JP4627192B2 - シール部材の加工方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、シール部材の加工方法およびその装置に関するものであり、特に高精度での寸法出しを要するものに用いて好適である。

従来、被加工材を機械加工する際の刃具に対する固定方法として、例えば特許文献１のように、被加工材を補助材に樹脂で接合するものや、例えば特許文献２のように、被加工材をチャックテーブルに吸引保持するものが知られている。

また、被加工材として例えば圧縮機の圧縮部密閉性確保のために用いられるシール部材を加工する際の方法として、例えば特許文献３のように、シール部材のシール用摺接面および反摺接面のうち、反摺接面に凸形状の研磨代を予め設けて、射出成形後のシール部材の摺接面および反摺接面（研磨代）の両面を研磨するものが知られている。
特開２００３−３００１２７号公報 特開２０００−３２３４４０号公報 特開２００３−９７４５９号公報

しかしながら、被加工材の固定方法として、上記特許文献１のものは、被加工材の接着、剥離のための工数を必要とし生産性が悪く、また接着、剥離の際に被加工材を加熱することから被加工材への熱影響が懸念される。また、上記特許文献２のものは、刃具による加工応力あるいは加工時の発熱に伴う非加工材の変形に対して、充分な保持力を維持できないため、被加工材を高精度で加工することができない。

一方、上記特許文献３に示されるシール部材の加工（研磨）においては、通常、高速回転する刃具によってシール部材に発熱、変形を伴うことから、冷却液（研削液）を供給しながら研磨する必要があり、研磨後に冷却液（研磨時の切粉を含む）を除去するために充分な洗浄を必要とし、生産性の悪化を伴うものであった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、容易に且つ高精度な加工を可能とするシール部材の加工方法およびその装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、射出成形された後のシール部材（２０）の表面を切削して所定寸法に仕上げるシール部材の加工方法であって、
シール部材（２０）固定用の固定部（１１０）に予め設けられた溝部（１１１）に、シール部材（２０）を挿入し、
溝部（１１１）の底部（１１１ａ）からの浮きが生じないように、シール部材（２０）の切削部近傍においてシール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域を押え部（１２０）で押え、
切削部に対して負のすくい角を有し、回転刃具とは異なり負のすくい角が切削部に対して一定となる刃具（１３０）をシール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域に押し当て、刃具（１３０）を押え部（１２０）と共にシール部材（２０）の長手方向に、シール部材（２０）に対して相対的に移動して切削部の切削を行い、
少なくとも刃具（１３０）によって切削部の切削を行っている間に、シール部材（２０）の温度上昇抑制のために、押え部（１２０）の内部に設けた冷却液流路（１２１ｂ）と、刃具（１３０）の内部に設けた空洞部（１３１ａ）とに冷却液を流し、押え部（１２０）あるいは刃具（１３０）の少なくとも一方の温調を行うことを特徴としている。

これにより、溝部（１１１）と押え部（１２０）とによって、切削加工前のシール部材（２０）を容易に且つ安定的に固定部（１１０）に固定することができる。また、負のすくい角を有する刃具（１３０）を用いて、シール部材（２０）を押しながらシール部材（２０）の長手方向に沿って切削していくので、通常生じやすい刃の食い込みを防ぎ、シール部材（２０）を溝部（１１１）から飛び出させてしまうようなことが無い。

そして、この刃具（１３０）は、回転刃具のような高速加工とは異なり低速加工を行うので、切削部におけるシール部材（２０）の発熱、変形を抑制することができ、高精度な切削が可能となる。この時、通常の回転刃具による高速加工で生じるバリの発生も無くすことができる。また、発熱を抑制できることから、研削液等による冷却を不要とすることができるので、加工後に研削液除去のための洗浄工程を設ける必要が無い。総じて容易に且つ高精度な加工を可能とするシール部材の加工方法とすることができる。
更に、少なくとも刃具（１３０）によって切削部の切削を行っている間に、シール部材（２０）の温度上昇抑制のために、押え部（１２０）の内部に設けた冷却液流路（１２１ｂ）と、刃具（１３０）の内部に設けた空洞部（１３１ａ）とに冷却液を流し、押え部（１２０）あるいは刃具（１３０）の少なくとも一方の温調を行うようにしているので、切削加工時におけるシール部材（２０）の発熱をより小さくでき、シール部材（２０）の変形を更に抑えて、高精度の加工が可能となる。

請求項２に記載の発明では、少なくとも刃具（１３０）によって切削部の切削を行っている間に、シール部材（２０）を溝部（１１１）の底部（１１１ａ）側に吸引することを特徴としている。

これにより、シール部材（２０）の固定における安定度をより高めることができる。

請求項３に記載の発明では、射出成形された後のシール部材（２０）の表面を切削して所定寸法に仕上げるシール部材の加工装置であって、
シール部材（２０）固定用の固定部（１１０）に設けられ、シール部材（２０）が挿入される溝部（１１１）と、
溝部（１１１）に挿入されたシール部材（２０）が溝部（１１１）の底部（１１１ａ）から浮かないように、シール部材（２０）の切削部近傍においてシール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域を押える押え部（１２０）と、
切削部に対して負のすくい角を有し、回転刃具とは異なり負のすくい角が切削部に対して一定となるようにシール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域に押し当てられ、押え部（１２０）と共にシール部材（２０）の長手方向に、シール部材（２０）に対して相対的に移動されて切削部の切削を行う刃具（１３０）と、
シール部材（２０）の温度上昇抑制のために、押え部（１２０）の内部に設けられた冷却液流路（１２１ｂ）と、刃具（１３０）の内部に設けられた空洞部（１３１ａ）とに冷却液を流し、押え部（１２０）あるいは刃具（１３０）の少なくとも一方の温調を行う温調手段（１２１Ａ、１３１Ａ）と、を備えることを特徴としている。

これにより、請求項１に記載の加工方法を可能とする装置とすることができる。

請求項４に記載の発明では、シール部材（２０）を溝部（１１１）の底部（１１１ａ）側に吸引する吸引手段（１１１Ａ）を有することを特徴としている。

これにより、請求項２に記載の加工方法を可能とする装置とすることができる。

請求項３または請求項４に記載の発明においては、請求項５に記載の発明のように、刃具（１３０）は、シール部材（２０）に対して移動されて切削部の切削を行うようにするのが良く、生産性に優れる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。尚、図１は圧縮機１０に使用されるシールリング２０を示す断面図、図２はシールリング２０の射出成形後の単体状態を示す外観斜視図、図３はシールリング加工装置１００を示す外観斜視図、図４は図３における主要部を示す断面図、図５（ａ）は図４におけるＡ方向からのバイト１３０を示す矢視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ部を示す断面図である。

第１実施形態は、シール部材として圧縮機１０用のシールリング２０を対象として、このシールリング２０の表面切削加工を行うシールリング加工装置１００に本発明を適用したものとしている。

ここで、圧縮機１０は、図１に示すように、例えば空調装置用の冷凍サイクル内に配設されて、冷媒（例えばＣＯ_２）を高温高圧（例えば超臨界圧力）に圧縮する流体機械であって、固定スクロール１２と旋回スクロール１３とによって圧縮機部が形成されるスクロール式のものである。固定スクロール１２はハウジング１１に固定されており、また、旋回スクロール１３は固定スクロール１２に対して公転旋回するようになっている。各スクロール１２、１３は、それぞれ平板状の基板部１２ａ、１３ａと、基板部１２ａ、１３ａから立設される渦巻き状の歯部１２ｂ、１３ｂとから成り、互いの歯部１２ｂ、１３ｂが噛み合うことで作動室Ｖを形成している。そして、各基板部１２ａ、１３ａと対向する歯部１３ｂ、１２ｂとの間にシールリング２０が介在されて、作動室Ｖにおける密閉性を確保するようになっている。

上記シールリング２０は、図２に示すように、断面が四角形状で、長手方向が各スクロール１２、１３の歯部１２ｂ、１３ｂに対応するように渦巻き状に形成されており、耐熱性、耐強度性に優れる樹脂材（例えばポリフェニレンスルフィド＝ＰＰＳ）から成る。このシールリング２０の基本形状は、金型を用いた射出成形によって形成される。射出成形後においてはシールリング２０の渦巻き状の一方の面（図２中の上側面）には、射出成形時の押出しピン跡２１ａが残る。また、シールリング２０には表面におけるひけ、長手方向にわたる歪み等が発生している。よって、シールリング２０は、後述するシールリング加工装置１００（加工方法）の切削によって、押出しピン跡２１ａが除去され、ひけ、歪みの修正がなされると共に、上側面と下側面との間の寸法が所定寸法となるように（各面の面粗度を含む）加工されることでシール面２１、２２が形成され、上記圧縮機１０に提供されることになる。

シールリング加工装置（以下、加工装置）１００は、図３〜図５に示すように、主にシール固定部１１０と、ホルダー１４０に固定される押え部１２０およびバイト１３０とを有している。

シール固定部（本発明における固定部に対応）１１０は、射出成形後のシール部材２０を固定する扁平な円柱状部材であり、表面側（図３中の上側）にシールリング２０に対応する渦巻き状のシールはめ込み溝部（以下、溝部）１１１が形成されている。尚、溝部１１１の深さは、シールリング２０を溝部１１１の底部１１１ａに当接するように挿入した際に、シール面２１側がシール固定部１１０の表面よりも突出する深さとしている（図４）。

ホルダー１４０は、円柱状を成し、シール固定部１１０の上側に配設され、図示しない駆動部によって、シール固定部１１０に対するシールリング２０の挿入、取り外し時の上下動が可能で、且つ、シール固定部１１０の表面と平行な面上でその中心部が溝部１１１に沿って（渦巻き状に）移動可能となっている。

押え部１２０は、押えプレート１２１、支持部１２２、保持部１２３、バネ１２４から形成されている。押えプレート１２１は、中心側に開口部１２１ａを有する円筒状の部材であり、シール固定部１１０とホルダー１４０との間に配設されている。尚、押えプレート１２１の側面部には、後述するバイト１３０の取替え式刃部１３２と対向するように開口部１２１ａ（図３）が形成されている。

支持部１２２は、上下方向に延びる細長の棒状部材であり、ホルダー１４０に固定された円筒状の保持部１２３と共に複数（ここでは２つ）設けられ、各支持部１２２は、各保持部１２３内をその長手方向（上下方向）に摺動可能に配設されている。上記押えプレート１２１は、複数の支持部１２２の下端側に固定されている。そして、各支持部１２２の上端側と各保持部１２３との間にはバネ１２４が配設され、ホルダー１４０が所定位置まで下降された時に押えプレート１２１は、シール固定部１１０の溝部１１１内に挿入されたシールリング２０側に付勢力を与えるようにしている。ここで、この付勢力は、シールリング２０自身への変形を与えることなく、シールリング２０が溝部１１１の底部１１１ａから浮き上がらないレベルの力としている。

バイト（本発明における刃具に対応）１３０は、細長の本体部１３１の下端側に、固定プレート１３３および固定ボルト１３４によって取替え刃部１３２が固定されて形成されており、下端側（取替え刃部１３２）が押えプレート１２１の開口部１２１ａ内に挿入されるように、上端側がホルダー１４０に固定されている。

ここで、ホルダー１４０が所定位置まで下降された時に、取替え刃部１３２の先端部は、押えプレート１２１の下面より所定量シールリング２０側に突出して、シールリング２０のシール面２１（裏返した時はシール面２２）を押えるように当接する。また、取替え刃部１３２の先端部は、シールリング２０の長手方向に交差（ここでは直交）する方向（図５（ｂ）の紙面に対して垂直方向）の全領域に当接し、バイト１３０の移動方向を図５（ｂ）中の白矢印とした時にシールリング２０のシール面２１に対して負のすくい角αを形成するようにしている。

次に、上記構成に基づく加工装置１００の作動（加工方法）について説明する。まず、ホルダー１４０（押え部１２０、バイト１３０）を所定位置まで上昇させ、シール固定部１１０の溝部１１１に射出成形後のシールリング２０を挿入する。

その後に、ホルダー１４０を所定位置まで下降させ、押え部１２０の押えプレート１２１でシールリング２０の切削部近傍を押えると共に、バイト１３０の取替え刃部１３２をシールリング２０の切削部に押し当てる。

そして、ホルダー１４０をシールリング２０の渦巻き状の長手方向に沿うように移動させることで、押え部１２０と共にバイト１３０をその動きに追従させ、シールリング２０の上側面を切削し、シール面２１として仕上げる。この時、切削された切り屑は、押えプレート１２１の開口部１２１ａから外部に排出される。尚、シールリング２０の下側面については、下側面用の加工装置によって、上記と同様の加工を行うことで、シール面２２として仕上げる。

これにより、溝部１１１と押え部１２０（押えプレート１２１）とによって、切削加工前のシールリング２０を容易に且つ安定的にシール固定部１１０に固定することができる。また、負のすくい角αを有するバイト１３０（取替え刃部１３２）を用いて、シールリング２０を押しながらシールリング２０の長手方向に沿って切削していくので、通常生じやすい刃の食い込みを防ぎ、シールリング２０を溝部１１１から飛び出させてしまうようなことが無い。

そして、このバイト１３０は、回転刃具のような高速加工とは異なり低速加工を行うので、切削部におけるシールリング２０の発熱、変形を抑制することができ、高精度な切削が可能となる。この時、通常の回転刃具による高速加工で生じるバリの発生も無くすことができる。また、発熱を抑制できることから、研削液等による冷却を不要とすることができるので、加工後に研削液除去のための洗浄工程を設ける必要が無い。総じて容易に且つ高精度な加工を可能とするシール部材の加工装置（加工方法）とすることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、シール固定部１１０にシールリング２０を底部１１１ａ側に吸引する吸引手段１１１Ａを設けたものである。

吸引手段１１１Ａは、溝部１１１の底部１１１ａに所定間隔で複数の吸引穴１１１ｂを設け、この吸引穴１１１ｂと、シール固定部１１０の側面部に設けた吸引パイプ１１１ｄとを連通路１１１ｃによって連通させたものである。

本第２実施形態においては、シールリング２０を溝部１１１に挿入した後に、図示しない吸引ポンプによって、吸引パイプ１１１ｄからシールリング２０を溝部１１１の底部１１１ａ側に吸引する。

これにより、バイト１３０による切削加工中において、シールリング２０の固定における安定度をより高めることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図７に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、押え部１２０、バイト１３０にそれぞれ温度調整した冷却液による温調手段１２１Ａ、１３１Ａを設けたものである。

温調手段１２１Ａは、押えプレート１２１の内部に環状にあけられた冷却液流路１２１ｂと、押えプレート１２１の側面部で互いに対向する位置に設けられ、上記冷却液流路１２１ｂにそれぞれ連通する冷却液入口パイプ１２１ｃ、冷却液出口パイプ１２１ｄとから形成されるようにしている。

また、温調手段１３１Ａは、バイト１３０の本体部１３１内に上端部から下端部側に延びる空洞部１３１ａを設け、この空洞部１３１ａがホルダー１４０の外部と連通するようにしたものである。即ち、空洞部１３１ａ内にその上端部と液密に固定され下端部側で開口するパイプ１３１ｂを設け、また、ホルダー１４０には冷却液流入流路１４１、冷却液流出流路１４２、冷却液入口パイプ１４１ａ、冷却液出口パイプ１４１ｂをそれぞれ設け、パイプ１３１の上端部と冷却液入口パイプ１４１ａとが冷却液流入流路１４１によって連通され、空洞部１３１ａと冷却液出口パイプ１４１ｂとが冷却液流出流路１４２によって連通されるようにしている。

尚、押えプレート１２１、バイト１３０の本体部１３１の材質としては、熱伝導性に優れ、摩擦の少ないものが好ましく、具体的には、アルミニウム材あるいは鉄材の表面にテフロン（登録商標）を焼付けしたものや、各種セラミック等が挙げられる。

本第３実施形態においては、バイト１３０によるシールリング２０の切削を行う際に、図７中の矢印で示すように、それぞれの冷却液入口パイプ１２１ｃ、１４１ａから冷却液を流入させ、冷却液流路１２１ｂ、空洞部１３１ａを流通させた後に、それぞれの冷却液出口パイプ１２１ｄ、１４２ａから流出させ、切削に伴うシールリング２０の温度上昇を抑制する。

これにより、切削加工時におけるシールリング２０の発熱をより小さくできるので、シールリング２０の変形を更に抑えて、高精度の加工が可能となる。

（その他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、シール固定部１１０を停止状態として、ホルダー１４０（押え部１２０、バイト１３０）をシールリング２０に対して長手方向に移動させることで切削を行うようにしたが、ホルダー１４０側を停止状態として、シール固定部１１０側をバイト１３０に対して公転させて切削を行うようにしても良い。あるいは、シール固定部１１０を回転させ、ホルダー１４０をシール固定部１１０の半径方向に移動させるようにして切削を行うようにしても良い。

また、本発明をスクロール式圧縮機１０の渦巻き状シールリング２０の切削加工に用いるものとして説明したが、これに限らず、例えばピストン式の圧縮機のピストン部に使用されるリング状のシール部材に適用可能である。更には、圧縮機用のシール部材に関わらず、２つの部材間で密閉性を確保するためのシール部材に対して、容易に高精度に仕上げる加工装置（加工方法）として広く適用可能である。

圧縮機に使用されるシールリングを示す断面図である。 シールリングの射出成形後の単体状態を示す外観斜視図である。 第１実施形態におけるシールリング加工装置を示す外観斜視図である。 図３における主要部を示す断面図である。 （ａ）は図４におけるＡ方向からのバイトを示す矢視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部を示す断面図である。 第２実施形態におけるシール固定部を示す断面図である。 第３実施形態におけるシールリング加工装置を示す断面図である。

符号の説明

２０ シールリング（シール部材）
１００ シールリング加工装置
１１０ シール固定部（固定部）
１１１ シールはめ込み溝部（溝部）
１１１ａ 底部
１１１Ａ 吸引手段
１２０ 押え部
１２１Ａ 温調手段
１３０ バイト（刃具）
１３１Ａ 温調手段

Claims (5)

1. 射出成形された後のシール部材（２０）の表面を切削して所定寸法に仕上げるシール部材の加工方法であって、
   前記シール部材（２０）固定用の固定部（１１０）に予め設けられた溝部（１１１）に、前記シール部材（２０）を挿入し、
   前記溝部（１１１）の底部（１１１ａ）からの浮きが生じないように、前記シール部材（２０）の切削部近傍において前記シール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域を押え部（１２０）で押え、
   前記切削部に対して負のすくい角を有し、回転刃具とは異なり前記負のすくい角が前記切削部に対して一定となる刃具（１３０）を前記シール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域に押し当て、前記刃具（１３０）を前記押え部（１２０）と共に前記シール部材（２０）の長手方向に、前記シール部材（２０）に対して相対的に移動して前記切削部の切削を行い、
   少なくとも前記刃具（１３０）によって前記切削部の切削を行っている間に、前記シール部材（２０）の温度上昇抑制のために、前記押え部（１２０）の内部に設けた冷却液流路（１２１ｂ）と、前記刃具（１３０）の内部に設けた空洞部（１３１ａ）とに冷却液を流し、前記押え部（１２０）あるいは前記刃具（１３０）の少なくとも一方の温調を行うことを特徴とするシール部材の加工方法。
2. 少なくとも前記刃具（１３０）によって前記切削部の切削を行っている間に、前記シール部材（２０）を前記溝部（１１１）の底部（１１１ａ）側に吸引することを特徴とする請求項１に記載のシール部材の加工方法。
3. 射出成形された後のシール部材（２０）の表面を切削して所定寸法に仕上げるシール部材の加工装置であって、
   前記シール部材（２０）固定用の固定部（１１０）に設けられ、前記シール部材（２０）が挿入される溝部（１１１）と、
   前記溝部（１１１）に挿入された前記シール部材（２０）が前記溝部（１１１）の底部（１１１ａ）から浮かないように、前記シール部材（２０）の切削部近傍において前記シール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域を押える押え部（１２０）と、
   前記切削部に対して負のすくい角を有し、回転刃具とは異なり前記負のすくい角が前記切削部に対して一定となるように前記シール部材（２０）の長手方向と交差する方向の全領域に押し当てられ、前記押え部（１２０）と共に前記シール部材（２０）の長手方向に、前記シール部材（２０）に対して相対的に移動されて前記切削部の切削を行う刃具（１３０）と、
   前記シール部材（２０）の温度上昇抑制のために、前記押え部（１２０）の内部に設けられた冷却液流路（１２１ｂ）と、前記刃具（１３０）の内部に設けられた空洞部（１３１ａ）とに冷却液を流し、前記押え部（１２０）あるいは前記刃具（１３０）の少なくとも一方の温調を行う温調手段（１２１Ａ、１３１Ａ）と、を備えることを特徴とするシール部材の加工装置。
4. 前記シール部材（２０）を前記溝部（１１１）の底部（１１１ａ）側に吸引する吸引手段（１１１Ａ）を有することを特徴とする請求項３に記載のシール部材の加工装置。
5. 前記刃具（１３０）は、前記シール部材（２０）に対して移動されて前記切削部の切削を行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のシール部材の加工装置。

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