JPS63176682A - Pump - Google Patents

Pump

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JPS63176682A
JPS63176682A JP924287A JP924287A JPS63176682A JP S63176682 A JPS63176682 A JP S63176682A JP 924287 A JP924287 A JP 924287A JP 924287 A JP924287 A JP 924287A JP S63176682 A JPS63176682 A JP S63176682A
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JP
Japan
Prior art keywords
discharge machining
pump
electric discharge
machined
spiral blade
Prior art date
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Pending
Application number
JP924287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Inoue
潔 井上
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Inoue Japax Research Inc
Original Assignee
Inoue Japax Research Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Inoue Japax Research Inc filed Critical Inoue Japax Research Inc
Priority to JP924287A priority Critical patent/JPS63176682A/en
Publication of JPS63176682A publication Critical patent/JPS63176682A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable accuracy to be obtained, by machining a fitting surface and/or a sliding surface of a part, which is mutually fitted or relatively slided, by grinding, wire cut electric discharge machining, etc. CONSTITUTION:A main unit 1, which forms tapers 1a, 1b to be machined by wire cut electric discharge machining or diesinking electric discharge machining, fits a taper 2a, machined in the periphery of a right cover 2, and a taper 3a, machined in the periphery of a left cover 3, to the tapers 1a, 1b. And the covers 2, 3 are secured in such a manner as to be pressed into the respective tapered parts 1a, 1b of the main unit 1 by the head part of a bolt 4 screwed to the main unit 1. Accordingly, a pump of required accuracy can be manufactured by only its assembly through positioning and obtaining accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は研削、ワイヤカット放電加工、型彫放電加工
等で高精度に加工した流体用のポンプに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a fluid pump machined with high precision by grinding, wire-cut electrical discharge machining, die-sinking electrical discharge machining, or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

精度の要するポンプ、例えばスクロールポンプは2つの
うず巻羽根(スクロール)の中一方の固定側のうず巻羽
根と他方の可動側のうず巻羽根とが接触してエキセン駆
動するとき、接触部分で囲まれた三日月状の圧縮空間が
外から内側に向かって連続的に小さくなって流体を圧縮
するものである。従来このスクロールポンプは切削加工
、焼入等の熱処理、研削加工等の工程を経て組立てられ
ている。
Pumps that require precision, such as scroll pumps, have two spiral blades (scrolls), one on the fixed side and the other on the movable side, when they come into contact and are driven eccentrically. The crescent-shaped compression space becomes smaller continuously from the outside to the inside, compressing the fluid. Conventionally, this scroll pump has been assembled through processes such as cutting, heat treatment such as hardening, and grinding.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

スクロールポンプは固定側のうず巻羽根と可動側のうず
巻羽根とを組合せて、可動側のうず巻羽根を公転揺動さ
せることにより2つのうず巻羽根の接触線を次々に移動
させることによって流体を加圧或いは減圧等しながら吸
排するポンプである。
A scroll pump combines a fixed side spiral blade and a movable side spiral blade, and rotates the movable side spiral blade to move the contact line of the two spiral blades one after another, thereby pumping fluid. This is a pump that sucks and discharges water while pressurizing or depressurizing it.

従って、固定側のうず巻羽根に対する可動側のうず巻羽
根との相対的な位置関係が悪いと次々に移動する接触線
を得ることができず、ポンプとしての作用をなすことが
できなかった。又仮に接触線が得られるように組立てた
としても両者の接触面に線状の切削痕、研削痕があった
り、起伏があると、そこから流体が漏れてポンプとして
の効率が悪くなる。又、2つのうず巻羽根はは互いに弾
性的に接触して気密を保つようにしている関係上、薄く
仕上げて弾力性があるようにしであるが、そのように薄
く弾力性のあろうず巻羽根を切削加工や研削加工で加工
すると、そのときの切削抵抗、研削抵抗によって加工中
に素材が撓むことから、うず巻羽根の仕上げには高度の
技術と設備とが必要であった。
Therefore, if the relative positional relationship between the fixed side spiral blade and the movable side spiral blade is poor, it is impossible to obtain a contact line that moves one after another, and the pump cannot function as a pump. Even if they are assembled so that a line of contact can be obtained, if there are linear cutting marks, grinding marks, or undulations on the contact surfaces between the two, fluid will leak therefrom and the efficiency of the pump will deteriorate. Also, since the two spiral blades are in elastic contact with each other to maintain airtightness, they are finished thin and have elasticity. When blades are processed by cutting or grinding, the cutting and grinding resistance causes the material to bend during processing, so finishing spiral blades requires advanced technology and equipment.

又、うず巻羽根とそのホルダとが一体になって形成され
ていることから、うず巻羽根の接触面が摩耗しただけで
、他の部分が使用することかできるにも係わらず、その
スクロールポンプは廃棄しなければならない等の欠点が
あり、この発明はそれ等の欠点を除いてしかも部品が相
対的に位置決めされ、組立てるだけで精度出しができる
ポンプの提供を目的とするものである。
In addition, since the spiral blade and its holder are integrally formed, the scroll pump may be damaged even if the contact surface of the spiral blade wears out, even though other parts can be used. However, it is an object of the present invention to eliminate these drawbacks and provide a pump in which parts are positioned relative to each other and accuracy can be achieved simply by assembling the pump.

(問題点を解決するための手段〕 流体ポンプ、例えばスクロールポンプのように精度を要
求するポンプの構成部品に於て、互いに嵌合し、又は相
対的に摺動する部分の嵌合面や摺動向をワイヤカット放
電加工、又は型彫放電加工によって加工する。そしてそ
の嵌合面に四部又は凸部を設け、その凹凸部を嵌合させ
て、相対的な位置出しをしたり、嵌合面をテーバにして
嵌合した際に相互の構成部品の心出しが自動的にできる
ようにしたものである。しかしてスクロールポンプのう
ず巻羽根を放電加工、又はワイヤカット放電加工に加工
することによってうず巻羽根の表面ば放電痕による微小
凹凸の面となり、しかもその凹凸は夫々独立型となる。
(Means for solving the problem) In fluid pumps, such as scroll pumps, which require precision, the fitting surfaces and sliding parts of parts that fit together or slide relative to each other are The movement is machined by wire-cut electric discharge machining or die-sinking electric discharge machining.Four parts or convex parts are provided on the fitting surface, and the uneven parts are fitted to perform relative positioning and When mated with a taper, the mutual centering of the components can be automatically performed.However, by machining the scroll pump's spiral blades using electric discharge machining or wire cut electric discharge machining, The surface of the spiral blade is a surface with minute irregularities due to discharge traces, and each of the irregularities is independent.

ワイヤカット放電加工による場合はワイヤ電極を設置し
得る範囲内で複数個分のうず巻羽根を一挙に加工して後
に軸心と直角方向に切断し、切離して使用する。
In the case of wire-cut electric discharge machining, a plurality of spiral blades are machined at once within a range where a wire electrode can be installed, and then cut in a direction perpendicular to the axis and separated for use.

又、軽量で強靭なスクロールポンプを1!?るために、
ポンプ本体はもとよりうず巻羽根を導電性の合成樹脂、
導電性のm維強化合成樹脂(FRP)Tiを含んだAJ
金合金を用いて製作し、うず巻羽根、ホルダ等の表面、
特に摺動面に耐摩耗性の硬化層を設けるようにした。そ
して、一部の耐摩耗性の硬化層はワイヤカット放電加工
によって最終的に仕上加工がなされるものである。その
耐摩耗性の硬化層は金属層を電鋳、溶着等によって得た
り、ΔJ203 、WClTi N、BN等々で3μ以
下のサイズの粒子を含んだ合成樹脂の層であったり、T
1を含む合金、例えばAノTi −6V4とかを素材と
し1〔うず巻羽根の表面を窒化、炭化、硼化等々し、或
いはTt 、 T; Nをイオンブレーティングするこ
とによって得たものである。
Also, a lightweight and strong scroll pump! ? In order to
The pump body as well as the spiral blades are made of conductive synthetic resin.
AJ containing conductive fiber-reinforced synthetic resin (FRP) Ti
Manufactured using gold alloy, the surfaces of spiral blades, holders, etc.
In particular, a wear-resistant hardened layer is provided on the sliding surface. A part of the wear-resistant hardened layer is finally finished by wire-cut electrical discharge machining. The wear-resistant hardened layer may be a metal layer obtained by electroforming, welding, etc., or a synthetic resin layer containing particles of 3μ or less in size such as ΔJ203, WClTiN, BN, etc.
It is obtained by using an alloy containing 1, such as ANOTi-6V4, as a material, and nitriding, carbonizing, borating, etc. the surface of the spiral blade, or by ion-blating Tt, T;N. .

〔作用〕[Effect]

ワイヤカット放電加工、又は型彫放電加工によって加工
した部品は5μm以下の精度で加工することができるも
ので、しかも嵌合面をテーパにし、そのテーパ面に位置
決め用の凹凸部を加工することかできるものであるから
、単に組立てるだけで相互部品の心出しと、相対的な位
置決めができることから精度の良いポンプを短時間で製
作することができる。このようにして作ったポンプを利
用して約38%の能率を有するコンプレッサ、具体的に
は仕様が〆Wのモータを用い、吐出圧力6晦/cm2、
吐出1120.d/minのコンプレッサを作ることが
できた。
Parts machined by wire-cut electrical discharge machining or die-sinking electrical discharge machining can be machined with an accuracy of 5 μm or less, and the mating surface must be tapered and uneven parts for positioning must be machined on the tapered surface. Since it is possible to align the parts and position them relative to each other simply by assembling them, it is possible to manufacture a pump with high precision in a short time. Using the pump made in this way, a compressor with an efficiency of about 38%, specifically a motor with a specification of
Discharge 1120. I was able to make a d/min compressor.

更にうず巻羽根の表面は放電加工によって得ることがで
きる微小凹凸独立型としたことにより、従来の切削加工
、研削加工に伴う線状の痕跡からの漏れとかがなく、又
放電加工によると、切削抵抗、研削抵抗による撓みとか
がなく、加工することができる。この微小凹凸面は摩擦
係数も小さくすることができ、表面にTiN層等の硬化
層をつけたときには、更に摩擦係数が小となり従来のス
クロールポンプに比べると約1.6倍に効率が向上した
。又、うず巻羽根をワイヤカット放電加工等によって製
作し、それをホルダに着脱可能に固着しことにより、隅
部、端面等気密を要するところの加工精度を向上するこ
とができると共にうず巻羽根が摩耗したときには、その
うず巻羽根だけ交換することによって引続き使用し得る
ものである。
Furthermore, because the surface of the spiral blade is made independent of minute irregularities that can be obtained by electric discharge machining, there is no leakage from linear traces that are associated with conventional cutting and grinding processes. It can be processed without bending due to resistance or grinding resistance. This finely uneven surface can also reduce the coefficient of friction, and when a hardened layer such as a TiN layer is applied to the surface, the coefficient of friction becomes even smaller, improving efficiency by approximately 1.6 times compared to conventional scroll pumps. . In addition, by manufacturing the spiral blade by wire-cut electric discharge machining or the like and removably fixing it to the holder, it is possible to improve the machining accuracy in areas that require airtightness such as corners and end faces, and the spiral blade can be When it wears out, it can be continued to be used by simply replacing the spiral blade.

〔実施例〕〔Example〕

−〇− この発明を例示下図に基づいて説明する。第1図は、こ
の発明のスクロールポンプの断面図で、第2図は第1図
のA−A断面図である。本体1にテーパia、 1bが
ワイヤカット放電加工又は型彫放電加工によって加工さ
れ、ここに右カバー2の外周に加工したテーパ2aと左
カバー3の外周に加工したテーパ3aを嵌合し、本体1
に螺合したボルト4の頭部で本体1の夫々のテーパ部分
1a、1bに押込むようにして固着する。その右カバー
2と左カバー3に装着された軸受け5,6に偏心軸(エ
キセン軸)7が回転自在に支持されている。この偏心軸
7の偏心した軸の部分に軸ガイド8が回転自在に枢支さ
れ、その軸ガイド8にはホルダ9がボルト10で固着さ
れ、ホルダ9に設けたインボリュート状に形成したうず
巻状の溝11に可撓側のやはりインボリュート状に形成
したうず巻羽根12を嵌合して一体的に構成する。左カ
バー3には偏心軸14の太軸部分が回動自在に枢支され
、偏心軸7と同じ偏心量を有する細軸部分14aは軸ガ
イド8に回動自在に挿入されている。図示していないが
、この偏心軸14は左カバー3に3ケ所設けられている
-〇- This invention will be explained based on the illustrative drawings below. FIG. 1 is a sectional view of the scroll pump of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. Tapers ia and 1b are machined on the main body 1 by wire-cut electrical discharge machining or die-sinking electrical discharge machining, and tapers 2a and 3a machined on the outer periphery of the right cover 2 and left cover 3 are fitted to these tapers, respectively. 1
The head of the bolt 4 screwed into the main body 1 is pushed into each of the tapered portions 1a and 1b to fix the main body 1. An eccentric shaft 7 is rotatably supported by bearings 5 and 6 mounted on the right cover 2 and left cover 3. A shaft guide 8 is rotatably supported on the eccentric shaft portion of the eccentric shaft 7, and a holder 9 is fixed to the shaft guide 8 with a bolt 10. A spiral blade 12 on the flexible side, which is also formed in an involute shape, is fitted into the groove 11 to form an integral structure. A thick shaft portion of an eccentric shaft 14 is rotatably supported on the left cover 3, and a thin shaft portion 14a having the same eccentricity as the eccentric shaft 7 is rotatably inserted into the shaft guide 8. Although not shown, the eccentric shafts 14 are provided at three locations on the left cover 3.

一方ホルダ15に設けたうず巻状の溝16に固定側のう
ず巻羽根17を嵌合し一体的に固着する。このホルダ1
5の外周は本体1のテーパ1aに嵌合するテーパ15a
を形成し、両者を嵌合させホルダ15を右カバー2に設
けたボルト18で押すと共にボルト19で引くようにし
て位置出しをして固定する。このホルダ15の外周には
第4図に示すように位置決め用の凹部15bが設けてあ
り、本体1に設けた凹部1Cと嵌合して位置決めする。
On the other hand, a spiral blade 17 on the fixed side is fitted into a spiral groove 16 provided in the holder 15 and fixed integrally. This holder 1
The outer periphery of 5 is a taper 15a that fits into the taper 1a of the main body 1.
are formed, the two are fitted together, and the holder 15 is pushed with a bolt 18 provided on the right cover 2 and pulled with a bolt 19 to position and fix. As shown in FIG. 4, a recess 15b for positioning is provided on the outer periphery of the holder 15, and is fitted into a recess 1C provided in the main body 1 for positioning.

同じく右カバー2にも凹部2b(第1図の点線部分)を
設けた本体1の凹部1Cに嵌合する。更に左カバー3に
も位置決め用の凸部3b(第1図の点線部分)を設けて
本体1の凹部1dと嵌合する。このように夫々を位置決
めして固定する位置は、偏心軸7と偏心軸14とによっ
て公転揺動するうず巻羽根12が固定側のうず巻柚根1
7に接触してできた接触線を次々に移動させるようにす
るための位置であるから、ポンプの性能を左右する程重
要な位置である。
Similarly, the right cover 2 is fitted into a recess 1C of the main body 1, which is provided with a recess 2b (dotted line in FIG. 1). Further, the left cover 3 is also provided with a positioning protrusion 3b (dotted line portion in FIG. 1), which fits into the recess 1d of the main body 1. The position where each is positioned and fixed in this way is such that the spiral blade 12, which revolves around the eccentric shaft 7 and the eccentric shaft 14, is fixed to the spiral yuzu root 1.
This position is for moving the contact line formed by contacting the pump 7 one after another, so it is an important position that affects the performance of the pump.

第3図にうず巻羽根17を示し、第4図にホルダ15と
凸部15aを示す。ホルダ15の中心に孔20が設けて
あり、右カバー2の溝21を通して、吐出口22に連通
する。23は吸入口である。
FIG. 3 shows the spiral blade 17, and FIG. 4 shows the holder 15 and the convex portion 15a. A hole 20 is provided in the center of the holder 15 and communicates with the discharge port 22 through a groove 21 in the right cover 2. 23 is an inlet.

図示していないモータ等で偏心軸7を回転すると、軸7
に枢支した軸ガイド8は偏心軸14により回転すること
なく、□エキセン駆動する。すると、第2図に示すよう
にうず巻羽根12,17が接触してできた三日月状の圧
縮空間a、b、cに吸入口23から吸入した流体を密封
した外側から内側に向かって、a−+b−+Cと連続的
に小さくなって流体を圧縮するその圧縮した流体孔20
.溝21を通して吐出口22から吐出するように作用す
る。
When the eccentric shaft 7 is rotated by a motor (not shown), the shaft 7
The shaft guide 8, which is pivotally supported by the eccentric shaft 14, is driven eccentrically without being rotated by the eccentric shaft 14. Then, as shown in FIG. 2, the fluid inhaled from the suction port 23 is drawn into the crescent-shaped compression spaces a, b, and c created by the contact between the spiral blades 12 and 17, from the sealed outside to the inside. -+b-+C and its compressed fluid hole 20 which becomes smaller continuously and compresses the fluid.
.. It acts to discharge from the discharge port 22 through the groove 21.

このスクロールポンプのうず巻羽根12.17はもとよ
り本体1、右カバー2、左カバー3等々は軽量で耐薬品
性の強い、且つ導電性の合成樹脂、導電性の繊維強化樹
脂(F RP’ )で形成し、或いはTiを含んだ合金
Ti −6AJ!−4V等で製作し、その表面に耐摩耗
性の硬化層を設けるようにすることもできる。 いま代
表してうず巻羽根12.17について、更に、具体的に
実施例を説明すると、その一つはうず巻羽根12.17
をグラファイト繊維60%を含むエポキシ樹脂を注型し
て形成したものを、誤差0.3mm程度で仕上加工した
後に水洗をし、次いで10%のNa 0f−1の脱脂液
で脱脂をする。この脱脂をしたうず巻羽根12.17を
更に3.5%HCノの酸洗液により酸洗いをした後に水
洗をして乾燥させる。引続いてSn C122109/
ノと1−ICノ20〜509/j!の組成よりなる感受
性液を供給してSnをうず巻羽根j2,17の表面に被
着させる活性化処理し、軽く水洗をする。その次にpd
cJ!20.5$/ノとPH3〜4のPH調整剤HCノ
との活性化液を加熱槽で50℃に加熱して供給し、SO
をPdに置換させて次の化学メッキ処理の際にメッキの
核となる物質をうず巻羽根12.17の表面に被着させ
る。そして水洗後うず巻羽根12.17を乾燥室で完全
に乾燥した後に化学メッキで0.3μのメッキを施し、
その後電鋳て約2mmのNi層を約74時間かけて被着
した。そのNi層をワイヤカット放電加工によってうず
巻羽根12.17はインボリュート形に、而粗さ3μR
maxの程度に仕」ニ加工をする。
The spiral blades 12 and 17 of this scroll pump, as well as the main body 1, right cover 2, left cover 3, etc., are made of lightweight, chemical-resistant, and conductive synthetic resin or conductive fiber-reinforced resin (F RP'). or an alloy containing Ti -6AJ! -4V or the like, and a wear-resistant hardened layer can be provided on the surface. Now, let us explain further specific examples of the spiral blade 12.17 as a representative example. One of them is the spiral blade 12.17.
A piece formed by casting an epoxy resin containing 60% graphite fiber is finished with an error of about 0.3 mm, washed with water, and then degreased with a 10% Na 0f-1 degreasing solution. This degreased spiral blade 12.17 is further pickled with a 3.5% HC pickling solution, washed with water, and dried. Subsequently, Sn C122109/
ノと1-ICノ20〜509/j! Activation treatment is performed to deposit Sn on the surfaces of the spiral blades j2 and 17 by supplying a sensitive liquid having the composition, followed by light washing with water. Then pd
cJ! An activation solution of 20.5 $/N and a pH adjuster HC with a pH of 3 to 4 was heated to 50°C in a heating tank and supplied.
is replaced with Pd, and a substance that will become the plating core during the next chemical plating process is deposited on the surface of the spiral blade 12.17. After washing with water, the spiral blade 12.17 was completely dried in a drying room, and then chemically plated with a thickness of 0.3μ.
Thereafter, a Ni layer of about 2 mm was electroformed over a period of about 74 hours. The spiral blade 12.17 was formed into an involute shape by wire-cut electrical discharge machining of the Ni layer, and the roughness was 3 μR.
Process to the maximum degree.

このように耐摩耗性の硬化層を電鋳によって得る外に、
注型するエポキシ樹脂の表面部分、或いは全体にAノ2
03.WC,Tt N、BN等サイズ3μ以下の粒子、
又は、TiCの粒子15%を混入して成形することによ
って得ることもできるし、これらの粒子を含んだ金属層
や燐青銅、ステンレス鋼等の金属層を周知の溶射装置に
よって設け、その層をワイヤカット放電加工によって仕
上加工をすることもできる。
In addition to obtaining a wear-resistant hardened layer by electroforming,
A-2 on the surface of the epoxy resin to be cast or on the entire surface.
03. WC, Tt N, BN, etc. particles with a size of 3μ or less,
Alternatively, it can be obtained by mixing 15% TiC particles and molding, or by forming a metal layer containing these particles or a metal layer of phosphor bronze, stainless steel, etc. using a well-known thermal spraying device, and then forming the layer. Finishing can also be done by wire cut electric discharge machining.

又、簡単に燐青銅、ステンレス鋼、或いはTiの圧延板
をうず巻羽根12.17の表面に接着することによって
、耐摩耗性の硬化層とすることができ、そのまま使用で
きるが、更にその表面を後に述べるイオンブレーティン
グによって更に硬化し、耐摩耗性を向上することができ
るものである。
In addition, by simply adhering a rolled plate of phosphor bronze, stainless steel, or Ti to the surface of the spiral blade 12.17, a wear-resistant hardened layer can be formed, and it can be used as is, but the surface It can be further hardened by ion blating, which will be described later, and its wear resistance can be improved.

次に多くの摺動面に利用できるTiを含んだ合金を使用
するようにし、その表面を窒化、炭化、或いは硼化する
ことによって耐摩耗性の硬化層を得たり、T1をイオン
ブレーティングするかTiNをイオンブレーティングす
ることによって耐摩耗性の硬化層を得るようにしたもの
について説明をする。アルミニウムを主体としたTiを
含む合金の表面を窒化して使用する場合、一般的にTi
を重量比で0.1%以上含んだ材料に於て硬化が大きい
、従ってこの場合N(窒素)を重量比で0.025%以
上にしたものが有効であるということになる。実用的に
はTi −AノをベースにしたTi −6パノー4Vと
か、FeTi0.1とかAノにTiを12%から18%
を含んだ素材に直接TiやTiNの層を作ることができ
るものを用いるようにした。
Next, use an alloy containing Ti, which can be used for many sliding surfaces, and obtain a wear-resistant hardened layer by nitriding, carbonizing, or boriding the surface, or ion-blating T1. A hardened layer with wear resistance is obtained by ion-blating TiN. When using an aluminum-based alloy containing Ti with its surface nitrided, generally Ti
Materials containing N (nitrogen) in a weight ratio of 0.1% or more have a high degree of hardening. Therefore, in this case, it is effective to use a material containing N (nitrogen) in a weight ratio of 0.025% or more. Practically speaking, Ti-6 Panor 4V based on Ti-A, FeTi0.1 or A with 12% to 18% Ti.
We decided to use a material that can directly form a layer of Ti or TiN on a material containing .

Ttを含む、例えばTi −6Affl −4Vの合金
を素材として、ワイヤカット放電加工によってうず巻状
に加工したうず巻羽根12.17の表面を窒化すること
によって耐摩耗性の硬化層を気体を用いて得る場合は、
加工したうず巻羽根12.17を図示していない真空容
器の中に入れて空気を抜き、酸素を排出したのと入替え
にN2ガスとI」e、N2又はArガスとを封入する。
A wear-resistant hardened layer is formed by nitriding the surface of a spiral blade 12.17 made of an alloy containing Tt, for example, Ti-6Affl-4V, and processed into a spiral shape by wire-cut electric discharge machining using gas. If you want to get
The processed spiral blades 12 and 17 are placed in a vacuum container (not shown), the air is removed, and in place of the exhausted oxygen, N2 gas and I'e, N2 or Ar gas are filled in.

そうしておいて、うず巻羽根12.17を陰極とし、T
a 、Ti 、Mo又はWの板を対向させてそれを陽極
とし、両者を1000V程度の直流電源に接続すること
により、うず巻羽根12.17の表面にN原子が集まり
、そこに耐摩耗性の硬化層である窒化層が得られる。同
様の装置で炭化層を得る場合にはCH4、C2He 、
 C3H5のガスを封入することによって、その中のC
が炭化にあづかり、硼化層を得る場合はBCC84N2
とを封入することによってBがうず巻羽根12.17の
表面を硼化して耐摩耗性の硬化層を得ることができる。
Then, the spiral blade 12.17 is used as a cathode, and T
By placing a, Ti, Mo, or W plates facing each other and using them as anodes, and connecting both to a DC power source of about 1000 V, N atoms gather on the surface of the spiral blade 12.17, and the abrasion resistance increases. A nitrided layer, which is a hardened layer, is obtained. When obtaining a carbonized layer using a similar device, CH4, C2He,
By enclosing C3H5 gas, the C in it
is involved in carbonization to obtain a boride layer, BCC84N2
By enclosing B, the surface of the spiral blade 12, 17 can be boronized to obtain a wear-resistant hardened layer.

イオンブレーティングは周知のように真空蒸着とプラズ
マとの複合技術であって、電気メッキ、真空蒸着、スパ
ッタリングに比較して、緻密でピンホールやふくれのな
い均一な厚さの層を得ることができるものである。この
イオンブレーティングを利用してTi又はTiNの耐摩
耗性の硬化層を得る場合は、図示していない容器の中に
あるタングステンフィラメント等を抵抗加熱式、又は高
真空電子ビーム式とホローカソード放電、プラズマ電子
ビーム式等による蒸発装置によってTi1又はTiNの
金属を蒸発させるのであるが、その蒸発はT1の場合は
アルゴン、TiNの場合はN2又NH3のガスを容器の
中に5〜25IIITOrrの圧力で封入した雰囲気の
中で行なわれる。そしてこの容器の中にあって蒸発装置
と対抗する位置に設置したうず巻羽根12.17に一5
00v乃至−5000Vという負の高電圧をかけるとう
ず巻羽根12.17の周囲にグロー放電が持続して、う
ず巻羽根12゜17を囲んでダークスペースができる。
As is well known, ion blating is a combined technology of vacuum evaporation and plasma, and compared to electroplating, vacuum evaporation, and sputtering, it is capable of producing a dense layer with a uniform thickness without pinholes or blisters. It is possible. When obtaining a wear-resistant hardened layer of Ti or TiN using this ion blating, a tungsten filament, etc. in a container (not shown) is heated using a resistance heating method, a high vacuum electron beam method, and a hollow cathode discharge method. The metal Ti1 or TiN is evaporated using an evaporation device using a plasma electron beam method, etc., and the evaporation is performed using argon gas for T1 and N2 or NH3 gas for TiN in a container at a pressure of 5 to 25 III TOrr. It is held in an enclosed atmosphere. Inside this container, a spiral blade 12.17 and 15
When a negative high voltage of 00V to -5000V is applied, a glow discharge persists around the spiral blade 12.17, creating a dark space surrounding the spiral blade 12.17.

一方蒸発装置で蒸発したTi1又はTiNの金属原子は
途中で容器に封入したアルゴン、又はN2やNH3のガ
ス分子と幾回か衝突を繰返した後、ダークスペースで加
速されてうず巻羽根12.17に到達するために、ガス
散乱効果を受けてうず巻羽根12.17が蒸発装置に面
していない位置にもTi又はTiNの金属原子がまわり
込み堆積して一様な厚さの耐摩耗性の硬化層を得ること
ができる。
On the other hand, the Ti1 or TiN metal atoms evaporated in the evaporator collide several times with the argon sealed in the container, or with the N2 or NH3 gas molecules, and then are accelerated in the dark space and formed into the spiral blades 12.17 In order to achieve this, Ti or TiN metal atoms wrap around and accumulate even in positions where the spiral blade 12.17 does not face the evaporator due to the gas scattering effect, resulting in a uniform thickness of wear resistance. It is possible to obtain a hardened layer of.

又、うず巻羽根12.17の面にマイクロ溶接加工によ
って、WC−Co等の耐摩材である超硬合金延び省凹凸
を有する結晶を約10μmの厚さで被覆した。このマイ
クロ溶接加工は、例えば特開昭58−197,274号
公報等で開示した放電被覆法を利用して、WCの電極を
15ORPMで回転させながら4001−1zでうず巻
羽根12.17の表面に接触し、開離し、その間に電流
値1 p = 80A 、 r on40u秒、τof
f 40μ秒のパルス電流を印加してWCの溶接した被
覆面に微小凹凸を有するように溶接したものである。こ
のようにマイクロ溶接した100 mmφのうず巻羽根
12.17を有するスクロールポンプを90ORPMで
回転したとき圧力3 kt/cm2(7)JEE力流体
を得ることができ、1時間稼動させたとぎのスクロール
ポンプの温度上昇は12℃であった。それに対してMC
(マシニングセンタ)で機械加工成形し、微小凹凸を有
しないスクロールポンプを用いたとき流体の圧力は2−
8kS) / cm 2で同じく1時間稼動させたとき
の温度上昇は15℃となった。
Further, the surfaces of the spiral blades 12 and 17 were coated with a crystal of a cemented carbide, which is a wear-resistant material such as WC-Co, to a thickness of about 10 μm by micro-welding. This micro welding process utilizes the discharge coating method disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-197,274, and the surface of the spiral blade 12.17 is applied at 4001-1z while rotating the WC electrode at 15 ORPM During contact and separation, current value 1 p = 80A, r on 40u seconds, τof
f A pulse current of 40 μsec was applied to weld the WC so that the welded coating surface had minute irregularities. When a scroll pump having micro-welded 100 mmφ spiral blades 12.17 is rotated at 90 ORPM, a pressure of 3 kt/cm2 (7) JEE power fluid can be obtained, and the scroll after operating for 1 hour The temperature rise of the pump was 12°C. On the other hand, MC
(machining center) and uses a scroll pump that does not have minute irregularities, the fluid pressure is 2-
When operated for 1 hour at 8kS)/cm2, the temperature rise was 15°C.

微小凹凸は第5図に示すように稼動部分24と固定部分
25との対応する面に凹部26と凸部27とを設けた流
体の流路を狭めて圧縮したり膨張させたりしてシールす
るラビリンス効果を得るように、うず巻羽根12.17
等に微小凹部28、凸部29とを設けたものである。又
この微小凹凸213.29は第7図に示すようにその大
きさを順次、或いは周期的に変化させることにより、シ
ール効果を更に増すことができるものであり、このよう
な微小凹凸28.29を有するうず巻羽根12.17は
ショツトブラスト、又はサンドブラスト加工、或いはレ
ーザ加■やマイクロ溶接加工等によりなされることはも
とより、特にワイヤカット放電加工、型彫放電加工によ
り直接高精度に加工することができ、又ワイヤカット放
電加工、型彫放電加工により製作した型を使用した形成
したうず巻羽根12.17に間接的に設けることができ
る。
As shown in FIG. 5, the minute irregularities are sealed by compressing or expanding the fluid flow path by providing recesses 26 and protrusions 27 on corresponding surfaces of the movable part 24 and fixed part 25 by narrowing the fluid flow path. Spiral blades 12.17 to obtain a labyrinth effect
A fine recess 28 and a convex portion 29 are provided on the top and the like. Furthermore, the sealing effect can be further increased by changing the size of the minute irregularities 213.29 sequentially or periodically as shown in FIG. The spiral blades 12 and 17 can be processed by shot blasting, sandblasting, laser machining, micro welding, etc., but they can also be directly processed with high precision by wire cut electric discharge machining or die-sinking electric discharge machining. It can also be indirectly provided on the spiral blades 12 and 17 formed using a mold produced by wire-cut electric discharge machining or die-sinking electric discharge machining.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によると熱処理した素材や難削材をワイヤカット
放電加工又は型彫放電加工によって5μm以下の精度で
加工することができ、本体、左右カバー、及び固定ホル
ダ等互いに嵌合するものについては、その嵌合部分をテ
ーバにし、そのテーパ部分に位置決め用の凹凸部分を設
けることができだから、単に組立てだけで位置決めと精
度出しをして精度を要するポンプを作ることができる。
According to the present invention, heat-treated materials and difficult-to-cut materials can be processed with an accuracy of 5 μm or less by wire-cut electrical discharge machining or die-sinking electrical discharge machining, and for parts that fit together, such as the main body, left and right covers, and fixed holders, Since the fitting portion can be tapered and the tapered portion can be provided with a concave and convex portion for positioning, it is possible to make a pump that requires precision by simply assembling the pump.

このようにしテーパを有する嵌合部分ばかりではなく、
軸受は部分のような平行穴加工や面加工等を行なうこと
もでき、偏心軸については研削加工も含めて、ワイヤカ
ット放電加工、型彫放電加工により前記同様な加工によ
って作ることができ、互換性の有る部品をもって精度を
要するポンプを速やかに製作することができたものであ
る。又、うず巻羽根の表面は放電加工によって得ること
ができる微小凹凸独立型としたことにより、従来の切削
加工、研削加工に伴う線状の痕跡からの漏れが無く、空
気、酸素、窒素、He等々のガス、油、水や液体中に気
体を混合した流体の加圧、又は減圧に用いた場合、従来
方式とを比べると、約1.6倍の効率が向上した。そし
て、うず巻羽根は焼入れ等の熱処理を済ませた素材をワ
イヤカット放電加工により複数個分をまとめて一挙に加
工して、それを分割して利用することができるようにな
り、しかも端面までも微小凹凸の独立型をした表面を得
ることができたことから、端面加工を容易にすると共に
端面から流体が漏れることも防止することができ、スク
ロールポンプとしたの効率を向上することができた。
In this way, not only the fitting part with a taper,
Bearings can be machined with parallel holes and surfaces, etc., and eccentric shafts can be made by the same processing as described above, including grinding, wire-cut electrical discharge machining, die-sinking electrical discharge machining, and are interchangeable. This made it possible to quickly manufacture a pump that required precision using highly accurate parts. In addition, because the surface of the spiral blade is independent of minute irregularities that can be obtained by electric discharge machining, there is no leakage from linear traces caused by conventional cutting and grinding, and air, oxygen, nitrogen, and He When used to pressurize or depressurize fluids such as gas, oil, water, and liquids in which gas is mixed, the efficiency was improved by approximately 1.6 times compared to conventional methods. The spiral blades can now be made by machining multiple pieces at once using wire-cut electric discharge machining from materials that have undergone heat treatment such as quenching, and then can be divided and used. Since we were able to obtain an independent surface with minute irregularities, we were able to facilitate end face processing and prevent fluid from leaking from the end face, improving the efficiency of the scroll pump. .

更にうず巻羽根は板金から成形したものとか、セラミッ
クスで成形したもの、更には樹脂と金属、樹脂とセラミ
ック等の材料を加工して形成し、それによってスクロー
ルポンプは真空ポンプ、コンプレッサ、高温ガスポンプ
、溶融金属高温ポンプ、高圧液圧ポンプ、等々に利用す
ることができるものである。このように高精度加工で高
能率、低騒音で広範囲の用途に使用するスクロールポン
プに利用することかできる。例えば、10μmのギャッ
プで真空ポンプは10′47r orrまでは充分に利
用でき、高温ポンプでは800℃〜1000℃で動作さ
せることができ、コンプレッサは10ks/cm2を一
段で動作させ多段では30〜50ks/cm2程度まで
利用できる。更に高圧液体ポンプは30■/ Cm 2
 までは単機で可能となる。ノイズは最低45 db最
大のものが60 dbとなり騒音は小さい効果がある。
Furthermore, spiral blades can be molded from sheet metal, ceramic, or even processed from materials such as resin and metal, resin and ceramic, etc., and scroll pumps can be used as vacuum pumps, compressors, high-temperature gas pumps, etc. It can be used in molten metal high temperature pumps, high pressure hydraulic pumps, etc. In this way, it can be used in scroll pumps that are processed with high precision, have high efficiency, low noise, and are used in a wide range of applications. For example, with a gap of 10 μm, a vacuum pump can be fully utilized up to 10'47r orr, a high temperature pump can be operated at 800°C to 1000°C, a compressor can be operated at 10ks/cm2 in one stage, and 30 to 50ks in multiple stages. /cm2 can be used. Furthermore, the high pressure liquid pump is 30■/Cm2
This is possible with a single machine. The minimum noise is 45 db and the maximum is 60 db, which has the effect of reducing noise.

能率は小型のもので32%以上、従来比で約3倍となっ
て実用効果が大きい。何れも無給油状態で高能率で使用
でき、更に寿命は従来のものに比べて約5倍以上10倍
位の寿命となった。
The efficiency is more than 32% for a small size, about three times that of the conventional model, and has great practical effects. Both can be used with high efficiency without lubrication, and their lifespans are about 5 to 10 times longer than conventional ones.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の断面図、第2図は第1図のA−A断面
矢視図、第3図はうず巻羽根の斜視図、第4図は分割ホ
ルダの斜視図、第5図、第6図、第7図は微小凹凸を説
明する図である。 1・・・・・・・・・本体 1a、Ib・・・・・・・・・テーパ IC,id・・・・・・・・・凹部 2・・・・・・・・・右カバー 2a・・・・・・・・・テーパ 2b・・・・・・・・・凸部 3・・・・・・・・・左カバー 3a・・・・・・・・・テーパ 3b・・・・・・・・・凸部 15・・・・・・・・・ホルダ 15a・・・・・・・・・テーパ 15b・・・・・・・・・凸部 特  許  出  願  人 株式会社井上ジャパックス研究所 代表者 井 上   潔 第3図 第4図 第5図 1、事件の表示 昭和62年   特許願第  9,242号2、発明の
名称 ポ  ン  プ 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 住 所 神奈川県横浜市緑区長津田町字道正5289番
地4、補正により増加する発明の数   「0」(1)
明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 (2)同第4頁第3行の[摺動する部分の嵌合面や]を
「接近転勤或いは摺動する部分の嵌合面や接近転勤、転
接或いは」と補正する。 (3)同第4頁第5〜6行の「凹部又は・・・・・・・
・・嵌合させて」を「高精度に加工した凹状又は凸状の
テーパ面を設け、その位置を決定するテーパ面を嵌合さ
せて」と補正する。 別  紙 [(1)精度を要求するポンプに於て、互いに嵌合し、
又は相対的に接近転勤或いは摺動する部分の嵌合面や接
近転動、転接、或いは摺動する面を研削加工、ワイヤカ
ット放電加工、又は型彫放電加工によって加工し、この
加工面を直接嵌合し、又は転勤或いは摺動させた流体用
のポンプ。 (2)嵌合面がワイヤカット放電加工又は型彫放電加工
によって高精度に加工したテーパにより決定する位置を
有し、この位置を決定するテーパ面を嵌合して位置出し
をする特許請求の範囲第1項に記載のポンプ。 (3)嵌合面がテーバである特許請求の範囲第1項に記
載のポンプ。」
Fig. 1 is a sectional view of the present invention, Fig. 2 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 1, Fig. 3 is a perspective view of the spiral blade, Fig. 4 is a perspective view of the divided holder, and Fig. 5. , FIG. 6, and FIG. 7 are diagrams for explaining minute unevenness. 1...Body 1a, Ib...Taper IC, id...Concavity 2...Right cover 2a ......Taper 2b...Convex portion 3...Left cover 3a...Taper 3b... ...Convex portion 15...Holder 15a...Taper 15b...Protrusion patent applicant Inoue Ja Co., Ltd. Pax Institute Representative Kiyoshi Inoue Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 1, Display of the case 1988 Patent Application No. 9,242 2, Name of the invention Pump 3, Person making the amendment Relationship with the case Patent applicant address: 5289-4, Michisho, Nagatsuta-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Number of inventions to be increased by amendment “0” (1)
The claims of the specification are amended as shown in the attached sheet. (2) In the third line of page 4, [the fitting surface of the sliding part] is amended to read ``approximate transfer, or the fitting surface of the sliding part, approach transfer, transfer, or''. (3) On page 4, lines 5-6, “Concavity or...
...to fit together'' should be corrected to read, ``A concave or convex tapered surface machined with high precision is provided, and the tapered surface that determines its position is fitted.'' Attachment [(1) In pumps that require precision,
Alternatively, the mating surfaces, approaching rolling, rolling contact, or sliding surfaces of relatively close rolling or sliding parts are processed by grinding, wire cut electric discharge machining, or die-sinking electric discharge machining, and this machined surface is Pumps for direct fitting or transferred or sliding fluids. (2) A patent claim in which the fitting surface has a position determined by a taper machined with high precision by wire-cut electrical discharge machining or die-sinking electrical discharge machining, and the position is determined by fitting the tapered surface that determines this position. A pump according to scope 1. (3) The pump according to claim 1, wherein the fitting surface is tabular. ”

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)精度を要求するポンプに於て、互いに嵌合し、又
は相対的に摺動する部分の嵌合面や摺動面を研削加工、
ワイヤカツト放電加工、又は型彫放電加工によって加工
し、この加工面を直接嵌合又は摺動させた流体用のポン
プ。
(1) In pumps that require precision, grinding the fitting surfaces and sliding surfaces of parts that fit or slide relative to each other,
A fluid pump machined by wire cut electric discharge machining or die-sinking electric discharge machining, and the machined surfaces are directly fitted or slid together.
(2)嵌合面がワイヤカット放電加工又は型彫放電加工
によって加工した凹凸部を有し、この凹凸部を嵌合して
位置出しをする特許請求の範囲第1項に記載のポンプ。
(2) The pump according to claim 1, wherein the fitting surface has an uneven portion machined by wire-cut electric discharge machining or die-sinking electric discharge machining, and the pump is positioned by fitting the uneven portion.
(3)嵌合面がテーパである特許請求の範囲第1項に記
載のポンプ。
(3) The pump according to claim 1, wherein the fitting surface is tapered.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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