【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、あるいはモータ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１２及び図１３に示すものが一般的に用いられている。 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、両渦巻部３，６
が相互に接触され、かつ両渦巻部３，６の端面が相手側の基板５，２の内面に接触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つ圧縮室７内のガスを圧縮する。 圧縮されたガスは、基板２の中心部の吐出ポート８から吐出される。 【０００３】この種のスクロール型圧縮機においては、
圧縮動作時に渦巻部３，６に作用する繰り返し曲げモーメントにより基板２（５）と渦巻部３（６）との隅部にクラックが発生し易い。 このため、図１４に示すように基板２と渦巻部３との隅部に丸み３ａ，３ｂが形成されている。 前記圧縮室７内のガス圧力は圧縮室７が渦巻部３，６の中心寄りに移行する程高く、渦巻部３，６の中心部は渦巻部が途切れるため、その剛性が他の部分より小さい。 このため渦巻部３，６の中心部の丸み３ｂの曲率Ｒ６が他の部分の丸み３ａの曲率Ｒ５よりも大きく設定され、渦巻部３，６の中心部の疲労強度を高めている。 【０００４】上記のような隅部の丸み３ａ，３ｂを成形する方法として従来、特公平４−５０１３１号公報に示すものが提案されている。 この丸み３ａ，３ｂの加工方法は図１５に示すように最初に疲労強度を確保するに足る比較的大きい曲率Ｒ６の丸み３ｂをカッターにより隅部全体に形成する。 次に、相手側スクロール部材の渦巻部の端縁と干渉しない比較的小さい曲率Ｒ５の丸み３ｂ
をカッターにより渦巻部３の中心部と対応する隅部を残して他の隅部全体に形成する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の丸み３ａ，
３ｂの加工方法は、最小工程で曲率の異なる丸み３ａ，
３ｂを加工することができる。 しかし、この成形方法では曲率の大きい丸み３ａの形成後に、曲率の小さい丸み３ｂの形成を渦巻部３の中心部以外の隅部に行うので、
図１５に示すように隅部の切削代が多くなり、カッターの摩耗が著しく、カッターの寿命が極端に短く、コストアップを招くという問題があった。 【０００６】一般に、曲率の異なる丸み３ａ，３ｂは同一の成形装置でスクロール部材を同じ位置に把持して、
同一のカッターホルダーに曲率の異なる二種類のカッターを付け替えて行うのが望ましい。 この場合には図１５
において基板２の内面２ａに対する丸み３ａの切り込み深さｈを所定の範囲内に収めることができる。 しかし、
両丸み３ａ，３ｂを別の成形装置で加工した場合、スクロール部材１の脱着誤差とカッターの前進端のバラツキによる誤差とにより前記切り込み深さｈが図１６に示すように不足した場合には、丸み３ｂと丸み３ａとの間に段差３ｃが生じる。 従って、丸み３ａと対応する部分の渦巻部６の面取部６ａを小さくしようとしても前記段差３ｃに干渉しないようにするため、結局面取部６ａを小さくできない。 この結果、圧縮室７のシール性の低下が避けられず、所要の吐出容量を確保するためには圧縮機を大型化しなければならない。 【０００７】従来の加工方法では前記段差３ｃをなくすため、成形作業時の前記カッターの切り込み深さｈの寸法精度を厳密に管理する必要があり、加工作業が非常に面倒であった。 【０００８】この発明の第１の目的はカッターの耐久性を向上することができるとともに、加工作業を容易に行い、コストダウンを図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】又、この発明の第２の目的は、上記目的に加えて基板と渦巻部との隅部の丸みの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。 【００１０】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板の基板の片面に渦巻部を有するスクロール部材の基板と渦巻部との隅部に対し、カッターにより相手側スクロール部材の渦巻部の端縁と干渉しない比較的小さい丸
みを渦巻形状に沿って加工した後、渦巻部の中心部と対応する隅部に対し、カッターにより疲労強度を確保するに足る比較的大きい丸みを加工するという手段をとっている。 【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１において二種類の丸みの加工を、同一の装置によりスクロール部材を同一の保持状態で行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において同一のカッターホルダーにカッターを付け替えて、二種類の丸みの加工を行うという手段をとっている。 【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、比較的小さい丸みを粗加工した後、ほぼ同じ大きさの丸みを仕上げ加工するという手段をとっている。 請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、丸みは所定の曲率を有する丸みもしくは扁
平状の面取りであり、前記所定の曲率は、比較的小さい
丸みの曲率が０．０５〜０．３ｍｍに設定され、比較的
大きい丸みの曲率が０．８〜１．０ｍｍに設定される。 【００１３】 【作用】請求項１記載の発明は、基板と渦巻部との隅部に小さい丸みを加工した後、渦巻部の中心部のみに大き
い丸みを加工するので、小さい丸みを隅部に加工する際に切削代が少なくなり、カッターの摩耗が抑制される。 【００１４】請求項１記載の発明ではスクロール部材の基板の内面に対する大きい丸みの切り込み深さが不足していて両丸みの間に段差が形成されても、相手側スクロール部材の渦巻部の端縁に対する影響は皆無であり、シール性が低下することはない。 このため大きい丸みを加工するカッターの基板側への切り込み深さを厳密に管理しなくても良く、加工作業が容易となる。 【００１５】請求項２記載の発明では、同一の加工装置を使用して、スクロール部材を同一の保持状態で二種類の丸みの加工を行うので、請求項１記載の発明の作用に加えて、丸みの加工精度が向上する。 【００１６】又、請求項３記載の発明では、同一のカッターホルダーによりカッターを交換して二種類の丸みの加工を行うので、請求項２記載の発明よりもさらに丸みの加工精度が向上する。 【００１７】さらに、請求項４記載の発明では、小さい曲率の丸みの加工が二段階に行われるので、粗加工時及び仕上げ加工時の切削代がそれぞれ少なくなり、カッターの耐久性が向上する。 【００１８】 【実施例】以下、この発明をスクロール型圧縮機に使用されるスクロール部材の成形方法に具体化した第１実施例を図１〜図９に基づいて説明する。 【００１９】スクロール部材１，４の成形を行なう装置は、図９に示すように構成されている。 ベット３１の上面には一対のガイドレール３２が平行にかつ水平に固定され、このレール３２には第１テーブル３３がＸ軸（水平）方向の往復動可能に支持されている。 又、第１テーブル３３には可動支持体３４が固着され、該支持体３４
には複数のカッターホルダー３５がそれぞれ水平に支持されている。 このカッターホルダー３５には後述する複数のカッター２１〜２３が挟着されている。 【００２０】前記ベット３１の上面には前記ガイドレール３２と直交するように一対のガイドレール３６が互いに平行にかつＺ軸（水平）方向に固着され、両レール３
６には第２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、第２テーブル３７の上面にはコラム３
８が固着され、該コラム３８の前面には第２ガイドレール３９が互いに平行にかつＹ軸（垂直）方向に支持されている。 この両レール３９には第３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、第３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４２によって回転可能に支持されている。 前記カッターホルダー３５の中心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４２は軸線Ｏを中心としてＴ方向に往復回転可能である。 【００２１】前記カッター２１〜２３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（図示略）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カッター２１〜２３を使用して、基板２，５と渦巻部３，６との隅部に丸み３ａ，３ｂを加工する方法について説明する。 前記カッター２１は比較的小さい曲率Ｒ１の丸み３ａ´の粗加工用、カッター２２
は曲率Ｒ１と同じ曲率Ｒ２の丸み３ａの仕上げ加工用、
カッター２３は比較的大きい曲率Ｒ３の丸み３ｂの加工用のものである。 【００２３】図９に示す成形装置のワークチャック４１
に固定スクロール部材１の基板２を挟着把持させる。 図４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１の正面を示す。 このスクロール部材１の渦巻部３外端部の加工開始位置Ｐ１に回転させた粗加工用カッター２１を対向させる。 スクロール部材１をＺ軸方向（紙面と直交する方向）に移動させて図６に示すようにカッター２１を基板２の内面２ａ及び渦巻部３の内側面に所定深さｈ１，ｈ２の切り込みを与える。 このため、カッター２１の先端部に形成した相手側スクロール部材の渦巻部の端縁と干渉しない比較的小さい曲率Ｒ１の円弧状刃部により同じ曲率Ｒ１の丸み３
ａ´が基板２と渦巻部３との隅部に形成される。 【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粗加工用カッター２１を図４においてＸ軸方向に数値制御動作するとともに、スクロール部材１をその中心軸線Ｏの周りでＴ方向に数値制御動作し、かつスクロール部材１をＹ軸方向に数値制御動作する。 この三つの制御動作によりカッター２１が渦巻部３の内側面の渦巻形状に沿って中心部へと相対移動され、丸み３ａ´の粗加工が行われる。 【００２５】カッター２１が図４に示すように渦巻部３
の内端位置Ｐ２まで相対移動された状態で、スクロール部材１を逆Ｔ方向に回転しつつ渦巻部３の外側面及び丸み３ａ´の粗加工を行い、最後に終了位置Ｐ３に達してその粗加工を終了する。 【００２６】次に、丸み３ａ´の粗加工作業の後に粗加工と同様の工程で仕上げ用のカッター２２を使用して、
丸み３ａ´の曲率Ｒ１と同じ曲率Ｒ２の丸み３ａの仕上げ加工が行われる。 このときカッター２２は基板２及び渦巻部３に対し図７のようにｈ３，ｈ４だけ切り込まれる。 図６の切り込み深さｈ１は、１５０〜１０００μ
ｍ、ｈ２は１５０〜１０００μｍ、図７のｈ３は２０〜
５０μｍ、ｈ４は２０〜５０μｍである。 【００２７】カッター２１，２２の回転数は２００００
ｒｐｍ、その送り速度としては粗加工時には１０００〜
２０００ｍｍ／分、仕上げ加工時には４０００ｍｍ／分程度が望ましい。 なお、前記両カッター２１，２２により加工できなかった基板２の中心部寄りの内面の加工はそれぞれの加工作業の途中に行われる。 【００２８】次に、渦巻部３の中心部の隅部に対する大きい曲率Ｒ３の丸み３ｂの加工作業について説明する。
図５に示すようにスクロール部材１を同じチャック４１
により把持したまま、回転させたカッター２３を渦巻部３の中心部の加工開始位置Ｐ４に対応させる。 スクロール部材１をＺ軸方向（図５の紙面と直交する方向）に移動して、図８に示すように基板２の内面２ａに対するカッター２３の切り込み深さｈ５が零になるように、かつ渦巻部３の側面に所定の切り込み深さｈ６が得られるようにカッター２３をスクロール部材１に切り込む。 その後、スクロール部材１を回転させないで、カッター２２
及びスクロール部材１を予めプログラムされた制御装置のデータに基づいてＸ軸及びＹ軸方向へ数値制御して相対移動し、図５に示す加工開始位置Ｐ４から加工終了位置Ｐ５までの渦巻部３の中心部と対応する隅部に丸み３
ｂを加工する。 このときのカッター２３の回転数は２０
０００ｒｐｍ、その送り速度は２０００ｍｍ／分程度である。 又、切り込み深さｈ６は２００〜６００μｍである。 【００２９】前記曲率Ｒ１（＝Ｒ２）は、例えば０．０
５〜０．３ｍｍに設定される。 又、曲率Ｒ３は、例えば０．８〜１．０ｍｍに設定される。 なお、可動スクロール部材４への丸みの加工も前述した固定スクロール部材１の加工と同様に行われる。 【００３０】さて、前記実施例では粗加工用カッター２
１により丸み３ａ´を粗加工し、次に仕上げ加工用カッター２２により丸み３ａを仕上げ加工するので、カッター２３の切削代が少なく、切削抵抗を低減してカッター２２の耐久性を向上することができる。 又、カッター２
３により大きい曲率Ｒ３の丸み３ｂを加工する場合に図５に示すように位置Ｐ４からＰ５までを切削するように行われるので、切削長が短く、カッター２３の耐久性を向上することができる。 【００３１】前記丸み３ｂの加工作業において、カッター２３の先端面が図１に示すように、基板２の内面２ａ
と同一位置になるように、カッター２３のＺ軸方向の送り距離が設定される。 このため、理論的には小さい曲率Ｒ２の丸み３ａに大きい曲率Ｒ３の丸み３ｂが図１に示すように滑らかに連なるように加工される。 【００３２】スクロール部材１の脱着誤差がない場合には、カッター２３の一作動毎に生じる前進端のバラツキは、許容値である１０μｍ以下の±２〜３μｍ程度のみの影響である。 このバラツキが−２〜３μｍである場合には、図２に示すように丸み３ａと丸み３ｂとの接続部に段差３ｃが形成されるが、この段差３ｃによって相手側のスクロール部材４の渦巻部６の面取部６ａを大きくする必要がない。 又、渦巻部６と基板２との隙間ｇ１も変化しないので、圧縮室７のシール性が低下することはない。 前記バラツキが＋２〜３μｍである場合には、図３に示すように基板２の内面２ａに段差２ｂが形成されるが、この段差２ｂによって相手側のスクロール部材の渦巻部６の面取部６ａを大きくする必要がなく、又、前記隙間ｇ１が僅かしか変化しないので、圧縮室７のシール性の低下が無視できる。 従って、丸み３ｂを加工するカッター２３の基板２への切り込み深さｈ１，ｈ３，ｈ
５を厳密に管理しなくても良く、加工作業が容易となる。 しかし、図３に示す状態に成形されるのを回避するため、常に図２に示すように丸み３ａと丸み３ｂとの間に段差３ｃができるようにカッター２３の切り込み深さを予め設定するのが望ましい。 【００３３】又、前記実施例では図１に示すように渦巻部３の中心部の側壁面がｈ６だけ切削される。 このため渦巻部３の中心部相互の隙間は（ｇ２＋ｈ６）となる。
しかし、この渦巻部３，６の中心部の側壁面の形状は図４に示すように正規のインボリュート曲線ではないので、元々シール部が接触することはなく、隙間ｈ６によるシール性の低下はそれほど問題とならない。 【００３４】さらに、スクロール部材１を異なる成形装置のワークチャック４１に付け替えた場合においては、
基板２へのカッター２３の切り込み深さｈ５のバラツキは大きくなる。 しかし、相手側スクロール部材４の渦巻部６の端縁に対する影響がないため、シール性が向上し、加工精度の厳密な管理が不要となる。 【００３５】又、大きい曲率Ｒ３の丸み３ｂの加工を、
カッター２３のＸ軸方向の数値制御と、スクロール部材１の回転制御との二つの制御動作によって行うこともできる。 しかし、渦巻部３の側面に対しカッター２３を常に面直角に接触して加工精度を上げるためには、Ｙ軸方向の制御動作が必要である。 【００３６】カッター２２及び２３が寿命になりカッター交換した場合に作業者の取り付け作業毎に発生する両カッターの先端位置の誤差は、その位置を測定し、スクロール部材のＺ軸方向の送り量を補正することで対応する。 【００３７】丸み３ａの仕上げ用カッター２２の隅部は仕上げ加工で削り残しが出ない程度に粗加工用カッター２１の丸みより若干大きくしてもよく、又、若干小さくしてもよい。 しかし、両カッター２１，２２の刃部の曲率Ｒ１，Ｒ２を同じにした場合には、仕上げカッター２
２が摩耗した場合にこれを粗加工用カッター２１として再利用することができる。 【００３８】前記カッター２１，２２による丸み３ａ
´，３ａの加工は、前述した動作と逆の方向への数値制御動作により行ってもよい。 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を使用した場合に、超硬合金（例えばタングステン・カーバイト）
製のカッター２１〜２３を使用するのが望ましい。 カッターの刃部にチタンナイトライド（ＴｉＮ）をコーティングして切削抵抗を軽減するようにしてもよい。 【００３９】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１０に示すように扁平状の丸み３ｂを形成すること。 【００４０】 （２）図１１に示すように扁平状の丸み３ａを形成すること。 （３）図１０に示す扁平状の丸み３ｂと図１１に示す扁
平状の丸み３ａとを組み合わせて形成すること。 【００４１】（４）丸み３ａ´の粗加工及び丸み３ａの仕上げ加工において、渦巻部３，６の中心部と対応する隅部の加工でスクロール部材１の回転を停止して、カッター２１，２２のＸ軸及びＹ軸方向への数値制御のみによって加工すること。 【００４２】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１において、丸みの加工をスクロール部材１，４の中心軸線Ｏを通り、かつ互いに直交するＸ軸及びＹ軸方向のカッターとスクロール部材との数値制御による相対移動と、前記軸線Ｏの回りでの回転制御による相対移動とにより行うことを特徴とするスクロール部材の成形方法。 【００４３】この方法の場合には丸み３ａ´，３ａの加工を迅速かつ精度よく行うことができる。 又、この明細書において、丸みとは円弧状、 扁平状等のように基板２
と渦巻部３との隅部に肉盛部が形成されればよく、その断面形状は逆円弧状や波状等の任意の形状のものを含むものとする。 【００４４】 【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。 【００４５】請求項１記載の発明は、カッターの耐久性を向上することができるとともに、加工作業を容易に行い、コストダウンを図ることができる。 請求項２，３記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、基板と渦巻部との隅部の丸みの加工精度を向上することができる。 【００４６】請求項４記載の発明は、小さい曲率の丸みの粗加工時及び仕上げ加工時の切削代がそれぞれ少なくなり、カッターの耐久性を向上することができる。 請求
項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発
明と同様の効果を有する。 【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明を具体化したスクロール部材の成形方法を示す断面図である。 【図２】 スクロール部材の成形方法を示す断面図である。 【図３】 スクロール部材の成形方法を示す断面図である。 【図４】 固定スクロール部材の正面図である。 【図５】 固定スクロール部材の正面図である。 【図６】 スクロール部材の成形方法を示す断面図である。 【図７】 スクロール部材の成形方法を示す断面図である。 【図８】 スクロール部材の成形方法を示す断面図である。 【図９】 スクロール部材の成形装置を示す斜視図である。 【図１０】 成形方法の別例を示す断面図である。 【図１１】 成形方法の別例を示す断面図である。 【図１２】 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１３】 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１４】 固定スクロール部材の部分斜視図である。 【図１５】 従来の丸みの加工方法を示す断面図である。 【図１６】 従来の丸み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、３ａ
´…比較的小さい曲率Ｒ１の丸み、３ａ…比較的小さい曲率Ｒ２の丸み、３ｂ…比較的大きい曲率Ｒ３の丸み、
４…可動スクロール部材、５…基板、６…渦巻部、２１
…粗仕上げ用カッター、２２…仕上げ用カッター、２３
…仕上げ用工具、３５…カッターホルダー。 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 岩波 重樹 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 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 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 (72)発明者 山本 真也 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 (56)参考文献 特開 昭62−88507（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−50131（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ，ＤＢ名) B23C 3/32 B23P 13/00 B23P 15/00 |
