JPH0141441B2

JPH0141441B2 -

Info

Publication number: JPH0141441B2
Application number: JP56076139A
Authority: JP
Inventors: Eiji Fukushima; Masaichi Fukuhara; Masaharu Hiraga
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1981-05-20
Filing date: 1981-05-20
Publication date: 1989-09-05
Also published as: JPS57189702A; EP0065426A3; AU8401082A; DE3267255D1; US4436465A; AU549401B2; EP0065426B1; EP0065426A2

Description

【発明の詳細な説明】本発明はスクロール部材の加工方法及び加工装
置に関するもので、特に側板の一面上にうず巻体
を形成した一対のスクロール部材が両うず巻体を
角度をずらせてかみ合うよう重ね合わされ、両う
ず巻体間に形成される密閉された流体ポケツトを
スクロール部材の相対的な円軌道運動によつて移
動させるようにしたスクロール型流体機械に用い
られるスクロール部材の加工方法に関するもので
ある。

このようにスクロール型流体機械は、米国特許
第801182号明細書を初めとする多くの特許や文献
に開示され、その動作原理は良く知られている。

ここで、前記スクロール部材を使用する代表的
な例として、該スクロール部材を内在させたスク
ロール型圧縮機及びその動作原理について、第１
図を参照して説明する。

圧縮機１は、フロントエンドプレート１１とこ
れに設置されたカツプ状部分１２とから成る圧縮
機ケーシング１０を有している。該フロントエン
ドプレート１１は、その中心部に貫通孔を穿設し
ており、その中にボールベアリング１３を介して
主軸１４を回転自在に支承している。またフロン
トエンドプレート１１は主軸１４の外周を取り囲
くように前方に突出したスリーブ部１５を有し、
該スリーブ１５内にはシヤフトシール部材１６を
配置している。

フロントエンドプレート１１によつて開口部を
閉塞されたカツプ状部分１２内には固定スクロー
ル部材１７、可動スクロール部材１８及び可動ス
クロール部材の駆動機構と回転阻止機構が配設さ
れている。ここで、固定スクロール部材１７は一
般に側板１７１とその一面上に形成されたうず巻
体１７２及び側板１７１のうず巻体１７２を形成
した面とは反対側の面上に設けた脚部１７３とよ
り構成され、該脚部１７３をカツプ状部分１２の
底部を貫通して螺合するボルト１９によつて固定
スクロール部材１７をカツプ状部分１２内に固定
している。また固定スクロール部材１７の側板１
７１の外周面とカツプ状部分１２の内壁面との間
をＯ−リング２０によつてシールすることにより
カツプ状部分１２内を吸入室２１と吐出室２２と
に仕切つている。さらに、側板１７１の中央部に
はスクロール部材間に形成された密閉空間と吐出
室２２とを連通する連通孔１７４を穿設してい
る。

可動スクロール部材１８は、側板１８１とその
一面上に形成したうず巻体１８２とより構成さ
れ、該うず巻体１８２は前記固定スクロール１７
のうず巻体１７２と180゜の角度ずれをもつてかみ
合されている。なお、主軸１４と可動スクロール
部材１８との間には、可動スクロール部材の駆動
機構及び回転阻止機構が配設されており、この駆
動機構及び回転阻止機構については種々の公知機
構において実施されうるため、ここでの説明は省
略するが、主軸１４が回転運動を行なうことによ
つて、可動スクロール部材１８は所定の軌道半径
をもつて旋回運動を行なうこととなる。

このような構成にて成る圧縮機は、一対のスク
ロール部材１７，１８の両うず巻体が180゜の角度
ずれをもつてかみ合されているので、両うず巻体
の線接触部から線接触部にわたつて密閉された流
体ポケツトが形成されることとなり、主軸１４が
回転運動を行なうと駆動機構及び回転阻止機構の
働きによつて可動スクロール部材１８は所定の半
径上を円軌道運動することとなる。したがつてう
ず巻体間の線接触部はうず巻体の壁面に沿つてう
ず巻体の内端方向へ移動しポケツト内の流体を容
積の減少を併なわせつつ徐々に圧縮することとな
る。

このようなスクロール型流体機械は、従来のピ
ストン式流体機械に比較して、部品点数が少ない
こと、流体の圧縮が連続的であること等多くの利
点を有しているが、主に流体ポケツトのシール、
うず巻体の摩耗、流体の吸排等に難点があつた。
特に従来開示されているスクロール型流体機械に
用いられているスクロール部材は一般に円板状の
側板と該側板の一面上に設けるうず巻体を単一の
金属片より一体に形成する方法がとられていたた
め、多大の加工時間と加工材料とを必要とし、ス
クロール部材の製造コストは高価なものとなり、
ピストン式の流体機械に比して多くの構造的利点
を有しながらも価格面で従来の機械と対抗するこ
とができなかつた。

また、スクロール型流体機械においては、互い
にかみ合つた二つのうず巻体の線接触部間に流体
ポケツトが限定されており、スクロール部材の相
対的な円軌道運動によつて線接触部がうず巻体壁
面に沿つて移動し、流体を移送するので線接触部
のシール力が充分に確保される必要がある。この
ため、うず巻体の壁面は精密加工を施こす必要が
あり、従来はフライス盤によるエンドミル切削に
よつて表面の仕上げ加工を行なつていたが、うず
巻体の壁面は両面が対向する他方のうず巻体の壁
面に接触することとなるため、一つのうず巻体に
ついて内壁面と外壁面との２度に渡つて壁面の仕
上げ加工を施こさなければならないため、多大の
加工時間を要し、かつ加工工程が煩雑になるため
量産性に欠けるとともに、製造コストがより高価
なものとなる欠陥を有するものであつた。

なお、米国特許第3994635号明細書には、上記
の欠陥を除去するため、うず巻体と側板を分離し
て製造し、該うず巻体を側板の一面上に形成した
溝内に着座させる構成が示されているが、このよ
うな構成にあつては、うず巻体を溝内に着座させ
る方法が問題となるばかりでなく、着座後の表面
加工が必要となる場合には、表面加工はうず巻体
を側板と一体に形成する場合と同様に煩雑になる
ばかりか、うず巻体と側板を一体に形成したスク
ロール部材に比して信頼性に劣るという欠陥を有
するものであつた。

本発明は、このようなスクロール部材の成形時
に有する多くの欠陥を除去し、特にうず巻体と側
板を一体に形成したスクロール部材を安価に得る
ことを目的とするものである。

また、本発明の他の目的は、スクロール部材の
成形を単純な加工工程により行なうことである。

以下、本発明を一実施例を示す図面を参照して
説明する。

まず、スクロール型流体機械のスクロール部材
のうず巻体の性質について述べると、第７図に示
すように該うず巻体の壁面曲線はＰを伸開起点と
したインボリユートであり、 ρ＝φ・Υ_g Υ_g＝創成円半径 φ＝伸開角であらわされる。（原点を伸開起点とするアルキ
メデンスのスパイラルρ＝aφとは異なる。）ま
た、第８図に示すようにP₁は伸開起点としたイ
ンボリユート曲線と伸開の出発点を創成円上
で、ある角度βだけずらせた点P₂を伸開起点と
したインボリユート曲線との間には ₁＝φ・Υ_g ₂＝（φ−β）・Υ_g ∴ｄ＝₁−₂＝β・Υ_g（一定） β＝インボリユート曲線の伸開開始角ｄ＝インボリユート曲線，間の距離となる関係が得られ、距離ｄは創成円の接線によ
り切り取られる長さで、しかも伸開角φにかかわ
らず一定である。従つて１つのインボリユート曲
線と該インボリユート曲線を原点Ｏを中心と
してある角度β回転移動させたインボリユート曲
線との間には距離ｄが形成される。

即ち、後述する加工工具において相対する加工
工具の少なくとも一方をある角度回転方向へ回転
させると該両加工工具の対向配置している加工用
うず巻体の壁面間の間隙が均一に変化する。

次にインボリユート曲線のもうひとつの特徴と
して、第９図に示すように前記インボリユート曲
線は創成円の接線の伸開側の半直線上に、Ｐ＝
2π・Υ_g（Ｐ＝ピツチ）の関係であらわされる周期
性を有している。

第２図は本発明の加工方法を実施するために用
いる加工工具の斜視図で、加工工具３０は側板部
材３１と該側板部材３１の一側面上に形成された
加工用うず巻体３２とより成り、該加工用うず巻
体３２の一方の壁面上には切削用の刃３３が設け
られている。なお、この加工工具３０は軸方向及
び回転方向に移動が可能となるように加工装置に
取付けられている。

ここで、第３図に示す如く、成形コストが許容
できる範囲内の精度で精密に成形した素形状のス
クロール部材Ａを加工台３４上に加工用うず巻体
３２のうず巻方向と同じになるように固定し、加
工工具３０全体を軸方向へ移動させる。この時加
工用うず巻体３２の壁面上に設けた刃３３によつ
て素形状に成形したスクロール部材Ａのうず巻体
の一方の壁面が切削されることとなる。なお、こ
れを荒切削とし更に精密な切削加工を施こしたい
場合は、前述したスクロール型流体機械のスクロ
ール部材のうず巻体の性質を利用し荒切削後、設
定値を狙つて加工工具３０を微少角度回転させ再
び軸方向へ移動させて切削すればこれを達成する
ことができる。

上記のような切削加工作業をスクロール部材を
構成するうず巻体の内壁面及び外壁面に各々刃の
設置位置が異なつた加工工具を用いて施こせば、
精密なスクロール部材を得ることができる。

また、第４図に示す如くうず巻体加工装置３
２″を第１の加工用うず巻体３２″ａを有する加工
工具３０′と第２の加工用うず巻体３２″ｂを有す
る加工工具３０″により構成し、かつ各々の加工
用うず巻体を互いに反対方向へ回転可能とすると
ともに、両加工用うず巻体の各々の壁面上に切削
用の刃３３′ａ，３３′ｂを設けておけば、スクロ
ール部材を構成するうず巻体の内外壁面は同時に
加工を施こすことができる。

即ち、第４図乃至第６図に示す如く、うず巻体
加工装置３２″は側板部材３１″の一側面上に形成
された第１の加工用うず巻体３２″ａの一方の壁
面上に切削用の刃３３′ａを設けるとともに該第
１の加工用うず巻体３２″ａとは反対側の側面上
に形成された回転駆動軸３５からなる加工工具３
０′と、一端面上に複数の駆動ピン３６を設ける
とともに壁面上に切削用の刃３３′ｂを設けた第
２の加工用うず巻体３２″ｂからなる加工工具３
０″と一端面上に第２の加工用うず巻体３２″ｂの
駆動ピン３６を嵌入する嵌合孔３７を形成した回
転駆動板３８とより成つている。

上記加工工具３０′は側板部材３１″と該側板部
材３１″の一端面上に形成された第１の加工用う
ず巻体３２″ａと該第１の加工用うず巻体３２″ａ
の反対側の側面上に形成され、加工工具３０′を
回転駆動させる回転駆動軸３５より成り、側板部
材３１上の第１の加工用うず巻体３２″ａの内壁
面側には内外側面をうず巻体３２″ａの中心を中
心点とする円弧とした略矩形状の貫通孔３９を第
２の加工用うず巻体３２″ｂに形成した駆動ピン
３６と対応する個所に穿設している。また、第１
の加工用うず巻体３２″ａと第２の加工用うず巻
体３２″ｂはうず巻の方向が同一で、第２の加工
用うず巻体３２″ｂの外壁面上に設けた切削用の
刃３３′ｂが第１の加工用うず巻体３２″ａの内壁
面上に設けた切削用の刃３３′ａと間隙をおいて
対向するように重ね合されており、第２の加工用
うず巻体３２″ｂの端面上に設けた駆動ピン３６
を側板部材３１″上に穿設した貫通孔３９に挿
入・貫通している。この貫通孔３９を貫通・突出
した駆動ピン３６の端部は回転駆動板３８の一端
面上に形成した嵌合孔３７に嵌入されているた
め、第２の加工用うず巻体３２″ｂは駆動ピン３
６が貫通している側板部材３１″の貫通孔３９で
制限される範囲内で回転方向への移動が可能とな
るように配設されている。また、第１の加工用う
ず巻体３２″ａを有する加工工具３０′は該加工工
具３０′の回転駆動軸３５を回転駆動板３８に形
成されている貫通孔４０に挿入・貫通しているた
め、加工工具３０′は回転方向への移動が可能と
なる。このため、側板部材３１″に穿設した貫通
孔３９の範囲内で第１の加工用うず巻体３２″ａ
と第２の加工用うず巻体３２″ｂは互いに反対方
向へ移動が可能となる。

ここで、第６図に示す如く成形コストが許容で
きる範囲内の精度で精密に成形した素形状のスク
ロール部材Ａを加工台３４上に固定し、該スクロ
ール部材Ａのうず巻体を第１の加工用うず巻体３
２″ａの内壁面と第２の加工用うず巻体３２″ｂの
外壁面間に形成される空隙に挿入する。その後、
うず巻体加工装置３２″全体あるいはスクロール
部材Ａを固定した加工台３４を軸方向へ移動させ
る。この時、第１の加工用うず巻体３２″ａの壁
面上に設けた刃３３′ａと第２の加工用うず巻体
３２″ｂの壁面上に設けた刃３３′ｂによつて素形
状に形成したスクロール部材Ａのうず巻体の内外
壁面を同時に加工を施すことができる。次に回転
駆動板３８に回転運動を与えると、該回転駆動板
３８の嵌合孔３７に嵌入されている駆動ピン３６
を介して第２の加工用うず巻体３２″ｂが回転駆
動される。該加工用うず巻体３２″ｂが回転移動
した後、うず巻体加工装置３２″全体あるいは加
工台３４を軸方向へ移動させて、スクロール部材
Ａのうず巻体の内外壁面を同時に加工を施こすこ
とにより、より加工精度を向上させることができ
る。

また、前述したスクロール型流体機械のスクロ
ール部材のうず巻体の性質によれば加工工具の回
転駆動板３８の回転角度を任意に選ぶことによ
り、素形状のスクロール部材Ａから任意の壁厚を
有するスクロール部材Ａのうず巻体を加工するこ
とができる。

以上のように本発明は、側板部材の一面上にう
ず巻体を固着し、該うず巻体の壁面上に切削用刃
を設けた加工工具と、素形状に形成したスクロー
ル部材とをうず巻の方向が同一となるように対向
させ、加工工具あるいはスクロール部材の一方を
軸方向へ移動させることによつて、スクロール部
材のうず巻体壁面を切削加工させるので、極めて
簡単な工具を用いる加工によつて精度の高いスク
ロール部材を量産することができる。

さらに加工工具を構成するうず巻体を２枚のう
ず巻体により構成すればスクロール部材のうず巻
体の内外壁面を同時に加工することができるので
さらに簡単な加工工程によつてスクロール部材を
成形することができるとともに、該加工工具を互
いに反対方向へ移動可能とする構成にすることに
より加工精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクロール部材を用いた圧縮機の縦断
面図、第２図は加工工具の斜視図、第３図は加工
工程を説明するための図、第４図は別の加工工具
の実施例を示す斜視図、第５図は第４図の加工工
具を組合わせたうず巻体加工装置を示す斜視図、
第６図はうず巻体加工装置の加工工程を説明する
ための図、第７図乃至第９図はスクロール型流体
機械のスクロール部材のうず巻体の性質を説明す
るための図である。３０……加工工具、３１……側板部材、３２…
…うず巻体、３３……切削用刃、３４……加工
台、Ａ……スクロール部材。

Claims

【特許請求の範囲】１板体の一面上にうず巻体を形成し、かつ該う
ず巻体の少なくとも一方の壁面上に切削用刃を設
けた加工工具を軸方向及び回転方向に移動可能と
し、軸方向に移動させたとき素形状に形成したス
クロール部材のうず巻体壁面を切削加工すること
を特徴とするスクロール部材の加工方法。２うず巻体を一面上に形成し、軸方向に移動さ
せることによつて素形状のスクロール部材のうず
巻体壁面を切削加工する加工工具において、素形
状のスクロール部材のうず巻体壁面を切削加工が
可能な如く、工具を構成するうず巻体の少なくと
も一方の壁面上に切削用刃を設けたことを特徴と
するスクロール型流体機械に用いるスクロール部
材の加工装置。３工具を構成するうず巻体を２枚のうず巻体に
より構成し、かつ各々のうず巻体を互いに反対方
向へ回転可能としたことを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載のスクロール部材の加工装置。