JPH01267377A - 圧縮機の回転検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮機のクランク軸の回転に要するトルクの
変化から、クランク軸の回転異常を検知する圧縮機の回
転検査装置に関し、圧縮機の中でも特にスクロール圧縮
機の検査に通した装置に関する。

〔従来の技術〕

スクロール圧縮機は部品数が少なく、動作音が静かなた
め、冷凍装置用の中型圧縮機等に使用され始めている。

その構造については例えば特開昭６２−２５３９８２号
公報等により種々の提案がなされているが、基本部分は
共通である。

スクロール圧縮機の基本構造を第６図により説明すると
、ケース１００内の架構１０１に支持された可動スクロ
ール１０３に上方より固定スクロール１０２を嵌合させ
、両者の間に渦状空間１０４を形成する。架構１０１に
は又、クランク軸１０６がベアリング１０５，１０５に
て軸支される。

クランク軸１０６は、スイングリンク１０７、ドライブ
ピン１０８、オルダム継手１０９からなる伝動機構を介
して可動スクロール１０３と接続し、可動スクロール１
０３をクランク軸１０６に対して公転運動させる。これ
により前記渦状空間１０４が膨張、圧縮する。１１Ｏは
クランク軸１０６に回転運動を与えるモータである。

このようなスクロール圧縮機は他の例えばレシプロ圧縮
機と比べて擦り合せ部が多い０例えば固定スクロール１
０２と可動スクロール１０３の間は気密な擦り合せ構造
となっており、可動スクロール１０３、オルダム継手１
０９、ドライブビン１０日、スイングリング１０７の間
も擦り合せ構造となっている。更にハウジング１０１と
クランク軸１０６との間にはベアリング１０５，１０５
が介在する。

一般に圧縮機がその製造ラインで組立てを終了すると製
品検査を受けるが、スクロール圧縮機の場合、擦り合せ
部が多いことから、クランク軸に回転異常が生じやすい
、擦り合せ部に関連するクランク軸の回転異常としては
クランク軸１０６の過度の締め付け、ドライブビン１０
Ｂ周りの不良、オルダム継手１０９周りの不良、ベアリ
ング１０５周りの不良、スクロール１０２．１０３周り
の不良、擦り合せ部分への異物介在等によるものがある
。

このような回転異常の検知技術としては、圧縮機のモー
タを回転させ、このときのクランク軸の回転トルクをト
ルク検出器で測定するものが良く知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、このような従来技術では前記した原因の全て
の回転異常を検知できるわけではなく、また検知できた
回転異常についてもその原因までは判別できない、その
結果、クランク軸に回転異常のあることが明らかになっ
たとしても、原因究明のための再試験が必要になり、検
査工数、検査コストを増大させる。また、回転異常とし
て検知されるもののなかには検査の際の圧縮機のセット
不良等、圧縮機に原因しないものもあり、このようなも
のが回転異常として検知されてしまうと、再試験を一層
複雑にする。

本発明は斯かる現状に鑑み、圧縮機の回転異常をその原
因別に検知できる回転検査装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１装置は、第１図に実線で示されるように、
被測定対象体である圧縮機２のクランク軸ｌに連結固定
されるチャック１Ｂと、該チャック１８にトルク検出器
２８を介して機械的に連結される回転駆動手段２９と、
前記チャック１８の回転角検出手段５３と、前記トルク
検出器２８および回転角検出手段５３の出力信号を入力
し前記トルク検出器２８の出力信号を回転角検出手段５
３の出力信号に対応させて記憶する入力部５５と、該入
力部５５の記憶信号よりクランク軸ｌの回転に要するト
ルクの回転角に対応した波形を検出する検出部５６と、
該検出部５６の検出するトルク波形を正規のトルク波形
と比較する比較部５７と、該比較部５７の比較結果より
クランク軸ｌの回転異常を判定する判定部５８とを具備
する。

本発明の第２装置は、第１図に実線および破線で示され
るように、第１装置に更に、前記検出部５６の検出する
トルク波形を前記チャック１８の複数の回転について検
出する第２検出部５９と、該第２検出部５９の検出する
複数回についてのトルク波形を比較する第２比較部６０
と、該第２比較部６０の比較結果よりクランク軸ｌの回
転異常を判定する第２判定部６１とを具備せしめたもの
である。

〔作　　用〕

本発明の第１装置において、゛チャック１８で圧縮機２
のクランク軸ｌを固定した状態で回転駆動手段２９を作
動させると、無負荷状態でクランク軸１を回転させるの
に必要なトルクがクランク軸ｌの回転角に対応した波形
で検出部５５にて検出される。

しかして、このトルク波形はクランク軸ｌの回転状態を
正確に表わし、回転異常のあるときはその原因までをも
明らかにする。第２図にトルク波形と回転異常との関係
を原因別に示す。

第２図（イ）はクランク軸に過度の締め付けがある場合
である。スクロール圧縮機においてはクランク軸の回転
が正常な場合、トルクは回転角に関係なく一定の基準値
を示すが、クランク軸が過度に締め付けられている場合
は、基準値に対して一定の割合でトルクが増大する。

（ロ）はドライブビン周りに不良がある場合で、クラン
ク軸の１回の回転に対して１周期の波を生じる。

（ハ）は検査の際の圧縮機のセット不良に起因する場合
、に）はオルダム継手用りに不良がある場合である。い
ずれもクランク軸の１回の回転に対して２周期の波を生
じるが、前者の場合はピークの位相が９０°となり、後
者の場合はピークの位相が９０°以外となる。

（ホ）はベアリング周りに不良がある場合で、短周期の
波を生じる。

（へ）はスクロール周りに不良がある場合、（ト）は擦
り合せ部に異物が介在する場合である。いずれも急なピ
ークを生じるが、前者の場合はクランク軸の回転回数に
関係なく同じ回転角のところにピークを生じ、後者の場
合はクランク軸が１回転する度に異なるところにピーク
を生じる。

本発明の第１装置によると、検出されたトルク波形が正
規のトルク波形と比較されるので、第２図（イ）〜（ホ
）に示す回転異常がその原因とともに検出される。

本発明の第２装置によると、検出されたトルク波形が正
規のトルク波形と比較されるのみならず、クランク軸の
複数回の回転についてトルク波形を検出し、これらを互
いに比較し合うので、第２図（イ）〜（ト）に示す全て
の回転異常がその原因とともに検出される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を本発明の第２装置を備えた圧縮
機検査装置について説明する。この検査装置は圧縮機ク
ランク軸の軸方向変位の測定と回転検査が連続して実施
できるものである。

第３図は全体構造を一部破断で示した斜視図である。

第３図によると、被測定回転体ｌであるクランク軸を有
するスクロール圧縮機２（以下ワークという）が、クラ
ンク軸ｌを垂直にしてクランク軸ｌの露出端部を下方に
向けた状態でパレット３上に載置され、架体４上の測定
位置に搬入されるようになっている。５はワーク搬入用
シリンダー、６は架体４上方に架設された台７上にロッ
ドを下向きにして固着されたワーク押さえシリンダーで
、ロッド先端に押さえ金具８を備える。なお、架体４は
後述するチャックの通過を許容するために天板が測定位
置で開口した構造となっている。

架体４内には、第１移動体９が４本のガイドロッドｌＯ
に案内されて上下に一定ストロークで自由に昇降し得る
よう設けられている。第１移動体９の駆動手段であるギ
ャードモータ１１は、第１移動体９を上限位置、下限位
置との間で駆動する。

第１移動体９は中央部が開口し、ここに第２移動体１２
を収容する。コ字形に構成された第２移動体１２は、第
１移動体９に固着された支持体１３にガイド１４を介し
て昇降可能に支持される。第２移動体１２の駆動手段で
ある油圧シリンダ（図示せず）はそのスリーブを支持体
１３に固着し、ロッドを第２移動体１２に連結すること
により第２移動体１２を第１移動体９に対して上下に強
制駆動する。

第２移動体１２の天板１７には、チャック１８が上向き
に取付けられている。第２移動体１２には又、トルク検
出器２８およびチャック１８の回転駆動手段２９である
サーボモータが取付けられる。サーボモータ２９は減速
機３０、トルクリミッタ−３１を介してトルク検出器２
Ｂの一方の回転軸に接続され、トルク検出器２８の他方
の回転軸はチャック１８に接続される。トルク検出器２
′８はこの実施例ではトーシツンバー式の検出器を使用
しており、その一方の回転軸と他方の回転軸の間に生じ
るねじりからトルク検出を行うようになっている。

第４図は第３図装置の制御および回転検査機構を示した
回路図である。

この機構は第３図装置の主に運転を司るシーケンサ−５
１と、主に回転検査を司る計算機システム５２とを備え
る。

シーケンサ−５１は第３図装置に備わるリミットスイッ
チ等の各種動作検知器ＬＳの出力信号を入力ボートＩＰ
より入力し、この入力信号と、予め記憶されているプロ
グラムとに基づき、ワーク搬入用シリンダー５、ワーク
押さえシリンダー６、ギャードモータ１１、油圧シリン
ダー１５、サーボモータ２９等に動作指令信号を出力ポ
ートＯＰより出力する。

主に回転検査を司る計算機システム５２はＣＰＵを利用
した周知構造のもので、パラレル入カニニットＰＩおよ
びアナログデジタル変換器Ａ／Ｄに入力される入力信号
、ならびにキーボードからの信号を入力ボートＩＰを介
してＣＰＵに入力する。ＣＰＵは入力信号ならびにＲＯ
ＭおよびＤＩＳＲに記憶されている情報に基づき、ＲＡ
Ｍとの間で情報交換を行いながら信号を出力ポートＯＰ
を介してパラレル出力ユニッ）ＰＯより外部に出力する
。

ワーク２のクランク軸１を固定するチャック１８にはト
ルク検出器２８を介してサーボモータ２９が接続される
とともに、回転角検出手段５３であるアブソリュート型
ロータリーエンコーダが接続されている。計算器システ
ム５２のパラレル入カニニットＰＩにはロータリエンコ
ーダ５３からの信号と、シーケンサ−５１の出力ポート
ＯＰからの信号とが入力され、アナログジタル変換器Ａ
／Ｄにはトルク検出器２８からの信号が入力され、パラ
レル出カニニットＰＯからはシーケンサ−５１の入力ボ
ートＩＰに信号が出力される。またシーケンサ−５１と
計算機システム５２との間においてはシリアル入出カニ
ニット（図示せず）を介して信号の授受が行われる。

ＣＰＵの動作内容は第１図に示す入力部５５、検出部５
６、比較部５７、判定部５８、第２検出部５９、第２比
較部６０、第２判定部６１をもつもので、第５図のフロ
ーチャートで表わされる。

第５図におけるステップ■〜［相］は入力部５５、ステ
ップ■、［相］〜［相］は検出部５６、ステップ＠、０
゜［相］、［相］、０は比較部５７、ステップ０，０．
０゜［相］、［相］は判定部５８、ステップＯ１Ｏは第
２検出部５９、ステップ［相］〜［相］は第２比較部６
０、ステップ［株］〜■は第２判定部６１に対応する。

次に第３図〜第５図に示す装置の詳細な動作説明を行う
。

先ず、第３図を参照して装置全体の動作を詳しく説明す
る。

クランク軸ｌの一端を下方に露出ささた状態でパレット
３に載せられたワーク２が、ワーク搬入用シリンダー５
にて架体４上の測定位置に搬入される。測定位置に搬入
されると、ワーク２はワーク押さえシリンダー６にてこ
の位置に固定される。

ワーク搬入の際、第１移動体９は下限位置にある。

ワーク２が測定位置に固定されると、第１移動体９をギ
ャードモータ１１により駆動してクランク軸ｌの下端が
チャック１８内に挿入されるまで上昇させる。

クランク軸１がチャック１日に固定されると、この位置
で第１移動体９を固定しておいて、第１移動体９に備わ
る油圧シリンダー（図示せず）を駆動し、そのロッドを
所定圧力で伸出、縮退させる。これにより第２移動体１
２がクランク軸ｌの軸方向変位の分だけ上下に往復移動
し、この往復移動量を差動トランス（図示せず）等にて
検出することによりクランク軸１の軸方向変位が測定さ
れる。

軸方向変位の測定が終了し、かつ第２移動体１２の駆動
によりクランク軸ｌがその変位範囲のほぼ中間に位置さ
れると、サーボモータ２９が駆動される。これによりチ
ャック１日が回転しクランク軸１を回転させる一方、ク
ランク軸ｌの回転に必要なトルクがトルク検出器２８に
て測定される。

この回転トルクをクランク軸ｌの回転角度に対応して測
定すれば、そのパターンから回転異常の有無および種類
が検出される０回転検査に先たちクランク軸ｌをその変
位範囲の中間に位置させるのは、クランク軸１がその変
位範囲のいずれかの側に押圧されて回転負荷を生じるの
を防止するためである。

次に、回転検査の詳細を第５図により説明する。

先ずチャック１８の回転開始と同時にカウンタがセット
され、測定点をセットする（ステップ■〜■）、ロータ
リエンコンダ−５３が検出するチャック１８の回転角を
読み取り、セットされた測定点でトルク検出器２８が検
出するトルクを読み取る（ステップ■〜■）、これをチ
ャック１８が３回転する間、実行する（ステップ■〜［
相］）。

以上の動作によりワーク２のクランク軸１を回転させる
のに要するトルクが、第２図（イ）〜（ト）に示される
ように、クランク軸ｌの回転角に対応した波形として、
クランク軸ｌが３回転する分につき記憶される。

トルク波形が記載されると、記憶されたトルク波形の特
長を数値化するために、フリーエ展開を行い、フリーエ
級数定数分ａ０をその上限値へ〇と比較し、ａｏがＡ０
以上のときはトルク波形が第２図（イ）の場合と推定さ
れ、クランク軸ｌに適度の締め付けの存在することが判
定される（ステップ０〜０）。

ａｏがＡ０未満のときは引き続き基本波振幅ＩＦ１１、
第２高調波振幅ＩＦ！ｌ、第２萬調波位相θｔ、Ｋ次高
調波振幅ＩＰ、ｌ、に次高調波位相θ６を計算する（ス
テップ０〜［相］）。

ＩＰｌｌをその上限値Ａ、と比較し、ＩＦｌ　１がＡ２
以上のときはトルク波形が第２図（ロ）の場合と推定さ
れ゛、ドライブビン周りに不良のあることが判定される
（ステップ０．［相］）、１ＦＩｌがＡ１未満のときは
ＩＦ！　１をその上限値Ａ、と比較し、１ＦｔｌがＡ、
以上のときは更にθ２をｎ×９０°　（ｎ：０〜３の整
数）と比較し、θ２がｎ×９０°にほぼ等しいときは、
第２図（ハ）のワークセット不良の場合と判定され、そ
うでないときは第２図に）のオルダム継手周り不良の場
合と判定される（ステンレス■〜［相］）、ＩＰｌｌが
Ａ８未満のときはｌＦ、ｌをその上限値へ〇と比較し、
ＩＦｉｌがＡｔ以上のときは第２図に）に示すベアリン
グ周り不良と判定される（ステップ［相］、［相］）。

ｌＲＫ　ｌがＡ８未満のときは２周目、３周目のものの
間でトルク波形の定量比較を行う。このため、２ｒ１目
、３周目のトルク波形について差分くとなりあうサンプ
リングポイントの差）を計算し、２周目の差分最大値Ｄ
１．ｌＡ１．３周目の差分最大値Ｄイ□１．２周目の差
分量大位相θ０．３周目の差分最大位相θ７．を計算す
る（ステップ０〜Ｏ）。

Ｄ　ｓ　ｓ　ｘ　ｚ　−、Ｄ　Ｍ　ｓ　ｗ　１をその上
限値Ａ、と比較し、Ｄ□。、ＤＭＡ、ｌｆｆのいずれか
がＡ８未満のときはθＤｔとθＢ３との比較を行い、θ
。８とθ。、とがほぼ等しいときは第２図（へ）に示す
スクロール周辺節と判定され、そうでないときは第２図
（ト）に示す擦り合せ部の異物（移動異物）介在と判定
され、Ｄ、４．。、Ｄ□。のいずれもがＡ５以上のとき
は良品と判定される（ステップ［相］〜Ｏ）。

クランク軸ｌの回転検出が終了すると、第３図に示す第
１移動体９を下限位置まで下降させる。

これによりクランク軸１がチャック１８による拘束から
解放される。

クランク軸ｌが解放されると、ワーク押さえシリンダー
６のロッドを縮退させ、ワーク２を解放して架体４上に
より退出させる。

以上の如くしてクランク軸ｌの軸方向齋位および回転ト
ルクが１工程で正確に測定される。

〔発明の効果〕

本発明の第１装置は、圧縮器クランク軸の回転に要する
トルクを回転角に対応して検出することにより、フーリ
エ変換等の数偵解析も容易となり、回転異常をその原因
別に精度よく検出でき、例えば擦り合せの多いスフロー
フ圧縮器の回転検査に適用して検査精度を高め、製品品
質向上に寄与するとともに、検査能率を高め、検査コス
ト低減に寄与するものである。

また、本発明の第２装置はクランク軸の周回毎にトルク
検出を行い、検出トルク間で波形比較を行うことにより
、第１装置よりも更に多くの回転異常を原因とともに検
出し、検査精度の更なる向上を図るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１装置および第２装置の基本構造を
示すブロック図、第２図（イ）〜（ト）はトルク波形の
異常を原因別に示したグラフ、第３図〜第５図は本発明
の実施例を示したもので、第３図は実施例装置の全体の
構造を示す斜視図、第４図は制御および検査機構の電気
回路図、第５図は検査機構の要部動作を示すフローチャ
ート、第６図はスクロール圧縮機の構造を示す縦断面図
である。 図中、１　（１０６）：クランク軸、２；ワーク（圧縮
１ｌｌ）　、１８　：ｆ＋ッ’）、２８：トルク検出器
、２９：回転駆動手段、５３：回転角検出手段、５５：
入力部、５６：検出部、５７：比較部、５日：判定部、
５９：第２１＊出部、６０：第２比較部、６１：第２判
定部。 第　　６　　図 第　　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．被測定対象体である圧縮機（２）のクランク軸（１
   ）に連結されるチャック（１８）と、該チャック（１８
   ）にトルク検出器（２８）を介して連結される回転駆動
   手段（２９）と、前記チャック（１８）の回転角検出手
   段（５３）と、前記トルク検出器（２８）および回転角
   検出手段（５３）の出力信号を入力し前記トルク検出器
   （２８）の出力信号を回転角検出手段（５３）の出力信
   号に対応させて記憶する入力部（５５）と、該入力部（
   ５５）の記憶信号よりクランク軸（１）の回転に要する
   トルクの回転角に対応した波形を検出する検出部（５６
   ）と、該検出部（５６）の検出するトルク波形を正規の
   トルク波形と比較する比較部（５７）と、該比較部（５
   ７）の比較結果よりクランク軸（１）の回転異常を判定
   する判定部（５８）とを具備することを特徴とする圧縮
   機の回転検査装置。 ２．請求項１に記載の回転検査装置において、前記検出
   部（５６）の検出するトルク波形を前記チャック（１８
   ）の複数の回転について検出する第２検出部（５９）と
   、該第２検出部（５９）の検出する複数回についてのト
   ルク波形を比較する第２比較部（６０）と、該第２比較
   部（６０）の比較結果よりクランク軸（１）の回転異常
   を判定する第２判定部 （６１）とを具備せしめたことを特徴とする圧縮機の回
   転検査装置。