斜板式流体機械の組み立て方法および組み立て装置
【課題】ピストン端面のセンタ穴の有無を問わず、斜板式流体機械のシャフトアセンブリの自動組み立てを可能にする。
【解決手段】アセンブリ組み立て装置Ａ１で、斜板３ｂの外周部に、シュー４を介して複数のピストン２を取り付けたシャフトアセンブリＳを組み立てる。この組み立て装置Ａ１は、斜板３ｂを有するシャフト３を縦軸姿勢で支持するシャフト支持部４１と、ガイド部材２０と、シュー組み込み機構３０と、複数のピストン２を縦軸姿勢で搬送する台車１０と、斜板３ｂの外周部に案内された複数のピストン２を、縦軸姿勢で斜板の円周方向等配位置に保持するピストン保持部４１とを有する。
【解決手段】アセンブリ組み立て装置Ａ１で、斜板３ｂの外周部に、シュー４を介して複数のピストン２を取り付けたシャフトアセンブリＳを組み立てる。この組み立て装置Ａ１は、斜板３ｂを有するシャフト３を縦軸姿勢で支持するシャフト支持部４１と、ガイド部材２０と、シュー組み込み機構３０と、複数のピストン２を縦軸姿勢で搬送する台車１０と、斜板３ｂの外周部に案内された複数のピストン２を、縦軸姿勢で斜板の円周方向等配位置に保持するピストン保持部４１とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板式流体機械の組み立て方法および組み立て装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式流体機械、例えば斜板式圧縮機の組み立てを自動的に行う装置としては、特開平１０−４５０６５号公報（米国特許公報第６０３８７６７号）に記載された組み立て装置が公知である。この組み立て装置では、水平姿勢で回転自在に支持された斜板付きシャフトの斜板に順次ピストンを組み込んでシャフトアセンブリを組み立てた後、各ピストンを軸方向両側に配したシリンダで支持することにより、各ピストンの円周方向位置を保持しながらシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込んでいる。
【特許文献１】特開平１０−４５０６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、斜板式圧縮機は、シャフトに対する斜板の傾斜角度が固定された固定型と、斜板の傾斜角度を可変とした可変型とに大別される。固定型の斜板式圧縮機で使用されるピストンの多くは、ピストンの軸方向中央部に首部を持ついわゆる双頭型であり、ピストンの両端面に研削仕上げ用のセンタ穴が形成されている。これに対し、可変型の斜板式圧縮機で使用されるピストンの多くは、軸方向一方の偏った位置に首部を持ついわゆる片頭式である。片頭式のピストンでは、その構造上、両端面にセンタ穴を形成することは難しく、通常は一方の端面（頭部の端面）にのみセンタ穴を形成する場合が多い。
【０００４】
上記特許文献に記載された組み立て装置は、ピストン両端面のセンタ穴を利用してピストンを軸方向両側からシリンダで支持するものであるから、ピストン両端面のセンタ穴が必要不可欠となる。従って、ピストンの一方の端面にのみセンタ穴を有する場合、さらにはピストンの両端面にセンタ穴がない場合には、当該組み立て装置による組み立てが困難であり、このこともあって従来の可変型斜板式流体機械では、手作業での組み立てを余儀なくされている。
【０００５】
そこで、本発明はピストン端面のセンタ穴の有無を問わずシャフトアセンブリ、さらには斜板式流体機械の自動組み立てを可能とした組み立て装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明におけるシャフトアセンブリの組み立て装置は、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリを組み立てるためのものである。この組み立て装置は、斜板を有するシャフトを縦軸姿勢で支持するシャフト支持部と、第一ガイド面および第二ガイド面を備え、一対のシューのうち、一方を第一ガイド面、他方を第二ガイド面に摺接させながら、ピストンを斜板に案内し、一対のシューを斜板の両端面に整合させるガイド部材と、一対のシューをピストンと第一ガイド面の間、およびピストンと第二ガイド面との間に挿入するシュー組み込み機構と、ガイド部材に案内された複数のピストンを縦軸姿勢で搬送する搬送手段と、斜板に案内された複数のピストンを、縦軸姿勢で斜板の円周方向等配位置に保持するピストン保持部とを備えている。
【０００７】
また、本発明においては、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリの組み立てに際し、斜板を有するシャフトを縦軸姿勢で支持し、ガイド部材の第一ガイド面とピストンの間、および第二ガイド面とピストンの間にそれぞれシューを組み込んでから、ガイド部材によって複数のピストンを縦軸姿勢で斜板に案内し、各シューを斜板の両端面に整合させると共に、ピストンを斜板の円周方向等配位置に配置している。
【０００８】
このように本発明においては、縦軸姿勢に支持されたシャフトの斜板に、ガイド部材を介して複数のピストンが縦軸姿勢のまま順次組み付けられる。この場合、ピストンは、自重で生じる摩擦力によってその位置を保持するため、従来のようにピストン両端面のセンタ穴を利用してピストンをその軸方向両側から支持する必要がない。従って、ピストン端面のセンタ穴の有無にかかわらず、シャフトアセンブリの組み立てが可能となり、かつシリンダの省略により組み立て装置の簡略化を達成することができる。なお、ここでいう縦軸姿勢とは、対象となる部材の中心軸が、ほぼ垂直であることを意味する。特にシャフトの縦軸姿勢には、シャフトの中心軸が斜板の最小傾斜角θ１の範囲で傾いている場合も含まれる。
【０００９】
シュー組み込み機構は、例えば、少なくとも何れか一方のガイド面に設けられた溝部と、この溝部に配置された、溝深さを拡大する方向に弾性変形可能の弾性部材とを備えた構成とする。これにより、溝深さが縮小した状態で溝部に供給されたシューを、弾性部材を弾性変形させながら当該ガイド面とピストンとの間に挿入することができ、簡易な機構でシューの組み込みを行うことが可能となる。
【００１０】
また、シュー組み込み機構は、一方のシューをピストンと第一ガイド面との間に挿入する第一組み込み部と、他方のシューをピストンと第二ガイド面との間に挿入する第二組み込み部とを備えた構成とする。この場合、第一組込み部および第二組み込み部を、ピストンの搬送方向に離隔して配設することにより、一方のシューの組み込みと他方のシューの組み込みに時間差を設けることができる。この時間差を利用して、例えば、個々のピストンや斜板の加工精度に応じて、最適な表面精度を有するシューを選択して使用するいわゆるマッチングが可能となり、高い組み立て精度を安定して得ることができる。
【００１１】
本発明にかかる斜板式流体機械の組み立て装置は、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込むためのものである。この組み立て装置は、縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態で支持するアセンブリ支持部と、シリンダブロックを支持するシリンダブロック支持部とを備えており、アセンブリ支持部とシリンダブロック支持部との相対接近で、シャフトアセンブリのピストンがシリンダブロックのシリンダボアに挿入される。
【００１２】
また、本発明においては、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込むに際し、縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態でシリンダブロックに相対的に接近させて、各ピストンをシリンダボアに挿入するものである。
【００１３】
流体機械の組み立て時には、ピストンは斜板に懸垂された状態にあり、斜板に対して位置ずれを起こしやすい不安定な状態であるが、ピストンの自重による摩擦力でシューと斜板との間に適度の拘束力が作用するため、多少の衝撃ではピストンが斜板の端面上を滑ることがない。従って、従来装置のように流体機械の組み立て中にシリンダ等でピストンをその両側から拘束する必要がなく、これによりピストン端面のセンタ穴の有無を問わず斜板式流体機械の組み立てが可能となる。また、シリンダを省略できる分だけ組み立て装置の構造を簡略化することができる。
【００１４】
この組み立て装置には、シリンダブロックのシリンダボアの開口部内外を進退移動可能で、かつ当該開口部外で待機する矯正面を設けるのが望ましい。この場合、矯正面を、アセンブリ支持部に支持されたシャフトアセンブリのピストン端面と面接触させてピストンの姿勢矯正を行う。
【００１５】
斜板に懸垂されたピストンは、斜板に対して揺動可能の状態にあるから、ピストンのシリンダボアへの挿入時にピストンが垂直軸に対して僅かに傾斜する場合がある。そのままでは、ピストンの端面がシリンダボアの開口部に干渉し、スムーズにピストンを挿入させることが難しくなるが、事前にピストン端面を矯正面に面接触させてピストンの姿勢矯正を行っておけば、ピストンは正確に縦軸姿勢に修正されてからシリンダボアに挿入される。従って、スムーズにピストンをシリンダボアに挿入することが可能となる。シリンダボア内へのピストンの挿入に伴い、矯正面がシリンダボア内に後退するので、確実にピストンをシリンダボア内に挿入することができる。
【００１６】
また、シリンダボアの開口部に設けられたテーパ面で、当該シリンダボアに挿入するピストンを案内すれば、ピストンとシリンダボアとの芯合わせが確実に行われるので、よりスムーズにピストンをシリンダボアに挿入することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ピストン端面のセンタ穴の有無を問わず、シャフトアセンブリ、さらには、これを用いた斜板式流体機械の組み立てが可能となる。また、これらの組み立て装置の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、斜板式圧縮機の概略構造を示す断面図である。
【図２】図２は、シャフトアセンブリの組み立て装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】図３は、シュー組み込み機構の概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、図３の要部を拡大した断面図である。
【図５】図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は、アセンブリ移送機構の概略構成を示す平面図である。
【図７】図７は、斜板式圧縮機の組み立て装置を示す断面図である。
【図８】図８は、図７中のＰ部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図１〜８に基づいて説明する。
【００２０】
図１に、斜板式流体機械の一例として、斜板式圧縮機の概略構造を示す。
【００２１】
この斜板式圧縮機は、シリンダブロック１、ピストン２、斜板３ｂを有するシャフト３、斜板３ｂとピストン２との間に介在するシュー４を主要な構成要素とする。シリンダブロック１のフロント側の空間（クランク室Ｃ）はフロントハウジング６で密閉され、リヤ側の空間はリヤハウジング８で密閉されている。シャフト３は、軸方向に配置した二つのラジアル軸受９ａ・９ｂ、およびスラスト軸受９ｃでフロントハウジング６７およびシリンダブロック１に対して回転自在に支持されている。
【００２２】
シリンダブロック１には、その円周方向等配位置に複数のシリンダボア１ａが形成され、各シリンダボア１ａにピストン２が摺動自在に挿入されている。ピストン２の往復により、図示しない吸入室から吸い込まれた流体（例えば冷媒）が圧縮され、図示しない吐出室へ吐出される。図１に示すピストン２の位置が流体を圧縮した状態で、上死点と呼ばれる。
【００２３】
シャフト３は、軸部３ａ、円盤状の斜板３ｂ、およびフランジ部３ｃで構成される。軸部３ａとフランジ部３ｂは一体形成され、斜板３ａは図示しない軸受等を介して軸部３ａに傾動自在に取り付けられている。斜板３ｂは、適当なリンク機構（図示省略）を介してフランジ部３ｃと連結されており、このリンク機構の作動により、斜板３ｂの傾斜角（軸線に対する直交平面との間の角度）と軸方向位置との関係が一義的に定まる。斜板３ｂは、最小傾斜角θ１（実線で示す）と最大傾斜角θ２（二点鎖線で示す）との間で任意の傾斜角をとることができ、いかなる傾斜角をとろうとも上死点のピストン２は軸方向でほぼ同じ位置にある。斜板３ｂとフランジ部３ｃとの間には、弾性部材として例えばコイルバネ５が圧縮状態で配置されており、斜板３ｂに他の外力が付与されていない状態では、バネ５の弾性力で斜板３ｂは最小傾斜角θ１をとった状態を維持する。
【００２４】
ピストン２はいわゆる片頭式で、首部２ａと、首部２ａの軸方向一方側に形成された中空円筒状の胴部２ｂと、首部２ａの軸方向他方側に形成された中実状の頭部２ｃとで一体に構成される。頭部２ｃの端面２ｃ１には、ピストン２の研削加工等で使用するセンタ穴２ｃ２が形成される。一方、胴部２ｂの端面２ｂ１にはセンタ穴がなく、平坦面状をなしている。
【００２５】
首部２ａを形成する凹部には斜板３ｂの周縁部が挿入され、斜板３ｂの両端面とこれに対向する胴部２ｂおよび頭部２ｃとの間にそれぞれシュー４が介在されている。各シュー４の球面が胴部２ｂおよび頭部２ｃに形成された球面座と球面嵌合し、各シュー４の平坦面が斜板３ｂの両端面に面接触している。
【００２６】
シャフト３の軸部３ａを回転駆動すると、斜板３ｂも軸部３ａと共に回転する。これに伴って斜板３ｂに案内された各ピストン２がシリンダボア１ａ内を軸方向に往復し、冷媒の吸入・圧縮が繰り返し行われて吐出室に圧縮冷媒が吐出される。図示しない制御弁でクランク室Ｃ内の圧力を変化させると、ピストン２を介したシリンダボア１ａ内の吸入圧とクランク室Ｃ内の圧力との差圧により、ピストン２のストローク、さらには斜板３ｂの傾斜角が変化し、冷媒の吐出量が変動する。従って、制御弁でクランク室Ｃ内の圧力を制御することで、圧縮容量が任意に制御可能となる。圧縮容量は斜板３ｂの傾斜角で表され、斜板３ｂが最小傾斜角θ１をとる時に圧縮容量が最小となり、最大傾斜角θ２をとる時に圧縮容量が最大となる。
【００２７】
以下、以上に説明した容量可変型の斜板式圧縮機の組み立て工程を説明する。
【００２８】
この斜板式圧縮機の組み立ては、シャフトアセンブリＳを製作する第一工程、およびシャフトアセンブリＳをシリンダブロック１に組み込む第二工程を経て行われる。
【００２９】
第一工程におけるシャフトアセンブリＳの組み立ては、図２〜図５に示す組み立て装置Ａ１により自動的に行われる。
【００３０】
図２および図３に示すように、この組み立て装置Ａ１は、水平方向に走行する搬送手段としての台車１０と、台車１０の走行方向と平行に配置されたガイド部材２０と、ピストン２とガイド部材２０との間にシュー４を組み込むシュー組み込み機構３０と、斜板３ｂにシュー４と共にピストン２を組み込むピストン組み込み機構４０とで構成される。
【００３１】
台車１０は、レール１１に案内され、ガイド部材２０を挟む二つの領域Ｔ１、Ｔ２の間で水平方向に往復移動可能である。台車１０の上面１０ａには、受け部材１２が装着され、この受け部材１２に１セット（本実施形態では７つ）のピストン２を保持するための受け部１２ａがピストンと同数分形成されている。受け部１２ａは、ピストン２の胴部２ｂの外周面に適合する半円筒面状をなし、台車１０の走行方向に定ピッチＰ２で形成されている（図２参照）。ピストン２の胴部２ｂを挟んだ受け部１２ａの対向領域には押え部材１３が配設されている。この押え部材１３は、台車１０の走行方向に沿ってピストン組み込み機構４０に至るまで形成されている。また、台車１０には、その走行方向に沿ってラック１４が取り付けられ、このラック１４は後述のようにシャフト支持部４１の回転軸４５に固定したギヤ４６（図５参照）との噛み合い位置まで延びている。なお、図２では、図面の簡略化のため、台車１０のうち受け部材１２のみを図示し、押え部材１３やラック１４等の図示を省略している。
【００３２】
図２に示すように、ガイド部材２０の始端部に隣接した領域Ｔ１で、中心軸を垂直にした１セットのピストン２が台車１０上に供給される。この時、台車１０の上面１０ａでピストン胴部２ｂの端面２ｂ１が接触支持され、かつ受け部１２ａと押え部材１３とで胴部２ｂの外周面が両側から拘束される。その後、台車１０は、図示しない駆動機構によって図２の左方に走行を開始する。台車１０の駆動機構としては、ボールねじやシリンダ等の公知の機構が使用可能であり、その他にもモータ等を組み込んだ自走式の台車を使用することもできる。
【００３３】
ガイド部材２０は、斜板３ｂの肉厚と等しい板状に形成されている。ピストン２の供給後、台車１０がガイド部材２０の側方領域に達すると、図３に示すように、ガイド部材２０の側端２１がピストン首部２ａの凹部に挿入される。同時に、ガイド部材２０の下端面２２（第一ガイド面）がピストン２の胴部２ｂと隙間を介して対向し、上端面（第二ガイド面２３）が頭部２ｃと隙間を介して対向する。この状態で、台車１０上の各ピストン２が順次シュー組込み機構３０に供給される。
【００３４】
シュー組み込み機構３０は、一対のシュー４のうち、一方をピストン２の胴部２ｂと第一ガイド面２２との間の隙間に挿入し、他方を頭部２ｃと第二ガイド面２３との間の隙間に挿入する。本実施形態では、一対のシュー４の挿入作業を台車１０の走行方向に離隔配置した第一組み込み部３１と第二組み込み部３２でそれぞれ独立して行う場合を例示している。
【００３５】
第二組み込み部３２には、図３に示すように第二ガイド面２３を切り欠いて溝部３４が形成される。この溝部３４の溝底面には弾性部材として例えば板バネ３５が取り付けられており、板バネ３５は、その先端が自由端であると共に、溝部３４の深さが拡大・縮小する方向に弾性変形可能である。溝部３４の深さは、板バネ３５を弾性変形させて溝底面に密着させた時、板バネ３５とピストン首部２ａの凹部入口との間の隙間が、シュー４の最大肉厚以上となるように設定される。また、溝部３４の幅はシュー４の直径よりも大きくする。
【００３６】
ピストン首部２ｂの凹部の入口付近には、パーツフィーダ等の供給装置から延びたシュー供給部３６が配置される。台車１０の停止後、シュー供給部３６から供給されたシュー４は、溝部３４の溝底面から離反した状態の板バネ３５の先端上に配置される。その後、適当なプッシャー３７で当該シュー４を板バネ３５の弾性力に抗して水平方向に押し込めば、板バネ３５が弾性変形して溝部３４の溝底面に密着し、シュー４が凹部内に押し込まれる。シュー４が凹部に押し込まれると同時に板バネ３５が弾性復元し、シュー４の球面が頭部２ｃの球面座に球面嵌合すると共に、シュー４の平坦面がガイド部材２０の第二ガイド面２３と同レベルまで押し上げられる。その後の台車１０の走行でシュー４の平坦面が第二ガイド面２３上に乗り移るので、以後は台車１０の走行に伴ってシュー４が第二ガイド面２３上を摺動する。
【００３７】
第一組み込み部３１は、溝部３４が第一ガイド面２２に形成され、シュー４の挿入作業が第二組み込み部３２の裏側で行われる点を除き、第二組み込み部３２に準拠した構成を有する。
【００３８】
本実施形態では、一方のシュー４の組み込みを行う第一組み込み部３１と他方のシュー４の組み込みを行う第二組み込み部３２とを台車１０の走行方向に離隔させ、両者の組み込みに時間差を設けている。かかる構成を採用することで、個々の斜板３ｂやピストン２の加工精度に適合した表面精度を有するシュー４を選択使用する、いわゆるマッチングが可能となる。このマッチングは、例えば以下の手順で行うことができる。
【００３９】
（１）各シュー４の製作後、その寸法、例えば最大肉厚を測定する。各シュー４を測定値に応じて精度別にグループ分けし、各グループごとにシュー４をストレージする。また、組み立て作業を行うシャフト３の斜板３ｂの肉厚を予め測定しておく。
（２）図４に示すように、双方のシュー４の組み込み前の状態で、ピストン２の対向する球面座間の距離Ｌ１を測定し、その測定値に適合する精度のグループから一方のシュー４を取り出し、第一組み込み部３１に供給してその組み込みを行う。
（３）次いで、組み込まれたシュー４の平坦面とこれに対向する球面座との間の距離Ｌ２を測定し、この測定値から斜板３ｂの肉厚の測定値を減じて、この算出値に適合する精度のグループから他方のシュー４を取り出し、第二組み込み部３２でその組み込みを行う。
【００４０】
以上の手順を経ることにより、ピストン２および斜板３ｂの加工精度に適合したシュー４を選択して使用することが可能となり、組み立て精度の向上を通じて、斜板式圧縮機の作動安定性および信頼性を高めることができる。なお、以上に述べたマッチング作業を特に必要としない場合には、一対のシュー４を時間差を設けることなく同時にガイド面２２、２３とピストン２との間の隙間に挿入してもよい。
【００４１】
このようにガイド面２２、２３とピストン２との間にシュー４を組み込んだ後、台車１０上のピストン２はピストン組み付け機構４０に移送され、斜板３ｂに組み付けられる。
【００４２】
図２に示すように、ピストン組み付け機構４０は、シャフト３を支持するシャフト支持部４１と、その外周側に配置した外周ガイド４２とで構成される。
【００４３】
図５に示すように、シャフト支持部４１ではシャフト３（二点差線で示す）が斜板３ｂを基準として縦軸姿勢に支持される。シャフト３は、斜板３ｂを取り付けた状態、すなわち斜板３ｂとフランジ部３ｃとの間にバネ５を挿入し、かつ斜板３ｂとフランジ部３ｃとをリンク機構で結合した状態で搬入され、リヤ側を下にしてシャフト４１支持部に支持される。組み立て工程では、シャフト３の斜板３ｂにバネ５の弾性力を超えるような外力が作用することはなく、そのため以後の斜板３ｂは軸部３ａに対して最小傾斜角θ１をとった状態を常時保持する。なお、図５ではシュー４の図示を省略している（図７も同じ）。また、図５は、台車１０がピストン組み付け機構４０の側方に達した時のＶ−Ｖ断面（図２参照）を表す。
【００４４】
シャフト支持部４１は有底の筒状であり、その外周には、ピストン２の胴部２ｂの外周面と適合する半円筒面状のピストン保持部４１ａがピストン２と同数分だけ円周方向等間隔に形成されている。この保持部４１ａにピストン２が保持された状態では、ピストン中心を通る円上でのピストン間のピッチＰ１（円弧の長さ）は、台車１０上で受け部材１２に保持されたピストン２のピッチＰ２と等しい（図２参照）。シャフト支持部４１の内周には、軸方向の穴部４１ｂが形成され、この穴部４１ｂに、シャフト３のうちの斜板３ｂよりもリヤ側の軸部３ａが収容される。また、シャフト支持部４１の上側端面４１ｃは水平面であり、この上側端面４１ｃにシャフト３の斜板３ｂのリヤ側端面が面接触状態で載置される。この状態では、軸部３ａの中心軸が垂直方向から最小傾斜角θ１の分だけ傾斜しているが、実質的には縦軸姿勢である。
【００４５】
シャフト支持部４１は、軸受部４３によりフレーム４４に対して回転自在に支持される。シャフト支持部４１の回転軸４５には、台車１０に設けられたラック１４と噛み合うギヤ４６が固定されている。従って、台車１０を水平方向に走行させると、ラック１４とギヤ４６の噛み合いにより、シャフト支持部４１、さらにはシャフト支持部４１に支持されたシャフト３が台車１０の走行と同期して回転する。
【００４６】
外周ガイド４２は、内周が円筒状の角筒形で、その側壁の一部が切除されて開口した形態をなし、フレーム４４に固定されている。外周ガイド４２の開口部４２ａにガイド部材２０の終端部が接続され、この終端部の端面の一部は、外周ガイドの４２の内周面４２ｂと連続した円筒面状に形成されている。ガイド部材２０の終端部端面の残余部分は、シャフト支持部４１に支持された斜板３ｂの外周部近傍まで延び、第一ガイド面２２および第二ガイド面２３が斜板３ｂの両端面と段差なく連続している。外周ガイド４２のうち、開口部４２ａに面した一端部４２ｃは上下の二股構造となっており、台車１０の受け部材１２がその間を通過できるようになっている。外周ガイド４２の内周面４２ｂおよびガイド部材２０の端面で形成される円筒面は、シャフト支持部４１に保持されたピストン２の外周面と外接し、保持部４１ａに保持されたピストン２の脱落を規制する。
【００４７】
シュー組み込み機構３０を経た台車１０がピストン組み付け機構４０の側方に達すると、受け部材１２に保持されたピストン２が外周ガイド４２の開口部４２ａを介し、シャフト支持部４１のピストン保持部４１ｂと外周ガイド４２の内周面４２ａおよびガイド部材２０の端面との間の隙間に順次収容される（図２は６個のピストンが当該隙間に収容された状態を示す）。これに伴い、ピストン２が台車１０から斜板３ｂに乗り移り、ピストン２の首部２ｂに配されたシュー４が斜板３ｂの両端面と整合する。前述のようにピストン保持部４１ｂのピッチＰ１と受け部１２ａのピッチＰ２は一致しており、かつピストン支持部４１が台車の水平運動に同期して回転するから、台車１０の水平移動に伴い、台車１０上のピストン２が次々と斜板３ｂに乗り移り、ピストン保持部４１ａによって円周方向の等配位置に保持される。
【００４８】
シュー４がガイド部材２０から斜板３ｂに乗り移る際、ピストン保持部４１と共に斜板３ｂが回転しているので、シュー４と斜板３ｂとの間に作用する摩擦力を減じてスムーズにシュー４を斜板３ｂに乗り移らせることができる。特に問題なければ、ピストン保持部４１を回転させる一方でシャフト３を非回転に拘束しても構わない。
【００４９】
台車１０に支持されたピストン２が受け部１２ａから僅かに離れた状態でピストン組み付け機構４０に供給されると、ピストン２が受け部１２ａからピストン保持部４１ａにスムーズに移行できない可能性がある。かかる事態を解消するため、図２に示すように、ガイド部材２０の終端部に押圧部材４７を配置するのが望ましい。この押圧部材４７は、垂直方向の軸を中心として実線位置と二点鎖線位置との間を揺動可能で、かつ図示しない弾性部材の弾性力でピストン２を受け部１２ａ側（二点鎖線位置の方向）に付勢するものである。台車１０の走行に伴い、ピストン２が押圧部材４７に当接すると、ピストン２が押し込まれてその外周面が受け部１２ａに密着するため、ピストン２をピストン保持部４１ａへよりスムーズに移行させることができる。
【００５０】
以上の工程により、シャフト３の斜板３ｂにピストン２が円周方向等間隔に組み付けられ、シャフトアセンブリＳの組み立てが完了する。組み立て後のシャフトアセンブリＳは、アセンブリ移送機構５０によって組み立て装置Ａ１から上方に搬出される。
【００５１】
アセンブリ移送機構５０は、シャフトアセンブリ組み立て装置Ａ１の上方に配置され、シリンダ等の駆動源に駆動されて昇降自在である。この移送機構５０は、シャフトガイド５１、アセンブリ支持部５２、ピストンガイド５３、およびこれらを取り付けるためのベース部材５４で構成される。シャフトガイド５１の内周には、シャフト３の軸部３ａを挿入するための挿入穴５１ａが形成され、挿入穴５１ａの下方には、上方ほど縮径させたテーパ面５１ｂが形成されている。アセンブリ支持部５２はベース部材５４に対して半径方向に移動自在であり、その内径端部にはシャフト３のフランジ部３ｃのリヤ側端面と係合する係合部５２ａが形成されている。ピストンガイド５３は、図６に示すように斜板３ｂに組みつけられた各ピストン２の外径側に配置され、ピストン２を外径側から拘束してその脱落を規制する。
【００５２】
シャフトアセンブリＳの組み立てが完了すると、アセンブリ移送機構５０が降下し、軸部３ａのフロント側先端部がシャフトガイド５１に挿入される。上述のようにシャフト支持部４１上でのシャフト３は最小傾斜角θ１で傾いているが、軸部３ａのフロント側先端部はシャフトガイド５１のテーパ面５１ｂによってスムーズに挿入穴５１ａに案内される。次いで、アセンブリ支持部５２を内径側に移動させて係合部５２ａをフランジ部３ｃのリヤ側端面の外周部に係合させ、その後、アセンブリ移送機構５０を上昇させる。これにより、斜板３ｂがシャフト支持部４１から離反し、斜板３ｂでピストン２を懸垂したシャフトアセンブリＳが組み立て装置Ａ１から搬出される。挿入穴５１ａに軸部３ａが挿入されると、シャフト３の姿勢修正が行われ、傾斜角θ１が消失してシャフト３の軸心が完全に垂直となる。これにより、シャフト３の支持状態が、それまでの斜板３ｂベースから軸部３ａベースに切り替わる。一方、ピストン２は、シュー４と球面座との球面嵌合により斜板３ｂに対して揺動可能であること、および内周面が軸心に対して垂直なピストンガイド５３で外径側から拘束されていること、から中心軸はほぼ垂直に維持される。
【００５３】
その後、アセンブリ移送機構５０は、アセンブリ支持部５２でシャフトアセンブリＳを支持したまま水平移動し、シャフトアセンブリＳを第一工程に隣接した第二工程に移送する。この第二工程では、図７に示す組み立て装置Ａ２により、斜板式圧縮機の主要部の組み立てが行われる。
【００５４】
この実施形態の組み立て装置Ａ２は、上述のアセンブリ移送機構５０の他、シリンダブロック支持部６０、およびピストン姿勢矯正機構７０とで構成される。
【００５５】
シリンダブロック支持部６０はフレーム４４に固定されている。この実施形態において、シリンダブロック支持部６０は、台座６１およびベース台６２からなり、ベース台６２上にフロント側の端面を上に向けたシリンダブロック１が位置決め状態で支持されている。ベース台６２には、シリンダブロック１のシリンダボア１ａと同位置かつ同径のガイド穴６２ａが形成されている。
【００５６】
ピストン姿勢矯正機構７０は、円筒状の矯正部材７１と、矯正部材７１に上方向の弾性力を付与する弾性部材としてのバネ７２とで構成される。シリンダボア１ａおよびガイド穴６１ａで形成される連続穴に矯正部材７１が摺動自在に挿入され、矯正部材７１の内周面に形成された段部７１ａと固定側の例えば台座６１との間にバネ７２が圧縮状態で介装されている。図８に拡大して示すように、矯正部材７１の外周面にはストッパ部７１ｂが形成され、このストッパ部７１ｂはバネ７２の弾性力によりベース台６２の端面と軸方向で係合している。この状態では、矯正部材７１の先端面７１ｃ（矯正面）は、シリンダボア１のフロント側端面よりも僅かな幅（δ）だけ突出している。
【００５７】
シャフトアセンブリＳを支持したアセンブリ移送機構７０は、ベース台６２上にシリンダブロック１が供給され、位置決め支持されたところで降下する。シャフトアセンブリＳの降下に伴い、先ず斜板３ｂに懸垂された各ピストン２のリヤ側端面２ｂ１が矯正部材７１の矯正面７１ａと面接触し、さらに各ピストン２がバネ７２の弾性力に抗して矯正部材７０を後退させながらシリンダボア１ａに挿入される。
【００５８】
ところで、アセンブリ移送機構７０によるシャフトアセンブリＳの移送中、ピストン２は、シュー４と球面座との球面嵌合により揺動可能な状態にあり、かつ主にシュー４と斜板３ｂの端面との間の摩擦力でその位置を保持しているにすぎない。従って、外部からの振動等の要因でピストン２が垂直軸に対して僅かに傾斜し、あるいは位置ずれを起こす場合がある。これに対し、本発明では、上述のように矯正部材７１を設け、シリンダボア１ａへの挿入前にピストン２のリヤ側端面２ｂ１を矯正面７１ａと面接触させるから、ピストン２が傾斜している場合でもその姿勢を垂直に矯正することができる。また、通常、シリンダボア１ａのフロント側開口部にはテーパ面１ｂ（図１参照）が形成されているので、挿入時のテーパ面１ｂの案内作用でピストン２の位置ずれや傾斜姿勢も矯正される。従って、シリンダボア１ａに対してかじりを生じることなくスムーズにピストン２をシリンダボア１ａに挿入することができる。
【００５９】
このようにしてピストン２をシリンダブロック１の規定位置まで挿入した後、軸受９ａ〜９ｃ等の必要部品の取り付けを行い、さらにシリンダブロックの両端にフロントハウジング６およびリヤハウジング８を取り付けることにより、図１に示す斜板式圧縮機の組み立てが完了する。
【００６０】
なお、シリンダブロック１とリヤハウジング８を予めアセンブリ化してベース台６２上に配置し、その上で上記と同様の手順でシャフトアセンブリＳの組み付けを行えば、リヤハウジング８の取付け工程を省略でき、生産性をさらに向上させることができる。
【００６１】
このように本発明によれば、組み立て装置Ａ１によるシャフトアセンブリＳの組み立て、さらには組み立て装置Ａ２による斜板式圧縮機の主要部の組み立てが何れも縦軸姿勢で行われるので、従来のように横軸姿勢でこれらの組み立てを行う場合のように、ピストン２をその軸方向両側から支持する必要がない。従って、ピストン２の両端面２ｂ１、２ｃ１に形成されるセンタ穴２ｃ２の有無にかかわらず、これらの組み立てを行うことが可能となる。
【００６２】
なお、以上の説明では、ピストン２として片頭式を例示しているが、本発明は双頭式のピストンを使用する場合にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ シリンダブロック
１ａ シリンダボア
１ｂ テーパ面
２ ピストン
２ａ 首部
２ｂ 胴部
２ｂ１ 端面
２ｃ 頭部
２ｃ１ 端面
２ｃ２ センタ穴
３ シャフト
３ａ 軸部
３ｂ 斜板
３ｃ フランジ部
４ シュー
５ 弾性部材（バネ）
６ フロントハウジング
８ リヤハウジング
１０ 搬送手段（台車）
１１ レール
１２ 受け部材
１２ａ 受け部
１４ ラック
２０ ガイド部材
２２ 第一ガイド面
２３ 第二ガイド面
３０ シュー組み込み機構
３１ 第一組み込み部
３２ 第二組み込み部
３４ 溝部
３５ 弾性部材（板バネ）
４０ ピストン組み付け機構
４１ シャフト支持部
４１ａ ピストン保持部
４２ 外周ガイド
４３ 軸受部
４４ フレーム
４６ ギヤ
５０ アセンブリ移送機構
５１ シャフトガイド
５２ アセンブリ支持部
５３ ピストンガイド
６０ シリンダブロック支持部
７０ ピストン姿勢矯正機構
７１ 矯正部材
７１ｃ 矯正面
７２ 弾性部材（バネ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板式流体機械の組み立て方法および組み立て装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式流体機械、例えば斜板式圧縮機の組み立てを自動的に行う装置としては、特開平１０−４５０６５号公報（米国特許公報第６０３８７６７号）に記載された組み立て装置が公知である。この組み立て装置では、水平姿勢で回転自在に支持された斜板付きシャフトの斜板に順次ピストンを組み込んでシャフトアセンブリを組み立てた後、各ピストンを軸方向両側に配したシリンダで支持することにより、各ピストンの円周方向位置を保持しながらシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込んでいる。
【特許文献１】特開平１０−４５０６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、斜板式圧縮機は、シャフトに対する斜板の傾斜角度が固定された固定型と、斜板の傾斜角度を可変とした可変型とに大別される。固定型の斜板式圧縮機で使用されるピストンの多くは、ピストンの軸方向中央部に首部を持ついわゆる双頭型であり、ピストンの両端面に研削仕上げ用のセンタ穴が形成されている。これに対し、可変型の斜板式圧縮機で使用されるピストンの多くは、軸方向一方の偏った位置に首部を持ついわゆる片頭式である。片頭式のピストンでは、その構造上、両端面にセンタ穴を形成することは難しく、通常は一方の端面（頭部の端面）にのみセンタ穴を形成する場合が多い。
【０００４】
上記特許文献に記載された組み立て装置は、ピストン両端面のセンタ穴を利用してピストンを軸方向両側からシリンダで支持するものであるから、ピストン両端面のセンタ穴が必要不可欠となる。従って、ピストンの一方の端面にのみセンタ穴を有する場合、さらにはピストンの両端面にセンタ穴がない場合には、当該組み立て装置による組み立てが困難であり、このこともあって従来の可変型斜板式流体機械では、手作業での組み立てを余儀なくされている。
【０００５】
そこで、本発明はピストン端面のセンタ穴の有無を問わずシャフトアセンブリ、さらには斜板式流体機械の自動組み立てを可能とした組み立て装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明におけるシャフトアセンブリの組み立て装置は、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリを組み立てるためのものである。この組み立て装置は、斜板を有するシャフトを縦軸姿勢で支持するシャフト支持部と、第一ガイド面および第二ガイド面を備え、一対のシューのうち、一方を第一ガイド面、他方を第二ガイド面に摺接させながら、ピストンを斜板に案内し、一対のシューを斜板の両端面に整合させるガイド部材と、一対のシューをピストンと第一ガイド面の間、およびピストンと第二ガイド面との間に挿入するシュー組み込み機構と、ガイド部材に案内された複数のピストンを縦軸姿勢で搬送する搬送手段と、斜板に案内された複数のピストンを、縦軸姿勢で斜板の円周方向等配位置に保持するピストン保持部とを備えている。
【０００７】
また、本発明においては、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリの組み立てに際し、斜板を有するシャフトを縦軸姿勢で支持し、ガイド部材の第一ガイド面とピストンの間、および第二ガイド面とピストンの間にそれぞれシューを組み込んでから、ガイド部材によって複数のピストンを縦軸姿勢で斜板に案内し、各シューを斜板の両端面に整合させると共に、ピストンを斜板の円周方向等配位置に配置している。
【０００８】
このように本発明においては、縦軸姿勢に支持されたシャフトの斜板に、ガイド部材を介して複数のピストンが縦軸姿勢のまま順次組み付けられる。この場合、ピストンは、自重で生じる摩擦力によってその位置を保持するため、従来のようにピストン両端面のセンタ穴を利用してピストンをその軸方向両側から支持する必要がない。従って、ピストン端面のセンタ穴の有無にかかわらず、シャフトアセンブリの組み立てが可能となり、かつシリンダの省略により組み立て装置の簡略化を達成することができる。なお、ここでいう縦軸姿勢とは、対象となる部材の中心軸が、ほぼ垂直であることを意味する。特にシャフトの縦軸姿勢には、シャフトの中心軸が斜板の最小傾斜角θ１の範囲で傾いている場合も含まれる。
【０００９】
シュー組み込み機構は、例えば、少なくとも何れか一方のガイド面に設けられた溝部と、この溝部に配置された、溝深さを拡大する方向に弾性変形可能の弾性部材とを備えた構成とする。これにより、溝深さが縮小した状態で溝部に供給されたシューを、弾性部材を弾性変形させながら当該ガイド面とピストンとの間に挿入することができ、簡易な機構でシューの組み込みを行うことが可能となる。
【００１０】
また、シュー組み込み機構は、一方のシューをピストンと第一ガイド面との間に挿入する第一組み込み部と、他方のシューをピストンと第二ガイド面との間に挿入する第二組み込み部とを備えた構成とする。この場合、第一組込み部および第二組み込み部を、ピストンの搬送方向に離隔して配設することにより、一方のシューの組み込みと他方のシューの組み込みに時間差を設けることができる。この時間差を利用して、例えば、個々のピストンや斜板の加工精度に応じて、最適な表面精度を有するシューを選択して使用するいわゆるマッチングが可能となり、高い組み立て精度を安定して得ることができる。
【００１１】
本発明にかかる斜板式流体機械の組み立て装置は、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込むためのものである。この組み立て装置は、縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態で支持するアセンブリ支持部と、シリンダブロックを支持するシリンダブロック支持部とを備えており、アセンブリ支持部とシリンダブロック支持部との相対接近で、シャフトアセンブリのピストンがシリンダブロックのシリンダボアに挿入される。
【００１２】
また、本発明においては、斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込むに際し、縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態でシリンダブロックに相対的に接近させて、各ピストンをシリンダボアに挿入するものである。
【００１３】
流体機械の組み立て時には、ピストンは斜板に懸垂された状態にあり、斜板に対して位置ずれを起こしやすい不安定な状態であるが、ピストンの自重による摩擦力でシューと斜板との間に適度の拘束力が作用するため、多少の衝撃ではピストンが斜板の端面上を滑ることがない。従って、従来装置のように流体機械の組み立て中にシリンダ等でピストンをその両側から拘束する必要がなく、これによりピストン端面のセンタ穴の有無を問わず斜板式流体機械の組み立てが可能となる。また、シリンダを省略できる分だけ組み立て装置の構造を簡略化することができる。
【００１４】
この組み立て装置には、シリンダブロックのシリンダボアの開口部内外を進退移動可能で、かつ当該開口部外で待機する矯正面を設けるのが望ましい。この場合、矯正面を、アセンブリ支持部に支持されたシャフトアセンブリのピストン端面と面接触させてピストンの姿勢矯正を行う。
【００１５】
斜板に懸垂されたピストンは、斜板に対して揺動可能の状態にあるから、ピストンのシリンダボアへの挿入時にピストンが垂直軸に対して僅かに傾斜する場合がある。そのままでは、ピストンの端面がシリンダボアの開口部に干渉し、スムーズにピストンを挿入させることが難しくなるが、事前にピストン端面を矯正面に面接触させてピストンの姿勢矯正を行っておけば、ピストンは正確に縦軸姿勢に修正されてからシリンダボアに挿入される。従って、スムーズにピストンをシリンダボアに挿入することが可能となる。シリンダボア内へのピストンの挿入に伴い、矯正面がシリンダボア内に後退するので、確実にピストンをシリンダボア内に挿入することができる。
【００１６】
また、シリンダボアの開口部に設けられたテーパ面で、当該シリンダボアに挿入するピストンを案内すれば、ピストンとシリンダボアとの芯合わせが確実に行われるので、よりスムーズにピストンをシリンダボアに挿入することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ピストン端面のセンタ穴の有無を問わず、シャフトアセンブリ、さらには、これを用いた斜板式流体機械の組み立てが可能となる。また、これらの組み立て装置の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、斜板式圧縮機の概略構造を示す断面図である。
【図２】図２は、シャフトアセンブリの組み立て装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】図３は、シュー組み込み機構の概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、図３の要部を拡大した断面図である。
【図５】図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は、アセンブリ移送機構の概略構成を示す平面図である。
【図７】図７は、斜板式圧縮機の組み立て装置を示す断面図である。
【図８】図８は、図７中のＰ部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図１〜８に基づいて説明する。
【００２０】
図１に、斜板式流体機械の一例として、斜板式圧縮機の概略構造を示す。
【００２１】
この斜板式圧縮機は、シリンダブロック１、ピストン２、斜板３ｂを有するシャフト３、斜板３ｂとピストン２との間に介在するシュー４を主要な構成要素とする。シリンダブロック１のフロント側の空間（クランク室Ｃ）はフロントハウジング６で密閉され、リヤ側の空間はリヤハウジング８で密閉されている。シャフト３は、軸方向に配置した二つのラジアル軸受９ａ・９ｂ、およびスラスト軸受９ｃでフロントハウジング６７およびシリンダブロック１に対して回転自在に支持されている。
【００２２】
シリンダブロック１には、その円周方向等配位置に複数のシリンダボア１ａが形成され、各シリンダボア１ａにピストン２が摺動自在に挿入されている。ピストン２の往復により、図示しない吸入室から吸い込まれた流体（例えば冷媒）が圧縮され、図示しない吐出室へ吐出される。図１に示すピストン２の位置が流体を圧縮した状態で、上死点と呼ばれる。
【００２３】
シャフト３は、軸部３ａ、円盤状の斜板３ｂ、およびフランジ部３ｃで構成される。軸部３ａとフランジ部３ｂは一体形成され、斜板３ａは図示しない軸受等を介して軸部３ａに傾動自在に取り付けられている。斜板３ｂは、適当なリンク機構（図示省略）を介してフランジ部３ｃと連結されており、このリンク機構の作動により、斜板３ｂの傾斜角（軸線に対する直交平面との間の角度）と軸方向位置との関係が一義的に定まる。斜板３ｂは、最小傾斜角θ１（実線で示す）と最大傾斜角θ２（二点鎖線で示す）との間で任意の傾斜角をとることができ、いかなる傾斜角をとろうとも上死点のピストン２は軸方向でほぼ同じ位置にある。斜板３ｂとフランジ部３ｃとの間には、弾性部材として例えばコイルバネ５が圧縮状態で配置されており、斜板３ｂに他の外力が付与されていない状態では、バネ５の弾性力で斜板３ｂは最小傾斜角θ１をとった状態を維持する。
【００２４】
ピストン２はいわゆる片頭式で、首部２ａと、首部２ａの軸方向一方側に形成された中空円筒状の胴部２ｂと、首部２ａの軸方向他方側に形成された中実状の頭部２ｃとで一体に構成される。頭部２ｃの端面２ｃ１には、ピストン２の研削加工等で使用するセンタ穴２ｃ２が形成される。一方、胴部２ｂの端面２ｂ１にはセンタ穴がなく、平坦面状をなしている。
【００２５】
首部２ａを形成する凹部には斜板３ｂの周縁部が挿入され、斜板３ｂの両端面とこれに対向する胴部２ｂおよび頭部２ｃとの間にそれぞれシュー４が介在されている。各シュー４の球面が胴部２ｂおよび頭部２ｃに形成された球面座と球面嵌合し、各シュー４の平坦面が斜板３ｂの両端面に面接触している。
【００２６】
シャフト３の軸部３ａを回転駆動すると、斜板３ｂも軸部３ａと共に回転する。これに伴って斜板３ｂに案内された各ピストン２がシリンダボア１ａ内を軸方向に往復し、冷媒の吸入・圧縮が繰り返し行われて吐出室に圧縮冷媒が吐出される。図示しない制御弁でクランク室Ｃ内の圧力を変化させると、ピストン２を介したシリンダボア１ａ内の吸入圧とクランク室Ｃ内の圧力との差圧により、ピストン２のストローク、さらには斜板３ｂの傾斜角が変化し、冷媒の吐出量が変動する。従って、制御弁でクランク室Ｃ内の圧力を制御することで、圧縮容量が任意に制御可能となる。圧縮容量は斜板３ｂの傾斜角で表され、斜板３ｂが最小傾斜角θ１をとる時に圧縮容量が最小となり、最大傾斜角θ２をとる時に圧縮容量が最大となる。
【００２７】
以下、以上に説明した容量可変型の斜板式圧縮機の組み立て工程を説明する。
【００２８】
この斜板式圧縮機の組み立ては、シャフトアセンブリＳを製作する第一工程、およびシャフトアセンブリＳをシリンダブロック１に組み込む第二工程を経て行われる。
【００２９】
第一工程におけるシャフトアセンブリＳの組み立ては、図２〜図５に示す組み立て装置Ａ１により自動的に行われる。
【００３０】
図２および図３に示すように、この組み立て装置Ａ１は、水平方向に走行する搬送手段としての台車１０と、台車１０の走行方向と平行に配置されたガイド部材２０と、ピストン２とガイド部材２０との間にシュー４を組み込むシュー組み込み機構３０と、斜板３ｂにシュー４と共にピストン２を組み込むピストン組み込み機構４０とで構成される。
【００３１】
台車１０は、レール１１に案内され、ガイド部材２０を挟む二つの領域Ｔ１、Ｔ２の間で水平方向に往復移動可能である。台車１０の上面１０ａには、受け部材１２が装着され、この受け部材１２に１セット（本実施形態では７つ）のピストン２を保持するための受け部１２ａがピストンと同数分形成されている。受け部１２ａは、ピストン２の胴部２ｂの外周面に適合する半円筒面状をなし、台車１０の走行方向に定ピッチＰ２で形成されている（図２参照）。ピストン２の胴部２ｂを挟んだ受け部１２ａの対向領域には押え部材１３が配設されている。この押え部材１３は、台車１０の走行方向に沿ってピストン組み込み機構４０に至るまで形成されている。また、台車１０には、その走行方向に沿ってラック１４が取り付けられ、このラック１４は後述のようにシャフト支持部４１の回転軸４５に固定したギヤ４６（図５参照）との噛み合い位置まで延びている。なお、図２では、図面の簡略化のため、台車１０のうち受け部材１２のみを図示し、押え部材１３やラック１４等の図示を省略している。
【００３２】
図２に示すように、ガイド部材２０の始端部に隣接した領域Ｔ１で、中心軸を垂直にした１セットのピストン２が台車１０上に供給される。この時、台車１０の上面１０ａでピストン胴部２ｂの端面２ｂ１が接触支持され、かつ受け部１２ａと押え部材１３とで胴部２ｂの外周面が両側から拘束される。その後、台車１０は、図示しない駆動機構によって図２の左方に走行を開始する。台車１０の駆動機構としては、ボールねじやシリンダ等の公知の機構が使用可能であり、その他にもモータ等を組み込んだ自走式の台車を使用することもできる。
【００３３】
ガイド部材２０は、斜板３ｂの肉厚と等しい板状に形成されている。ピストン２の供給後、台車１０がガイド部材２０の側方領域に達すると、図３に示すように、ガイド部材２０の側端２１がピストン首部２ａの凹部に挿入される。同時に、ガイド部材２０の下端面２２（第一ガイド面）がピストン２の胴部２ｂと隙間を介して対向し、上端面（第二ガイド面２３）が頭部２ｃと隙間を介して対向する。この状態で、台車１０上の各ピストン２が順次シュー組込み機構３０に供給される。
【００３４】
シュー組み込み機構３０は、一対のシュー４のうち、一方をピストン２の胴部２ｂと第一ガイド面２２との間の隙間に挿入し、他方を頭部２ｃと第二ガイド面２３との間の隙間に挿入する。本実施形態では、一対のシュー４の挿入作業を台車１０の走行方向に離隔配置した第一組み込み部３１と第二組み込み部３２でそれぞれ独立して行う場合を例示している。
【００３５】
第二組み込み部３２には、図３に示すように第二ガイド面２３を切り欠いて溝部３４が形成される。この溝部３４の溝底面には弾性部材として例えば板バネ３５が取り付けられており、板バネ３５は、その先端が自由端であると共に、溝部３４の深さが拡大・縮小する方向に弾性変形可能である。溝部３４の深さは、板バネ３５を弾性変形させて溝底面に密着させた時、板バネ３５とピストン首部２ａの凹部入口との間の隙間が、シュー４の最大肉厚以上となるように設定される。また、溝部３４の幅はシュー４の直径よりも大きくする。
【００３６】
ピストン首部２ｂの凹部の入口付近には、パーツフィーダ等の供給装置から延びたシュー供給部３６が配置される。台車１０の停止後、シュー供給部３６から供給されたシュー４は、溝部３４の溝底面から離反した状態の板バネ３５の先端上に配置される。その後、適当なプッシャー３７で当該シュー４を板バネ３５の弾性力に抗して水平方向に押し込めば、板バネ３５が弾性変形して溝部３４の溝底面に密着し、シュー４が凹部内に押し込まれる。シュー４が凹部に押し込まれると同時に板バネ３５が弾性復元し、シュー４の球面が頭部２ｃの球面座に球面嵌合すると共に、シュー４の平坦面がガイド部材２０の第二ガイド面２３と同レベルまで押し上げられる。その後の台車１０の走行でシュー４の平坦面が第二ガイド面２３上に乗り移るので、以後は台車１０の走行に伴ってシュー４が第二ガイド面２３上を摺動する。
【００３７】
第一組み込み部３１は、溝部３４が第一ガイド面２２に形成され、シュー４の挿入作業が第二組み込み部３２の裏側で行われる点を除き、第二組み込み部３２に準拠した構成を有する。
【００３８】
本実施形態では、一方のシュー４の組み込みを行う第一組み込み部３１と他方のシュー４の組み込みを行う第二組み込み部３２とを台車１０の走行方向に離隔させ、両者の組み込みに時間差を設けている。かかる構成を採用することで、個々の斜板３ｂやピストン２の加工精度に適合した表面精度を有するシュー４を選択使用する、いわゆるマッチングが可能となる。このマッチングは、例えば以下の手順で行うことができる。
【００３９】
（１）各シュー４の製作後、その寸法、例えば最大肉厚を測定する。各シュー４を測定値に応じて精度別にグループ分けし、各グループごとにシュー４をストレージする。また、組み立て作業を行うシャフト３の斜板３ｂの肉厚を予め測定しておく。
（２）図４に示すように、双方のシュー４の組み込み前の状態で、ピストン２の対向する球面座間の距離Ｌ１を測定し、その測定値に適合する精度のグループから一方のシュー４を取り出し、第一組み込み部３１に供給してその組み込みを行う。
（３）次いで、組み込まれたシュー４の平坦面とこれに対向する球面座との間の距離Ｌ２を測定し、この測定値から斜板３ｂの肉厚の測定値を減じて、この算出値に適合する精度のグループから他方のシュー４を取り出し、第二組み込み部３２でその組み込みを行う。
【００４０】
以上の手順を経ることにより、ピストン２および斜板３ｂの加工精度に適合したシュー４を選択して使用することが可能となり、組み立て精度の向上を通じて、斜板式圧縮機の作動安定性および信頼性を高めることができる。なお、以上に述べたマッチング作業を特に必要としない場合には、一対のシュー４を時間差を設けることなく同時にガイド面２２、２３とピストン２との間の隙間に挿入してもよい。
【００４１】
このようにガイド面２２、２３とピストン２との間にシュー４を組み込んだ後、台車１０上のピストン２はピストン組み付け機構４０に移送され、斜板３ｂに組み付けられる。
【００４２】
図２に示すように、ピストン組み付け機構４０は、シャフト３を支持するシャフト支持部４１と、その外周側に配置した外周ガイド４２とで構成される。
【００４３】
図５に示すように、シャフト支持部４１ではシャフト３（二点差線で示す）が斜板３ｂを基準として縦軸姿勢に支持される。シャフト３は、斜板３ｂを取り付けた状態、すなわち斜板３ｂとフランジ部３ｃとの間にバネ５を挿入し、かつ斜板３ｂとフランジ部３ｃとをリンク機構で結合した状態で搬入され、リヤ側を下にしてシャフト４１支持部に支持される。組み立て工程では、シャフト３の斜板３ｂにバネ５の弾性力を超えるような外力が作用することはなく、そのため以後の斜板３ｂは軸部３ａに対して最小傾斜角θ１をとった状態を常時保持する。なお、図５ではシュー４の図示を省略している（図７も同じ）。また、図５は、台車１０がピストン組み付け機構４０の側方に達した時のＶ−Ｖ断面（図２参照）を表す。
【００４４】
シャフト支持部４１は有底の筒状であり、その外周には、ピストン２の胴部２ｂの外周面と適合する半円筒面状のピストン保持部４１ａがピストン２と同数分だけ円周方向等間隔に形成されている。この保持部４１ａにピストン２が保持された状態では、ピストン中心を通る円上でのピストン間のピッチＰ１（円弧の長さ）は、台車１０上で受け部材１２に保持されたピストン２のピッチＰ２と等しい（図２参照）。シャフト支持部４１の内周には、軸方向の穴部４１ｂが形成され、この穴部４１ｂに、シャフト３のうちの斜板３ｂよりもリヤ側の軸部３ａが収容される。また、シャフト支持部４１の上側端面４１ｃは水平面であり、この上側端面４１ｃにシャフト３の斜板３ｂのリヤ側端面が面接触状態で載置される。この状態では、軸部３ａの中心軸が垂直方向から最小傾斜角θ１の分だけ傾斜しているが、実質的には縦軸姿勢である。
【００４５】
シャフト支持部４１は、軸受部４３によりフレーム４４に対して回転自在に支持される。シャフト支持部４１の回転軸４５には、台車１０に設けられたラック１４と噛み合うギヤ４６が固定されている。従って、台車１０を水平方向に走行させると、ラック１４とギヤ４６の噛み合いにより、シャフト支持部４１、さらにはシャフト支持部４１に支持されたシャフト３が台車１０の走行と同期して回転する。
【００４６】
外周ガイド４２は、内周が円筒状の角筒形で、その側壁の一部が切除されて開口した形態をなし、フレーム４４に固定されている。外周ガイド４２の開口部４２ａにガイド部材２０の終端部が接続され、この終端部の端面の一部は、外周ガイドの４２の内周面４２ｂと連続した円筒面状に形成されている。ガイド部材２０の終端部端面の残余部分は、シャフト支持部４１に支持された斜板３ｂの外周部近傍まで延び、第一ガイド面２２および第二ガイド面２３が斜板３ｂの両端面と段差なく連続している。外周ガイド４２のうち、開口部４２ａに面した一端部４２ｃは上下の二股構造となっており、台車１０の受け部材１２がその間を通過できるようになっている。外周ガイド４２の内周面４２ｂおよびガイド部材２０の端面で形成される円筒面は、シャフト支持部４１に保持されたピストン２の外周面と外接し、保持部４１ａに保持されたピストン２の脱落を規制する。
【００４７】
シュー組み込み機構３０を経た台車１０がピストン組み付け機構４０の側方に達すると、受け部材１２に保持されたピストン２が外周ガイド４２の開口部４２ａを介し、シャフト支持部４１のピストン保持部４１ｂと外周ガイド４２の内周面４２ａおよびガイド部材２０の端面との間の隙間に順次収容される（図２は６個のピストンが当該隙間に収容された状態を示す）。これに伴い、ピストン２が台車１０から斜板３ｂに乗り移り、ピストン２の首部２ｂに配されたシュー４が斜板３ｂの両端面と整合する。前述のようにピストン保持部４１ｂのピッチＰ１と受け部１２ａのピッチＰ２は一致しており、かつピストン支持部４１が台車の水平運動に同期して回転するから、台車１０の水平移動に伴い、台車１０上のピストン２が次々と斜板３ｂに乗り移り、ピストン保持部４１ａによって円周方向の等配位置に保持される。
【００４８】
シュー４がガイド部材２０から斜板３ｂに乗り移る際、ピストン保持部４１と共に斜板３ｂが回転しているので、シュー４と斜板３ｂとの間に作用する摩擦力を減じてスムーズにシュー４を斜板３ｂに乗り移らせることができる。特に問題なければ、ピストン保持部４１を回転させる一方でシャフト３を非回転に拘束しても構わない。
【００４９】
台車１０に支持されたピストン２が受け部１２ａから僅かに離れた状態でピストン組み付け機構４０に供給されると、ピストン２が受け部１２ａからピストン保持部４１ａにスムーズに移行できない可能性がある。かかる事態を解消するため、図２に示すように、ガイド部材２０の終端部に押圧部材４７を配置するのが望ましい。この押圧部材４７は、垂直方向の軸を中心として実線位置と二点鎖線位置との間を揺動可能で、かつ図示しない弾性部材の弾性力でピストン２を受け部１２ａ側（二点鎖線位置の方向）に付勢するものである。台車１０の走行に伴い、ピストン２が押圧部材４７に当接すると、ピストン２が押し込まれてその外周面が受け部１２ａに密着するため、ピストン２をピストン保持部４１ａへよりスムーズに移行させることができる。
【００５０】
以上の工程により、シャフト３の斜板３ｂにピストン２が円周方向等間隔に組み付けられ、シャフトアセンブリＳの組み立てが完了する。組み立て後のシャフトアセンブリＳは、アセンブリ移送機構５０によって組み立て装置Ａ１から上方に搬出される。
【００５１】
アセンブリ移送機構５０は、シャフトアセンブリ組み立て装置Ａ１の上方に配置され、シリンダ等の駆動源に駆動されて昇降自在である。この移送機構５０は、シャフトガイド５１、アセンブリ支持部５２、ピストンガイド５３、およびこれらを取り付けるためのベース部材５４で構成される。シャフトガイド５１の内周には、シャフト３の軸部３ａを挿入するための挿入穴５１ａが形成され、挿入穴５１ａの下方には、上方ほど縮径させたテーパ面５１ｂが形成されている。アセンブリ支持部５２はベース部材５４に対して半径方向に移動自在であり、その内径端部にはシャフト３のフランジ部３ｃのリヤ側端面と係合する係合部５２ａが形成されている。ピストンガイド５３は、図６に示すように斜板３ｂに組みつけられた各ピストン２の外径側に配置され、ピストン２を外径側から拘束してその脱落を規制する。
【００５２】
シャフトアセンブリＳの組み立てが完了すると、アセンブリ移送機構５０が降下し、軸部３ａのフロント側先端部がシャフトガイド５１に挿入される。上述のようにシャフト支持部４１上でのシャフト３は最小傾斜角θ１で傾いているが、軸部３ａのフロント側先端部はシャフトガイド５１のテーパ面５１ｂによってスムーズに挿入穴５１ａに案内される。次いで、アセンブリ支持部５２を内径側に移動させて係合部５２ａをフランジ部３ｃのリヤ側端面の外周部に係合させ、その後、アセンブリ移送機構５０を上昇させる。これにより、斜板３ｂがシャフト支持部４１から離反し、斜板３ｂでピストン２を懸垂したシャフトアセンブリＳが組み立て装置Ａ１から搬出される。挿入穴５１ａに軸部３ａが挿入されると、シャフト３の姿勢修正が行われ、傾斜角θ１が消失してシャフト３の軸心が完全に垂直となる。これにより、シャフト３の支持状態が、それまでの斜板３ｂベースから軸部３ａベースに切り替わる。一方、ピストン２は、シュー４と球面座との球面嵌合により斜板３ｂに対して揺動可能であること、および内周面が軸心に対して垂直なピストンガイド５３で外径側から拘束されていること、から中心軸はほぼ垂直に維持される。
【００５３】
その後、アセンブリ移送機構５０は、アセンブリ支持部５２でシャフトアセンブリＳを支持したまま水平移動し、シャフトアセンブリＳを第一工程に隣接した第二工程に移送する。この第二工程では、図７に示す組み立て装置Ａ２により、斜板式圧縮機の主要部の組み立てが行われる。
【００５４】
この実施形態の組み立て装置Ａ２は、上述のアセンブリ移送機構５０の他、シリンダブロック支持部６０、およびピストン姿勢矯正機構７０とで構成される。
【００５５】
シリンダブロック支持部６０はフレーム４４に固定されている。この実施形態において、シリンダブロック支持部６０は、台座６１およびベース台６２からなり、ベース台６２上にフロント側の端面を上に向けたシリンダブロック１が位置決め状態で支持されている。ベース台６２には、シリンダブロック１のシリンダボア１ａと同位置かつ同径のガイド穴６２ａが形成されている。
【００５６】
ピストン姿勢矯正機構７０は、円筒状の矯正部材７１と、矯正部材７１に上方向の弾性力を付与する弾性部材としてのバネ７２とで構成される。シリンダボア１ａおよびガイド穴６１ａで形成される連続穴に矯正部材７１が摺動自在に挿入され、矯正部材７１の内周面に形成された段部７１ａと固定側の例えば台座６１との間にバネ７２が圧縮状態で介装されている。図８に拡大して示すように、矯正部材７１の外周面にはストッパ部７１ｂが形成され、このストッパ部７１ｂはバネ７２の弾性力によりベース台６２の端面と軸方向で係合している。この状態では、矯正部材７１の先端面７１ｃ（矯正面）は、シリンダボア１のフロント側端面よりも僅かな幅（δ）だけ突出している。
【００５７】
シャフトアセンブリＳを支持したアセンブリ移送機構７０は、ベース台６２上にシリンダブロック１が供給され、位置決め支持されたところで降下する。シャフトアセンブリＳの降下に伴い、先ず斜板３ｂに懸垂された各ピストン２のリヤ側端面２ｂ１が矯正部材７１の矯正面７１ａと面接触し、さらに各ピストン２がバネ７２の弾性力に抗して矯正部材７０を後退させながらシリンダボア１ａに挿入される。
【００５８】
ところで、アセンブリ移送機構７０によるシャフトアセンブリＳの移送中、ピストン２は、シュー４と球面座との球面嵌合により揺動可能な状態にあり、かつ主にシュー４と斜板３ｂの端面との間の摩擦力でその位置を保持しているにすぎない。従って、外部からの振動等の要因でピストン２が垂直軸に対して僅かに傾斜し、あるいは位置ずれを起こす場合がある。これに対し、本発明では、上述のように矯正部材７１を設け、シリンダボア１ａへの挿入前にピストン２のリヤ側端面２ｂ１を矯正面７１ａと面接触させるから、ピストン２が傾斜している場合でもその姿勢を垂直に矯正することができる。また、通常、シリンダボア１ａのフロント側開口部にはテーパ面１ｂ（図１参照）が形成されているので、挿入時のテーパ面１ｂの案内作用でピストン２の位置ずれや傾斜姿勢も矯正される。従って、シリンダボア１ａに対してかじりを生じることなくスムーズにピストン２をシリンダボア１ａに挿入することができる。
【００５９】
このようにしてピストン２をシリンダブロック１の規定位置まで挿入した後、軸受９ａ〜９ｃ等の必要部品の取り付けを行い、さらにシリンダブロックの両端にフロントハウジング６およびリヤハウジング８を取り付けることにより、図１に示す斜板式圧縮機の組み立てが完了する。
【００６０】
なお、シリンダブロック１とリヤハウジング８を予めアセンブリ化してベース台６２上に配置し、その上で上記と同様の手順でシャフトアセンブリＳの組み付けを行えば、リヤハウジング８の取付け工程を省略でき、生産性をさらに向上させることができる。
【００６１】
このように本発明によれば、組み立て装置Ａ１によるシャフトアセンブリＳの組み立て、さらには組み立て装置Ａ２による斜板式圧縮機の主要部の組み立てが何れも縦軸姿勢で行われるので、従来のように横軸姿勢でこれらの組み立てを行う場合のように、ピストン２をその軸方向両側から支持する必要がない。従って、ピストン２の両端面２ｂ１、２ｃ１に形成されるセンタ穴２ｃ２の有無にかかわらず、これらの組み立てを行うことが可能となる。
【００６２】
なお、以上の説明では、ピストン２として片頭式を例示しているが、本発明は双頭式のピストンを使用する場合にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ シリンダブロック
１ａ シリンダボア
１ｂ テーパ面
２ ピストン
２ａ 首部
２ｂ 胴部
２ｂ１ 端面
２ｃ 頭部
２ｃ１ 端面
２ｃ２ センタ穴
３ シャフト
３ａ 軸部
３ｂ 斜板
３ｃ フランジ部
４ シュー
５ 弾性部材（バネ）
６ フロントハウジング
８ リヤハウジング
１０ 搬送手段（台車）
１１ レール
１２ 受け部材
１２ａ 受け部
１４ ラック
２０ ガイド部材
２２ 第一ガイド面
２３ 第二ガイド面
３０ シュー組み込み機構
３１ 第一組み込み部
３２ 第二組み込み部
３４ 溝部
３５ 弾性部材（板バネ）
４０ ピストン組み付け機構
４１ シャフト支持部
４１ａ ピストン保持部
４２ 外周ガイド
４３ 軸受部
４４ フレーム
４６ ギヤ
５０ アセンブリ移送機構
５１ シャフトガイド
５２ アセンブリ支持部
５３ ピストンガイド
６０ シリンダブロック支持部
７０ ピストン姿勢矯正機構
７１ 矯正部材
７１ｃ 矯正面
７２ 弾性部材（バネ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込む斜板式流体機械の組み立て装置において、
縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態で支持するアセンブリ支持部と、
シリンダブロックを支持するシリンダブロック支持部とを備え、
アセンブリ支持部とシリンダブロック支持部との相対接近で、シャフトアセンブリのピストンをシリンダブロックのシリンダボアに挿入する斜板式流体機械の組み立て装置。
【請求項２】
シリンダブロックのシリンダボアの開口部内外を進退移動可能で、かつ当該開口部外で待機する矯正面を備え、当該矯正面を、アセンブリ支持部に支持されたシャフトアセンブリのピストン端面と面接触させてピストンの姿勢矯正を行う請求項１記載の斜板式流体機械の組み立て装置。
【請求項３】
シリンダボアの開口部に設けられたテーパ面で、シリンダボアに挿入するピストンを案内する請求項１記載の斜板式流体機械の組み立て装置。
【請求項４】
斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込むに際し、
縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態でシリンダブロックに相対的に接近させて、各ピストンをシリンダボアに挿入することを特徴とする斜板式流体機械の組み立て方法。
【請求項１】
斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込む斜板式流体機械の組み立て装置において、
縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態で支持するアセンブリ支持部と、
シリンダブロックを支持するシリンダブロック支持部とを備え、
アセンブリ支持部とシリンダブロック支持部との相対接近で、シャフトアセンブリのピストンをシリンダブロックのシリンダボアに挿入する斜板式流体機械の組み立て装置。
【請求項２】
シリンダブロックのシリンダボアの開口部内外を進退移動可能で、かつ当該開口部外で待機する矯正面を備え、当該矯正面を、アセンブリ支持部に支持されたシャフトアセンブリのピストン端面と面接触させてピストンの姿勢矯正を行う請求項１記載の斜板式流体機械の組み立て装置。
【請求項３】
シリンダボアの開口部に設けられたテーパ面で、シリンダボアに挿入するピストンを案内する請求項１記載の斜板式流体機械の組み立て装置。
【請求項４】
斜板に、その両端面に整合する一対のシューを介して複数のピストンを取り付けたシャフトアセンブリをシリンダブロックに組み込むに際し、
縦軸姿勢のシャフトアセンブリを、各ピストンを斜板に懸垂させた状態でシリンダブロックに相対的に接近させて、各ピストンをシリンダボアに挿入することを特徴とする斜板式流体機械の組み立て方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９７７９２（Ｐ２０１２−１９７７９２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２１０３８（Ｐ２０１２−１２１０３８）
【出願日】平成２４年５月２８日（２０１２．５．２８）
【分割の表示】特願２０１１−８５５５２（Ｐ２０１１−８５５５２）の分割
【原出願日】平成１７年１０月４日（２００５．１０．４）
【出願人】（０００１７７１２８）三洋機工株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２８日（２０１２．５．２８）
【分割の表示】特願２０１１−８５５５２（Ｐ２０１１−８５５５２）の分割
【原出願日】平成１７年１０月４日（２００５．１０．４）
【出願人】（０００１７７１２８）三洋機工株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
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