ位置を位置決め（調芯）する。しかるのち、固定スクロール４１と旋回スクロール４２をボルトなどで固定して、圧縮ユニット１０の調芯が終わる。

また、ロータ取付工程は専用のロータ取付装置を用いて行われ、この例において、ロータ５１は圧縮ユニット１０の主軸６１に対して焼嵌めによって一体的に取り付けられる。ステータ取付工程も専用のステータ取付装置を用いて行われ、この例において、ステータ５２も容器胴体２１の内面に焼嵌めによって一体的に取り付けられる。

なお、ステータ取付工程は、この前組立工程ではなく、別実施例として後に説明するステータ組立工程（図１０〜図１２）で実施してもよい。

上述した前組立工程を経て完成した容器胴体２１を、まず、第１予熱手段２００の第１ベース２１０に取り付ける。それには、まず、容器胴体２１の下端２１ｂを下にした状態で、第１ベース２１０の上から差し込むことにより、容器胴体２１の下端面２１ｂが段差面２１３に当接して停止し、図５に示すように、容器胴体２１が第１ベース２１０にセットされる。

容器胴体２１を第１ベース２１０にセットし、制御コンソール３４０に各種設定条件（予熱温度、予熱時間、圧入速度など）を入力した後、図示しない開始ボタンを操作する。これにより、図示しない制御部は、第１ヒータ２２０に通電を開始し、設定温度Ｔ℃まで容器胴体２１を加熱する。

本発明において、予熱温度Ｔは、少なくともステータの焼嵌め時の焼嵌め温度以下とし、例えば５０〜１５０℃の範囲であることが好ましい。これによれば、容器胴体を微少に熱膨張させることにより、メインフレームとサブフレームの外径寸法精度を緩めても、調芯精度は落とさず圧入できるので、より製造コストを抑えることができる。

所定の予熱温度Ｔまで容器胴体２１が所定温度まで加熱されると、第１搬送手段１１０の搬送部１１３が容器胴体２１の上部に移動したのち、固定シリンダ１１４を容器胴体２１の内側に差し込み、図示しない内張チャックを介して容器胴体２１を内側から固定し、吊り持ちする。

その状態で、搬送部１１３は速やかに移動を開始し、圧縮ユニット圧入部３００の容器保持アーム３１１，３１１の前方に容器胴体２１を移動させ、各容器保持アーム３１１，３１１の内側に容器胴体２１を移動する。

各容器保持アーム３１１，３１１の内側に容器胴体２１が搬送されると、各容器保持アーム３１１，３１１は、互いに内側に向かって閉じて容器胴体２１を把持する。その後、搬送部１１３の内張チャックを解除し、容器胴体２１を容器保持手段３００に受け渡す。

次に、容器保持手段３１０は、容器胴体２１を圧縮ユニット１０に向かって下降し始め、容器胴体２１の下端２１ｂがメインフレーム３の縁に当接した時点で下降を一旦止まる。

代わって、圧入ヘッド３２２が下降を開始し、その押圧面３２３にて容器胴体２１の上端面２１ａを押圧しながら容器胴体２１をさらに下に向かって押し込み、容器胴体２１内に圧縮ユニット１０を圧入する。この圧入は、容器胴体２１の下端面２１ｂが圧縮ユニット固定台１３０の受け面１３５に当接するまで行われる。

このとき、容器胴体２１は予熱工程により予熱されているため、圧入時に容器胴体２１に係る負荷を低減できるばかりでなく、メインフレーム３の外径寸法を高精度にすることなく、確実に圧入作業を行うことができる。

圧縮ユニット１０が圧入されると、圧入ヘッド３２２で容器胴体２１を押し付けた状態のまま、溶接手段３３０の各溶接トーチ３３１がメインフレーム３の側面に移動し、アークスポット溶接により、容器胴体２１と圧縮ユニット１０のメインフレーム３とを一体的に溶接する。しかるのち、圧入ヘッド３２２は初期状態まで持ち上げられる。

内部に圧縮ユニット１０が収納された容器胴体２１は、パレット１３０によって次の第２予熱部４００に搬送される。パレット１３０が第２予熱部４００の所定位置に到達すると、昇降手段４２０が駆動し、容器胴体２１はパレット１３０ごと上に持ち上げられ、図８に示すように、その上端２１ａの開口部から第２ヒータ４１０が所定深さ差し込まれた状態で停止する。

容器胴体２１が停止すると、第２ヒータ４１０に通電が開始され、容器胴体２１の上部を加熱する。このときの加熱温度Ｔも少なくともステータの焼嵌め時の焼嵌め温度以下とし、例えば５０〜１５０℃であることが好ましい。容器胴体２１が所定の予熱温度に達するのを確認すると、昇降手段４２０はパレット１３０を下降して作業台１２１に戻したのち、パレット１３０を次のサブフレーム圧入部５００に搬送する。

パレット１３０がサブフレーム圧入部５００の所定位置に到達すると、パレット１３０は一旦停止したのち、サブフレーム圧入工程が開始される。なお、圧入ヘッド５２０には、予めサブフレーム７が取り付けられている状態とする。

図９に示すように、まず、圧入ヘッド５２０が下降し、サブフレーム７の外周が容器胴体２１の上端２１ａに当接し、圧入ガイドＧを案内しつつ、そこからさらに下に移動することで、サブフレーム７が容器胴体２１の内部に圧入される。サブフレーム７の圧入は、容器胴体２１の上端面２１ａがサブフレーム固定台５４０の押圧面５２１に当接するまで行われる。

次に、圧入ヘッド５２０は容器胴体２１を押し付けた状態のまま、溶接手段５３０の各溶接トーチ５３１がサブフレーム７の側面に移動し、アークスポット溶接により、容器胴体２１とサブフレーム７とを一体的に溶接する。しかるのち、圧入ヘッド５２０は初期位置まで持ち上げられる。

一連の工程によって、圧縮ユニット１０とサブフレーム７とが容器胴体２１に組み付けられる。組立が完了すると、パレット１３０は完成した容器胴体２１を乗せたまま、サブフレーム圧入部５００から搬出され、その他の部品の取り付けなどを行い、最後に容器胴体２１の両端に上蓋２２と下蓋２３を溶接することでスクロール圧縮機１００の完成体となる。

この実施形態において、容器胴体２１には予め電動機５のステータ５１が一体的に取り付けられているが、ステータ５１の焼嵌め作業と同時にサブフレーム７を容器胴体２１に取り付けてもよい。このような態様も本発明に含まれる。

以下にその実施形態について説明する。図１０は、本発明の第２組立装置の概略図であり、図１１〜図１３は組立工程を模式的に示した模式図である。この第２組立装置６００は、容器胴体２１を加熱する加熱部７００と、加熱された容器胴体２１にステータ５１とサブフレーム７とを同時に組み込む焼嵌め部８００とを備えている。なお、第２組立装置６００は先の組立装置１００の前工程として一体的に設けられていてもよいし、別に設けられていてもよい。

図１１を併せて参照して、加熱手段７００は、容器胴体２１が取り付けられる第２ベース７１０と、同第２ベース７１０の中央から容器胴体２１の内側に向かって突設された加熱ヒータ７２０とを備えている。

第２ベース７１０は、中央に容器胴体２１が下向きに差し込まれる円筒状の係止部７１１が設けられており、係止部７１１には、容器胴体２１の外周面が係止される係止面７１２と、容器胴体２１の下端面２１ａを受け止める段差面７１３とが設けられている。

したがって、容器胴体２１を係止部７１１の上端側から差し込み、その下端面２１ａが段差面７１３と当接する位置まで差し込むことにより、係止部７１１に容器胴体２１が垂直に立てた状態で支持される。

加熱ヒータ７２０は、円筒状の支柱７２１の周りに高周波誘導コイル７２２が螺旋状に巻回された高周波誘導ヒータからなり、第２ベース７１０の下端から容器胴体２１の内側に向かって所定高さに突設されている。

この例において、加熱ヒータ７２０は容器胴体２１の内側に差し込まれ、容器胴体２１を内側から加熱するようにしているが、容器胴体２１の外周側に高周波誘導コイル７２２を配置して、外側から加熱するようにしてもよい。

また、加熱ヒータ７２０は、高出力で立ち上がりが早い高周波誘導ヒータが用いられているが、一般的な電熱コイルなどを用いてもよく、加熱ヒータ７２０は容器胴体２１を加熱できる構成を備えていれば、その具体的な構成は仕様に応じて任意である。より好ましくは、加熱ヒータ７２０もしくは第２ベース７１０には、容器胴体２１の温度を計測する熱電対などの温度センサが設けられていることがよい。

加熱手段７００は、加熱膨張された容器胴体２１を次の焼嵌め部８００に搬送するための搬送部７３０を備えている。この例において、搬送部７３０は、頑丈な金属製のＺ軸フレーム７３１と、同Ｚ軸フレーム７３１に沿って上下に昇降可能に取り付けられたＸ軸フレーム７３２とを有し、Ｘ軸フレーム７３２には、Ｘ軸フレーム７３２に沿って左右に移動可能に取り付けられた搬送部７３３が設けられている。

搬送部７３３の先端には、内張チャック方式の固定シリンダ７３４が設けられており、固定シリンダ７３４を介して容器胴体２１が搬送部７３３に吊り持ち保持される。

焼嵌め部８００は、加熱膨張された容器胴体２１内にステータ５１とサブフレーム７とを同時に挿入する挿入部８１０と、挿入後の容器胴体２１を冷却する冷却部８３０と、サブフレーム７を容器胴体２１に固定する溶接部８４０とからなる。

挿入部８１０は、サブフレーム７およびステータ５１が載置される載置台８１１を備えている。載置台８１１は、円盤状に形成されたベース８１２を有し、ベース８１２の中央には、円筒状の固定台８１３が一段高く形成されており、ベース８１２と固定台８１３との間には、容器胴体２１の下端面２１ａを受け止める受圧面８１４が設けられている。

固定台８１３の上端面には、環状に形成された水平基準面８１５が設けられており、この水平基準面８１５に沿ってサブフレーム７が載置される。固定台８１３の中央は、一段凹まされ、そこにサブフレーム７の副軸受け７１を固定するチャック爪８１６と、副軸受け７１内に沿って挿入されるガイドピン８１７が設けられている。

載置台８１１には、ステータ５１を支持するためのステータ支持台８２０がさらに設けられている。ステータ支持台８２０は、上記固定台８１３の底面から立設された少なくとも２片の板状体からなり、先端（上端）がサブフレーム７の挿通孔７３を通ってステータ５１の下端面に当接するように設けられている。これにより、ステータ５１はステータ支持台８２０により所定高さに持ち上げられた状態で水平に支持される。

この例において、ステータ支持台８２０は、固定台８１３の底部から立設され、ステータ５１の底面を支持するようになっているが、ステータ５１の焼嵌めに際しては、容器胴体２１は高温に加熱されるため、容器胴体２１の端部２１ａが熱膨張により変形して、サブフレーム７と容器胴体２１との平行度が高精度に保てないおそれもある。

そこで、図１３に示すように、ステータ支持台８２０の下端部を固定台８１３内に引き込み可能に取り付けて、熱膨張による寸法誤差が生じた場合には、焼嵌め後にステータ支持台８２０を引き込み、溶接時に再度容器胴体２１の端部２１ｂを押圧してサブフレーム７の平行度を確保するようにしてもよい。

冷却部８３０は、図示しない送風ユニットなどによるもので、高温状態にある容器胴体２１を強制的に冷却する冷却装置である。これによれば、熱膨張した容器胴体２１を急速に冷却することにより、熱膨張・熱収縮による寸法変化をできるだけ小さく抑えることができる。

溶接部８４０は、コ字状に形成された支持フレーム８４１に図示しない駆動手段を介して昇降可能に取り付けられた押圧部８４２と、容器胴体２１の側面からサブフレーム７をスポット溶接する溶接部８４３とを備えている。溶接部８４３は、圧縮機中心軸Ｚを中心とする円周円上に９０°間隔で４カ所設けられている。溶接部８４３の先端には、容器胴体２１とサブフレーム７とを溶接するための溶接トーチ８４４がそれぞれ設けられている。

図１０〜図１２を参照しながら、この第２組立装置を用いた容器胴体２１の組立手順の一例について説明する。まず、容器胴体２１を端部２１ａが下を向くように加熱部７００の第２ベース７１０にセットする。次に、挿入部８１０の載置台８１１にサブフレーム７とステータ５１をそれぞれセットしたのち、組立開始ボタンを押す。

これにより、加熱ヒータ７２０への通電が開始され、容器胴体２１が加熱される。ここで、加熱ヒータ７２０は、容器胴体２１を焼嵌め温度Ｔ１に加熱する。この例において、焼嵌め温度Ｔ１は、例えば２５０〜３５０℃であることが好ましい。

すなわち、焼嵌め温度Ｔ１が２５０℃未満であると、容器胴体２１の熱膨張が十分でないため、焼嵌めすることができない。逆に、焼嵌め温度Ｔ１が３５０℃よりも大きいと、熱膨張が大きくなりすぎ、容器寸法の精度が著しく低下するおそれがある。

容器胴体２１が上記焼嵌め温度Ｔ１に加熱膨張されると、搬送部７３３が容器胴体２１の上部まで移動し、固定シリンダ７３４に固定された状態で吊り持ちされる。そのまま、容器胴体２１は、次の挿入部８１０の載置台８１１の直上に移動し一旦停止したのち、そのまま垂直に下降を始める。

このとき、容器胴体２１は加熱膨張されているため、ステータ５１に接触することなく、載置台８１１まで降下し、その下端面２１ａが載置台８１１の受圧面８１４に当接した位置で停止する。

容器胴体２１が放熱により、熱収縮するに伴い、ステータ５１は容器胴体２１の内周面に沿って一体的に固定される。ステータ５１が固定されると、載置台８１１は図示しない駆動手段を介して水平方向に移動を開始し、冷却部８３０へと搬送され、容器胴体２１に残った残熱が強制空冷ファンなどによって取り除かれる。

冷却後、載置台８１１は再び水平に移動し、容器胴体２１を次の溶接部８４０へと搬送する。溶接部８４０の所定位置に載置台８１１が到着すると、一旦停止し、押圧部８４２が下降して容器胴体２１の上端２１ｂを押圧固定する。

押圧状態のまま、溶接トーチ８４４がサブフレーム７の側面に移動して、容器胴体２１とサブフレーム７とを溶接固定する。これにより、容器胴体２１にステータ５１とサブフレーム７とが同時に組み込まれる。

以降は、先に説明した組立装置１００の予熱工程を経て圧縮ユニット１０を圧入すれば容器胴体２１としての完成体が得られるため、より組立工程を簡略化することができる。

この例において、組立装置１００，６００は組立安定性を確保するため、圧縮ユニット１０を下向きにした状態で圧入するようにしているが、圧縮ユニット１０を上向きにセットして圧入するようにしてもよく、本発明の組立手順を経れば、その向きや位置などは特に限定されない。

本発明により組み立てられるスクロール圧縮機の断面図。 本発明の一実施形態に係る組立装置の前半工程を模式的に示した正面図。 上記組立装置の側面図。 上記組立装置の後半工程を模式的に示した背面図。 第１予熱工程の詳細な動作説明図。 載置台に圧縮ユニットを載置した状態の要部断面図。 圧縮ユニット圧入工程の詳細な動作説明図。 第２予熱工程の動作説明図。 サブフレーム圧入工程の詳細な動作説明図。 第２組立装置の構成を模式的に示した正面図。 加熱工程の詳細な動作説明図。 挿入工程および溶接工程の詳細な動作説明図。 載置台の変形例を示す要部断面図。

符号の説明

１ スクロール圧縮機
２ 密閉容器
２１ 容器胴体
２２ 上蓋
２３ 下蓋
３ メインフレーム
４ 圧縮部
５ 電動機
５１ ステータ
５２ ロータ
６ シャフト
６１ 主軸
６２ クランク軸
７ サブフレーム
７１ 副軸受け
７２ 水平基準面
７２ 挿通孔
１００ 組立装置
１１０ 第１搬送手段
１２０ 第２搬送手段
１２１ 作業台
２００ 第１予熱部
２１０ ベース
２２０ 第１ヒータ
３００ 圧縮ユニット圧入部
３１０ 容器保持手段
３２０ 圧入手段
４００ 第２予熱部
４１０ 第２ヒータ
４２０ 昇降手段
５００ サブフレーム圧入部
５１０ 昇降ベース
５２０ 圧入ヘッド
５３０ 溶接手段
６００ 第２組立装置
７００ 加熱部
７１０ ベース
７２０ 加熱ヒータ
７３０ 搬送手段
８００ 焼嵌め部
８１０ 挿入部
８２０ ステータ支持台
８３０ 冷却部
８４０ 溶接部

Claims (5)

1. 円筒状の容器胴体の両端に蓋体を備えた密閉容器内に、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮部と、シャフトを介して上記旋回スクロールを駆動する電動機と、上記シャフトの一端を軸支する主軸受けを有して上記圧縮部を支持するメインフレームと、上記シャフトの他端を軸支する副軸受けを有するサブフレームとを備えるスクロール圧縮機の組立方法において、
   上記メインフレームに上記圧縮部と上記シャフトとを組み込んで圧縮ユニットを形成したのち、上記容器胴体の少なくとも一部を所定温度に予熱した状態で上記圧縮ユニットを上記容器胴体内に圧入することを特徴とするスクロール圧縮機の組立方法。
2. 上記容器胴体の少なくとも一部を所定温度に予熱した状態で上記サブフレームを上記容器胴体内に圧入する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組立方法。
3. 上記予熱温度は、上記ステータの焼嵌め温度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
4. 円筒状の容器胴体の両端に蓋体を備えた密閉容器内に、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮部と、シャフトを介して上記旋回スクロールを駆動する電動機と、上記シャフトの一端を軸支する主軸受けを有して上記圧縮部を支持するメインフレームと、上記シャフトの他端を軸支する副軸受けを有するサブフレームとを備えるスクロール圧縮機の組立方法において、
   上記容器胴体の一部を加熱膨張させたのち、上記電動機のステータと上記サブフレームとを上記容器胴体に挿入して、上記容器胴体内に上記ステータと上記サブフレームとを焼嵌めすることを特徴とするスクロール圧縮機の組立方法。
5. 上記サブフレームに対向する上記容器胴体の一部を溶接して、上記サブフレームを本固定することを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機の組立方法。
   

Images