JPWO2018198648A1 - スクロール圧縮機の製造方法 - Google Patents

Abstract

スクロール圧縮機の製造方法は、テーブル（３０）と、テーブル（３０）に設けられ、テーブル（３０）に工作対象物を保持させる工作対象物固定部（４０）と、工作対象物を切削する切削工具を保持する工具把持部（２３）と、を備える工作機械（１）を用いる。この製造方法は、工作対象物である揺動スクロール材料を治具に載置し、治具に載置された揺動スクロール材料を治具に固定する揺動スクロール材料固定工程と、揺動スクロール材料が固定された治具を、テーブル（３０）の一定の領域の上に載置し、工作対象物固定部（４０）によって、一定の領域の上に載置された治具をテーブル（３０）に固定する治具固定工程と、テーブル（３０）に固定された治具に載置された揺動スクロール材料を切削工具で切削して、揺動スクロールを作製する揺動スクロール作製工程と、を備える。

Description

本発明はスクロール圧縮機の製造方法に関する。

スクロール圧縮機は、流体を圧縮する圧縮室を形成するため、固定スクロールと揺動スクロールが組み合わされている。固定スクロールと揺動スクロールは、圧縮室からの流体の漏れを防止するため、高精度に加工されることが要求される。このような要求から、固定スクロール及び揺動スクロールを高精度に加工する工程を含むスクロール圧縮機の製造方法が開発されている。

例えば、特許文献１には、工作機械が備えるテーブルに、固定スクロール材料と揺動スクロール材料を並べて配置する工程と、工作機械に取り付けられたエンドミルで、固定スクロール材料と揺動スクロール材料を連続して切削して固定スクロールと揺動スクロールを作製する工程と、を含むスクロール圧縮機の製造方法が開示されている。

特許文献１に記載の製造方法では、同じ工作機械で、固定スクロールと揺動スクロールを作製する。これにより、別々の工作機械で固定スクロールと揺動スクロールとを作製する場合と異なり、固定スクロールと揺動スクロールの加工精度を同じにしている。その結果、加工精度の差によって圧縮室に隙間が生じることを防止している。

特開２００３−２３９８７７号公報

特許文献１に記載の製造方法では、固定スクロール材と揺動スクロール材をテーブルに並べて配置するため、大型の工作機械が必要である。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、小型の工作機械を用いたスクロール圧縮機の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るスクロール圧縮機の製造方法は、テーブルと、テーブルに設けられ、テーブルに工作対象物を固定する工作対象物固定部と、工作対象物を切削する切削工具を保持する切削工具保持部と、を備える工作機械を用いてスクロール圧縮機を製造する製造方法である。この製造方法は、工作対象物である固定スクロール材料を、テーブルの一定の領域の上に載置し、工作対象物固定部によって、載置された固定スクロール材料をテーブルに固定する固定スクロール材料固定工程と、テーブルに固定された固定スクロール材料を切削工具で切削して、固定スクロールを作製する固定スクロール作製工程と、工作対象物である揺動スクロール材料を治具に固定する揺動スクロール材料固定工程と、揺動スクロール材料が固定された治具を、テーブルの一定の領域の上に載置し、工作対象物固定部によって、一定の領域の上に載置された治具をテーブルに固定する治具固定工程と、テーブルに固定された治具に載置された揺動スクロール材料を切削工具で切削して、揺動スクロールを作製する揺動スクロール作製工程と、固定スクロール作製工程で作製された固定スクロールと、揺動スクロール作製工程で作製された揺動スクロールと、を組み合わせてスクロール圧縮機を組み立てる組立工程と、を備える。

本発明の構成によれば、スクロール圧縮機の製造方法が、揺動スクロール材料が載置された治具を、固定スクロール材料が載置される、テーブルの一定の領域に載置する治具固定工程を備える。このため、揺動スクロール材料が固定スクロール材料と同じ領域に載置される。その結果、揺動スクロール材料と固定スクロール材料をテーブルの別々の領域に載置する必要が無い。このため、小型のテーブルを備える工作機械を用いて固定スクロールと揺動スクロールとを作製することができる。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる工作機械の斜視図 図１に示す工作機械の主軸部の正面図 図１に示す工作機械の回転テーブルの断面図 図１に示す工作機械の第１把持部と第２把持部の位置関係を示す上面図 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる固定スクロール材料の断面図 図５に示す固定スクロール材料の平面図 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる揺動スクロール材料の断面図 図７に示す揺動スクロール材料の平面図 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる治具の断面図 図９に示す治具のコレットチャックの斜視図 図９に示す治具のコレットチャックの断面図 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法において、固定スクロール材料を工作機械の基準プレートに載置した状態を示す断面図 図１２に示す固定スクロール材料を工作機械の基準プレートに載置した状態の平面図 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法において、固定スクロール材料を工作機械のエンドミルで切削した状態を示す断面図 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法において、揺動スクロール材料及び治具を工作機械の基準プレートに載置した状態を示す断面図 図１５に示す揺動スクロール材料及び治具を工作機械の基準プレートに載置した状態の平面図 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法において、固定スクロールと揺動スクロールとを組み立てた状態を示す断面図 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いられる治具の断面図 図１８に示す治具及び揺動スクロール材料を工作機械の基準プレートに載置した状態の平面図

以下、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、スクロール圧縮機の製造で使用する工作機械の左右方向がＸ軸、上下方向がＺ軸、Ｘ軸とＺ軸とに直交する方向がＹ軸である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法は、固定スクロール材料と揺動スクロール材料を同じ工作機械で切削して、固定スクロールと揺動スクロールとの加工精度の差を小さくする製造方法である。ここで、固定スクロール材料とは、固定スクロールを作製するための原材料のことをいい、揺動スクロール材料とは、揺動スクロールを作製するための原材料のことをいう。この製造方法は、同じ工作機械で作製された固定スクロールと揺動スクロールとを組み立てることで、隙間のない圧縮室を備えるスクロール圧縮機を製造する。また、この製造方法は、形状が異なる固定スクロール材料と揺動スクロール材料とを同じ工作機械で切削するために、揺動スクロール材料を工作機械に固定する専用の治具を用いる。
まず、図１−図４を参照して、この製造方法で用いる工作機械の構成について説明する。次に、図５−図１１を参照して、この製造方法で用いる固定スクロール材料、揺動スクロール材料及び専用の治具について説明する。その後、図１２−図１７を参照して、その工作機械、揺動スクロール材料及び専用の治具を用いたスクロール圧縮機の製造方法について説明する。

図１は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる工作機械１の斜視図である。図２は、図１に示す工作機械１の主軸部２２の正面図である。図３は、図１に示す工作機械１の回転テーブル３２の断面図である。図４は、図１に示す工作機械１の第１把持部４１と第２把持部４２の位置関係を示す上面図である。なお、図１では、理解を容易にするため、エンドミル２４及び第１把持部４１が省略されている。

工作機械１は、自動工具交換機能を有する数値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式の工作機械（例えば、マシニングセンタ、複合旋盤等）である。図１に示すように、工作機械１は、機械本体を構成するベッド１０と、加工工具が取り付けられるラム２０と、工作対象物が固定されるテーブル３０と、工作対象物をテーブル３０に固定するための工作対象物固定部４０と、ラム２０及びテーブル３０を駆動するＮＣ部を有する制御部５０と、を備えている。

ベッド１０は、直方体状の基礎部１０Ａと、基礎部１０Ａの＋Ｚ面の上に設けられた２つの四角柱状の柱部１０Ｂと、を有する。そして、２つの柱部１０Ｂの間、かつ基礎部１０Ａの＋Ｚ面には、Ｙ方向へ延在する、図示しない案内レールが配置されている。この案内レールには、ラム２０に設けられた、モータによって駆動される図示しない案内ブロックが嵌め込まれている。これにより、ベッド１０は、ラム２０をＹ方向へ移動可能に支持している。

一方、基礎部１０Ａの−Ｙ面には、Ｘ方向に延在する２つの案内レール１１が配置されている。２つの案内レール１１には、テーブル３０に設けられた、モータによって駆動される図示しない案内ブロックが嵌め込まれている。これにより、ベッド１０は、テーブル３０をＸ方向へ移動可能に支持している。

ラム２０は、直方体状に形成されている。ラム２０は、ベッド１０が有する２つの柱部１０Ｂの間に配置されている。そして、ラム２０の−Ｙ面には、Ｚ方向に延在する２つの案内レール２１と、２つの案内レール２１に嵌め込まれた、モータによって駆動される図示しない案内ブロックを有する主軸部２２と、が配置されている。ラム２０の、主軸部２２の案内ブロックが２つの案内レール２１に嵌め込まれることで、主軸部２２がＺ方向へ移動可能である。

主軸部２２は、図示しないモータによって回転する回転軸を有する部分である。そして、主軸部２２の回転軸の−Ｚ端には、工具把持部２３が設けられている。工具把持部２３は、工作対象物を加工する加工工具を把持する部品である。工具把持部２３には、例えば、図２に示すように、切削工具の一種であるエンドミル２４が取り付けられる。工具把持部２３は、モータによって回転軸を介して回転される。これにより、工具把持部２３に把持される加工工具が回転する。ここで、切削工具とは、材料の一部を除去する工具をいい、本明細書では、材料の一部を砥石材で研磨する工具、換言すると、砥石材で削る工具が切削工具に含まれる。

なお、工作機械１には、図１に示すように、工具把持部２３に取り付けられる加工工具を収納する工具収納部１２が基礎部１０Ａの−Ｘ側に隣接して設けられている。工作機械１は、上述した自動工具交換機能を有する。そして、工具把持部２３には、制御部５０の指示によって、工具収納部１２に収納された、図２に示すエンドミル２４を含む加工工具のうちの１つが加工方法に応じて取り付けられる。

図１に戻って、テーブル３０は、直方体状のテーブル本体３１と、テーブル本体３１の＋Ｚ面に配置され、加工対象物又は治具が載置されると共に、加工対象物又は治具を所望の角度だけ回転させる回転テーブル３２と、を有する。ここで、加工対象物は、後述する固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００である。以下、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００とを、単に加工対象物とも称する。

テーブル本体３１の内部には、回転テーブル３２を旋回させるための、図示しない旋回機構とモータが設けられている。これにより、回転テーブル３２は、旋回軸Ｃを中心にして旋回可能である。

一方、回転テーブル３２は、円板状に形成されている。回転テーブル３２の＋Ｚ面には、図３に示すように、加工対象物の＋Ｚ方向の基準位置を規定する基準プレート３３が設けられている。

基準プレート３３は、図示しないが、円板状に形成されている。そして、基準プレート３３の＋Ｚ面は、平面状に形成され、ＸＹ平面に平行に配置されている。基準プレート３３の＋Ｚ面には、加工対象物又は治具が載置される。そして、基準プレート３３の＋Ｚ面は、加工対象物又は治具の位置の基準面として機能する。基準プレート３３の外側には、基準プレート３３の外周をとり囲む工作対象物固定部４０が配置されている。

工作対象物固定部４０は、図１に示すように、回転テーブル３２の＋Ｚ側の面に３つ配置されている。そして、３つの工作対象物固定部４０は、旋回軸Ｃを中心とする円周上に１２０°間隔で配置されている。

工作対象物固定部４０それぞれは、加工対象物と治具をそれぞれ把持するため、２種類の把持部材で構成されている。詳細には、工作対象物固定部４０それぞれは、図３及び図４に示すように、加工対象物の固定スクロール材料１００又は治具５００を把持するための第１把持部４１と、加工対象物の揺動スクロール材料２００を把持するための第２把持部４２と、で構成されている。

第１把持部４１それぞれは、ＸＺ平面視で、図３に示すように鈎状に形成されている。また、第１把持部４１それぞれは、図４に示すように、鈎先端４１０が回転テーブル３２の旋回軸Ｃから距離Ｌ１となる位置に配置されている。ここで、距離Ｌ１は、後述する、固定スクロール材料１００の円板部１２０又は、治具５００の円板部５２０の半径と同じである。そして、第１把持部４１それぞれは、旋回軸Ｃを中心とする円周上に１２０°間隔で配置されている。これにより、３つの第１把持部４１は、基準プレート３３に固定スクロール材料１００又は治具５００が載置された場合に、固定スクロール材料１００又は治具５００の外周部を把持可能である。また、３つの第１把持部４１は、固定スクロール材料１００又は治具５００の外周部を把持することで、固定スクロール材料１００又は治具５００の円板部５２０の中心を、旋回軸Ｃに合わせることが可能である。第１把持部４１それぞれは、図３に示すように、回転テーブル３２に固定され、これにより、第１把持部４１それぞれは、回転テーブル３２と共に回転可能である。
なお、第１把持部４１それぞれは、塑性変形によって高精度に固定スクロール材料１００又は治具５００を把持するため、回転テーブル３２内に設けられた連結部４１１によって互いに接続されている。

一方、第２把持部４２それぞれは、回転テーブル３２に固定された円柱状の支持部４２０と、支持部４２０から＋Ｚ側へ延在し、Ｚ方向に伸縮可能なシリンダー部４２１と、シリンダー部４２１の＋Ｚ端に設けられた直方体状の旋回把持部４２２と、で構成されている。

支持部４２０それぞれは、図４に示すように、円柱の外周部が回転テーブル３２の旋回軸Ｃから距離Ｌ２となる位置に配置されている。ここで、距離Ｌ２は、基準プレート３３に固定スクロール材料１００又は治具５００が載置された場合に、支持部４２０が干渉しない状態にするため、距離Ｌ１よりも大きい。これは、揺動スクロール材料２００を把持する専用の部材として第２把持部４２を使用するからである。また、支持部４２０それぞれは、旋回軸Ｃを中心とする円周上に１２０°間隔で配置され、図３に示す回転テーブル３２に固定されている。支持部４２０それぞれは、回転テーブル３２と共に回転可能である。

シリンダー部４２１それぞれは、図３に示すように、旋回把持部４２２が、基準プレート３３に載置された揺動スクロール材料２００を＋Ｚ側から把持可能とするため、旋回把持部４２２の−Ｚ面が基準プレート３３の＋Ｚ面から高さＨ１となる位置と、高さＨ２となる位置と、に伸縮可能である。ここで、高さＨ１は、後述する、揺動スクロール材料２００が治具５００に固定され、かつ基準プレート３３に治具５００が載置された場合の、揺動スクロール材料２００の＋Ｚ面と同じ高さである。なお、高さＨ２は、旋回把持部４２２に揺動スクロール材料２００を解放させるための位置の高さであり、高さＨ２は高さＨ１よりも大きい。

また、シリンダー部４２１それぞれは、支持部４２０の円柱軸を中心にして回転可能である。そして、シリンダー部４２１の＋Ｚ端には、旋回把持部４２２の長手方向端部が固定されている。

旋回把持部４２２は、シリンダー部４２１が回転することで、シリンダー部４２１と共に旋回可能である。詳細には、図４の矢印Ｒで示すように、旋回把持部４２２は、長手方向が旋回軸Ｃを向いた状態と、その状態から９０°旋回した状態とに、旋回可能である。旋回把持部４２２は、基準プレート３３に治具５００が載置された場合に、長手方向が旋回軸Ｃに向いた状態に旋回することによって、治具５００に固定された揺動スクロール材料２００を把持することが可能である。また、旋回把持部４２２は、長手方向が径方向から９０°旋回した状態に変化することによって揺動スクロール材料２００を解放することが可能である。

上述したラム２０、テーブル３０及び工作対象物固定部４０の動作は、図１に示す制御部５０が有するＮＣ部によって制御される。ＮＣ部は、制御部５０が有する記憶部に格納された加工プログラムをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が実行することで実現されている。記憶部には、固定スクロール材料１００及び揺動スクロール材料２００の切削位置を示すＸＹＺ座標データが格納されている。ＮＣ部は、そのＸＹＺ座標データに基づいて、ラム２０、テーブル３０及び工作対象物固定部４０を動作させ、固定スクロール材料１００及び揺動スクロール材料２００を切削させる。

次に、図５−図１１を参照して、固定スクロール材料１００及び揺動スクロール材料２００及び、治具５００の構成について説明する。

図５は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる固定スクロール材料１００の断面図である。図６は、図５に示す固定スクロール材料１００の平面図である。図７は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる揺動スクロール材料２００の断面図である。図８は、図７に示す揺動スクロール材料２００の平面図である。図９は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の製造方法で用いる治具５００の断面図である。図１０は、図９に示す治具５００のコレットチャック５５０の斜視図である。図１１は、図９に示す治具５００のコレットチャック５５０の断面図である。
なお、図５、図７及び、図９では、固定スクロール材料１００、揺動スクロール材料２００及び治具５００が、工作機械１の基準プレート３３に載置されるときの向きで図示されている。また、図５−図８では、理解を容易にするため、固定スクロール材料１００及び揺動スクロール材料２００に作製される予定の歯１１２及び２１２が図示されている。

固定スクロール材料１００は、固定スクロールの外形を有するが、歯１１２がまだ形成されていない半製品状態又は中間的製品状態にある固定スクロールの材料である。ここで、歯１１２は、スクロール圧縮機が組み立てられたときの圧縮室の壁１１１となる部分である。固定スクロール材料１００は、図５及び図６に示すように、円柱部１１０と、円柱部１１０の＋Ｚ側に隣接し、かつ円柱部１１０と同心に設けられた円板部１２０と、を備える形状に形成されている。

円柱部１１０は、上述した歯１１２が形成される部分である。円柱部１１０の半径は、図４に示す距離Ｌ１よりも小さい。円柱部１１０は、図５に示すように、Ｚ方向に延在している。そして、円柱部１１０の、図５に示す高さＨ４は、図３に示す、基準プレート３３から第１把持部４１の鈎先端４１０までの高さＨ３よりも小さい。その結果、円板部１２０は、基準プレート３３に固定スクロール材料１００が載置された場合に、鈎先端４１０によって把持可能である。

円板部１２０は、スクロール圧縮機において、揺動スクロールと接合される部分である。円板部１２０では、図５での＋Ｚ面が、揺動スクロールと接合される基準面となる。このため、円板部１２０の＋Ｚ面が平面状に形成されている。また、円板部１２０の外径は、円柱部１１０の外径よりも大きく、図４に示す距離Ｌ１と同じである。

固定スクロール材料１００は、後述するように、円柱部１１０を基準プレート３３に向けた状態、換言すると、円板部１２０を工具把持部２３側に向けた状態で、基準プレート３３に載置される。そして、その状態で、工作機械１の加工工具によって円板部１２０と円柱部１１０が切削されることにより、スクロール圧縮機の圧縮室の壁１１１となる歯１１２が形成される。

これに対して、揺動スクロール材料２００は、揺動スクロールの外形を有するが、歯２１２がまだ形成されていない半製品状態又は中間的製品状態にある揺動スクロールの材料である。ここで、歯２１２は、スクロール圧縮機が組み立てられたときに、固定スクロール材料１００の歯１１２と共に、圧縮室の壁２１１を形成する部分である。揺動スクロール材料２００は、図７及び図８に示すように、円柱部２１０と、円柱部２１０の−Ｚ側に隣接して設けられた円板部２２０と、円板部２２０の−Ｚ面に配置された円筒状のボス２３０と、を備える。ここで、円板部２２０とボス２３０は、円柱部２１０と同心である。

円柱部２１０は、スクロール圧縮機の圧縮室の、上述した歯２１２が形成される部分である。円柱部２１０の軸は、Ｚ方向に延在している。また、円柱部２１０の半径は、図４に示す距離Ｌ３よりも小さい。ここで、距離Ｌ３は、回転テーブル３２の旋回軸Ｃから９０°旋回した旋回把持部４２２までの距離である。このため、揺動スクロール材料２００が治具５００を介して基準プレート３３に載置されたときに、第２把持部４２が干渉しない。

一方、円板部２２０は、固定スクロールと接合される部分である。また、円板部２２０は、工作機械１によって切削されるときに、治具５００に載置される部分である。固定スクロールに高い精度で接合可能とするため、かつ、治具５００に高い精度で載置可能とするため、円板部２２０の＋Ｚ面と−Ｚ面は、ＸＹ平面に平行な平面に形成されている。また、円板部２２０の外径は、円柱部２１０とボス２３０の外径よりも大きく、また、図４に示す距離Ｌ３よりも大きい。このため、円板部２２０は、揺動スクロール材料２００が治具５００を介して基準プレート３３に載置されたときに、第２把持部４２によって把持されることが可能である。

ボス２３０は、スクロール圧縮機において、揺動スクロールの揺動軸が挿入される部分である。ボス２３０は、円筒の軸がＺ方向に延在している。

揺動スクロール材料２００は、後述するように、円柱部２１０を基準プレート３３に向けた状態、換言すると、円柱部２１０を工具把持部２３側に向けた状態で、基準プレート３３に載置される。その状態で、工作機械１の加工工具によって円柱部２１０が切削される。このとき、基準プレート３３側に、ボス２３０が存在するため、揺動スクロール材料２００は基準プレート３３に載置しにくい。そこで、揺動スクロール材料２００が、基準プレート３３に載置されやすくするために、この製造方法では、治具５００が用いられる。

治具５００は、固定スクロール材料１００と同様の位置で、基準プレート３３に載置させるため、図９に示すように、固定スクロール材料１００と同様の形状に形成されている。詳細には、治具５００は、固定スクロール材料１００の円柱部１１０と同じ形状、同じ大きさを有する円柱部５１０と、固定スクロール材料１００の円板部１２０と同じ形状、同じ大きさを有する円板部５２０と、を備える形状に形成されている。そして、円柱部５１０の＋Ｚ側には、円板部５２０が隣接している。一方、治具５００の、円柱部５１０と円板部５２０には、円板部５２０の＋Ｚ面に開口する円筒状のボス収容穴５３０が形成されている。

ボス収容穴５３０は、円柱部５１０と円板部５２０と同心に配置されている。そして、ボス収容穴５３０の内径は、揺動スクロール材料２００のボス２３０を収容するため、ボス２３０の外径よりも大きい。また、ボス収容穴５３０のＺ方向の深さは、ボス２３０のＺ方向の高さよりも大きい。そして、ボス収容穴５３０の円筒軸中心には、円柱部５１０を貫通し、ネジ５３２が挿入されるネジ挿入孔５３１が形成されている。ボス収容穴５３０には、ネジ挿入孔５３１に挿入されたネジ５３２によって締結された、コレット拡張部材５４０及びコレットチャック５５０が設けられている。

コレット拡張部材５４０は、＋Ｚ方向に向かうに従い、細くなる円錐台状に形成されている。そして、コレット拡張部材５４０には、Ｚ方向に延在する、ネジ５３２を挿通させるための、図示しない貫通孔が形成されている。

一方、コレットチャック５５０は、図１０及び図１１に示すように、無底の円筒の形状に形成されている。コレットチャック５５０の内壁は、＋Ｚ方向に向かうに従い中心軸に傾くテーパー面を有している。このテーパー面は、コレット拡張部材５４０の外周面よりも数度程度、緩く傾斜している。また、コレットチャック５５０は、可撓性のある材料で形成されている。コレットチャック５５０の円筒面には、複数のスリット５５２が形成され、円筒の円板には、ネジ５３２を挿通するための貫通孔５５１が形成されている。さらに、コレットチャック５５０の内壁側には、図９に示すように、コレット拡張部材５４０が嵌め込まれている。コレットチャック５５０は、貫通孔５５１にネジ５３２が挿通された状態で、そのネジ５３２によって、ボス収容穴５３０の底部、すなわち、治具５００の円柱部５１０と締結される。そして、コレットチャック５５０の円筒は、ネジ５３２の円柱部５１０への締結によって、コレット拡張部材５４０に押圧される。その結果、コレットチャック５５０の円筒面の外径は拡大可能である。

コレットチャック５５０の円筒面の最大外径は、図示しないが、揺動スクロール材料２００のボス２３０の内径と同じ大きさに形成されている。このため、コレットチャック５５０は、ボス２３０に挿入可能である。そして、上述したように、ネジ５３２の円柱部５１０への締結によって、コレットチャック５５０の円筒面の外径が拡大する。このため、コレットチャック５５０は、ボス２３０に挿入された状態で、ネジ５３２の締結で円筒面の外径が拡大されることで、コレットチャック５５０は、揺動スクロール材料２００のボス２３０の内壁に密着する。その結果、コレットチャック５５０は、ボス２３０を強固に固定してボス２３０を保持することが可能である。

図９に戻って、治具５００は、円板部５２０の＋Ｚ面に揺動スクロール材料２００が載置された状態で使用される。このとき、ボス２３０がコレットチャック５５０によって保持されることで、揺動スクロール材料２００のＸＹ平面における位置が規定される。また、揺動スクロール材料２００のＺ方向の位置は、円板部５２０の＋Ｚ面によって規定される。

次に、図１２−図１７を参照して、固定スクロール材料１００、揺動スクロール材料２００及び、治具５００を用いたスクロール圧縮機の製造方法について説明する。

図１２は、固定スクロール材料１００を工作機械１の基準プレート３３に載置した状態を示す断面図である。図１３は、図１２に示す固定スクロール材料１００を工作機械１の基準プレート３３に載置した状態の平面図である。図１４は、固定スクロール材料１００を工作機械１のエンドミル２４で切削した状態を示す断面図である。図１５は、揺動スクロール材料２００及び治具５００を工作機械１の基準プレート３３に載置した状態を示す断面図である。図１６は、図１５に示す揺動スクロール材料２００及び治具５００を基準プレート３３に載置した状態の平面図である。図１７は、固定スクロール１５０と揺動スクロール２５０とを組み立てた状態を示す断面図である。

まず、上述した形状、大きさを有する固定スクロール材料１００、揺動スクロール材料２００及び治具５００を用意する。また、加工工具としてエンドミル２４を用意し、工作機械１の工具把持部２３にエンドミル２４を把持させる。一方、工作機械１の記憶部には、固定スクロール１５０と揺動スクロール２５０を作製するための、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００の切削位置データを含む座標データを格納する。

次に、工作機械１を操作して、第２把持部４２の旋回把持部４２２を旋回させる。そして、図１２及び図１３に示すように、旋回把持部４２２の長手方向を回転テーブル３２の径方向と９０°の角度を形成する方向へ向ける。これによって、用意した固定スクロール材料１００を回転テーブル３２に搭載するときに、旋回把持部４２２が固定スクロール材料１００に干渉しない状態にする。

次に、旋回把持部４２２が旋回した状態のまま、固定スクロール材料１００をテーブル３０に載置する。詳細には、図１２に示すように、固定スクロール材料１００を工作機械１の基準プレート３３に載置する。このとき、固定スクロール材料１００を、円板部１２０が＋Ｚ側に向けられた状態にする。すなわち、円板部１２０が基準プレート３３の反対側に向けられた状態にする。また、図１３に示すように、固定スクロール材料１００を、第１把持部４１の鈎先端４１０と鈎先端４１０との間に嵌め込んで基準プレート３３に固定する（以下、この工程を固定スクロール材料固定工程という）。これにより、固定スクロール材料１００の円板部１２０の中心が、回転テーブル３２の旋回軸Ｃに一致し、かつ工作対象物固定部４０が固定スクロール材料１００をテーブル３０に固定した状態になる。その結果、固定スクロール材料１００の、いわゆる芯出しが完了する。

次に、工作機械１の加工プログラムを起動させて、工作機械１に固定スクロール１５０を作製させる。以下、この工程を固定スクロール作製工程という。固定スクロール作製工程では、制御部５０のＮＣ部が記憶部に格納された固定スクロール材料１００を切削するための座標データを使用して加工プログラムを実行する。ＮＣ部が、この座標データに基づいて、ラム２０、テーブル３０及び工作対象物固定部４０を動作させることで、固定スクロール材料１００がエンドミル２４によって切削される。その結果、図１４に示すように、固定スクロール材料１００に壁１１１が形成され、歯１１２を有する固定スクロール１５０が作製される。

一方、固定スクロール作製工程の間に、用意した揺動スクロール材料２００を治具５００に固定する。以下、この工程を揺動スクロール材料固定工程という。揺動スクロール材料固定工程では、治具５００の＋Ｚ側に揺動スクロール材料２００を載置し、さらに治具５００のコレットチャック５５０を揺動スクロール材料２００のボス２３０に挿入する。その後、図９に示すネジ５３２を締め付けることで、コレットチャック５５０の外径を拡大させて、コレットチャック５５０をボス２３０の内壁に密着させる。これにより、揺動スクロール材料２００を治具５００に固定する。コレットチャック５５０がボス２３０を固定することで、治具５００の円板部５２０の中心と、揺動スクロール材料２００の円板部２２０の中心と、が一致した状態になる。また、コレットチャック５５０がボス２３０を固定することで、治具５００に対する揺動スクロール材料２００の芯出しが行われると共に、治具５００に対する揺動スクロール材料２００のＺ方向の位置決めが行われる。

固定スクロール作製工程が終了した後、作製された固定スクロール１５０を基準プレート３３及び第１把持部４１から取り外す。続いて、図１５に示すように、揺動スクロール材料２００が固定された治具５００を、テーブル３０に載置して固定する。以下、この工程を治具固定工程という。詳細には、治具５００に対して揺動スクロール材料２００を＋Ｚ側に位置させた状態にする。その状態で、治具５００を工作対象物固定部４０の第１把持部４１の鈎先端４１０と鈎先端４１０との間に載置する。そして、治具５００を鈎先端４１０と鈎先端４１０とで把持させる。これにより、治具５００の円板部５２０の中心が、回転テーブル３２の旋回軸Ｃに一致した状態になる。その結果、揺動スクロール材料２００の、いわゆる芯出しが完了する。

治具５００を基準プレート３３に載置した後、工作機械１を操作して、第２把持部４２の旋回把持部４２２を旋回させる。そして、図１５及び図１６に示すように、旋回把持部４２２の長手方向を回転テーブル３２の径方向へ向ける。これにより、治具５００と揺動スクロール材料２００とが、基準プレート３３と旋回把持部４２２との間に挟み込まれてテーブル３０に固定された状態になる。その結果、揺動スクロール材料２００のＺ方向の位置決めが完了する。

基準プレート３３と旋回把持部４２２とで、治具５００と揺動スクロール材料２００と挟み込んだ後、工作機械１の加工プログラムを起動させて、工作機械１に揺動スクロール２５０を作製させる。以下、この工程を揺動スクロール作製工程という。揺動スクロール作製工程では、制御部５０のＮＣ部が、記憶部に格納された揺動スクロール材料２００を切削するための座標データを使用して加工プログラムを実行する。ＮＣ部が、この座標データに基づいて、ラム２０、テーブル３０及び工作対象物固定部４０を動作させることで、揺動スクロール２５０が作製される。
なお、揺動スクロール作製工程では、図１５に示す、歯２１２の高さＨ６を、図１２に示す固定スクロール材料１００の歯１１２の高さＨ５と同じ高さに形成することが望ましい。これにより、図１７に示すスクロール圧縮機２が組み立てられたときの圧縮室に隙間が生じにくい。

揺動スクロール作製工程が終了した後、工作機械１を操作して、第２把持部４２の旋回把持部４２２を旋回させる。そして、旋回把持部４２２の長手方向を回転テーブル３２の径方向と９０°の角度を形成する方向へ向ける。これにより、作製された揺動スクロール２５０と治具５００とが、第２把持部４２とテーブル３０から解放された状態になる。なお、このときに、シリンダー部４２１を伸長させて、図３に示す高さＨ２まで、第２把持部４２を上昇させ、第２把持部４２を作製された揺動スクロール２５０から離してもよい。続いて、治具５００を基準プレート３３及び第１把持部４１から取り外す。さらに、図９に示すネジ５３２を緩めることで、コレットチャック５５０の外径を縮小させ、コレットチャック５５０からボス２３０を取り外せる状態にする。さらに、コレットチャック５５０からボス２３０を取り外して、治具５００から作製された揺動スクロール２５０を取り外す。

次に、基準プレート３３から取り外された固定スクロール１５０と揺動スクロール２５０とを組み立てる。以下、この工程を組立工程という。組立工程では、固定スクロール１５０の歯１１２と、揺動スクロール２５０の歯２１２とを、噛み合わせて、組み立てる。これにより、図１７に示すスクロール圧縮機２が完成する。

なお、上記の製造方法では、工作機械１を操作して旋回把持部４２２を旋回させているが、工作機械１に、旋回把持部４２２の旋回を起動させる起動ボタンを設け、その起動ボタンが押されることで、制御部５０が旋回把持部４２２を旋回させてもよい。この場合、起動ボタンが押された場合に、旋回出力信号が制御部５０に出力され、制御部５０がその信号の受信によって、旋回把持部４２２を旋回させてもよい。また、工作機械１の工具把持部２３にエンドミル２４を把持させているが、記憶部５０に使用する加工工具データを予め格納しておき、その加工工具データに基づいて、制御部５０が工具収納部１２に収納された複数の加工工具のうちからエンドミル２４を選択してもよい。エンドミル２４を選択した場合、制御部５０は工具把持部２３にエンドミル２４を把持させる。

以上のように、実施の形態１では、揺動スクロール材料２００を固定する治具５００を用いられるので、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００とを同じテーブル３０の基準プレート３３に載置することができる。その結果、同じ工作機械１によって、固定スクロール１５０と揺動スクロール２５０を作製することができる。これにより、固定スクロール１５０と揺動スクロール２５０との間の加工誤差を小さくすることができる。

また、第１把持部４１によって、固定スクロール材料１００と治具５００が把持されるので、固定スクロール材料１００と治具５００の円板部５２０の中心が、回転テーブル３２の旋回軸Ｃと重なる。また、治具５００のコレットチャック５５０によって揺動スクロール材料２００が位置決めされるので、治具５００の円板部５２０の中心が、揺動スクロール材料２００の円板部２２０の中心と重なる。その結果、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００とが、基準プレート３３の同じ領域を占有することになる。これにより、小型の回転テーブル３２であっても、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００とを作製することができる。

また、揺動スクロール材料２００が、固定スクロール材料１００の＋Ｚ方向に連続する位置で加工される。このため、揺動スクロール２５０の歯２１２の末端（すなわち、根元部分の端部）と、固定スクロール１５０の歯１１２の先端（すなわち、根元部分と反対側の端部）とが、同じ精度で作製することができる。その結果、スクロール圧縮機２の圧縮室を高い精度で形成することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るスクロール圧縮機２の製造方法は、工作対象物固定部４０に第２把持部４２が設けられていない工作機械１を用いて、スクロール圧縮機２を製造する方法である。実施の形態２に係るスクロール圧縮機２の製造方法では、工作機械１に第２把持部４２が設けられていないため、揺動スクロール材料２００を把持するための第３把持部６６０が取り付けられた治具６００を用いる。以下に、図１８及び図１９を参照して、実施の形態２に係るスクロール圧縮機２の製造方法を説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成について説明する。

図１８は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機２の製造方法で用いられる治具６００の断面図である。図１９は、図１８に示す治具６００及び揺動スクロール材料を工作機械１の基準プレートに載置した状態の平面図である。
図１８に示すように、治具６００には、円板部６２０の＋Ｚ側に取り付けられる第３把持部６６０を備えている。治具６００は、図１９に示すように、第３把持部６６０を３つ備える。

第３把持部６６０それぞれは、図１８に示すように、円板部６２０よりも＋Ｚ側に配置され、揺動スクロール材料２００の外周部を挟み込む把持具６６１と、把持具６６１を円板部６２０に固定する締結具６６２と、で構成されている。

把持具６６１は、図１８及び図１９に示すように、側面に凹部６６３が形成された直方体の形状に形成されている。凹部６６３は、図１９に示すように、Ｚ方向視で円弧状の内壁を有する。そして、凹部６６３には、第３把持部６６０が揺動スクロール材料２００を把持するとき、揺動スクロール材料２００の外周部が差し込まれる。凹部６６３のＺ方向の高さＨ７は、揺動スクロール材料２００の厚みよりも小さい。

一方、締結具６６２は、図１８に示すように、把持具６６１に形成された貫通孔に通された状態で、円板部６２０に形成されたネジ孔６６４に螺合可能である。締結具６６２は、把持具６６１の貫通孔に通され、かつ円板部６２０のネジ孔６６４に螺合することで、把持具６６１と円板部６２０との間に揺動スクロール材料２００の外周部を挟み込んで、揺動スクロール材料２００を把持する。

また、締結具６６２は、第３把持部６６０が揺動スクロール材料２００を把持するときに、把持具６６１の−Ｚ面と円板部６２０の＋Ｚ面との間に隙間６６５を形成する。隙間６６５は、揺動スクロール材料２００の厚みと凹部６６３の高さＨ７の差よりも小さい。このため、把持具６６１は、弾性変形して揺動スクロール材料２００の外周部を押圧する。その結果、把持具６６１は、揺動スクロール材料２００を強固に把持する。

治具６００を用いたスクロール圧縮機２の製造方法は、上述した揺動スクロール材料固定工程で、治具６００のコレットチャック６５０を揺動スクロール材料２００のボス２３０の内壁に密着させた後、第３把持部６６０で揺動スクロール材料２００の外周部を把持させること、治具固定工程で、第２把持部４２によって治具６００と揺動スクロール材料２００をテーブル３０に固定するのではなく、第１把持部４１の鈎先端４１０に治具６００を把持させることで、治具６００をテーブル３０に固定すること、治具６００が第１把持部４１に把持されることで、揺動スクロール材料２００が治具６００を介してテーブル３０に固定されること、を除いて、実施の形態１と同様である。このため、説明を省略する。

以上のように、実施の形態２に係るスクロール圧縮機２の製造方法では、揺動スクロール材料２００を把持する第３把持部６６０が治具６００に取り付けられる。このため、工作機械１が第２把持部４２を備える必要がない。工作機械１が第２把持部４２を備えない場合、回転テーブル３２に第２把持部４２を設置するスペースを設ける必要がない。このため、回転テーブル３２を小型化することができる。その結果、回転テーブル３２がより小さい工作機械１を用いて、スクロール圧縮機２を製造することができる。

また、揺動スクロール材料２００の形状又は大きさに応じて、工作機械１の第２把持部４２を取り替える必要がない。実施の形態２では、揺動スクロール材料２００の形状又は大きさに応じた治具６００が用いられると共に、その治具６００を第１把持部４１が把持することで、形状又は大きさが異なる揺動スクロール材料２００を用いて、揺動スクロール２５０を作製できる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１及び２では、固定スクロール作製工程を揺動スクロール作製工程よりも先に実施しているが、逆に、揺動スクロール作製工程を固定スクロール作製工程よりも先に実施してもよい。

実施の形態１及び２では、固定スクロール作製工程と並行して揺動スクロール材料固定工程を実施しているが、揺動スクロール材料固定工程は、揺動スクロール作製工程が開始されるまでに、実施されるとよい。

実施の形態１及び２では、固定スクロール材料固定工程と治具固定工程とで、固定スクロール材料１００の円板部１２０の中心と、揺動スクロール材料２００の円板部２２０の中心が、回転テーブル３２の旋回軸Ｃに一致させているが、本発明はこれに限定されない。本発明は、省スペース化を図るため、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００とが、基準プレート３３の同じ一定の領域に載置されていればよい。このような場合でも、小型のテーブル３０を使用することができる。この場合、基準プレート３３の一定の領域には、回転テーブル３２の旋回軸Ｃが交わる部分が含まれるとよい。

実施の形態１及び２では、工作機械１として、自動工具交換機能を有する数値制御方式の工作機械が使用されるが、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００を切削できる工作機械であれば、工作機械１の機能と形式は任意である。例えば、工作機械１に、ラム２０と、テーブル３０と、取り囲むカバーと、カバーに設けられた扉と、が設けられてもよい。

また、実施の形態１及び２では、加工工具としてエンドミル２４が使用されているが、固定スクロール材料１００と揺動スクロール材料２００を切削できる切削工具であれば、加工工具の種類も任意である。
なお、エンドミル２４が工具把持部２３に把持されているが、工具把持部２３は、加工工具を保持すればよい。このため、工具把持部２３は、加工工具保持部、切削工具保持部と称されてもよい。
さらに、図１２ではコレットチャック５５０によって揺動スクロール材料２００のボス２３０の内周が把持されているが、ボス２３０の外周が把持されてもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１７年４月２６日に出願された、日本国特許出願特願２０１７−８７２６９号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１７−８７２６９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１ 工作機械、２ スクロール圧縮機、１０ ベッド、１０Ａ 基礎部、１０Ｂ 柱部、１１ 案内レール、１２ 工具収納部、２０ ラム、２１ 案内レール、２２ 主軸部、２３ 工具把持部、２４ エンドミル、３０ テーブル、３１ テーブル本体、３２ 回転テーブル、３３ 基準プレート、４０ 工作対象物固定部、４１ 第１把持部、４２ 第２把持部、５０ 制御部、１００ 固定スクロール材料、１１０ 円柱部、１１１ 壁、１１２ 歯、１２０ 円板部、１５０ 固定スクロール、２００ 揺動スクロール材料、２１０ 円柱部、２１１ 壁、２１２ 歯、２２０ 円板部、２３０ ボス、２５０ 揺動スクロール、４１０ 鈎先端、４１１ 連結部、４２０ 支持部、４２１ シリンダー部、４２２ 旋回把持部、５００ 治具、５１０ 円柱部、５２０ 円板部、５３０ ボス収容穴、５３１ ネジ挿入孔、５３２ ネジ、５４０ コレット拡張部材、５５０ コレットチャック、５５１ 貫通孔、５５２ スリット、６００ 治具、６２０ 円板部、６５０ コレットチャック、６６０ 第３把持部、６６１ 把持具、６６２ 締結具、６６３ 凹部、６６４ ネジ孔、６６５ 隙間、Ｃ 旋回軸、Ｈ１−Ｈ７ 高さ、Ｌ１−Ｌ３ 距離、Ｒ 矢印。

Claims (6)

1. テーブルと、該テーブルに設けられ、該テーブルに工作対象物を固定する工作対象物固定部と、前記工作対象物を切削する切削工具を保持する切削工具保持部と、を備える工作機械を用いてスクロール圧縮機を製造する製造方法であって、
   前記工作対象物である固定スクロール材料を、前記テーブルの一定の領域の上に載置し、前記工作対象物固定部によって、載置された前記固定スクロール材料を前記テーブルに固定する固定スクロール材料固定工程と、
   前記テーブルに固定された前記固定スクロール材料を前記切削工具で切削して、固定スクロールを作製する固定スクロール作製工程と、
   前記工作対象物である揺動スクロール材料を治具に固定する揺動スクロール材料固定工程と、
   前記揺動スクロール材料が固定された前記治具を、前記テーブルの前記一定の領域の上に載置し、前記工作対象物固定部によって、前記一定の領域の上に載置された前記治具を前記テーブルに固定する治具固定工程と、
   前記テーブルに固定された前記治具に載置された前記揺動スクロール材料を前記切削工具で切削して、揺動スクロールを作製する揺動スクロール作製工程と、
   前記固定スクロール作製工程で作製された前記固定スクロールと、前記揺動スクロール作製工程で作製された前記揺動スクロールと、を組み合わせて前記スクロール圧縮機を組み立てる組立工程と、を備える、スクロール圧縮機の製造方法。
2. 前記揺動スクロール材料には、ボスが形成され、
   前記治具には、前記ボスを保持することが可能なコレットチャックが形成され、
   前記揺動スクロール材料固定工程では、前記ボスを前記コレットチャックが保持することで、前記揺動スクロール材料を前記治具に固定する、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
3. 前記工作対象物固定部は、前記固定スクロール材料を把持する第１把持部と、前記揺動スクロール材料を把持する第２把持部と、を備え、
   前記固定スクロール材料固定工程では、前記第１把持部で前記固定スクロール材料を把持することで、前記固定スクロール材料を前記テーブルに固定し、
   前記治具固定工程では、前記第２把持部で前記揺動スクロール材料を把持することで、前記揺動スクロール材料を介して前記治具を前記テーブルに固定する、
   請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
4. 前記テーブルは、前記工作対象物が載置される平面を有し、該平面に対して垂直な回転軸を中心にして回転可能であり、
   前記一定の領域は、前記平面と前記回転軸とが交わる部分を含む、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
5. 前記治具は、前記揺動スクロール材料が把持可能な第３把持部を備え、
   前記工作対象物固定部は、前記固定スクロール材料と、前記治具と、が把持可能な第１把持部を備え、
   前記固定スクロール材料固定工程では、前記第１把持部で前記固定スクロール材料を把持することで、前記固定スクロール材料を前記テーブルに固定し、
   前記揺動スクロール材料固定工程では、前記第３把持部で前記揺動スクロール材料を把持することで、前記揺動スクロール材料を前記治具に固定し、
   前記治具固定工程では、前記第１把持部で前記治具を把持することで、前記治具を前記テーブルに固定する、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機の製造方法。
6. 前記第１把持部は、前記揺動スクロール材料固定工程で前記揺動スクロール材料の形状又は大きさに応じた前記治具が用いられることで、形状又は大きさが異なる揺動スクロール材料を前記治具を介して保持する、
   請求項５に記載のスクロール圧縮機の製造方法。

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