JPS58223552A - スクロ−ル部材の加工方法および加工工具 - Google Patents

スクロ−ル部材の加工方法および加工工具

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JPS58223552A
JPS58223552A JP57102028A JP10202882A JPS58223552A JP S58223552 A JPS58223552 A JP S58223552A JP 57102028 A JP57102028 A JP 57102028A JP 10202882 A JP10202882 A JP 10202882A JP S58223552 A JPS58223552 A JP S58223552A
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scroll member
cutting
tool
processing
spiral groove
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Toshikazu Niwa
丹羽　利和
Mineo Takahashi
岑夫 高橋
Kazumi Aiba
一三 相波
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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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】 本発明は、空気、冷媒カス、その他のガス圧縮機あるい
はガス膨張機等に使用されるスクロール流体装置のスク
ロール部材の加工方法およびその加工工具に関するもの
である。
まず、スクロール流体機械が圧縮機として作動する場合
の作動原理について説明する。第１ａ図から第１ｄ図は
、その作動原理を説明する図である。第１ａ図において
、旋回スクロール１と固定スクロール２０曲線はインボ
リーートまたはこれに類似する曲線である。第１ａ図は
吸入完了と同時に圧縮を始める状態の旋回スクロール１
と固定スクロール２との関係位置を示し、第１ｂ図、第
１０図はそれぞれ、第１ａ図から反時計方向に９０°　
、１８０°、２７０°回転した状態を示したものである
。ここで、旋回スクロール１の中心５は固定スフローＡ
／２の中心６０回りを円運動するが、旋回スフローＡ／
１は、その中心５に関しては見かけ上回転しない、すな
わち自転しない。以後これを旋回運動と称する。第１ａ
図から第１ｂ図、第１Ｃ図の状態に移るにしたがって両
スクロール１．２によって形成される密閉空間が減少し
、液体は圧縮され、第１Ｃ図と第１ａ図との間のある回
転角度で、密閉空間と吐出ボート３とが通じるこ閉空間
の容積が減少してい、く状態を打点して示しである。そ
して、第１ｄ図から旋回スクロール１が反時計方向に９
０度回転することによシ、元の状態、すなわち、第１ａ
図の状態に戻る。また、第１ａ図乃至第１ｄ図において
密閉空間は両スクロール１．２の半径方向接点４によシ
形成される上記のような作動原理を利用したスクロール
流体機械は、し７プロ型の流体機械等に良く見られるよ
うに電動機の駆動軸と連結して密閉容器の中に格納した
、いわゆる密閉形スクロール流体機械としては米国特許
第４，０６５，２７９号等に示されており、また、一般
に密閉形のガス圧縮機としては実開昭５４−１２０７１
０、特開昭５５−４６０８１および実開昭５５−７６４
８５等に示されている。
次にこれらの従来のスクロール圧縮機を第２図を参照し
て説明する。密閉容器１０内には圧縮機部１１が上部に
、電動機部１２が下部に連設されて収納されて込る。圧
縮機部１１は、平板部１３に渦巻状のラップ部１４を直
立させて、旋回運動をする旋回スクロール１５と、平板
部１６Ｈに渦巻状のラップ部＋７ｂを直立させ、７レー
ム１８に固定された固定スクロール１９を互にかみ合わ
せて形成されている。電動機１２の回転軸と一体のクラ
ンク軸２０の下端は密閉容器１０の底部に形成された油
溜め２１に浸漬され、このクランク軸２０には下端は軸
心に開口し、上端は回転軸心に対し偏心した位置に開口
する油孔２２ａが穿設されている。また、旋回スクロー
ル１５には、吸入圧力と吐出圧力の中間程度の圧力にな
る位置に連通孔２３を設け、中間の圧力になる中圧空間
室２４を設けている。そして、上記り２ンク軸２０の上
端は、旋回スクロール１５のＦ方に突設し７′Ｃボス部
２５に嵌合されている。したがって、クランク軸２００
回転によシボス部２５がフレーム１８の中圧空間室２４
内を旋回することによプ旋回スクロール１５は旋回運動
を行ない、旋回ラップ１４と固定２ツブ１７の互いの接
触点の移動によシ、吸入管２６よｐ吸入されたガスは渦
巻状の外側室から内側に向けて圧縮され固定スクロール
１９の中央に設けた吐出口２７よシ密閉容器１０内の空
間２８に吐出され、次いで吐出管（図示せず）を介し機
外に送出される。即ち、旋回スクロール１５と固定スク
ロール１９０両シップ部１４゜１７および平板部２３．
ｌｂにより形成される密閉室の容積は外側から中央に移
動するに従い減少し圧力が上昇する。しかして、旋回ス
クロール１５とフレーム１８にて形成される中圧空間室
２４は前述のように、連通孔２３によシ吸入圧力と吐出
圧力の中間の圧力に保持されている。そこでこの中間圧
力と圧縮部内圧力との差圧によシ、旋回スクロール１５
を固定スクロール１９に押しつけ、両２ッグ部１４．１
７の先端と平板部１６．１３との隙間の７一ル部の密着
を保持する。更に密閉容器１０内部は吐出圧力になって
おシ、中圧空間室２４よシ高いので、その圧力差によシ
、冷凍機油はクランク軸２０内の油孔２２を押し上げら
れ摺動部に給油される。
以上説明したようなスクロール流体機械にあっては、ス
クロール部材を形成する固定スクロールと旋回スクロー
ルの二つのラップの側壁が互に接触し、該接触部を移動
させながっ密閉空間を形成し、シールを行ないながら次
第に空間容積を縮小させ圧力を高めていくものであるか
ら、ラップの側壁面および平板部の接触面には精密な表
面仕上げ加工を必要としている。
このため、従来は主としてエンドミル切削によって精密
に表面仕上加工を行っていたが、エンドミル切削によっ
て渦巻状のラップを加工する場合には、ラップの中心か
ら外周方向へ、またはその逆に外周方向から中心に向っ
て、切削工具をラップに対して相対的に移動して行なう
。そして、該加工はラップの内面および外面の両面を別
々に加工しなければならず、多分の加工時間を要し、量
産性に欠けると共にエンドミル切削加工によっては特に
側面の加工を充分良好に行なえないという欠点を有して
いた。
上目己の欠点を除去するための、試みとして特開昭ｂｒ
−１５６５７には、スクロール部材の仕上げ形状とはｙ
〜同一の形状で渦巻体先端部の両側壁面に複数個の切削
用刃を設けた加工工具を、渦巻状の素材と噛合うように
保持し、該加工工具に円軌道運動を与えながら渦巻体［
１０壁面に沿って送シ、表面加工するような構成が開示
されて匹るが、加工工具に円軌道運動を与えなから渦巻
体側壁面に沿って切削していくのであるから、今だ相当
長い加工時間を要するものであシ、また、渦巻体先端部
の両側壁面に複数回の切削用刃を固定することは、切削
工具自体の製作も簡単ではない。
本発明の目的は、スクロール部材の側壁面をきわめて短
い加工時間で一気に表面仕上げ加工できる量産性のある
加工方法とその加工工具を提供するものである。
本発明は、上記の目的を達成するために、スクロール部
材の渦巻状ラップとメス形の関係にある渦巻溝を形成し
た総形切削工具を具え、該総形切削工具の切刃を少なく
とも渦巻溝の片縁に形成し、しかる後、前記総形切削工
具あるいは被加工物である前記スクロール部材を軸方向
にのみ駆動させてラップ１ＩＩＩＩ壁面をンーービング
加工するように構成した特徴を有するものである。
以ド、本発明を第３図乃至第１４図に示す一実施例によ
シ詳゛細に説明する。
第３図において、１００は総形切削工具で、加工装置１
０１に固定されておシ、該総形切削工具１００に対面す
る位置にスクロール素材１０２を位置させ同時に加工装
置１０１の加工テーブル１０３に取付けられている。該
加工テーブル１０３は連結軸１０４を介して図示してな
い駆動手段、たとえば油圧装置に連結されておシ、スク
ロール素材１０２を矢印で示すように軸方向に駆動させ
てラップ側壁面の７１−ビ／グ加工を行なう。このよう
に、被加工物であるスクロール素材１０２を移動させる
換シに総形切削工具１００の方を移動させて加工しても
良い。
第４図は、総形切削工具１００の平面図で、被加工物の
スクロール部材とメス形の関係に渦巻溝１０．５を形成
しておシ、該渦巻溝１０５の徴には切刃１０６，１０７
が形成されている。該切刃のが全てインポリーート曲線
のものに対しては渦巻溝１０５の切刃１０６，１０７も
全てインボリーート曲線の切刃に形成され、スクロール
部材の渦巻がインボリーート曲線と円弧の組合わせの場
合には切刃の曲線も同様の曲線の組合わせに形成され１
．該円弧は渦巻の巻始部と巻終部に形成される。また、
曲線はイン、？Ｖ−−ト以外の曲線でも良い。
第６図はシー−ピング加工の途中の状態を示すもので、
ラップ素材１０８を仕上寸法に表面加工して渦巻状ラッ
プ１０９を得る。この加工速度は、きわめて短い時間で
可能であシ、数秒のオーダーで加工できることを確認し
ている。
第７図は、表面加工が終えた後の渦巻状ラップ１０９０
部分図で、平板部１１０の平面から極わずかな寸法（ａ
）の未加工部分が残る。しかし、スクロール部材の平板
部１１０には別に平面仕上げ加工を施した鏡板１１１を
ラップ間に嵌込むことによシ、相手聞スクロール部材の
２ツブ端面との接触は充分気密性を得ることができる。
上記の説明では、渦巻状ジップ１０９と平板部１１０が
一体のものをショーピング加工する場合について述べた
が、該渦巻状ラップ１０９と平板部１１０を別体のもの
とすれば渦巻状２ツブ１０９のシー−ピング加工は未加
工部分を残さずに加工できることは当然である。この場
合には渦巻状ラップ１０９を嵌込む溝等を平板部に設け
る必要がある。
総形切削工具１００の切刃１０６．ｌＱ７は多数個のス
クロール部材の加工にょシ切削能カが低下する。この場
合には総形切削工具１００の切刃１０６．１０７を研摩
することにょシ切削能力を回復することができる。研摩
は総形切削工具１゜Ｏの面１１２を行なうが、平面であ
るので研摩はきわめて簡単である。切削能力の回復を計
るために切刃１０６．１０７の研摩を行なえば、二番角
がＯでない切刃を持つ総形切削工具の場合には、第９図
、第１０図に示すように渦巻溝１０５の幅寸法が大きく
なる。第９図において、隣接する渦巻溝１０５の二番角
は同一であるから、切刃の先端１０７ａと１０７ｂの間
の寸法Ｐ（ピッチ囮）は面１１２を研摩しても変らない
。今、面１１２を研摩する前の切刃の先端１０７ａと１
０６ａの寸法をＣとすると、研摩した後の総形切削工具
１１４の面１１３の切刃の先端間の寸法はαとなル、寸
法２Ｅ３（オフセット量１ＩＩＩＩ）だけ渦巻溝１１５
の幅が大きくなる。渦巻溝１１５の幅が大きくなれば、
最早渦巻２ツグ１０９の両ｆｉｌｌ！Ｉｉ面を一度にノ
ー−ピング加工して正しい寸法に仕上げることはできな
い。このように多数個のスクロール部材の両側壁面の加
工を終え、再研摩した総形切削工具１１４はラッグｆｉ
ｌｌ壁面を片面づ）７ｊ＆−ピング加工する工具として
使用される。第１１図はラップ側憶面を片面づつシー−
ピング加工する場合の加工途中の状態を示すもので、研
摩した面１１３の片方の切刃のみがスクロール素材１０
２のラップ素材１０８の片側壁面に接触して切削してい
る第１２図は切削状態を平面的に見た場合を示すもので
、点ｊｉｂ、１１７，１１８．１１９および１２０は切
刃とラップ素材１０８の輿壁面の隣接触点を表わす。こ
のようにして片面の加工が終えると、今度は他の加工し
−Ｃないラップ素材１０８の側壁面１２１を加工するが
、このときは総形切削工具１１４あるいはスクロール素
材１０８を取付けた加工テーブル１０３を少し廻動させ
て位置決めしなおす必要がある。この位置決めのために
廻動させる量は仕上げ代に見合っノζ分だけラップ素材
ＩＬ１Ｂに切刃を切込んだ状態になる角度であれば良い
。この角度は前述した切刃の研摩によって摩耗した、オ
フセット量ｈｉ　（礪）に比例した量である。このオフ
セット角度（Ａ）とオフセット量１）との関係は第１３
図に示す線図から容易に得られる。第１３図の線図から
理解されるようにオフセット量Ｅ　（ｓｇ　）とオフセ
ット角度（Ａ）との関係は、ピッチ（Ｐ）が一定である
ので、Ａ＝３．６０　（Ｅ／Ｐ　）の関係にあシ、直線
的に変化する。実際にオフセット角度を知るためには、
先にオフセット量Ｂ　（ｅｘ　）を実測する必要がある
が、オフセット角度（Ａ）はインポリ、−トの基礎円周
シの角度であるため、測定は容易である。
このようにして両面の加工を行なうが、前述した両面を
同時に加工する場合もそうであるが、加工が終った後総
形切削工具１１４とスクロール部材を引離すときは多少
総形切削工具あるいはスクロ−ル部材を戻すように廻動
させてやれば、切刃と表面加工を終えたラップ側壁面と
の間に隙間ができるので、切刃の刃先で仕上げ面に傷を
付けることはない。
上記したように、切刃の再研摩によってオフセット量Ｅ
（−）は大きくなっていくが、位置決角就が変っていく
のみで加工する上に支障はない。
また、総形切削工具は工具の二番面１３０方向への研削
代を多くすることができるので、何度でも繰り返し一〇
再研摩し使用でき、かノ、研摩面も平面であるからきわ
めて簡単に再研摩ができる。
切刃を再研摩して使用する総形切削工具の渦巻溝の曲線
は全でインボリーート曲線である方が望ましい。
なぜなら、再研摩によって切刃の刃先間寸汰が２Ｅ（オ
フセットｔＨ）だけ大きくなる場合、そ（Ｌ　Ｋ　Ｌ６
して角度Ａ（オフセット量）だけ総形切削工具あるいは
スクロール素材を廻動させて位置決めするが、渦巻溝の
曲線とスクロール部材のラップの曲線がインポリ、−ト
曲線であれば全ての切刃の先端を一様にスクロール素材
に接触させることができる。
しかし、スクロール部材の渦巻の巻始めと巻終）の外壁
面の一部に円弧曲線を用いた場合には、この円弧部分の
シップ側壁面の一部が加工されず素材面のま＼残るが、
該円弧部分は互に組合わされた固定スクロールと旋回ス
クロールの両２１グの接触させる必要のない部分である
から実用上側壁面が精密に表面加工されていなくとも支
障ないまた、渦巻溝の曲線は、上記インボリーート曲線
の今に限定するものでなく、その他のスクロール部材の
ラップ曲線として使用される範囲の曲線全てを含むもの
である。
本発明の総形切削工具は渦巻溝の縁に切刃を形成するも
のであるから、該緻の切刃部分の適宜厚さ部分のみ工具
鋼として別に製作し、ロー付等によシ工具本体と一体に
形成することもできる。
本発明は、短時間に一気にスクロール部材の２１プ四壁
面を７−−ピング加工する方法を提供するものであるが
、渦巻の巻数が多くなシ切削部の長さが長くなると相当
大きな加圧力を必要とする。この加圧力を小さくするこ
とは、工具の寿命を長くすることや装置全体の小型化に
も役立つ。
第１４図は、切削工具に超音波撮動を与えながっシー−
ピング加工する手段を示すものである。
２００はヘッドで、該ヘッド２００の端部には超音波振
動子２０１が取付けられておシ、該超音波振動子２０１
にはコーン２０２とネジ２０３によってホーン２０４が
取付けられている。２０５は総形切削工具で、上記ホー
／２０４に固定されてお９、該総形切削工具２０５は加
工テーブル２０６に位置決めして固定されているスクロ
ール素材２０１の上方に設置さ扛ている。
そして、超音波振動（Ｗ）を総形切削工具２０４に与え
ながっ７．−ピング加工を行なう。
今、臨界切削速度をＶ　（ｍ　７分）、超音波の振幅を
Ａ（−）、周波数をＦ’（ＫＨ２）とすると、これらの
間にはｖ＝ｏ、ａｒｚＡｐの関係があシ、ここで、仮に
Ａ＝１５１１１．Ｆ＝１７．７ＫＨｚと仮定すると、■
は１００ｍ／分となって、加工速度は前記した数秒の加
工時間よシ更に速い加工が可能である。これによれば、
加工速度が速く、加工抵抗も少なくすることができるの
で、ラップ側壁面を高精度に、表面粗さも滑らかに加工
できると共に、加工時間の短縮、切削工具の寿命延長、
装置の小ｍ＠藍化、更には装置製作費の低廉化にも役立
つものである。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図乃至第１ｄ図はスクロール圧縮機の作動原理を
説明する平面図、第２図は従来機の断面図、第β図は、
本発明の加工方法を説明する装置の側面図、第４図は、
本発明の総形切削工具の平面図、第５図は第４図の切刃
部分拡大図、第６図は加工途中における総形切削工具と
スクロール素材の断面図、第７図は、加工後のラップ部
分図、第８図は一実施態様図、第９図、第１０図は総形
切削工具の部分断面図、第１１図は、工具再研摩後の〃
ロエ途中における総形切削工具とスクロール素材の断面
図、第１２図は工具再研摩後の加工状態を説明する平面
図、第１３図はオフセット量−角度線図、第１４図は超
音波振動を与えながら加工する装置の四面図である。 １００・・・総形切削工具　　１０１・・・加工装置１
０２・・・スクロール素材　　１０３・・・加工テーブ
ル　　１０４・・・連結軸　　１０５川渦巻溝　　１０
６、＋０７・・・切刃　　１０８・・・ラップ素材１０
９・・・ラップ　　１１０川平板部　　１１１・・・鏡
板　　１１２，１１３・・・面　　１１４・・・総形切
削工具　　１１５・・・渦巻溝　　１１６．１１？。 １１８．１１９．１２０・・・点　　１２１・・・囲壁
面２００・・・ヘッド　　２０１・・・超音波振動子２
０２・・・コー／　　２０３・・・ネジ　　２０４・・
・ホーン　　２０５・・・総形切削工具　　２０６・・
・加工テーブル イ′ｔ′遥人　弁萄手　Ｎ　用　利：幸船嘴　＄１ｂｆ
Ｊ ′＃閏 第７国 Ｉ８出 妾９■　　　　　　享ＩＤ団 ￥１１図 享１２団 ｌａ　（ｌｙｌｈｌ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、スクロール流体機械のスクロール部材を切削工具で
    削出す方法において、前記被加工物とメス形の関係にあ
    る渦巻溝を有する総形切削工具を具え、該総形切削工具
    の切刃を少なくとも渦巻溝の片縁に形成し、しかる後、
    前記、総形切削工具あるいは前記被加工物を軸方向にの
    み駆動させて加工する前記スクロール部材の加工方法。 ２、渦巻溝の両縁全域に切刃を形成し、被加工物の両側
    壁面を同時に加工する特許請求の範囲第１項記載のスク
    ロール部材の加工方法。 ３、渦巻溝の両縁全域に切刃を形成し、被加工物の側壁
    面を片面づつ加工する特許請求の範囲第１項記載のスク
    ロール部材の加工方法。 ４、渦巻溝の両縁の切刃間寸法を測定し、該寸法に応じ
    て総形切削工＾を廻動させて位置決めしてから加工する
    特許請求の範囲第３項記載のスクロール部材の加工方法
    。 ５、　　、！Ｉ１１方向にのみ駆動させる駆動力が加圧
    力のみ、あるいは加圧力と超音波振動である特許請求の
    範囲第１項記載のスクロール部材の加工方法。 ６、スクロール流体機械のスクロール部材を切Ｓｔ＋す
    る工具で、被加工物とメス形の関係に渦巻溝を形成し、
    該渦巻溝の少なくとも片嫌に切刃を形成したスクロール
    部材の加工工具。 乙　渦巻溝の黴に形成する切刃がスクロール部材の曲線
    と同一の総形刃形である特許請求の範囲第６項記載のス
    クロール部材の加工工具。 ８０．渦巻溝の黴に形成しｌ上切刃の曲１ｆｉＡがイン
    ボリーート曲線である特許請求の範囲第１項記載の一ス
    クロール部材の加工工具、。 ９、渦巻溝の像に形成し７ヒ切刃の曲線がインボリーー
    ト曲線と円弧の組合せからなる特許請求の範囲第１項記
    載のスクロール部材の加工工具。 １０、円弧状切刃が渦巻の巻始部と巻終部に形成されて
    いる特許請求の範囲第９項記載のスクロール部材の加工
    工具。 １１、渦巻溝の少なくとも片縁に形成した切刃カニ少な
    くとも１巻以上の渦巻を形成してなる特許請求の範囲第
    ６項記載のスクロール部材のカロエ工具１２、切刃部分
    が切削工具の先端に取外可能に設けられている特許請求
    の範囲第６項記載のスクロール部材の加工工具。
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