WO2019092773A1 - スクリューロータの加工方法及びスクリューロータのリード補正計算装置 - Google Patents

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WO2019092773A1
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screw rotor
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error
rotor
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敏夫 山中
幸治 内海
青木　久
芳行 山田
秀太朗 栢沼
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日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/20—Rotors

Definitions

  • the present invention relates to a method of processing a screw rotor used in a screw compressor or the like and a lead correction calculation device for a screw rotor.
  • screw compressor which uses a screw rotor constituted by a member of helical shape as one type of a compressor used for a freezing device or an air compressor.
  • a pair of screw rotors are engaged to form a compression chamber, and the pair of screw rotors are relatively rotated in the opposite direction to suck gas fluid such as a refrigerant or air and to set the volume thereof. It is made smaller and compressed.
  • Patent Document 1 JP-A-2016-14369 (Patent Document 1), a slanted grindstone for grinding a rotor of a screw compressor is moved in parallel in the axial direction, and the rotor is rotated to form a predetermined rotor groove shape. It is described that the tooth profile cross-sectional shape of the rotor groove is deformed when processing.
  • the rotor rotation axis is rotated by adding a correction amount to the theoretical value in accordance with the amount of rotation of the tooth profile cross section of the rotor groove due to the grinding force to cancel the influence of the torsional deformation. Is also described.
  • Patent Document 1 shows the deformation of the cross-sectional shape of the screw rotor and the magnitude of the twist, which are caused due to the change of the amount of twisting deformation caused by the change of the grinding force, etc.
  • a method of grinding and finishing by adding a correction amount to the theoretical value in accordance with the lead error is described.
  • the thing of the said patent document 1 is not described about the form of the difference
  • the accuracy of a screw rotor is measured using a three-dimensional measuring device.
  • the three-dimensional measuring instrument is a coordinate measuring instrument, and the error is indicated by the distance from the coordinates (design values) to be originally measured.
  • the amount required to correct the groove lead error is a correction amount related to the twist angle.
  • machining is performed with the amount of movement of the grinding wheel along the axis of the screw rotor synchronized with the rotation angle of the screw rotor.
  • the lead of the screw rotor is determined by the moving amount of the grinding wheel and the rotation angle of the screw rotor.
  • the axial position to start, change, and end lead error correction was determined using the width center of the grinding wheel as a guide, but the important position to measure the lead is the meshing of the male and female rotors called pitch circle. Because of the position, the difference between the meshing positions of the male and female rotors is important for generating the correction data. However, in the thing of patent document 1, it is not considered about the difference in the meshing position of a male-female rotor.
  • the axial position and design of the meshing position (position on the pitch circle) of the male and female rotors obtained by the three-dimensional measuring device The material of the screw rotor was ground and processed again by determining the correction start position and the correction amount by the grinding machine on a trial basis with the error from the value as a standard. Thereafter, the sample prepared again is measured, and if the error exceeds the allowable value, the correction start position and the correction amount by the grinding machine are determined again, the material of the screw rotor is ground and processed, and the sample is measured Was working to repeat the operation.
  • the cycle of grinding the material of the screw rotor by determining the correction start position and the correction amount on a trial basis is repeated many times in a trial-and-error manner until reaching the target accuracy. I was taking
  • this method of screw rotor machining it is difficult to obtain a sufficiently accurate value because the number of trials increases if the target accuracy setting is made high.
  • An object of the present invention is to provide a screw rotor capable of obtaining correction data for obtaining a screw rotor having high-precision leads from lead errors with respect to a reference lead of the screw rotor obtained by grinding and processing the material of the screw rotor And a lead correction calculation apparatus for screw rotors.
  • the present invention is a method of processing a screw rotor that corrects a lead error of the screw rotor and processes the screw rotor, and a material of the screw rotor is ground and manufactured by grinding
  • the lead error for measuring the lead error with respect to the reference lead at the axial position (Z direction position) of the rotor groove portion of the screw rotor is measured as a distance, and lead correction for correcting the lead error based on the lead error measured as this distance.
  • Calculating the amount and the lead correction start position which is the axial position of the screw rotor to start the lead correction, and grinding the screw rotor based on the calculated lead correction amount and the lead correction start position Do.
  • Another feature of the present invention is a screw rotor lead correction calculation device for obtaining correction data for correcting a lead error of a screw rotor, wherein a distance to a reference lead at each position in an axial direction of a rotor groove portion of the screw rotor
  • the lead correction amount for the reference lead and the axial position at which lead correction is started based on the initial data input unit for inputting the error ( ⁇ ) as the distance and the error as the distance input to the initial data input unit
  • a processing machine input correction amount and position output unit that calculates and outputs a certain lead correction start position.
  • a screw having a high accuracy lead from a lead error with respect to a reference lead of the screw rotor obtained by grinding and processing the material of the screw rotor The effect is obtained that correction data for obtaining the rotor can be obtained.
  • FIG. 1 It is a schematic perspective view which shows an example of the processing machine which carries out grinding finishing process of a screw rotor.
  • the processing machine which carries out grinding finishing process of a screw rotor.
  • FIG. 1 When grinding the rotor groove part of a screw rotor, it is explanatory drawing explaining that grinding resistance differs in the right and left of a grindstone in the entrance part and exit part of a grindstone. It is explanatory drawing explaining an example of the lead shape of a screw rotor groove part.
  • FIG. 1 shows an example of the processing machine which carries out grinding finishing process of a screw rotor.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an ideal rotation angle ⁇ 1 corresponding to the position of Z1 in the Z-axis direction shown in FIG. 4 and a rotation angle d ⁇ 1 corresponding to an error ⁇ 1 with respect to a reference lead on a reference circle used for measurement. It is a diagram explaining the method of calculating
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a screw rotor grinding and finishing machine.
  • the processing machine 2 of the screw rotor 1 is provided with centers 2a and 2b for supporting both ends of the screw rotor 1, and the centers 2a and 2b are inserted into one end and the other end of the screw rotor 1, respectively. And the screw rotor 1 is rotatably supported.
  • the processing machine 2 connects the turning metal 2 c fixed to the screw rotor 1 and the driver (turning plate) 2 e fixed to the rotation mechanism 2 d of the processing machine 2 to rotate the screw rotor 1.
  • Reference numeral 3 denotes a grinding wheel rotationally driven by the grinding wheel driver 3a.
  • the grinding wheel 3 is disposed at an angle to the central axis of the screw rotor 1.
  • the screw rotor groove (hereinafter simply referred to as "rotor groove") 2.) It is formed in the whetstone shape which can process the tooth groove shape of 1a.
  • the grindstone 3 is a so-called formed grindstone whose outer peripheral portion is formed by a diamond dresser so that the rotor groove portion 1a can be ground to a final finished shape in an inclined state.
  • a steady rest 2f is provided to support the vicinity of both ends of the rotor groove portion 1a.
  • the steady rest 2 f may not be required when the screw rotor 1 is short.
  • the screw rotor 1 In grinding the rotor groove portion 1a of the screw rotor 1, the screw rotor 1 is rotated by the driver 2e, and the inclined grindstone 3 is moved in parallel along the axis of the screw rotor 1 to process the rotor groove portion 1a.
  • a grinding force which is a force by grinding is generated, and the grinding wheel 3, the screw rotor 1, and a part of the processing machine 2 such as the centers 2a and 2b and the driver 2e are deformed while being processed. If the grinding force is constant, the amount of deformation is also constant, so that it is possible to perform high-precision processing by giving fixed correction data. However, when the grinding force changes, the amount of deformation also changes, so the processing error becomes large.
  • FIG. 2 is an explanatory view for explaining that the grinding resistance is different between the left and the right of the grindstone at the inlet and the outlet of the grindstone when grinding the rotor groove portion 1a of the screw rotor. That is, FIG. 2 is a view schematically showing a state where grinding of the rotor groove portion 1a of the screw rotor 1 is started or a state where grinding is completed, and the end of the groove portion 1a of the screw rotor 1 is in the axial direction. Because of the right-angled shape, the grinding area of the grindstone 3 in contact with the rotor groove portion 1a is different on the left and right of the grindstone.
  • FIG. 2 schematically show the grinding force applied to the rotor groove portion 1 a by the processing by the grindstone 3.
  • the grindstone 3 starts grinding, it will be in the state processed on one side of the grindstone 3 before it will be in the state of FIG. 2, It will transfer to the state shown in FIG. 2 from that state.
  • the force acting on one side (the side having a large grinding area) of the grinding stone 3 is large, and the force acting on the left and right of the grinding stone 3 is constant. Grinding resistance increases until it becomes the state).
  • the contact area of the grindstone 3 is gradually reduced while the grindstone 3 finishes grinding, the force acting on the grindstone 3 also changes.
  • the change of the force acting on the grindstone 3 is synonymous with the change of the force acting on the rotor groove portion 1a.
  • FIG. 3A is an explanatory view for explaining an example of the lead shape of the screw rotor groove portion, and schematically showing the spiral lead shape of the screw rotor groove portion 1a.
  • 1 b is a curve showing a spiral-shaped lead of the screw rotor. The relationship with the position in the Z direction (axial direction) when the rotation angle ⁇ in this curve 1b is 2 ⁇ , that is, the distance that one point on the curve 1b moves in the axial direction when the screw rotor makes one revolution It is called.
  • FIG. 3A is a curve in which between both end surfaces of the rotor groove portion 1 a of the screw rotor 1 is drawn by the same lead. The design value of this lead is referred to as a reference lead.
  • FIG. 3B is an external view showing an example of a three-dimensional measuring device for measuring a lead of a screw rotor groove.
  • the three-dimensional measuring device 4 includes a probe 4a and a rotating table 4b.
  • the screw rotor 1 is placed on the rotating table 4b of the three-dimensional measuring device 4 to measure the lead. That is, the probe 4 a and the rotary table 4 b are controlled so that the probe 4 a moves along the reference lead of the screw rotor 1.
  • the three-dimensional measuring device 4 outputs the difference (distance) between the coordinate value of the measured lead of the screw rotor obtained thereby and the coordinate value on the reference lead corresponding to the coordinate value.
  • the difference between the measured coordinate value of the lead and the coordinate value of the reference lead is an error (lead error) of the lead of the screw rotor 1.
  • a three-dimensional measuring device without the rotary table or a three-dimensional measuring device of a method in which the probe 4a of the three-dimensional measuring device touches the measurement position one by one is used instead of such a three-dimensional measuring device.
  • the lead of the screw rotor 1 may be measured. Further, while rotating the screw rotor 1, the lead may be measured by a displacement meter such as an electric micrometer.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a read error output from the three-dimensional measuring device, and is an example of a measurement result output from the three-dimensional measuring device 4 described in FIG. 3B. That is, FIG. 4 is a diagram showing a broken line B showing a reference lead which is an ideal curve of the screw rotor 1 in the Z direction (axial direction) and line segments 51 to 55 showing the measured leads of the screw rotor 1; The error of the measured lead of screw rotor 1 to each position (Z1, Z2, Z3, ...) of the reference lead in the Z direction is shown. The measurement result indicating the error of the measurement lead with respect to such a reference lead is calculated by the three-dimensional measuring device 4, and generally printed on paper and output.
  • 62 to 67 are measurement points at which the actual lead of the screw rotor is measured, and an example showing an error of the lead at each measurement point with respect to the reference lead. Since the positions at which the leads of the rotor groove portion 1a of the screw rotor 1 are measured are on the left and right sides of the rotor groove portion 1a, two measured leads are shown in FIG. 4, but these left and right leads are equal. Therefore, in the following description, the values of measurement points 62 to 67 of the lead on one side are used.
  • Reference numeral 61 corresponds to the movement start point of the moving grindstone 3
  • reference numeral 68 corresponds to the end point.
  • the measurement point 62 position Z1 in the Z direction which is the inlet of the rotor groove portion 1a of the screw rotor 1 in the traveling direction Zg of the grindstone 3
  • the error with respect to the broken line B is large, and thereafter, as shown by line segments 51 and 52, the error gradually decreases in the traveling direction Zg of the grinding wheel 3.
  • the reference lead substantially matches, but the error increases again near the outlet of the grinding wheel 3 (the outlet of the rotor groove), and the error increases up to the measurement point 67 at the outlet of the rotor groove.
  • the pattern of the lead error of the screw rotor shown in FIG. 4 is an example.
  • the measurement result of the lead error in the screw rotor is output as an error with respect to the broken line B (reference lead) at each position (Z1, Z2, Z3,...) In the Z direction, that is, as a distance from the broken line B.
  • the distance at which the measurement point 62 deviates from the broken line B is taken as an error ⁇ 1.
  • the error as the distance at the measurement point 63 is ⁇ 2, and at the measurement point 63, the error as the distance is zero.
  • produces with respect to the broken line B is a change of the grinding resistance demonstrated using FIG.
  • grinding is performed by controlling the advancing position of the grindstone 3 in the Z direction and the rotational direction position (rotation angle ⁇ ) of the rotor groove portion 1a of the screw rotor 1.
  • adjustment is added to the control in the grinding processing machine 2 and the adjustment amount to eliminate the error is not considered.
  • an adjustment amount (lead correction amount) for correcting so as to eliminate the error in the grinding machine 2 is determined by the method described below, and this adjustment amount is given to the grinding machine 2. , And control to grinding process.
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining an example of a method of correcting a lead error of a screw rotor, and correcting a lead having an error measured at each measurement point 62 to 64 shown in a portion A of FIG. 4. It is a figure which shows a concept.
  • the ideal rotation angle corresponding to the position Z1 in the Z direction shown in FIG. 4 is ⁇ 1
  • the point 72 on the reference circle C corresponds.
  • the axial position Z1 of the measurement point 62 shown in FIG. 4 can be converted to a point 72 on the reference circle C in FIG. 5A.
  • FIG. 5B is a line 56 indicating the reference lead P 0, read the corrected containing lead correction amount dP 1 (P 0 + dP 1 ) the relationship between the rotation angle ⁇ and Z direction position on line 57 indicating the (corrected read)
  • FIG. A point 62a corresponding to the measurement point 62 advanced by “ ⁇ 1 + d ⁇ 1” from the origin 61a of the rotation angle shown in FIG. 5A is a point having an angular error of d ⁇ 1 from the ideal point 72 on the line 56 indicating the reference lead.
  • Point 62a (measurement point 62) is a point including an error ⁇ 1 resulting from the unbalance of the grinding force applied by the grindstone 3.
  • the correction lead (P 0 + dP 1 ) is data that can be input to the grinding machine 2 shown in FIG. 1, and the position of the screw rotor 1 corresponding to the measurement point 62 (position Z1) is By grinding, the point 62a (measurement point 62) including the rotation angle d ⁇ 1 corresponding to the error ⁇ 1 can be made the ideal point 72 on the reference lead 54. Therefore, although the measurement point 62 shown in FIG. 4 includes the error ⁇ 1 as a distance, this error ⁇ 1 can be eliminated.
  • this correction lead is It may be used to grind the portion. Specifically, it is as follows.
  • a point 63a is a point including a rotation angle d ⁇ 2 corresponding to the error ⁇ 2 of the measurement point 63 shown in FIG. 4, and a method of obtaining a correction lead for correcting the error of the point 63a (measurement point 63) Will be explained.
  • a point 63a (measurement point 63) including a rotation angle d ⁇ 2 corresponding to the error ⁇ 2, with respect to a line 56 showing a reference lead shown by a solid line.
  • the grinding wheel 3 may be controlled to process the tooth groove along the line 58 indicating the corrected correction lead (P 0 -dP 2 ) so as to process the correction point 76 in which the ⁇ d ⁇ 2 is corrected.
  • Example of FIG. 5C grinding the position of the screw rotor 1 corresponding to the at reference lead P 0 from the dashed line 56 showing the dP 2 minutes only a small correction leads through the modified point 73 the measurement point 63 (position Z2) that Thus, it is possible to obtain a screw rotor having a lead whose error ⁇ 2 has been corrected.
  • the line 58 indicating the correction lead is a line passing through the previous correction point 73 and the current correction point 76.
  • dP 2 is a lead correction amount with respect to the reference lead 56.
  • correction lead should be found and processed at a position where the angle is further advanced than the measurement point 63, it is sufficient to obtain correction lead by the same method as described above and it is possible to process in the same manner. Is omitted.
  • the pattern in which the lead changes in two or three steps is described, but the pattern of the read error is an example. . Although fewer patterns and more patterns may be generated than this example, it is possible to apply lead correction as described above.
  • the lead correction amount dP (dP 1 , dP 2 ,...) Can be obtained by the following (Equation 1 ). That is, the rotation angle to be corrected at the position of the rotation angle ⁇ i on the reference lead is d ⁇ i , the distance of the Z direction position in the axial direction is Z i , the lead correction amount is dP, and the reference lead is P 0 Then, the lead correction amount dP can be obtained by the following equation.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of a method of calculating data for correcting a lead error of a screw rotor.
  • step S101 the material of the screw rotor is ground using a grinding machine 2 as shown in FIG. 1 to produce a sample.
  • step S102 the lead of the manufactured sample is measured by a three-dimensional measuring instrument or the like as shown in FIG. 3B, and an error ⁇ with respect to the reference lead in the Z direction of the rotor groove is measured.
  • the errors ( ⁇ 1, ⁇ 2,%) From the reference lead in Z1, Z2.
  • step S103 using the method of correcting the lead error of the screw rotor described with reference to FIGS. 4 and 5A to 5C, the rotation angle ⁇ of the portion where the error is to be corrected and the amount of the error (error ⁇ ) Determination of the rotation angle d ⁇ ) corresponding to
  • step S104 based on the determination result of the rotation angle ⁇ of the portion to be corrected of the error obtained in step S103 and the error amount d ⁇ of the portion, the corrected rotation angle for inputting to the grinding machine 2 (error A correction amount “ ⁇ d ⁇ ” with respect to the rotation angle) ⁇ of the portion to be corrected is obtained.
  • step S105 the correction lead and the lead correction amount are calculated based on the correction amount "-d ⁇ " obtained in step S104, and the control data (the lead correction amount and the lead correction position) of the grinding machine 2 are corrected.
  • the material of the new screw rotor is ground by the processing machine 2 to which the correction data is input as described above, and a second sample is manufactured (step S106).
  • step S107 lead measurement of the created second sample is performed, and the same process as step S102 is performed.
  • step S108 it is determined whether the second sample is within the reference value of the target lead with respect to the reference lead. If it is within the reference value of the target lead, the preparation of the sample by the processing machine 2 is finished. If the reference value of the target lead is not reached, the process returns to step S103 again, and the operation of steps S103 to S108 is performed based on the error (Z value and ⁇ value) from the reference lead of the previously created sample. The same operation is repeated until a sample within the lead reference value is manufactured.
  • step S109 production of a screw rotor is started using data on which a sample within the target lead standard value is manufactured.
  • the lead correction calculation apparatus 100 shown in FIG. 7 is configured of, for example, a personal computer (PC) or the like, and software (calculation program) for lead correction calculation is installed.
  • FIG. 7 shows an example of a display screen (a screen displayed on a monitor or the like of a PC) of the lead correction calculation apparatus 100.
  • the lead correction calculation device 100 is an initial data input unit 101 that inputs initial data such as measured values measured by the three-dimensional measuring device 4 or the like described above, and leads when the measured lead is not within the reference value of the target lead. Calculates data such as lead correction amount and lead correction start position to be input to the control unit (not shown) of the grinding machine 2 shown in FIG. 1 and the correction amount addition unit 102 for additionally inputting the correction amount of error , And a processing machine input correction amount / position output unit 103 for outputting.
  • the initial data input unit 101 performs lead correction calculation on basic data previously input and stored based on design data, such as reference lead, groove length, etc. of the model by selecting the model by pull-down etc.
  • design data such as reference lead, groove length, etc. of the model by selecting the model by pull-down etc.
  • the calculation program of the device 100 is configured to be called.
  • the error or Z of the measurement lead shown in FIG. Data for performing a scale operation to convert the distance such as the directional position into the actual dimension, that is, a scale is also displayed.
  • the initial data input unit 101 is also provided with a scale input unit 105 for inputting the scale.
  • the “position” in the scale input unit 105 is a scale of the position in the Z direction, and the “correction amount” is a scale of the lead error.
  • the initial data input unit 101 is a lead measurement value input unit for inputting the position in the Z direction where the lead should be corrected and the lead correction amount at that position (corresponding to the error ⁇ with respect to the reference lead of the measurement lead).
  • lead measurement data of eight measurement points P1 to P8 can be input.
  • measurement data corresponding to measurement points 61 to 68 shown in FIG. 4 are input to the measurement points P1 to P8.
  • P1 to P4 correspond to the grinding start part
  • P5 to P8 correspond to the grinding end part.
  • not only the data of the measurement lead of one surface (L1) of the rotor groove portion 1b, but also the data of the measurement lead of the other surface (L2) can be input.
  • the correction amount adding unit 102 inputs data for correcting the initial data of the initial data input unit 101 when it does not fall within the reference value of the target lead in step S108 of FIG. 6 (in the case of No). It is.
  • the processing machine input correction amount / position output unit 103 is an area for calculating and outputting (displaying) data to be input to the grinding processing machine 2 shown in FIG. 1, and # 1 to # 3 of the lead correction amount column are The lead correction amount at the grinding start portion (corresponding to measurement points 62 to 64) and # 4 to # 6 output the lead correction amount corresponding to the grinding end portion (corresponding to measurement points 65 to 67).
  • the lead correction amount at each position in the Z direction can be calculated using (Equation 1) described above based on the theory described with reference to FIGS. 5A to 5C.
  • # 11 to # 13 indicate positions (positions in the Z direction) to which the lead correction amounts # 1 to # 3 corresponding to the grinding start portion are to be applied.
  • the # 14 to # 16 indicate the positions to which the above-mentioned # 4 to # 6 lead correction amounts corresponding to the grinding end portion are to be applied.
  • a selection button 104 for instructing output selection is provided so that it is possible to select which surface of the rotor groove portion 1b the lead correction amount and its lead correction position are to be calculated.
  • the lead correction can be performed.
  • the grinding machine can perform grinding according to the added control data.
  • the screen of the lead correction calculation apparatus 100 shown in FIG. 7 is an example, and the number of input measurement data and the number of data output calculation results are not limited to those shown in FIG. Although the number may be smaller or larger, a larger number can provide a more accurate screw rotor.
  • the initial data input unit 101 for inputting measurement data and the processing machine input correction amount and position output unit 103 for outputting correction data for correcting the grinding machine 2 are provided on the screen, the minimum functions are possible.
  • the correction amount adding unit 102 may be omitted.
  • data for correction control of the grinding machine 2 can be easily obtained simply by inputting the measured values obtained from the three-dimensional measuring device 4 into the initial data input unit 101. be able to. For this reason, it is possible to easily use a screw rotor production plant without requiring a special technology, and to efficiently produce a highly accurate screw rotor.
  • the measurement data may be automatically input to the lead correction calculation apparatus 100.
  • an interface (not shown) provided in the lead correction calculation device 100 with correction data (read correction amount and lead correction position) output to the processing machine input correction amount and position output unit 103 of the lead correction calculation device 100.
  • the obtained correction data may be delivered to the grinding machine 2 via a memory medium such as a flash memory.
  • the initial data input unit 101, correction amount adding unit 102, processing machine input correction amount and position output unit 103, etc. are displayed with the screen configuration shown in FIG. There is no need to do so, and it is also possible to display a status such as "in measurement data input” or "correction data output”. However, it is preferable to have a display function of the input data and the output data shown in FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing a screw rotor manufactured by applying the present invention in comparison with that manufactured by a conventional processing method.
  • the left column shows an example of the lead measurement result of the screw rotor manufactured by the conventional method ground by the lead correction amount obtained by trial and error.
  • Reference numerals 201 and 202 are lines (lead measurement lines) indicating measurement leads on the left and right tooth surfaces of the rotor groove, and errors from the line 54 indicating the reference lead are represented by distances, similarly to the measurement results described in FIG. It is measured and displayed.
  • a lead error of up to 46.3 ⁇ m occurs at the wheel outlet (lower side of the figure).
  • a lead error of up to 35.8 ⁇ m occurs at the inlet portion (upper side of the figure) of the grinding wheel.
  • the output selection button 104 selects L1, and the processing machine input correction amount and position select data obtained from the lead measurement wire 201 of the lead measurement wires 201 and 202 shown in FIG.
  • the control data of the grinding machine 2 is reflected, and the lead measurement result of the screw rotor obtained by grinding the material of the screw rotor is They are lead measurement wires 203 and 204 shown in the right column of FIG.
  • the screw rotor manufactured by applying the present invention can reduce the lead error by about 80%, and the screw rotor manufactured by applying the present invention can achieve a significant improvement in accuracy. did it.
  • the measurement is obtained by the distance between the position Z in the Z direction (axial direction) and the error (lead error) ⁇ in the direction perpendicular to the tooth surface with respect to the reference lead.
  • correction data to be input to the grinding machine 2 can be accurately determined based on theory. Therefore, the errors generated at the inlet and the outlet of the grinding wheel 3 in the grinding process of the screw rotor material can be reduced.
  • the initial data input unit 101 for inputting an error on the screen of the lead correction calculation apparatus 100 and the processing machine input correction amount / position output unit 103 are provided, when processing the screw rotor, it is applied to the grinding processing machine Correction data can be easily obtained.

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Abstract

スクリューロータのリード補正計算装置は、前記スクリューロータのロータ溝部の軸方向の各位置における基準リードに対する距離としての誤差を入力する初期データ入力部と、この初期データ入力部に入力された距離としての誤差に基づいて、前記基準リードに対するリード補正量と、リード補正を開始する軸方向位置であるリード補正開始位置を演算して出力する加工機入力補正量・位置出力部とを備える。これにより、スクリューロータの素材を研削仕上げ加工して得られたスクリューロータの基準リードに対するリード誤差から、高精度のリードを有するスクリューロータを得るための補正データを得ることができる。

Description

スクリューロータの加工方法及びスクリューロータのリード補正計算装置
　本発明は、スクリュー圧縮機等に使用されるスクリューロータの加工方法及びスクリューロータのリード補正計算装置に関する。
　冷凍装置や空気圧縮機に用いられる圧縮機の一形式として、螺旋形状の部材で構成されたスクリューロータを使用するスクリュー圧縮機がある。このスクリュー圧縮機は、一対のスクリューロータを噛み合わせて圧縮室を形成し、一対のスクリューロータを相対的に反対方向へ回転させることにより、冷媒や空気などのガス流体を吸入してその体積を小さくし、圧縮するものである。
　前記スクリューロータに形成される螺旋形状のロータ溝部（歯溝部）を研削仕上げ加工する方法として、前記ロータ溝部の形状に対応した断面に成形した砥石を用いて研削する加工がある。
  スクリューロータの研削仕上げでは、スクリューロータが捩れを有するため、砥石進行方向に対して、砥石の左右の取り代（研磨代）と接触面積が異なる。このため、砥石の左右に加わる力すなわち研削力（研削抵抗）が均等ではない。したがって、研削加工中のスクリューロータには歯形断面形状に変形が生じる。
　この現象に関して、特開２０１６－１４３６９号公報（特許文献１）には、スクリュー圧縮機のロータを研削する傾斜した砥石を、軸方向に平行移動させると共にロータを回転させて所定のロータ溝形状に加工する場合、ロータ溝部の歯形断面形状が変形することが記載されている。
　この現象に加え、スクリューロータの砥石入口部と出口部では、砥石とロータ溝との接触形態が刻々と変化するため、砥石の左右にかかる研削力も変化して、ロータ溝部に生じる歯形断面形状の変形量が変化する。歯形断面形状が変化すると、スクリューロータの精度を劣化させる原因となる。このため、上記特許文献１のものでは、スクリューロータの吐出側端面近傍を加工する際、研削力によりロータ溝部の断面形状が変形する量に応じて理論値に補正量を加えて加工し、変形の影響を打ち消すことが記載されている。
　また、上記特許文献１のものには、研削力によりロータ溝部の歯形断面形状が回転する量に応じて、ロータ回転軸を理論値に補正量を加えて回転させ、ねじれ変形の影響を打ち消すことも記載されている。
特開２０１６－１４３６９号公報
　上述したように、特許文献１には、砥石による研削加工中に、研削力の変化により生じるねじれ変形量の変化などが原因で生じる、スクリューロータの断面形状の変形や、ねじれの大きさを示すリードの誤差に応じて、理論値に補正量を加えて研削仕上げ加工する方法が記載されている。
  しかし、上記特許文献１のものには、測定手段により得られる誤差の形態や、その誤差を修正するための補正量についての対応方法について記載されていない。
　通常、スクリューロータの精度は３次元測定器を用いて測定される。３次元測定器は座標測定器であり、誤差は本来測定されるべき座標（設計値）からの距離によって表示される。
　一方、溝のリード誤差を補正するのに必要な量はねじれ角に関わる補正量である。スクリューロータの研削加工機では、砥石がスクリューロータの軸線に沿って移動する量とスクリューロータの回転角を同期させて加工が行われる。スクリューロータのリードは、前記砥石の移動量とスクリューロータの回転角によって決定される。
　このため、スクリューロータの軸線方向の位置における誤差が距離として得られる３次元測定器の測定結果から、リード誤差を修正するために必要な研削加工機の補正制御用データを直接得ることはできなかった。
　また、リード誤差の修正を開始、変化、終了させる軸方向の位置は、砥石の幅中心を目安に決定していたが、リードを測定する重要な位置が、ピッチサークルと称する雄雌ロータの噛み合い位置であるため、雄雌ロータの噛み合い位置の相違が、補正データの作成に重要である。しかし、特許文献１のものでは、雄雌ロータの噛み合い位置の相違について考慮されていない。
　そこで、鋳造などで製作されたスクリューロータの素材を研削加工機により研削仕上げ加工した後、３次元測定器によって得られた雄雌ロータの噛み合い位置（ピッチサークル上の位置）の軸方向位置と設計値との誤差を目安にして、試行的に研削加工機による補正開始位置と補正量を決めて、再度スクリューロータの素材を研削仕上げ加工していた。その後、この再度作成したサンプルを測定し、誤差が許容値を超える場合、再度、研削加工機による補正開始位置と補正量を決めて、スクリューロータの素材を研削仕上げ加工し、そのサンプルを測定するという動作を繰り返す作業をしていた。
　このように従来のものでは、試行的に補正開始位置と補正量を決めてスクリューロータの素材を研削するというサイクルを、目的とする精度以内になるまで、試行錯誤的に何度も繰り返すという手法をとっていた。また、この施行錯誤的なスクリューロータの加工方法では、目的とする精度の設定を高精度にすると試行回数が増えるため、十分高精度な値にすることは困難であった。
　更に、一旦、補正を始める位置と補正量を決めて生産を行っていても、研削力に影響を与える砥石の交換やドレッサの交換などを行うと、再び、試行錯誤的に前記補正開始位置と補正量を決める作業を行う必要があった。
　このように、試行錯誤的な従来の研削仕上げ加工方法では、目的とする精度以内になるまでスクリューロータ素材の研削仕上げ加工と測定を繰り返すため、非効率的で時間を要する作業となり、生産を阻害する要因になっていた。
　また、試行錯誤的な方法で加工機の補正用データを作成するため、任意に決めた補正データにより得られるスクリューロータのリードの精度を、スクリューロータの素材の研削仕上げ加工前に見通しをつけて妥当性を評価することもできなかった。
　本発明の目的は、スクリューロータの素材を研削仕上げ加工して得られたスクリューロータの基準リードに対するリード誤差から、高精度のリードを有するスクリューロータを得るための補正データを得ることのできるスクリューロータの加工方法及びスクリューロータのリード補正計算装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明は、スクリューロータのリード誤差を補正してスクリューロータを加工するスクリューロータの加工方法であって、スクリューロータの素材を研削加工し、この研削加工して製作されたスクリューロータのロータ溝部の軸方向位置（Ｚ方向位置）における基準リードに対するリード誤差を距離として測定し、この距離として測定された前記リード誤差に基づいて、前記リード誤差を補正するためのリード補正量と、そのリード補正を開始するスクリューロータの軸方向位置であるリード補正開始位置を算出し、この算出されたリード補正量とリード補正開始位置に基づいてスクリューロータを研削加工することを特徴とする。
　本発明の他の特徴は、スクリューロータのリード誤差を補正する補正データを得るためのスクリューロータのリード補正計算装置であって、前記スクリューロータのロータ溝部の軸方向の各位置における基準リードに対する距離としての誤差（δ）を入力する初期データ入力部と、この初期データ入力部に入力された距離としての誤差に基づいて、前記基準リードに対するリード補正量と、リード補正を開始する軸方向位置であるリード補正開始位置を演算して出力する加工機入力補正量・位置出力部と、を備えることにある。
　本発明のスクリューロータの加工方法及びスクリューロータのリード補正計算装置によれば、スクリューロータの素材を研削仕上げ加工して得られたスクリューロータの基準リードに対するリード誤差から、高精度のリードを有するスクリューロータを得るための補正データを得ることができるという効果が得られる。
スクリューロータを研削仕上げ加工する加工機の一例を示す概略斜視図である。 スクリューロータのロータ溝部を研削する際に、砥石の入口部と出口部において、研削抵抗が砥石の左右で違うことを説明する説明図である。 スクリューロータ溝部のリード形状の一例を説明する説明図である。 スクリューロータ溝部のリードを測定する３次元測定器の一例を示す外観図である。 ３次元測定器が出力するリード誤差の一例を説明する線図である。 測定に用いる基準円上において、図４に示すＺ軸方向のＺ１の位置に対応する理想の回転角θ１と基準リードに対する誤差δ１に対応する回転角ｄθ１について説明する線図である。 基準リードに対する誤差を修正するための補正リードを求める手法について説明する線図で、図４に示す測定点６２に対する補正リードの求め方を説明する図である。 基準リードに対する誤差を修正するための補正リードを求める手法について説明する線図で、図４に示す測定点６３に対する補正リードの求め方を説明する図である。 スクリューロータのリード誤差を補正するデータを算出する方法を説明するフローチャートである。 本発明におけるリード補正計算装置の画面の一例を示す図である。 本発明を適用して製作したスクリューロータを従来の加工方法で製作したものと比較して示す説明図である。
　以下、本発明のスクリューロータの加工方法及びスクリューロータのリード補正計算装置の具体的実施例を、図面を用いて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
　本発明の実施例１を図１～図８を用いて説明する。
  まず、図１によりスクリューロータの研削仕上げ加工する加工機の一例を説明する。図１は、スクリューロータ研削仕上げ加工機の一例を示す概略斜視図である。
　図１において、スクリューロータ１の加工機２は、前記スクリューロータ１の両端を支持するためのセンタ２ａ，２ｂを備えており、前記センタ２ａ，２ｂはそれぞれスクリューロータ１の一端及び他端に挿入されて、該スクリューロータ１が回転できるように支持している。
　また、加工機２は、スクリューロータ１に固定された回し金２ｃと加工機２の回転機構２ｄに固定されたドライバ（回し板）２ｅを連結し、スクリューロータ１を回転させる。
  ３は砥石ドライバ３ａにより回転駆動される砥石で、この砥石３はスクリューロータ１の中心軸に対し傾斜して配置されており、この傾斜角においてスクリューロータ溝部（以下、単に「ロータ溝部」ともいう）１ａの歯溝形状を加工できる砥石形状に形成されている。また、前記砥石３は、傾斜状態において前記ロータ溝部１ａを最終仕上げ形状に研削できるように、ダイヤモンドドレッサによって外周部が成形されている、いわゆる総形砥石である。
　なお、研削加工時に、スクリューロータ１のたわみを抑制するため、ロータ溝部１ａの両端近傍を支持する振れ止め２ｆが設けられている。この振れ止め２ｆは、スクリューロータ１が短い場合はなくても良い。
　スクリューロータ１のロータ溝部１ａの研削は、スクリューロータ１をドライバ２ｅで回動させると共に、傾斜した砥石３をスクリューロータ１の軸線に沿って平行移動させ、ロータ溝部１ａを加工する。
　研削加工においては、研削による力である研削力が発生し、砥石３、スクリューロータ１、及びセンタ２ａ，２ｂやドライバ２ｅ等の加工機２の一部が変形しながら加工することになる。研削力が一定であれば変形量も一定であるため、一定の修正データを付与することで高精度な加工が可能となる。しかし、研削力が変化すると変形量も変化するため、加工誤差が大きくなる。
　図２は、スクリューロータのロータ溝部１ａを研削する際に、砥石の入口部と出口部において、研削抵抗が砥石の左右で違うことを説明する説明図である。即ち、図２は、スクリューロータ１のロータ溝部１ａを研削し始める状態、或いは研削が終了する状態を模式的に示している図で、スクリューロータ１の溝部１ａの端部が軸方向に対して直角の形状を成しているため、ロータ溝部１ａに接触する砥石３の研削面積が砥石の左右で異なる。
　図２に示す矢印は砥石３による加工により、ロータ溝部１ａに加わる研削力を模擬的に示している。砥石３が、研削を開始する場合、図２の状態になる前は砥石３の片側で加工する状態となり、その状態から図２に示す状態に移行する。この図２の状態では、砥石３の片側（研削面積が大きい側）に作用する力が大きくなり、砥石３が進行して左右に作用する力が一定の定常状態（研削面積が左右同等になる状態）になるまで研削抵抗は増大していく。また、砥石３が研削を終了する状態では反対に、砥石３の接触面積が次第に減少してため、砥石３に作用する力も変化していく。砥石３に作用する力が変化することは、ロータ溝部１ａに作用する力が変化することと同義である。
　図３Ａは、スクリューロータ溝部のリード形状の一例を説明する説明図で、スクリューロータ溝部１ａの螺旋形状のリード形状を模式的に示す図である。１ｂはスクリューロータの螺旋形状のリードを示す曲線である。この曲線１ｂにおける回転角θが２πである時のＺ方向（軸方向）の位置との関係、即ちスクリューロータが１回転したときに曲線１ｂ上のある１点が軸方向に移動した距離がリードと称される。また、この図３Ａは、スクリューロータ１のロータ溝部１ａの両端面間を同一リードで描いた曲線である。このリードの設計値を基準リードと称する。
　図３Ｂは、スクリューロータ溝部のリードを測定する３次元測定器の一例を示す外観図である。３次元測定器４は、プローブ４ａと回転テーブル４ｂを備え、この３次元測定器４の回転テーブル４ｂ上にスクリューロータ１を載置してリードの測定は行われる。即ち、前記スクリューロータ１の基準リードに沿って前記プローブ４ａが移動するように、前記プローブ４ａと前記回転テーブル４ｂを制御する。これにより得られるスクリューロータの測定されたリードの座標値と、その座標値に対応する前記基準リード上の座標値との差異（距離）を前記３次元測定器４は出力する。前記測定されたリードの座標値と前記基準リードの座標値との前記差異が前記スクリューロータ１のリードの誤差（リード誤差）となる。
　なお、このような３次元測定器によらず、前記回転テーブルを備えない３次元測定器や、３次元測定器のプローブ４ａが測定位置を１点毎にタッチする方式の３次元測定器を用いて、スクリューロータ１のリードを測定するようにしても良い。また、スクリューロータ１を回転させながら、電気マイクロメータなどの変位計でリードを測定するようにしても良い。
　図４は３次元測定器が出力するリード誤差の一例を説明する線図であり、図３Ｂで説明した３次元測定器４が出力した測定結果の一例である。すなわち、図４は、Ｚ方向（軸方向）におけるスクリューロータ１の理想曲線である基準リードを示す破線Ｂと、測定されたスクリューロータ１のリードを示す線分５１～５５を示す図であり、Ｚ方向の基準リードの各位置（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，…）に対する測定されたスクリューロータ１のリードの誤差を示している。このような基準リードに対する測定リードの誤差を示す測定結果は３次元測定器４で演算され、一般には紙に印刷されて出力される。
　図４において、６２～６７が実際のスクリューロータのリードを測定した測定点で、基準リードに対する各測定点でのリードの誤差を示す一例である。スクリューロータ１のロータ溝部１ａのリードを測定する位置は、前記ロータ溝部１ａの左右両側にあるため、図４では２本の測定されたリードを表示しているが、これら左右のリードは同等であるので、以後の説明では一方の側のリードの測定点６２～６７の値を用いて説明する。
　６１は、移動する砥石３の移動開始点に相当し、６８は終点に相当する。測定するスクリューロータにリード誤差がない場合、前記移動開始点６１と前記終点６８を結んだ破線Ｂ（基準リード）上に、スクリューロータのリードを測定した測定値が表示される。
　しかし、研削加工機２（図１参照）で加工されたスクリューロータ１においては、砥石３の進行方向Ｚｇにおいて、スクリューロータ１のロータ溝部１ａの入口となる測定点６２（Ｚ方向の位置Ｚ１）で前記破線Ｂに対する誤差が大きく、その後線分５１，５２で示されるように、砥石３の進行方向Ｚｇに向かって前記誤差は徐々に小さくなる。
　測定点６４以降では基準リードにほぼ合致するようになるが、砥石３の出口（ロータ溝部の出口）近傍になると前記誤差は再び大きくなり、ロータ溝部の出口の測定点６７まで前記誤差は増加していく。なお、この図４に示すスクリューロータのリード誤差のパターンは一例である。
　このように、スクリューロータにおけるリード誤差の測定結果は、Ｚ方向の各位置（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，…）における破線Ｂ（基準リード）に対する誤差、即ち破線Ｂとの距離として出力される。例えば、図４に示すように、測定点６２が破線Ｂから乖離した距離をもって誤差δ１とする。測定点６３における距離としての誤差はδ２であり、測定点６３では距離としての誤差は０となっている。
  なお、破線Ｂに対する前記誤差が発生する最大の要因は、図２を用いて説明した研削抵抗の変化である。
　図１に示す研削加工機２では、砥石３のＺ方向の進行位置と、スクリューロータ１のロータ溝部１ａの回転方向位置（回転角θ）を制御して研削を行うが、図４に示す線図のものでは、研削加工機２での制御に調整を加えて、前記誤差を解消するような調整量については考慮されていない。
  本実施例は、以下説明する手法により、研削加工機２において、前記誤差を解消するように補正するための調整量（リード補正量）を求め、この調整量を前記研削加工機２に与えて、研削加工するように制御するものである。
　図５Ａ～図５Ｃは、スクリューロータのリード誤差を修正する手法の一例を説明する線図であり、図４のＡ部に示す各測定点６２～６４で測定された誤差を有するリードを修正する概念を示す図である。
  図５Ａにおいて、測定に用いた基準円（ピッチサークル）Ｃ上において、図４に示すＺ方向の位置Ｚ１に対応する理想の回転角がθ１で、基準円Ｃ上の点７２が対応する。この図５Ａにおける回転角θの原点は、図４に示す点６１に対応するＺ方向位置（Ｚ＝０）にあり、基準円Ｃ上の点６１ａが対応する。
　ここで、図４に示す測定点６２の軸方向位置Ｚ１は、図５Ａにおいて、基準円Ｃ上の点７２に変換できる。前記測定点６２は、理想点（基準リード）から距離で示される誤差δ１を含む点であるが、この誤差δ１は、図５Ａにおいては、基準円Ｃ上で角度ｄθ１に変換できる。即ち、図４に示す位置Ｚ１の距離の長さと図５の基準演算装置Ｃ上に示す回転角θ１との関係に基づいて、図４に示す誤差δ１の距離に対応する角度ｄθ１を求めることができる（ｄθ１＝θ１・δ１／Ｚ１）。従って、前記測定点６２は、図５Ａにおいて、回転角θの原点６１ａから「θ１＋ｄθ１」だけ進んだ点６２ａに変換できる。
　図５Ｂは、基準リードＰ０を示す線５６と、リード補正量ｄＰ１を含む補正後のリード（Ｐ０＋ｄＰ１）（補正リード）を示す線５７における回転角θとＺ方向位置との関係を示す線図である。図５Ａに示す回転角の原点６１ａから「θ１＋ｄθ１」だけ進んだ測定点６２に対応する点６２ａは、基準リードを示す線５６上の理想点７２からｄθ１の角度誤差を有する点となる。点６２ａ（測定点６２）は、砥石３により加えられた研削力のアンバランスから生じた誤差δ１を含んだ点である。
　従って、この誤差δ１を修正するには、基準リードを示す線５６上の理想点７２に対応する回転角θ１から前記誤差δ１に対応する回転角ｄθ１の正負を逆転（反転）させた回転角－ｄθ１を差分とした修正点７３を通るように、砥石３が通過する軌跡を設定すれば、研削力のアンバランスにより、誤差δ１に対応する回転角ｄθ１だけ戻されるので、砥石３は基準リード上の理想点７２を加工することが可能となる。
　次に、図５Ａと図５Ｂを用い、上述した手法により、前記誤差δ１に対応する回転角ｄθ１を解消できることを、更に詳しく説明する。
  図５Ｂに示すように、原点６１ａと、「θ１－ｄθ１」の回転角に対応する修正点７３を通る線が補正リードを示す線５７となり、その補正リードの大きさは「Ｐ０＋ｄＰ１」となる。ｄＰ１はリード補正量となる。
　前記補正リード（Ｐ０＋ｄＰ１）は、図１に示す研削加工機２に入力可能なデータであり、この補正リードを用いて前記測定点６２（位置Ｚ１）に対応するスクリューロータ１の位置を研削することにより、前記誤差δ１に相当する回転角ｄθ１を含んだ点６２ａ（測定点６２）を、基準リード５４上の理想点７２にすることが可能となる。従って、図４に示す測定点６２は、距離としての誤差δ１を含むが、この誤差δ１を解消させることができる。
　以下、図５Ｃに示すように、研削仕上げ加工したサンプルを測定して得られたリードにおける前記リードが変化する他の部分においても同様の手法を適用して、補正リードを求め、この補正リードを用いて、当該部分を研削していけば良い。具体的には以下のようにする。
　図５Ｃにおいて、点６３ａは、図４に示す測定点６３の誤差δ２に対応する回転角ｄθ２を含んだ点で、この点６３ａ（測定点６３）の誤差を修正するための補正リードの求め方について説明する。
　図４、図５Ｃに示すＺ方向の位置Ｚ２では、前記誤差δ２に相当する回転角ｄθ２を含んだ点６３ａ（測定点６３）を修正するために、実線で示す基準リードを示す線５６に対して－ｄθ２を補正した修正点７６を加工するように、修正した補正リード（Ｐ０－ｄＰ２）を示す線５８に沿って、砥石３が歯溝を加工するように制御すれば良い。
　この図５Ｃの例は、前記修正点７３を通る基準リードＰ０を示す破線５６からｄＰ２分だけ小さい補正リードで前記測定点６３（位置Ｚ２）に対応するスクリューロータ１の位置を研削することにより、誤差δ２を補正したリードを有するスクリューロータを得ることができる。前記補正リードを示す線５８は、前回の修正点７３と今回の修正点７６通る線である。なお、ｄＰ２は基準リード５６に対するリード補正量となる。
　測定点６３よりもさらに角度が進んだ位置にも補正リードを求めて加工すべき点はあるが、上記と同様の手法により補正リードを求め、同様に加工していけば良いので、以後の説明は省略する。
  また、図４及び図５Ａ～図５Ｃを用いて説明したリード誤差の修正の説明では、２段階または３段階でリードが変化するパターンで説明しているが、このリード誤差のパターンは一例である。この例より少ないパターンや多いパターンも発生するが、上述した手段を適用して同様にリード補正することが可能である。
　ここで、補正すべき回転角をｄθ、基準リードをＰ０とすると、以下の（数１）によりリード補正量ｄＰ（ｄＰ１，ｄＰ２，…）を求めることが可能である。即ち、前記基準リード上の回転角θｉの位置における補正すべき回転角をｄθｉ、軸方向であるＺ方向位置の距離をＺｉ、リード補正量をｄＰとし、さらに基準リードをＰ０としたとき、前記リード補正量ｄＰを次式により求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　但し、添え字ｉは、ロータ溝部のＺ方向位置における基準リードに対するリード誤差を測定した測定点の順序を示し、「ｉ＝０」は回転角またはＺ方向位置の原点に対応する。また、「ｉ＝１」はＺ１の位置またはθ１の位置に対応する。
　以上説明したスクリューロータのリードを補正して加工するスクリューロータの加工方法を実施するための手順について、図６を用いて以下説明する。図６はスクリューロータのリード誤差を補正するデータを算出する方法の一例を説明するフローチャートである。
　まず、ステップＳ１０１においては、図１に示すような研削加工機２を用いて、スクリューロータの素材を研削加工し、サンプルを製作する。次にステップＳ１０２では、製作した前記サンプルのリードを、図３Ｂに示すような３次元測定器等で測定し、ロータ溝のＺ方向における基準リードに対する誤差δを測定し、Ｚ方向の各位置（Ｚ１，Ｚ２…）における基準リードとの誤差（δ１，δ２，…）を取得する。
　ステップＳ１０３では、上記図４及び図５Ａ～図５Ｃを用いて説明したスクリューロータのリード誤差を修正する手法を用いて、誤差を補正すべき箇所の回転角θとその箇所の誤差量（誤差δに対応する回転角ｄθ）の判定を行う。
　ステップＳ１０４では上記ステップＳ１０３で得られた誤差を補正すべき箇所の回転角θとその箇所の誤差量ｄθの判定結果を基に、前記研削加工機２に入力するための補正回転角（誤差を補正すべき箇所の回転角）θに対する補正量「－ｄθ」を求める。
　ステップＳ１０５では、上記ステップＳ１０４により求めた補正量「－ｄθ」を基に、補正リードとリード補正量を演算し、研削加工機２の制御データ（リード補正量とリード補正位置）を修正する。このように修正データが入力された加工機２により、新たなスクリューロータの素材を研削加工して２個目のサンプルを製作する（ステップＳ１０６）。次に、ステップＳ１０７では、作成した２個目のサンプルのリード測定を行い、上記ステップＳ１０２と同様の処理を行う。
　ステップＳ１０８では、上記２個目のサンプルが基準リードに対して目標リードの基準値以内になっているか否かを判定する。目標リードの基準値以内であれば、加工機２によるサンプルの作成は終了する。目標リードの基準値に達していない場合には、再びステップＳ１０３に戻り、前回作成したサンプルの基準リードとの誤差（Ｚ値及びδ値）を基にステップＳ１０３～Ｓ１０８の動作を実施し、目標リードの基準値以内のサンプルが製作されるまで、同様の動作を繰り返す。
　製作したサンプルが目標リードの基準値に達すると、ステップＳ１０９に進み、目標リードの基準値以内のサンプルが製作されたデータを用いて、スクリューロータの生産を開始する。
　次に、上述したスクリューロータのリード誤差を補正するデータを算出するためのリード補正計算装置を図７により説明する。図７に示すリード補正計算装置１００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等で構成され、リード補正計算のためのソフトウェア（計算プログラム）がインストールされているものである。図７はこのリード補正計算装置１００の表示画面（ＰＣのモニタ等に表示される画面）の一例を示している。
　リード補正計算装置１００は、上述した３次元測定器４等で測定された測定値等の初期データを入力する初期データ入力部１０１、測定されたリードが目標リードの基準値以内にない場合にリード誤差の補正量を追加入力するための補正量追加部１０２、図１に示す研削加工機２の制御部（図示せず）に入力するためのリード補正量とリード補正開始位置等のデータを演算して出力する加工機入力補正量・位置出力部１０３を備える。
　前記初期データ入力部１０１では、機種をプルダウンなどで選択することにより、当該機種の基準リード、溝長さ等、設計データに基づいて予め入力して記憶させておいた基本データを、リード補正計算装置１００の計算プログラムに呼び出せるように構成されている。
　なお、図３Ｂに示す３次元測定器４から出力される測定結果（図４に示すような紙面に印刷された測定結果の図）には、図示されている測定リードの基準リードに対する誤差やＺ方向位置等の距離を実寸法に変換するスケール演算を行うためのデータ、即ち尺度も表示されている。前記初期データ入力部１０１には前記尺度を入力するための尺度入力部１０５も設けられている。この尺度入力部１０５に「位置」とあるのはＺ方向の位置の尺度であり、「補正量」とあるのはリード誤差の尺度である。
　また、前記初期データ入力部１０１には、リードを補正すべきＺ方向の位置と、その位置におけるリード補正量（測定リードの基準リードに対する誤差δに相当）を入力するためのリード測定値入力部１０６があり、この例では８か所の測定ポイントＰ１～Ｐ８のリード測定データを入力できるようになっている。前記測定ポイントＰ１～Ｐ８には、例えば、図４に示す測定点６１～６８に対応する測定データを入力する。また、Ｐ１～Ｐ４は研削開始部分に対応し、Ｐ５～Ｐ８は研削終了部に対応する。
  また、前記ロータ溝部１ｂの一方の面（Ｌ１）の測定リードのデータだけでなく、他方の面（Ｌ２）の測定リードのデータも入力できるように構成されている。
　補正量追加部１０２は、図６のステップＳ１０８で目標リードの基準値以内に入らなかった場合（Ｎｏの場合）に、前記初期データ入力部１０１の初期データを修正するためのデータを入力する部分である。
　加工機入力補正量・位置出力部１０３は、図１に示す研削加工機２に入力するためのデータを計算して出力（表示）するエリアで、リード補正量の欄の＃１～＃３は研削開始部（測定点６２～６４に対応）のリード補正量を、＃４～＃６は研削終了部（測定点６５～６７に対応）に対応するリード補正量を出力する。
　Ｚ方向の各位置における前記リード補正量については、図５Ａ～図５Ｃを用いて説明した理論に基づいて、前述した（数１）を用いて、計算することができる。
　また、＃１１～＃１３は研削開始部に対応する上記＃１～＃３のリード補正量を付与する位置（Ｚ方向の位置）を表示する。＃１４～＃１６は研削終了部に対応する上記＃４～＃６のリード補正量を付与する位置を表示する。
  さらに、リード補正量とそのリード補正位置を、ロータ溝部１ｂのどちらの面のデータで計算するかを選択できるように、出力選択を指示する選択ボタン１０４を備えている。
　上記計算結果であるリード補正量＃１～＃６、及びリード補正量を付与するリード補正位置＃１１～＃１６の値を用いて、研削加工機２の制御データを補正すれば、リード補正が加味された制御データにより前記研削加工機は研削を行うことができる。
  以上説明したスクリューロータの加工方法或いはスクリューロータのリード補正計算装置を用いることにより、リード精度の高いスクリューロータを容易に得ることができる効果が得られる。
　なお、図７に示したリード補正計算装置１００の画面は一例であり、測定データを入力する数や計算結果を出力するデータの数などは、図７に示すものには限られず、その数は少なくても多くても良いが、多い方がより精度の高いスクリューロータを得ることができる。
　また、測定データを入力する初期データ入力部１０１と、研削加工機２を補正するための補正データを出力する加工機入力補正量・位置出力部１０３を画面上に備えていれば最低限の機能は果たせるので、前記補正量追加部１０２については省略しても良い。
　図７に示したリード補正計算装置１００によれば、初期データ入力部１０１に３次元測定器４から得られた測定値を入力するだけで、研削加工機２の補正制御用データを容易に得ることができる。このため、特別な技術を必要とせず、スクリューロータの生産工場で容易に使用することができ、精度の高いスクリューロータを効率的に生産することが可能となる。
　なお、３次元測定機４から得られた測定データからリード誤差を測定し、初期データ入力部１０１に人為的に数値入力する例を説明したが、３次元測定器４のソフトウェアと連動させることにより、測定データを、自動的に前記リード補正計算装置１００に入力させるようにしても良い。また、前記リード補正計算装置１００の加工機入力補正量・位置出力部１０３に出力される補正データ（リード補正量とリード補正位置）を、前記リード補正計算装置１００に備えるインターフェース（図示せず）を介して前記研削加工機２に自動転送して、研削加工機２の制御装置へ自動的に入力できるように構成しても良い。或いは、得られた前記補正データを、フラッシュメモリなどのメモリ媒体を介して、前記研削加工機２に補正データを受け渡す方式としても良い。
　上記のように補正データの入力と出力を自動化した場合、図７に示した画面構成で初期データ入力部１０１、補正量追加部１０２、加工機入力補正量・位置出力部１０３などは敢えて表示する必要はなくなり、「測定データ入力中」、「補正データ出力中」などの状態表示にすることも可能である。しかし、選択ボタンなどにより図７に示す入力データや出力データの確認ができるように、それらの表示機能を備えていることが好ましい。
　図８は、本発明を適用して製作したスクリューロータを従来の加工方法で製作したものと比較して示す説明図である。
  図８において、左欄は、試行錯誤的に求めたリード補正量で研削した従来の手法により製作したスクリューロータのリード測定結果の一例である。２０１，２０２はロータ溝部の左右の歯面における測定リードを示す線（リード測定線）で、基準リードを示す線５４からの誤差を距離で表わしており、図４で説明した測定結果と同様に測定して表示したものである。
　この従来の手法により製作されたスクリューロータでは、最大４６．３μｍのリード誤差が砥石出口部（図の下側）に生じている。また、砥石の入口部（図の上側）では最大３５．８μｍのリード誤差が生じている。
　この測定結果を基に、図７に示すリード補正計算装置１００の画面の初期データ入力部１０１に必要データを入力した。出力選択ボタン１０４はＬ１を選択し、加工機入力補正量・位置は、図８に示すリード測定線２０１，２０２のうちのリード測定線２０１から得られるデータを選択した。
　この結果として前記画面に表示されたリード補正量とリード補正位置を使用し、研削加工機２の制御データに反映させ、スクリューロータの素材を研削して得られたスクリューロータのリード測定結果が、図８の右欄に示すリード測定線２０３，２０４である。
　図８に示すように、本発明を適用して製作したスクリューロータは、リード誤差を約８０％低減できており、本発明を適用して製作されたスクリューロータは大幅な精度向上を図ることができた。
　以上説明した本実施例によれば、スクリューロータを加工するに際に、Ｚ方向（軸方向）の位置Ｚと基準リードに対する歯面直角方向の誤差（リード誤差）δの距離で得られた測定結果を用いて、研削加工機２に入力する補正データを理論に基づいて正確に求めることができる。従って、スクリューロータ素材の研削加工における砥石３の入口部と出口部に生じていた誤差を小さくすることができる。
　また、リード補正計算装置１００の画面に誤差を入力する初期データ入力部１０１と加工機入力補正量・位置出力部１０３を備えているので、スクリューロータを加工する際に、研削加工機に付与する補正データを容易に得ることができる。
　さらに、リード補正計算装置１００から出力された補正データを研削加工機２に入力することで、高精度のリード有するスクリューロータを得ることができるから、この高精度のスクリューロータを用いることで、圧縮ガスの漏れ損失が小さく圧縮効率が高いスクリュー圧縮機を容易に得ることができる。
　なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　１：スクリューロータ、１ａ：スクリューロータ溝部（ロータ溝部）、１ｂ：リードを示す曲線、２：研削加工機、２ａ，２ｂ：センタ、２ｃ：回し金、２ｄ：回転機構、２ｅ：ドライバ（回し板）、２ｆ：振れ止め、３：砥石、３ａ：砥石ドライバ、４：３次元測定器、４ａ：プローブ、４ｂ：回転テーブル、５１～５５：測定点を結ぶ線分、Ｂ，５６：基準リードを示す線、５７，５８：補正リードを示す線、６１：砥石の移動開始点、６１ａ：回転角の原点、６２～６７：測定点、６８：砥石の終点、６２ａ，６３ａ：点、７２：測定点６２に対応する基準リード線上の理想点、７３：測定点６２のリード誤差を補正するための修正点（補正回転角－ｄθ１）、７５：測定点６３に対応する基準リード線上の理想点、７６：測定点６３のリード誤差を補正するための修正点（補正回転角－ｄθ２）、１００：リード補正計算装置、１０１：初期データ入力部、１０２：補正量追加部、１０３：加工機入力補正量・位置出力部、１０４：選択ボタン、１０５：尺度入力部、１０６：リード測定値入力部、２０１，２０２：従来のスクリューロータのリード測定線、２０３，２０４：本発明を適用して研削したスクリューロータのリード測定線、θ：回転角、δ，δ１：誤差（リード誤差）、ｄθ１：誤差δ１に対応する回転角、ｄθ２：誤差δ２に対応する回転角、Ｐ０：基準リード、ｄＰ１，ｄＰ２：リード補正量。

Claims (10)

  1. 　スクリューロータのリード誤差を補正してスクリューロータを加工するスクリューロータの加工方法であって、
    　スクリューロータの素材を研削加工し、
    　この研削加工して製作されたスクリューロータのロータ溝部の軸方向位置における基準リードに対するリード誤差を距離として測定し、
    　この距離として測定された前記リード誤差に基づいて、前記リード誤差を補正するためのリード補正量と、そのリード補正を開始するスクリューロータの軸方向位置であるリード補正開始位置を算出し、
    　この算出されたリード補正量とリード補正開始位置に基づいてスクリューロータを研削加工することを特徴とするスクリューロータの加工方法。
  2. 　請求項１に記載のスクリューロータの加工方法であって、
    　前記スクリューロータの素材は砥石を有する研削加工機により研削加工されるものであり、
    　前記リード補正量と前記リード補正開始位置は、前記スクリューロータのロータ溝部の軸方向の各位置における基準リードに対するリード補正量と、そのリード補正を開始するリード補正開始位置として算出され、
    　この算出されたリード補正量とリード補正開始位置のデータを前記研削加工機に与えて、スクリューロータの素材を研削加工することを特徴とするスクリューロータの加工方法。
  3. 　請求項２に記載のスクリューロータの加工方法であって、
    　ロータ溝部の軸方向位置における基準リード上の回転角θと、その回転角θの位置におけるリード誤差に対応する回転角ｄθを求め、
    　前記リード誤差に対応する回転角ｄθの正負を反転させた回転角－ｄθを、前記回転角θからの差分として修正点を求め、この修正点を通る補正リードから前記リード補正量を求めると共に、前記回転角θから前記リード補正開始位置を求めることを特徴とするスクリューロータの加工方法。
  4. 　請求項３に記載のスクリューロータの加工方法であって、
    　前記基準リード上の回転角θｉの位置における補正すべき回転角をｄθｉ、軸方向であるＺ方向位置の距離をＺｉ、リード補正量をｄＰとし、さらに基準リードをＰ０としたとき、前記リード補正量ｄＰを次式（数１）により求めることを特徴とするスクリューロータの加工方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     （但し、添え字ｉは、ロータ溝部のＺ方向位置における基準リードに対するリード誤差を測定した測定点の順序を示し、「ｉ＝０」は回転角またはＺ方向位置の原点に対応する。）
  5. 　請求項２に記載のスクリューロータの加工方法であって、
    　前記リード補正開始位置を、前記スクリューロータ上で前記研削加工機の砥石が接触する位置で決定することを特徴とするスクリューロータの加工方法。
  6. 　請求項１に記載のスクリューロータの加工方法であって、
    　前記スクリューロータの溝を形成する２面のうち一方側の面のリード誤差の測定データを用いて、前記リード補正量と前記リード補正開始位置を算出することを特徴とするスクリューロータの加工方法。
  7. 　スクリューロータのリード誤差を補正する補正データを得るためのスクリューロータのリード補正計算装置であって、
    　前記スクリューロータのロータ溝部の軸方向の各位置における基準リードに対する距離としての誤差を入力する初期データ入力部と、
    　この初期データ入力部に入力された距離としての誤差に基づいて、前記基準リードに対するリード補正量と、リード補正を開始する軸方向位置であるリード補正開始位置を演算して出力する加工機入力補正量・位置出力部と、を備えることを特徴とするスクリューロータのリード補正計算装置。
  8. 　請求項７に記載のスクリューロータのリード補正計算装置において、
    　演算された前記リード補正量と前記リード補正開始位置を追加調整するために、前記初期データ入力部に入力された初期データを修正するデータを入力するための補正量追加部を備えることを特徴とするスクリューロータのリード補正計算装置。
  9. 　請求項７に記載のスクリューロータのリード補正計算装置において、
    　前記スクリューロータのロータ溝部を形成する２面のうちのいずれの面のリード誤差の測定データを用いて、前記リード補正量及び前記リード補正開始位置の演算を行うかを選択する選択ボタンを備えることを特徴とするスクリューロータのリード補正計算装置。
  10. 　請求項７に記載のスクリューロータのリード補正計算装置において、
    　前記加工機入力補正量・位置出力部は、前記ロータ溝部の軸方向位置における基準リード上の回転角θと、その回転角θの位置におけるリード誤差に対応する回転角ｄθを求め、前記リード誤差に対応する回転角ｄθの正負を反転させた回転角－ｄθを、前記回転角θからの差分として修正点を求め、この修正点を通る補正リードから前記リード補正量を求めると共に、前記回転角θから前記リード補正開始位置を求めることを特徴とするスクリューロータのリード補正計算装置。
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