Scroll member forming method

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は圧縮機、膨張機等として用いられるスクロール型流体機械のスクロール部材の成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール型圧縮機のスクロール部材として、図１４及び図１５に示すものが一般的に用いられている。 図示しないハウジングに固定されるスクロール部材１は円板状の基板２と、その基板２に一体に形成した渦巻部３とから構成されている。 又、可動スクロール部材４は基板５とそれに一体に形成した渦巻部６
とから構成されている。 両スクロール部材１，４は渦巻部３，６の位相が相対的に１８０°ずれた状態で、その側面が相互に接触され、かつ各渦巻部３，６の渦巻状の端面が相手側の基板４，２の内面にごく近接する状態に噛み合わされている。 そして、両部材を相対的に公転円運動させることにより、一対のスクロール部材１，４の噛み合いによって形成される密閉状の圧縮室７を渦巻部３，６の中心方向へ移動させながら、その容積を減少しつ圧縮室７内のガスを圧縮し、中心部の吐出ポート８から吐出するようになっている。

【０００３】前記渦巻部３（６）の先端面にはシール溝９が形成され、該溝９にシール１０が収容されている。
又、図１６に示すようにシール溝９の開口端縁には面取部１１が形成されている。 この面取部１１によりシール溝９の底面とシール１０の背面との隙間に冷媒ガスを導き該シール１０をシール溝９内で浮上させて、シール１
０を他のスクロール部材の基板２に摺接させ、圧縮室７
相互間のシールを行なうようになっている。 又、前記渦巻部６の外側端縁にも面取部１２が形成されている。 これは他方の渦巻部３の基端付け根に強度を増大するために形成された円弧状の面取部１３に渦巻部６の端縁が干渉しないようにするためである。

【０００４】前記シール溝９の加工は従来、図１７に示すように円柱状の工具（エンドミル）５１によって行われる。 又、シール溝９の開口端縁の面取部１１は図１８
に示すように別のテーパー状の工具５２によって行われる。 さらに、渦巻部３（６）の外側の面取部１２も工具５２によって形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来のシール溝９及び面取部１１の加工方法は、二種類の工具５１，５２によってシール溝９と面取部１１とを別々に加工するため、加工時間が長くなるとともに、シール溝９と面取部１１の加工精度を維持するために両工具５
１，５２のプリセットが必要になり、加工作業が非常に面倒であるという問題があった。 又、シール溝９と面取部１１との芯出し作業や面取部１１の深さ調節等が実際には非常に難しく、溝９及び面取部１１の加工精度が低下する。

【０００６】又、従来の加工方法では複数の工具が必要であるため、加工装置の主軸数の増加あるいは自動工具交換機能を追加する等の設備費のアップと、それに伴うアイドルタイムの増大が避けられない。

【０００７】この発明の第１の目的はシール溝及びその開口端縁の面取り加工を容易に行い加工精度を向上することができるスクロール部材の成形方法を提供することにある。

【０００８】又、この発明の第２の目的は、上記目的に加えて渦巻部の側壁端縁の面取り加工を容易に行い加工精度を向上することができるスクロール部材の成形方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板の片面に渦巻部を有するスクロール部材の成形方法において、渦巻部の端面にシール溝を形成する工程と、
該シール溝の両側開口端縁を面取り加工する工程とを円柱状刃体及びテーパー状刃体を有する工具により同時に行なうという手段をとっている。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１において工具のテーパー状刃体により渦巻部の側壁端縁の面取りを行なうという手段をとっている。 請求項３記載の発明は、請求項２において渦巻部の側壁端縁の面取り加工を、工具のテーパー状刃体の傾斜角の異なるテーパー状刃体によって行うという手段をとっている。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項３において、工具のテーパー状刃体を円弧状に形成し、該円弧状刃体により渦巻部の側壁端縁を円弧状に面取り加工するという手段をとっている。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、スクロール部材を成形装置のワークチャックにより把持した状態で、スクロール部材をその中心軸線の周りで回転しつつ、スクロール部材と工具を前記軸線に対しそれぞれ直交するＸ軸及びＹ軸方向への数値制御によって相対移動してシール溝及び面取り加工を行うという手段をとっている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明は、工具の先端部に形成した円柱状刃体とテーパー状刃体とにより渦巻部に対するシール溝とその開口端縁の面取りの加工が同時に行われるので、その加工作業が迅速となる。 又、同一の工具を使用してシール溝と面取部を同時加工するため、芯出し作業等の面倒な作業が不要となり、シール溝と面取部の加工精度が向上する。

【００１４】又、請求項２記載の発明では、同一の工具のテーパー状刃体により渦巻部の側壁端縁の面取部の加工が行われるので、その加工作業が迅速に行われ、加工精度も向上する。

【００１５】又、請求項３記載の発明では、工具のテーパー状刃体の傾斜角が異なっているので、シール溝側の面取部と渦巻部の側壁端縁の面取部とが異なる角度に加工される。

【００１６】さらに、請求項４記載の発明では、工具の一対のテーパー状刃体の少なくとも一方の刃体が円弧状に形成されているので、シール溝に連なる面取部又は渦巻部の側壁端縁の面取部が円弧状に加工される。

【００１７】請求項５記載の発明では、スクロール部材をその中心軸線の回りで回転しつつスクロール部材と工具を数値制御によりＸ軸及びＹ軸方向に相対移動するので、シール溝及び面取部の加工が精度よく円滑に行われる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明を具体化した第１実施例を図１〜図６に基づいて説明する。 このスクロール部材の成形方法に使用される工具２１は、図５に示すように構成されている。 その本体２２の先端部には一対の切削刃２
３を有する円柱状の刃体２４が形成され、本体２２と刃体２４との間には一対の切削刃２５を有するテーパー状刃体２６が形成されている。 又、各切削刃２３、２５には逃し溝２７，２８がそれぞれ形成され、切削屑を該溝に沿って外側方に排出可能になっている。

【００１９】次に、前記工具２１を使用して、スクロール部材１，４の成形を行なう装置について説明する。 図６に示すようにベット３１の上面には一対のＸ軸スライド３２が平行に固定され、このＸ軸スライド３２にはＸ
軸テーブル３３がＸ軸方向の往復動可能に支持されている。 又、Ｘ軸テーブル３３には可動支持体３４が固着され、該支持体３４には複数の主軸ユニット３５がそれぞれ水平に支持されている。 このユニットの一つには前記工具２１が挟着されている。

【００２０】前記ベット３１の上面には前記Ｘ軸スライド３２と直交するように一対（一つのみ図示）のＺ軸スライド３６が互いに平行にかつ水平に固着され、両Ｚ軸スライド３６にはＺ軸テーブル３７がＺ軸方向に往復動可能に支持されている。 又、Ｚ軸テーブル３７の上面にはコラム３８が固着され、該コラム３８の前面にはＹ軸スライド３９が互いに平行にかつ垂直方向に支持されている。 このＹ軸スライド３９にはＹ軸テーブル４０がＹ
軸方向の往復動可能に支持されている。 又、Ｙ軸テーブル４０の前面にはスクロール部材１，４を挟着固定するワークチャック４１が回転テーブル４４によって回転可能に支持されている。 前記主軸ユニット３５の軸線とワークチャック４１の中心軸線Ｏ（スクロール部材１，４
の中心軸線と同じ）とは互いに平行であり、回転テーブル４４は軸線Ｏを中心としてＴ方向に往復回転可能である。

【００２１】前記工具２１のＸ軸方向の往復動制御、ワークチャック４１（スクロール部材１，４）のＹ軸及びＺ軸方向の往復動制御並びにＴ方向への往復回転制御は、それらの駆動機構を制御装置に予め記憶したプログラムによりそれぞれ独立して数値制御することにより行われる。

【００２２】次に、前記のように構成したスクロール部材の成形装置及び工具２１を使用して、渦巻部３，６のシール溝９及び面取部１１，１２を加工する方法について説明する。

【００２３】図３は成形装置のワークチャック４１により把持された加工前の固定スクロール部材１Ａを示し、
この部材１Ａの静止状態において、渦巻部３外側寄りのシール溝の加工開始位置Ｐ１に予め回転している工具２
１を対向させる。 次に、スクロール部材１ＡをＺ軸方向（紙面と直交する方向）にスクロール部材１Ａを移動させて工具２１により渦巻部３の端面に所定深さのシール溝９の始点を加工する。

【００２４】次に、制御装置（図示略）に予め記憶されたプログラムに基づいて工具２１をＸ軸方向に数値制御動作するとともに、スクロール部材１ＡをＹ軸方向に数値制御動作し、かつ中心軸線Ｏの周りでＴ方向に数値回転制御動作する。 この各動作により工具２１が渦巻部３
の端面のスクロール形状に沿って移動され、シール溝９
及び面取部１１が同時に加工される。 すなわち、図１に示すように工具２１の先端部に形成した円柱状刃体２４
によりシール溝９が形成されるとともに、テーパー状刃体２６によりシール溝９の開口端縁の面取部１１が同時に形成される。

【００２５】このため、シール溝９と面取部１１が同一の工具２１により同時に成形され、加工作業が能率良く行われるとともに、シール溝９と面取部１１との加工精度が向上する。 すなわち、シール溝９の中心と、両面取部１１の中心との関係は常に一定であり、シール溝９の深さ及び面取部１１の大きさが一定となる。

【００２６】なお、図４に示すように、渦巻部３の内端部側において幅が大きくなっているシール溝９の加工は、幅広のシール溝９を加工するように予め設定された数値制御動作により行われる。

【００２７】次に、シール溝９の加工が終了すると、図３において位置Ｐ２に示すように工具２１を渦巻部３の外端内側に対応させ、図２に示すように渦巻部３の内側壁端縁の面取部１２の加工を開始する。 そして、前述した制御装置（図示略）による工具２１のＸ軸方向への数値制御動作、スクロール部材１ＡのＹ軸方向への数値制御動作、及び中心軸線Ｏの周りでのＴ方向への数値回転制御動作により面取部１２の加工を行なう。 工具２１が渦巻部３の内端位置Ｐ３まで相対移動された状態で、スクロール部材１Ａを逆Ｔ方向に回転しつつ渦巻部３の外側壁端縁の面取部１２の加工を前述したＸ軸及びＹ軸方向への数値制御動作により行う。 そして工具２１が渦巻部３の外端位置Ｐ４点に相対移動されると、面取部１２
の加工が終了する。

【００２８】前記工具２１によるシール溝９と面取部１
１の加工は、渦巻部３，６の中心部から外端部に向かって行っても良い。 又、面取部１２の加工も、渦巻部３，
６の中心部から外端部に向かって行っても良い。 さらに、面取部１２の加工を終了した後、シール溝９の加工を行っても良い。

【００２９】さらに、前記実施例では工具２１とスクロール部材１，４とを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＴ方向へそれぞれ往復動作することにより、シール溝９等の加工を行うようにしたが、Ｘ軸方向とＹ軸方向のみにより加工するようにしても良い。 面取部１１，１２の加工は、
テーパー状刃体２６の切削刃２５の異なる部分で加工し、偏摩耗を防ぐと良い。

【００３０】このようにしてスクロール部材１の渦巻部３にはシール溝９と面取部１１，１２が同一の工具２１
によって加工されるので、溝９及び面取部１１，１２の加工作業の能率をアップすることができるとともに、加工精度が向上する。

【００３１】又、この実施例ではＸ軸、Ｙ軸及びＴ回転方向への数値制御により渦巻部３，６の形状に沿ってシール溝９と面取部１１，１２の加工を行うので、その加工が円滑に、しかも精度良く行われる。 すなわち、工具２１の中心と切削点を結ぶ直線が切削点を通る接線に対し常に垂直になるように工具２１とスクロール部材とを相対移動することができ、加工精度が向上する。

【００３２】この実施例ではスクロール部材１，４の材質として高シリコンアルミニウム合金や鋳物が使用されている場合に、超硬合金（例えばタングステン・カーバイト）製の工具２１を使用するのが望ましい。 又、工具２１の回転数を毎分３万回転、加工速度を１０００ｍｍ
／ｍｉｎに設定すると加工が円滑に行える。

【００３３】次に、この発明の第２実施例を図７及び図８により説明する。 この実施例においては工具２１のテーパー状刃体２６を第１テーパー状刃体４２と第２テーパー状刃体４３とに分割形成している。 そして両刃体４
２，４３の傾斜角を相違させている。 従って、この実施例ではシール溝９の開口端縁の面取部１１が第１テーパー状刃体４２によって加工された後、図８に示すように第２テーパー状刃体４３により渦巻部３の側壁端縁の面取部１２を異なる傾斜角に加工することができる。

【００３４】次に、この発明の第３実施例を図９及び図１０により説明する。 この実施例では工具２１のテーパー状刃体２６を、第１テーパー状刃体４２と、円弧状の第２テーパー状刃体４３とにより形成している。 このため、この実施例では面取部１２を円弧状に加工することができる。

【００３５】なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、次のように具体化することもできる。 （１）図１１に示すように工具２１のテーパー状刃体２
６を第１テーパー状刃体４２の水平線に対する傾斜角α
よりも第２テーパー状刃体４３の同じ角βを大きく形成すること。

【００３６】（２）図１２に示すように工具２１のテーパー状刃体２６のうち第１テーパー状刃体４２を円弧状に、第２テーパー状刃体４３を平面状に形成すること。 （３）図１３に示すように工具２１の第１及び第２テーパー状刃体４２，４３をともに円弧状に形成すること。
この場合には面取部１１，１２をともに円弧状に形成することができる。

【００３７】（４）前述した各実施例のテーパー状刃体２６、４２の傾斜角αは、例えば４５度であるが、この角度は３０度から６０度の範囲に設定される。 又、第２
テーパー状刃体４３の傾斜角βも４０度から７０度の範囲に設定されるが、第１テーパー状刃体４２の傾斜角α
が４５度の場合には、傾斜角βが例えば５５度でも良く、３０度でも良い。

【００３８】上記実施例から把握できる請求項以外の技術思想について、以下にその効果とともに記載する。 請求項３において、シール溝９の開口端縁の面取部１１
は、工具２１の第１円弧状刃体４２により行われ、渦巻部３，６の側壁端縁の面取部１２は第２円弧状刃体４３
により加工されるスクロール部材の成形方法。

【００３９】この方法の場合にはスクロール部材の渦巻部３，６の二箇所の面取部１１，１２を異なる曲率又は同じ曲率の円弧状に加工することができる。 又、この明細書において、円柱状刃体とは、側面が互いにほぼ平行なシール溝９を加工することができる刃体であれは、刃体の形状は必ずしも円柱状である必要はない。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は特許請求の範囲のように構成したので、以下のような効果がある。

【００４１】請求項１記載の発明は、渦巻部に対するシール溝とその開口端縁の面取部の加工作業を迅速に行うことができ、シール溝と面取部の加工精度を向上することができる。

【００４２】請求項２記載の発明は、同一の工具のテーパー状刃体により渦巻部の側壁端縁の面取部の加工が行われるので、その加工作業を迅速に行い、加工精度を向上することができる。

【００４３】請求項３記載の発明は、工具のテーパー状刃体の傾斜角が異なっているので、シール溝側の面取部と渦巻部の側壁端縁の面取部とを異なる角度に加工することができる。

【００４４】請求項４記載の発明は、工具の一対のテーパー状刃体の少なくとも一方の刃体が円弧状に形成されているので、シール溝に連なる面取部又は渦巻部の側壁端縁の面取部を円弧状に加工することができる。

【００４５】請求項５記載の発明は、スクロール部材をその中心軸線の回りで回転しつつスクロール部材と工具を数値制御によりＸ軸及びＹ軸方向に相対移動するので、シール溝及び面取部の加工を円滑かつ精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化したシール溝及び面取部の加工方法を示す断面図である。

【図２】 渦巻部の側壁端縁の面取部の加工方法を示す断面図である。

【図３】 加工前のスクロール部材の正面図である。

【図４】 加工後のスクロール部材の正面図である。

【図５】 シール溝及び面取部を加工する工具を示す斜視図である。

【図６】 スクロール部材の成形装置を示す斜視図である。

【図７】 第２実施例のシール溝と面取部の加工方法を示す断面図である。

【図８】 第２実施例の加工方法を示す断面図である。

【図９】 第３実施例のシール溝及び面取部の加工方法を示す断面図である。

【図１０】 第３実施例の面取部の加工方法を示す断面図である。

【図１１】 工具の別例を示す正面図である。

【図１２】 工具の別例を示す正面図である。

【図１３】 工具の別例を示す正面図である。

【図１４】 圧縮機の固定スクロール部材と可動スクロール部材の組合せを示す断面図である。

【図１５】 固定スクロール部材と可動スクロール部材の噛み合わせ状態を示す縦断面図である。

【図１６】 シール付近の拡大断面図である。

【図１７】 従来のシール溝の加工方法を示す断面図である。

【図１８】 従来の面取部の加工方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１…固定スクロール部材、２…基板、３…渦巻部、４…
可動スクロール部材、６…渦巻部、９…シール溝、１
１，１２…面取部、２１…工具、２３…切削刃、２４…
円柱状刃体、２５…切削刃、２６…テーパー状刃体、４
２…第１テーパー状刃体、４３…第２テーパー状刃体。

フロントページの続き (72)発明者 三上 剛司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 塩谷 正明 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 鈴木 教夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 土本 幸久 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 三浦 康弘 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 大野 友己 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内