JPH0144442B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えばスクロール圧縮機等に用いら
れるスクロールの加工装置に関するものである。

本発明の説明に入る前に、スクロール圧縮機の
原理について述べる。

スクロール圧縮機の基本要素は、第１図に示さ
れており、第１図において、１は固定スクロー
ル、２は揺動スクロール、３は吐出口、４は圧縮
室、Ｏは固定スクロール上の定点、O′は揺動ス
クロール上の定点である。固定スクロール１およ
び揺動スクロール２は同一形状の渦巻で構成され
ておりその形体は、従来から知られている如く、
インボリユートあるいは、円弧等を組合せたもの
である。

次に動作について説明する。第１図において、
固定スクロール１は空間に対して静止しており、
揺動スクロール２は、固定スクロール１と図の如
く組合わされて、その姿勢を空間に対して変化さ
せないで、回転運動、即ち揺動を行ない、第１図
0゜、90゜、180゜、270゜のように運動する。揺動スク
ロール２の揺動に伴なつて、固定スクロール１及
び揺動スクロール２の間に形成され三日月状の圧
縮室４は順次その容積を減じて、圧縮室４に取り
込まれた気体は圧縮されて吐出口３から吐出され
る。この間第１図Ｏ〜O′の距離は一定に保持さ
れており、渦巻の間隔をａ、厚みをｔで表わせば
OO′＝ｐ／２−ｔとなつている。ａは渦巻のピツチ に相当している。

スクロール圧縮機の名前で知られる装置の概略
は以上のようである。

次に、スクロール圧縮機の具体的な実施例の構
成作動について詳しく説明しよう。

第２図はスクロール圧縮機を、例えば冷凍ある
いは空調に応用しようとする場合の具体的な実施
例であ令つて、フロン等のガス体の圧縮機として
構成したものであり、所謂密閉形の形体を有して
いるものである。

図において、１は固定スクロール、２は揺動ス
クロール、３は吐出口、４は圧縮室、５５は揺動
スクロール軸、６はクランク軸、７は軸受、８は
電動機ロータ、９は電動機ステータ、１０は第一
バランス、１１は第二バランス、１２はキー、１
３はスペーサ、１４はキー、１５はワツシヤ、１
６は回り止めワツシヤ、１７はロータ止めナツ
ト、１８はスターラ、１９はボルト、２０は吐出
チヤンバ、２１はボルト、２２はＯリング、２３
はシエル、２４はステータ止めボルト、２５はワ
ツシヤ、２６は支持リング、２７は底板、２８は
吸入用ネジ穴、２９〜３２はメクラネジ穴、３３
は油穴、３４はオルダム継手、３５はスラスト軸
受、３６は軸受メタル、３７は軸受メタル、３８
はスラスト受、３９は軸受メタル、４０はハーメ
テイツク端子、４１はハーメテイツク端子、４２
はクランク軸偏心穴である。

以上が主な構成要素であり、第３図は第２図の
−断面より見たもので、図において、６はク
ランク軸、７は軸受、３４はオルダム継手、３５
はスラスト軸受、３６は軸受メタル、３７は軸受
メタル、４２はクランク軸偏心穴、４３はオルダ
ムガイド溝、４４は吸入口、４５はＯリング溝、
４６はボルト用貫通穴、４７はメネジである。

さらに、第２図の−断面より見た場合が、
第４図にあつて、図においては、１は固定スクロ
ール、２は揺動スクロール、３はスクロール、４
は圧縮室、４６はボルト貫通孔穴、４７はメネ
ジ、４８は連通部である。

このように構成されたスクロール圧縮機の各部
品の構成について詳述してみよう。

第５図は固定スクロールであつて、図において
は、１は固定スクロール、３は吐出口、４９は固
定スクロール歯、５０は固定スクロール台、５１
はボルト用通穴、５２は固定スクロール止めボル
ト座ぐりである。固定スクロールは一様な厚みの
円板に渦巻状の溝を設けた形状になつており、溝
を設けた結果として固定スクロール歯４９が形成
されている。溝がけずりとられなかつた部分は固
定スクロール台板５０となる。

固定スクロール台板５０の中央部分には、吐出
口３が設けられており、吐出口３の内面には、必
要に応じて接続が可能なようにネジが切られてい
る。固定スクロール止めボルト座ぐり５２は第２
図の吐出チヤンバ２０を取りつけた時に当該座ぐ
りにボルトの頭が沈んで、あたらないようにする
ためのものである。

第６図は揺動スクロールであつて、図において
は、２は揺動スクロール、５３は揺動スクロール
歯、５４は揺動スクロール台板、５５は揺動スク
ロール軸、５６はオルダム用つめである。

揺動スクロール歯５３は揺動スクロール台板５
４と一体で成形されており、さらに、オルダム用
つめ５６および揺動スクロール軸５５も一体で成
形されている。

第７図は揺動スクロールを背面より見たもので
あつて、図においては、２は揺動スクロール、５
３は揺動スクロール歯、５４は揺動スクロール台
板、５５は揺動スクロール軸、５６はオルダム用
つめ、５７は揺動スクロールバランサ、５８はバ
ランサ止めボルトである。揺動スクロール軸５５
の中心と、揺動スクロール台板の中心とは一致し
て形成されている。オルダム用つめ５６は第２図
および第３図に示されたオルダム継手３４に嵌合
するものであり、揺動スクロール２と固定スクロ
ール３の位置関係を規制するもので、揺動スクロ
ール２２の揺動運動を実現するために必要な部分
である、オルダム用つめ５６は中心を通る直線上
に配列されている。揺動スクロール軸５５は、第
２図に示されたクランク軸６のクランク軸偏心穴
４２に嵌合して、電動機ロータ８からクランク軸
６に伝達される回転力を受けて、揺動スクロール
２の偏心揺動運動を実現するための部分である。
揺動スクロールバランサ５７は、揺動スクロール
２の揺動スクロール歯５３の重心が、揺動スクロ
ール台板５４および揺動スクロール軸５５の中心
と一致しないことから生ずる静的なアンバランス
を補正するために設けられたもので、これによつ
て、揺動スクロール２の全体の重心が、揺動スク
ロール軸５５の中心と一致するようになつてい
る。バランサ止めボルト５８の揺動スクロールバ
ランサを揺動スクロール台板５４に固定するもの
である。

次に、第２図に示されたスクロール圧縮機全体
としての作用動作の説明を簡単に述べよう。

ハーメテイツク端子４１を通じて、電動機ステ
ータ９に例えば３相交流を給電すると、電動機ロ
ータ８はトルクを発生して、クランク軸６ととも
に回転する。クランク軸６が回転を始めると、ク
ランク軸偏心穴４２に嵌合せる、揺動スクロール
軸５５に回転力が伝えられ、揺動スクロール２は
軸受７に取付けられたオルダム継手３４にガイド
されて、偏心揺動運動を実現する。そうすると第
１図に示されたような圧縮作用を行ない、圧縮さ
れた気体は吐出口３から吐出される。吸入される
例えばフロン等の気体は底板２７の吸入用ネジ穴
２８から流入し、電動機ロータ８と電動機ステー
タ９のエヤギヤツプ、電動機ステータ９とシエル
２３のすき間を経て、軸受７に設けられた吸入口
４４（第３図参照）から、連通部４８を経て揺動
スクロール２と固定スクロール１の間の圧縮室に
取り込まれる。

次に、上記のようなスクロール圧縮機に用いら
れるスクロール加工装置について説明する前にそ
の原理について説明する。

即ち、第８図は円のインボリユートの原理説明
図であつて、図中、９１は半径ａを有する円形断
面の糸巻、９２は糸を糸巻９１からほどいた場合
の糸の先端Ｙの描く軌跡であり、これが円のイン
ボリユートと呼ばれるものである。

そして、上記糸巻９１から糸がちようど１回転
分ほどける前後での糸の先端Ｙの距離をＰとくる
と、Ｐ＝2πaとなる。このＰをインボリユート渦
巻のピツチと呼び、ａを基礎円半径と呼ぶ。

そこで、この発明は上記原理に基づいてなされ
たものであつて、以下この発明を図面に従つて説
明する。

即ち、第９図においては２００は円板状をなし
た被加工材であつて、固定スクロールまたは揺動
スクロールに該当するものである。９３は例えば
エンドミルのような切削具、Ｂは切削具の中心点
であつて、その中心点Ｂは空間に対して固定さ
れ、上記被加工材２００の中心点φに対して第８
図の糸巻き９１の半径に相当する距離ａを保つて
第８図のように配置される。

したがつて、上記被加工材２０Ｃを回転させな
がら並進させれば図示のように円のインボリユー
トの溝が加工される。この場合、一回転した場合
に糸巻の一巻分だけ並進する関係を保つようにす
ればよく、一回転に並進する量をＰとするとＰ＝
2aπの関係があることはただちに理解されるであ
ろう。

しかしながら、本発明は従来から用いられる工
作機を用いてスクロールを加工し得る点に特徴と
有するものである。

そこで、本発明の具体的な一実施例を第１０図
に従つて説明する。即ち、第１０図において、９
３は切削具は、９４は被加工材２００が固定され
る円状の加工用テーブル、９５はフライス盤テー
ブル、９６は連結軸、９７はクラツチ、９８，９
９はギヤ、１００は減速機、１０１はフライス盤
テーブル用駆動部、１０２は加工用テーブルのウ
オームギヤ、１０３はフライス盤テーブルの位置
表示部、１０４は加工用テーブルの回転角表示
部、１０５は駆動モータ、１０６はモータ回転数
数コントローラ、１０７は軸支持部である。

なお、フライス盤に固定された切削具９３から
インボリユートの基礎円の半径ａだけ離れた位置
に加工用テーブル９４の中心がセツトされ、しか
も該加工用テーブルの中心は図示矢印Ｘ方向のみ
並進するようになつている。

次にその動作について説明する。

まず、駆動モータ１０５を回転させるとギヤ９
９が回転し駆動力は減速機１００およびギヤ９８
に伝達される。そして、減速機においては回転数
を一定の値までおとした後にフライス盤テーブル
９５のテーブル駆動部１０１に駆動力を伝達し、
フライス盤テーブル９５が矢印Ｘ方向に駆動され
る。これと同時に上記ギヤ９８に伝達された駆動
力はクラツチ９７を介して軸支持部１０７によつ
て支持された連結軸に伝わり、加工用テーブルの
ウオームギヤ１０２の作用によつて加工用テーブ
ル９４は回転を始める。

このようにして、加工用テーブル９４はフライ
ス盤テーブル９５のＸ方向の並進に完全に同期し
て回転されることになる。したがつて、加工用テ
ーブル９４上に載置された被加工材２００は回転
されながら並進されることになり、切削具９３の
並進量と加工用テーブル９４の回転により被加工
材２００にはインボリユートの溝が加工される。
なお、当然のことながら、フライス盤テーブルと
相まつて第９図に示すような円の回転量は完全な
比例関係にあつて、加工用テーブル９４の一回転
に対してフライス盤テーブル９５のＸ方向の並進
量はＰ（＝2πa）であり、この関係は減速機１０
０、ギヤ９９，９８の選択によつて決定されるも
のである。

また、加工用テーブル９４の回転と、フライス
盤テーブル９５の並進は同期して行なわれるが、
工作上各々独立に作動させる必要が生じた場合に
はクラツチ９７が設けられており、クラツチ９７
を切りはなせば加工用テーブル９４のみを駆動す
ることができる。必要とあればギヤ９９と減速機
１００の間にもう一つのクラツチ９７を設けても
よい。

更に、切削具９３の被加工材２００に対する相
対的な速度を一定にするためには、モータを回転
数を可変にする必要があり、これをコントロール
するために、モータ回転数コントローラ１０６が
設けられている。また、フライス盤テーブル９５
のＸ方向位置を知るために、フライス盤テーブル
Ｘ位置表示部１０３が設けられ加工用テーブル９
４の回転角度を知るために、加工用テーブルの回
転角表示部１０４が設けられている。

また、切削具９３に対する被加工材２００の相
対速度は一定である方が望ましく、このためには
第１１図から理解されるように切削具の中心点Ｂ
が被加工材２００の中心点φに近い場合は加工用
テーブルの回転角速度θ〓を大きく、遠い場合はθ〓を
小さくする必要がある。

この様子を第１２図に示してある。横軸が被加
工材２００を中心から削り始めた場合の回転角
θradであり、縦軸が被加工材２００あるいは加
工用テーブル９４の回転角速度ω（＝θ〓）である。
θが大きい所が外周側、θの小さい所定が内周側
に対応している。被加工材２００の中心付近を削
る時は駆動モータ１０５の回転数を大きく外周を
削る時は小さくすることを表わしている。このよ
うな回転数変化をモータ回転数コントローラ１０
６によつて行なうことができる。

上記のような構成によれば従来のNCマシンを
用いて切削することも可能であるが、渦巻部分に
どうしても直線近似の影響がでやすく、この意味
で本発明のアナログ的な加工の方が仕上がりが滑
らかで有効である。

更には、従来からある工作機械をそのまま用い
ることができるので、設備に対する投資はほとん
ど必要とされることがないものである。

以上のように、本発明によればアナログ的な加
工によつて仕上がりが滑らかになり、極めて合理
的な加工装置を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクロール圧縮機の作動原理図、第２
図はスクロール圧縮機全体を示す断面図、第３図
は第２図の−線断面図、第４図は第２図の
−線断面図、第５図は固定スクロールを示す斜
視図、第６図は揺動スクロールを示す斜視図、第
７図は揺動スクロールを示す斜視図、第８図はこ
の発明の原理説明図、第９図は被加工材と切削具
との相対関係を示す説明図、第１０図はこの発明
の一実施例を示すスクロール加工装置の構成図、
第１１図は被加工材と切削具との相対速度関係を
示す説明図、第１２図は被加工材の回転角と被加
工材あるいは加工用テーブルの回転角速度との関
係を示す特性図である。 図において、９３は切削具、９４は加工用テー
ブル、９５はテーブル、２００は被加工材であ
る。なお、図中同一符号は同一部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方向に並進するテーブル、このテーブル上
   に回転自在に装着され、上記テーブルの並進量と
   比例した回転量に同期して回転する加工用テーブ
   ル、及びこの加工用テーブル上に配設され上記テ
   ーブルおよび加工用テーブル以外の静止部に固定
   された固定軸上を回転する切削具を備え、上記加
   工用テーブルと切削具とを中心軸を上記並進方向
   と直角方向に変位させるとともに、上記それぞれ
   の中心軸間の変位量は加工されるスクロールのイ
   ンボリユート基礎円半径ａであるとともに、上記
   加工用テーブルが一回転したときに上記テーブル
   が並進する量をＰとすると、Ｐ＝2aπの関係にな
   るように上記加工用テーブルおよびテーブルを同
   期させたことを特徴とするスクロール加工装置。 ２ 切削具と加工用テーブルとの相対速度を一定
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のスクロール加工装置。