JPH03175183A - 非接触回転機械の羽根側面の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、各々のローターが互いに非接触状態で同期的
に互いに反対方向へ回転し合う非接触回転機械に係わり
、詳しくは能率が高く、生産性が良好で、低コストとな
るローターの羽根の羽根側面の加工方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 本発明を理解する為に、先ず本発明に係わる前記非接触
回転機械について説明する。

第１図において、羽根１はローター側板４にしっかりと
固定・連結され、回転中空体７の外側に固定された固定
中空体５の外周面に密接しながら回転中空体７と一体的
に回転し、固定中空体５の外周面に密接する羽根内周面
３及びケーシング内周面に密接する羽根外周面２を有し
ている。

１３は羽根１が嵌り込む陥没部を示し、陥没部１３を有
するローターの外周面は固定中空体５に密接する様にな
っている（通常は陥没部１３を有するローターの外周面
が密接する欠円部１１を固定中空体５に形成し、両者が
■対面で密接する様にする）。

羽根１の羽根側面（非接触回転機械がポンプの場合は進
み側の羽根側面、膨張機の場合は遅れ側の羽根側面一線
Ｌ２に相当する部分）は羽根１を有するローターと噛み
合うローターの外周面へ向かう壁面（線Ｌ３に相当する
部分）の先端部付近にある所定の部分（線Ｌ３の先端部
にある点又は線Ｌ３の先端部付近にある小さな丸みとす
る）によって創成され、更に線Ｌ１と線Ｃ４との内でい
ずれか一方の線は位方の線によって創成され、かつ羽根
外周面２は線Ｌ５に密接する様になっている。

かくして、各々のローターは互いに非接触状態で図示し
ない同類歯車によって同期的に互いに反対方向へ回転し
合う様になっている。

今、非接触回転機械をポンプとして使用するものとして
作動室９に注目すると、同作動室９内の流体はローター
の回転に従って容積の縮小と共に圧縮され、回転中空体
７内の圧力にほぼ等しくなった時点で回転中空体７に形
成された開閉口８が固定中空体５に形成された連通口６
に連通し、連通口６，開閉口８を介して固定中空体５内
へ（回転中空体７内へ）吐出される様になっている。

そして羽根内周面３が連通口６を完全に閉鎖する瞬間か
ら若干遅れて、連通口６と開閉口８との連通が遮断され
る様になっている。

尚、図は羽根１，陥没部１３の数が各々２個づつのもの
であるが、各々１個づつのものもある。

ところで第１図において各々のローターの回転方向を逆
とすれば、回転中空体７内から開閉口８と連通口６との
連通が遮断される時点まで供給された高圧流体を作動室
９の容積の拡大によってほぼ通路１０内の圧力に等しく
なるまで膨張させ、膨張機として機能させる事ができる
。

第２図に示す本発明に係わる非接触回転機械は（側面図
を示した第３図をも参照）。互いに非接触状態で同期的
に互いに反対方向へ回転し合う一対のローターの内で両
者共、回転中空体７（７′）の外側に固定された固定中
空体５（５′）の外周面に密接する羽根内周面３（３′
）及びケーシング内周面に密接する羽根外周面２（２′
）を有しながら回転中空体７（７′）と一体的に回転す
る羽根１（１′）を有し、かつ羽根１（１′）の羽根側
面、即ち線Ｃ２（線Ｃ４）が羽根１（１′）を有するロ
ーターと噛み合うローターの外周面へ向かう壁面の先端
部付近にある所定の部分、即ち線Ｃ３の先端部付近にあ
る所定の部分（線Ｃ１の先端部付近にある所定の部分）
によって創成される様に構成されたもので、作動室９（
９′）は同作動室９（９′）の最小容積状態と中間容積
状態とを連絡する期間、連通口６（６′）及び開閉口８
（８′）を介して固定中空体５（５′）内へ、即ち回転
中空体７（７′）内へ連通し、ポンプ又は膨張機として
機能するものである。

そして線Ｃ３の先端部が固定中空体５（詳しくは欠円部
１１の壁面）から離れる瞬間には、線Ｃ２の先端部が遅
くとも固定中空体５′（詳しくは欠円部１１′の壁面）
に到達する瞬間の近傍位置にある様に構成されたいるか
ら、作動室９′（９）と通路１０との連通は常時遮断さ
れたいるのである。

尚、線Ｃ２の先端部（線Ｃ４の先端部）と先端部を除く
線Ｃ３（先端部を除く線Ｃ１）との間には、接近した状
態でも流体が自由に流通できる十分な間隙（通常で３〜
４ｍｍ位）を残しておく様にする。

次に第４図に示す本発明に係わる非接触回転機械は、互
いに非接触状態で同期的に互いに反対方向へ回転し合う
一対のローターの内の一方のローターが、ケーシング内
周面に密接する羽根１を有しながら固定された固定中空
体５の外周面に密接しつつ回転する様に構成されたもの
で、作動室９はその最小容積状態と中間容積状態を連絡
する期間、連通口６を介して固定中空体５内へ連通し、
ポンプ又は膨張機として機能するものである。

羽根１の羽根側面（線Ｐ２に相当する部分）は線Ｐ５の
先端部付近にある所定の部分により創成され、線Ｐ３と
線Ｐ４との内でいずれか一方の線は他方の線によって創
成される様になっている。

線Ｐ１と線Ｐ６との間の接近した状態での間隙、羽根外
周面２と線Ｐ７との間の同様の間隙は流体が自由に流通
できる程度に大とするのが良い（通常で３〜４ｍｍ位）
。

１４，１４′は互いに密接し合う基準円筒面である。

上段側のローターの側面図を第６図に示す。

又、第１図の上段側のローターの側面図を第５図に示す
。

４はローター側板、１５は回転軸である。

尚、第１，２，４図においてはシール性の向上や圧縮熱
の除去などの為に水等の液体を噴射する事があるが、こ
の様な場合に液圧縮を防ぐ為に線Ｌ２，Ｃ２，Ｐ２の各
々の根元部を切り欠き、この部分から液体を逃がす様に
する事も考えられる。

さて以上の様な非接触回転機械において羽根側面、即ち
線Ｌ２，線Ｃ２，線Ｃ４，線Ｐ２を加工する場合には、
羽根１（１′）の両端部にローター側板４（４′）が固
定・連結されたいる為、第３，５，６図において左側の
ローター側板４（４′）を予め除去したローター、即ち
羽根１（１′）と右側のローター側板４（４′）と回転
中空体７（７′）と回転軸１５（１５′）が一体となっ
たローターにおいて先ずその羽根側面（線Ｌ２，Ｃ２，
Ｃ４，Ｐ２）をエンドミルによって加工し、然る後に左
側のローター側板４（４′）を固定・連結する方法が採
られるのである（エンドミルによって羽根側板を加工す
る場合は左側のローター側板４（４′）は邪魔とる故）
。

しかしながらエンドミルによる加工法は１図毎の加工長
（ローター軸方向の加工長）が短かい為、図において左
側から何回にも分けて羽根側面を順次加工してゆかなけ
ればならない（回転中空体７がある為、太いエンドミル
の使用は無理でもある）。

この為、能率は極めて低く、生産性が大幅に悪化し、量
産する場合には高価な加工機械を何台も設備する必要が
あり、結果として生産コストが急増する欠点があった。

又、上記理由から大型の非接触回転機械を製造するには
向かない方法である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は能率が高く、生産性が良好で、低コスト
であり、大型の非接触回転機械の製造にも適するロータ
ーの羽根の羽根側面の加工方法を提供する事にある。

（問題点を解決する為の手段） 本発明は従来の欠点を解決する為に、互いに非接触状態
で同期的に互いに反対方向へ回転し合う一対のローター
の内の少なくとも一方のローターが、ケーシング内周面
に密接する羽根を有しながら固定された固定中空体の外
周面に密接しつつ回転する様に構成された非接触回転機
械において、前記羽根を有するローターと噛み合うロー
ターの外用面へ向かう壁面の先端部付近にある所定の部
分により創成されるべき羽根側面を加工するに当り、同
羽根側面に注目し、同羽根側面を有する羽根の端部にこ
の羽根と一体となったローター側板の外周面の内部まで
工具の一部を埋没させて同羽根側面を加工し、然る後に
前記工具を埋没させて同羽根側面を加工した後の前記ロ
ーター側板の欠落部を埋め部材により埋め合わせる様に
構成したのである。

（実施例） 以下本発明を図面に従って説明することとするが（第２
，３図の非接触回転機械に本発明を実施するものとして
説明する）、本発明を実施するに当っては先ず第７図に
示す如く羽根１の両端部を正確な平面にかつ平行に加工
しておくと共に（両端面間の距離も最終寸法に仕上げて
おく）、回転中空体７及び回転軸１５を一体的に形成し
たローター側板４をボルト１６により羽根１の端部に固
定・連結させ、一体化させておく。

この場合、回転中空体７，回転軸１５，ローター側板４
は各々最終寸法に仕上げておく様にする。

更に第７図のローター側板４には、第８図に示す如く予
め欠落部１７を加工・形成しておく（この欠落部１７は
円筒面を有する形状である如く加工・形成しておくのが
良い−加工が容易である故）。

さて本発明において羽根１の羽根側面（線Ｃ２に相当す
る部分）を加工する場合には、同羽根側面に注目し、第
９図に示す如く回転軸１５を基準として加工位置を定め
、羽根１の端部にこの羽根１と一体となったローター側
板４の外周面の内部まで（欠落部１７まで）工具１８の
一部を埋没させて同羽根側面を加工するのである。

図では工具１８はブローチ工具を示しており、切れ刃１
９は第２図の線Ｃ２を加工する精密な形状を有しており
、工具１８の一部を欠落部１７に埋没させて回転軸１５
の軸線方向に直線的に移動させ、同羽根側面を最終寸法
に仕上げるのである。

この場合、線Ｃ１の先端部は近にある所定の部分（線Ｃ
４を創成する−第２図参照）も正確に加工する必要があ
るから、第１０図の如く線Ｃ２を加工する切れ刃１９及
び線Ｃ１の先端部付近にある所定の部分（通常は直線で
良い）を加工する切れ刃１９′を有する工具１８′を使
用する事が望ましい。

かくして同羽根側面の加工が終了したら、第１１図に示
す埋め部材２０を欠落部１７に嵌め込み、第１２図（第
９図において欠落部１７側から見た図である）に示す如
くビス２１によりローター側板４と固定・一体化し、欠
落部１７を埋め合わせる様にする。

この埋め部材２０は欠落部１７と同一半径の円筒面を有
しているから、欠落部１７にきっちりと嵌め込む事がで
きる（但し、埋め部材２０を欠落部１７に埋め込んだ結
果、ローター側板４の外周面上に少々埋め部材２０の張
り出し部分があっても支障はなく、これはローター側板
４の外周面を再び加工して除去することとする）。

尚、埋め部材２０を嵌め込んだ結果、埋め部材２０が極
めて僅かながらローター側板４の羽根側端面部を越える
危険もあり得るから（羽根１′の端部が接触する）、埋
め部材２０の羽根１に当接する部分にシム（厚さ０．０
５ｍｍ位）を挿入する様にしても良い。

この様にして工具１８（１８′）による羽根側面の加工
が終了したら、回転軸１５を基準として羽根１の羽根内
・外周面を最終寸法に仕上げ、第２，３図の上段側のロ
ーターを完成させるのである。

以上の場合、第３図における左側のローター側板４につ
いては第７図の段階で羽根１の端部に固定・連結してお
いても良いし（この場合は欠落部１７を予め形成してお
く必要あり）、第９，１０図の段階において工具１８（
１８′）により羽根側面を加工した後に羽根１の端部に
固定・連結する様にしても良い（この場合は欠落部１７
は不要である）。

第２，３図の下段側のローターの羽根１′の羽根側面（
線４Ｃに相当する部分）についても同様に加工し、かく
して下段側のローターが完成する。

尚、第９図において羽根側面を加工する場合は、第１３
図に示す工具２２（線Ｃ２を加工する切れ刃２３を有す
る総形カッター）を軸の回りに回転させながら回転軸１
５の軸線方向に直線的に移動させても能率良く加工する
事ができる。

次にローター側板４の欠落部１７を埋め合わせるべき埋
め部材の形状について更に説明すると、第１４図に示す
実施例は羽根１の羽根側面（線Ｃ２に相当する部分）を
加工する工具（図示せず−例えばブローチ工具）により
欠落部１７を加工する様にしたもので（線Ｃ２と線Ｍと
を同時加工する）、工具の一部をローター側板４の外周
面の内部まで埋没させて羽根１の羽根側面を加工した後
の欠落部１７に第１５図の埋め部材２４を嵌め込んで、
埋め合わせる様にするのである。

線Ｍは一般には直線が加工上好ましく、欠落部１７は若
干の仕上げしろを残したものを予めローター側板４に形
成しておいても良いし、欠落部１７を予め全く形成して
おかなくても良い（後者の場合はブローチ工具を使用す
れば、羽根１の羽根側面を加工した後は欠落部１７が必
然的に形成されるからである）。

第１４，１５図において埋め部材２４を欠落部１７に嵌
め込んで埋め合わせる場合、羽根１の端面をストッパー
とさせる様にした実施例を第１６図に示す（第１７図の
埋め部材２５を第１６図の欠落部１７に嵌め込む場合、
埋め部材２５の右端部が羽根１の端面に当接し、ストッ
パーとなる）。

この場合、第１６図において線Ｎの部分は正確に加工し
ておく必要はなく（鋳造等による地肌のままで良い）、
従ってこの線Ｎと欠落部１７に埋め合わせるべき埋め部
材２５（第１７図参照）との間には一般には第１８図に
示す如く若干の間隙ｔ（０．５〜１ｍｍ位）が形成され
る様にするのが良いが、この間隙ｔは羽根１の端面によ
り塞がれている為、作動室との連通は遮断されたおり、
短絡通路となる事はない。

しかし必要ならば第１９図に示す如く欠落部１７のＴの
部分を線Ｃ２に一致させて、線Ｃ２を加工する工具によ
りＴの部分を加工すれば、第１８図の間隙ｔに相当する
ものをなくす事ができる。

第１９図の欠落部１７に埋め合わせるべき埋め部材を第
２３図に示す。

第２０図は羽根１、ローター側板４、回転軸１５等を鋳
造により一体的に成形したものに本発明を実施しようと
したもので、先ず回転軸１５を最終寸法に仕上げた上で
この回転軸１５を基準として加工位置を定め、羽根１の
端部にこの羽根１と一体となったローター側板４の外周
面の内部まで工具（図示せず−例えばブローチ工具）を
埋没させて羽根１の羽根側面（線Ｃ２に相当する部分）
を加工し、然る後に前記工具を埋没させて羽根１の羽根
側面を加工した後の欠落部１７（例えば予め円筒面を有
する形状である如く加工しておく）を図示しない埋部材
により埋め合わせる様にするのである。

そして回転軸１５を基準として羽根１の羽根内・外周面
及び端面、ローター側板４の外周面及び両端面、更にま
回転中空体７（第３回参照）の外周面等を最終寸法に仕
上げれば、第２，３図の上段側のローターが完成する（
下段側のローターも同様とする）。

第１，４図に示す非接触回転機械に本発明を適用した実
施例を各々第２１，２２図に示す。

いずれも羽根１の羽根側面（線Ｌ２，Ｐ２に相当する部
分）を加工するに当り羽根１の端部にこの羽根１と一体
となったローター側板４の外周面の内部まで工具２７，
２８（例えばブローチ工具）の一部を埋没させて同羽根
側面を加工し、然る後に工具２７，２８埋没させて同羽
根側面を加工した後のローター側板４の欠落部１７′，
１７″′を埋め部材（図示せず）により埋め合わせる様
にするのである。

尚、第２１図においては線Ｌ１をも線Ｌ２を加工する工
具２７により同時加工し（図示しない埋め部材により欠
落部１７″を埋め合わせる）、第２２図においては線Ｐ
３をも線Ｐ２を加工する工具２８により同時加工する事
が望ましい。

（発明の効果） 以上の如く本発明によれば、ブローチや総形カッターな
どの工具を回転軸１５の軸線方向に直線的に移動させれ
ば、直ちに羽根側面の加工は完了するのである（従来は
ローター側板４，４′に欠落部１７、１７′，１７″′
を形成する事を考え付かなかった為、ブローチや総形カ
ッターなどの能率の良い工具を使用できなかったのであ
る）。

従って従来の様にエンドミルにより何回も分けて羽根側
面を加工する必要がない為、能率が極めて高く、生産性
も大幅に向上し、量産する場合にも高価な加工機械を何
台も設備する必要がなく、生産コストは低く抑えられる
のである。

又、従来のエンドミルによる加工法は上記理由から大型
の非接触回転機械の製造には向かないが、本発明によれ
ば工具を直線的に移動させるだけで直ちに羽根側面の加
工が完了するので、大型のものでも容易に製作する事が
できる。

本発明においては欠落部１７（１７′，１７″）を形成
し、埋め部材２０（２４，２５，２６）を埋め合わせる
工程を追加しなければならないが、第９図おける欠落部
１７は単純な円筒面を有する形状であり（加工が極めて
容易）、第１４，１６，１９，２１，２２図における欠
落部１７，１７′，１７″′は羽根側面を加工する工具
により同時加工できる為、生産コストの上昇は殆どない
（高価な羽根側面を加工する加工機械を何台も設備する
必要のない生産コスト低減効果が極めて大きい為である
。

【図面の簡単な説明】

第１・２・４図は本発明に係わる非接触回転機械の図、
第３図は第２図の側面図、第５・６図は各々第１・４図
における上段側のローターの側面図、第７・９・１０・
１４・１６・１９・２０・２１・２２図は本発明による
非接触回転機械の羽根側面の加工方法を示す図、第８図
は欠落部を有するローター側板の図、第１１・１５・１
７・２３図は埋め部材の図、第１２・１８図は各々第９
・１６図の欠落部側から見た図、第１３図は工具の図で
ある。 １・１′は羽根、２・２′は羽根外周面、３・３′は羽
根内周面、４・４、はローター側板、５・５′は固定中
空体、６・６′は連通口、７・７′は回転中空体、８・
８′は開閉口、９・９′は作動室、１０は通路、１１・
１１′は欠円部、１２・１２′は軸受、１３は陥没部、
１４・１４′は基準円筒面、１５・１５′は回転軸、１
６はボルト、１７・１７・１７″・１７″′は欠落部、
１８・１８′・２２・２７・２８は工具、１９・１９′
・２３は切れ刃、２０・２４・２５・２６は埋め部材、
２１はビス、Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３・Ｌ４・Ｌ５・Ｃ１・Ｃ
２・Ｃ３・Ｃ４・Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４・Ｐ５・Ｐ６
・Ｐ７・Ｍ・Ｍ′・Ｎは線である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに非接触状態で同期的に互いに反対方向へ回
   転し合う一対のローターの内の少なくとも一方のロータ
   ーが、ケーシング内周面に密接する羽根を有しながら固
   定された固定中空体の外周面に密接しつつ回転する様に
   され、かつ前記羽根の羽根側面が前記羽根を有するロー
   ターと噛み合うローターの外周面へ向かう壁面の先端部
   付近にある所定の部分により創成される様に構成され、
   更に作動室が同作動室の最小容積状態と中間容積状態と
   を連絡する期間、前記固定中空体に形成された連通口を
   介して前記固定中空体内へ連通する様にされた非接触回
   転機械において、前記羽根を有するローターと噛み合う
   ローターの外周面へ向かう壁面の先端部付近にある所定
   の部分により創成されるべき羽根側面を加工するに当り
   、同羽根側面に注目し、同羽根側面を有する羽根の端部
   にこの羽根と一体となったローター側板の外周面の内部
   まで工具の一部を埋没させて同羽根側面を加工し、然る
   後に前記工具を埋没させて同羽根側面を加工した後の前
   記ローター側板の欠落部を埋め部材により埋め合わせる
   様にした事を特徴とする非接触回転機械の羽根側面の加
   工方法。
2. （２）埋め部材を埋め合わせるべき欠落部を羽根側面を
   加工する工具により加工する様にした特許請求の範囲第
   １項記載の非接触回転機械の羽根側面の加工方法。
3. （３）埋め部材を埋め合わせるべき欠落部が円筒面を有
   する形状である様にした特許請求の範囲第１項記載の非
   接触回転機械の羽根側面の加工方法。