JP7282156B2 - 偏心ネジポンプ用ロータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、偏心ネジポンプ用ロータの製造方法に関する。

偏心ネジポンプ（別名、進行（progressive）キャビティポンプ）は、液体媒体を汲み上げるために使用され、特に、ペースト状（pasty）の媒体または液体、粒子で満たされた媒体を汲み上げることに適している。偏心ネジポンプは、容積式ポンプの原理に基づいて作動する。

知られている偏心ネジポンプは、ロータが配置される内部キャビティを有するステータによって構成される。ステータ及びロータは、長手軸に沿って延びる。キャビティは、ステータの内部を形成する複数の内部スレッド（thread）の形状を有する内部形状を有するステータ内に形成される。ロータは、１つまたは複数の外部スレッドの形状を有する、ワーム（worm）型の外側輪郭を有する。ロータのスレッドの数は、ステータ内部の内部形状のスレッドの数より、通常１つ少ない。

ロータはステータ内部において移動を行う。移動は、ロータの中央長手軸の周りのロータの回転移動と、この回転移動に重ねられたステータの中央長手軸の周りにおけるロータの中央長手軸の回転移動と、によって構成される。ロータの中央長手軸は、ステータの中央長手軸の周りにおいて偏心を有して移動する。ロータは、よって、通常、ガタつき（wobble）アクセル部分によって接続された２つの間隔を有するカーダン（cardan）ジョイントに形成されるガタつき（wobbling）シャフトによって駆動される。より小さい偏心において、このガタつきシャフトは、トルクに耐えるように、駆動モータとロータとの間に係合された可撓性シャフトによって形成されてもよい。

ロータの形状は、単一または複数スレッドワームによって形成されてもよい。この場合、ワームスレッドの断面の中心に位置する中心ワーム軸を有するワームスレッドは、ロータの中心長手軸の周りに対して、偏心を表す距離において、蛇行したパス（path）において延びる。

この偏心形状のために、ロータを、旋盤における従来の加工プロセスによって、経済的に製造することはできない。代わりに、鋳造または鍛造等のプライマリ形成プロセスは、ロータの3次元的形状輪郭を形成するために必要な成形自由度を提供する。しかしながら、このようなプライマリ形成プロセスは、必要な形状精度を実現するように、表面の後加工を通常必要とし、よって、偏心ネジポンプのロータの経済的に効果的な加工プロセスではない。

したがって、現在、このようなロータは、ワーリング（whirling）プロセスによって製造される。ワーリングプロセスによって製造する場合、１つの切れ刃または複数の切れ刃は、ロータの中心長手軸の周りに対して相対的に回転する工具上でガイドされる。切れ刃は、よって、ロータの中心長手軸の周りの円形パス上を移動し、半径内側方向に向けられた切れ刃を用いて切削効果を生み出す。円形パスは、中心長手軸に対して偏心される。工具は、製造プロセスの間、ロータの中心長手軸の周りの回転移動の上に重ねられて変位される。これと同期された中心長手軸の周りのロータの回転移動を設けることで、このようなワーリングプロセスによってロータの偏心延在ネジ形状を効率的に形成することができる。

原則として、ワーリングプロセスは、ロータのための効率的な製造方法であるが、改善され得る欠点を有する。例えば、工具破損の発生におけるプロセスの再始動は、ロータの望まれた外郭が形状的にエラーなし、即ち必要な公差以内の状態を維持するように、多くの労力によってのみ可能である。その結果、工具摩耗及び工具破損の既存のリスクは、ワーリングプロセスにおける早期の予防的な工具交換をもたらし、製造プロセスをメンテナンス重視にし、製造をより高額にする。制御技術によって実現されなくてはならない、ロータの回転移動と、ワーリング工具の回転移動及び軸方向移動との複雑な同期は、複雑な製造計画を要し、製造計画は、製造順番の不規則な出来事における製造中断に影響されやすい。

この背景に対して、本発明は、これらの欠点を軽減または克服する偏心ネジポンプ用ロータの製造プロセスを設ける課題に基づく。

この課題は、ロータの長手軸に平行な推進軸に沿って切削工具を推進させること、及びロータの長手軸に平行な工具回転軸の周りに切削工具を回転させることによって、ロータの外側表面形状を形成するために切削工具が使用される３軸ワーリングプロセスによって、ロータの表面を形成しないことによって解決される。

本発明は、よって、知られているワーリングプロセスから離れる。本発明は、偏心ネジポンプのロータの製造において、他の製造プロセスを使用することを提案する。他の製造プロセスは、例えば、ミリングプロセス等の、他の切削製造プロセスであってもよい。しかしながら、他の製造プロセスは、付加製造プロセスであってもよく、ロータは、選択的塗布プロセスまたは選択的硬化プロセスによって、硬化可能材料から、層毎に、または部分毎に積層される。特に、前工程として型の作成を要するプライマリ成形プロセス、または射出成形プロセス等の鋳造プロセスまたは鍛造プロセスによって、ロータを製造しないことが望ましい。

本発明の他の態様は、偏心ネジポンプのロータを製造する方法であって、方法は、ワーク（workpiece）クランプ装置に、中心長手軸に沿って延びるワークをクランプすることと、切削工具を用いた切削によってワークから材料を除去することと、を有し、ミリング工具は切削工具として使用され、ロータはミリングプロセスによって製造される。

本発明によると、本態様に係り、望ましくは金属製であるロータは、製造プロセスにおいて、ミリングプロセスによって加工される。このためにミリング工具が使用される。ミリング工具またはミリングプロセスは、ミリングプロセスの間、工具回転軸の周りでミリング工具の１つまたは複数の切れ刃が回転することによって特徴づけられている。切れ刃は、この工具回転軸に対して半径外側方向に突出し、及び／または工具回転軸に対して軸方向に突出する。対照的に、ワーリングプロセスにおいては、工具の切れ刃は、ワーリング工具の回転軸に対して半径内側方向に突出する。

本発明によると、したがって、ロータは、ワーリングプロセスではなく、ミリングプロセスによって製造される。ワーリングプロセスは、切削工具の切れ刃がワークを囲み、よってワークを完全に囲む移動のパスを横切る切削加工プロセスであると理解されよう。切削は、形状的に工具回転軸と切れ刃との間において行われる。切削方向は、工具回転軸に対して、半径内側方向に向けられている。対照的に、ミリングプロセスにおいて、切れ刃は、移動の凹面または平面のパス上を移動する。切れ刃は、切削接点と工具回転軸との間の位置において配置され、切削方向は、工具回転軸に対して半径外側方向に向けられている。

ワーリングプロセスにおいて、切れ刃の移動のパスに対して、ワークは移動のパス内にあり、即ち、移動のパスに囲まれている。一方で、ミリングプロセスにおいては、ワークは移動のパスの外側にある。ミリングプロセスを使用することで、例えば、装置故障、工具破損、冷却剤または潤滑剤等の供給の中断によって、製造プロセスが中断された場合でさえ、形状誤差なく、許容範囲内において、プロセスを再開し、ロータを仕上げることが可能である。これは、ミリング工具の横切る能力によって、製造プロセスのいずれかの形状位置またはいずれかの時期において、製造プロセスを、正確に再開できることによって実現される。特に、ワーク上におけるミリング工具の位置の正確な再開性は、したがって、このような予想外の出来事がもたらし得るスクラップ（scrap）を大幅に削減できる。ミリングプロセスは、ロータの製造において、異なるミリング工具の使用を可能にする。例えば、高い切削能力を有する粗加工工具を、最初に、ロータの粗い形状輪郭を形成するために使用でき、粗加工工具を、小さい加工許容範囲を有するロータの輪郭を形成するために使用できる。この後、ロータの最終輪郭を、より高い精度と低い切削能力を有する仕上げ工具を用いて、高い表面品質において形成することができる。同様に、対応する小さいミリング工具は、例えば、潤滑ポケット等のロータの小さい輪郭において使用されてもよい。

ミリングプロセスの他の利点は、より良い及びより経済的な工具使用である。工具の破損は、ワーリングプロセスの工具破損のような重大なダメージがないため、ミリング工具は、その摩耗限界の直前まで使用できる。

ミリング工具が１つ、２つまたは３つの軸において可動であるように、ミリングプロセスは設計されてもよい。軸周りにおけるミリング工具の可動性は、軸に沿ってミリング工具が移動する、または軸周りにおいて旋回（swivel）する可能性として理解されよう。本明細書にて、工具軸自体の周りのミリング工具の回転は、軸周りにおける可動性として理解されない。ミリングプロセスの間のミリング工具の可動性に代わってまたは加えて、ロータも１つ、２つまたはそれより多くの軸の周りにおいて可動であってもよい。また、ロータは軸に沿って移動できる、または軸周りにおいて旋回または回転できると理解されよう。特に、本発明に係る製造プロセスにおいて、ミリング工具の移動と、ロータの移動との重なりが起こり得る。この重なりは、例えば、ミリングプロセスの間に、ロータの長手軸に沿ってミリング工具を移動させ、ロータの中心長手軸またはそこからオフセットされた軸の周りにおいて、例えば、平行に、ロータを回転させることで、ロータの長手軸に対して半径方向にありまたは直交する軸方向において、ミリングプロセスの間にミリング工具を移動させることで、起こり得る。特に、ロータの長手軸に対して半径方向にありまたは直交するこの軸は、工具回転軸に対応してもよい。

円錐ロータの製造において、切削工具は、ロータの長手軸に平行でないフィード（feed）軸に沿って推進されると理解されよう。しかしながら、円錐ロータを製造する際に、フィード軸は、加工点におけるロータのエンベロープ（enveloping）表面に対して平行である。このように、後続の説明における円錐ロータのミリング製造において、エンベロープ表面に対して平行なフィードは、長手軸に平行なフィードが示されている箇所において、それぞれ適用される。

第１の望ましい実施の形態において、ミリング工具は、材料の切削除去の間、ワークの中心長手軸に平行でない工具回転軸の周りを回転するようになっている。

ロータを形成するために、ワーリング工具の回転軸がワークの中心長手軸またはロータの中心長手軸に平行であることを必要とするワーリングプロセスとは対照的に、ミリングプロセスでは、ミリング工具の回転軸が、これから逸脱した角度位置において位置合わせされることが許される。工具回転軸は、例えば、ワークの中心長手軸と直交してもよく、即ち、特に、形成するロータの長手軸に対して半径方向に直交してもよい。工具回転軸及びワークの中心長手軸は、１点において交差しなくてもよく、互いに対してある距離離れて延びるように互いに対してオフセットされてもよい。特に、工具回転軸は、ミリングプロセスの間において、互いに対して、ミリング工具またはワークを旋回させることで、本発明に係るミリングプロセスの間において、ワークの中心長手軸に対する位置を変えることができる。これは、ミリング工具が、一時的に、ワークの長手中心軸に平行な工具回転軸の周りを回転することも意味してもよい。

他の望ましい実施の形態によると、材料の除去加工の間、ミリング工具は、工具回転軸の周りを回転し、工具回転軸に平行でない工具フィード方向において、ワークに対して推進されるようになっている。

ミリング工具を工具回転軸の周りに回転させ、工具回転軸に平行でない工具フィード方向にミリング工具を推進させることによって、材料除去を、ミリング工具上で周方向に配置された切れ刃によって効率的に実現することができる。これは、ミリングプロセスと、切削を実現するように工具回転軸に平行に工具が推進されるワーリングプロセスとの間の他の重大な相違点である。工具フィード方向は、ワークに対する工具の実際の相対移動を意味し、即ち、この相対移動の方向成分を意味しないと理解されよう。工具回転軸に平行な方向成分のみを含み、工具回転軸に平行でない少なくとも他の方向成分を有する工具フィード方向は、実施の形態に含まれる。特に、工具フィード方向は、ワークの中心長手軸に平行である及び／または直交するようになっている。このフィード方向によって、一方で、ミリング工具によってワークの全長に沿ったワークの加工を実現でき、他方で、スレッド（thread）形状またはネジ形状の望ましい形成を、中心長手軸に直交するミリング工具のフィード方向によって実現できる。中心長手軸に平行な及び直交する工具フィード方向は、組み合わせた移動として、即ち、ワークの中心長手軸に平行な成分と、ワークの中心長手軸に直交する成分とを有する移動として、実現されてもよいと理解されよう。同様に、工具の時間差組み合わせ移動は、まず、ワークの長手中心軸に平行な工具フィード方向に工具を移動させ、その後、ワークの長手中心軸に直交する工具フィード方向にミリング工具を移動させることによって実現されてもよい。

周方向の切れ刃のみが係合されたエンドミルを使用する場合、エンドミルの軸方向の端面を使用する場合よりも高いフィードレートを実現することが有利である。これは、カッターの中央と比較して、周囲における切削速度がより高いため、及び周方向の切れ刃をより安定したものに設計できるためである。望ましくは、軸方向の端面による切削は行われない。

原理として、上記の実施の形態において、望ましくは、ミリング工具が移動され、プロセスにおいてロータは推進されないと理解されるが、発明の機能のために重要なことは、ロータに対するミリング工具の相対的な並進移動であって、これは、移動せず回転のみするミリング工具の場合において、ロータの並進移動によっても、またはミリング工具とロータとの重ねられた並進移動によっても実現できる。

さらなる望ましい実施の形態によると、材料の除去加工の間、ワークがその中心長手軸の周りに回転することが望ましい。中心長手軸の周りでワークを回転することによって、ミリングプロセスの制御におけるさらなる自由度を、特に高精度で近づきやすいな配置と共に実現できる。特に、ワークとミリング工具との間の並進相対移動を伴うワークの回転移動は、スレッド構造またはワーム構造の形成を可能にする。これは、ロータの複雑なワーム形状またはスレッド形状の形成における、特に、ワークの回転軸に直交する方向における重ねて追加されたインフィード（infeed）と共に、特に、ワークの長手軸に対する半径方向において、高い形状自由度を実現することができる。ミリング工具は、望ましくは、ワークの望ましい形状に接するようにガイドされる。

本発明によると、偏心ネジロータを製造する、及びその形状を、偏心ネジステータの既定の形状に基づいて製造する、または偏心ネジロータの形状に基づいて偏心ネジステータの形状を規定し、それを製造するために、方法を使用することが有利である。このように、ステータ及びロータのスレッドの数、ピッチ、いずれかの円錐状態、及びいずれかの偏心は、互いに正確に一致されてもよく、よって、低い摩擦及びステータ内のロータの効率的なシーリング偏心回転運転が実現される。

本発明に係るプロセスにおいて、ミリング工具が、ワークの上面ではなく、ワークの横方向に延びることが有利である。この配置において、特に円柱横方向表面として設計されてもよいミリング工具の横方向表面と共に、望ましくは、独占的に、切削アブレーション（ablation）が行われる。ワーク上にガイドされるミリング工具による形状の知られているライン毎のスキャンの代わりに、このように形成されるロータの外郭の加工は、ワークの長手方向における段差なく、ネジスレッドの圧力側及び吸入側の側面の両方の正確な形成を実現する。これは、偏心ネジポンプにおいて、関係する品質クライテリアである。例えば、丸いチューブの内部にフィードネジが延び、全体のフィードネジのエンベロープのみが丸いチューブ内に収まるように設計される必要がある通常のネジポンプと対照的に、ここでは、ステータのスレッド及びロータのスレッドは、機能のためにメッシュする（mesh）必要がある。

よって、この製造方法において、偏心ロータの上面図が、工具回転軸の方向における平面に突出すると、突出したミリング工具は、本体を貫通せず、突出した外側輪郭の周りを移動し、偏心ロータはその長手軸の周りを回転する。対照的に、従来のワーリングプロセス及び従来のＣＡＭプロセスにおいては、切れ刃が主に突出した本体の内部に延びるように工具はガイドされる。

加えて、ワークの長手軸に沿って、ワークの一端から他端に、複数回往復するミリング工具の軸方向フィード移動によって、偏心ロータの外側表面が加工され、長手軸の周りのワークの回転移動は重ねられるように、本発明に係る方法は、実行されてもよい。この説明において、工具の長手軸に沿ったフィード移動は、エンベロープに沿ったワークの長手方向に延びる移動として理解されよう。長手軸に沿ったエンベロープの一定の直径を有するロータの場合、エンベロープはこの長手軸に沿って延びてもよい。しかしながら、長手方向において円錐状に変化する直径を有するロータの場合、例えば、円錐状のテーパを有するエンベロープの場合、エンベロープは長手軸に対して少し傾斜されて延びてもよい。これは、長手方向において延びる各表面線に沿った不連続またはステップがない連続した表面を実現し、フィードの分解度（fineness）によって周方向において微々たるセグメンテーションのみを有する。このような表面は、偏心ネジポンプのロータ及びステータのインターメッシング（intermeshing）機能における低摩耗、長寿命な稼働において有利である。対照的に、ミリング工具の周方向（接線方向）のフィード方向における輪郭の線毎のスキャンによってミリング加工された表面は、即ち、まず側面の完全な圧力側表面、及びその後に側面の完全な吸引側表面がミリング加工された場合は、経済的に実現可能なフィードレートにおいて、偏心ネジポンプには不適切な表面をもたらす。切れ刃として機能する不連続部分が、ロータ上に生成され、これは、ステータに、短期的な摩耗／即座のダメージを与える。

さらなる望ましい実施の形態によると、材料の切削除去の間、ミリング工具は、中心長手軸に対して半径方向にフィードされる（fed）ことが設けられている。中心長手軸に対して半径方向にミリング工具をフィードすることで、ミリングプロセスによって製造されたロータに、この中心長手軸に対して異なる半径を有する表面を設けることが可能になり、よって、ロータのワーム形状を製造できる。半径方向のインフィード（infeed）は、中心長手軸に対して半径方向成分を有する、工具とワークとの間の相対移動を有するインフィードであると理解されるが、相対移動は、例えば、軸方向または接線方向の成分等の、他の方向成分を有してもよい。インフィードは、ミリング工具自体をインフィードすることによって実現されてもよいが、ロータの長手中心軸は、半径方向において、例えば、長手中心軸が偏心されるように、長手中心軸からオフセットされた軸の周りでロータを回転させることで、オフセットされてもよい。インフィードは、ロータの長手中心軸に直交する工具回転軸のために、この工具回転軸に対して工具回転軸に平行であってもよい。工具回転軸の異なる向きまたは中心長手軸に対して直交して、中心長手軸と交差しない工具回転軸と共に、インフィードは工具回転軸に対して半径方向において行われてもよい。ロータの中心長手軸に対して半径方向におけるインフィード移動は、中心長手軸に対する半径方向に平行な軸に沿って行われてもよいと理解されよう。これは、インフィード移動は、中心長手軸と交差する軸に沿って行われる必要はなく、中心長手軸と交差する軸と平行な軸、即ち中心長手軸に対してオフセットされて延びる軸に沿って行われてもよいことを意味する。

望ましくは、ミリング工具は、エンドミル及び／またはフェイスミル（face mill）であって、望ましくは、ミリング工具上に周方向に配置された切れ刃のみが、加工中の材料の除去加工に使用される。プロセスは、少なくともロータの半径外側表面が加工されるときに、このように行われることが望ましい。これは、上述の特別な利点をもたらす。最新のミリング技術では、ロータを経済的に製造することができない。通常のミリング方法では、ＣＡＭプログラム等の追加のソフトウェアを使用する必要があり、これは長い内部処理時間をもたらす。さらに、より小さい接触表面は長い加工時間をもたらすため、切削プロセスにおいて、知られたミリングは経済的でない。特に、より小さいフィードレートのみが可能である。フェイスミリングカッターまたはエンドミリングカッターの端面が使用されると、回転中心の近くの切削速度は、周囲の切削速度より遅い。これは、より低いフィードレートのみが実現可能であることを意味する。加えて、端面が係合されているフェイスミリングカッターの工具寿命はより短い。加えて、工具の不均一な表面が係合されている（「急落（plunging）」または「上昇（rising）」している）。したがって、先行技術において、例えば、ボールカッター等の、特別なタイプのミリング工具が必要であった。

何より、先行技術において知られている方法は、偏心ネジポンプのロータにおいて経済的ではない。なぜなら、偏心ネジポンプの操作の間、ロータの全ての表面はステータと係合されており、対応する表面品質及び精度が必要である。加えて、偏心ネジポンプのロータは、摩耗する部品であり、よって、大量に製造する必要がある。これらの経済的要求は、従来のミリングプロセスでは満たせない。

ロータが押出装置またはコンベヤのネジであるとき、特に、他の問題点が発生する。ここで、例えば、個別のスレッドの（伝達方向において見える）背面は、概ね正確であればよい。加えて、押出装置ネジは、通常の摩耗部品ではなく（特に、偏心ネジポンプ等の容積式ポンプの伝達要素に比較すると）、よって、ここでは、プロセスの経済的な効率に対する要求は、それほど高くない。

後続のステータ製造においてステータコアとして機能するロータが製造され、ステータが、後で、マスター成形プロセスにおいてステータコアによって製造されることがさらに望ましい。成形プロセスの間、ステータコアはステータの内側形状の形状を規定するように機能する。この実施の形態によると、本発明によるプロセスは、ステータコアとして機能する、即ち、それから製造されるステータの内側形状に対応する外側形状を有する、ロータを製造する。ここで、必要であれば、後で使用される元の成形プロセスにおける収縮効果または膨張効果を考慮し補正する公差または差し引きは、製造の間、考慮される。特に、ステータコアをミリングプロセスによって製造することは有利である。なぜなら、ミリングプロセスによって製造された前述のロータと同様に、軸方向の長手延在に沿った１つまたは複数の形状パラメータを変えることによって、特定の内部形状が設けられたステータを製造することを可能にする。軸方向の長手延在は、軸方向における１つまたは複数の形状パラメータにおいて変化を有するロータと機能的に作用する。この説明において、成形プロセスは、例えば、鋳造プロセス、鍛造プロセスまたはワインディング（winding）プロセス等のラミネートプロセスであると理解されよう。

本発明の他の態様は、偏心ネジポンプの金属製のロータの製造方法であって、ロータは付加製造プロセスによって、特に、レーザ焼結プロセスまたはレーザ溶融プロセスによって、製造される。レーザ焼結プロセスまたはレーザ溶融プロセスにおいて、選択的材料成膜プロセスまたは選択的材料硬化プロセスは、ロータの形状データに基づいて制御される。

本発明の他の態様は、偏心ネジポンプのステータのステータコアの製造方法であって、ステータコアは、選択的材料成膜プロセスまたは選択的材料硬化プロセスがステータコアの形状データに基づいて制御される付加製造プロセスによって製造される。

この２つの態様によると、付加製造プロセスは、ロータまたはステータコアの最終形状を形成するための初期半完成製品から材料が選択的に除去される加工、即ち除去製造プロセスの代わりに使用される。付加製造プロセスは、材料が選択的に塗布または部分的に効果される成形プロセスである。この選択的プロセスは、製造される製品の形状データを用いて制御される。このような付加製造プロセスは、最初はプロトタイプの製造のために、９０年代から開発及び使用されており、しかしながら、個別の完成品、及び多くの異なる材料から少量または中程度の量の一連の製品を製造するために使用されてもよい。通常、粉末または液体等のベース材料が層毎に塗布され、例えば、電磁的放射への露出、または硬化材料の選択的塗布と、必要であれば、その後に照射することによって、層内の特定の領域は選択的に硬化される。このように、製品は、繰り返された重ねられた層塗布によって、層毎に製造されてもよい。硬化されていない材料は、その後、除去され、多くの場合、再利用できる。付加製造プロセスの他の変形例において、材料は選択的に部分的に塗布され、部分は互いに結合され、部分的に硬化する。

さらに、本発明による方法は、ロータまたはステータコアは第１端から中心長手軸に沿って第２端まで延びるという点、及び、ロータまたはステータコアの付加製造プロセスにおいて形成されたロータまたはステータコアの形状は、後続の形状パラメータによって規定されるワーム形状であるという点において改善される。
－ワーム断面積の中心内に延びる中心ワーム軸と中心長手軸との間の距離として定義されるワームスレッドの偏心
－中心長手軸に対するワームの周囲外側直径
－中心長手軸に対するワームのエンベロープ内側直径
－中心ワーム軸に対するワームの外側直径、及び
－中心ワーム軸のピッチ
ミリング工具は、材料の切削除去において電気的制御によってガイドされ、または付加製造プロセスの選択的材料塗布プロセス、または選択的材料硬化プロセスは、制御され、よって、少なくとも１つの形状パラメータはロータまたはステータコアの長手軸に沿って変化され、特に、
－前記形状パラメータは、ロータまたはステータコアの第１端において、ロータまたはステータコアの第２端においてより大きい、または、
－前記形状パラメータは、ロータまたはステータコアの第１端において、第１端と第２端との間の軸方向に位置するロータまたはステータコアの断面積と異なる。

大雑把に、偏心ネジポンプのロータは、特定の形状パラメータによって特徴づけられている。ワームスレッドの偏心は、ロータを通じてしなやかに延びる中心ワーム軸と、直線上に延びるロータの中心長手軸との間の距離である。エンベロープ外側形状は、エンベロープ外側直径として規定され、ワームをエンベロープする円柱であると通常理解される。中心長手軸に向いているワームの内側形状は、エンベロープ内側直径として規定される。エンベロープ内側直径は、ワームの厚みが偏心の２倍以下であると、ワームによって実際にエンベロープされる内側円柱空間であると理解され、一方で、ワームの厚みが偏心の半分であると、中心長手軸に最も近いロータの螺旋状の境界線によって規定される内接された（inscribed）円柱であると理解されよう。ロータのピッチは、中心ワーム軸のピッチであると理解され、例えば、中心長手軸が中心長手軸に対して同じ側に位置する平面において交差する中心ワーム軸上の２つの隣接する点の間の距離であると理解されよう。この距離が大きいと、ロータまたは中心ワーム軸のピッチが大きい。

知られているロータにおいて、特に、ワーリングプロセスによって製造されたロータにおいて、これらの形状パラメータは通常、ロータの全軸方向の延在において、通常一定である。即ち、ロータは、ロータの始点から終点まで、同じ偏心、同じネジ厚み、同じ最大外側直径、及び同じ最小内側直径、及び同じピッチを有する。ロータの長手軸に沿って形状パラメータが一定であるように製造されたロータは、参照プロファイルとして理解されてもよい。

ミリングまたは付加製造プロセスによるロータの製造は、ワーリングプロセスと対照的に、ロータの形状設計において、ロータの製造プロセスの間の１つまたは複数の形状パラメータの変化を含む、より高い自由度を可能にする。このように、１つまたは複数の形状パラメータは、ロータの中心長手軸に沿って変化してもよい。よって、ロータの第１断面領域において、形状パラメータは、第１値を有し、そこから軸上に間隔を有するロータの第２断面領域において、形状パラメータは、第１値と異なる第２値を有する。このように製造されたロータは、したがって、１つまたは複数の部分または全体において参照プロファイルからの逸脱を有する。

このように、例えば、円錐上のロータを製造でき、円錐上のロータは、例えば、ロータの第１端から第２端まで減少するエンベロープ外側直径を有するロータを意味する。これは、例えば、ロータの断面積を一定に維持したまま、第１端から第２端まで減少する偏心によって、または、偏心を一定に維持したまま、ロータの減少する厚みまたは断面積によって実現できる。同様に、偏心及びロータの断面積は両方、軸方向において減少してもよく、よって、ロータのテーパが形成され、またはロータの偏心及び厚みが、中心長手軸によって、互いに対して反比例に変化してもよい。形状パラメータは、両端において同じでも、例えば、クラウンド（crowned）ロータとして、ロータの２つの端において異なってもよい。

このように、ロータの中心長手軸に沿って変化する形状パラメータによって、円形パス上のロータの、偏心されてガイドされる回転移動を、ステータ内のロータのガタつき移動に変えることができる。

ロータの形状パラメータまたは複数のパラメータにおける変化は、ロータが使用されるステータの対応する形状パラメータにおける変化を伴ってもよい。これは、例えば、本発明に係るロータのためのプロセスによって製造されたステータコアに基づいた成形プロセスにおいてステータを製造することによって実現される。ステータとロータとの異なる形状によって、ロータ自体は、このような成形プロセスにおけるステータコアとして機能できないと理解されよう。一方で、ステータコアは、本発明に係る方法によって製造されてもよく、方法は対応するロータのために機能的に適しており、方法において、形状パラメータまたは複数の形状パラメータの対応した変化が起きる。

偏心ネジポンプの新しい及び改造された機能は、ロータ及びステータコアの製造においてミリングプロセスまたは付加製造プロセスが可能にする自由度によって、実現できる。例えば、円錐ロータを製造する際に、ステータ及び／またはロータの摩耗補正を、ロータとステータとの間の軸上相対移動によって実現できる。さらに、軸方向移動の制御またはクローズドループ制御を、リアルタイム（real time）において、偏心ネジポンプの操作において実行することができ、よって、ポンピング作動を調節する及びポンプの摩擦トルクを制御またはクローズドループ制御する。例えば、これは、偏心ネジポンプの開始トルクを減少させるために使用され、まず、ステータに対するロータの軸上移動によって、ロータとステータとの間により大きい隙間を設定し、この隙間は、その後、開始プロセスの過程において、ロータとステータとの間の軸上の調節によって、ロータとステータとの間のより小さい隙間寸法または摩擦接触に減少され、よって漏れ損失なく最大のポンピング作動を実現する。開始態様を改善することに加えて、偏心ネジポンプの作動の間において、ロータとステータとの軸上の調節は、ポンピング容量、漏れ流れ、及び、よって、例えば、異なる粘性、逆圧等に対する反応において、急速な変化の実施を可能にする。

この説明において、少なくとも１つの形状パラメータがロータの第１端からロータまたはステータコアの第２端までにおいて、連続的に変化するように、材料の切削除去の間、ミリング工具が電気制御によってガイドされること、または、付加製造プロセスの選択的材料塗布プロセスまたは選択的材料硬化プロセスが制御されることが、特に望ましい。連続的な変化は、形状パラメータにおける連続的な変化である、即ち、不連続的な、突飛な変化を有しない変化であると理解されよう。このような連続的な変化は、ロータ上の軸上の位置の関数として形状パラメータの変化を説明する数式によって、または部分毎に適用される複数の数式によって、説明されてもよい。異なる数式によって説明される変化を有する２つの部分の間の遷移（transition）は、連続的である、即ち、形状パラメータの値、並びに形状パラメータの変化のレート及び方向の両方において同じである。このような連続的な変化は、例えば、直線的な変化において延びてもよく、よって、例えば、ロータの直線的な円錐上の外側エンベロープが形成される。

さらなる望ましい実施の形態によると、少なくとも１つの形状パラメータはロータまたはステータコアの第1端から、ロータまたはステータコアの第２端に向かって、まず拡大されて、その後減少される、またはまず減少されて、その後拡大されるように、材料の切削除去の間、ミリング工具が電気制御によってガイドされること、または、付加製造プロセスの選択的材料塗布プロセスまたは選択的材料硬化プロセスが制御されることが、設けられている。

形状パラメータまたは複数の形状パラメータにおける変化は、ロータの中心的内側に湾曲した外側形状を有する凸外側形状、または凹形状を有するクラウンド形状をもたらしてもよい。

さらに、少なくとも１つの形状パラメータが、ロータまたはステータコアの第１端からロータまたはステータコアの第２端まで、ロータまたはステータコアの全長に沿って、または、中心長手軸に沿ったミリング工具の軸上フィードに対して１次、２次または３次指数関数的依存性を有するロータまたはステータコアの軸上部分に沿って、変化するように、材料除去プロセスの間、ミリング工具が電気制御によってガイドされること、または、付加製造プロセスの選択的材料塗布プロセス、または選択的材料硬化プロセスが、制御されることが望ましい。数学的に自由な式は、制御の基礎として機能してもよく、このような形状定義を近似できる数学的近似方法は１次、２次、または３次指数関数的依存性であると理解されよう。

ロータの中心長手軸に沿ってミリング工具の軸方向のフィードに対する１次、２次または３次指数関数的依存性を有する１つまたは複数の形状パラメータを変化させることは、ロータまたはミリングプロセスによって製造されたステータコアとして機能するモデルの有利な形状のために有利である形状変化であることが分かる。このような形状で、制御操作、及びロータ及び／またはステータの互いに対する摩耗補正の調節は、偏心ネジポンプの後続の操作の間で効率的に実行されてもよい。特に、ロータの複数の異なる部分は、異なる１次、２次、または３次指数関数的依存性を有する関数によって、形状的に変えられてもよい。

さらに、材料の切削除去の間、ミリング工具は電気制御システムによってガイドされること、または、付加製造プロセスの選択的材料塗布プロセスまたは選択的材料硬化プロセスは制御されることが望ましく、よって、
－製造されたロータまたはステータコアのワームは、ネジ中心軸に対して、非円形断面を有し、
－製造されたロータまたはステータコアのワームは、ネジ中心軸に位置する対称点に対して、非点（non-point）対称断面を有し、
－少なくとも１つ、望ましくは複数の潤滑ポケットは、製造されたロータまたはステータコアのワームの表面に形成されており、
－ロータまたはステータコアの外側形状は、少なくとも１つ、望ましくは複数の、摩耗許容部分を有し、摩耗許容部分において、外側形状は、連続したワーム外側形状から逸脱した半径方向に突出する部分を有する。

本発明に係るプロセスの実施の形態によると、形状自由度が与えられたミリングプロセスまたは付加製造プロセスの利点は、ロータの操作及び摩耗特性（behavior）において有利な、ロータ上の断面形状及び特定の形状不規則性を形成するように使用される。ロータに対する変化が、偏心ネジポンプのロータ上にのみ形成される、またはこれらの変化が偏心ネジポンプのロータ及びステータ上にのみ形成されるように、例えば、ステータの成形プロセスにおける使用のために、対応するステータコアを形成することによって、設けられてもよい。ステータに対する変化は、ロータに対する変化に対して合同に形成されてもよく、これは、ロータの変化に対応して一致する変化が、ステータに形成されることを意味する。例えば、ステータにおける合同な凹部は、ロータ上の凸部と一致する。

非円形断面は、例えば、楕円、三つ葉または四つ葉の断面であってもよい。ロータの表面における潤滑ポケットは、島状（island-like）の複数のピット、ロータの長手方向にまたは螺旋に沿って延びる溝、そのような長手方向の延在または螺旋に対して横に延びる溝、ポケットのような凹部等によって形成されてもよく、潤滑のためのポンプされた流体を部分的に保持及び挿入するように機能する。摩耗許容部分は、点においてまたはより短いまたは長い距離上を延びる突出部またはリッジ（ridge）によって形成されてもよく、特に、摩耗しやすい外側形状の点において、ロータを補強することができ、よってポンプの寿命を延ばすことができる。

ロータは、ロータとステータとの間のシーリング線において、最適化された接触及び改善された接触形状を形成する歯を有する（toothed）プロファイルを有して製造されてもよい。

さらなる望ましい実施の形態によると、少なくとも２つの形状パラメータが、ミリング工具の軸方向のフィードパスに沿って変化することが設けられている。特に、第１形状パラメータが増加し、第２形状パラメータが第１形状パラメータの増加に対して、比例してまたは指数関数的に増加または減少し、または、第１形状パラメータが増加し、第２形状パラメータが第１パラメータの増加に対して、相関しない比で増加または減少する。

この実施の形態によると、２つまたはそれより多くの形状パラメータは、ロータの中心長手軸に沿ってまたはロータの中心ワーム軸に沿って変化し、この変化は、２つまたはそれより多くのパラメータが、この軸フィードパスに沿って共に増加または減少し、または、１つまたは複数の形状パラメータが増加し、他の形状パラメータが減少することによって、実施される。増加または減少は、互いに対して比例または指数関数的であってもよい。しかしながら、２つの形状パラメータの互いに対する変化は、互いから完全に独立して、即ち、ロータの軸上延在に沿った非相関的な関係において、実施されてもよい。

他の態様は、ロータの中心長手軸の周りに巻かれた中心ワーム軸を有するワーム形状を有する偏心ネジポンプのロータに関する。ロータはミリングプロセスによって製造され、ロータの中心長手軸に平行でない工具回転軸の周りで回転するミリング工具が、ワークからロータを加工するために使用される。本発明のこの態様は、ミリングプロセスによって製造されるロータに関し、よって、ロータは、ミリングプロセスにおいて一般的な表面上の加工痕を有する。特に、本発明に係るロータは、前述のタイプのミリングプロセスによって製造されてもよい。ロータは、ワーリングプロセスによって製造されていないため、ワーリングプロセスにおいて一般的な表面上の加工痕または表面構造を有しないことによって、特に特徴付けられている。特に、本発明に係るロータは、特にミリングプロセスによって製造することができるが、ワーリングプロセスによって製造することができないまたは経済的に製造することができないロータの形状特徴を有してもよい。これらは、特に、前述のタイプの形状特徴及びパラメータであって、前述のタイプのプロセスによって製造される。

ロータの中心長手軸の周りに巻かれた中心ワーム軸を有するワーム形状を有する偏心ネジポンプのロータは、ロータが、第１端から中心長手軸に沿って第２端に延びること、及びロータの形状が形状パラメータによって規定されるワーム形状であることによって、ロータの前述の実施の形態に代替的にまたは追加的に推進されてもよい。
－ワーム断面積の中心に延びる中心ワーム軸と中心長手軸との間の距離として定義されるワームスレッドの偏心
－中心長手軸に対してワームのエンベロープ外側直径
－中心長手軸に対してワームのエンベロープ内側直径
－中心ワーム軸に対するワームの外側直径、及び
－中心ワーム軸のピッチ、
少なくとも１つの形状パラメータは、ロータの中心長手軸に沿った軸方向において変化し、特に、
－ロータの第１端において、ロータの第２端より大きい、または、
－ロータの一方の端において、第１と第２端との間の軸方向に位置するロータの断面とは異なる。

この実施の形態によると、１つまたは複数の形状パラメータは、ロータの中心長手軸に沿って変化し、特に、ミリングプロセスを用いることでロータを製造するによって、これは経済的に効率的な方法によって可能である。改造の可能性及び形状パラメータの関連した機能において、対応する製造プロセスの前述の説明を参照する。

少なくとも１つの形状パラメータが、連続的に変化すること、特に、ロータの第１端から、ロータの第２端に向かって連続的に変化することが、さらに望ましい。

さらに、少なくとも１つの形状パラメータは、まず、ロータの第１端からロータの第２端に向かって増加し、その後そこから減少すること、またはまず減少し、その後そこから増加することが望ましい。

ロータは、少なくとも１つの形状パラメータを、ロータの第１端からロータの第２端に、ロータの全長に沿って、またはロータの軸部分に沿って、中心長手軸に沿ったミリング工具の軸方向の推進に対して１次、２次、または３次指数関数的依存性を有して変化することによってさらに改善されてもよい。

ロータは、製造されたロータのワームが中心ワーム軸に対して非円形断面を有することによって、さらに改善されてもよい。製造されたロータのワームは、中心ワーム軸に位置する対称点に対して非点の対称断面を有してもよい。少なくとも１つ、望ましくは複数の潤滑ポケットは、製造されたロータのワームの表面に形成される。ロータの外側形状は、少なくとも１つ、望ましくは複数の摩耗許容部分を有し、そこにおいて、外側形状は、連続的なワーム外側形状から逸脱する軸方向に突出する部分を有する。特に、非円形断面は、前述のように、参照プロファイルからの逸脱において、非円形として特徴付けられてもよい。

さらに、少なくとも２つの形状パラメータが、ミリング工具の軸方向推進パスに沿って変化することが望ましく、特に、第１形状パラメータが増加し、第２形状パラメータが第１パラメータの増加に比例または指数関数的な関係において増加または減少するように、または、第１形状パラメータが増加し、第２形状パラメータが第１パラメータの増加に対して非相関的な関係において増加または減少するように、変化することが望ましい。

本発明に係るロータのさらなる改善のための上述の選択肢に関して、参照プロファイルから逸脱するロータの発明による製造プロセスのさらなる改善に関する上記の説明は参照される。

本発明の他の態様は、偏心ネジポンプのステータであって、前述のタイプのロータの形状を有するステータキャビティを有する。この実施の形態によると、いずれかの前述の態様またはいずれかの前述の実施の形態によって形成または製造されたロータは、ステータのコアとして使用される。ロータの外側形状は、ステータコアとして使用され、よって、ステータの内側形状を規定する。この説明において、原則として、ステータは、形状、及び形状規定ロータ（ステータコア）の中心長手軸に沿って１つまたは複数形状パラメータが変化する可能性によって、特に改造される内側形状を有してもよいと理解されよう。

本発明のさらなる態様は、前述のタイプのロータ、または前述製造プロセスによって製造されたロータの、マスター成形プロセスにおいてステータを製造するためのステータコアとしての使用である。この実施の形態によると、前述のタイプのロータまたは前述の製造方法によって製造されるロータは、成形プロセスにおけるステータコアとして使用される。特に、これは、ステータのエラストマーインサートを形成するように、ステータコアの周りにエラストマーを成形することを含んでもよい。

本発明は、前述のロータ及び／または前述のタイプのステータを有する偏心ネジポンプにさらに関する。本発明によると、ステータは、特に、ステータコアとしてロータを使用する成形プロセスにおいて、前述のタイプのロータを使用して製造されてもよい。原則として、ステータコアとして使用されるロータと、ロータとして使用される偏心ネジポンプのロータとは、形状的に異なるように設計され、例えば、偏心ネジポンプの機能を確立されるように、ロータに対してピッチ及び断面において異なるように設計される。さらに、ロータ及びステータの両方、またはその両方のいずれかは、前述の実施の形態によってさらに形成されてもよく、特に、中心長手軸に沿って、１つまたは複数の形状パラメータにおいて変化を有してもよいと理解されよう。

特に、ロータの中心長手軸に沿った方向において変化するロータの少なくとも１つの形状パラメータと、ステータの中心長手軸に沿って変化するステータの少なくとも１つの形状パラメータとが、一致する形状パラメータであるように、偏心ネジポンプが推進されてもよい。この実施の形態によると、ロータ及びステータ、またはステータコアとして機能するロータの一致するパラメータは、ステータの中心長手軸に沿って変化し、よって、このまたはこれらの変化した形状パラメータを通じて相互作用及び機能的効果を実現する。対応するパラメータの変化は、同一のまたは異なる数学的規定に従ってもよい。

さらに、ロータの少なくとも１つの形状パラメータと、ステータの少なくとも１つの形状パラメータとは、中心長手軸に沿った１つの方向において、同期して変化することが望ましい。このような同期した変化は、１つまたは複数の一致する形状パラメータが、ロータとステータとの両方において、中心長手軸に沿った同じ方向に、同期して変化するように、機能的に有利な一致を実現する。ここで、例えば、円錐ロータは、円錐ステータに使用されてもよく、摩耗調整または一時的な時間的に望ましい漏れは軸上の移動によって実現されてもよい。

本発明の望ましい実施の形態は、添付の図面を参照して説明される。

以前から知られている偏心ネジポンプのロータの参照プロファイルの形状条件の模式断面図である。 本発明に係る方法に基づいて製造されたロータまたは本発明に係るロータの模式透視図である。 図１に示す２つの変形における製造プロセスの模式図である。 本発明に基づいて設計または製造された３つのロータＡ、Ｂ、Ｃの模式図である。 本発明に基づくロータの上に形成または製造された形状特徴を有するロータの断面図である。 本発明に係る実施の形態に基づくまたは本発明に係る製造プロセスに基づくロータの側面図である。 本発明に係るロータの付加製造プロセスの模式図である。

まず、図１を参照して、ステータ内におけるロータの偏心回転運動は、ロータプロファイルの直径、及びステータの中心長手軸ＭＳとロータの中心長手軸ＭＲとの間の偏心によって規定される形状境界条件に従う。図面において、以下のように指定する。
－ Ｄ＝ロータプロファイルの直径
－ ｅ＝偏心
－ ＭＳ＝ステータの中心軸の中心（図面の平面に対して中心軸は垂直である）
－ ＭＲ＝ロータの中心軸の中心（図面の平面に対して中心軸は垂直である）
－ ＭＰ＝ロータプロファイルの中心
－ Ａ＝ロータの回転の駆動（driven）方向
－ Ｂ＝ワーム形状によるロータ中心の回転の結果方向

ロータがガタつきシャフトによって軸ＭＲの周りに駆動され、これが軸ＭＰの周りの回転を生じさせると理解されよう。

図２は、偏心ネジポンプ用のロータ１０を示す。ロータは、第１端１１から第２端１２まで、中心長手軸１５に沿って延びる。ロータは、中心長手軸１５の周りに螺旋状に巻かれたワーム中心軸１４を有するワームとして設計される。ワーム中心軸１４は、第１端１１における前断面における偏心１８によって、中心長手軸１５からオフセットされる。示されたロータにおいて、この偏心は、第１端１１から第２端１２まで、全軸長さ上において一定のままである。

ロータは、第１端において、楕円断面形状１３を有し、断面において楕円である外側エンベロープ１６によって特徴付けられる。外側エンベロープ１６は、中心長手軸１５を有する楕円本体である。ロータはピッチ１７を有する。

図３を参照して、本発明に係るロータは、その製造に必要なミリング工具及びミリング工具の動きと共に示される。視認できるように、製造の第１変形例によると、ロータは、ミリング工具２０ａによって製造されてもよく、ミリング工具２０ａは、工具回転軸２１ａの周りを回転し、よって、切削動作を実現する。工具回転軸２１ａは、中心長手軸１５と直交する。工具回転軸２１ａは、中心長手軸１５に対して半径方向にあり、この中心長手軸と交差点２５ａにおいて交差する。工具２０ａは、中心長手軸１５に対する半径方向と平行は方向２４ａにおける第１インフィード（infeed）動作においてインフィード（infed）されてもよい。さらに、ミリング工具２０ａは、中心長手軸１５に対して平行な軸方向２３ａにおいて推進されてもよい。最後に、ミリング工具２０ａは、半径方向に平行で、方向２４ａと直交する方向２２ａにおいてインフィードされてもよい。軸２２ａと２４ａとの方向におけるインフィードは、ロータの加工をもたらし、ロータの半径方向の延在における変化をもたらす。推進軸２３ａに沿った推進は、中心長手軸１５の方向に沿った一定の半径を形成する。

あるいは、ロータは、ミリング工具２０ｂによって製造されてもよく、ミリング工具２０ｂは、工具回転軸２１ｂの周りを回転し、よって、切削動作を実現する。この場合、工具回転軸２１ｂは、中心長手軸１５に対する半径方向と平行であるが、中心長手軸１５に対してオフセットされて延び、交差しない。

このような変形例において、ミリング工具２０ｂの周囲の切れ刃、望ましくは周囲の切れ刃のみが使用可能である。ミリング工具２０ｂは、望ましくは、望まれた輪郭に対して接するようにガイドされる。

製造プロセスにおいて、ロータは中心長手軸１５に対して回転可能であり、よって、全側面において加工を実現できる。中心長手軸１５周りのこの回転は、ミリング工具２０ａのインフィード動作と、またはインフィード軸２２ａ、２４ａ及び推進軸２３ａに沿ったミリング工具２０ｂのインフィード動作と同期される。

このように動きを重ねることで、動きを重ねることのみで、ＣＡＤプログラムにおいてこのために個別の表面点、線、表面要素を特定せず、形状を形成することができる。代わりに、直接製造が可能である。ＣＡＭプログラム、３Ｄモデル、または個別のミリングプログラム等のさらなるソフトウェアの使用が必要でない。制御を有する装置のシステム限界は、いずれかのデータフォーマットによって超過されない。

ロータ１０の形状は、望ましくは、接線的に連続的な、望ましくは曲線状の表面を有する。この表面を接線的に横方向に横切ることで、螺旋のピッチ要素を補正することができ、よって、ミリング工具は効果的に平面においてのみ切削する（横方向のミリングのみであって、「急落（plunging）」または「上昇（climbing）」がない）。よって、円柱ミリング工具の（端面ではなく）周囲切れ刃のみで切削することが可能である。これは、広く使用されているフェイスミリングカッター及び周面エンドミルカッターの両方を使用できることを意味する。周面エンドミルカッターは、外周上にのみ切れ刃を有するため、これらの工具は、フェイスミリングカッターよりコスト効率が高い。さらに、（より大きい設置空間により）切れ刃をよりしっかり設計することができるため、工具摩耗は、端面よりも周囲において低い。さらに、円柱の横表面の切削速度が一定であるため（フェイスミリングカッターにおいて、切削速度は工具の中心において一定の速度で０に近づく）、より高いフィードレートは、端面よりも周面において実現できる。工具のコストの最小化及び可能なより大きいフィードの使用は、従来のＣＡＭ方法に対する、本明細書にて説明する方法の利点である。

３Ｄ本体の表面がＣＡＭプログラムによって、型内においてスキャンされ、検出された点からミリングパスが計算され、規定されたエラーを有して表面を近似する従来のＣＡＭ／３Ｄ－ＣＡＭ方法と対照的に、本明細書にて説明される方法では、異なるストラテジーが適用される。ミリング工具の移動パスは、数式及び／またはパラメータによって記述される。これによって、ミリング工具が、ワークを過ぎるように特定して（接線的に）動くことができ、よって望まれた表面が実現される。

望ましくは、全ての訂正及び／またはパス分布は、プロセスにおいて及び加工の間、現実に計算される。これは、加工において異なる円柱工具を使用することを可能にする。工具破損後、例えば、加工を、同一のまたは異なるタイプの工具を用いて継続することができる（例えば、異なる工具直径を用いて継続することができる）。

図４Ａ、Ｂ、Ｃを参照すると、本発明に係る方法によって製造された３つのロータまたは本発明に係るロータの３つの実施の形態が示される。図４Ａに係るロータにおいて、断面積１１９は、円状形状を有し、この製造された円状断面は、ロータの第１端１１１から第２端１１２まで延びる。

図４ｂに示されたロータは、楕円形状を有するミリング加工されたロータである。ロータは、前端２１１から後端２１２まで形状的に一定のままである楕円断面を有し、中心長手軸に対して一様な偏心を有する。

図４ｃに示すロータは、３つの形状特徴を有する円状断面表面輪郭を有する。まず、丸みを有する上昇３１９ａは、断面表面の１つの側面上に形成され、ワームの外周の周りの全ロータに沿って延びる。この突出３１９ａから略９０度オフセットされた、丸みを有する３つのより小さい突出３１９ｂは、外周上において隣り合わせに形成され、全ワームに沿って螺旋状に延びる。最後に、上昇３１９ａに略対向して、丸みを有する凹部３１９ｃは断面上に形成され、全ワームに沿って螺旋状に延びる。特徴の特性は一定であるように図示されるが、望まれたように変化してもよい。

図５は、図４ｃによるロータの断面形状をより詳細に示す。視認できるように、上昇３１９ａ、３つの上昇３１９ｂ、及び凹部３１９ｃは、断面積の断面軸に対する規定された角度３１９ａ’、３１９ｂ’、及び３１９ｃ’において位置する。この角度は既定であり、最適な摩耗抑制のために規定される。

図６は、中心長手軸４１５に沿って、第１端４１１から第２端４１２まで延びるロータ４１０の他の実施の形態を示す。視認できるように、第１端４１１において、ロータは、中心長手軸４１５に対して、中心ワーム軸４１４の偏心４１８ａを有し、これは、中心長手軸４１５に沿った軸方向４１５’において、第２端４１２におけるより小さい偏心４１８ｂに減少する。

視認できるように、ロータは弾１端４１１において断面直径４１３ａを有し、中心長手軸４１５に沿った軸方向４１５’において、第２端４１２における断面直径４１３ｂに増加する。

中心長手軸４１５に沿った偏心４１８ａ、４１８ｂの減少と、中心長手軸４１５に沿った断面直径４１３ａ、４１３ｂの増加とは、軸方向において一定であり、中心長手軸４１５に沿った軸上の位置に対して簡易なポテンシャル（potential）依存性を有する。偏心の減少と、断面直径の増加とは、反比例する。減少と増加とは、ロータの外側エンベロープ４３０が中心長手軸４１５の周りの円柱本体をもたらすように選択される。

対照的に、中心ワーム軸４１４の仮想エンベロープ４３１は、第１端４１１から第２端４１２まで円錐状に延びる。中心長手軸４１５に向いたワームの断面辺の仮想エンベロープ４３２は、まず、第１端４１１から、第１端４１１と第２端４１２との間のロータの略中心までで、半径＝０に減少し、この中心からロータの第２端４１２までまた増加する。

原則として、図１から６に示されたロータは、全ての実施の形態において偏心ネジポンプのロータとして使用されてもよい。しかしながら、図１から６に示された本体は、ステータを製造する、特に、成形プロセスにおいてこのステータを使用してステータを製造する、ステータコアとしても使用されてもよい。図１から６による本体によって製造されたこのようなステータは、図１から６によるロータと共に操作することができないと理解されよう。偏心ネジポンプにおけるステータのスレッドの数は、ロータのより多いためである。

図７は、ＳＬＳ／ＳＬＭプロセスによってロータを製造する機能的原理を示す。ロータ５１０は、縦方向に移動可能はビルドプラットフォーム（building platform）５２０上において、層毎に構築され、層の平面は、ロータの中心長手軸と直交する。粉末貯蔵５３０から、粉末材料の薄い層が、ドクターブレード（doctor blade）５４０によって、以前選択的に硬化された層の上に繰り返し塗布される。この新しく塗布された層は、レーザビーム５５０に対する露出によって、その層におけるロータの断面形状に対応する領域において選択的に硬化させる。このため、レーザビーム５５０は、制御的に調節可能な偏向（deflection）装置５５１によって、選択的に硬化したい層の領域上に向けられる。

硬化は、粉末材料を溶融させ、同時に、下の層の以前選択的に硬化された領域における層の粉末材料を結合させることによって実施される。これが終わると、ビルドプラットフォーム（build platform）は、層厚み分下げられ、新しい層が塗布され、前述のようにこの層も選択的に硬化される。１つの層の厚みは５０－２００μｍの範囲であってもよい。粉末材料は、５－１００μｍの間の範囲の粒径を有する金属合金であってもよい。

付加製造プロセスにおいて製造されたロータは、通常、層毎の製造プロセスによって形成された外側形状及び内側マイクロ構造を有する。これは、偏心ネジポンプの寸法公差及びシーリング要件において充分である。しかしながら、必要であれば、表面は、形状的に規定された、または形状的に規定されていない加工プロセスによって（例えば、電解研磨によって）平坦化されてもよい。

望ましくは、製造されたロータは、内部において中空であり、または少なくとも内部キャビティを有する。小さい偏心ネジポンプのためのロータにおいては、例えば、３Ｄプリンティングプロセスまたはステレオリソグラフィプロセス等、プラスチック材料が加工される付加製造プロセスが望ましい。

Claims (10)

1. 偏心ネジポンプの金属製ロータを製造する方法であって、
   ワーククランプ装置内に中心長手軸に沿って延びるワークをクランプすることと、
   切削工具を用いてワークからの材料の切削除去と、
   を有し、
   前記ロータの表面は、３軸ワーリングプロセス以外のプロセスによって製造され、
   前記３軸ワーリングプロセスにおいては、前記切削工具は、前記ロータの外側表面形状を形成するために使用され、
   前記切削工具は、前記ロータの前記長手軸に対して平行な推進軸に沿って推進され、
   前記切削工具は、前記ロータの前記長手軸に対して平行な工具回転軸の周りで回転し、
   前記３軸ワーリングプロセス以外のプロセスでは、ミリング工具が、前記切削工具として使用され、前記ロータは、ミリングプロセスによって製造され、
   前記ミリングプロセスは、
   ワーククランプ装置内に中心長手軸に沿って延びるワークをクランプすることと、
   切削工具を用いてワークからの材料の切削除去と、
   を含み、
   前記ロータは、第１端から、中心長手軸に沿って、第２端まで延び、
   前記ロータの製造プロセスにおいて形成される前記ロータの形状は、螺旋状の形状であって、
   －ワーム断面積の中心に延びる中心ワーム軸と、前記中心長手軸との間の距離として定義されるワームスレッドの偏心
   －前記中心長手軸に対するワームを囲むエンベロープの外側直径
   －前記中心長手軸に対する前記ワームを囲むエンベロープの内側直径
   －前記中心ワーム軸に対する前記ワームの直径、及び、
   －前記中心ワーム軸のピッチ、
   の形状パラメータによって規定され、
   少なくとも１つの形状パラメータが、前記ロータの前記長手軸に沿って変化し、
   －前記形状パラメータは、前記ロータの第１端において、前記ロータの第２端においてより大きくなるように、または、
   －前記形状パラメータは、前記ロータの一端において、軸方向において前記第１端と前記第２端との間に位置する前記ロータの断面と異なるように、
   －材料の切削除去の間、ミリング工具が電気制御によってガイドされ、
   ミリング工具は、エンドミルまたはフェイスミルであって、
   前記ミリング工具の外周に配置された切れ刃のみが、切削によって前記材料を除去するために使用される、方法。
2. ミリング工具は、前記材料の切削除去の間、工具回転軸の周りで回転し、前記工具回転軸に対して平行でない工具推進方向において、前記ワークに対して推進される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記工具推進方向は、前記ワークの前記中心長手軸に対して平行である及び／または直交する、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記ワークは、前記材料の切削除去の間、前記中心長手軸の周りで回転する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. ミリング工具は、前記材料の切削除去の間、前記中心長手軸に対して半径方向に推進される、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの形状パラメータが、前記ロータの前記第１端から前記第２端まで、前記ロータの前記第２端に向かって、連続的に変化するように、
   －前記材料の切削除去の間、前記ミリング工具が電気制御によってガイドされる、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの形状パラメータが、前記ロータの前記第１端から前記ロータの前記第２端に向かって、
   －まず、大きさにおいて増加して、その後減少する、または、
   －まず、減少して、その後増加するように、
   －前記材料の切削除去の間、前記ミリング工具が電気制御によってガイドされる、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの形状パラメータが、前記ロータの前記第１端から、前記ロータの前記第２端まで、前記ロータの全長に沿って、または前記ロータの軸部分に沿って、前記中心長手軸に沿った前記ミリング工具の軸上推進に対して１次、２次または３次指数関数的依存性を有して変化するように、
   －前記材料の切削除去の間、前記ミリング工具が電気制御によってガイドされる、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. －製造された前記ロータの前記ワームは、前記中心ワーム軸に対して非円形断面を有し、
   －製造された前記ロータの前記ワームは、前記中心ワーム軸に位置する対称点に対して非点対称断面を有し、
   －少なくとも１つの、望ましくは複数の潤滑ポケットは、製造された前記ロータの前記ワームの表面に形成され、または、
   －前記ロータの外側形状は、少なくとも１つ、望ましくは複数の摩耗許容部分を有し、前記外側形状は、連続したワーム外側形状から逸脱する半径方向に突出する部分を有するように、
   －前記材料の切削除去の間、前記ミリング工具が電気制御によってガイドされる、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 少なくとも２つの形状パラメータは、前記ミリング工具の軸フィードパスに沿って変化し、
    －第１形状パラメータが増加し、第２形状パラメータが、前記第１形状パラメータの増加に対して比例または指数関数的関係において増加または減少する、または、
    －第１形状パラメータが増加し、第２形状パラメータが、前記第１形状パラメータの増加に対して独立して増加または減少する、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

Images