WO2005003563A1 - スクロール圧縮機とスクロールラップの加工方法 - Google Patents

スクロール圧縮機とスクロールラップの加工方法 Download PDF

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Hideaki Matsuhashi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor used for refrigeration, an air conditioner, and the like, and a method of processing a scroll wrap.
  • the scroll compressor mainly has the structure shown in Figs.
  • the fixed scroll (hereinafter referred to as “scroll") 5 2 and the orbiting scroll (hereinafter referred to as “scroll”) 5 3 have a shape in which scroll-shaped wraps 50 and 51 rise from the end plates 52 A and 53 A at substantially right angles, respectively. .
  • the scrolls 52 and 53 are combined with each other to form a compression chamber 54 between the wraps 50 and 51. Then, due to the circular orbital movement of the scroll 53, the compression chamber 54 moves from the outer peripheral side communicating with the suction port 55 to the center part communicating with the discharge port 56, and reduces the volume while moving. Discharge is performed.
  • the scrolls 52 and 53 are made of an iron-based or aluminum-based metal material. After these are formed by molding or the like, the sliding sides of the wraps 50 and 51 are finished by cutting using an end mill 57 having 2 to 10 cutting blades. In this way, the required performance is ensured.
  • a method for finishing a scroll wrap having an impulse curve shape by an end mill is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H04-284509, Japanese Patent Application Laid-Open No. H07-164231, Japanese Patent Laid-Open No. 200 It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 0 — 205510. According to these, the feed speed of the end mill is controlled according to the radius of curvature of the impure curve. Either of these methods ensures the surface roughness of the machined surface.
  • the accuracy of the side walls of the laps 50 and 51 in the cutting process by the end mill 57 of the conventional laps 50 and 51 is as follows. It depends not only on the processing accuracy of the mill 57 but also on the run-out and the processing conditions due to the mounting error of the end mill 57. For this reason, it is difficult to maintain and maintain good accuracy in a stable manner, and the surface roughness is rough. In order to prevent the leakage of compressed gas by reducing the gap between the side surfaces when the scrolls 52 and 53 are engaged, it is necessary to improve the dimensional accuracy of the side surfaces.
  • the end plates 52 A and 53 A are also cut by the end mill 57 together with the side surface processing of the wraps 50 and 51, so that the surface roughness is large. It is sharp. For this reason, sliding loss and leakage loss of compressed gas occur, and the efficiency of the compressor is not sufficient, and it tends to decrease over time.
  • the end mill 57 is generally rotated at a rotational speed of 20,000 or less in order to suppress the wear of the cutting edge. Therefore, it is necessary to increase the feed amount per rotation in order to secure the processing efficiency. In this way, periodic machining unevenness due to the portion with and without the cutting edge of the end mill 57 occurs at a pitch proportional to the small number of cutting edges. In addition, a periodic run-out occurs due to a mounting error of the end mill 57, and these cause longitudinal undulation on the side surfaces of the wraps 50 and 51. Due to this undulation, a small vibration is generated in the scroll 53 during the operation of the compressor, and the noise is increased.
  • the scroll compressor according to the present invention has a fixed scroll and an orbiting scroll, and has a scroll-shaped rotor that rises from each end plate of each scroll.
  • the compression chambers are formed between the nips.
  • the orbital movement of the orbiting scroll causes the compression chamber to move from the outer peripheral side communicating with the suction port to the center part communicating with the discharge port, reduce the volume, and perform suction, compression and discharge of the flowing fluid.
  • At least one side of each lap that slides has a processing mark parallel to the end plate. This surface is the cutting surface with a non-rotating tool.
  • the shape of the wrap side surface in the direction perpendicular to the end plate is a non-rotational shape that has been knurled.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of a fixed scroll and an orbiting scroll of a scroll compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing a method of processing the fixed scroll of the compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state of swelling in the wrap longitudinal direction of the compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2C is a perspective view showing a state of processing marks following the wrap longitudinal direction of the compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing a method for processing the fixed scroll of the compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3B is a view of the halting tool, which is a non-rotating tool to which the wrap side surface of the compressor is added according to Embodiment 1 of the present invention, viewed from three directions.
  • FIG. 4A is a schematic diagram showing the surface roughness in the case of performing the hale processing in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing the surface roughness when end milling is performed as a conventional technique.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method for processing a fixed scroll of a compressor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a method for processing a fixed scroll of a compressor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 shows a fixed scroll of a compressor according to Embodiment 4 of the present invention. It is a schematic cross section which shows a processing method.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a method for processing a fixed scroll of a compressor according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for processing a fixed scroll of a compressor according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a method for processing a fixed scroll of a compressor according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the hermetic scroll compressor according to each embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a fixed scroll and an orbiting scroll showing a conventional scroll compressor and a processing method thereof.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the fixed scroll and the orbiting scroll of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the fixed scroll (hereinafter referred to as “scroll”) 1 and the orbiting scroll (hereinafter referred to as “scroll”) 2 are defined as scroll-shaped wraps 1 B and 2 B, respectively, rising almost perpendicularly from the end plates 1 A and 2 A. Have.
  • the scrolls 1 and 2 are wrapped together with the wraps 1 B and 2 B to form a compression chamber 3 therebetween. Then, the volume of the compression chamber 3 is reduced while moving from the outer peripheral side communicating with the suction port 4 to the center part communicating with the discharge port 5 by the circular orbital movement of the scroll 2.
  • the scroll compressor (hereinafter, compressor) 6 sucks, compresses, and discharges the fluid.
  • the compressor 6 includes an electric motor 8 for driving the scroll 2 in a closed container 7. They are housed together and form a maintenance-free compressor for air conditioning. Therefore, the fluid that performs suction, compression, and discharge is refrigerant.
  • the present invention is not limited to this, but forms a compression chamber by combining a fixed scroll having a scroll-shaped wrap and an orbiting scroll, and sucks, compresses, and discharges fluid by the orbital motion of the orbiting scroll. It is effective if it performs the following.
  • the type of fluid handled is not particularly limited.
  • the stator 8 A of the electric motor 8 is fixed to the inner periphery of the sealed container 7, and the corresponding rotor 8 B of the electric motor 8 is fixed to the crankshaft 16 driving the scroll 2 of the compressor 6.
  • the main bearing member 18 and the auxiliary bearing member 20 fixed to the inner periphery of the closed casing 7 rotatably support the crankshaft 16.
  • the horizontal bearing type is shown, so that the main bearing member 18 and the sub bearing member 20 support the crankshaft 16. However, it may be supported at one point in a vertical type or the like.
  • the lower part of the hermetically sealed container 7 is a lubricating oil reservoir 17.
  • the scroll 1 is attached to the main bearing member 18 by porting or the like.
  • An Oldham coupling 19 is provided between the scroll 2 and the main bearing member 18 to prevent the scroll 2 from rotating and perform only a turning motion, that is, a circular orbital motion.
  • a revolving shaft 25 provided on the back of the scroll 2 for revolving drive is inserted into an eccentric bearing 26 inside a journal shaft 16 A formed at one end of the crankshaft 16.
  • the scroll 2 makes a circular orbital movement via the eccentric bearing 26 and the orbiting shaft '25.
  • the auxiliary bearing member 20 is provided with an oil supply mechanism 27 at the end of the crankshaft 16, and an oil suction pipe 27 A is immersed in the lubricating oil reservoir 17.
  • an oil feed passage 28 is formed in the crankshaft 16.
  • the crankshaft 16 drives the lubrication mechanism 27, and the oil suction pipe 27 A sucks the lubricating oil in the lubricating oil reservoir 17.
  • the lubricating oil is discharged into the airtight container 7, and passes through the gap between the motor 8 and the airtight container 7 so that the oil suction pipe 27 Return to A.
  • Ma The refrigerant sucked from the suction pipe 29 by the compressor 6 is compressed in the compression chamber 3, passes through the discharge port 5, and is discharged to the outside of the closed vessel 7 through the discharge pipe 30 provided in the closed vessel 7. .
  • the compressor 6 of the present embodiment in particular, at least one of the sliding sides 1C and 2D of each of the wraps 1B and 2B and at least one of the sides 1D and 2C Consists of a cut surface that has been haled.
  • the sides 1C and 1D of the wrap 1B of the scroll 1 are shown in Figs. 2A, 3A and 3B. It is haled with the non-rotating tool 9 shown in Fig. 1.
  • the non-rotating tool 9 shown in FIGS. 3A and 3B is a hail tool, and the cutting is progressed relatively to the workpiece in a posture in which the rake face is substantially perpendicular to the direction of cutting.
  • Other processing steps are not particularly limited. That is, a metal material such as iron or aluminum may be formed into a basic shape by fabrication or the like, cut by an end mill, and then beveled by a non-rotating tool 9 to finish. Cutting by an end mill may be omitted.
  • Fig. 2B shows the side surface 1C and 1D of the wrap 1B of the scroll 1 being processed with a lip, and the side 2C and 2D of the scroll 2 being processed with an end mill without finishing with a hail finish.
  • the side surfaces 1C and 1D have no undulation in the longitudinal direction, or if any, the undulation is extremely small as compared with the side surfaces 2C and 2D. In grinding with an end mill, the processing conditions change periodically with and without the blade.
  • the surface by the hale processing is fine. Therefore, between sides 1C and 2D and between sides 1D and 2C, respectively If one of the laps 1B and 2B is haled, there will be no gap between the two wraps 1B and 2B so that the compressed gas leaks over the entire sliding portion in the rising direction. Therefore, such a leakage of the compressed gas is prevented, and the compression efficiency is improved.
  • the scroll 2 performs circular orbital operation without micro-vibration during operation, so that a quieter scroll compressor can be obtained in which the operating noise is higher than before. Wear is also reduced.
  • the surface roughness is 2 m in the case of end milling, whereas the surface roughness in the case of finishing with a hole as shown in Fig. 4A is halved to 1.
  • the peak of the surface roughness in the case of the hail processing is higher than the peak of the surface roughness in the case of the end mill processing.
  • both C and 2D and both the side surfaces 1D and 2C are formed as knurled surfaces.
  • the length L of the non-rotating tool 9 is preferably larger than the rising height H of the wraps 1B and 2B for hailing the side surface.
  • the non-rotating tool 9 can be applied to the entire range of the rising height H of the wraps 1B and 2B at a time. Therefore, if the non-rotating tool 9 is moved in the longitudinal direction of the wraps 1 B and 2 B for the hale processing, the scroll shape on the side surface to be subjected to the hale processing can be finished at a stroke. This eliminates the need for labor and adjustments such as performing cutting in a plurality of times, resulting in high machining accuracy, reduced machining time, and an inexpensive scroll compressor.
  • the non-rotating tool 9 performs a finishing machining operation in which the non-rotating tool 9 is not moved in the direction of the tool center axis 12.
  • FIG. 2C microscopic irregularities are formed in the rising direction of the wraps IB and 2B perpendicular to the end plates 1A and 2A. That is, along the direction of relative movement between the non-rotating tool 9 and the side surfaces of the wraps 1 B and 2 B to be haled, the processing marks 31 are formed continuously in the longitudinal direction of the wraps 1 B and 2 B. Is done.
  • Such processing marks 31 suppress the undulation in the longitudinal direction of the wrap on the side surfaces of the wraps 1B and 2B that are processed by the edge processing, to be extremely small.
  • the scroll 2 performs a revolving motion, that is, a circular orbital motion without causing a slight vibration between the scroll 1 and the scroll 1, and a scroll compressor with lower noise can be obtained.
  • Such machining marks 31 are often obtained by transferring the shape of the side cutting edge of the non-rotating tool 9. Therefore, if the side cutting edge of the non-rotating tool 9 is shaped by manufacturing the cutting edge, the processing mark 31 can be formed as desired.
  • the features of such a hail processing are sufficient
  • it is necessary to set the finishing allowance by the hale processing so that the influence of the condition of the underground ground does not remain, regardless of the processing method of the base on the hail processing surface. Further, it is preferable that the set finishing allowance is processed by one hale processing as described above.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method for processing a fixed scroll according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the shape of the side cutting edge of the non-rotating tool 9 is managed by cutting edge grinding as necessary.
  • the wrap 1B and the like are processed so that the shape thereof is transferred in the rising direction of the side surfaces 1C and 1D of the fixed scroll 1 to be haled, that is, in a direction perpendicular to the end plate 1A.
  • This makes it possible to easily and stably form the optimum shape when heat and pressure are applied during operation, reduce leakage of compressed gas during operation, and increase the efficiency of the scroll compressor. Is obtained.
  • the above-mentioned processing marks 3 1 can also be achieved by cutting with a grindstone, etc. in addition to the hale processing with the non-rotating tool 9, and regardless of the processing method, wraps 1 B and 2 B according to the state of the processing marks 3 1 The effect of reducing the undulation in the longitudinal direction is exhibited.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a method of processing a fixed scroll according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the corner portion 1E at the boundary between the side surfaces 1C and 1D of the wrap 1B of the fixed scroll 1 and the end plate 1A is formed as a curved surface.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method for processing a fixed scroll according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the fixed scroll 1 to be ground is fixed on the chucking table 42 by the chucking device 41.
  • the fixed scroll 1 is fixed by chucking from at least two locations by the chucking members 43.
  • only the cutting allowance is cut by the end mill 44, and a predetermined uniform cut surface is obtained from the state of the foundation by the structure or the like.
  • the non-rotating tool 9 is used to perform the hail while maintaining the chucking state at the time of machining by the end mill 44.
  • the finishing allowance 70 in the hale processing by the non-rotating tool 9 is reduced to about 0.01 mm, the remaining of the pre-processed surface 45, which is the base ground by the end mill 44, can be eliminated. it can. Therefore, high quality parts can be obtained.
  • lap 1 B usually adopts a complex shape such as an impute. For this reason, once the chucking device 41 is separated from the chucking device 41 before the finishing process, a center shift or an angle shift occurs.If the finishing allowance 70 is smaller than about 0.05 mm, the pre-processed surface 45 remains. The quality will be poor.
  • the finishing allowance 70 becomes uniform, and the load on the non-rotating tool 9 is stabilized, so that the processing accuracy is stabilized. Ma
  • the finishing allowance 70 is very small, the load on the non-rotating tool 9 is reduced, and the life of the non-rotating tool 9 is extended. Therefore, a high-quality, low-cost scroll compressor can be obtained.
  • the fixed scroll 1 has been described, but the present invention is similarly effective when applied to the orbiting scroll 2.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a method of processing a fixed scroll according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the side surfaces 1C and ID of the wrap 1B in the fixed scroll 1 and the surface of the end plate 1A are simultaneously halted by the non-rotating tool 9 and finished.
  • the bottom of the non-rotating tool 9 has a minute curved surface corresponding to a corner portion 1E formed at a boundary between the side surfaces 1C and 1D of the wrap 1B and the end plate 1A. For this reason, since the corner portion 1E is formed on a minute curved surface, the strength of the wrap 1B is improved. Therefore, a highly reliable scroll compressor can be obtained.
  • the fixed scroll 1 has been described, but the present invention is similarly effective when applied to the orbiting scroll 2.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a method of processing a fixed scroll according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the side surfaces 1C and 1D of the wrap 1B and the surface 1F of the end plate 1A in the fixed scroll 1 are separated by the same non-rotating tool 9 as shown by a solid line and an imaginary line. Hale finishing is performed in the process.
  • the machined surface of the non-rotating tool 9 has two cutting surfaces, the side cutting edge 9B for the wrap 1B and the tip surface cutting edge 9C on the end plate 1A side, which perform machining at different times. It is divided into processing surfaces. For this reason, although the two surfaces are processed by one non-rotating tool 9, the load at the time of processing is not easily accumulated, and the life of the non-rotating tool 9 is extended.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a method of processing a fixed scroll according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the wrap 1B of the fixed scroll 1 is subjected to the hail finishing, first, as shown by the solid line, the inner side 1C is first worked. Thereafter, as shown by the two-dot chain line, the outer side surface 1D is machined by the same non-rotating tool 9 as shown in FIG.
  • the same non-rotating tool 9 can be used to finish both the inner surface and the outer surface in an optimum scroll shape while maintaining the same chucking state as in the fourth embodiment. Therefore, a scroll compressor with high efficiency can be obtained.
  • the undulation of the longitudinal direction by the hale process cannot be performed on the side surface of a wrap, or is small.
  • the surface is fine-grained by the hale processing. For this reason, leakage of the compressed gas between the sliding sides of the fixed scroll and the orbiting scroll wrap is prevented, and the compression efficiency is improved.
  • the surface is smooth, so that the orbiting scroll can run in a circular orbit without micro-vibration during operation. For this reason, a scroll compressor with quieter operation noise than before can be obtained.
  • machining is performed with a non-rotating tool, Since the need for a rotating spindle device is eliminated, plant driving costs and equipment purchase costs can be reduced, and the production cost of scroll compressors can be reduced.

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Abstract

スクロールラップの側面を非回転工具で切削加工することにより周方向のうねりが小さくなり、固定スクロールと旋回スクロールの各ラップの摺動し合う側面間で圧縮ガスの漏洩が防止される。この構成により、高精度化で圧縮効率の高い、低騒音のスクロール圧縮機が提供される。

Description

明細書
スクロール圧縮機とスクロールラップの加工方法 技術分野
本発明は、 冷凍、 空調装置等に使用するスクロール圧縮機と、 ス クロールラップの加工方法に関する。 背景技術
スクロール圧縮機は主として図 1 2、図 1 3 に示す構造を有する。 固定スクロール (以下、 スクロール) 5 2 と旋回スクロール (以下、 スクロール） 5 3 とは、 それぞれスクロール状のラップ 5 0、 5 1 が鏡板 5 2 A、 5 3 Aからほぼ直角に立ち上がった形状を有する。 スクロール 5 2 とスクロール 5 3 とは、 ラップ 5 0、 5 1 どう しが 嚙み合わさって相互間に圧縮室 5 4を形成している。 そしてスクロ ール 5 3の円軌道運動によって圧縮室 5 4が吸入口 5 5に通じる外 周側から吐出口 5 6 に通じる中央部に移動しながら容積を縮小して 行き流体の吸入、 圧縮、 吐出を行なう。
スクロール 5 2、 5 3は、 鉄系やアルミニウム系金属材料からな る。 これらを铸造等により成形した後、 各ラップ 5 0、 5 1 の摺動 し合う側面が、 2〜 1 0枚の切り刃を持ったエンドミル 5 7 による 切削加工にて仕上げ加工される。 このようにして必要な性能が確保 される。
インポリュート曲線形状のスクロールラップをエンドミルで仕上 げ加工する方法は、 特開平 0 4— 2 8 4 5 0 9号公報、 特開平 0 7 — 1 6 4 2 3 1号公報、 特開 2 0 0 0 — 2 0 5 1 5 5号公報等に開 示されている。 これらによれば、 エンドミルの送り速度をインポリ ユー ト曲線の曲率半径に応じて制御する。 これらいずれの方法でも 加工面の面粗さを確保する。
しかしながら、 上記従来のラップ 5 0 , 5 1 のエンドミル 5 7 に よる切削仕上げ加工でのラップ 5 0 , 5 1 の側壁の精度は、 エンド ミル 5 7の加工精度だけでなくエンドミル 5 7の取り付け誤差によ る振れや加工条件にも依存する。 そのため、 安定して良好な精度を 確保、 管理することが困難であり、 表面粗さも粗い。 スクロール 5 2、 5 3が嚙み合わさつた状態で側面どう し間の隙間を小さく して 圧縮ガスの漏れを防止するには側面の寸法精度を向上させる必要が める。
また、 鏡板 5 2 A、 5 3 Aもラップ 5 0 , 5 1 の側面加工ととも にエンドミル 5 7 により切削加工されるため表面粗さが大きく、 表 面粗さにおける山の先端形状の尖りがシャープである。 このため、 摺動損失や圧縮ガスの漏れ損失が発生し、 圧縮機の効率が十分でな く、 経時的に低下しやすい。
さらに、 エンドミル 5 7の回転数は刃先の摩耗を抑えるために 2 万回転以下で加工するのが一般的である。 そのため、 加工能率を確 保するためには一回転当たりの送り量を多くする必要がある。 この ようにすると、 エンドミル 5 7の切り刃のある部分と無い部分とに よる周期的な加工むらが切り刃の数の少なさに比例したピッチで生 じる。 また、 エンドミル 5 7の取り付け誤差による周期的な振れも 生じ、 これらがラップ 5 0 , 5 1 の側面に長手方向のうねりを生じ る原因になる。 このうねりにより、 圧縮機運転中にスクロ一ル 5 3 に微少振動が発生し騒音が高くなる。
また、 ラップ 5 0， 5 1の側面と鏡板 5 2 A , 5 3 Aとの、 それ ぞれの境界部のコーナ形状が、 エンドミル 5 7の先端外周コーナ部 との摩耗により変化する。 このため、 嚙み合わさった相手ラップ上 端面の内外コーナ部の面取りを大きく取る必要があるので、 この間 に形成される空間も大きくなる。 従って圧縮ガスの漏洩が多くなる のでスクロール圧縮機の効率が低下する。 発明の開示
本発明のスクロール圧縮機は、 固定スクロールと旋回スクロール とを有し、 各スクロールの各鏡板から立ち上がるスクロール状のラ ップどう しを嚙み合わせて相互間に圧縮室を形成している。 そして 旋回スクロールの円軌道運動によって圧縮室が吸入口に通じる外周 側から吐出口に通じる中央部に移動しながら容積を縮小して行き流 体の吸入、 圧縮、 吐出を行う。 各ラップの摺動し合う少なく ともい ずれかの側面に鏡板と平行な加工痕がある。 この面は、 非回転工具 での切削加工面である。 ラップ側面における鏡板と直角な方向の形 状はへ一ル加工した非回転の形状が転写されている。 図面の簡単な説明
図 1 は本発明の実施の形態 1 に係るスクロール圧縮機の固定スク ロールと旋回スクロールとの縦断面図である。
図 2 Aは本発明の実施の形態 1 における圧縮機の固定スクロール の加工方法を示す縦断面図である。
図 2 Bは本発明の実施の形態 1 における圧縮機のラップ長手方向 うねりの状態を示す横断面図である。
図 2 Cは本発明の実施の形態 1 における圧縮機のラップ長手方向 に続く加工痕の状態を示す斜視図である。
図 3 Aは本発明の実施の形態 1 における圧縮機の固定スクロール の加工方法を示す模式断面図である。
図 3 Bは本発明の実施の形態 1 における圧縮機のラップ側面を加 ェする非回転工具であるヘール加工工具を三方向からみた図である。
図 4 Aは本発明の実施の形態 1 におけるヘール加工による場合の 表面粗さを示す模式図である。
図 4 Bは従来技術であるエンドミル加工による場合の表面粗さを 示す模式図である。
図 5は本発明の実施の形態 2 における圧縮機の固定スクロールの 加工方法を示す模式断面図である。
図 6は本発明の実施の形態 3 における圧縮機の固定スクロールの 加工方法を示す模式断面図である。
図 7は本発明の実施の形態 4における圧縮機の固定スクロールの 加工方法を示す模式断面図である。
図 8は本発明の実施の形態 5 における圧縮機の固定スクロールの 加工方法を示す模式断面図である。
図 9は本発明の実施の形態 6 における圧縮機の固定スクロールの 加工方法を示す模式断面図である。
図 1 0 は本発明の実施の形態 7 における圧縮機の固定スクロール の加工方法を示す模式断面図である。
図 1 1 は本発明の各実施の形態における密閉型スクロール圧縮機 の全体構成を示す断面図である。
図 1 2は従来のスクロール圧縮機とその加工方法を示す固定スク ロールと旋回スクロールとの横断面図である。
図 1 3 は図 1 2の固定スクロールと旋回スクロ一ルとの縦断面図 である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の本実施の形態に係るスクロール圧縮機とスクロ一 ルラップの加工方法につき、 図面を参照しながら説明する。 なお、 同様の構成をなすものには同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 (実施の形態 1 )
図 1 と図 1 1 とを用いて本発明の実施の形態 1 によるスクロール 圧縮機の概略をまず説明する。 固定スクロール （以下、 スクロール） 1 と旋回スクロール (以下、 スクロール） 2 とは、 それぞれスクロ ール状のラップ 1 B、 2 Bが鏡板 1 A、 2 Aからほぼ直角に立ち上 がった形状を有する。 スクロール 1 とスクロール 2 とは、 ラップ 1 B、 2 Bどう しが嚙み合わさって相互間に圧縮室 3 を形成している。 そしてスクロール 2の円軌道運動によって圧縮室 3が吸入口 4に通 じる外周側から吐出口 5 に通じる中央部に移動しながら容積を縮小 して行く。 このようにしてスクロール圧縮機 （以下、 圧縮機） 6は、 流体の吸入、 圧縮、 吐出を行う。
圧縮機 6は、 密閉容器 7内にスクロール 2 を駆動する電動機 8 と ともに収容されていて、 メンテナンスフリーな空調用圧縮装置を形 成している。 従って、 吸入、 圧縮、 吐出を行なう流体は冷媒である。 しかし、 本発明はこれに限られることなく、 スクロール状のラップ を持った固定スクロールと旋回スクロールとを嚙み合わせて圧縮室 を形成し、 旋回スクロールの円軌道運動により流体の吸入、 圧縮、 吐出を行なうものであれば有効である。 取扱う流体の種類も特に限 定されない。
密閉容器 7の内周に電動機 8の固定子 8 Aが固定され、 これに対 応する電動機 8の回転子 8 Bが圧縮機 6のスクロール 2を駆動する クランク軸 1 6 に固定されている。 密閉容器 7の内周に固定された 主軸受部材 1 8 と副軸受部材 2 0 とは、 クランク軸 1 6 を回転可能 に軸支している。 本実施の形態では横置きタイプを図示しているの で主軸受部材 1 8 と副軸受部材 2 0 とがクランク軸 1 6を軸支して いる。 しかし縦置きタイプ等では一点で支持してもよい。 なお、 密 閉容器 7の下部は潤滑油溜 1 7 となっている。
スクロール 1 は主軸受部材 1 8にポルト止めなどして取り付けら れている。 スクロール 2 と主軸受部材 1 8 との間には、 スクロール 2の自転を防止して旋回運動、 つまり円軌道運動のみをさせるオル ダム継ぎ手 1 9が設けられている。 スクロール 2の背面に旋回駆動 のために設けられた旋回軸 2 5は、 クランク軸 1 6の一端に形成し たジャーナル軸 1 6 Aの内方の偏心軸受 2 6 に揷入されている。 ク ランク軸 1 6が回転するときのジャーナル軸 1 6 Aの回転に従って、 偏心軸受 2 6 と旋回軸 ' 2 5 とを介し、 スクロール 2が円軌道運動す る。 副軸受部材 2 0 にはクランク軸 1 6の端部に給油機構 2 7が設 けられ、 油吸い込み管 2 7 Aが潤滑油溜 1 7 に没入している。
一方、 クランク軸 1 6内には送油路 2 8が形成されている。 クラ ンク軸 1 6は給油機構 2 7 を駆動し、 油吸い込み管 2 7 Aが潤滑油 溜 1 7の潤滑油を吸い込む。 そして潤滑油は、 送油路 2 8 を通して 圧縮機 6の各摺動部を潤滑した後、 密閉容器 7内に排出され、 電動 機 8 と密閉容器 7 との隙間を通って油吸い込み管 2 7 Aに戻る。 ま た、 圧縮機 6が吸入管 2 9から吸入した冷媒は、 圧縮室 3で圧縮さ れ吐出口 5 を経て、 密閉容器 7 に設けられた吐出管 3 0を通り密閉 容器 7外へ吐出される。
本実施の形態の圧縮機 6では、 特に、 各ラップ 1 B、 2 Bの摺動 し合う側面 1 C、 2 Dどう しの少なく とも一方と、 側面 1 D、 2 C どう しの少なく とも一方が、ヘール加工された切削加工面からなる。 例えばスクロール 1 のラップ 1 Bの側面 1 C、 1 Dが、 図 2 A、 図 3 A， B。に示した非回転工具 9などでヘール加工されている。 図 3 A， Bに示した非回転工具 9はヘール工具であり、 すくい面が切削 進行方向に対して略垂直となる姿勢で被切削材に対して相対的に切 削進行される。 それ以外の加工工程は特に限定されない。 すなわち、 鉄やアルミニウムなどの金属材料を鎳造などにより基礎成形し、 ェ ンドミルにて切削加工した後、 非回転工具 9などによりへ一ル加工 して仕上げてもよい。 エンドミルでの切削加工を省略してもよい。
このように、 スクロール状のラップ 1 B、 2 Bの摺動し合う側面 1 C、 2 Dどうしの少なく とも一方と、 1 D、 2 Cどうしの少なく とも一方がヘール加工で仕上げられている。 一例としてスクロール 1 のラップ 1 Bの側面 1 C、 1 Dがへ一ル加工され、 スクロール 2 の側面 2 C、 2 Dヘール加工仕上げせずェンドミルで加工したまま の塲合を図 2 Bに示す。 このような構成することにより、 側面 1 C、 1 Dには長手方向のうねりがないか、 あるにしても、 側面 2 C、 2 Dに比べてうねりが極く小さい。 エンドミルによる研削加工では、 刃のあるところとないところで周期的に加工条件が変化する。 さら に、 工具取付精度や加工機の回転精度等により、 工具に偏心運動が 発生するため加工むらが生じる。 一方、 ヘール加工ではそのような 加工むらがない。 また、 取付精度上若干の傾きがあっても非回転ェ 具で加工する場合には、 研削加工した側面に偏心による長手方向の うねりができない。
また、 ヘール加工による表面はきめが細かい。 このため、 側面 1 C、 2 Dどう しの間と、 側面 1 D、 2 Cどう しの間とで、 それぞれ の一方がヘール加工されていれば、 双方のラップ 1 B 、 2 B どうし はその立ち上り方向の摺動部全域で圧縮ガスが漏洩するような隙間 が生じない。 このため、 そのような圧縮ガスの漏洩が防止され、 圧 縮効率が向上する。
このように、 ラップ 1 B 、 2 Bのヘール加工した側面の周方向の うねりはないか小さく、 ラップ 1 B 、 2 B側面の表面は平滑である。 このため、 運転中にスクロール 2が微少振動することなく 円軌道運 動を行うので運転音が従来に増してより静かなスクロール圧縮機が 得られる。 また、 摩耗も低減する。
図 4 Bに示すようにェンドミル加工による場合、 表面耝さが 2 mであるのに対し、 図 4 Aに示すようにへ一ル加工仕上げした場合 の表面粗さは 1 と半減する。 また、 ェンドミル加工による場合 の.表面粗さの山 2 1 よりも、 ヘール加工による場合の表面粗さの山
2 2の方が尖り度は小さい。 このため、 山どう しの接触で起こる発 熱による局部的な溶解を基点とする摩耗の可能性がほとんど解消さ れ、 摺動抵抗が小さく耐摩耗性が向上する また、 表面粗さの谷 2
2 Aがエンドミル加工の場合合のの谷谷 22 1 Aより も浅いことにより、 圧 縮ガスの漏洩をより抑えるこしととががでできる のように信頼性の高い スクロール圧縮機が得られる
従って、 図 1 1 に示すよ なメンテナンスフリ一で密閉型のスク ロール圧縮機での 1 0年といつた長期に亘つての機能保証を行な Ό のに好都合である。 以上のようなへール加工は、 摺動し合う側面 1
C 、 2 Dの双方と、 側面 1 D 、 2 Cの双方をへ一ル加工面とするの がより好適である。
このようなスクロール状のラップ 1 B 、 2 Bのヘール加工方法の 例を、 図 2 Aに示す。 移動を制御される加工軸 1 1 の先端に非回転 工具 9 をチヤッキングする。 これを非回転切削ェ具として用い、 非 回転工具 9 の中心軸線 1 2がスクロ—ル 1 、 2 の中心軸線 1 3 に平 行にする。 この状態にて、 ラップ 1 B 、 2 Bのへール加工対象とな る側面 1 Cなどに当てがいながらラップの長手方向に沿って移動さ せる。 このようにして非回転工具 9 によるヘールの加工を行う。 し かし、 どのようにヘール加工をするかの具体的な方法は自由に選択 することができる。 なお、 ヘール加工による表面粗さとしては前述 のようなヘール加工による利点を活かす上で 1 m以下に抑えるの が好適である。
図 2 A、 図 3 Aに示すように、 非回転工具 9の長さ寸法 Lは、 側 面をヘール加工するラップ 1 B、 2 Bの立ち上がり高さ Hよりも大 きいことが好ましい。 このような非回転工具 9 を用いると、 ラップ 1 B、 2 Bの立ち上がり高さ Hの全範囲に非回転工具 9 を一度に当 てがえる。 このため、 後はヘール加工するラップ 1 B、 2 Bの長手 方向に非回転工具 9 を移動すれば、 ヘール加工の対象となる側面の スクロール形状を一挙に仕上げ加工できる。 従って、 複数回に分け て切削加工を行なうような手間と調整が不要になり、 加工精度が高 い上に加工時間が短縮され、 コス トの安いスクロール圧縮機が得ら れる。
また、 このような加工に際し、 非回転工具 9は工具中心軸線 1 2 の方向に進退されない仕上げ加工操作が行なわれる。 これにより、 図 2 Cに示すように、 鏡板 1 A、 2 Aに直角なラップ I B、 2 Bの 立ち上り方向に微視的な凹凸ができる。 すなわち、 非回転工具 9 と これによりヘール加工されるラップ 1 B、 2 Bの側面との相対移動 方向に沿って、 ラップ 1 B、 2 Bの長手方向に連続して、 加工痕 3 1が形成される。 このような加工痕 3 1 はラップ 1 B、 2 Bのへ一 ル加工した側面におけるラップ長手方向のうねりを非常に小さく抑 える。 このためスクロール 2はスクロ一ル 1 との間で微小振動も起 こすことなく旋回運動、 つまり円軌道運動し、 より低騒音のスクロ ール圧縮機が得られる。
このような加工痕 3 1 は多くの場合、 非回転工具 9の側面切れ刃 の形状が転写して得られる。 よって非回転工具 9の側面切れ刃の切 れ刃製作による形状付けを行なえば加工痕 3 1 を思い通りの形状に 形成することができる。 このようなヘール加工による特徴が十分に 発揮されるには、ヘール加工面に下地の加工方式は問わないものの、 下地面の状態の影響が残らないだけのヘール加工による仕上げ代を 設定する必要がある。 また、 設定した仕上げ代は 1回のヘール加工 によって加工されるのが前述のように好適である。
(実施の形態 2 )
図 5は本発明の実施の形態 2における固定スクロールの加工方法 を示す模式断面図である。 本実施の形態では、 非回転工具 9の側面 切れ刃形状を、 必要に応じた切れ刃研削加工などにより形状管理し ている。 その形状が、 ヘール加工する固定スクロール 1 の側面 1 C、 1 Dなどの立ち上り方向、 つまり鏡板 1 Aに直角な向きの形状とし て転写するように、 ラップ 1 B等を加工する。 このようにすると、 非回転工具 9の形状管理によってヘール加工する固定スクロール 1 のラップ 1 Bなどの側面の、 鏡板 1 Aに直角な、 つまり中心軸線 1 3の方向の形状を管理するこ ができる。 これによつて、 運転時に 熱と圧力が加わった状態での最適形状を容易に、 安定して形成する ことができ、 運転中の圧縮ガスの漏洩が減少し、 効率の高いスクロ —ル圧縮機が得られる。
前述のような加工痕 3 1 は非回転工具 9 によるヘール加工以外の、 砥石による切削加工等でも達成され、 加工方法の違いにかかわらず 加工痕 3 1 の状態に応じてラップ 1 B、 2 Bの長手方向のうねりを 小さくできる効果は発揮される。
(実施の形態 3 )
図 6は本発明の実施の形態 3 における固定スクロールの加工方法 を示す模式断面図である。 本実施の形態では、 固定スクロール 1 の ラップ 1 Bの側面 1 C、 1 Dと鏡板 1 Aとの境界部のコーナ部 1 E を曲面で形成している。
旋回スクロール 2 におけるラップ 2 Bの先端の内外コーナ部面取 り部 3 3 と、 固定スクロール 1 のコ一ナ部 1 Eとの間には空間 3 4 が形成される。 また、 曲面でない旋回スクロール 2のコーナ部 2 E と、 固定スクロール 1 におけるラップ 1 Bの先端の内外面取り部 3 5 との間には空間 3 6が形成される。 コーナ部 1 Eを曲面で形成す ることにより、 空間 3 4は空間 3 6 に比し数分の 1 に小さくなる。 このため、この空間 3 4を介した圧縮ガスの漏洩が少なくなるので、 圧縮効率の高いスクロール圧縮機が得られる。 なお、 本実施の形態 では固定スクロール 1で代表して説明したが、 旋回スクロ一ル 2 に 適用しても同様に好適である。 (実施の形態 4 )
図 7は本発明の実施の形態 4における固定スクロールの加工方法 を示す模式断面図である。 本実施の形態では、 研削対象となる固定 スクロール 1 をチヤッキング装置 4 1 により、 チヤッキングテープ ル 4 2上で固定する。 このとき、 少なく ともまわり 2箇所からチヤ ッキング部材 4 3によりチヤッキングして固定スクロール 1 を固定 する。 この状態でエンドミル 4 4により切削代だけ切削加工して、 鐯造などによる下地の状態から所定の均一な切削加工面を得る。 そ の後、 チヤッキング装置 4 1から外すこと無くエンドミル 4 4によ る加工時のチヤッキング状態のまま、 非回転工具 9 によるヘール加 ェを行う。
これにより、 非回転工具 9によるヘール加工での仕上げ代 7 0 を 0 . 0 1 m m程度に小さく してもエンドミル 4 4により切削加工し た下地である前加工面 4 5の残りを無くすことができる。このため、 品質の高い部品が得られる。 特にラップ 1 Bは通常インポリュート 等の複雑な形状を採用していることが多い。 このため、 仕上げ加工 工程前にチヤッキング装置 4 1から一度離してしまう と中心ずれや 角度ずれが生じ、 仕上げ代 7 0 を 0 . 0 5 m m程度よりも小さくす ると前加工面 4 5が残り、 品質不良となる。 また、 チヤッキング装 置 4 1から外さないでヘール加工するため、 仕上げ代 7 0が均一に なり非回転工具 9への負荷が安定するので加工精度が安定する。 ま た、 仕上げ代 7 0が微小であるため非回転工具 9への負荷が小さく なり、 非回転工具 9の寿命が長くなる。 従って、 高品質で低コス ト のスクロール圧縮機が得られる。 なお、 本実施の形態では固定スク ロール 1で説明したが、 旋回スクロール 2 に適用しても同様に有効 である。
(実施の形態 5 )
図 8は本発明の実施の形態 5 における固定スクロールの加工方法 を示す模式断面図である。 本実施の形態では、 固定スクロール 1 に おけるラップ 1 Bの側面 1 C、 I Dと鏡板 1 Aの面とを非回転工具 9 によって同時にヘール加工し、 仕上げ加工している。 非回転工具 9の底部には、 ラップ 1 Bの側面 1 C、 1 Dと鏡板 1 Aとの間の境 界部にできるコーナ部 1 Eに相当する微小曲面を有している。 この ためコーナ部 1 Eは微小曲面に形成されるので、 ラップ 1 Bの強度 が向上する。 したがって、 信頼性の高いスクロール圧縮機が得られ る。 なお、 本実施の形態では固定スクロール 1で説明したが、 旋回 スクロール 2 に適用しても同様に有効である。
(実施の形態 6 )
図 9は本発明の実施の形態 6 における固定スクロールの加工方法 を示す模式断面図である。 本実施の形態では、 固定スクロール 1 に おけるラップ 1 Bの側面 1 C、 1 Dと鏡板 1 Aの面 1 Fとを、 実線 と仮想線とで示すように、 同一の非回転工具 9 により別々の工程で ヘール仕上げ加工をしている。
図 3 Bに示すように、 非回転工具 9の加工面はラップ 1 B用の側 面切れ刃 9 Bと鏡板 1 Aの側の先端面切れ刃 9 Cとの、 異時に加工 を行なう 2つの加工面に分割されている。 このため、 1つの非回転 工具 9による 2面の加工でありながら、 加工時の負荷が蓄積されに く く非回転工具 9が長寿命化する。
ラップ 1 Bの加工用と鏡板 1 Aの加工用の各専用非回転工具で 別々に加工しても同様な効果がある。 なお、 本実施の形態では固定 スクロール 1で説明したが、 旋回スクロール 2 に適用しても同様に 有効である。 (実施の形態 7 )
図 1 0は本発明の実施の形態 7における固定スクロールの加工方 法を示す模式断面図である。 本実施の形態では、 固定スクロール 1 におけるラップ 1 Bをヘール加工仕上げするのに、 まず実線で示す ように内側の側面 1 Cにっき先に加工を行なう。 その後、 二点鎖線 で示すように外側の側面 1 Dにっき同一の非回転工具 9により加工 する。 これにより、 実施の形態 4と同様に同一のチヤッキング状態 のまま、 さらに同一の非回転工具 9にて内側面、 外側面とも、 それ ぞれ最適なスクロール形状に仕上げることができる。 このため、 効 率が高いスクロール圧縮機が得られる。 また、 摺動し合う側面 1 C、 2 Dの少なく とも一方と、 側面 1 D、 2 Cの少なく とも一方とをへ ール加工仕上げするのに、 スク口一ル 1 のラップ 1 Bの内側面と外 側面とをヘール加工する。 このため、 ワーク （チヤッキング装置） と非回転工具 9 との着脱や位置調整が不要で作業能率が向上する。 なお、 本実施の形態では固定スクロール 1で説明したが、 旋回スク ロール 2 に適用しても同様に有効である。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 ラップの側面にヘール加工による長手方向のう ねりができないか小さい。 またヘール加工による表面はきめが細か い。 このため、 固定スクロールと旋回スクロールの各ラップの摺動 し合う側面間での圧縮ガスの漏洩が防止され、圧縮効率が向上する。 しかも、 ラップ側面の周方向のうねりが小さく表面が平滑であるこ とにより運転中に旋回スクロールが微少振動することなく円軌道運 動を行う。 このため、 運転音が従来に増してより静かなスクロール 圧縮機が得られる。 また、 非回転工具にて加工するので、 工具を回 転させるスピンドル装置が不要となるため、 工場原動費用や設備購 入費用が削減でき、 スクロール圧縮機の生産コス トが低減される。
なお、 本発明の各特徴はそれ単独で、 あるいは可能な範囲で種々 な組み合わせで複合して用いることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 鏡板と、 前記鏡板から立ち上がるスクロール状のラップと、 をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールと、
外周側に設けられ、 流体を吸入する吸入口と、
前記各ラップどうしを嚙み合わせて形成し、 前記旋回スクロ —ルの円軌道運動によって前記外周側から中央部へ移動しながら容 積を縮小して行き、 前記吸入口から吸入した流体を圧縮する圧縮室 と、
前記中央部に設けられ、 前記圧縮室で圧縮した流体を吐出す る吐出口と、 を備え、
前記各ラップの摺動し合う少なく ともいずれかの側面が、 対 応する前記鏡板の一方と平行な加工痕を有する、
スクロール圧縮機。
2 . 鏡板と、 前記鏡板から立ち上がるスクロール状のラップと、 をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールと、
外周側に設けられ、 流体を吸入する吸入口と、
前記各ラップどう しを嚙み合わせて形成し、 前記旋回スクロ —ルの円軌道運動によって前記外周側から中央部へ移動しながら容 積を縮小して行き、 前記吸入口から吸入した流体を圧縮する圧縮室 と、
前記中央部に設けられ、 前記圧縮室で圧縮した流体を吐出す る吐出口と、 を備え、
前記各ラップの摺動し合う少なく ともいずれかの側面が、 対 応する前記鏡板の一方と直角な方向の形状はヘール加工した非回転 の形状が転写された形状である、
スクロール圧縮機。
3 前記各ラップの摺動し合う少なく ともいずれかの側面が、 非 回転工具での切削面である、
請求項 1、 2のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
4 . 前記各ラップの摺動し合う少なく ともいずれかの側面の表面 粗さが 1マイクロメートル以下である、
請求項 1、 2のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
5 . A )鏡板と前記鏡板から立ち上がるスクロール状のラップと、 をそれぞれ有し、 スクロール圧縮機を構成する固定スクロールと旋 回スクロールとを成形するステップと、
B ) 前記各ラップの摺動し合う少なく ともいずれかの側面を 非回転工具で切削加工するステップと、 を備えた、
スクロールラップの加工方法。
6 前記非回転工具の高さは、 前記各ラップの、 対応する前記鏡 板の一方からの立ち上がり高さよりも大きい、
請求項 5記載のスクロールラップの加工方法。
7 C ) 前記 Αステップで成形した固定スクロールと旋回スクロ 一ルとのいずれかをチヤッキングし、 前記各ラップの摺動し合う少 な < ともいずれか一方の側面と、 対応する前記鏡板の一方とをェン ド、 ルにより切削加工するステップを、 さらに備え、
前記 Cステップにおけるチャッキング状態のまま前記 Bステ クプを行う、
請求項 5記載のスクロールラップの加工方法。
8 前記 Bステップにおいて、 前記各ラップの摺動し合う少なく と いずれか一方の側面と、 対応する前記鏡板の一方を非回転工具 により切削加工し、
D ) 前記 Bステップにおける加工時と同じチヤッキング状態 のまま非回転工具により切削加工して仕上げ加工を行うステップと、 をさらに備えた、
請求項 5記載のスクロールラップの加工方法。 9 . 前記 Bステップにおいて、 前記各ラップの摺動し合う少なく ともいずれかの側面と、 対応する前記鏡板の一方とを、 1つの非回 転工具によって同時に切削加工し仕上げる、
請求項 5記載のスクロールラップの加工方法。
1 0 . m ηή Βステツプにおいて、 前記各ラップの摺動し合う少なく と いずれかの側面と、 対応する前記鏡板の一方とを 、 個別の非回 転ェ具により別々に切削加工して仕上げる、
請求項 5記載のスクロールラップの加工方法
1 1 . 前記 Βステップにおいて、 前記固定スクロールと旋回スクロ ールの少なく ともいずれかのラップの内側面と外側面との双方を、 内側面から外側面と、 外側面から内側面とのいずれかの順番に、 非 回転工具により順次切削加工を行う、
請求項 5記載のスクロールラップの加工方法。
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