JP4019653B2 - スクロール型ポンプの製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、スクロール型ポンプに関する。具体的には、スクロール型ポンプを構成する可動スクロール及び固定スクロールの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
スクロール型ポンプは、駆動効率の高さや小型化を図れることなどから、近年汎用されつつある。図30は、スクロール型ポンプの概略的構成図であって、渦巻状の可動スクロール羽根21を有する可動スクロール20と、当該可動スクロール20の可動スクロール羽根21と組み合わせられる固定スクロール羽根11を有する固定スクロール10、可動スクロール20の自転を防止するオルダムリング30、オルダムリング30を保持し、可動スクロール10を公転可能に納めるハウジング40、可動スクロール20を駆動するモータ50及びモータ50の駆動力を可動スクロール20の公転運動に変換するための偏芯軸51を備える。オルダムリング30には可動スクロール20の自転防止用の爪31を備えており、可動スクロール20には、当該爪31と嵌合する凹所(図示せず)が設けられている。また、オルダムリング30の下面には可動スクロール20の公転運動を規制するための凸部32が設けられている。この凸部32は、ハウジング40に備えられた公転制御用溝41に填められ、スクロール型ポンプが構成される。偏芯軸51の先端に備えられた偏芯カム52が可動スクロール20を公転運動させることにより、ポンプ機能を発揮する。なお、55は可動スクロール20下面に設けられた突部(図示せず)を嵌合させる穴である。このようなスクロール型ポンプは、例えば、特公平6−81958号公報や特公平8−30469号公報、特開昭62−199981号公報、特開平2−112688号などに開示されている。
【0003】
しかしながら、これらに開示されたスクロール型ポンプにあっては、可動スクロール20や固定スクロール10が樹脂成形品で構成されており、例えば図31に示すように反りや精度不良により双方のスクロール羽根11,21間の隙間が大きくなり、ポンプ特性を満足させることが困難である。
【0004】
また、特開昭59−205266号公報には曲面仕上がり加工方法が開示されているが、この方法では羽根側面、すなわち可動スクロール羽根21や固定スクロール羽根11の径方向のみの加工方法であり、本来ポンプ特性に影響を及ぼす軸方向加工については触れられておらず、反りなどにより生じる軸方向隙間による特性の低下を改善することはできない。
【0005】
さらに、特開昭59−208187号公報には、研磨層を付着した渦巻体を用いて、残る一方の渦巻体との間で最適隙間となるように形成する方法が開示されている。しかしながら、当該方法においては、渦巻体から研磨層を除去すると当該渦巻体の寸法は変化し、精度を維持することは困難で、研磨層を除去された渦巻体と、それにより形成された渦巻体との隙間が所望どおりにはならず、ポンプ特性を最適にすることはできない。
【0006】
また、特開昭55−157464号公報や特開昭63−77612号公報には、マスター用の加工工具を用いて、可動スクロール20及び固定スクロール10の双方を形成する方法が開示されている。しかしながら、加工工具を用いた場合には、可動スクロール20に対応する加工工具及び固定スクロール10に対応する加工工具の2個の工具を必要とする。また、2つのスクロール10,20を重ねた時の互いの組み合わせ精度が保証できるかどうかは不明である。さらに、加工工具は長期の使用により摩耗して、仕上がり精度が変化して精度が狂う可能性もある。
【0007】
また、特開昭57−96762号公報には、ラップ剤を可動スクロール20と固定スクロール10との間に送り込み、スクロール羽根11,21を加工する方法が開示されている。しかしながら、当該方法においては圧縮空気により、スクロール羽根を軸方向に浮上させる、つまり隙間を発生させて加工を行なうので、送り込まれたラップ剤が高圧側から低圧側に流れてしまい、羽根全体均等にラップ剤を供給できなくなり、加工ばらつきが生じてしまう。さらに外部より強制的に空気を供給させるための圧縮機などの装置が別に必要となる。
【0008】
さらに上記いずれの場合も、加工中に加工面の仕上がり状態をリアルタイムに検知しながら加工制御を行なうものではなく、一定の条件で加工を行った後、オフラインにて作業者が加工表面状態を観察したり、寸法測定したものに基づき加工条件を変化させて加工を繰り返すといった時間を要するものであった。しかも、リアルタイムに検知しないと加工装置の不具合や工具の異常などによって所望の加工が行なわれなくなる恐れがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、可動スクロールや固定スクロールを樹脂又は金属などの材料を用いて型成形した場合に発生する反りや精度不良を低減して高精度化し、スクロール羽根の隙間を少なくして、ポンプ特性の向上と品質の安定を図ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスクロール型ポンプの製造方法は、渦巻状のスクロール羽根を有する可動スクロールと前記スクロール羽根と組み合わされる渦巻状のスクロール羽根を有する固定スクロールとを備えたスクロール型ポンプの製造方法であって、成形加工された可動スクロール成形体と当該可動スクロール成形体と組み合わせ可能なスクロール羽根を有する固定スクロール体、若しくは成形加工された固定スクロール成形体と当該固定スクロール成形体と組み合わせ可能なスクロール羽根を有する可動スクロール体とを組み合わせた状態で、組み合わせたスクロール羽根の間に研磨剤を移動可能な状態で介在させて相対運動を行い、前記両スクロール羽根間の仕上がり状態を検知して加工条件を制御しながら、共擦り加工することを特徴としている。
【0011】
本発明においては、前記仕上がり状態を検知する方法としては、例えば、前記固定スクロール体若しくは前記固定スクロール成形体の排気口から排出される圧縮空気の圧力や流量を検知する方法が用いられる。また、前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の加工面の平面度を位置センサにて検知したり、あるいは、前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の加工面により押圧される力分布を力センサにて検知する方法が用いられる。さらには、前記固定スクロール成形体のスクロール羽根若しくは前記可動スクロール成形体の加工面により押圧された場合に発生する変形度を検知して、仕上がり状態を検知することもできる。
【0012】
本発明においては、前記相対運動を、正転運動及び逆転運動を交互に行うのが好ましい。また、加工途中で、洗浄物質を固定スクロール体の吸入口より供給して、当該固定スクロール体の排出口より排出させるのが好都合である。
【0013】
また、本発明においては、前記スクロール羽根の軸方向に加工力を与えたり、前記スクロール羽根の径方向に加工力を与えることができる。
【0014】
これらの加工力は弾性体を介して、前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体に加工力を与えることができ、前記空気圧や電磁駆動などの自動制御可能な手段によって加工力を与えることができる。
【0015】
このとき、前記加工力を検知する検知手段を備えるのが好ましく、仕上がり状態を検知して、前記加工力を自動制御することが望ましい。例えば、前記自動制御可能な手段として空圧機器を用い、前記検知手段に空気圧検知手段によることができる。
【0016】
また、本発明においては、前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の相対運動を磁気駆動手段により行なわせることができる。この場合には、前記固定スクロール体成形体若しくは前記可動スクロール成形体との相対速度を検知する相対速度検知手段を設けるのが好ましく、前記仕上がり状態を検知して、前記相対運動を制御することが望ましい。例えば前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の相対位置を検知する位置検知手段により、相対速度を検知することができる。
【0017】
上記本発明に係る製造方法おいては、前記研磨剤として、アルミナ粉末若しくはダイヤモンド粉末を用いることができる。また、これらの研磨剤に加工液を併用するのが好ましい。さらには、前記研磨剤及び加工液に超音波振動を与えて相対運動を行うのが望ましい。
【0018】
また、前記研磨剤及び加工液を順次前記固定スクロール体の吸入口より供給したり、前記研磨剤及び加工液を、前記固定スクロール成形体の排出口及び当該固定スクロール成形体の吸入口との間、若しくは前記固定スクロール体の排出口及び当該固定スクロール体の吸入口との間で循環させるのがよい。
【0019】
これらの研磨剤を用いる場合には、前記仕上がり状態を検知して、前記研磨剤の粒度を変化させたり、研磨剤の硬度を変化させることもできる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について各図に従って詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る製造方法を示す概略的説明図である。本発明に係る製造方法は、成形加工された可動スクロール成形体と当該可動スクロール成形体と組み合わせ可能なスクロール羽根を有する固定スクロール体、若しくは成形加工された固定スクロール成形体と当該固定スクロール成形体と組み合わせ可能なスクロール羽根を有する可動スクロール体とを組み合わせた状態で、組み合わせたスクロール羽根の間に研磨剤を移動可能な状態で介在させて相対運動を行い、前記両スクロール羽根間の仕上がり状態を検知して加工条件を制御しながら、共擦り加工することを特徴している。
【0021】
図1に示す方法では、組み合わせられるスクロール体として、可動スクロール成形体70と固定スクロール成形体60が用いられている。可動スクロール成形体70は、円盤状をしたスクロール板72とスクロール羽根71とから構成され、樹脂や金属から一体として成形加工されている。また、固定スクロール成形体60も、ハウジング40と嵌合可能な蓋状をしたスクロール筐体62とスクロール羽根61とから構成され、樹脂や金属から一体として成形加工されている。図1ではそれぞれ加工前の状態を示している。可動スクロール成形体70及び固定スクロール成形体60にはそれぞれスクロール羽根71,61が備えられている。2つのスクロール羽根71,61は例えばインボリュート曲線やアルキメデス螺旋状となるように設計されており、可動スクロール成形体70と固定スクロール成形体60とを共擦り加工することにより、ポンプを構成することになる可動スクロール20と固定スクロール10とが得られる。
【0022】
当該方法においては、図1に示すように可動スクロール成形体70のスクロール羽根71と固定スクロール成形体60のスクロール羽根61との間には研磨剤73が介在されている。この研磨剤73は粉末状のものであり、例えばアルミナ粉末やダイヤモンド粉末などが用いられ、可動スクロール成形体70や固定スクロール成形体60の材質等に応じて適宜選択される。この研磨剤73は、両成形体70,60を組み合わせた後に、固定スクロール成形体60に開口された排出口64若しくは吸入口63から注入され、あるいは組み合わされる際に注入され、両者のスクロール羽根71,61の間で自由に移動する。このとき、研磨剤73を単独で用いることもできるが、水やオイルなどの潤滑性のある液体からなる加工液74と共に用いるのが好ましい。
【0023】
本発明においては、例えば図30に示すようにスクロール型ポンプの駆動と同様な構成により、可動スクロール成形体70を公転駆動させて可動スクロール成形体70と固定スクロール成形体60を相対運動させ、可動スクロール成形体70と固定スクロール成形体60とを共擦り加工する。このとき、相対運動として、可動スクロール成形体70を図2(a)に示すように正転運動を行なうだけでなく、同図(b)に示すように逆転運動をも合わせて行なうのが望ましい。一方向のみ公転運動である場合には、加工された加工粉が両スクロール成形体70,60の外側よりも中心側に多く堆積し、また研磨剤73も中心側に偏在する恐れがある。この結果、中心部で過剰に加工が進行したり、割れや欠けが発生することが起こりやすい。さらに、研磨剤73の一部が排出口64から排出され両スクロール羽根71,61間に介在する研磨剤73が徐々に減少することも考えられる。そこで、上記したように一方向の運動のみならず逆方向の公転運動を行なわせることにより、加工粉が存在する場合でも一部に堆積して過剰な加工を防止すると共に、研磨剤73の排出を抑え、研磨剤73を均一に分布させることができる。この結果、両スクロール羽根71,61やスクロール板72、スクロール筐体62等を均一に精度よく加工することができる。
【0024】
また、図3に示す如く加工途中においては、加工の進行状態に応じて、固定スクロール成形体60に開口された吸入口63から洗浄物質を送り込み、加工により生じた加工粉を排出口64より排出するのが好ましい。このように加工粉を排出することにより、加工粉が堆積し、加工粉により過剰な加工を防止し、より精度のよい加工を行なうことができる。洗浄物質としては、アルコールや液状フロン、水、オイルなどの液状物質のみならず、清浄な圧縮空気など成形体70,60に損傷を与えないものであればよい。また、この場合には、図4に示す如く、超音波装置79により、固定スクロール成形体60又は可動スクロール成形体70に上下方向に超音波振動を加えるのが望ましい。この結果、研磨剤73が加工液74と共に両成形体70,60間に均一に分散され、研磨剤73の動きが活発化し、効率よく加工を行うことができる。
【0025】
さらに図5に示す如く吸入口63及び排出口64を配管65で接続し、研磨剤73及び加工液74を循環させることにするのがよい。このような構成により、研磨剤73や加工粉が局在化することを防止し、2つのスクロール羽根71,61の間に常に一定量の研磨剤73を供給でき、加工精度をより向上させることができる。
【0026】
このように本発明においては研磨剤73を固定スクロール成形体60と可動スクロール成形体70との間に研磨剤73を介在させて相対運動させることにより、可動スクロール成形体70及び固定スクロール成形体60を同時に精度よく加工することができる。なお、本発明においては、固定スクロール成形体60と可動スクロール成形体70との組み合わせだけでなく、図6に示す如く可動スクロール成形体70と標準固定スクロール体80とを組み合わせて相対運動させたり、あるいは図7に示す如く固定スクロール成形体60と標準可動スクロール体90とを組み合わせて相対運動させることもできる。
【0027】
標準固定スクロール体80は望ましい固定スクロール10形状をしたものであって、図8に示すようにスクロール羽根81とスクロール筐体82とが一体に成形されている。この標準固定スクロール体80においても、上記したように研磨剤73や加工液74を供給、循環させたり、加工粉を排出させるために、吸入口83及び排出口84が開口されている。また、標準可動スクロール体90も望ましい可動スクロール20形状をしたものであって、図9に示すようにスクロール羽根91とスクロール板92とが一体に成形されている。これらの標準可動スクロール体90と標準固定スクロール体80は互いに組み合わせることができ、組み合わせた場合に両スクロール羽根91,81間の隙間寸法や寸法精度が最適な条件に設定されている。標準可動スクロール体90と標準固定スクロール体80は、それぞれ砥石状になっており、アルミナ粉末やダイヤモンド粉末などの砥粒を接着剤によって固めて成形されたものであって、使用される成形体の材質に応じて適宜選択される。もちろん、砥石状ではなく、硬度の高い金属から高精度に標準可動スクロール体90及び標準固定スクロール体80を作製して用いることもできる。
【0028】
このように標準となるスクロール体80,90を用いることによっても、個々の可動スクロール20、固定スクロール10毎に高精度化を図ることができ、スクロール羽根21,11間の隙間を低減化して、ポンプ特性の安定向上を図ることができる。また、基準治具を用いているので、加工能率を向上させることもできる。
【0029】
このように本発明の製造方法においては、成形加工された可動スクロール成形体70は、成形加工された固定スクロール成形体60と、あるいは標準固定スクロール体80と組み合わされて共擦り加工される。また、成形加工された固定スクロール成形体60は、成形加工された可動スクロール成形体70と、あるいは標準可動スクロール体90と組み合わされて共擦り加工される。
【0030】
本発明においては、可動スクロール20や固定スクロール10の仕上がり状態を検知しながら共擦り加工が施される。例えば、固定スクロール成形体60の排出口64から排出される空気圧を検知することによって行なうことができる。図10はその概略説明図であるが、図10の例では、固定スクロール成形体60の排出口64に、先端に開放弁111が備えられた配管66が接続されており、当該配管66に圧力計110が備えられている。ここでは、仕上がり状態が不十分な場合、可動スクロール成形体70と固定スクロール成形体60との隙間は大きく、隙間から空気が漏れやすい。従って、成形開始直後の検知圧力は小さなものとなる。そして、共擦り加工を続けるに従って加工状態はよくなり、可動スクロール成形体70と固定スクロール成形体60との隙間は小さくなり、検知圧力は大きくなる。すなわち、排出口64からの空気圧を検出することにより、仕上がり状態を判断することができる。この結果、検出された空気圧を目標にして共擦り加工することにより、目標とするポンプの圧力性能を容易に確保することができる。
【0031】
また、本発明においては、このような仕上がり状態を検出し、検出状態に応じて加工条件を制御することとしている。例えば、図11に示す如くスクロール成形体70,60の軸方向に加える加工力を制御して加工する。これにより、加工対象となっている可動スクロール成形体70(固定スクロール成形体60)のスクロール羽根71の上面(固定スクロール羽根61の下面)の反りやスクロール板72上面(スクロール筐体62の内部下面)の反り、精度不良に伴ううねり等を除去できる。また、図12に示す如くスクロール成形体70,60の径方向に加工力を加えて加工を行なう。これにより、可動スクロール成形体70のスクロール羽根71の側面(スクロール羽根61の側面)の反り、精度不良に伴ううねりや凹凸を除去できる。
【0032】
軸方向に加工力を加える場合には、例えば図13に示す如く、可動スクロール成形体70のスクロール板72の下面とハウジング40との間に、バネなどの弾性体75を配置することが考えられる。この結果、弾性体75には復元力が働き、スクロール板72を上向きに押し上げる力を発生させることができる。これにより、スクロール羽根71の軸方向に加工力を付与できる。
【0033】
軸方向の加工力を加える方法として、図14に示す如くポンプ(図示せず)によって発生した圧縮空気をエアシリンダ101に送り込み、エアシリンダ101の駆動によって固定スクロール成形体60(若しくは標準固定スクロール体80)に軸方向の加工力を加えることもできる。なお、102はエアシリンダ101の駆動軸である。
【0034】
このとき、図15に示すように、排出口64からの空気圧を検出して得られた仕上がり状態に応じて加工力を変化させる。このような加工力を加えて加工を行う場合、通常加工力の大きさに応じて加工量及び表面の仕上がり状態は変化する。例えば、加工力が大きいと加工量は多いが表面の仕上がりは悪く、加工力が小さいと加工量は少なく表面の仕上がりがよくなる。そこで、上記で述べたように排出口64からの空気圧を検知することにより仕上がり状態を検出し、それに応じてエアシリンダ101に加える空気圧を変化させるようにする。この結果、最も望ましい加工状態で、固定スクロール10及び可動スクロール20を得ることができる。
【0035】
さらに本発明においては、当該加工力を検出する検知手段を備えることが望ましい。このような検知手段により加工圧をフィードバック制御して、ほぼ自動制御により固定スクロール10及び可動スクロール20を仕上げ加工できる。
【0036】
当該検知手段として、例えば図16に示すものでは固定スクロール成形体60とエアシリンダ101の駆動軸102との間に力センサ112が配置されている。この方法では、加工圧を直接測定することができる。また、図17に示すものでは、ポンプ103からエアシリンダ101に加えられる圧力を測定する圧力計110が備えられている。この方法によれば、圧力計110の計測値をPとすれば加工力Fへの変換は圧力単位から力単位への変換であるから、空気圧は固定スクロール成形体60に対して作用する断面積Aを乗じればよいから、F=P×Aとなる。こうして、圧力計110によって加工力を検知することができる。この場合、力センサ112により直接的に加工圧を検知する場合に比べて、固定スクロール成形体60に発生する振動などの影響を除くことができ、より精度の高い加工力制御を行える。
【0037】
また、軸方向の加工圧を加える場合には、図18に示すように固定スクロール成形体60の上面を押え付ける電磁駆動装置105を用いることもできる。このような電磁駆動装置105によれば、電磁駆動装置105に印加する電圧や電流を制御して、自動制御できる。
【0038】
径方向の加工圧を加える場合には、例えば図19に示す如く、偏芯カム52の穴55内部に、その穴55の径方向にスライド可能となったすべりブッシュ77と当該すべりブッシュ77を穴55の径方向に付勢するバネなどの弾性体53が配置されている。また、すべりブッシュ77には、可動スクロール成形体70の凸部76が嵌合されている。この結果、弾性体53の復元力によりすべりブッシュ77の移動量(偏芯量)が規制され、可動スクロール羽根71の径方向に加工力を付与することができる。また、弾性体53の復元力を調整することにより、加工力を調整できる。この場合にも、上記のようなエアシリンダ101や電磁駆動手段105によって径方向の加工圧を加え、適当な検知手段によって加工圧を検知して自動制御行なわせることも可能である。
【0039】
このようにして軸方向や径方向の加工圧を変化させることにより加工条件を変更することができるが、これ以外にも、例えば、相対運動の速度を変えることにより加工条件を制御できる。一般的には、図20に示す如く、可動スクロール20の公転運動には偏芯カム52を備えたモータ50が用いられる。従って、モータ50の回転速度を変えることにより加工条件を制御できる。
【0040】
この場合、例えば図21に示すように、標準固定スクロール体80の筐体82やスクロール羽根81に位置センサ113を取り付け、相対運動の速度を検知することができる。すなわち、筐体82の側面に位置センサ113を取り付けることにより、公転運動により標準固定スクロール体80に近づいた可動スクロール成形体70を位置センサ113が検知して、検知信号を出力する(図21(a))。一方、公転運動により標準固定スクロール体80から可動スクロール成形体70が遠ざかると位置センサ113は検知せず検知信号を出力しない(同図21(b))。こうして、検知センサからの検知信号を検出して、可動スクロール成形体70の公転運動(相対運動)の回転数や線速度を検知できる。このような位置センサ113としては、例えば光電式センサや渦電流式センサ、超音波やレーザ、ホール素子などを用いた磁気検知式センサなど、物体の接近を検知できるものであればいずれのものでも使用できる。
【0041】
このとき、図22に示すように、排出口84からの空気圧を検出して得られた仕上がり状態に応じて加工力を変化させるのがよい。このような相対運動により加工を行う場合、相対速度の大きさに応じて加工量及び表面の仕上がり状態は変化する。つまり、相対速度が大きいと加工量は多いが表面の仕上がりは悪く、相対速度が小さいと加工量は少なく表面の仕上がりがよくなる。そこで、上記で述べた方法により仕上がり状態を検出し、それに応じてモータ50の回転数を変化させるようにする。この結果、最も望ましい加工状態で、固定スクロール10及び可動スクロール20を得ることができる。
【0042】
さらに、加工条件としてはこれ以外に用いる研磨剤73の粒度を変化させることが挙げられる。研磨剤73を介在させて加工を行う場合、研磨剤73の粒度に応じて加工量及び表面の仕上がり状態は変化する。粒度が大きいと加工量は多いが表面の仕上がりは悪く、粒度が小さいと加工量は少なく表面の仕上がりがよくなる。そこで、図23に示すように、仕上がり状態が悪い場合には粒度を大きくして、仕上がり状態がよくなるにつれて粒度を減少させるように研磨剤73の粒度を徐々に変化させる。この結果、この結果、最も望ましい加工状態で、固定スクロール10及び可動スクロール20を得ることができる。
【0043】
また、研磨剤73の硬度を変化させることにより加工条件を変えることもできる。この場合には、研磨剤73の硬度が高いと加工量は多いが表面の仕上がりは悪く、硬度が小さいと加工量は少なく表面の仕上がりがよくなる。そこで、図24に示すように、仕上がり状態が悪い場合には硬度を大きくして、仕上がり状態がよくなるにつれて硬度を減少させるように研磨剤73の硬度を徐々に変化させることにしてもよい。
【0044】
さらに、加工液74の粘度によっても加工条件を変えることができる。この場合には、粘度が高いと加工量は多いが表面の仕上がりは悪く、粘度が小さいと加工量は少なく表面の仕上がりがよくなる。そこで、図25に示すように、仕上がり状態が悪い場合には粘度の大きな加工液74を用い、仕上がり状態がよくなるにつれて粘度を減少させるように加工液74を徐々に変化させることにしてもよい。
【0045】
このように本発明においては、加工の仕上がり状態を検知して種々の加工条件を変えながら、成形加工により得られた可動スクロール成形体70及び固定スクロール成形体60を、研磨剤73を介在させて共擦り加工することにより、簡単な方法で高精度の可動スクロール20及び固定スクロール10を得ることができる。これにより、可動スクロール羽根6121及び固定スクロール羽根6111間の隙間を極力低減化され、ポンプ103の特性の向上と品質の安定性を向上させることができる。
【0046】
また、上記の実施形態においては、加工状態の検知方法として、排出口64からの空気圧を測定する方法を用いたが、図26に示すように排出口64からの空気流量を流量計114を用いて測定する方法が挙げられる。この場合、仕上がり状態が不十分な場合、可動スクロール成形体70と固定スクロール成形体60との隙間は大きく、隙間から空気が漏れやすい。従って、成形開始直後の検知流量は小さく、加工を続けるに従って加工状態はよくなり、検知収量は大きくなる。すなわち、排出口64からの空気流量を検出することにより、仕上がり状態を判断することができる。この結果、検出された空気流量を目標にして共擦り加工することにより、目標とするポンプの流量性能を容易に確保することができる
【0047】
また、加工液74を用いた場合には排出口64から加工液74が飛び出したり、加工液74を循環させる場合には排出口64に圧力計110や流量計114を配置することができず、これ以外の検知方法を用いる必要がある。この場合には、例えば図27に示す方法が採用される。当該方法は、標準可動スクロール体90の複数個の位置センサ115が備えられている。当該位置センサ115は、標準可動スクロール体90の可動スクロール羽根91の上面及びスクロール板92の上面に複数個配置されており、固定スクロール成形体60との距離が一定以上になれば、検知信号を出力するものである。すなわち、スクロール羽根91上面に配置された位置センサ115による検知信号の分布から、スクロール筐体62内面の平面度を検知できる。また、スクロール板72上面に配置された位置センサ115による検知信号の分布から、スクロール羽根61下面の平面度を検知できる。すなわち、加工初期においてはスクロール羽根61下面及びスクロール筐体62内面の平面度が悪く仕上がり状態が低いと判断され、平面度が良くなれば仕上がり状態が高いと判断できる。こうして判断された仕上がり状態によって、上記加工条件を変化させることができる。
【0048】
さらには、図28に示す方法が採用される。当該方法では、標準可動スクロール体90のスクロール板92の上面全体に力センサ116が配置されている。この力センサ116によって、スクロール羽根61下面の接触状態を検知できる。すなわち、加工初期においてはスクロール羽根61下面の平面度が悪く隙間が存在して、一部領域のみが力センサ112に接触して接触力に分布を生じる。加工が進み、平面度が良くなれば固定スクロール羽根61全体が力センサ112に均一に接触するようになり接触力分布が均一になり仕上がり状態が高いと判断できる。こうして判断された仕上がり状態によって、上記加工条件を変化させることができる。
【0049】
また、歪みセンサ118を用いて加工状態を検知することもできる。歪みセンサ118は、例えば図29に示すように、標準可動スクロール体90の裏面ほぼ中央に設置され、標準可動スクロール体90の外周部が円柱状をした支持部材117によって支持されている。このとき、図示するように固定スクロール成形体60の中心部が凸となるような反りとなった精度不良である場合、軸方向の加工力を加えると加工初期においては、スクロール羽根61の中心部が標準可動スクロール体90の中心部と局部的に接触して下方に撓む。従って、歪みセンサ118により引張りの歪みが検出される。加工が進み、平面度が良くなれば凸となる反りが少なくなり、スクロール羽根61下面全体が均一に標準可動スクロール体90に接触するようになる。こうなれば歪みセンサ118よって検出されていた歪みが消滅する。こうして、固定スクロール成形体60の変形度を検知して仕上がり状態を判断するようにしてもよい。
【0050】
これら位置センサ113や力センサ112、歪みセンサ118を用いることにより、検出された検知信号を目標にして共擦り加工することにより、目標とする両羽根71,61間の許容隙間を確実に確保できる。
【0051】
このように本発明においては、種々の方法によって仕上がり状態を検出し、それによって加える加工力を変化させたり、相対速度を変化させる、また、研磨剤73の粒径、硬度など種々の加工条件を変化させることにより、成形体の後処理を容易にし、より高精度な可動スクロール20及び固定スクロール10を得ることができる。なお、上記仕上がり状態を検知する方法や加工条件の制御方法は、適宜組み合わせて用いることができるのは言うまでもない。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、成形加工された可動スクロール成形体若しくは固定スクロール成形体とを組み合わせ、あるいは可動スクロール成形体と標準固定スクロール体とを組み合わせ、あるいは固定スクロール成形体と標準可動スクロール体とを組み合わせ、研磨剤を移動可能に介在させた状態で相対運動により共擦り加工しているので、簡単に成形加工による歪みを取り除け、実際の使用に最も近い状態に後処理できる。また、スクロール型ポンプの駆動装置と同様な構成で行えるので、成形後の後処理を容易に行える。しかも、スクロール羽根間の仕上がり状態を検知して加工条件を制御しながら共擦り加工することにしているので、より一層の高精度化を図ることができる。この結果、スクロール羽根間の隙間をより一層低減して、ポンプ特性を向上、安定化することができる。
【0053】
特に一対の可動スクロール及び固定スクロールとして加工できるため、ポンプ組立時の調整を殆ど行うことなく、スクロール型ポンプを得ることができる。また、標準固定スクロール体若しくは標準可動スクロール体を使用することにより、各スクロール体毎に高精度化を図ることができるので、それらを使って得られた可動スクロール体と固定スクロール体を組み合わせても漏れの少ないスクロール型ポンプを構成でき、効率的に作製できる。
【0054】
また、実際のポンプとしての機能を果たしながら成形後の後処理をするので、例えば、加工途中で加工粉を除去したり、研磨剤やそれと共に使用される加工液を循環させることが容易に行える。この結果、より安定した精度で、可動スクロール及び固定スクロールを得ることができる。
【0055】
さらに、正転運動や逆転運動を容易に行なわせることもでき、双方の運動を組み合わせることによって、均一な加工面を得ることができる。
【0056】
本発明においては、種々な方法によって仕上がり状態を検出することができ、種々な加工条件を設定することができる。特に、可動スクロール成形体及び/又は固定スクロール成形体に、その軸方向あるいはその径方向に加工力を加えることができるため、スクロール羽根の上下面のみならず側面においても精度よく後処理することができる。この結果、スクロール羽根間の隙間が低減され、漏れの少ない高精度のスクロール型ポンプを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る製造方法を示す概略的説明図である。
【図2】(a)(b)はそれぞれ同上の製造方法における相対運動を示す図であって、同図(a)は正転運動を、同図(b)は逆転運動を示す図である。
【図3】同上の製造方法における一形態を示す説明図である。
【図4】同上の製造方法における別な形態を示す説明図である。
【図5】同上の製造方法におけるさらに別な形態を示す説明図である。
【図6】同上の製造方法におけるさらに別な形態を示す説明図であって、標準固定スクロール体を用いた場合である。
【図7】同上の製造方法におけるさらに別な形態を示す説明図であって、標準可動スクロール体を用いた場合である。
【図8】同上の製造方法に用いられる標準固定スクロール体を示す図であって、同図(a)はその斜視図、同図(b)はその断面図である。
【図9】同上の製造方法に用いられる標準可動スクロール体を示す図であって、同図(a)はその斜視図、同図(b)はその断面図である。
【図10】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工の仕上がり状態を検出する方法の一具体例を示す図である。
【図11】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工力についての説明図である。
【図12】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工力についての説明図である。
【図13】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、軸方向の加工力を加える場合の一具体例を示す図である。
【図14】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、軸方向の加工力を加える場合の別な具体例を示す図である。
【図15】同上の製造方法において、加工圧と仕上がり状態との関係を示す図である。
【図16】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工圧の検知方法の一具体例を示す図である。
【図17】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工圧の検知方法の別な具体例を示す図である。
【図18】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、軸方向の加工力を加える場合の別な具体例を示す図である。
【図19】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、径方向の加工力を加える場合の一具体例を示す図である。
【図20】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、相対運動させる場合の一具体例を示す図である。
【図21】(a)(b)は。同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、相対速度を検知する場合の一具体例を示す図である。
【図22】同上の製造方法において、相対速度と仕上がり状態との関係を示す図である。
【図23】同上の製造方法において、研磨剤の粒度と仕上がり状態との関係を示す図である。
【図24】同上の製造方法において、研磨剤の硬度と仕上がり状態との関係を示す図である。
【図25】同上の製造方法において、加工液の粘度と仕上がり状態との関係を示す図である。
【図26】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工の仕上がり状態を検出する方法の別な具体例を示す図である。
【図27】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工の仕上がり状態を検出するさらに別な方法を示し、同図(a)は標準可動スクロール体の斜視図、同図(b)は断面説明図である。
【図28】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工の仕上がり状態を検出する方法のさらに別な具体例を示す図である。
【図29】同上の製造方法における一形態を示す説明図であって、加工の仕上がり状態を検出する方法のさらに別な具体例を示す図である。
【図30】スクロール型ポンプの概略的構成図である。
【図31】従来のスクロール型ポンプにおける問題点を示す図である。
【符号の説明】
10 固定スクロール
20 可動スクロール
50 モータ
60 固定スクロール成形体
61 スクロール羽根
62 筐体
70 可動スクロール成形体
71 スクロール羽根
72 スクロール板
80 標準固定スクロール体
90 標準可動スクロール体
101 エアシリンダ
103 エアシリンダを駆動するポンプ
105 電磁駆動装置
110 圧力計
112 力センサ
113 位置センサ
114 流量計
115 位置センサ
118 歪みセンサ

Claims (26)

  1. 渦巻状のスクロール羽根を有する可動スクロールと前記スクロール羽根と組み合わされる渦巻状のスクロール羽根を有する固定スクロールとを備えたスクロール型ポンプの製造方法であって、
    成形加工された可動スクロール成形体と当該可動スクロール成形体と組み合わせ可能なスクロール羽根を有する固定スクロール体、若しくは成形加工された固定スクロール成形体と当該固定スクロール成形体と組み合わせ可能なスクロール羽根を有する可動スクロール体とを組み合わせた状態で、組み合わせたスクロール羽根の間に研磨剤を移動可能な状態で介在させて相対運動を行い、前記両スクロール羽根間の仕上がり状態を検知して加工条件を制御しながら、共擦り加工することを特徴とするスクロール型ポンプの製造方法。
  2. 前記固定スクロール体若しくは前記固定スクロール成形体の排気口から排出される圧縮空気の圧力を検知して、仕上がり状態を検知することを特徴とする請求項1記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  3. 前記固定スクロール体若しくは前記固定スクロール成形体の排気口から排出される圧縮空気の流量を検知して、仕上がり状態を検知することを特徴とする請求項1記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  4. 前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の加工面の平面度を位置センサにて検知して、仕上がり状態を検知することを特徴とする請求項1記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  5. 前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の加工面により押圧される力分布を力センサにて検知して、仕上がり状態を検知することを特徴とする請求項1記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  6. 前記固定スクロール成形体のスクロール羽根若しくは前記可動スクロール成形体の加工面により押圧された場合に発生する変形度を検知して、仕上がり状態を検知することを特徴とする請求項1記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  7. 前記相対運動は、正転運動及び逆転運動を交互に行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  8. 加工途中で、洗浄物質を固定スクロール体の吸入口より供給して、当該固定スクロール体の排出口より排出させることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  9. 前記スクロール羽根の軸方向に加工力を与えることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  10. 前記スクロール羽根の径方向に加工力を与えることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  11. 弾性体を介して、前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体に加工力を与えることを特徴とする請求項9又は10のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  12. 前記空気圧や電磁駆動などの自動制御可能な手段により、前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体に加工力を与えることを特徴とする請求項9又は10のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  13. 前記加工力を検知する検知手段を備えたことを特徴とする請求項12に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  14. 前記仕上がり状態を検知して、前記加工力を自動制御することを特徴とする請求項13に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  15. 前記自動制御可能な手段は空圧機器であって、前記検知手段は空気圧検知手段であることを特徴とする請求項14に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  16. 前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の相対運動を磁気駆動手段により行なわせることを特徴とする請求項9又は10に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  17. 前記固定スクロール体成形体若しくは前記可動スクロール成形体との相対速度を検知する相対速度検知手段を設けたことを特徴とする請求項16に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  18. 前記仕上がり状態を検知して、前記相対運動を制御することを特徴とする請求項17に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  19. 前記固定スクロール成形体若しくは前記可動スクロール成形体の相対位置を検知する位置検知手段により、相対速度を検知することを特徴とする請求項18に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  20. 前記研磨剤は、アルミナ粉末若しくはダイヤモンド粉末からなることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  21. 前記研磨剤に加工液を併用することを特徴とする請求項20に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  22. 前記研磨剤及び加工液に超音波振動を与えて相対運動を行うことを特徴とする請求項21に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  23. 前記研磨剤及び加工液を順次前記固定スクロール体の吸入口より供給することを特徴とする請求項20、21又は22に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  24. 前記研磨剤及び加工液を、前記固定スクロール成形体の排出口及び当該固定スクロール成形体の吸入口との間、若しくは前記固定スクロール体の排出口及び当該固定スクロール体の吸入口との間で循環させることを特徴とする請求項21又は22に記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  25. 前記仕上がり状態を検知して、前記研磨剤の粒度を変化させることを特徴とする請求項20〜24のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
  26. 前記仕上がり状態を検知して、前記研磨剤の硬度を変化させることを特徴とする請求項20〜24のいずれかに記載のスクロール型ポンプの製造方法。
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