JPS62253903A - スクロ−ル形流体機械におけるスクロ−ル渦巻体の加工方法 - Google Patents

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、インボリュート形状の渦巻体をもつ固定スク
ロール及び公転スクロールを備えたスクロール形流体機
械におけるスクロール渦巻体の加工方法に関する。

（従来の技術） 従来、スクロール形流体機械におけるインボリュート形
状の渦巻体の加工方法としては、第２図に示す巻角（／
ＡＯＣ＝ψ）をパラメータとして得られる下記のインボ
リュートの関係式に基づいて、ＮＣ工作機械等における
２つの直線軸つまりＸ軸とＹ軸とを同時制御することに
より、すなわち静止した工作物に対しては、切削手段を
Ｘ軸とｙ軸方向にインボリュートの軌跡通りに動かす工
作物を固定するテーブルを同じくｘ軸とｙ軸方向にイン
ボリュートの軌跡通りに動かすことにより、その加工を
行なっていた。

尚、基礎円の半径を（ａ）とし、巻角（φ）をパラメー
タとするインボリュートの関係式は次の通りである。

Ｘ＝ａ（ｃｏｓφ＋ψｓｉｎφ） ｙ＝ａ（ｓｌｎψ−φｃｏｓψ） （発明が解決しようとする問題点） ところが、通常ＮＧ工作機械では、その制御用サーボモ
ータの回転をボールネジを介して前記各軸（Ｘ軸及びＹ
軸）の直線運動に置き換えているため、各軸において往
復運動が行なわれた場合折り返し点近傍で、ボールネジ
のバフクラッシュの影響により機械の追従に遅れが生じ
てしまうのである。

従って、スクロールの渦巻体の加工においては、その幾
何学的性質上、１軸の動きを見た場合、往復運動になら
ざるをえず、必然的に工作物の輪郭形状精度がバックラ
ッシュの影響を受けること＼なり、第６図の丸で囲んだ
特異な部分で加工誤差が大きくなる問題があった。

特にスクロール形流体機械における渦巻体の輪郭形状の
精度はμオーダーの要求があるのにもか＼わらず、前記
のバックラッシュによる影響は数μから大きいもので数
１０μ程度となる問題があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、スクロール渦巻
体を高精度に加工することのできる方法を提供する点に
ある。

（問題点を解決するための手段） そこで、基礎円の半径を（ａ）とするインポリニート形
状の渦巻体をもつ固定スクロール（２）及び公転スクロ
ール（３）を備えたスクロール形流体機械におけるスク
ロール渦巻体の加工方法において、前記スクロール（２
）（３）の工作物（４）を、該工作物（４）上に任意に
定める静止した直交座標系（ＯＸＹ）の原点（Ｏ）を通
りかつ前記座標系（ＯＸＹ）と直交する軸心（Ｚ）のま
わりに、角速度（ω）で定速回転させると共に、前記静
止した座標系（ＯＸＹ）におけるＹ軸と平行で、前記原
点（Ｏ）に対し前記基礎円の半径（ａ）の距離を置いて
描いた軌跡（ｄ）上に、切削手段（５）を速度（ｖ＝ａ
・ω）で定速移動させて、前記工作物（４）にインボリ
ュート形状の渦巻体を加工する如くしたのである。

（作用） 角速度（ω）で定速回転する前記工作物（４）は、定速
度（ａＳω）で直線移動する前記切削手段（６）により
、インボリュートの輪郭に加工形成されるのであり、こ
のとき前記切削手段（５）は、前記工作物（４）に対し
て同一方向で、かつ均一な速度で移動するのであるから
、渦巻体のインボリュートを高精度に加工できること−
なるのである。

（実施例） ル形流体機械であって、密閉ケーシング（１）の上部に
、インボリュート形状の渦巻体（２０）（３０）をもっ
た固定スクロール（２）と公転スクロール（３）とを対
向状に組合せて内装する一方、その下部に、駆動軸（６
）をもったモータ（７）を内装して、前記駆動軸（６）
と一体形成するカウンタウェイト（８０）　％　Ｍカウ
ンタウェイト（６０）に従動されるスイングリンク（８
）、及び自転防止機構を構成するオルダムリンク（８）
を介して、前記公転スクロール（３）を前記固定スクロ
ール（２）に対し公転駆動させ、前記渦巻体（２０）（
３０）間に形成される圧縮室（１０）（１１）において
、冷媒を圧縮する如くしている。

尚、第４図中、（１２）は吐出孔、（１３）は吐出管で
あり、また、前記渦巻体（２０）（３０）の端部に設け
る溝（２１）（３１）には、チップシール（１４）（１
５）を嵌合させている。

は、詳しくは第５図に示すように、その渦巻外側輪郭（
２ａ）では、中央部の点（Ｐ　Ｉ）から外周部の点（Ｐ
２）に至るまでが、半径を（ａ）とする基礎円（Ｓ）に
よるインボリュートとなっており、一方その渦巻内側輪
郭（２ｂ）では、中央部の前記吐出孔（１２）の近傍で
は点（Ｐ、）から点（Ｐ４）までが、前記吐出孔（１２
）を構成する円と同一半径をもつ円弧となっており、ま
た点（Ｐ４）から外周部の点（Ｐ、）に至るまでが前記
基礎円（Ｓ）によるインボリュートとなっている。尚、
前記公転スクロール（３）の渦巻体（３０）も、前記渦
巻体（２０）と同様の形状となっている。

そして以上のように構成するスクロール形流体機械にお
いて、そのスクロール渦巻体（２０）（３０）の加工方
法について次の如くしたのである。

すなわち、第１図に示すように、前記スクロール（２）
（３）の工作物（４）を、該工作物（４）上に任意に定
める静止した直交座標系（ＯＸＹ）の原点（Ｏ）を通り
かつ前記座標系（ＯＸＹ）と直交する軸心（Ｚ）のまわ
りに、角速度（ω）で定速回転させると共に、前記静止
した座標系（ＯＸＹ）におけるＹ軸と平行で、前記原点
（Ｏ）に対し前記基礎円の半径（ａ）の距離を置いて描
いた軌跡（ｄ　）　ｆに、切削手段（５）を速度（ｖ＝
ａ・ω）で定速移動させて、前記工作物（４）にインボ
リュート形状の渦巻体を加工する如くしたのである。

実際には、ＮＣ工作機械のマシニングセンターのＺ軸に
直角な而（ＯＸＹ）上に、ＮＣロータリーテーブル（１
６）を置き、そのテーブル（１６）の上に前記工作物（
４）を固定し、前記テーブル（１６）を角速度（ω）で
定速回転させると共に、切削手段（５）を回転中心（Ｏ
）より（Ｘ、Ｙ）＝　（ａ、ｋ）なる点からＹ軸に平行
に速度（ｖ＝ａｅω）で定速移動させるのである。

尚、こＮで（ａ）は、加工しようとする渦巻体における
インポリエートの基礎円の半径であり、また（ｋ）は、
第５図に基づいて前述した渦巻内側輪郭（２ｂ）の中央
部に形成される円弧部Ｉ′−一１−５ 分（Ｐ、Ｐ４）に見合って設定される定数である。

また、前記テーブル（１６）の回転と、前記切削手段（
５）の直線移動とを、ラックとピニオンを利用して１つ
のモータで制御する如くしてもよい。この場合、前記テ
ーブル（１６）の回転速度（ω）に対し、前記切削手段
（５）の速度が（ｖ＝ａ・ω）となるようにギヤ比を設
定するのである。

次に、上記の手順により、渦巻体が基礎円の半径を（ａ
）とする所定のインボリュートとなる理由について説明
する。尚、説明を簡単にするためｆｌｉＪ記定数（ｋ）
を零とした場合について述べる。

第２図において、基礎円の半径を（ａ）、姶トン　／Ａ
％ｌ−↓プノー１−Ｕ　ｌコ　−Ｌ　／Ｔ−’Ｓ　爪匿
古（Ｏ）に関する差足曲線、すなわち原点（Ｏ）から前
記インボリュート（Ｉａ）上の任意点（Ｐ）における接
線（ＰＨ）へ下した垂線（ＯＨ）の足（Ｈ）の軌跡を考
えると、図より明らかなように、 ０Ｈ＝ａφ ＺＢ　ＯＨ＝　？　ＣＯＡ　＝ψ こＮでψ＝ωｔとおくと明らかとなるように、上式は、
前記点（Ｈ）の軌跡が、原点（Ｏ）を端点とし線分（Ｏ
Ｂ）を始線として重なる半直線（Ｑ、）が、原点（Ｏ）
のまわりに定速（ω）で反時計方向に回転するとき、前
記半直線（免）上を原点（Ｏ）から等速（ａＳω）で遠
ざかっていくアルキメデスの幅線となっていることを表
わしている。

従って、第３図において、静止した直交座標系（ＯＸＹ
）に対し、角速度（ω）で時計方向に回転している直交
座標系（ｏｘｙ）を考えると、この回転している直交座
標系（ＯＸＶ）トにおいて前述した通りアルキメデスの
綿線となっている前記点（Ｈ）の軌跡は、前記静止した
直交座標系（ＯＸＹ）においては、原点（Ｏ）を端点と
するＹ軸上の半直線（（′）上を等速（ａ・ω）で移動
すること＼なる。

一方、前記インポリニー）（Ｉａ）の任意点ＣＰ）と、
該点（Ｐ）における前記インボリュート（Ｉａ）の原点
（Ｏ）に関する垂足曲線上の点（Ｈ）とは、第２図から
明らかなように、ＰＨ＝ａ よって、第３図において、回転している直交座標系（ｏ
ｘｙ）上においてインポリニート（Ｉａ）となる前記点
（Ｐ）の軌跡は、静止した直交座標系（ＯＸＹ）におい
ては、座標（Ｘ、Ｙ）＝（ａ、Ｏ）を端点とするＸ＝ａ
なるＹ軸と平行な半直線（ｄ）上を等速（ａ・ω）で移
動すること＼なる。

これをさらに詳記すると、次の如くなる。

第２図において、基礎円の半径を（ａ）とするインボリ
ュート（Ｉａ）の極座標表示（「。

θ）は、次式のようになる。

Ｑ＝、？ＡＯＱ−、？ＰＯＱ ＝ψ−ｔａｆ’（ａφ／ａ）＝ψ−ｊ　ａ　ｎ’　　ψ
一方、第３図において、端点（Ｘｔ　Ｙ）＝　（ａ。

０）から出発し半直線（ｄ）上を速度（ａ１１ω）で移
動する点（Ｐ）は、を時間後、静止した直交座標系（Ｏ
ＸＹ）において（Ｘｔ　Ｙ）＝　（ａｔ−ａ・ω・ｔ）
に達する。この点（Ｐ）を角速度（ω）で回転している
直交座標系（ｏｘｙ）において極座標表示（ｒ′、θ′
）すると、次式のようになる。

θ＝ｌｘＯＸ−ＺＰＯＸ ＝ωｔ　−ｊａｎ’　　（ａωｔ／ａ）＝ωｔ　−ｊａ
ｎ“１　（ａｔ） よって、ψ＝ωｔとおくと、この（ｒ′、θ′）は、上
式（ｒ＋　　θ）と同形であるから、前記点（Ｐ）の軌
跡はインボリュートとなるのである。

従って、前記点（Ｐ）の軌跡上に前記切削手段（５）を
移動させると、所定のインボリュート形状の渦巻体が得
られるのである。

カくシて、スクロール渦巻体は、その中央部から外周部
にわたって同一方向でかつ等速度で移動する前記切削手
段（５）により、均一に切削加工されるのであるから、
従来問題となったボールネジのバックラッシュ等に影響
されることもなく、高精度に加工されるのである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、基礎円の半径を（ａ）と
するインボリュート形状の渦巻体をもつ固定スクロール
（２）及び公転スクロール（３）を備えたスクロール形
流体機械におけるスクロール渦巻体の加工方法について
、前記スフ（４）上に任意に定める静止した直交座標系
（ＯＸＹ）の原点（Ｏ）を通りかつ前記座標系（ＯＸＹ
）と直交する軸心＜２＞のまわりに、角速度（ω）で定
速回転させると共に、前記静止した座標系（ＯＸＹ）に
おけるＹ軸と平行で、前記原点（Ｏ）に対し前記基礎円
の半径（ａ）の距離を置いて描いた軌跡（ｄ）上に、切
削手段（５）を速度（ｖ＝ａ＊ω）で定速移動させて、
前記工作物（４）にインボリュート形状の渦巻体を加工
する如くしたことを特徴とするものであるから、スクロ
ール渦巻体を高精度に加工できるのである。

特に、従来問題となったボールネジのバックラッシュ等
の影響で生じた渦巻体の特異な部分での加工誤差を確実
に防止できるに至ったのである。

また角速度（ω）による定速回転と、定速度（ａ・ω）
による直線移動とを組合わせた簡単な方法であり、複雑
な数値制御要素をもたないものであるから、その加工勝
手がきわめて良いのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加工方法を説明する概略斜視図、第２
図及び第３図は同原理を説明するための図面、第４図は
スクロール形流体機械の一部省略縦断面図、第５図は固
定スクロールの下面図、第６図は従来の方法における問
題点を説明するための図面である。 （２）・・・・・・固定スクロール （３）・・・・・・公転スクロール （４）・・・・・・工作物 （５）・・・・・・切削手段 第２図 〆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基礎円の半径を（ａ）とするインボリュート形
   状の渦巻体をもつ固定スクロール（２）及び公転スクロ
   ール（３）を備えたスクロール形流体機械におけるスク
   ロール渦巻体の加工方法であって、前記スクロール（２
   ）（３）の工作物（４）を、該工作物（４）上に任意に
   定める静止した直交座標系（ＯＸＹ）の原点（Ｏ）を通
   りかつ前記座標系（ＯＸＹ）と直交する軸心（Ｚ）のま
   わりに、角速度（ω）で定速回転させると共に、前記静
   止した座標系（ＯＸＹ）におけるＹ軸と平行で、前記原
   点（Ｏ）に対し前記基礎円の半径（ａ）の距離を置いて
   描いた軌跡（ｄ）上に、切削手段（５）を速度（ｖ＝ａ
   ・ω）で定速移動させて、前記工作物（４）にインボリ
   ュート形状の渦巻体を加工する如くしたことを特徴とす
   るスクロール形流体機械におけるスクロール渦巻体の加
   工方法。