JP3650183B2 - スクリューロータの加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクリュ−式の流体機械に用いられる鋳造製スクリュ−ロ−タおよびその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−１９５７０１号公報に図１５のようなスクリュ−ロ−タ２０１が記載されている。
【０００３】
このロ−タ２０１はスクリュ−式コンプレッサ用の雄型スクリュ−ロ−タであり、ロ−タ本体２０３とロ−タ軸２０５とから構成されている。
【０００４】
このような雄型スクリュ−ロ−タ２０１は歯厚が厚いから、ロ−タ本体２０３が中実であると慣性モ−メントが大きく、ロ−タの慣性モ−メントが大きいスクリュ−式コンプレッサを、例えば、ス−パ−チャ−ジャに用いると、エンジンの駆動エネルギ−損失を増大させ、燃費と加速時のレスポンスとが悪化し、その上、エンジンとの断続をするクラッチを大型にする必要がある。
【０００５】
そこで、ロ−タ２０１はロ−タ本体２０３の歯部２０７に肉抜き部２０９を設けて軽量化し、慣性モ−メントを小さくしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１５のように、ロ−タ本体２０３は多数の薄板２１１、２１３を接合した積層構造であるから、部品数が多く、薄板２１１、２１３の打ち抜き加工、歯部２０７にねじりを与えながら積層する作業など、製造工程が複雑である上に、接合後、歯部２０７の表面を滑らかに加工する必要があり、製造が難しく、それだけコスト高である。
【０００７】
この他に、スクリュ−ロ−タを押し出し加工や引き抜き加工で作る方法もあるが、この方法では、（１）大きな捩じれ角のスクリュ−ロ−タの製造が不可能であり、（２）捩じれ角の精度が悪く均一な捩じれ角のスクリュ−ロ−タを製造できず、（３）肉厚の均一性が得られず、偏肉が生じやすく回転バランスの悪いロ−タになり、（４）薄肉のロ−タが製造できず、軽量化が不充分であるなどの問題がある。例えば、回転バランスが悪いと、バランス修正に大きなコストが掛かる。
【０００８】
そこで、この発明は、肉抜き孔のある軽量で慣性モ−メントの小さい鋳造製スクリュ−ロ−タを高い加工精度で容易に製造できる加工方法の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、スクリュ−状の各歯部の内部に該歯部の捩じれに沿って設けられた肉抜き孔が開口すると共に、軸心孔にシャフトが結合される鋳造製のスクリュ−ロ−タの加工方法であって、鋳造後、前記ロータの加工を行うのに前記肉抜き孔の開口部を第１の基準にして、前記各歯部と軸心孔とを加工することを特徴とする。
【００１０】
こうして、鋳造後、肉抜き孔の開口部を第１の基準に加工されるので、歯部は所定の肉厚に精度良く加工され、歯部の両側肉厚が均一になるかもしくは偏肉が防止される。また、歯部の肉厚を必要なだけ薄肉にすることができる。こうして、軽量で回転バランスが良いスクリュ−ロ−タが容易に低コストで得られる。
【００１１】
また、ロ−タが鋳造品であるから薄板積層品を加工する従来例の加工方法と異なり部品数が少ない上に、接合後の積層ロ−タの外形加工に比して加工が簡単である。
【００１２】
さらに、押し出し加工や引き抜き加工による従来の方法と異なって、スクリュ−ロ−タに大きな捩じれ角を与えることが可能であり、捩じれ角を均一で精度良く加工できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（２）加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、
（３）加工された軸心孔を第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（４）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（５）軸心孔を基準にしてこのコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という工程順序で加工するものである。
【００１４】
このように、肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、以降の工程では前工程の加工部を順に基準にして加工するので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にして軸心孔を加工し、
（２）加工された軸心孔を第２の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（３）軸心孔を基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（４）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（５）軸心孔を基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という工程順序で加工するものである。
【００１６】
このように、肉抜き孔の開口部を第１の基準にして軸心孔を加工し、以降の工程ではその軸心孔を第２の基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（２）加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、
（３）加工された軸心孔にシャフトを結合し、
（４）このシャフトを第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（５）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（６）前記シャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という工程順序で加工するものである。
【００１８】
このように、上記（２）の工程で軸心孔を加工した後に、この軸心孔にシャフトを結合し、それ以降の工程ではシャフトを基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００１９】
さらに、スクリュ−ロ−タは上記シャフトが結合されて製品となり、作動時にはこのシャフトに支持されて回転するものであるので、上記（３）の工程でシャフトを結合した後の（４），（６）の工程でこのシャフトを基準にして荒、仕上げ歯切り加工を行うことにより歯部の加工精度が一層向上する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（２）加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、
（３）加工された軸心孔を第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（４）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（５）軸心孔にシャフトを結合し、
（６）このシャフトを第４の基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という順序で加工するものである。
【００２１】
このように、上記（１）〜（４）の工程は、請求項２の加工方法と同じであり、ついで、（５），（６）の工程で軸心孔にシャフトを結合し、このシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する。したがって、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになり、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００２２】
さらに、上記（６）の工程ではシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工するので、請求項４の加工方法と同様に、歯部の加工精度が一層向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１〜図１２により説明する。図１は本実施形態のスクリュ−ロ−タの概略の加工工程を示すフロ−チャ−トであり、図２〜図１２は各工程の説明図である。
【００２４】
ステップＳ１で、スクリュ−ロ−タ１を鋳造する。ロータ１は鋳造後に種々の加工を施されるが、加工終了まで符号を変えずにロータ１として説明する。
【００２５】
ロータ１はアルミニウムの鋳物であり、図２、図３のように、その鋳造は鋳型３および中子７を用いて行われる。鋳造時に、ロータ１の３条の歯部５には所定の螺旋状の捩じれが与えられ、各歯部５の内部には中子７によってこの捩じれに沿った肉ぬき孔９が形成される。また、歯部５の両側歯面の肉厚は，図２のように、機械加工代を見込んでそれぞれ所定の肉厚ａ1 ，ｂ1 に設定され、歯部５の歯先にも所定の加工代を設定して鋳造される。図２、図３の一点鎖線は鋳造後の加工工程における機械加工により形成される形状を示す。
【００２６】
また、ロータ１の一側端部にはボス１３が形成される（図３参照）。このボス１３側端面における中子７のはば木孔１２（図３の斜線部）は後工程の機械加工時にプラグされて、肉抜き孔９は端壁１１により閉塞される。一方、他側の端面においては肉抜き孔９は開口し、開口部１５（図４参照）を有している。ボス１３は後工程における機械加工用に設けられるものであり、端壁１１はロータ１の高圧側と低圧側間の流体圧洩れを防止するために設けられるものである。
【００２７】
ついで、ステップＳ２で、図４、図５のように、肉抜き孔９（開口部１５）を基準にして歯部５の外径（ロータ外径）を旋削する。このロータの外径旋削は、ロータ１の一端側のボス１３と他端側の開口部１５との両端を支持して行われる。このロータ１の他端側の支持は、肉抜き孔９の開口部１５内径側の各直線部２１（図５の斜線部）が基準になっている。図４の帯状斜線部はロータ１の外径１７の旋削代を示し、図２の一点鎖線１７は旋削された外径を示す。
【００２８】
ついで、ステップＳ３で，旋削された外径１７（図６に斜線で示す）を基準にし、図６、７に示す中心孔（軸心孔）１９を同心に加工する。なお、ボス１３はこの後切り落とされる。なお、このボス１３を切り落とした後も図８に示すようにロータ１の一側端部２０には端壁１１が残存形成され、この端壁１１が流体機械の吐出側に位置するようにロータ１が配置される。この端壁１１があることにより流体機械の圧縮流体が肉抜き孔９に連通漏洩するのを防止できる。
【００２９】
つぎに、この中心孔１９を基準にして、図８、９のように、いずれかの開口部１５の直線部２１の水平をだしてロータ１の歯部５を荒歯切り加工する（ステップＳ４）。詳しくは、図１０のように、中心孔１９に歯切り加工用のダミ−シャフト２７を挿入し、ダミ−シャフト２７の凹部３７に位置決め治具２９の凸部３５を係合させて位置決め治具２９を取り付ける。そして、治具２９の位置決めピン３３を開口部１５の周方向（回転方向）端部に当接させ、加工後の歯部５の両側歯面肉厚ａ，ｂが所定値になるように切削刃物の位相を合せて、荒歯切り加工を行う。肉厚ａ，ｂは均等もしくは強度差に合せて異なる所定値に設定される。なお、肉厚ａ，ｂのいずれか一方の肉厚が所定値になるように位相を合せれば歯切り加工は容易になる。
【００３０】
つぎに、図１１のように、ロータ１の表面にコ−ティングを施す（ステップＳ５）。このコ−ティング層２３は、ロ−タ１が回転中に相手ロータまたはケースと接触した場合に、かじり、偏摩耗、圧洩れなどの発生を防止するために施すものである。
【００３１】
そして、上記ステップＳ４（荒歯切り加工）と同様に中心孔１９を基準にし、肉抜き孔９に対して位相を合せて各歯部５（コ−ティング層２３）を仕上げ歯切り加工し、図１２のように、最終的な歯部５（コ−ティング層２５）を形成して（ステップＳ６）加工工程を終了する。
【００３２】
このようにして、上記ステップＳ１〜Ｓ６において、ロータ１の外径１７の加工、中心孔１９の加工、歯部５の荒歯切り加工、コ−ティングおよび仕上げ歯切り加工の全ての加工が、ロータ１の開口部１５を利用して肉抜き孔９を基準にして行われることになる。
【００３３】
なお、上記の工程順序を変えて、ステップＳ２（肉抜き孔９基準で外径１７の加工）とステップＳ３（外径１７基準で中心孔１９の加工）の順序を入れ替え、「肉抜き孔９基準で中心孔１９の加工」を先に行い、ついで「中心孔１９基準で外径１７の加工」を行ってもよい。
【００３４】
こうして、本実施形態によれば、肉抜き孔９を基準にしてロ−タ外径１７を加工した後、以降の工程では前工程の加工部を基準にして加工するので、全工程が肉抜き孔を基準にして行われることになる。したがって、歯部５の歯切り加工と共に各部を精度良く加工でき、歯部の肉厚ａ，ｂを均一もしくは偏肉を防止することができると共に、必要なだけ薄肉にすることができる。こうして、軽量で回転バランスが良いスクリュ−ロ−タ１を容易に低コストで得られる。
【００３５】
また、ロ−タ１が鋳造品であるから薄板積層品を加工する従来例の加工方法と異なり、部品数が少ない上に、接合後の積層ロ−タの外形加工に比して加工が簡単である。
【００３６】
また、押し出し加工や引き抜き加工による従来の方法と異なって、スクリュ−ロ−タに大きな捩じれ角を与えることが可能であり、捩じれ角を均一で精度良く加工できる。
【００３７】
次に、図１３により本発明の第２実施形態を説明する。図１３は本実施形態のスクリュ−ロ−タの概略加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【００３８】
本実施形態は、中心孔１９を加工（上記第１実施形態のステップＳ３に相当）した後で、歯切り加工するに当って中心孔１９にシャフトを結合し、そのシャフトを基準にして歯切り加工する点が上記第１実施形態と異なる。すなわち、中心孔１９加工後は、中心孔１９を基準にする代りにこの部に結合したシャフトを基準にして加工する点が上記第１実施形態と異なる。なお、ロータ１の各部分は上記第１実施形態と同一の符号で引用して説明する。
【００３９】
本実施形態（図１３のフロ−チャ−ト）におけるステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３は上記第１実施形態（図１のフロ−チャ−ト）のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３と同一である。従って、これらのステップの重複説明は省き、その後のステップＳ１４から説明する。
【００４０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で加工された中心孔１９にシャフト（図示省略）を圧入、結合する。ついで、ステップＳ１５で、この結合したシャフトを基準にして歯部５を荒歯切り加工する。この荒歯切り加工に当っては、結合されているシャフトを利用して上記第１実施形態のステップＳ４における位相合せと類似の位置決め治具により、肉抜き孔９に対する切削刃物の位相合せを行う。なお、この結合するシャフトは、加工終了後のロータ１がコンプレッサに組み込まれて回転作動する際にこのロータ１を支持する正規部材である。
【００４１】
これに続くステップＳ１６におけるコ−ティングの工程は上記第１実施形態のステップＳ５と同じに行われる。ついで、上記シャフトを基準にして、コ−ティングされた歯部５を仕上げ歯切り加工（ステップＳ１７）して加工工程を終了する。
【００４２】
こうして、本実施形態によれば、上記第１実施形態が中心孔１９を基準に歯切り加工するのに対して、中心孔１９に結合したシャフトを基準に荒、仕上げ歯切り加工を行う。すなわち、ロータ１が回転する際にこれを支持するシャフトを基準に荒、仕上げ歯切り加工がなされるので、上記第１実施形態と同等の効果が得られると共に、加工精度がより一層向上する。
【００４３】
次に、図１４によって本発明の第３実施形態を説明する。図１４は本実施形態によるスクリュ−ロ−タの概略加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【００４４】
本実施形態は、上記第１実施形態における最終工程の仕上げ歯切り加工の直前に、ロータ１の中心孔１９にシャフトを結合し、このシャフトを基準にして仕上げ歯切り加工を行う点が上記第１実施形態と異なる。なお、ロータ１の各部分は上記第１実施形態と同一の符号で引用して説明する。
【００４５】
本実施形態（図１４のフロ−チャ−ト）におけるステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５は上記第１実施形態（図１のフロ−チャ−ト）のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と同一である。従って、これらのステップの重複説明は省き、その後のステップＳ２６から説明する。
【００４６】
ステップＳ２６では、ステップＳ２３で加工された中心孔１９にシャフト（図示省略）を圧入、結合する。ついで、この結合したシャフトを基準にして、コ−ティングされている歯部５を仕上げ歯切り加工する（ステップＳ２７）。この仕上げ歯切り加工は、上記第２実施形態のステップＳ１７と同じである。
【００４７】
なお、上記の結合するシャフトはロータ１を支持する正規部材である。
【００４８】
こうして、本実施形態によれば、最終工程の仕上げ歯切り加工の直前に、ロータ１の中心孔１９にシャフトを結合し、このシャフトを基準にして仕上げ歯切り加工を行う。すなわち、ロータ１が回転する際にこれを支持するシャフトが結合された状態で、このシャフトを基準にして仕上げ歯切り加工がなされるので、上記第１実施形態と同等の効果が得られると共に、上記第２実施形態と同様に加工精度がより一層向上する。
【００４９】
また、各実施形態のロータ１の鋳造は、外型と中子を用いる方法に限定されない。例えば、ろうや発泡スチロールなどを用いて模型を作り、この周囲に形成した型を用いてロータを鋳造するロストフォームなどの精密鋳造法で形成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、鋳造後、肉抜き孔の開口部を第１の基準にして、各歯部と軸心孔とを機械加工するので、歯部の肉厚を精度良く加工でき、歯部の肉厚を均一もしくは偏肉を防止することができると共に、必要なだけ薄肉にすることができる。こうして、軽量で回転バランスが良いスクリュ−ロ−タが容易に低コストで得られる。
【００５１】
また、ロ−タが鋳造品であるから薄板積層品を加工する従来例の加工方法と異なり部品数が少ない上に、接合後の積層ロ−タの外形加工に比して加工が簡単である。
【００５２】
さらに、押し出し加工や引き抜き加工による従来の方法と異なって、スクリュ−ロ−タに大きな捩じれ角を与えることが可能であり、捩じれ角を均一で精度良く加工できる。
【００５３】
請求項２に記載の発明によれば、肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工した後、以降の工程では前工程の加工部を基準にして加工するので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５４】
請求項３に記載の発明によれば、肉抜き孔の開口部を第１の基準にして軸心孔を加工した後、次工程以降はその軸心孔を第２の基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５５】
請求項４に記載の発明によれば、肉抜き孔の開口部を第１の基準にした軸心孔加工の後に、この軸心孔にシャフトを結合し、それ以降の工程ではシャフトを基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５６】
さらに、スクリュ−ロ−タはシャフトが結合されて製品となり、作動時にはこのシャフトに支持されて回転するので、このシャフトを基準にして荒、仕上げ歯切り加工を行うことにより加工精度が一層向上する。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施すまでの工程は、請求項２記載の加工方法と同じであり、その後、結合されたシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工するので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになり、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５８】
さらに、最終工程でシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工するので、加工精度が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【図２】第１実施形態のロ−タの鋳造形状と加工後形状とを示す図面である。
【図３】第１実施形態の鋳造時の中子配置と加工後形状とを示す図面である。
【図４】第１実施形態の肉抜き孔を基準にしてロータ外径を旋削する工程を説明する説明図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】第１実施形態のロータ外径を基準にして中心孔を加工する工程を説明する説明図である。
【図７】図６のＢ矢視図である。
【図８】第１実施形態の中心孔を基準にして歯部を荒歯切り加工する工程を説明する説明図である。
【図９】図８のＣ矢視図である。
【図１０】第１実施形態の荒歯切り加工時の肉抜き孔に対する位相の合せ方を説明する説明図である。
【図１１】第１実施形態のロータ表面にコ−ティングを施した状態を説明する説明図である。
【図１２】第１実施形態のコ−ティング層を仕上げ歯切り加工した状態を説明する説明図である。
【図１３】第２実施形態の加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【図１４】第３実施形態の加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【図１５】従来例のスクリュ−ロ−タを示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ スクリュ−ロ−タ
３ 鋳型
５ 歯部
７ 中子
９ 肉抜き孔
１５ 開口部
１７ ロータ外径
１９ 中心孔（軸心孔）
２１ 開口部の直線部
２３ コ−ティング層
２５ 仕上げ歯切り加工されたコ−ティング層
２７ ダミ−シャフト
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクリュ−式の流体機械に用いられる鋳造製スクリュ−ロ−タおよびその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−１９５７０１号公報に図１５のようなスクリュ−ロ−タ２０１が記載されている。
【０００３】
このロ−タ２０１はスクリュ−式コンプレッサ用の雄型スクリュ−ロ−タであり、ロ−タ本体２０３とロ−タ軸２０５とから構成されている。
【０００４】
このような雄型スクリュ−ロ−タ２０１は歯厚が厚いから、ロ−タ本体２０３が中実であると慣性モ−メントが大きく、ロ−タの慣性モ−メントが大きいスクリュ−式コンプレッサを、例えば、ス−パ−チャ−ジャに用いると、エンジンの駆動エネルギ−損失を増大させ、燃費と加速時のレスポンスとが悪化し、その上、エンジンとの断続をするクラッチを大型にする必要がある。
【０００５】
そこで、ロ−タ２０１はロ−タ本体２０３の歯部２０７に肉抜き部２０９を設けて軽量化し、慣性モ−メントを小さくしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１５のように、ロ−タ本体２０３は多数の薄板２１１、２１３を接合した積層構造であるから、部品数が多く、薄板２１１、２１３の打ち抜き加工、歯部２０７にねじりを与えながら積層する作業など、製造工程が複雑である上に、接合後、歯部２０７の表面を滑らかに加工する必要があり、製造が難しく、それだけコスト高である。
【０００７】
この他に、スクリュ−ロ−タを押し出し加工や引き抜き加工で作る方法もあるが、この方法では、（１）大きな捩じれ角のスクリュ−ロ−タの製造が不可能であり、（２）捩じれ角の精度が悪く均一な捩じれ角のスクリュ−ロ−タを製造できず、（３）肉厚の均一性が得られず、偏肉が生じやすく回転バランスの悪いロ−タになり、（４）薄肉のロ−タが製造できず、軽量化が不充分であるなどの問題がある。例えば、回転バランスが悪いと、バランス修正に大きなコストが掛かる。
【０００８】
そこで、この発明は、肉抜き孔のある軽量で慣性モ−メントの小さい鋳造製スクリュ−ロ−タを高い加工精度で容易に製造できる加工方法の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、スクリュ−状の各歯部の内部に該歯部の捩じれに沿って設けられた肉抜き孔が開口すると共に、軸心孔にシャフトが結合される鋳造製のスクリュ−ロ−タの加工方法であって、鋳造後、前記ロータの加工を行うのに前記肉抜き孔の開口部を第１の基準にして、前記各歯部と軸心孔とを加工することを特徴とする。
【００１０】
こうして、鋳造後、肉抜き孔の開口部を第１の基準に加工されるので、歯部は所定の肉厚に精度良く加工され、歯部の両側肉厚が均一になるかもしくは偏肉が防止される。また、歯部の肉厚を必要なだけ薄肉にすることができる。こうして、軽量で回転バランスが良いスクリュ−ロ−タが容易に低コストで得られる。
【００１１】
また、ロ−タが鋳造品であるから薄板積層品を加工する従来例の加工方法と異なり部品数が少ない上に、接合後の積層ロ−タの外形加工に比して加工が簡単である。
【００１２】
さらに、押し出し加工や引き抜き加工による従来の方法と異なって、スクリュ−ロ−タに大きな捩じれ角を与えることが可能であり、捩じれ角を均一で精度良く加工できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（２）加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、
（３）加工された軸心孔を第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（４）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（５）軸心孔を基準にしてこのコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という工程順序で加工するものである。
【００１４】
このように、肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、以降の工程では前工程の加工部を順に基準にして加工するので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にして軸心孔を加工し、
（２）加工された軸心孔を第２の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（３）軸心孔を基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（４）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（５）軸心孔を基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という工程順序で加工するものである。
【００１６】
このように、肉抜き孔の開口部を第１の基準にして軸心孔を加工し、以降の工程ではその軸心孔を第２の基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（２）加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、
（３）加工された軸心孔にシャフトを結合し、
（４）このシャフトを第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（５）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（６）前記シャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という工程順序で加工するものである。
【００１８】
このように、上記（２）の工程で軸心孔を加工した後に、この軸心孔にシャフトを結合し、それ以降の工程ではシャフトを基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００１９】
さらに、スクリュ−ロ−タは上記シャフトが結合されて製品となり、作動時にはこのシャフトに支持されて回転するものであるので、上記（３）の工程でシャフトを結合した後の（４），（６）の工程でこのシャフトを基準にして荒、仕上げ歯切り加工を行うことにより歯部の加工精度が一層向上する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の加工方法であって、
（１）鋳造ロ−タの肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、
（２）加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、
（３）加工された軸心孔を第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、
（４）歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、
（５）軸心孔にシャフトを結合し、
（６）このシャフトを第４の基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する
という順序で加工するものである。
【００２１】
このように、上記（１）〜（４）の工程は、請求項２の加工方法と同じであり、ついで、（５），（６）の工程で軸心孔にシャフトを結合し、このシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する。したがって、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになり、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００２２】
さらに、上記（６）の工程ではシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工するので、請求項４の加工方法と同様に、歯部の加工精度が一層向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１〜図１２により説明する。図１は本実施形態のスクリュ−ロ−タの概略の加工工程を示すフロ−チャ−トであり、図２〜図１２は各工程の説明図である。
【００２４】
ステップＳ１で、スクリュ−ロ−タ１を鋳造する。ロータ１は鋳造後に種々の加工を施されるが、加工終了まで符号を変えずにロータ１として説明する。
【００２５】
ロータ１はアルミニウムの鋳物であり、図２、図３のように、その鋳造は鋳型３および中子７を用いて行われる。鋳造時に、ロータ１の３条の歯部５には所定の螺旋状の捩じれが与えられ、各歯部５の内部には中子７によってこの捩じれに沿った肉ぬき孔９が形成される。また、歯部５の両側歯面の肉厚は，図２のように、機械加工代を見込んでそれぞれ所定の肉厚ａ1 ，ｂ1 に設定され、歯部５の歯先にも所定の加工代を設定して鋳造される。図２、図３の一点鎖線は鋳造後の加工工程における機械加工により形成される形状を示す。
【００２６】
また、ロータ１の一側端部にはボス１３が形成される（図３参照）。このボス１３側端面における中子７のはば木孔１２（図３の斜線部）は後工程の機械加工時にプラグされて、肉抜き孔９は端壁１１により閉塞される。一方、他側の端面においては肉抜き孔９は開口し、開口部１５（図４参照）を有している。ボス１３は後工程における機械加工用に設けられるものであり、端壁１１はロータ１の高圧側と低圧側間の流体圧洩れを防止するために設けられるものである。
【００２７】
ついで、ステップＳ２で、図４、図５のように、肉抜き孔９（開口部１５）を基準にして歯部５の外径（ロータ外径）を旋削する。このロータの外径旋削は、ロータ１の一端側のボス１３と他端側の開口部１５との両端を支持して行われる。このロータ１の他端側の支持は、肉抜き孔９の開口部１５内径側の各直線部２１（図５の斜線部）が基準になっている。図４の帯状斜線部はロータ１の外径１７の旋削代を示し、図２の一点鎖線１７は旋削された外径を示す。
【００２８】
ついで、ステップＳ３で，旋削された外径１７（図６に斜線で示す）を基準にし、図６、７に示す中心孔（軸心孔）１９を同心に加工する。なお、ボス１３はこの後切り落とされる。なお、このボス１３を切り落とした後も図８に示すようにロータ１の一側端部２０には端壁１１が残存形成され、この端壁１１が流体機械の吐出側に位置するようにロータ１が配置される。この端壁１１があることにより流体機械の圧縮流体が肉抜き孔９に連通漏洩するのを防止できる。
【００２９】
つぎに、この中心孔１９を基準にして、図８、９のように、いずれかの開口部１５の直線部２１の水平をだしてロータ１の歯部５を荒歯切り加工する（ステップＳ４）。詳しくは、図１０のように、中心孔１９に歯切り加工用のダミ−シャフト２７を挿入し、ダミ−シャフト２７の凹部３７に位置決め治具２９の凸部３５を係合させて位置決め治具２９を取り付ける。そして、治具２９の位置決めピン３３を開口部１５の周方向（回転方向）端部に当接させ、加工後の歯部５の両側歯面肉厚ａ，ｂが所定値になるように切削刃物の位相を合せて、荒歯切り加工を行う。肉厚ａ，ｂは均等もしくは強度差に合せて異なる所定値に設定される。なお、肉厚ａ，ｂのいずれか一方の肉厚が所定値になるように位相を合せれば歯切り加工は容易になる。
【００３０】
つぎに、図１１のように、ロータ１の表面にコ−ティングを施す（ステップＳ５）。このコ−ティング層２３は、ロ−タ１が回転中に相手ロータまたはケースと接触した場合に、かじり、偏摩耗、圧洩れなどの発生を防止するために施すものである。
【００３１】
そして、上記ステップＳ４（荒歯切り加工）と同様に中心孔１９を基準にし、肉抜き孔９に対して位相を合せて各歯部５（コ−ティング層２３）を仕上げ歯切り加工し、図１２のように、最終的な歯部５（コ−ティング層２５）を形成して（ステップＳ６）加工工程を終了する。
【００３２】
このようにして、上記ステップＳ１〜Ｓ６において、ロータ１の外径１７の加工、中心孔１９の加工、歯部５の荒歯切り加工、コ−ティングおよび仕上げ歯切り加工の全ての加工が、ロータ１の開口部１５を利用して肉抜き孔９を基準にして行われることになる。
【００３３】
なお、上記の工程順序を変えて、ステップＳ２（肉抜き孔９基準で外径１７の加工）とステップＳ３（外径１７基準で中心孔１９の加工）の順序を入れ替え、「肉抜き孔９基準で中心孔１９の加工」を先に行い、ついで「中心孔１９基準で外径１７の加工」を行ってもよい。
【００３４】
こうして、本実施形態によれば、肉抜き孔９を基準にしてロ−タ外径１７を加工した後、以降の工程では前工程の加工部を基準にして加工するので、全工程が肉抜き孔を基準にして行われることになる。したがって、歯部５の歯切り加工と共に各部を精度良く加工でき、歯部の肉厚ａ，ｂを均一もしくは偏肉を防止することができると共に、必要なだけ薄肉にすることができる。こうして、軽量で回転バランスが良いスクリュ−ロ−タ１を容易に低コストで得られる。
【００３５】
また、ロ−タ１が鋳造品であるから薄板積層品を加工する従来例の加工方法と異なり、部品数が少ない上に、接合後の積層ロ−タの外形加工に比して加工が簡単である。
【００３６】
また、押し出し加工や引き抜き加工による従来の方法と異なって、スクリュ−ロ−タに大きな捩じれ角を与えることが可能であり、捩じれ角を均一で精度良く加工できる。
【００３７】
次に、図１３により本発明の第２実施形態を説明する。図１３は本実施形態のスクリュ−ロ−タの概略加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【００３８】
本実施形態は、中心孔１９を加工（上記第１実施形態のステップＳ３に相当）した後で、歯切り加工するに当って中心孔１９にシャフトを結合し、そのシャフトを基準にして歯切り加工する点が上記第１実施形態と異なる。すなわち、中心孔１９加工後は、中心孔１９を基準にする代りにこの部に結合したシャフトを基準にして加工する点が上記第１実施形態と異なる。なお、ロータ１の各部分は上記第１実施形態と同一の符号で引用して説明する。
【００３９】
本実施形態（図１３のフロ−チャ−ト）におけるステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３は上記第１実施形態（図１のフロ−チャ−ト）のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３と同一である。従って、これらのステップの重複説明は省き、その後のステップＳ１４から説明する。
【００４０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で加工された中心孔１９にシャフト（図示省略）を圧入、結合する。ついで、ステップＳ１５で、この結合したシャフトを基準にして歯部５を荒歯切り加工する。この荒歯切り加工に当っては、結合されているシャフトを利用して上記第１実施形態のステップＳ４における位相合せと類似の位置決め治具により、肉抜き孔９に対する切削刃物の位相合せを行う。なお、この結合するシャフトは、加工終了後のロータ１がコンプレッサに組み込まれて回転作動する際にこのロータ１を支持する正規部材である。
【００４１】
これに続くステップＳ１６におけるコ−ティングの工程は上記第１実施形態のステップＳ５と同じに行われる。ついで、上記シャフトを基準にして、コ−ティングされた歯部５を仕上げ歯切り加工（ステップＳ１７）して加工工程を終了する。
【００４２】
こうして、本実施形態によれば、上記第１実施形態が中心孔１９を基準に歯切り加工するのに対して、中心孔１９に結合したシャフトを基準に荒、仕上げ歯切り加工を行う。すなわち、ロータ１が回転する際にこれを支持するシャフトを基準に荒、仕上げ歯切り加工がなされるので、上記第１実施形態と同等の効果が得られると共に、加工精度がより一層向上する。
【００４３】
次に、図１４によって本発明の第３実施形態を説明する。図１４は本実施形態によるスクリュ−ロ−タの概略加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【００４４】
本実施形態は、上記第１実施形態における最終工程の仕上げ歯切り加工の直前に、ロータ１の中心孔１９にシャフトを結合し、このシャフトを基準にして仕上げ歯切り加工を行う点が上記第１実施形態と異なる。なお、ロータ１の各部分は上記第１実施形態と同一の符号で引用して説明する。
【００４５】
本実施形態（図１４のフロ−チャ−ト）におけるステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５は上記第１実施形態（図１のフロ−チャ−ト）のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と同一である。従って、これらのステップの重複説明は省き、その後のステップＳ２６から説明する。
【００４６】
ステップＳ２６では、ステップＳ２３で加工された中心孔１９にシャフト（図示省略）を圧入、結合する。ついで、この結合したシャフトを基準にして、コ−ティングされている歯部５を仕上げ歯切り加工する（ステップＳ２７）。この仕上げ歯切り加工は、上記第２実施形態のステップＳ１７と同じである。
【００４７】
なお、上記の結合するシャフトはロータ１を支持する正規部材である。
【００４８】
こうして、本実施形態によれば、最終工程の仕上げ歯切り加工の直前に、ロータ１の中心孔１９にシャフトを結合し、このシャフトを基準にして仕上げ歯切り加工を行う。すなわち、ロータ１が回転する際にこれを支持するシャフトが結合された状態で、このシャフトを基準にして仕上げ歯切り加工がなされるので、上記第１実施形態と同等の効果が得られると共に、上記第２実施形態と同様に加工精度がより一層向上する。
【００４９】
また、各実施形態のロータ１の鋳造は、外型と中子を用いる方法に限定されない。例えば、ろうや発泡スチロールなどを用いて模型を作り、この周囲に形成した型を用いてロータを鋳造するロストフォームなどの精密鋳造法で形成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、鋳造後、肉抜き孔の開口部を第１の基準にして、各歯部と軸心孔とを機械加工するので、歯部の肉厚を精度良く加工でき、歯部の肉厚を均一もしくは偏肉を防止することができると共に、必要なだけ薄肉にすることができる。こうして、軽量で回転バランスが良いスクリュ−ロ−タが容易に低コストで得られる。
【００５１】
また、ロ−タが鋳造品であるから薄板積層品を加工する従来例の加工方法と異なり部品数が少ない上に、接合後の積層ロ−タの外形加工に比して加工が簡単である。
【００５２】
さらに、押し出し加工や引き抜き加工による従来の方法と異なって、スクリュ−ロ−タに大きな捩じれ角を与えることが可能であり、捩じれ角を均一で精度良く加工できる。
【００５３】
請求項２に記載の発明によれば、肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工した後、以降の工程では前工程の加工部を基準にして加工するので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５４】
請求項３に記載の発明によれば、肉抜き孔の開口部を第１の基準にして軸心孔を加工した後、次工程以降はその軸心孔を第２の基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５５】
請求項４に記載の発明によれば、肉抜き孔の開口部を第１の基準にした軸心孔加工の後に、この軸心孔にシャフトを結合し、それ以降の工程ではシャフトを基準にして加工が行われるので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになる。したがって、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５６】
さらに、スクリュ−ロ−タはシャフトが結合されて製品となり、作動時にはこのシャフトに支持されて回転するので、このシャフトを基準にして荒、仕上げ歯切り加工を行うことにより加工精度が一層向上する。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施すまでの工程は、請求項２記載の加工方法と同じであり、その後、結合されたシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工するので、全工程が肉抜き孔の開口部を基準にして行われることになり、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００５８】
さらに、最終工程でシャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工するので、加工精度が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【図２】第１実施形態のロ−タの鋳造形状と加工後形状とを示す図面である。
【図３】第１実施形態の鋳造時の中子配置と加工後形状とを示す図面である。
【図４】第１実施形態の肉抜き孔を基準にしてロータ外径を旋削する工程を説明する説明図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】第１実施形態のロータ外径を基準にして中心孔を加工する工程を説明する説明図である。
【図７】図６のＢ矢視図である。
【図８】第１実施形態の中心孔を基準にして歯部を荒歯切り加工する工程を説明する説明図である。
【図９】図８のＣ矢視図である。
【図１０】第１実施形態の荒歯切り加工時の肉抜き孔に対する位相の合せ方を説明する説明図である。
【図１１】第１実施形態のロータ表面にコ−ティングを施した状態を説明する説明図である。
【図１２】第１実施形態のコ−ティング層を仕上げ歯切り加工した状態を説明する説明図である。
【図１３】第２実施形態の加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【図１４】第３実施形態の加工工程を示すフロ−チャ−トである。
【図１５】従来例のスクリュ−ロ−タを示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ スクリュ−ロ−タ
３ 鋳型
５ 歯部
７ 中子
９ 肉抜き孔
１５ 開口部
１７ ロータ外径
１９ 中心孔（軸心孔）
２１ 開口部の直線部
２３ コ−ティング層
２５ 仕上げ歯切り加工されたコ−ティング層
２７ ダミ−シャフト
Claims (5)
- スクリュ−状の各歯部の内部に該歯部の捩じれに沿って設けられた肉抜き孔が開口すると共に、軸心孔にシャフトが結合される鋳造製のスクリュ−ロ−タの加工方法であって、
鋳造後、前記ロータの加工を行うのに前記肉抜き孔の開口部を第１の基準にして、前記各歯部と軸心孔とを加工することを特徴とするスクリューロータの加工方法。 - 請求項１記載のスクリュ−ロ−タの加工方法であって、
前記肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、加工された軸心孔を第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、軸心孔を基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する順序で加工することを特徴とするスクリュ−ロ−タの加工方法。 - 請求項１記載のスクリュ−ロ−タの加工方法であって、
前記肉抜き孔の開口部を第１の基準にして軸心孔を加工し、加工された軸心孔を第２の基準にしてロ−タ外径を加工し、軸心孔を基準にして歯部を荒歯切り加工し、歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、軸心孔を基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する順序で加工することを特徴とするスクリュ−ロ−タの加工方法。 - 請求項１記載のスクリュ−ロ−タの加工方法であって、
前記肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、加工された軸心孔に前記シャフトを結合し、このシャフトを第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、シャフトを基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する順序で加工することを特徴とするスクリュ−ロ−タの加工方法。 - 請求項１記載のスクリュ−ロ−タの加工方法であって、
前記肉抜き孔の開口部を第１の基準にしてロ−タ外径を加工し、加工された外径を第２の基準にして軸心孔を加工し、加工された軸心孔を第３の基準にして歯部を荒歯切り加工し、歯切り加工されたロ−タにコ−ティングを施し、軸心孔に前記シャフトを結合し、このシャフトを第４の基準にしてコ−ティング層を仕上げ歯切り加工する順序で加工することを特徴とするスクリュ−ロ−タの加工方法。
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