KR960000657B1 - 스크롤 부재 가공 방법 및 장치 - Google Patents

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따블유. 헤리크 토드
에이. 호오크스 로버트
디. 챠일드레스 에스틸
따블유. 가네트 도날드
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테쿰세 프로덕츠 캄파니
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Abstract

내용 없음.

Description

스크롤 부재 가공 방법 및 장치
제1도는 본 발명에 의한 스크롤 가공장치의 일부 단면을 보인 정면도.
제2도는 본 발명에 의한 스크롤 가공 장치의 일부 단면을 보인 평면도.
제3도는 스크롤 가공 장치용 중앙 스핀들 장치의 확대 단면도.
제4도는 스크롤 가공장치용 제어 시스템의 회로도.
제5도는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재가 가공장치에 설치된 상태를 스크롤 부재와 가공 엔드 밀만을 분리하여서 보인 확대 가상도.
제6도는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선랩의 형태와 가공 상태를 설명하기 위하여 두 부재가 겹친 가상 상태를 보인 스크롤 부재 정면도.
제7도는 제6도에 유사한 도면으로서 가공기가 다른 위치에 결합되었을때의 상태를 보인 정면도.
제8도는 가공기가 작업초기에 나선랩의 가장 내측 지점과 가공기의 위치 관계를 보인 요부 확대도.
제9도는 스크롤 부재가 각 위치로 회동하기전 나선 랩의 단부를 가공하는 상태를 보인 요부 확대도.
제10도는 스크롤 부재가 시계바늘 반대 방향으로 회전한 상태를 보인 제9도에 유사한 요부 확대도.
제11도는 가공기가 선형 경로를 따라 절삭 이동한 후의 상태를 보인 요부 확대도.
제12도는 스크롤 랩의 내면을 가공하기 위하여 스크롤 부재를 시계방향으로 회전시키기 시작한 후의 상태를 보인 요부 확대도.
제13도는 가공기가 정확한 나선 형태에서 변위시키는 상태를 보인 제7도에 유사한 두 스크롤 부재의 중복 상태를 보인 일부 확대도.
제14도는 두 스크롤 부재의 결합 상태에서 가공시의 편차가 서로 보상되는 상태를 보인 부분 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 가공기구 22 : 우측 슬라이드 시스템
23 : 중앙 슬라이드 회전 시스템 24 : 좌측 슬라이드 시스템
25 : 중앙 슬라이드 26 : 가이드
27 : 선형 스케일 28 : 판독기
34 : 서어보모우터 35 : 회전축 스핀들
36 : 심봉 38 : 웜
39 : 웜기어 40 : 서어보 모우터
41 : 심봉단부 43 : 고정 스크롤 부품
47,47' : 나선형태 48 : 심봉단부
50 : 궤도운행 스크롤 부품 54,54' : 나선형태
55 : 로타리 스케일 56 : 판독기
60 : 주슬라이드 61 : 가이드
62 : 선형 스케일 63 : 판독기
67 : 모우터 브라켓 69 : 서어보 모우터
70 : 가이드 71 : 크로스 슬라이드
72 : 선형 스케일 73 : 판독기
79 : 서어보 모우터 80 : 구동 스핀들
82 : 엔드 밀 콜릿 86 : 엔드 밀
200 : 조정기 210 : 랩 서어클
211 : 중심선 215 : 밸브 딥
222 : 평면부
본 발명은 스크롤 콤프레사에 관계되는 것으로서, 특히 콤프레 가동중에 스크롤 부재들의 랩(wrap) 표면사이에서 적당한 밀봉 효과가 일어나도록 하는 전술한 콤프레사에 사용하기 위한 스크롤 부재들의 합체 셋트를 가공하는 방법과 장치에 관한 것이다.
전형적진 스크롤 콤프레사는 대향되는 2개의 스크롤 부재를 포함하고 있는바, 이러한 스크롤 부재들은 각각 다수의 밀폐 압축실을 형성하도록 서로 맞물리는 나선상 랩을 갖고 있다. 스크롤 부재중의 하나가 상대방 스크롤 부재에 대하여 상대적인 궤도운행을 할때 외측의 흡입구와 내측의 배출구사이로 방사상 이동하면서 압축실의 용적이 감소되면 냉매의 이송 및 압축이 일어나게 된다.
일반적으로 스크롤 콤프레사는 소음이 없어야 하고 작업 성능이 우수하여햐 하며 여러 종류의 냉동 시스템에 이용하는 경우 유지 조작비가 적어야 한다. 그러나 일부의 콤프레사는 구조적인 문제와 제조상의 문제를 가지고 있다. 예를들면 콤프레사의 작업성능은 스크롤 부재들간의 축방향 및 방사상 밀폐력의 정확성에 의하여 결정된다. 발생가능한 냉매 누출의 한 형태는 랩 측벽들이 이동하는 압축실의 경계를 형성하기 위하여 서로 밀봉 접촉하는 부위에 있는 스크롤 콤프레사의 압축실 사이에서 누출되는 것이다.
전술한 누출은 스크롤 부재의 가공된 랩 표면들이 서로 정확하게 합치되는 정도와 스크롤 부재들간의 방사상 분리를 가져오는 압축실내의 용매 압력에 기인한다. 콤프레사 작동중의 분리력에 따른 누출 문제는 종래의 방사상 콤플리언스 메카니즘, 예를들면 통상의 선회-결합 방사상 콤플리언스 메카니즘에 의하여 효과적으로 방지되고 있다. 그리고 랩표면간의 밀착 문제는 스크롤 부재를 제조하는 방법, 특히 가공된 각개 랩들이 콤프레사 작동중에 접촉 표면 사이에 방사상 내측으로 이동하는 밀봉 접촉선을 유지하도록 정확한 나선 형태를 따르도록 가공하는 방법에 관계된다.
통상의 스크롤 가공 기술은 밀링 기구와 가공물이 요구하는 나선 곡선을 묘사한 수학적 등식에 따라 상대적인 이동을 하도록 하는 수치제어 모방절삭기, 즉 NC 가공기를 사용하는 것이다. 이러한 가공 시스템중의 하나에서는 2개의 서어보제어 카이티션 축 가공 장치가 밀링 절삭기를 나선 곡선 주위로 향하도록 한다. 그러나 2개의 카티션축에 대한 일정하게 변화하는 힘과 구동 모우터에 감응하는 서어보에서의 시간지연에 의하여 야기되는 기계 운동상의 오차에 의하여 밀링 절삭기는 나선궤도로부터 벗어나게 된다.
미국 특허 제4,893,971호와 일본국 공개 특허 제62-88507호에 공개된 스크롤 부재 제조용 NC 가공시스템에서는 정확한 나선형 곡선을 그리도록 하기 위하여 가공물의 회전과 가공기구의 선운동이 동시에 일어나게 하고 있다. 이러한 시스템은 슬라이드 부재의 방향 전환에 의하여 가공기구의 운동 편차를 어느정도 감소시키지만 각개 가공 기구들은 그들 자신의 구조적인 편차를 갖고 있을뿐 아니라 가공중에 임의 편차가 발생할 수도 있다.
전술한 스크롤 부재 제조 방법에서는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재를 동일한 기계나 다른 기계를 사용하여 별도로 제작한 후 한쌍으로 맞추도록 되었다. 이러한 방법에 의하면 이론적으로는 고정 및 궤도운행 랩의 나선 형태가 정확히 일치되게 합체될 수 있고 또한 이러한 나선 형태를 반복 생산할 수 있는 것으로 되지만 실제적으로 합체시켜 사용하기 위하여는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재들 중에서 가장 잘 맞는 것을 골라내야 한다. 경우에 따라서는 콤프레사를 시운전하여 각개 랩의 표면에 있는 서로 맞지 아니하는 높은부위를 제거하여야 한다.
본 발명은 스크롤 콤프레사에 사용하기 위한 스크롤 부재를 가공하는 종래 방법에 관련되는 문제점을 제거하고 맞는 것을 골라내거나 콤프레사를 시운전하지 않아도 되는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 합체된 셋트를 제공하는 것이다.
본 발명은 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 합체 셋트를 동시에 가공하는 장치와 방법에 의하여 전술한 종래 스크롤 부재의 문제점과 결점을 제거하는 것으로서 본 발명에 의하면 콤프레사 가동중에 방사상 내측으로 이동하는 스크롤 부재들의 랩 표면을 동시에 가공하게 된다. 본 발명에 의하면 밀폐 특성이 향상된 합체된 스크롤 부재를 제조할 수 있다.
본 발명을 한쌍의 절삭 기구가 콤프레사 가동시 방사산 내측으로 이동하는 밀봉 접촉선에서 밀봉 접촉하는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 각개 랩 부분을 따라 이동하면서 한쌍의 스크롤 부재의 나선형 랩을 동시에 가공하는 방법과 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면 스크롤 부재 가공중에 나타나는 정확한 나선 형태로부터 벗어난 제조상의 편차나 임의 편차가 각개 랩 표면에 상호 보완성 편차로 나타나게 되므로 이들을 합체시키면 편차 부분이 상호 보완되게 되어 콤프레사 가동중 이러한 편차 부분에서도 밀봉 관계가 유지되게 된다.
특히 본 발명은 한쌍의 스크롤 부재가 각개 랩 서어클의 중심을 관통하는 회전축 주위를 함께 회전하도록 회전시킬 수 있는 스핀들에 의하여 전기한 한쌍의 스크롤 부재들이 상대적인 위치에 고정되게 하는 장치와 방법을 제공한다. 각개 스크롤 부재들의 랩 표면은 반대 방향에서 축방향으로 대향되게 위치한다. 한쌍의 절삭 기구들은 각개 스크롤 부재의 표면쪽을 향하여 축 방향에서 내측으로 대향되게 설치된다. 이 절삭 기구들은 스크롤 부재들의 회전운동과 선운동을 동시에 제어할 수 있도록 되어 있어서 고정 및 궤도운행 스크롤 부재들의 서로 합체되는 나선 스크롤 랩을 동시에 절삭하게 된다.
본 발명의 한 형태에 의하면 한쌍의 절삭 기구가 일측 스크롤 부재의 나선형 랩의 방사상 내주면을 절삭함과 동시에 콤프레사 가동중 전기한 나선형 랩과 맞물리는 상대 스크롤 부재의 나선형 랩의 방사상 외주면을 절삭하게 된다. 따라서 한쌍을 구성하는 두 절삭기구의 축은 가공작업중에 축방향으로 서로 상쇄 작용을하게 된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면 스크롤 부재의 나선형 스크롤 구조의 밸브 팁 위치가 밸브 팁의 요구하는 부위와 절삭기구의 직경에 따른 위치까지 스크롤 부재를 그 회전축 주위로 회전시키므로서 달성될 수 있다. 절삭 기구는 나선형 랩의 내주면과 외주면을 가로 지르는 평면을 형성하도록 하는 경로를 따라 이동한다. 나선형 랩의 방사상 외주면은 평면과 랩의 방사상 외주면 사이에 형성되는 교차부가 밸브 딥이 되도록 가공한다.
본 발명에 의한 스크롤 가공장치의 이점은 한쌍의 합체되는 스크롤 부재들은 동시에 가공하므로서 일측부재에 형성된 나선형으로부터의 편차가 대응하는 스크롤 부재의 편차에 의하여 보상되게 되므로 콤프레사가동중 밀봉 효과가 향상된다는 것이다.
본 발명에 의한 스크롤 가공장치의 또 하나의 이점은 스크롤 콤프레사에 사용하는 스크롤 부재들은 스크롤 부재의 랩 표면에 있는 높은 부위가 대응하는 스크롤 부재에서 보상되었으므로 높은 부위를 가공할 필요가 없게 되어 조립후에 시운전하는 시간을 절약할 수 있다는 것이다.
본 발명에 의한 스크롤 가공 장치의 다른 이점은 서로 잘맞는 스크롤 부재를 고를 필요가 없으므로 스크롤 콤프레사의 제조 작업이 간편하게 된다는 것이다.
본 발명에 의한 스크롤 가공장치의 또 하나의 이점은 타원형 가공 프로그램이다. 일정한 공급속도에 영향을 주지 않으면서 절삭 기구의 직경 차이를 보상할 수 있다는 것이다.
본 발명에 의한 스크롤 가공장치의 또 다른 이점은 나선형 랩 구조의 밀봉 위치 선정이 가공기구의 직경을 보상하도록 하는 가공기구의 선 운동과 스크롤 부재의 회전 운동만으로 달성된다는 것이다.
본 발명의 한 형태는 스크롤 콤프레사에 사용하기 위한 서로 합체되는 한쌍의 고정 및 궤도운행 스크롤부재의 나선형 랩 표면을 가공하는 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 장치는 타원형 랩 표면이 외측으로 대향되게 고정 및 궤도운행 스크롤 부재들을 일열로 되게 축방향으로 지지하는 중앙 스핀들을 포함한다. 또한 본 발명의 장치에는 각개 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩 표면을 가공하기 위한 한쌍의 회전절삭기구가 축 방향에서 내측으로 대향되게 설치된다. 중앙 스핀들과 두 절삭 기구의 상대적인 운동은 고정및 궤도운행 스크롤 부재의 나선상 랩 표면을 동시에 가공할 수 있도록 제어된다.
본 발명은 또한 스크롤 콤프레사에 사용하기 위한 한쌍의 합체되는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩 표면을 가공하는 방법을 제공한다. 고정 및 궤도운행 스크롤 부재는 그들의 나선형 랩 표면이 축 방향에서 외측으로 대향되도록 일직선 상에 지지된다. 이 고정 및 궤도운행 스크롤 부재들의 나선상 랩 표면은 이들 고정 및 궤도운행 스크롤 부재들의 나선상 랩 표면쪽을 향하도록 대향 설치된 한쌍의 절삭기구에 결합되고 이어서 고정 및 궤도운행 스크롤 부재들을 회전시킴과 동시에 절삭 기구들을 상대적인 선 운동을 하도록 한다.
이하 본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도 내지 4도에 도시된 본 발명의 예에서는 본 발명에 의한 고정 및 궤도운행 스크롤 부재들의 대응조립 셋트를 제조하기 위한 가공장치(100) (제4도)가 도시되었다. 이 가공 장치 (100)는 제1도에 도시된 가공기구(20)을 포함하는바, 이 가공기구(2 0)는 가대(21)에 우측 슬라이드 시스템(22), 중앙 슬라이드 회전시스템(23) 및 좌측 슬라이드 시스템(24)이 지지되어있다. 중앙 슬라이드 시스템(23)은 가이드(26)에서 직선 운동을 하도록 설치된 슬라이드(25)을 갖고 있으며 슬라이드(25)에는 선형 스케일(27)이 착설되고 슬라이드(25)의 선상위치를 감지하기 위한 고정 스케일 판독기(2 8)는 가대(21)에 볼트로 고정된 블럭(29)에 착설되었다.
제2도에 의하면 볼 너트(30)가 슬라이드(25)의 후면에 부착되어 볼 스크류(3 1)과 나합되었다. 이 볼 스크류(31)는 직선 운동을 저지하고 회전운동을 유도하기 위한 베어링 하우징 겸 모우터 브라켓(32)에 의하여 지지되어 있다. 전술한 볼스크류(31)의 후단에는 벨트 활차(33)가 착설되었으며, 이 활차(33)에는 제4도에 도시된 조정기(20 0)에 의하여 제어되는 서어보 모우터(34)가 벨트로 연결된다.
제1도와 3도에 의하면 회전축 스핀들(35)가 슬라이드(25)에 설치되었고 스핀들 심봉(36)은 회전 운동용 베어링(37)에 지지되어 있다. 스핀들 심봉(36)은 웜(39)과 교합 작동하는 웜 기어(38)를 갖고 있으며, 이웜(39)은 제2도에 도시된 서어보 모우터(40)에 직접 결합되어 있어서 서어보 모우터(40)에 의하여 구동되게 되었다. 서어보 모우터(40)의 작동은 조정기(200)에 의하여 제어된다.
스핀들 심봉(36)의 단부(14)에는 부품 척(chuck) (42)이 착설되어 가공할 고정 스크롤 부품(43)을 고정시킨다. 적당한 형태의 척으로는 노르피일드 에어 척 모델 # 1000이 있다. 이 척은 공기통로(202)에 의하여 공급되는 공기압에 의하여 작동한다. 고정 스크롤 부품(43)은 제3도에 도시된 바와같이 이면(46)에 있는구멍(45)속에 지지핀(44)이 삽입되면서 척(42)에 고정된다. 제6도에 도시된 바와같이 구멍 (45)은 나선형태(47)(47')와 공지된 관계를 가진다.
스핀들 심봉(36)의 타측 단부(48)에도 부품 척(49)이 착설되어 가공할 궤도운행 스크롤부품(50)을 고정시키게 되었다. 여기에 사용하기에 적당한 형태의 척으로는 노르피일드 에어 척 모델 # 800이 있다. 이 척은 공기통로(204)에 의하여 공급되는 공기압에 의하여 작동한다. 제3도에 도시된 바와같이 궤도운행 스크롤 부품(50)은 그 이면(53)에 있는 구멍(52)속에 지지핀(51)이 삽입되면서 척(49)내에 고정된다. 이 구멍(52)은 나선 형태(54)(54')와 공지된 관계를 가지고 있으며 나선형태(47)(47')와는 180 반대쪽으로 감기는 형태로 되어 있다.
제6도와 제7도에는 궤도운행 스크롤 부재의 나선 형태(54)(54')가 실선으로 표시되었고 고정 스크롤 부재의 나선형태(47)(47')은 이면에서 보이는 것이므로 점선으로 표시되어 있다.
제3도에 도시된 바와같이 스핀들 심봉(36)의 중앙부에는 회전 위치를 측정하기 위한 로타리 스케일(55)가 부착되고 스핀들(35)의 하우징(58)에 부착된 베어링 지지구(57)에는 판독기(56)가 부착되었다. 로타리스케일(55)은 감지선이 인쇄된 유리판이다. 판독기(56)는 심봉(36)이 회전할때 통과하는 감지선의 수를 감지하고 계량하여 심봉의 위치를 측정한다.
우측 슬라이드 시스템(22)은 제2도에 도시된 바와같이 가이드(61)에서 선운동을 하도록 안내되는 주 슬라이드(60)로 구성된다. 이 슬라이드(60)의 선 운동을 측정하기 위한 선형 스케일(62)과 고정 스케일 판독기(63)는 각각 슬라이드(60)와 대판(64 )에 착설된다. 슬라이드(60)의 후면에는 볼 너트(65)가 착설되어 볼스크류(66)와 나합되었다. 이 볼 스크류(66)는 베어링 하우징 겸 모우터 브라켓(67)에 의하여 지지되고 슬라이드(60)의 선운동을 저지하도록 되었다. 볼 스크류(66)의 후단에는 벨트 활차(6 8)가 착설되어 벨트로 서어보모우터(69)와 연결되며, 서어보모우터의 작동은 조정기 (200)에 의하여 제어된다.
이 주 슬라이드(60)는 크로스 슬라이드(71)의 선운동 안내용 가이드(70)를 갖고 있으나, 이 가이드(70)에는 선형 스케일(72)이 착설되고 주 슬라이드(60)에는 주 슬라이드(60)에 대한 크로스 슬라이드(71)의 상대적인 선 위치를 측정하기 위한 스케일 판독기(73)가 착설되었다.
제2도에 따르면 크로스 슬라이드(71)의 후면에는 볼 너트(74)가 부착되어 본 스크류(75)와 나합된다. 이 볼 스크류(75)는 베어링 하우징겸 모우터 브라켓(76)에 의하여, 지지되고, 브라켓(76)은 그 슬라이드(60)의 후면 연설부(77)에 착설되었다. 그리고 볼 스크류(75)의 후단에는 벨트 활차(78)가 착설되어 벨트로 서어보모우터(79)와 연결되도록 되었으며, 이 서어보모우터(79)는 조정기(200)에 의하여 제어된다.
교차 슬라이드(71)는 선단(84)에 엔드 밀 콜릿(82)을 갖는 구동 스핀들(80)을 갖는 구동 스핀들(80)을 갖고 있으며 콜릿(82)에는 엔드 밀(86)이 착설되었다.
좌측 슬라이드 시스템(24)는 중앙 슬라이드 시스템(23)을 중심으로 하며 우측 슬라이드 시스템(22)과 대칭되는 위치에 있을 뿐 구성과 작동은 우측 슬라이드 시스템과 동일하므로 별도의 구성 설명을 생략하고 부품에 대한 부호는 다음과 같이 우측 슬라이드 시스템과 동일한 부품에 대하여는 동일 부호를 100단위로 표시한다.
주 슬라이드 160
가이드 161
선형 스케일 162
고정 스케일 판독기 163
대 판 164
볼 너트 165
볼 스크류 166
베어링 하우징겸 모우터 브라켓 167
밸트 활차 168
서어보 모우터 169
조정기 200
좌측 크로스 슬라이드 171
가이드 170
선형 스케일 172
스케일 판독기 173
볼너트 174
볼 스크류 175
베어링 하우징겸 모우터 브라켓 176
주슬라이드의 배면 연설부 177
벨트 활차 178
서어보 모우터 179
구동 스핀들 180
엔드 밀 콜릿 182
스핀들 선단 184
엔드 밀 186
제2도에 의하면 중앙 슬라이드(25)는 엔드 밀(86)(186)의 축에 대하여 수직으로 위치하고 스크롤 부품(43)(50)을 각각 가상위치(431)(501)로 이동시킬 수 있는 전진 스트로크를 갖고 있어서 작업자는 가공할 부품들을 이 가상위치(431)(501)에서 가공장치에 삽입할 수 있게 된다.
제4도는 가공장치에 이용하는 제어시스템에 대한 블록 다이아그램이다. 조정기 (200)로는 GE FanucModel 15MA 조정기를 사용하는 것이 좋은바, 이 조정기는 밀링 작업중의 감지기로부터 피이드백을 수신하여 모든 서어보모우터를 정확하게 제어한다. 이 조정기(200)는 비데오 터미날(206)에 연결된다. 그러나다른 형태의 조정기도 사용할 수 있다.
서어보모우터 조정기(24)의 뱅크는 통상적인 방법에 따라 조정기(200)와 서어보모우터(A-F)사이를 연결한다. 이 조정기(200)는 제4도의 2중 점선으로 표시한 제어선(242)을 거쳐 서어보모우터(A-F)를 제어한다.
제4도에 도시된 바와 같이 서어보조정기(A)(B)는 서어보모우터(169)(179)에 의하여 좌측 슬라이드 시스템(24)이 가이드(161)(170)을 따라 이동하는 것을 제어하고 서어보 조정기(E)(F)는 우측 슬라이드 시스템(22)이 가이드(61)(70)을 따라 이동하는 것을 제어하며, 서어보조정기(C)(D)는 중앙 슬라이드 회전 시스템(23)이 서어보모우터(34)(40)에 의하여 이동하는 것을 제어한다.
제4도에 도시된 바와 같이 감지기들은 모든 슬라이드에 인접되게 설치된 리밋스위치와 위치 측정용 선형스케일 판독기(28)(63)(73)(163)(173) 또는 로타리 스케일 판독기(56)을 포함한다. 리밋 스위치(230)는 슬
라이드 또는 심봉이 정지하는 위치를 조정기(200)에 송신한다. 리밋 스위치(23 0)로부터 조정기(200)에 연결된 피이드백라인(244)은 작은 점선으로 표시하였다. 디지탈 출력을 갖는 판독기들은 슬라이드 또는 심봉의위치를 조정기(200)에 식별시키는데 이용된다. 판독기(28)(56)(63)(73)(163)(173)으로부터 조정기(200)에 연결되는 피이드 백 라인(246)은 단일 장쇄선으로 표시하였다.
리밋 스위치(230)는 조정기(200)가 이동중의 가공할 부품이 정지하여야할 위치를 결정하도록 하는 표시기로 이용될 수도 있고 조정기가 스케일로부터의 입력을 통상적인 기계제어 기술에 따라 정밀 조종에 이용할수 있도록 하는데 이용될 수도 있다.
제6도는 나선형의 중심 랩 서어클(210)을 보여 주고 있는바, 엔드 밀(186)은 그 중심선(211)이 랩 서어클(210)에 접선으로 되는 수평선상에 위치한다. 이 엔드 밀(186)은 궤도운행 스크롤부재(50)의 점(212)에서 내측의 나선형태(54')와 접선으로 된다. 이 위치는 랩 서어클(210)에 대한 엔드 밀(186)의 상대적인 유일한 위치로서, 이 위치에서 스크롤의 선상 평행 이동과 결합되는 스크롤의 회전은 다음의 수식관계에 의하여 정확한 나선형을 나타내게 된다.
Y=따라서 Y=Kα임
식중 Y는 중앙 슬라이드(25)의 평행이동 거리이고,
D는 랩 서어클 직경이며,
α는 회전도이고,
K는이다.
이러한 운동은 또한 절삭기가 다중 랩 전체를 통하여 나선형의 동일한 측면에 일정하게 유지되도록 한다. 따라서 스핀들(35)과 슬라이드(25)에서 절단력의 반전 현상이 없게됨은 물론이고 회전축의 반전 현상도 없게 되어 슬라이드의 반전에 따른 부정확성이 나타나지 않게된다. 스핀들(35)은 두 스크롤(43)(50)의 랩 중심을 관통하는 회전축 주위를 회전한다.
점선으로 표시된 앤드 밀(86)은 그 랩 서어클(20)에 접선인 수평선상에서 랩 서어클(210)의 중심으로부터 떨어져 있다. 이 엔드 밀(86)은 고정 스크롤(43)의 점(214)에서 외측 나선 형태(47')에 대하여 접선으로 위치한다. 이 엔드 밀에 대하여도 엔드 밀(186)에서와 동일한 수식이 적용된다.
고정 스크롤(43)의 외측 나선형태(47')는 최종 조립시 궤도운행 스크롤(50)의 내측 타원형태(54')와 맞물린다. 절삭기구(20)는 절삭기가 선형축 Y를 따라 랩 서어클로부터 서서히 외측으로 이동함과 동시에 수식Y=Kα로우터 약간 빗나가면서 두 맞물리는 나선형태를 동시에 절삭하므로 외측 나선 형태(47')에는 요입부가 나타날 수 있고 또한 동일한 선상 이동은 맞물리는 내측 나선형태(54')에도 영향을 주어 두 나선 형태를 맞물렸을때 서로 밀접되어 미접촉상태를 최소화시키는 용출부가 형성되게 된다. 제13도 및 14도에 따르면 엔드 밀접촉 위치(86')에 요입부(218)가 형성됨과 동시에 엔드 밀 접촉위치(186')에는 요입부를 보상하는 용출부(220)가 형성된다. 제14도는 서로 합체되는 스크롤 부재(45)(50)의 합체 상태를 이해하기 쉽게 표시한 것이다.
제6도에 도시된 바와 같이 궤도운행 스크롤의 나선 형태를 고정 스크롤의 나선 형태와 공통 중심선에서 서로 180°의 반대 방향에 위치하게 하면 자체 보상이 이루어지고 콤프레사에 결합시에도 정확하게 밀접된다.
스크론을 절삭하는 통상적인 방법은 고정 및 궤도운행 스크롤을 별도로 제작하는 방법을 이용하여 왔다.
이 방법은 엔드 밀을 선운동시키므로서 직선절삭 또는 평면 절삭하여 스크롤의 내부 팁에 스크롤 밸브를 형성한 다음 엔드 밀을 후진시키고 스크롤을 회전시킨 다음 대응하는 나선형태와 맞물리는 크기의 나선 형태로 되게 플런즈 캇트 한 후 나선체들을 밀링하는 방법으로 구성된다. 동일한 방법으로 다른 스크롤도 절삭하여 제조한다.
다음의 설명은 궤도운행 스크롤(50)을 처음에 가공하는 방법에 대한 것인바, 처음에 고정 스크롤을 가공할 수도 있다.
제8도는 궤도운행 스크롤(50)의 내부지점(215)을 확대 도시한 것이다. 이 나선형태의 내부지점 (215)은 스크롤 콤프레사 작용시에 밸브로서 고정 스크롤 나선 형태와 맞물린다. 이 지점(215)은 높은 압축 효율을 얻기 위하여 정밀하게 가공하여야 한다. 절삭기 엔드 밀(86)(186)의 직경은 재 사용시나 그 예리함에 따라 달라질 수 있으므로 가공 프로그램에서 보정하여야 한다. 이 엔드 밀(86)(186)의 직경은 마모 정도에 따라달라질 수도 있다.
본 발명에 의한 가공 장치는 엔드 밀(186)의 프로그램된 선형 경로를 변경시킴이 없이 요구하는 지점(215)을 절삭하도록 스크롤(50)을 회전시키므로서 엔드 밀 직경이 자동적으로 보상된다. 제9도는 각 위치로 회전하기전의 제8도에 도시된 스크롤(50)을 보여주고 있는바, 좌측으로의 엔드 밀 선운동(절삭경고dd)은 밸브 팁의 위치를 설정하는 나선 랩의 팁(215)에 평면부(222)를 절삭한다. 평면부(222)의 선형 절삭전에 회전축의 위치를 측정하고 위치를 산정하기 위하여 통상의 방법으로 수치제어 콤퓨터에 마크로가 투입된다.
제8도 aa 및 bb선은 스크롤 및 회전축 공동 중심선들이다. ø=0℃에 대한 회전묵위치는 제8도에 도시되었고, 반경(R)을 갖는 랩 서어클(210)은 제9도에 도시되었다. A는 스크롤 중심으로부터 지점(215)까지의 거리인바, 이 거리는 부품 설계에 의하여 결정된다(9도 참조). 지점(215)으로부터 스크롤 회전축까지의 거리는 X와 Y로 한다. 엔드 밀 콜릿(182)속으로 삽입하기전의 에드 밀의 반경은 R1으로 한다. 스크롤이 R1의 밀링경로를 가로지르도록 지지점(215)를 지나면서 회전하여야 하는 각도는 ø인바, 이 각도는 다음 수식으로 표시된다.
A=(X2+Y2)1/2
β=Arc Tan
α=Arc Cos
ø=α-β
엔드 밀에 대한 변수 R1는 수치제어 조정기의 콤퓨터 기억장치에 인위적으로 삽입한다. 스크롤 프로그램에 있는 필요위치에서 통상의 마크로는 엔드 밀 R1을 호출하여 각 ø을 계산하고 절사 경로 dd를 따라 절삭하기전에 스핀들(35)을 회전시킨다.
좌측 크로스 슬라이드(171)는 절삭 경로 dd에 대한 제어 운동을 제공한다. 평면부(222)를 가로지르는 외측 나선형태(54)는 나선형체 절삭중에 가공될 수 있다. 고정 스크롤(43)의 내부점(216)는 나선 형태가 가공된 후에 동일한 방법으로 가공될 수 있다. 우측 크로스 슬라이드(71)는 이 절삭 경로를 위한 운동을 부여한다.
엔드 밀(86)(186)은 항상 나선체에 대하여 접선으로 되고 그들의 행정은 접선에 대하여 수직으로 되므로 엔드 밀 직경에 대한 보상은 엔드 밀(86)(186)의 반경이 변화하는데 따라서 크로스 슬라이드(171)(71)에 의하여 보상된다. 중앙 슬라이드(23)에 대한 가공 프로그램은 변화하지 않는다. 주 슬라이드(60)(16)은 스크롤(43)(50)의 절삭 깊이를 프로그램하는데 이용된다.
평면부(222)가 최초로 절삭된 다음 가공 장치는 스크롤들의 나선형 부분에서 작동한다. 제10도는 엔드 밀(86)이 플런즈 절삭을 하고 해당하는 스크롤 표면을 따라 요구하는 나선형 경로를 가공하기 시작하도록 최초의 위치로 뒤로 회전한 상태를 보여주고 있다.
엔드 밀(86)(186)이 그들의 선형 경로를 따라 좌측으로 이동하면서 최초의 플런즈 절삭을 한 후에는 엔드밀의 외경이 요구하는 나선형 경로에 있는 랩(54')의 벽과 접선으로 된다(제11도) 엔드 밀(86)(186)은 궤도운행 및 고정 스크롤 부재의 합체되는 벽면에 위치하게 된다(제13도). 궤도운행 및 고정 스크롤부재(43)(50)은 엔드 밀(86) (186)의 외주면이 두 부재의 랩을 따라 형성된 요구하는 나선형 경로를 따르도록 회전하면서 선형 경로로 이동한다.
제12도는 궤도운행 스크롤이 회전하고 절삭작업이 시작된 후의 엔드 밀위치를 보여주고 있다.
나선체 가공중에는 내부 스크롤판 표면(224)(226)을 성형하기 위하여 해당하는 스크롤에 대한 엔드 밀(86)(186)의 상대적인 축방향위치를 변경시킬 수도 있다.
스크롤 랩(225)(227)의 팁들은 별도의 제2행정에서 가공되고 유사하게 성형된다(제5도). 제6도는 고정및 궤도운행 스크롤 부재(43), (50)가 가공중에 서로 겹쳐진 상태로 된 것을 가상하여 도시한 것으로서 스크롤 부재(43)(50)들이 회전하고 선상경로를 따라 이동하였을때 엔드 밀(86)(186)이 한스크롤의 외측 랩 표면 및 다른 스크롤의 내측 랩 표면과 결합되어 있음을 보여주고 있다.
나선체 주연부에서의 거의 균일한 가공속도는 가공기 기어 부하를 제어하고 절삭며의 마무리가공을 제어하는데 필요할 수 있다. 가공기가 나선형의 가장 내측 부분으로부터 가장 외측 부분으로 이동하면서 회전속도 Y=Kα의 관계를 유지하면서도 줄어 들어야 한다. 가장 내부측의 나선형은 Y의 벡타 운동이 주연부 이동의 대부분을 차지하지만 외측으로 갈수록 주연부 이동의 회전 벡타에 대하여는 상대적으로 감소되게 되어가공속도가 감소되는 비율은 Y 또는 α의 1차 함수로 되진 않는다.
나선형을 절삭하기 위한 가장 가까운 일정한 가공 속도는 다음 방전식에 가공 속도를 구하므로서 얻어진다.
가공속도=C[D/(α+E)]
식중 C는 기본 가공속도이고,
D는 스크롤 설계에 따른 인자이며,
α는 나선형의 회전위치이고,
E는 스크롤 설계에 따른 인자이다.
인자 D와 E는 스크롤 설계에 따라 결정되고 위식에 따라 조정기의 콤퓨터에 입력된다. 나선형을 가공하는 동안 가공 속도는 전술한 식에 따라 제어되며 회전 위치 α의 증감에 따라 달라진다.
필요에 따라서는 랩의 두께가 절삭 작업에 의하여 외주 방향으로 경사질 수도 있다. 절삭중에 엔드 밀(86)(186)이 측방향 운동을 하면 스크롤 측벽이 두꺼워 질수도 있고 얇아 질수도 있다.
궤도운행 및 고정 스크롤의 반대 측면(54)(47)을 가공하기 위하여는 좌측 크로스 슬라이드(171)가 나선형(54)의 외측위치로 엔드 밀(186)을 재배치시키고 우측 크로스 슬라이드(71)가 나선형(47)의 내측 위치로 엔드 밀(86)을 재배치시켜야 한다.
이 경우 가공은 나선형의 외측 단부에서 시작되고 회전축(35)의 회전은 반대로 되며 가공은 나선형의 가장 외측 단부로부터 가장 내측단부까지 진행되게 된다. 제7도는 엔드 밀(86)(166)이 제6도에 도시된 것과는 달리 해당하는 랩 표면의 반대측에 결합되고 있음을 보여 주고 있다. 이러한 구성에 의하면 스핀들(80)(180)은 물론이고 엔드 밀(86)(186)을 역전시키지 않고도 나선형태의 양면에 대한 상승 절상이 달성되게 된다.
나선 형태의 가공이 완성된 후에는 동일한 방법으로 필요한 스크롤 밸브를 완성하기 위한 고정 스크롤(43)에 대한 평면부를 가공하기 위하여 다음 작업에 들어간다.
가공이 완결된 후에는 엔드 밀(86) (186)을 스크롤(43) (50)로부터 분리하고 중앙 슬라이드(25)를 가상선(431) (501)까지 이동시킨 다음 가공된 스크롤(43) (50 )을 빼내고 다음 가공할 스크롤 쌍을 착설한다.
본 발명의 가공장치는 통상의 스핀들을 갖고 있고 이 중앙 스핀들의 양측에 축 방향으로 일열로 대향되게 배치되는 모우터 구동 절삭기를 포함하고 있는 중앙 장치를 사용할 수도 있다. 이 중앙 장치는 운동을 제어하기 위한 캠 장치들 포함할 수도 있고 단일 전원에 의하여 구동될 수도 있다. 스크롤 부품은 주 스핀들의 양측 대향 단부에 위치하는 2개의 회전 스핀들에 부착할 수도 있다. 또한 단부 장치는 축방향으로만 전후진하도록 할 수도 있다. 중앙 스핀들 장치는 스크롤 구조를 생성하도록 절삭기를 회전시키거나 선운동하게 할수도 있다. 또한 단부장치는 압체되는 고정 또는 궤도운행 스크롤 부재를 고정된 위치에 고정시키고 중앙장치가 스크롤을 형싱하도록 가공할 수도 있다. 그리고 콤퓨터형 수지 제어 구도 장치가 바람직하지만 경우에 따라서는 캠 제어 장치를 이용할 수도 있다.
본 발명은 이해하기 쉽도록 한예를 도면에 도시하여 설명하였으나 발명의 범주에서 벗어나지 아니하는 범위내에서는 변형 및 개량이 가능하다.

Claims (12)

  1. 한쌍의 스크롤 부재가 서로 맞물리고 그 중의 한 스크롤 부재가 다른 스크롤 부재에 대한 상대적인 궤도 운행을 할때 방사상 내측으로 이동하는 밀봉 접축선을 따라 밀봉되고 이때 밀봉 접촉하는 두 스크롤부재간의 밀봉 효과가 향상되도록 된 나선형 랩 형태를 갖는 합체되는 한쌍의 스크롤 부재를 제조하는 방법에서, 이 방법이 한쌍을 구성하는 두 스크롤 부재(43)(50)의 랩 표면(47)(54)을 절삭기(86)(186)에 결합시키는 공정, 각개 스크롤 부재에 예정된 나선형 랩 형태를 동시에 절삭하기 위하여 스크롤 부재(43)(50)들과 절삭기(86)(186)들을 상대적으로 이동시키되 이러한 이동중에 절삭기들이 방사상 내측으로 이동하는 밀봉접촉선을 형성하는 랩 표면의 해당 부위와 동시에 결합되어 예정된 나선형 랩 형태로부터의 임의 편차가 보상되도록 하는 공정을 포함하는 두 스크롤 부재를 동시에 가공하는 스크롤 부재 가공방법.
  2. 청구범위 1항에서, 이 방법이 내측 스크롤판 표면(224)(226)을 형성하기 위하여 스크롤부재(43)(60)에 대한 엔드 밀(86)(186)의 상대적인 축방향 위치를 변경시키는 공정을 포함하고 있음을 특징으로 하는 방법.
  3. 스크롤 콤프레 사용 합체도는 한쌍의 고정 및 궤도 운행 스크롤 부재(43), (50)의 나선형 랩 표면을 가공하는 장치에 있어서, 이 장치가 고정 및 궤도운행 스크롤부재의 나선형 랩 표면이 축방향 외측으로 대향되게 일직선상에 배치되도록 고정 및 궤도운행 스크롤 부재를 지지하는 중앙 스핀들 장치(23), 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩 표면쪽으로 향하도록 축방향 내측으로 대향되게 설치된 절삭공구(86)(186)을 갖는 한쌍의 절삭장치 및 고정 및 궤도운행 스크롤의 나선형 랩 표면이 동시에 가공되도록 중앙 스핀들 장치와 절삭 장치의 상대적인 운동을 제어하는 제어장치 (20,100)을 포함하는 스크롤 부재 가공장치.
  4. 청구범위 3항에서, 중앙 스핀들 장치(23)가 고정 및 궤도운행 스크롤 부재를 서로 상대적인 고정위치에 지지하고 있고 제어 장치에 감응하여 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩 표면의 중심부를 통과하는 회전축 주위를 회전할 수 있게 된 것임을 특징으로 하는 장치.
  5. 청구범위 3항에서, 절삭공구(86) (186)가 그들의 축을 따라 이동하는 중에 상대적인 위치를 유지하고 이 절삭공구들의 축은 그들의 직경에 따라 일정한 거리만름 떨어져 있음을 특징으로 하는 장치.
  6. 청구범위 1항에 의한 서로 합체되는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩 가공방법에 있어서, 이 방법이 고정 및 궤도운행 스크롤 부재(43) (50)를 그들의 나선형 랩 표면이 일직선상의 반대측에서 외측으로 대향되게 된 고정 위치에 지지하는 고정, 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩 표면을 각개 랩표면에 대향되는 절삭공구(8 6)(186)와 결합시키는 공정, 및 고정 및 궤도운행 스크롤 부재를 동시에 회전시켜 절삭공구(86)(186)와 고정 및 궤도운행 스크롤 부재(43) (50)가 서로 상대적인 운동을 하도록 하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구범위 6항에서, 절삭공구(86)(186)과 고정 및 궤도운행 스크롤 부재(43) (50)의 상대적인 선 운동이 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 선 운동에 의하여 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구범위 6항에서, 절삭공구(86)(186)가 서로 평행한 각개 축 주위를 회전하게 되었고, 이 축들은 절삭공구의 직경에 따라 일정한 거리를 떨어져 있음을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구범위 6항에서, 절삭공구(86)(186)중의 하나가 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩 내주면을 절삭하고 다른 절삭공구는 고정 및 궤도운행 스크롤 부재의 나선형 랩의 방사상 외주면을 동시에 가공하도록 되었음을 특징으로 하는 방법.
  10. 두 스크롤 부재가 서로 맞물려서 한 스크롤 부재가 다른 스크롤 부재에 대하여 상대적인 궤도운행을 할때 방사상 내측으로 이동하는 밀봉 접촉선을 따라 밀봉 작용을 하는 나선형 랩을 갖고 있고 이 랩들은 서로 합체될때 임의 변형 부위가 서로 보상되어 밀봉 효과를 향상시키게 된 서로 합체되는 한쌍의 스크롤 부재(43)(50)에 있어서, 이 합체되는 스크롤 부재가 고정 및 궤도운행 스크롤 부재(43)(50)를 그들의 나선형 랩 표면이 일직선상의 반대측에서 서로 외측으로 대향되게 된 고정위치에 지지하고 고정 및 궤도 운행 스크롤 부재의 나선형 랩 표면을 각개 랩 표면에 대향되는 절삭공구와 결합시킨 다음 스크롤 부재들과 절삭 공구를 상대적으로 이동시키되 이 이동중에 절삭공구들이 스크롤 부재 합체시 밀봉 접촉선을 형성하는 각개 랩 표면 부위에 동시에 결합되게 함으로서 두 나선형 랩이 동시에 가공 되도록 하는 가공방법에 의하여 제조된 것임을 특징으로 하는 합체되는 한쌍의 스크롤 부재.
  11. 나선형 랩이 절삭 공구(186)의 선형 이동과 스크롤 부재(50)의 회전 및 선운동에 의하여 형성되고 스크롤 부재는 타원형 랩 형상(54')를 만드는 랩 서어클(210)의 중심 주위을 회전하고 절삭공구(186)는 상대적인 선상 이동을 할 수 있도록 된 콤프레사용 스크롤의 나선형 랩 가공방법에 있어서, 절삭공구가 스크롤부재외 결합되지 아니한 상태에서 나선형 랩의 내부 밸브 팁(215)위치와 절삭공구의 직경에 따른 각 위치로스크롤 부재(50)를 이동시키는 공정, 스크롤 부재가 회전하지 아니하는 상태에서 절삭공구를 나선형 랩과 절삭 가능하게 결합되도록 선상 이동시켜 나선형 랩의 내주벽 (54')과 외주벽 (54) 사이의 평면부를 형성하는 공정, 요구하는 나선 형태를 스크롤부재의 나선형 랩 표면으로 가공하는 공정 및 가공된 외주벽과 평면부의 교차 부분이 스크롤 부재의 나선형 랩의 내부 밸브 팁을 형성하도록 나선형 랩의 외주벽(54)을 가공하는 방법으로 구성된 스크롤 부재 가공방법.
  12. 청구범위 9항에서, 요구하는 타원형태의 가공이 절삭공구(186)가 요구하는 타원형태를 선형 플런즈 절삭할 수 있는 위치로 스크롤 부재(50)를 이동시키는 공정, 스크롤 부재의 나선형 랩 표면에 결합된 절삭공구로 선형 플런즈 절삭하는 공정 및 스크롤 부재의 회전과 절삭공구의 선운동을 동시에 일어나도록하여 스크롤 부재의 내주벽에 나선 형태(54')를 절삭하는 공정으로 되었음을 특징으로 하는 방법.
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