(57)【要約】  組立装置（１）は、ロータを有するシャフトを回転可能に支持する主軸受が固定された円板状のメインフレーム（９１）及び副軸受が固定された円板状のサブフレーム（９２）を、内壁にステータが固定された円筒体（９３）の径方向内側に挿入すると共に、シャフトを第二の軸受に挿入して、メインフレーム（９１）、サブフレーム（９２）及び、円筒体（９３）を組み立てる。組立装置（１）は、メインフレーム挿入ユニット（２０）、ロータ計測ユニット（３０）、サブフレーム調整ユニット（４０）及び溶接ユニット（８０）を備える。
2019146615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム、及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、前記シャフトを前記第二の軸受に挿入して、前記第一のフレーム、前記第二のフレーム及び、前記円筒体を組み立てる圧縮機の組立装置であって、
前記円筒体に前記第一のフレームを挿入する第一のフレーム挿入部と、
前記円筒体に前記第二のフレームを挿入する第二のフレーム挿入部と、
前記第一のフレーム挿入部が前記第一のフレームを前記円筒体に挿入し、前記シャフトが前記円筒体の径方向内側に配置された状態で、前記ロータの前記ステータに対する位置を計測する計測部と、
前記ロータの前記ステータに対する位置と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータ、および、溶接前の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータが記憶された記憶部と、
前記計測部によって計測された位置データ、および、前記記憶部に記憶された前記第一のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整するか否か判定する判定部と、
該判定部で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、前記記憶部に記憶された前記第二のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整する調整部と、
前記第一のフレームと前記第二のフレームを前記円筒体に溶接する溶接部と、
を備える、圧縮機の組立装置。
【請求項２】
前記計測部は、前記ロータと前記ステータとの間の磁力の大きさ及び方向から前記ロータの前記ステータに対する位置を計測する、
請求項１に記載の圧縮機の組立装置。
【請求項３】
前記計測部は、
前記シャフトの先端に嵌合する嵌合部と、
前記嵌合部が前記シャフトの先端に嵌合したときの荷重を計測する荷重計測部と、
を有し、
前記荷重計測部が計測した荷重データから前記ロータと前記ステータとの間の磁力を求める、
請求項２に記載の圧縮機の組立装置。
【請求項４】
前記計測部は、前記ロータと前記ステータとの間のコギングトルクから前記ロータの前記ステータに対する位置を求める、
請求項１に記載の圧縮機の組立装置。
【請求項５】
ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム、及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、前記シャフトを前記第二の軸受に挿入して、前記第一のフレーム、前記第二のフレーム及び、前記円筒体を組み立てる圧縮機の組立方法であって、
前記円筒体に前記第一のフレームを挿入する第一のフレーム挿入工程と、
前記円筒体に前記第二のフレームを挿入する第二のフレーム挿入工程と、
前記第一のフレーム挿入工程で前記第一のフレームが前記円筒体に挿入され、前記シャフトが前記円筒体の径方向内側に配置された状態で、前記ロータの前記ステータに対する位置を計測する計測工程と、
該計測工程で計測された位置データと、予め求めた、前記ロータの前記ステータに対する位置と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータと、に基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整するか否か判定する判定工程と、
該判定工程で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、予め求めた、溶接前の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整する調整工程と、
前記判定工程で調整しないと判定された後に、又は前記判定工程で調整すると判定され、かつ前記調整工程で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整した後に、前記第一のフレームと前記第二のフレームを前記円筒体に溶接する溶接工程と、
を備える、圧縮機の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機の組立装置及び圧縮機の組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の組立装置には、ロータを有するシャフトを回転可能に支持する主軸受が固定された円板状のメインフレームと、副軸受が固定された円板状のサブフレームと、を内壁にステータが固定された円筒体に挿入して、圧縮機を組み立てるものがある。【０００３】
このような組立装置では、圧縮効率が高い圧縮機を組み立てるため、メインフレームの主軸受の軸線とサブフレームの副軸受の軸線を一致させることが必要である。そこで、メインフレームとサブフレームを高い精度で組み立てる組立装置が開発されている。【０００４】
例えば、特許文献１には、メインフレームを載置可能な水平面を有する載置台と、基準面にサブフレームを当接させた状態でサブフレームを固定可能な固定台と、載置台と固定台との間で昇降し、円筒体が保持可能な保持アームと、を有する圧入ユニットと、メインフレームとサブフレームを溶接可能な溶接ユニットと、を備える組立装置が開示されている。【０００５】
特許文献１に記載の組立装置では、固定台の基準面を水平にすることで、メインフレームの主軸受の軸線と、サブフレームの副軸受の軸線と、を平行にしている。そして、この状態のままで、溶接ユニットは、メインフレームとサブフレームを円筒体に溶接している。これにより、軸線が平行にされた圧縮機を組み立てている。【０００６】
特許文献２には、特許文献１に記載の載置台、固定台、圧入ユニット、及び溶接ユニットに加えて、円筒体を予熱する予熱部を備える組立装置が開示されている。特許文献２に記載の組立装置では、予熱部が円筒体を予熱して円筒体を熱膨張させ、サブフレームを円筒体に圧入する。これにより、サブフレームを円筒体で固定し、サブフレームと円筒体の溶接後の軸線のずれを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１９５００５号公報
【特許文献２】特開２００７−７７８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の組立装置では、溶接ユニットがメインフレームと円筒体を溶接した後、溶接によるひずみが発生してメインフレームに対してサブフレームがずれることがある。このため、圧縮機を高い精度で組み立てることが難しい。【０００９】
特許文献２に記載の組立装置でも、溶接ユニットがメインフレームと円筒体を溶接した後、溶接によるひずみによってメインフレームに対してサブフレームがずれることがある。その結果、圧縮機を高い精度で組み立てることが難しい。【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、メインフレームとサブフレームを高い精度で組み立てる圧縮機の組立装置及び圧縮機の組立方法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】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧縮機の組立装置は、ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム、及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、シャフトを第二の軸受に挿入して、第一のフレーム、第二のフレーム及び、円筒体を組み立てる圧縮機の組立装置である。圧縮機の組立装置は、第一のフレーム挿入部、第二のフレーム挿入部、計測部、記憶部、判定部、調整部、及び溶接部を備える。第一のフレーム挿入部は、円筒体に第一のフレームを挿入する。第二のフレーム挿入部は、円筒体に第二のフレームを挿入する。計測部は、第一のフレーム挿入部が第一のフレームを円筒体に挿入し、シャフトが円筒体の径方向内側に配置された状態で、ロータのステータに対する位置を計測する。記憶部は、ロータのステータに対する位置と、溶接後の第一のフレームと第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータ、および、溶接前の第一のフレームと第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の第一のフレームと第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータが記憶されている。判定部は、計測部によって計測された位置データ、および、記憶部に記憶された第一のデータに基づき、第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整するか否か判定する。調整部は、判定部で第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、記憶部に記憶された第二のデータに基づき、第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整する。溶接部は、第一のフレームと第二のフレームを円筒体に溶接する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、判定部が、計測部によって計測された位置データ、および、記憶部に記憶された第一のデータに基づき、第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整するか否か判定し、調整部が、調整すると判定された場合に、記憶部に記憶された第二のデータに基づき、第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整する。そして、溶接部が、位置が調整された第一のフレームと第二のフレームを円筒体に溶接する。このため、メインフレームとサブフレームを正確な位置で溶接することができる。その結果、メインフレームとサブフレームを高い精度で組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置が組み合わせるメインフレーム、サブフレーム及び円筒体の断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置が組み立てた圧縮機の断面図
【図３】本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置の断面図
【図４】図３に示すIV領域の拡大断面図
【図５】図３に示すV領域の拡大断面図
【図６】図３に示すVI領域の拡大断面図
【図７】本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置が備える演算ユニットの構成図
【図８】図７に示す記憶部に記憶された溶接位置ずれテーブル
【図９】本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置を用いた組立処理のフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置で使用するサブフレーム位置決め治具の正面図
【図１１】図９に示す挿入溶接処理のフローチャート
【図１２】ロータ計測ユニットの変形例の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置及び圧縮機の組立方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、組立装置に対して作業者側を正面とした場合の、左右方向がＸ軸、上下方向がＺ軸、Ｘ軸とＺ軸とに直交する方向がＹ軸である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。
【００１５】
（実施の形態）
実施の形態に係る圧縮機の組立装置は、圧縮機の部品であるメインフレームと、サブフレームと、円筒体と、を組み合わせて圧縮機を組み立てる組立装置である。この組立装置では、メインフレームとサブフレームを高い精度で組み立てるため、溶接後のメインフレームとサブフレームの位置が許容できる位置か否かを判定するための溶接位置ずれテーブルを用いて、溶接前に、メインフレームに対するサブフレームの位置が調整されて圧縮機が組み立てられる。まず図１、図２を参照して、組立装置が組み合わせるメインフレーム、サブフレーム及び円筒体の構成について説明する。続いて、図３−図８を参照して、組立装置の構成について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置が組み合わせるメインフレーム９１、サブフレーム９２及び円筒体９３の断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置が組み立てた圧縮機９４の断面図である。
【００１７】
メインフレーム９１は、圧縮機９４のフレームを構成する部品である。メインフレーム９１には、図１に示すように、コンプライアントフレーム９１２、主軸受９１３、ロータ９１４及び、シャフトであるクランクシャフト９１５が取り付けられている。なお、本明細書では、メインフレーム９１を第一のフレームといい、主軸受９１３を第一の軸受ともいう。
【００１８】
詳細には、メインフレーム９１は、円環板状部９１１Ａと、円環板状部９１１Ａの内壁と連続し、＋Ｚ方向に突出する小円筒部９１１Ｂと、円環板状部９１１Ａの外壁と連続し、−Ｚ方向に突出する大円筒部９１１Ｃと、を有する形状に形成されている。そして、メインフレーム９１の内壁にはコンプライアントフレーム９１２と、コンプライアントフレーム９１２と一体的に形成され、電動機のロータ９１４が取り付けられたクランクシャフト９１５を回転可能に支持する主軸受９１３と、が嵌め込まれている。ここで、コンプライアントフレーム９１２とは、クランクシャフト９１５の軸方向の力を受けて軸方向に移動可能なフレームのことである。また、本明細書では、クランクシャフト９１５をシャフトともいう。メインフレーム９１では、クランクシャフト９１５が主軸受９１３からメインフレーム９１の＋Ｚ側へ延在している。
【００１９】
一方、サブフレーム９２は、圧縮機９４のもう一つのフレームを構成する部品である。サブフレーム９２には、副軸受９２１が取り付けられている。詳細には、サブフレーム９２は、外周が壁で取り囲まれた円板の形状に形成されている。そして、サブフレーム９２の中心には、圧縮機が組み立てられたときのクランクシャフト９１５の＋Ｚ端を回転可能に支持する副軸受９２１が嵌め込まれている。なお、本明細書では、サブフレーム９２は、第二のフレームといい、副軸受９２１は、第二の軸受ともいう。
【００２０】
また、円筒体９３は、円筒シェルと呼ばれる、圧縮機の部品を収容する容器を構成する部品である。円筒体９３には、ステータ９３２が取り付けられている。詳細には、円筒体９３の内壁に、圧縮機が組み立てられたときにロータ９１４と対向するステータ９３２が固定されている。
【００２１】
なお、本明細書では、以下、メインフレーム９１、サブフレーム９２、円筒体９３は、上述した部品が取り付けられた状態であっても、単にメインフレーム９１、サブフレーム９２、円筒体９３と称するものとする。
【００２２】
メインフレーム９１とサブフレーム９２は、矢印Ａ、Ｂに示すように、円筒体９３の−端と＋Ｚ端とに嵌め込まれることで、組み合わされる。そして、図２に示すように、組み合わされたメインフレーム９１とサブフレーム９２を円筒体９３に溶接して、溶接部９３１を形成することで圧縮機９４が組み立てられる。
【００２３】
圧縮機９４の組立では、メインフレーム９１の主軸受９１３とサブフレーム９２の副軸受９２１の軸線を一致させて、圧縮効率が高い圧縮機９４を組み立てることが望ましい。そこで、圧縮機９４の組立には、組立装置が使用される。次に、図３−図８を参照して、組立装置の構成について説明する。
【００２４】
図３は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置１の断面図である。図４は、図３に示すIV領域の拡大断面図である。図５は、図３に示すV領域の拡大断面図である。図６は、図３に示すVI領域の拡大断面図である。図７は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置１が備える演算ユニット６０の構成図である。図８は、図７に示す記憶部６３０に記憶された溶接位置ずれテーブルである。
なお、図３−図６では、組立対象のメインフレーム９１、サブフレーム９２、及び円筒体９３が組立装置１に載置された状態、すなわち、圧縮機９４が組み立てられる前の状態の組立装置１を示している。また、図５では、図３に示す電源装置８２０を省略している。
【００２５】
図３に示すように、組立装置１は、円筒体９３を位置決めする円筒体位置決めユニット１０と、載置台２００を上昇させてメインフレーム９１をサブフレーム９２に挿入するメインフレーム挿入ユニット２０と、メインフレーム９１のロータ９１４の位置座標を計測するロータ計測ユニット３０と、サブフレーム９２の位置を調整するサブフレーム調整ユニット４０と、サブフレーム９２の位置座標を計測するサブフレーム計測ユニット５０と、ロータ計測ユニット３０とサブフレーム計測ユニット５０が計測した位置座標データからサブフレームの位置を求める演算ユニット６０と、サブフレーム９２を演算ユニット６０が求めたサブフレームの位置に移動させる制御ユニット７０と、メインフレーム９１をサブフレーム９２に溶接する溶接ユニット８０と、で構成されている。
【００２６】
円筒体位置決めユニット１０は、図４に示すように、円筒体９３が載置される可動テーブル１００と、可動テーブル１００に載置された円筒体９３を位置決めするための位置決め治具１１０と、可動テーブル１００をＸＹＺ軸方向、Ｘ軸を回動中心とするθ軸方向、及びＹ軸を回動中心とするφ軸方向に可動させるアクチュエータ１２０と、アクチュエータ１２０を支持する底板１３０と、で構成されている。
【００２７】
アクチュエータ１２０は、円筒体９３が可動テーブル１００に載置された場合に、可動テーブル１００を駆動して、円筒体９３を位置決め治具１１０によって位置決めする定位置に移動させる。
【００２８】
一方、位置決め治具１１０は、可動テーブル１００から＋Ｚ側に延在する突起を備えている。位置決め治具１１０は、作業者がこの突起に円筒体９３を当接させることで、円筒体９３を位置決めする。
【００２９】
底板１３０は、ＸＹ平面に平行に配置されている。そして、底板１３０のＸ方向中央には、円筒体９３に挿入されるメインフレーム９１を挿通させることができる貫通孔１３１が形成されている。また、底板１３０には、Ｘ方向端部に＋Ｚ側へ延在する支柱１３２が固定されている。支柱１３２は、Ｘ方向中央に形成された貫通孔１３３を有する天板１３４を支持している。支柱１３２は、天板１３４を底板１３０と平行に配置している。
【００３０】
メインフレーム挿入ユニット２０は、図３に示すように、円筒体９３にメインフレーム９１を挿入するため、円筒体９３を位置決めする円筒体位置決めユニット１０の−Ｚ側に配設されている。メインフレーム挿入ユニット２０は、図５に示すように、メインフレーム９１が載置される載置台２００と、メインフレーム９１を円筒体位置決めユニット１０のメインフレーム９１に挿入するため、載置台２００を昇降させる昇降テーブル２１０と、昇降テーブル２１０の＋Ｚ面側に設けられ、載置台２００を可動させる可動テーブル２２０と、載置台２００に載置されるメインフレーム９１を掴むチャック部材２３０と、昇降テーブル２１０に取り付けられた取り付け台２４１に固定された変位センサ２４０と、で構成されている。なお、本明細書では、メインフレーム挿入ユニット２０を第一のフレーム挿入部ともいう。
【００３１】
載置台２００には、＋Ｚ側に突出する凸部が形成されている。載置台２００には、メインフレーム９１が載置され、凸部は、そのメインフレーム９１が備えるクランクシャフト９１５の−Ｚ端を支持する。
【００３２】
メインフレーム挿入ユニット２０は、Ｚ方向に延在する支柱２１３を備えている。支柱２１３には、支柱２１３に沿って配設され、ブロック部材２１１をＺ方向に駆動させるアクチュエータ２１２が設けられている。昇降テーブル２１０は、ブロック部材２１１に支持され、アクチュエータ２１２によって昇降する。
【００３３】
可動テーブル２２０は、昇降テーブル２１０の＋Ｚ面側に設けられた別のアクチュエータ２２１によって可動される。アクチュエータ２２１は、可動テーブル２２０をＸＹＺ軸方向、Ｘ軸を回動中心とするθ軸方向、及びＹ軸を回動中心とするφ軸方向に駆動する。これにより、可動テーブル２２０は、これらの方向に可動して、＋Ｚ側面に配設された載置台２００を可動させる。
【００３４】
チャック部材２３０は、図５に示さないが昇降テーブル２１０に設けられている。チャック部材２３０は、載置台２００よりも＋Ｚ側に延在する複数の突起を備えている。チャック部材２３０は、それらの突起を載置台２００に載置されるメインフレーム９１の内壁に当接させることにより、メインフレーム９１を掴持する。これにより、チャック部材２３０は、メインフレーム９１を位置決めする。
【００３５】
一方、変位センサ２４０は、チャック部材２３０によって位置決めされたメインフレーム９１の位置座標、例えば、中心軸の位置座標、外壁の傾き等を測定する。変位センサ２４０は、測定した位置座標データを演算ユニット６０に出力する。
【００３６】
ロータ計測ユニット３０は、図３に示すように、メインフレーム挿入ユニット２０によって＋Ｚ側へ上昇したメインフレーム９１のロータ９１４の位置座標を計測するため、すなわち、円筒体位置決めユニット１０側へ上昇したメインフレーム９１のロータ９１４の位置座標を計測するため、円筒体位置決めユニット１０の＋Ｚ側に配設されている。ロータ計測ユニット３０は、図６に示すように、メインフレーム９１のクランクシャフト９１５の＋Ｚ端に嵌合可能な嵌合シャフト３１０と、嵌合シャフト３１０の−Ｚ端に配設された荷重センサ３２０と、で構成されている。なお、本明細書では、ロータ計測ユニット３０を計測部ともいう。
【００３７】
嵌合シャフト３１０の＋Ｚ端は、シャフトホルダ３１１に固定されている。そして、嵌合シャフト３１０は、シャフトホルダ３１１によってＺ方向に向けられている。
【００３８】
シャフトホルダ３１１は、Ｘ方向両端に、ガイドシャフト３１２に沿って移動可能なリニアブッシュ３１３を有している。また、シャフトホルダ３１１は、アクチュエータ３１４によってＺ軸方向に駆動されるブロック３１５に固定されている。これにより、嵌合シャフト３１０は、Ｚ軸方向に昇降する。
【００３９】
一方、嵌合シャフト３１０の−Ｚ端側は、上述した天板１３４の＋Ｚ側面に当接する支持板３１６に嵌め込まれた軸受３１７によって回転可能に支持されている。そして、嵌合シャフト３１０は、軸受３１７を通って、さらに−Ｚ側へ延在している。嵌合シャフト３１０の−Ｚ端には、クランクシャフト９１５の＋Ｚ端に嵌合可能な、図示しない嵌合部が形成されている。その嵌合部については、後述する組立装置１の動作で後述する。
【００４０】
荷重センサ３２０は、嵌合シャフト３１０の嵌合部がクランクシャフト９１５の＋Ｚ端に嵌合したときの荷重を計測する。すなわち、荷重センサ３２０は、クランクシャフト９１５の負荷を計測する。荷重センサ３２０は、測定した荷重データ、すなわち、負荷データを演算ユニット６０に出力する。
【００４１】
サブフレーム調整ユニット４０は、サブフレーム９２を円筒体９３に挿入してその位置を調整する、いわゆる調芯ユニットである。サブフレーム調整ユニット４０は、サブフレーム９２を円筒体９３の＋Ｚ端に挿入するため、図４に示すように、円筒体位置決めユニット１０の天板１３４の近傍に配設されている。そして、サブフレーム調整ユニット４０は、天板１３４の−Ｚ側に配置された、サブフレーム９２が載置される可動テーブル４００を備えている。なお、本明細書では、サブフレーム調整ユニット４０のことを、第二のフレーム挿入部又は調整部ともいう。
【００４２】
組立装置１では、サブフレーム９２と円筒体９３に挿入する際に、サブフレーム９２の位置を調整するため、サブフレーム９２にアダプタ９５が取り付けられる。また、サブフレーム９２の位置座標を計測するため、アダプタ９５に計測用治具９６が取り付けられる。詳細には、＋Ｚ側に向かってアダプタ９５、計測用治具９６の順序で、アダプタ９５と計測用治具９６がサブフレーム９２の＋Ｚ側に取り付けられる。
【００４３】
可動テーブル４００は、図４に示さないが、アダプタ９５の一部が載置可能なテーブル面を有する。そして、可動テーブル４００は、アクチュエータ４１０によってＸＹＺ軸方向、Ｘ軸を回動中心とするθ軸方向、及びＹ軸を回動中心とするφ軸方向に駆動される。これにより、可動テーブル４００は、アダプタ９５を介して、計測用治具９６とサブフレーム９２を移動させる。その結果、可動テーブル４００は、サブフレーム９２の位置を調整する。なお、アクチュエータ４１０は、原点位置からの移動座標データを演算ユニット６０に出力する。演算ユニット６０については後述する。
【００４４】
サブフレーム計測ユニット５０は、可動テーブル１００によって可動する計測用治具９６を測定するため、可動テーブル１００と同様に、円筒体位置決めユニット１０の天板１３４の近傍に配設されている。サブフレーム計測ユニット５０は、天板１３４から−Ｚ側へ延在するブラケット５１０と、ブラケット５１０に設置された変位センサ５２０と、で構成されている。
【００４５】
変位センサ５２０は、ブラケット５１０によって、計測用治具９６のＸ方向に配置されている。これにより、変位センサ５２０は、計測用治具９６の位置座標を計測する。変位センサ５２０は、測定した位置座標データを演算ユニット６０に出力する。
【００４６】
演算ユニット６０は、組立装置１が備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）が記憶部６３０に記憶された挿入溶接処理プログラムを実行することによって実現されている。演算ユニット６０は、図７に示すように、サブフレーム計測ユニット５０の変位センサ５２０が測定した位置座標データからサブフレーム９２の位置座標を算出するサブフレーム位置算出部６１０と、メインフレーム挿入ユニット２０の変位センサ２４０が測定した位置座標データからメインフレーム９１の位置座標を算出するメインフレーム位置算出部６２０と、溶接位置ずれテーブル６３１と溶接後位置テーブル６３２が記憶された記憶部６３０と、ロータ計測ユニット３０の荷重センサ３２０の負荷データが許容できるか否かを溶接位置ずれテーブル６３１に基づいて判定し、かつ、許容できないと判定した場合に、溶接後位置テーブル６３２に基づいてサブフレーム９２の位置調整量を演算するサブフレーム位置調整量算出部６４０と、溶接ユニット８０の溶接条件を決定する溶接条件決定部６５０と、で構成されている。
【００４７】
サブフレーム位置算出部６１０は、サブフレーム調整ユニット４０のアクチュエータ４１０が出力する移動座標データと、サブフレーム計測ユニット５０の変位センサ５２０が出力する位置座標データと、に基づいて、サブフレーム９２の中心軸の位置座標を算出する。
【００４８】
メインフレーム位置算出部６２０は、メインフレーム挿入ユニット２０の変位センサ２４０の出力データに基づいて、メインフレーム９１の中心軸の位置座標を算出する。
【００４９】
記憶部６３０には、予め実験により作成された、荷重センサ３２０が測定する負荷データと、溶接後のメインフレーム９１とサブフレーム９２の位置ずれ量が許容できるか否かの可否データと、が関連づけられた、図８に示す溶接位置ずれテーブル６３１が記憶されている。そして、溶接位置ずれテーブル６３１には、ＸＹＺ軸方向の負荷データ、すなわち、負荷［Ｆｘ１、Ｆｙ１、Ｆｚ１］、［Ｆｘ２、Ｆｙ２、Ｆｚ２］、・・と、その負荷データが取得された場合の溶接後のメインフレーム９１とサブフレーム９２の位置ずれ量が許容できるか否か、すなわち、メインフレーム９１とサブフレーム９２が適正な精度で配置されているか否か、のデータであるＯＫ、ＮＧ、・・とが関連付けされている。なお、本明細書では、溶接位置ずれテーブル６３１を第一のデータともいう。
【００５０】
また、記憶部６３０には、予め実験により作成された、高い精度で圧縮機９４が組み立てられたときの、溶接前のメインフレーム９１とサブフレーム９２の位置ずれ量と、溶接後のメインフレーム９１とサブフレーム９２の位置ずれ量と、が関連づけられた溶接後位置テーブル６３２が記憶されている。そして、溶接後位置テーブル６３２には、高い精度で組み立てられた圧縮機９４の、溶接前でのメインフレーム９１の中心軸のＸＹＺ座標、そのＸＹＺ座標と溶接前でのサブフレーム９２の中心軸のＸＹＺ座標とを結ぶ直線のＸＹ平面での傾き、及びＺ軸に対する傾きのデータ、すなわち溶接前の位置座標［ΔＸｂ、ΔＹｂ、ΔＺｂ、Δθｂ、Δφｂ］、・・と、溶接後のメインフレーム９１の中心軸のＸＹＺ座標、そのＸＹＺ座標と溶接後のサブフレーム９２の中心軸のＸＹＺ座標とを結ぶ直線のＸＹ平面での傾き、及びＺ軸に対する傾きのデータ、すなわち溶接後の位置座標［ΔＸｂ、ΔＹｂ、ΔＺｂ、Δθｂ、Δφｂ］、・・と、が関連づけられている。なお、本明細書では、溶接後テーブル６３２を第二のデータともいう。
【００５１】
サブフレーム位置調整量算出部６４０は、記憶部６３０に記憶された溶接位置ずれテーブル６３１を用いて、荷重センサ３２０が測定した負荷データに対応する溶接後の位置ずれ量が許容できる位置ずれ量であるか否かを判定する。
【００５２】
許容できない位置ずれ量であると判定した場合、サブフレーム位置調整量算出部６４０は、サブフレーム位置算出部６１０が算出したサブフレーム９２の中心軸の位置座標と、メインフレーム位置算出部６２０が算出したメインフレーム９１の中心軸の位置座標と、からメインフレーム９１の中心軸に対するサブフレーム９２の中心軸のずれ量を算出し、高い精度で組み立てられる場合のデータを示している溶接後位置テーブル６３２の中から、算出されたずれ量に最も近い溶接前の位置ずれ量を選定する。そして、選定された位置ずれ量と算出されたずれ量とを比較することにより、サブフレーム９２の位置調整量を算出する。そして、サブフレーム位置調整量算出部６４０は、算出した位置調整量を制御ユニット７０に出力する。
【００５３】
一方、許容できると判定した場合、サブフレーム位置調整量算出部６４０は、サブフレーム９２の位置調整量をゼロとし、その結果を制御ユニット７０に出力する。また、サブフレーム位置調整量算出部６４０は、負荷データが許容できるか否かの判定結果を溶接条件決定部６５０に出力する。なお、本明細書では、サブフレーム位置調整量算出部６４０のことを、負荷データが許容できるか否かを判定することから、判定部ともいう。
【００５４】
溶接条件決定部６５０は、サブフレーム位置調整量算出部６４０の判定結果から溶接条件を決定する。溶接条件決定部６５０は、判定結果が許容できないとされている場合、サブフレーム９２の位置調整をするため、比較的高温、長時間の溶接条件を制御ユニット７０に出力する。判定結果が許容できるとされている場合、より低温、より短時間の溶接条件を制御ユニット７０に出力する。
【００５５】
図３に戻って、制御ユニット７０は、演算ユニット６０に演算の指令を行い、演算ユニット６０の演算結果に基づき、サブフレーム調整ユニット４０と溶接ユニット８０を動作させる。制御ユニット７０は、例えば、サブフレーム位置調整量算出部６４０の出力データに基づいて、サブフレーム調整ユニット４０のアクチュエータ４１０を駆動して可動テーブル４００を移動させる。これにより、サブフレーム９２の位置を移動させる。また、制御ユニット７０は、後述する溶接ユニット８０の電源装置８２０の電力を制御する。
【００５６】
溶接ユニット８０は、調芯されたサブフレーム９２とメインフレーム９１とを溶接するため、図３に示すように、ブラケット８１１に固定された溶接トーチ８１０と、溶接トーチ８１０に電力を供給する電源装置８２０と、を備えている。なお、本明細書では、溶接ユニット８０を溶接部ともいう。
【００５７】
溶接トーチ８１０は、メインフレーム９１と円筒体９３、サブフレーム９２と円筒体９３を溶接するため、支柱１３２の−Ｚ側の部分と＋Ｚ側の部分とに配設されている。図３では、溶接トーチ８１０が−Ｘ側にある支柱１３２にだけ配設されているが、溶接トーチ８１０は、＋Ｘ側にある支柱１３２にも同様に、支柱１３２の−Ｚ側の部分と＋Ｚ側の部分とに配設されている。これにより、溶接トーチ８１０は、メインフレーム９１と円筒体９３、サブフレーム９２と円筒体９３を、円筒体９３の円周方向に１２０°毎に溶接することが可能である。
【００５８】
電源装置８２０は、ケーブル８２１によって溶接トーチ８１０に接続されている。電源装置８２０は、制御ユニット７０にも接続され、制御ユニット７０によって溶接トーチ８１０に供給する電力が制御される。
【００５９】
次に、図９−図１１を参照して、組立装置１の動作について説明する。以下の説明では、
円筒体位置決めユニット１０の可動テーブル１００に円筒体９３が載置されておらず、メインフレーム挿入ユニット２０の載置台２００にメインフレーム９１が載置されていないことを前提とする。また、サブフレーム調整ユニット４０の可動テーブル４００にも、サブフレーム９２が載置されていないものとする。また、円筒体位置決めユニット１０の可動テーブル１００とメインフレーム挿入ユニット２０の載置台２００は、図３に示す位置にあることを前提とする。円筒体位置決めユニット１０の可動テーブル１００は、図３に示す位置よりも−Ｚ側に位置することを前提とする。
【００６０】
図９は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置１を用いた組立処理のフローチャートである。図１０は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置１で使用するサブフレーム位置決め治具１０００の正面図である。図１１は、図９に示す挿入溶接処理のフローチャートである。
【００６１】
まず、上述した構成のメインフレーム９１、サブフレーム９２、円筒体９３、計測用治具９６、アダプタ９５を用意する。そして、手作業で、サブフレーム９２の、円筒体９３に挿入される側と反対の側にアダプタ９５を取り付け、さらにその上に計測用治具９６を取り付ける。
【００６２】
次に、図９に示すように、計測用治具９６とアダプタ９５が取り付けられたサブフレーム９２を、サブフレーム９２に対して計測用治具９６を＋Ｚ側に向けた状態で、可動テーブル４００に取り付けて、サブフレーム９２の位置決めをする（ステップＳ１）。位置決めでは、サブフレーム計測ユニット５０の変位センサ５２０で計測用治具９６の位置座標を計測し、計測された位置座標に基づいて可動テーブル４００を移動させる。これにより、サブフレーム９２を水平にする。また、サブフレーム９２をサブフレーム調整ユニット４０の中心に配置する。
【００６３】
次に、円筒体９３を可動テーブル１００に載置する。続いて、載置された円筒体９３を位置決め治具１１０を用いて位置決めする（ステップＳ２）。位置決めは、円筒体９３の内側壁を位置決め治具１１０に当接させて行う。また、位置決め後、可動テーブル１００を上昇させて、円筒体９３に、サブフレーム９２を挿入する。なお、本明細書では、この工程をサブフレーム挿入工程又は第二のフレーム挿入工程という。
【００６４】
次に、図１０に示すサブフレーム位置決め治具１０００を用いて、円筒体９３のステータ９３２の位置決めをする（ステップＳ３）。ここで、サブフレーム位置決め治具１０００は、図１０に示すように、メインフレーム挿入ユニット２０のチャック部材２３０が掴持可能な台部１０１０と、台部１０１０から＋Ｚ方向に延在し、円筒体９３のステータ９３２間に形成される空間に嵌入可能な円筒部１０２０と、で構成された治具である。
【００６５】
詳細には、まず、サブフレーム位置決め治具１０００を、図５に示すメインフレーム挿入ユニット２０の載置台２００に載置する。次に、載置台２に載置されたサブフレーム位置決め治具１０００の台部１０１０をメインフレーム挿入ユニット２０のチャック部材２３０で掴持して、サブフレーム位置決め治具１０００の位置決めをする。次に、メインフレーム挿入ユニット２０の載置台２００を上昇させ、位置決めがされたサブフレーム位置決め治具１０００を、図４に示す可動テーブル１００にある円筒体９３に挿入する。これにより、円筒体９３のステータ９３２間に形成される空間に、サブフレーム位置決め治具１０００の円筒部１０２０が嵌入される。その結果、ステータ９３２が位置決めされる。この状態で、図示しない固定手段によって、円筒体９３を可動テーブル１００に固定して、ステータ９３２を定位置に固定する。円筒体９３を固定した後、図５に示す載置台２００を下降させて、サブフレーム位置決め治具１０００を円筒体９３から抜き取る。円筒体９３から抜き取った後、サブフレーム位置決め治具１０００をチャック部材２３０から取り外して、載置台２００から取り出す。
【００６６】
次に、図９に示すように、メインフレーム９１を載置台２００に載置し、載置台２００に載置されたメインフレーム９１をチャック部材２３０で掴持してメインフレーム９１の位置決めをする（ステップＳ４）。
【００６７】
次に、作業者は、メインフレーム９１を位置決めした後、組立装置１の起動キーを押す。制御ユニット７０は、図９に示すように、起動キーの出力信号により、挿入溶接処理をスタートさせる（ステップＳ５）。次に、図１１を参照して挿入溶接処理を説明する。
【００６８】
制御ユニット７０は、図１１に示すように、載置台２００を上昇させて、メインフレーム９１を仮位置まで上昇させる（ステップＳ５１）。ここで、仮位置とは、載置台２００に載置されたメインフレーム９１のクランクシャフト９１５が、サブフレーム９２のステータ９３２よりも−Ｚ側にあるメインフレーム９１の位置のことである。後述するように、仮位置は、荷重センサ３２０で負荷を計測する位置である。なお、本明細書では、この工程をメインフレーム挿入工程又は第一のフレーム挿入工程という。
【００６９】
次に、制御ユニット７０は、ロータ計測ユニット３０のアクチュエータ３１４を駆動して、嵌合シャフト３１０のシャフトホルダ３１１を下降させる。そして、嵌合シャフト３１０の嵌合部をクランクシャフト９１５の＋Ｚ端に嵌合させる（ステップＳ５２）。
【００７０】
次に、制御ユニット７０は、嵌合シャフト３１０の嵌合部がクランクシャフト９１５の＋Ｚ端に嵌合した状態で、ロータ計測ユニット３０の荷重センサ３２０で負荷を計測する（ステップＳ５３）。この状態では、クランクシャフト９１５が、ステータ９３２よりも−Ｚ側に位置しているため、メインフレーム９１のロータ９１４がステータ９３２の近傍に位置している。その結果、ロータ９１４とステータ９３２との間に磁力が作用し、クランクシャフト９１５に力がかかる。制御ユニット７０は、荷重センサ３２０で、その力による負荷を計測する。このとき、制御ユニット７０は、ロータ計測ユニット３０のアクチュエータ３１４をトルク制御して、嵌合シャフト３１０に加わる力を一定にする。荷重センサ３２０は、測定した負荷データを演算ユニット６０に出力する。なお、本明細書では、この工程は、負荷データがロータ９１４のステータ９３２に対する位置を示すデータとなることから、ロータ計測工程又は計測工程という。
【００７１】
制御ユニット７０は、荷重センサ３２０で負荷を計測した後、ロータ計測ユニット３０のアクチュエータ３１４を駆動して、嵌合シャフト３１０のシャフトホルダ３１１を上昇させる。続いて、制御ユニット７０は、載置台２００を上昇させて、メインフレーム９１を上昇させる。制御ユニット７０は、メインフレーム９１を、メインフレーム９１のクランクシャフト９１５の＋Ｚ端がサブフレーム９２の副軸受９２１に挿入される位置まで上昇させる。なお、この位置を挿入位置という。これにより、制御ユニット７０は、サブフレーム９２にメインフレーム９１を取り付ける（ステップＳ５４）。
【００７２】
次に、制御ユニット７０は、サブフレーム位置算出部６１０にサブフレーム計測ユニット５０の変位センサ５２０が計測した位置座標データを取得させる。サブフレーム位置算出部６１０は、取得した位置座標データからサブフレーム９２の中心軸の位置座標を算出する（ステップＳ５５）。
【００７３】
続いて、制御ユニット７０は、メインフレーム位置算出部６２０にメインフレーム挿入ユニット２０の変位センサ２４０が計測した位置座標データを取得させる。メインフレーム位置算出部６２０は、取得した位置座標データからメインフレーム９１の中心軸の位置座標を算出する（ステップＳ５６）。
【００７４】
次に、制御ユニット７０は、サブフレーム位置調整量算出部６４０に、ロータ計測ユニット３０の荷重センサ３２０が測定した負荷データに基づいてサブフレーム９２の位置調整が必要であるか否かを判定させる。サブフレーム位置調整量算出部６４０は、位置調整が必要と判定した場合に、サブフレーム９２の位置調整量を算出する（ステップＳ５７）。
【００７５】
詳細には、上述したように、サブフレーム位置調整量算出部６４０は、荷重センサ３２０の負荷データが許容できる否か、換言すると、メインフレーム９１のクランクシャフト９１５とサブフレーム９２の中心軸とのずれを修正するために、サブフレーム９２の位置調整が必要であるか否か、を溶接位置ずれテーブル６３１を用いて判定する。そして、サブフレーム位置調整量算出部６４０は、負荷データが許容できないと判定した場合、すなわち、位置調整が必要であると判定した場合、ステップＳ５５で算出したサブフレーム９２の中心軸の位置座標と、ステップＳ５６で算出したメインフレーム９１の中心軸の位置座標と、溶接後位置テーブル６３２と、に基づいて、サブフレーム９２の位置調整量を算出する。サブフレーム位置調整量算出部６４０は、負荷データが許容できると判定した場合、すなわち、位置調整が必要でないと判定した場合、サブフレーム９２の位置調整量をゼロとする。なお、本明細書では、この工程を判定工程という。
【００７６】
次に、制御ユニット７０は、サブフレーム位置調整量算出部６４０が算出したサブフレーム９２の位置調整量に対応するサブフレーム９２の適正位置に、サブフレーム９２を移動させる（ステップＳ５８）。詳細には、制御ユニット７０は、サブフレーム調整ユニット４０の可動テーブル４００を可動させて、サブフレーム９２を適正位置に移動させる。なお、本明細書では、この工程をサブフレーム調整工程又は調整工程という。
【００７７】
サブフレーム９２を適正位置に移動させた後、制御ユニット７０は、溶接条件決定部６５０に溶接条件を決定させる。詳細には、上述したように、サブフレーム位置調整量算出部６４０の判定結果に基づき、溶接条件を決定する。その後、制御ユニット７０は、溶接ユニット８０に決定された溶接条件でメインフレーム９１と円筒体９３、サブフレーム９２と円筒体９３の溶接をさせる（ステップＳ５９）。この溶接では、溶接ユニット８０は、円筒体９３の円周方向に１２０°毎に溶接する。なお、本明細書では、この工程を溶接工程という。
【００７８】
次に、制御ユニット７０は、チャック部材２３０にメインフレーム９１を解放させ、その後、載置台２００を下降させる（ステップＳ６０）。以上により、挿入溶接処理が終了する。
【００７９】
挿入溶接処理が終了すると、図９に示す組立処理に戻る。メインフレーム９１、サブフレーム９２、及び円筒体９３の組立が完了した状態であるため、組立処理も終了する。以上の処理により、圧縮機９４が組み立てられる。
【００８０】
なお、組立処理をステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の順序で行うと説明しているが、組立処理では、メインフレーム９１の載置台２００への載置と位置決め（ステップＳ４）の後に、サブフレーム９２の可動テーブル４００へ取り付けと位置決め（ステップＳ１）をしてもよい。この場合、ステップＳ２で行う、可動テーブル１００を上昇させて円筒体９３にサブフレーム９２を挿入する工程をステップＳ１で行えばよい。
【００８１】
以上のように、本発明の実施の形態に係る圧縮機の組立装置１では、サブフレーム調整ユニット４０が、ロータ計測ユニット３０の荷重センサ３２０で計測した負荷データが許容できるか否かを溶接位置ずれテーブル６３１に基づいて判定する。そして、許容できないと判定した場合に、サブフレーム調整ユニット４０がサブフレーム９２の位置を調整する。さらに、組立装置１では、サブフレーム９２の位置が調整された状態で、溶接ユニット８０がメインフレーム９１とサブフレーム９２を円筒体９３に溶接する。このため、組立装置１では、溶接による位置ずれが発生しにくい。その結果、メインフレーム９１とサブフレーム９２を正確な位置で溶接することができ、メインフレーム９１とサブフレーム９２を高い精度で組み立てることができる。
【００８２】
溶接位置ずれテーブル６３１では、荷重センサ３２０が測定する負荷データと溶接後のメインフレーム９１とサブフレーム９２の位置ずれ量が許容できるか否かが、関連づけられている。このため、組立装置１は、負荷データを測定するだけで、溶接後のメインフレーム９１とサブフレーム９２の位置ずれ量が許容できるか否か、すなわち、組立精度が高いか否かを容易に予測することができる。その結果、組立装置１では、簡易な構成で、メインフレーム９１とサブフレーム９２を高い精度で組み立てるか否かを予測して、メインフレーム９１に対するサブフレーム９２の位置を調整することができる。
【００８３】
また、荷重センサ３２０が測定する負荷データは、ロータ９１４とステータ９３２との間の磁力に依存する。組立装置１では、負荷データ、すなわち、ロータ９１４とステータ９３２との間の磁力に基づいて、サブフレーム９２の位置を調整するか否かを判定するため、効率が低い圧縮機の組立を防止することができる。
【００８４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、嵌合シャフト３１０をメインフレーム９１のクランクシャフト９１５に嵌合させて、荷重センサ３２０で負荷データを測定している。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、ロータ９１４のステータ９３２に対する位置が計測され、組立装置１が測定された位置データに基づいてサブフレーム９２の位置を調整すればよい。
【００８５】
図１２は、ロータ計測ユニット３０の変形例の断面図である。
図１２に示すように、ロータ計測ユニット３００は、コギングトルク計測器であってもよい。詳細には、ロータ計測ユニット３００は、メインフレーム９１のクランクシャフト９１５に接続可能なシャフト部３０１と、シャフト部３０１に接続されたクランクシャフト９１５を回転させて、コギングトルクを計測する計測部３０２と、を備えるコギングトルク計測器であってもよい。この場合、ロータ計測ユニット３００は、メインフレーム９１に対してＺ方向に配置されるとよい。例えば、図１２に示すように、メインフレーム９１に対して−Ｚ方向に配置されてもよい。図１２に示す形態の場合、載置台２００がＺ方向に貫通する貫通孔を有し、シャフト部３０１が貫通孔に挿通され、かつシャフト部３０１が伸縮可能であるとよい。このような形態の場合、ロータ計測ユニット３００が測定したコギングトルクからロータ９１４とステータ９３２との間の磁力の大きさ、向きを求めて、求めた磁力の大きさ、向きからロータ９１４のステータ９３２に対する位置を推定することができる。
【００８６】
なお、ロータ計測ユニット３００のコギングトルク計測器は、コギングトルク測定器、コギングトルク計測部等と称されるものであってもよい。また、実施の形態の荷重センサは、ロードセル、荷重変換器、荷重計測部等称されるものであってもよい。
【００８７】
上記実施の形態では、溶接位置ずれテーブル６３１が、メインフレーム９１の中心軸とサブフレーム９２の中心軸とのＸＹＺ方向のずれ量、それら中心軸を結ぶ直線のＸＹ平面での傾き、及びＺ軸に対する傾きを含んでいる。しかし、溶接位置ずれテーブル６３１は、サブフレーム９２の調整に必要な位置ずれ量を含んでいればよい。例えば、溶接位置ずれテーブル６３１に含まれる溶接後の位置ずれ量は、ＸＹ平面での傾きとＺ軸に対する傾きのデータだけでもよい。このような位置ずれ量を含むテーブルであっても、サブフレーム位置算出部６１０が算出したサブフレーム９２の中心軸の位置座標と、メインフレーム位置算出部６２０が算出したメインフレーム９１の中心軸の位置座標と、溶接位置ずれテーブル６３１が含む、上記のＸＹ平面での傾き及びＺ軸に対する傾きの位置ずれ量と、からサブフレーム９２の位置を調整することができる。
【００８８】
上記実施の形態では、サブフレーム調整ユニット４０が、Ｚ軸方向にも可動テーブル４００を移動させるアクチュエータ４１０を備えている。そして、サブフレーム調整ユニット４０が、サブフレーム９２の位置調整のほかに、サブフレーム９２の円筒体９３への挿入も行っている。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、サブフレーム調整ユニット４０のほかに、サブフレーム９２を円筒体９３に挿入するサブフレーム挿入ユニット又はサブフレーム挿入部を備えてもよい。例えば、サブフレーム調整ユニット４０が可動テーブル４００をＸＹ方向に移動させ、サブフレーム挿入ユニットがＺ方向に可動テーブル４００を移動させてもよい。このような形態であっても、サブフレーム調整ユニット４０がサブフレーム９２の位置を調整することができる。
【００８９】
上記の実施の形態では、組立装置１は、円筒体位置決めユニット１０、メインフレーム挿入ユニット２０、ロータ計測ユニット３０、サブフレーム調整ユニット４０、サブフレーム計測ユニット５０、演算ユニット６０、制御ユニット７０、溶接ユニット８０で構成されている。しかし、本発明では、ユニットと呼ばれる構成のほか、組立装置１が円筒体位置決め部、メインフレーム挿入部、ロータ計測部、サブフレーム調整部、サブフレーム計測部、演算部、制御部、溶接部と呼ばれる部分で構成されてもよい。また、サブフレーム調整ユニット４０が演算ユニット６０及び制御ユニット７０の機能を果たしてもよい。
【００９０】
上記の実施形態では、演算ユニット６０が、サブフレーム位置調整量算出部６４０の判定結果から、高温、長時間の、又はより低温、より短時間の溶接条件を決定して、溶接ユニット８０に溶接させている。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、溶接条件の決定方法は任意である。演算ユニット６０は、データベースに基づいて溶接条件を決定してもよい。
【００９１】
例えば、演算ユニット６０が算出したサブフレーム９２の位置調整量と、実際にサブフレーム調整ユニット４０が調整した調整量に差があり、その結果、メインフレーム９１とサブフレーム９２の中心軸、すなわち軸線がずれることがある。
【００９２】
この場合、記憶部６３０に、予め実験をして求めた、演算ユニット６０が算出した位置調整量とサブフレーム調整ユニット４０の実際の調整量との関係を示すデータベースが記憶されているとよい。そして、演算ユニット６０が、このデータベースを記憶部６３０から読み出し、このデータベースに基づいて溶接条件を決定するとよい。例えば、演算ユニット６０は、データベースで求めた演算ユニット６０が算出した位置調整量とサブフレーム調整ユニット４０の実際の調整量との差が閾値よりも大きい場合、閾値以下の溶接条件よりも高温、長時間又は広領域の溶接条件に決定するとよい。
【００９３】
また、溶接によって、メインフレーム９１又はサブフレーム９２と円筒体９３とに熱応力が発生し、その熱応力によって、メインフレーム９１又はサブフレーム９２と円筒体９３とが変形して、メインフレーム９１とサブフレーム９２の軸線がずれることがある。
【００９４】
この場合、記憶部６３０に、予め実験をして求めた、メインフレーム９１とサブフレーム９２の軸線のずれ量と溶接条件とを示すデータベースが記憶されているとよい。演算ユニット６０は、記憶部６３０から読み出した、このデータベースに基づいて溶接条件を決定するとよい。
【００９５】
さらに、ロータ９１４とステータ９３２との間の磁力が、チャック部材２３０によるメインフレーム９１の掴持力よりも大きい場合、サブフレーム調整ユニット４０の可動テーブル４００でサブフレーム９２の位置を調整した後、その磁力によってメインフレーム９１が傾斜することがある。その結果、メインフレーム９１とサブフレーム９２の軸線がずれることがある。
【００９６】
この場合、予めチャック部材２３０によるメインフレーム９１の掴持力を計測し、計測された掴持力が記憶部６３０に記憶されているとよい。演算ユニット６０は、記憶部６３０から読み出した掴持力と、荷重センサ３２０が計測した負荷、すなわち、ロータ９１４とステータ９３２との間に磁力の大きさ、方向から、溶接条件を決定するとよい。
【００９７】
例えば、ロータ９１４とステータ９３２との間の磁力がメインフレーム９１の掴持力よりも大きく、その磁力の方向が、ロータ９１４の軸線に対して特定の溶接箇所の方向に向いている場合、演算ユニット６０は、その特定の溶接箇所の溶接時間を他の溶接箇所の溶接時間よりも短くするとよい。これにより、熱ひずみの影響を小さくして、メインフレーム９１を傾斜しにくくすることができる。或いは、演算ユニット６０は、制御ユニット７０に、上記特定の溶接箇所の溶接を、他の溶接箇所の溶接よりも後にさせてもよい。先に溶接した溶接箇所が支持部となり、その結果、メインフレーム９１の剛性を高めて、メインフレーム９１を傾斜しにくくすることができる。この場合、着磁されたロータ９１４を有するメインフレーム９１を高い精度で位置決めして、組み立てることができ、効率の高い圧縮機を製造することができる。
【００９８】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【００９９】
本出願は、２０１８年１月２４日に出願された、日本国特許出願特願２０１８−９３０７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１８−９３０７号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【符号の説明】
【０１００】
１  組立装置、１０  円筒体位置決めユニット、２０  メインフレーム挿入ユニット、３０  ロータ計測ユニット、４０  サブフレーム調整ユニット、５０  サブフレーム計測ユニット、６０  演算ユニット、７０  制御ユニット、８０  溶接ユニット、９１  メインフレーム、９２  サブフレーム、９３  円筒体、９４  圧縮機、９５  アダプタ、９６  計測用治具、１００  可動テーブル、１１０  位置決め治具、１２０  アクチュエータ、１３０  底板、１３１  貫通孔、１３２  支柱、１３３  貫通孔、１３４  天板、２００  載置台、２１０  昇降テーブル、２１１  ブロック部材、２１２  アクチュエータ、２１３  支柱、２２０  可動テーブル、２２１  アクチュエータ、２３０  チャック部材、２４０  変位センサ、２４１  取り付け台、３００  ロータ計測ユニット、３０１  シャフト部、３０２  計測部、３１０  嵌合シャフト、３２０  荷重センサ、３１１  シャフトホルダ、３１２  ガイドシャフト、３１３  リニアブッシュ、３１４  アクチュエータ、３１５  ブロック、３１６  支持板、３１７  軸受、４００  可動テーブル、４１０  アクチュエータ、５１０  ブラケット、５２０  変位センサ、６１０  サブフレーム位置算出部、６２０  メインフレーム位置算出部、６３０  記憶部、６３１  溶接位置ずれテーブル、６３２  溶接後位置テーブル、６４０  サブフレーム位置調整量算出部、６５０  溶接条件決定部、８１０  溶接トーチ、８１１  ブラケット、８２０  電源装置、８２１  ケーブル、９１１Ａ  円環板状部、９１１Ｂ  小円筒部、９１１Ｃ  大円筒部、９１２  コンプライアントフレーム、９１３  主軸受、９１４  ロータ、９１５  クランクシャフト、９２１  副軸受、９３２  ステータ、９３１  溶接部、１０００  サブフレーム位置決め治具、１０１０  台部、１０２０  円筒部、Ａ、Ｂ  矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年1月24日(2020.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧縮機の組立装置は、ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、シャフトを第二の軸受に挿入して、第一のフレーム、第二のフレーム及び、円筒体を組み立てる圧縮機の組立装置である。圧縮機の組立装置は、第一のフレーム挿入部、第二のフレーム挿入部、計測部、記憶部、判定部、調整部及び、溶接部を備える。第一のフレーム挿入部は、円筒体に第一のフレームを挿入する。第二のフレーム挿入部は、円筒体に第二のフレームを挿入する。計測部は、第一のフレーム挿入部が第一のフレームを円筒体に挿入し、シャフトが円筒体の径方向内側に配置された状態で、ロータとステータとの間の磁力の大きさ及び方向からロータのステータに対する位置を計測する。記憶部は、ロータのステータに対する位置と、溶接後の第一のフレームと第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータ及び、溶接前の第一のフレームと第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の第一のフレームと第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータが記憶されている。判定部は、計測部によって計測された位置データ及び、記憶部に記憶された第一のデータに基づき、第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整するか否か判定する。調整部は、判定部で第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、記憶部に記憶された第二のデータに基づき、第一のフレームに対する第二のフレームの位置を調整する。溶接部は、第一のフレームと第二のフレームを円筒体に溶接する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、前記シャフトを前記第二の軸受に挿入して、前記第一のフレーム、前記第二のフレーム及び、前記円筒体を組み立てる圧縮機の組立装置であって、
前記円筒体に前記第一のフレームを挿入する第一のフレーム挿入部と、
前記円筒体に前記第二のフレームを挿入する第二のフレーム挿入部と、
前記第一のフレーム挿入部が前記第一のフレームを前記円筒体に挿入し、前記シャフトが前記円筒体の径方向内側に配置された状態で、前記ロータと前記ステータとの間の磁力の大きさ及び方向から前記ロータの前記ステータに対する位置を計測する計測部と、
前記ロータの前記ステータに対する位置と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータ及び、溶接前の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータが記憶された記憶部と、
前記計測部によって計測された位置データ及び、前記記憶部に記憶された前記第一のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整するか否か判定する判定部と、
該判定部で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、前記記憶部に記憶された前記第二のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整する調整部と、
前記第一のフレームと前記第二のフレームを前記円筒体に溶接する溶接部と、
を備える、圧縮機の組立装置。
【請求項２】
前記計測部は、
前記シャフトの先端に嵌合する嵌合部と、
前記嵌合部が前記シャフトの先端に嵌合したときの荷重を計測する荷重計測部と、
を有し、
前記荷重計測部が計測した荷重データから前記ロータと前記ステータとの間の磁力を求める、
請求項１に記載の圧縮機の組立装置。
【請求項３】
ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、前記シャフトを前記第二の軸受に挿入して、前記第一のフレーム、前記第二のフレーム及び、前記円筒体を組み立てる圧縮機の組立装置であって、
前記円筒体に前記第一のフレームを挿入する第一のフレーム挿入部と、
前記円筒体に前記第二のフレームを挿入する第二のフレーム挿入部と、
前記第一のフレーム挿入部が前記第一のフレームを前記円筒体に挿入し、前記シャフトが前記円筒体の径方向内側に配置された状態で、前記ロータと前記ステータとの間のコギングトルクから前記ロータの前記ステータに対する位置を求める計測部と、
前記ロータの前記ステータに対する位置と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータ及び、溶接前の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータが記憶された記憶部と、
前記計測部によって計測された位置データ及び、前記記憶部に記憶された前記第一のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整するか否か判定する判定部と、
該判定部で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、前記記憶部に記憶された前記第二のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整する調整部と、
前記第一のフレームと前記第二のフレームを前記円筒体に溶接する溶接部と、
を備える、圧縮機の組立装置。
【請求項４】
ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、前記シャフトを前記第二の軸受に挿入して、前記第一のフレーム、前記第二のフレーム及び、前記円筒体を組み立てる圧縮機の組立方法であって、
前記円筒体に前記第一のフレームを挿入する第一のフレーム挿入工程と、
前記円筒体に前記第二のフレームを挿入する第二のフレーム挿入工程と、
前記第一のフレーム挿入工程で前記第一のフレームが前記円筒体に挿入され、前記シャフトが前記円筒体の径方向内側に配置された状態で、前記ロータと前記ステータとの間の磁力の大きさ及び方向から前記ロータの前記ステータに対する位置を計測する計測工程と、
該計測工程で計測された位置データと、予め求めた、前記ロータの前記ステータに対する位置と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータと、に基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整するか否か判定する判定工程と、
該判定工程で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、予め求めた、溶接前の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整する調整工程と、
前記判定工程で調整しないと判定された後に、又は前記判定工程で調整すると判定され、かつ前記調整工程で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整した後に、前記第一のフレームと前記第二のフレームを前記円筒体に溶接する溶接工程と、
を備える、圧縮機の組立方法。
【請求項５】
ロータを有するシャフトを回転可能に支持する第一の軸受が固定された円板状の第一のフレーム及び、第二の軸受が固定された円板状の第二のフレームを、内壁にステータが固定された円筒体の径方向内側に挿入すると共に、前記シャフトを前記第二の軸受に挿入して、前記第一のフレーム、前記第二のフレーム及び、前記円筒体を組み立てる圧縮機の組立方法であって、
前記円筒体に前記第一のフレームを挿入する第一のフレーム挿入工程と、
前記円筒体に前記第二のフレームを挿入する第二のフレーム挿入工程と、
前記第一のフレーム挿入工程で前記第一のフレームが前記円筒体に挿入され、前記シャフトが前記円筒体の径方向内側に配置された状態で、前記ロータと前記ステータとの間のコギングトルクから前記ロータの前記ステータに対する位置を求める計測工程と、
該計測工程で計測された位置データと、予め求めた、前記ロータの前記ステータに対する位置と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量とに関する第一のデータと、に基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整するか否か判定する判定工程と、
該判定工程で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整すると判定された場合に、予め求めた、溶接前の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量と、溶接後の前記第一のフレームと前記第二のフレームの位置ずれ量との関係を示す第二のデータに基づき、前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整する調整工程と、
前記判定工程で調整しないと判定された後に、又は前記判定工程で調整すると判定され、かつ前記調整工程で前記第一のフレームに対する前記第二のフレームの位置を調整した後に、前記第一のフレームと前記第二のフレームを前記円筒体に溶接する溶接工程と、
を備える、圧縮機の組立方法。
【国際調査報告】
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