JPH03184726A - １枚以上の羽根を有するタービンポンプ用インペラ又は回転子を放電加工を用いて製造する方法及びそれにより製造された装置 - Google Patents

１枚以上の羽根を有するタービンポンプ用インペラ又は回転子を放電加工を用いて製造する方法及びそれにより製造された装置

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JPH03184726A
JPH03184726A JP2295551A JP29555190A JPH03184726A JP H03184726 A JPH03184726 A JP H03184726A JP 2295551 A JP2295551 A JP 2295551A JP 29555190 A JP29555190 A JP 29555190A JP H03184726 A JPH03184726 A JP H03184726A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放電加工（ＥＤＭ）技術により、タービンポン
プ、特にターボ分子ポンプにおけるインペラ又は１つ以
上のインペラを備えた回転子を製造する方法と、その方
法を用いて製造されたインペラ又は回転子に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕ターボ
分子ポンプの回転子は回転軸に固定された一連のインペ
ラから成っている。各インペラは−続きの径方向外縁の
羽根を備えた円板よりなり、使用時には敵方ｒｐｍの速
度で回転することもある。
使用時の過酷な条件と圧縮及びポンプ排気速度に関して
ターボ分子ポンプに求められる性能が高度化する一方で
あることを考慮すると、各インペラ及び全体としての回
転子の構造は堅固で安定したものであって、インペラの
羽根の形状はポンプ性能を最適化するものでなければな
らない。　　ターボ分子ポンプのインペラの羽根を製造
する従来の方法では、インペラを別に製造した後にそれ
を回転子の軸に固定しなければならない。
英国特許出願第２．１７１．９４２号によると、各イン
ペラは数枚の円板の同時加工を予定する装置を用いてそ
の羽根をフライス削りすることによって形成される。そ
れにも拘わらず、この加工は幾つかの工程を要し、製品
の特性に制限を加えるものである。例えば各羽根の間の
隙間は採用される切削方法により決定される一定値より
小さくすることはできない。更に、インペラを軸に固定
することに関する問題は未解決のままである。
他の公知の方法として、放電加工技術によってインペラ
の単一の羽根を形成する方法がある。この技術を利用す
ることによって製品の特性の幾つかが改善される。例え
ば、羽根の間の間隙はフライス削りの工程と比べると減
少できる。しかしながら、羽根を一枚ずつ形成し、単独
のインペラを回転子の軸に固定しなければならないので
、製造工程は依然として長くコストもかかる。この製造
技術の一例は、ターボ分子ポンプ用の回転子に応用され
たものではないが、フランス特許出願第３．６０，９７
０号に記述されている。
ＤＥ−Ａ−２７１７３６６号はターボ分子ポンプ用の傾
斜した羽根を備えたインペラを開示している。ここで羽
根の幅、その厚さ及び数量は次の関係式で表されている
。
（ａ／ｌａｎｇα）　＋　（ｄ／ｓｅｎ　ａ）＝　２　
ｙｒｒ　／　ｚαは各羽根の半径ｒに対する接線と回転
子の平面との間の角である。この文献にはインペラを製
造する方法が記載されてなく、　　インペラは軸とン 一　成形されていなし）。
本発明の目的は高い動作特性を有するインペラ又は回転
子を迅速に製造するのに適した方法を提供することによ
って、ターボ分子ポンプの回転子を製造する従来の方法
の持つ欠点を克服或いは減少させることにある。
〔課題を解決するための手段〕
以下の説明から明らかになる本発明の上記目的と利点は １枚以上の羽根を有するタービンポンプ用のインペラ又
は回転子を製造する方法であって、形成されるインペラ
に対応する少なくとも１枚の円板を備えた工作物を用意
し、 前記工作物を放電加工の装置内にその電極の一つとして
機能するように設置し、 前記円板に他方の電極として機能する工具の中を回転と
平行移動とを組合せた動きをもって通過させる、 各工程を備え、 前記工具が円周の少なくとも１つの円弧に沿って形成さ
れた径方向のスリットを有する少なくとも１枚のプレー
トより成り、 前記スリットが前記プレート内に画成された中空領域に
連通し、 前記工具内を通過する前記円板の回転と平行移動を組み
合わせた動きによって、前記工具の前記スリットのそれ
ぞれに対応してインペラの羽根が形成される、 ことを特徴とする方法によって達成される。
本発明の別の目的は放電加工の一回の作業によって全体
のインペラを得る方法に存し、この方法はその中央部が
中空である完全な円形のクラウンに沿って径方向スリッ
トを備えた工具を使用したことを特徴とする。
本発明の他の目的は予め回転子の軸に固定された一つ以
上の円板から一つ以上のインペラを有する回転子を直接
的に得る方法に存し、この方法は前記円板に既に説明し
た径方向のスリットを備えた一つ以上の工具を通過させ
ることを特徴とする。
この後者の方法の有利な実施例は、軸と円板とが一体成
形の半加工製品を形成することにより、インペラを軸に
固定する工程が省かれるときに達成される。
本発明の好ましい実施例の幾つかを例示と非限定的な目
的のために、添付図面を参照して以下に説明する。
〔実施例〕
第１図及び第２図を参照すると、ターボ分子ポンプ用の
回転子インペラを放電加工を介して実現する方法が概略
的に描かれており、工具は１で、工作物は２で表してい
る。これらの部材はいずれも放電加工機（それ自体が公
知の故に図示せず）内に設置され、工具が一方の電極を
、工作物が他方の電極を構成している。工具はプレート
４より形成され、等間隔で配設された一連のスリット５
が円形のクラウンに沿って径方向に延び、中心に向けて
プレートの貫通孔７内に連通している。工作物２は望ま
しいインペラの寸法に対応する寸法を有する金属製の円
板で形成され、軸３に固定されているか、軸自体と一体
形成されている。円板の半径は孔７の半径とスリット５
の長さの合計に等しいかそれより小さい。軸３は数値制
御の下で３方向直交軸に沿って平行移動でき更にＺ軸の
周りを回動できる工作主軸台に取り付けられている。
代わりに、工作物と工具との間に回転と平行移動の結合
した相対的な動作が得られる限り、工作物を静止させた
ままで工具ｌの方を動かしてもよい。
工作物のＺ軸に沿った動きとその軸の周りの角αの回転
動作とを結合させることにより、工作物を工具１を通っ
て移動させる螺旋状の動作が得られる。スリット５に対
応して円板５が削られることはないが、２つの隣接する
スリット間で画成される領域６に対向する円板の部分は
放電加工を通じて除去さ−れる。従って各スリット５は
インペラの羽根を形成する。こうして形成されたインペ
ラを第３図に概略的に−示す。プレート４の中央の孔７
に対応する部分の円板材料は除去されずに円板部８を形
成して、そこから羽根９が径方向外側に延びる。工作物
２が工具１を通る際の回転と平行移動により、羽根９は
ねじれて形成される。羽根がそこから発する円板部８に
対して羽根が形成する角度は、第８図乃至第１３図を参
照して後述するように、径方向外側に行くにつれて漸次
変化する。このような工程を経て、従来の製造工程によ
るものと比較して厚さの薄い羽根を得ることができる。
第４図はプレート１０から形成された工具を示し、径方
向のスリット５′がプレート１０の側部１３に形成され
た半円形の凹部１２を囲む半円周に沿って刻まれている
。このように工具は「開いてノおり、複数の円板２が既
に軸に固定されている状態で、或いは同様のしかもより
価値のある状態の下で工程を遂行できるようになってい
る。ここで軸３と円板２は例えば金属製の円柱を丸く削
ったりフライス削りしたりして得られる一体成形（モノ
リシック）半製品として一体的に形成されている。　第
５図、第６図、及び第７図を参照すると、工作物は放電
加工機の工作主軸台に固定されて一連の円板２ａ、２ｂ
、、、２ｎを備えた軸３により構成されている。工具は
第４図のプレー）−１０のように形成された一連のプレ
ート１０ａ、１０ｂ、、、１０ｎより成る。工作物をＺ
軸と垂直な軸に沿って平行移動させることにより、円板
２ａ、、、２ｎは第６図に示すようにプレート１０ａ１
．、Ｉｏｎの間に挿入される。第５図では図を簡略化す
るためにそうしたプレートのうち１枚のみを示している
。工作物に回転と平行移動の結合した動きを付与するこ
とによって、各円板２は対応するプレート１０を通過し
、その結果、円板の半円周上に予定されるインペラの羽
根の半部がすべて各円板上に形成される。この状況はこ
うして形成された羽根９を例示する第７図に示されてい
る。その後、工作物を角αの回転と同じ方向ニ（１８０
−α）０だけ回転させるか、それと反対方向に（１８０
＋α）０だけ回転させ、再び工作物をＺ軸に沿って反対
方向に移動させることによって別の回転と平行移動を与
えつつ工具を通過させる。こうして全ての羽根を備えた
インペラを形成することができる。上記製造方法が第４
図乃至第７図に示した「開いた」工具を用いて、２段階
のみから成る放電加工によって、タービンポンプの完全
な回転子を製造することを予定したものであることは明
らかである。全く同様の方法で、第１図及び第２図に示
したような「閉じた」工具を使用して、単一の作業工程
のみで完全な回転子を製造することも可能である。但し
、この「閉じた」工具は、仕上がった工作物の軸がプレ
ート４の孔７に嵌まりこんだままなのでそれを外すため
に作業終了時に２つの部分に分割される必要がある。こ
の方法によって、隣接するインペラ間の間隙を減少させ
た回転子、とりわけ、一体成形の回転子を得ることがで
き、これによりインペラを軸に固定する問題を解決する
ことができる。
第８図及び第９図は本発明の方法を通じて得られた刻板
９のそれぞれ側面図と平面図である。第８図において符
号９は水平面に対して角β、［斜した羽根９の径方向内
側部の側面を示し、符号１３は水平面に対して角β２傾
斜した羽根９の外縁部の側面を示している。羽根のねじ
れは径方向に沿ったこの側面の変化によって生じる。
工具を通過する工作物の回転と平行移動の組合せによっ
て得られる羽根の上記構造的な特徴によって、圧縮比と
ポンプの排気速度が最適化されるので、特にターボ分子
ポンプの回転子のインペラには有利である。
作業条件を適切に変更することにより、更に以下の仕様
を有する羽根を得ることも可能である。
１）Ｓ＋　＞３２のとき羽根の内側部から外縁部にかけ
て厚さがＳ、からＳ２に変化し、羽根の水平断面積は一
定であり、第８図及び第９図に示すようにｂ＋＝ｂｚで
ある。
２）Ｓ、＝３２で厚さが一定であるが、水平断面積は増
加して第１０図及び第１１図に示すようにｂ＋　＜ｌ）
２である。
３）厚さＳと水平断面積がいずれも羽根が径方向に延び
るにつれて直線的に変化し、第１２図及び第１３図に示
すようにＳｔ　＜Ｓ２及びｂ＋＜ｂｚである。
外側に向けて先が細くなった、即ち根本部分が堅固で外
縁部が軽量の羽根を提供する別の実施例も図示されてい
ないが可能である。
現時点で好ましい本発明の実施例を開示してきたが、本
発明が特許請求の範囲内で修正及び変更を行い得るもの
であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による方法において採用された工具の平
面図、 第２図は本発明による方法の第１の実施例を示す概略斜
視図、 第３図は本発明による方法に従って得られたインペラの
斜視図、 第４図は本発明による方法において採用された工具の他
の実施例の平面図、 第５図は本発明による方法の第２の実施例を示す概略斜
視図、 第６図及び第７図は本発明による方法の第５図に示す実
施例に関する工具と工作物の位置関係をそれぞれ示す概
略側面図、 第８図及び第９図はそれぞれ本発明による方法に従って
得られたインペラの羽根の第１の型を示す側面図と平面
図、 第１０図及び第１１図はそれぞれ本発明による方法に従
って得られたインペラの羽根の第２の型を示す側面図と
平面図、 第１２図及び第１３図はそれぞれ本発明による方法に従
って得られたインペラの羽根の第３の型を示す側面図と
平面図である。 １・・・工具　　　　２・・・円板 ３・・・軸　　　　　４．１０・・・プレート５・・・
スリット　　９・・・羽根 ＦＩ６．１ ／’７Ｇ、５ ＦＩＧ、７

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、１枚以上の羽根を有するタービンポンプ用のインペ
    ラ又は回転子を製造する方法であって、形成されるイン
    ペラに対応する少なくとも１枚の円板を備えた工作物を
    用意し、前記工作物を放電加工の装置内にその電極の一
    つとして機能するように設置し、前記円板に他方の電極
    として機能する工具の中を回転と平行移動とを組合せた
    動きをもって通過させる、各工程を備え、前記工具が円
    周の少なくとも１つの円弧に沿って形成された径方向の
    スリットを有する少なくとも１枚のプレートより成り、
    前記スリットが前記プレート内に画成された中空領域に
    連通し、前記工具内を通過する前記円板の回転と平行移
    動を組み合わせた動きによって、前記工具の前記スリッ
    トのそれぞれに対応してインペラの羽根が形成されるこ
    とを特徴とする方法。 ２、前記中空領域が円形領域であり、前記円板の半径が
    前記円形領域の半径と前記スリットの長さの和より小さ
    いか等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の方法。 ３、陰極としての前記工具が一枚のプレートより成り、
    そこにおいて前記スリットが円形のクラウンにそって等
    間隔に配設されるとともに、前記中空領域が円形孔であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記
    載の方法。 ４、前記工具が一枚のプレートより成り、そこにおいて
    前記スリットが半円周に沿って等間隔に配設されるとと
    もに、前記中空領域がプレートの側部に形成された半円
    形の凹部であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    及び第２項記載の方法。 ５、前記工作物が複数の固定された円板を支持する軸を
    有し、前記工具が複数のプレートを備え、前記円板のそ
    れぞれを隣接する２つの前記プレートの間に作動的に導
    入し、前記インペラの羽根の第一の半部を形成するため
    に前記円板を回転と平行移動を組み合わせた動きで前記
    プレートに向かって動かし、その後、前記工作物を回転
    して前記円板の未加工部分を工具に対応させ、再び同じ
    方角で反対向きの平行移動と回転とを組み合わせた動き
    で前記プレートの方へ動かすことを特徴とする特許請求
    の範囲第４項記載の方法。 ６、前記放電加工される工作物が半製品の一体成形部材
    であることを特徴とする特許請求の範囲第４項及び第５
    項記載の方法。 ７、前記インペラが前記軸と一体であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかの方法に
    従って製造されたタービンポンプ用回転子。 ８、前記インペラが一連のねじれた羽根よりなることを
    特徴とする特許請求の範囲第７項記載のタービンポンプ
    用回転子。 ９、前記羽根のそれぞれが一定の水平面での断面積と、
    半径の関数として変化する厚さを有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第８項記載のタービンポンプ用回転子
    。 １０、前記羽根のそれぞれが一定の厚さと、変形の関数
    として変化する水平面での断面積を有していることを特
    徴とする特許請求の範囲第８項記載のタービンポンプ用
    回転子。 １１、前記羽根のそれぞれの厚さと、水平面での断面積
    がいずれも半径の関数として変化することを特徴とする
    特許請求の範囲第８項記載のタービンポンプ用回転子。
JP2295551A 1989-11-03 1990-11-02 １枚以上の羽根を有するタービンポンプ用インペラ又は回転子を放電加工を用いて製造する方法及びそれにより製造された装置 Expired - Fee Related JPH0755409B2 (ja)

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