JPH07109192B2

JPH07109192B2 - 圧縮機の回転検査装置

Info

Publication number: JPH07109192B2
Application number: JP63096637A
Authority: JP
Inventors: 義則北村; 重美三輪; 伸宏佐原; 茂森本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH01267377A

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
機の検査に適した装置に関する。

〔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10
6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103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。110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。例えば固定スクロール10
2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109、ドライ
ブピン108、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、ドライブピン108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１に連結固定
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57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。

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１の回転異常を判定
する第２の判定部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１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１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１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）はドライブピ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、（ニ）はオルダム継手周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。

（ヘ）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１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１を垂直にしてクランク軸１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10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
ッター31を介してトルク検出器28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28はこの実施例ではトーション
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ー51
と、主に回転検査を司る計算機システム52とを備える。

シーケンサー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、パラレル入力ユニット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
にキーポードからの信号を入力ポートIPを介してCPUに
入力する。CPUは入力信号ならびにROMおよびDISKに記憶
されている情報に基づき、RAM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
ト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
ラレル入力ユニットPIにはロータリエンコーダ53からの
信号と、シーケンサー51の出力ポートOPからの信号とが
入力され、アナグロデジタル変換器A/Dにはトルク検出
器28からの信号が入力され、パラレル出力ユニットPOか
らはシーケンサー51の入力ポートIPに信号が出力され
る。またシーケンサー51と計算機システム52との間にお
いてはシリアル入出力ユニット（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56、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〜は入力部55、ス
テップ，〜は検出部56、ステップ，，，
，は比較部57、ステップ，，，，は判定
部58、ステップ，は第２検出部59、ステップ〜
は第２比較部60、ステップ〜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１の一端を下方に露出させた状態でパレット
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１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18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12ク
ランク軸１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１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18が回転しクランク軸１を回転させる一方、クランク
軸１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１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。回転検査に先だちクランク軸１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
エンコンダー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〜）。

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１の回転角に対応した波形として、
クランク軸１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A₀と比較し、a₀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１に過度の締め付けの存在することが判定される
（ステップ〜）。

a₀がA₀未満のときは引き続き基本波振幅|F₁|、第２高調
波振幅|F₂|、第２高調波位相θ_２、Ｋ次高調波振幅|F
_K|、Ｋ次高調波位相θ_Ｋを計算する（ステップ〜
）。

|F₁|をその上限値A₁と比較し、|F₁|がA₁以上のときはト
ルク波形が第２図（ロ）の場合と推定され、ドライブピ
ン周りに不良のあることが判定される（ステップ，
）。|F₁|がA₁未満のときは|F₂|をその上限値A₂と比較
し、|F₂|がA₂以上のときは更にθ_２をｎ×90゜（n:0〜
３の整数）と比較し、θ_２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（ニ）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〜）。|F₂|が
A₂未満のときは|F_K|をその上限値A_Kと比較し、|F_K|がA_K
以上のときには第２図（ホ）に示すベアリング周り不良
と判定される（ステップ，）。

|F_K|がA_K未満のときには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、２周目、３周目
のトルク波形について差分（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_MAX2、３
周目の差分最大値D_MAX3、２周目の差分最大位相θ_D2、
３周目の差分最大位相θ_D3を計算する（ステップ〜
）。

D_MAX2、D_MAX3をその上限値A_Dと比較し、D_MAX2、D_MAX3の
いずれかがA_D以上のときはθ_D2とθ_D3との比較を行い、
θ_D2とθ_D3とがほぼ等しいときは第２図（ヘ）に示すス
クロール周辺疵と判定され、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_MAX2、D_MAX3のいずれもがA_D未満のときは良品と
判定される（ステップ〜）。

クランク軸１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１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１の軸方向変位および回転ト
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
エ変換等の数値解析も容易となり、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トロー
ク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（圧縮機）、1
8:チャック、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
8:判定部、59:第２検出部、60:第２比較部、61:第２判
定部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本茂大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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（5
6）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（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。
【請求項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。