JPH0899259A - ウエーブカム式圧縮機の製造方法 - Google Patents

ウエーブカム式圧縮機の製造方法

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JPH0899259A
JPH0899259A JP6240156A JP24015694A JPH0899259A JP H0899259 A JPH0899259 A JP H0899259A JP 6240156 A JP6240156 A JP 6240156A JP 24015694 A JP24015694 A JP 24015694A JP H0899259 A JPH0899259 A JP H0899259A
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cam
wave
grindstone
wave cam
cam surface
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Kazuro Murakami
和朗 村上
Kazuo Awamura
和夫 粟村
Shinya Saito
慎也 齊藤
Toshiro Fujii
俊郎 藤井
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削抵抗の変化を抑制して高い加工精度でウ
エーブカムのカム面を研削すること。 【構成】使用面31が端面に設けられたカップ形砥石3
0でカム面20A,20Bの研削を行った。これによ
り、砥石軸32に作用するモーメントを小さくでき、砥
石軸32の撓みが抑制されて高精度なカム面20A,2
0Bの研削が可能となり、圧縮効率の高いウエーブカム
式圧縮機を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動軸と一体回転する
ウエーブカムの回転によってピストンを往復動させるウ
エーブカム式圧縮機の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】駆動軸に止着されたウエーブカムの回転
によってピストンを往復動させるウエーブカム式圧縮機
としては、例えば、特開昭57−110783号公報に
開示されているウエーブカム式圧縮機を挙げることがで
きる。この圧縮機では、ウエーブカムの前後両面と両頭
ピストンとの間にローラが介在されており、同ローラは
回転可能かつ離脱不能に両頭ピストンに嵌入支持されて
いる。ローラはウエーブカムに対して相対転動し、ウエ
ーブカムの回転に伴うウエーブカムのカム面の変位がロ
ーラを介して両頭ピストンに伝達される。この変位伝達
により両頭ピストンがウエーブカム面の変位曲線に応じ
た往復動を行う。
【0003】図9に示すように、ウエーブカム80のカ
ム面81は凹曲面81aと凸曲面81bとが交互に連続
された立体的なウエーブ状に形成されている。すなわ
ち、カム面81の凹曲面81aが両頭ピストン(図示せ
ず)と対向する部位に達した際には、両頭ピストンは下
死点位置に存在する。また、カム面81の凸曲面81b
が両頭ピストンと対向する部位に達した際には、両頭ピ
ストンは上死点位置に存在する。
【0004】斜板式圧縮機における斜板のサイクル変位
曲線は正弦波変位曲線であり、1サイクル変位曲線であ
る。従って、斜板式圧縮機における両頭ピストンは一方
の頭において駆動軸1回転に対して1回圧縮するだけで
ある。これに対し、ウエーブカムのカム面の変位曲線は
2サイクル変位曲線が可能であり、この場合、両頭ピス
トンは一方の頭において駆動軸1回転に対して2回圧縮
する。この構成により、ウエーブカム式圧縮機では圧縮
機を大型化させることなく、吐出容量を斜板式圧縮機よ
りも増大させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記ウエーブカム80
のカム面81はローラを介してピストンの往復動を変換
させることから、カム面81は高精度な研削加工を施し
て研磨する必要がある。そこで、図9に示すように、ウ
エーブカム80を一方向に回転させながら、カム面81
に対して平行に配置された砥石軸83を有する砥石84
によりカム面81の研削を行って、カム面81の寸法及
び表面粗度を向上させている。
【0006】しかしながら、前記カム面81は凹曲面8
1a及び凸曲面81bが交互に形成されている立体曲面
を持つことから、カム面81の研削時に次のような問題
が発生する。
【0007】図10(a)に示すカム面81の凸曲面8
1bを研削する際の砥石84とカム面81との接触面積
αと、図10(b)に示すカム面81の凹曲面81aを
研削する際の砥石84とカム面81との接触面積βとが
相違する。すなわち、砥石84が凹曲面81a(又は凸
曲面81b)から凸曲面81b(又は凹曲面81a)に
移動する際の研削条件が変化する。その結果、特に凹曲
面81aと凸曲面81bとの境界部位におけるカム面8
1の加工精度が低下し、カム面81全周の表面粗度及び
寸法を均一にできない。そのため、ローラがスムーズに
転動されず、延いては圧縮効率が低下する。
【0008】目づまり等により砥石84の研削能力が低
下した場合には、砥石84の切り込み量を増加するが、
この場合には砥石84に加わる背分力が大きくなって砥
石軸83が撓み、加工精度が低下する。従って、カム面
92全体を均一に研削できず、延いてはローラとカム面
92との間にガタつき等が発生して圧縮効率低下の原因
となる。また、砥石84をカム面92に線接触させ、砥
石84及びウエーブカム91を回転させながらカム面9
2の研削を行うため、研削時間が長く作業効率が悪い。
この問題については、上記各種の圧縮機について言える
ことである。
【0009】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、研削抵抗の変化を抑制
して高い加工精度でウエーブカムのカム面を研削可能な
ウエーブカム式圧縮機の製造方法を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明では、駆動軸に止着されたウエーブ
カムの回転によってウエーブカムのカム面に係留された
ピストンを往復動させるウエーブカム式圧縮機の製造方
法において、前記ウエーブカムのカム面は、同カム面と
直交する方向に配置された砥石軸を有し、使用面が端面
に設けられた砥石により研削加工されることをその要旨
とする。
【0011】請求項2の発明では、前記ウエーブカムの
カム面は凸曲面のみからなる柱面によって構成されてい
ることをその要旨とする。請求項3の発明では、前記砥
石はウエーブカムの外径よりも大径であることをその要
旨とする。
【0012】請求項4の発明では、前記カム面の一方の
下死点対応部位置と他方の下死点対応部位置とを結ぶ線
上に、前記砥石軸の軸線が沿うように、砥石とウエーブ
カムとを相対移動させてカム面の研削を行うことをその
要旨とする。
【0013】
【作用】請求項1の発明によれば、カム面の研削は、カ
ム面に対して直交する方向に配置された砥石軸を有する
砥石の端面により行われることから、砥石の研削能力が
低下し、砥石の切削抵抗が増大しても、砥石軸に作用す
るモーメントが小さいことから砥石軸の撓みは抑制され
る。
【0014】請求項2に記載の発明によれば、カム面は
凸曲面のみからなる柱面によって構成されていることか
ら、カム面の研削加工時の砥石に作用する研削抵抗の変
化が抑制される。
【0015】請求項3の発明によれば、砥石の使用面が
ウエーブカムの外径よりも大径であることから、研削時
間が大幅に短縮される。請求項4の発明によれば、カム
面を研削する際は、まず、砥石の使用面を一方の下死点
対応部位置に接触させる。この状態から砥石とカム面と
の接触部が他方の下死点対応部位置に到達するまで、ウ
エーブカム又は砥石軸を移動、傾動させる。これによ
り、カム面は一方の下死点対応部位置と他方の下死点対
応部位置とを結ぶ線を中心として左右対称に研削される
ので、より高精度のカム面を有するウエーブカムの製造
が可能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて説明する。図1及び図2に示すように、駆動軸
1はベアリング2を介して回転可能にシリンダブロック
3,4に支持されている。シリンダボア3a,4aは駆
動軸1を中心としてシリンダブロック3,4に等間隔角
度を設けて複数形成されている。両頭ピストン6はシリ
ンダボア3a,4a内に往復動可能に収容されている。
両シリンダブロック3,4の外端面には弁板7,8を介
してフロントハウジング9及びリアハウジング10がボ
ルト11により締付固定されている。吸入室14及び吐
出室15は弁板7,8とハウジング9,10との間に形
成されている。吸入ポート12及び吐出ポート13は弁
板7,8に形成され、前記シリンダボア3a,4aと吸
入室14及び吐出室15を連通する。
【0017】ウエーブカム20は駆動軸1上に一体回転
可能に止着されている。スラストベアリング21はウエ
ーブカム20とシリンダブロック3,4との間に挟持さ
れている。シュー23,24はウエーブカム20と両頭
ピストン6との間に介在されている。シュー23,24
の表面は、両頭ピストン6の保持凹部6a,6bに摺動
可能に係合する嵌合球面23a,24aと、ウエーブカ
ム20のカム面20A,20Bに摺接する摺接平面23
b,24bとから構成されている。
【0018】図2,3に示すように、ウエーブカム20
の前後のカム面20A,20Bは、シリンダボア3a,
4aの中心軸線L1 の配列円周面C0 上にて軸方向へ交
互に変位を繰り返す2サイクル変位曲線F1,F2を有
する。配列円周面C0 の中心は駆動軸1の軸線L0 に一
致する。嵌合球面23a,24aの中心Q1 ,Q2 が摺
接平面23b,24b上の中心にあるため、嵌合球面2
3a,24aの中心Q 1 ,Q2 は常にサイクル変位曲線
1 ,F2 上を摺接する。従って、ウエーブカム20の
回転に伴って往復動する両頭ピストン6の往復動変位は
サイクル変位曲線F1 ,F2 に一致する。
【0019】図3に示すように、前記ウエーブカム20
には両頭ピストン6を上死点位置に配置するカム面20
A上の一対の各最上位20A11、又はカム面20B上の
一対の各最上位20B11を結ぶ線分内において、その断
面の形状(輪郭)が変化しない曲面、すなわち同一曲線
を導線とする柱面が採用される。図4に示すように、本
実施例のウエーブカム20が放物線を導線とする放物柱
面25の一部を円形に切り取った形状を前後(表裏)面
に組み合わすことによって形成されている。前記放物柱
面25によって構成される曲面を採用することで、カム
面20Aの各最下位20A22、カム面20Bの各最下位
20B22さらにカム面20Aの各最上位20A11, カム
面Bの各最上位20B11はそれぞれ180°の角度間隔
を以て設定される。また、カム面20Aの最上位20A
11と最下位20A22、更にカム面20Bの最上位20B
11と最下位20B22は90°の角度間隔を以て設定され
る。一方のカム面20Aの各最下位20A22は、他方の
カム面20Bの各最上位20B11と背中合わせであり、
カム面20Aの各最上位20A22はカム面20Bの最下
位20B22と背中合わせになる。最下位20A22,20
22はシリンダボア3a,4a側における両頭ピストン
6の下死点位置に対応する下死点対応部位置となり、最
上位20A11,20B11はシリンダボア3a,4a側に
おける両頭ピストン6の上死点位置に対応する上死点対
応部位置となる。従って、カム面20Bはカム面20A
を90°回転した状態に配置されることになる。さら
に、カム面20A,20Bは放物柱面25の一部を用い
ることにより、その表面は全て凸曲面に形成されてい
る。
【0020】次に、上記構成のウエーブカム式圧縮機の
作用について説明する。駆動軸1の回転に伴い、ウエー
ブカム20が回転されると、ウエーブカム20のカム作
用によりシュー23,24を介して両頭ピストン6がシ
リンダボア3a,4a内を往復動する。このとき、両頭
ピストン6の上死点位置から下死点位置への移動に伴
い、吸入室14からシリンダボア3a,4aに冷媒ガス
が吸入される。そして、両頭ピストン6の下死点位置か
ら上死点位置への移動に伴い、シリンダボア3a,4a
に吸入された冷媒ガスが圧縮され、吐出室15に吐出さ
れる。
【0021】次に、前記ウエーブカム20の製造方法に
ついて説明する。ウエーブカム20は、まず、ダイカス
ト成形等の鋳造加工により成形される。次に切削加工に
よりバリ除去や孔あけ等が行われる。そして、最後に研
削加工によりカム面20A,20Bの研削が行われる。
【0022】図5に示すように、本実施例の研削加工で
使用されるカップ形砥石30は、使用面31が端面に設
けられ、かつ、外径がウエーブカム20の外径よりも大
径のストレートカップ形砥石である。砥石軸32はNC
フライス機の回転軸(図示せず)に装着されている。カ
ップ形砥石30はNCフライス機の回転軸の動作に連動
して回転及び昇降移動する。揺動テーブル33はNCフ
ライス機のテーブル(図示せず)に取付けられている。
揺動テーブル33は駆動軸1が嵌入されるウエーブカム
20のボス16に挿入されている。揺動テーブル33は
回動軸34を中心として同図において時計方向及び反時
計方向に揺動する。前記ウエーブカム20は回動軸34
の中心軸線L5と、カム面20A上の各上死点対応部位
置を通るY軸とが平行となるように、揺動テーブル33
に支持されている。なお、ウエーブカム20は揺動テー
ブル33に対して回転不能である。
【0023】カム面20Aを研削する際は、まず、砥石
軸32を回転させた状態でカップ形砥石30を下降さ
せ、使用面31をカム面20Aに接触させる。このと
き、カム面20Aの一方の下死点対応部位置に使用面3
1が接触するように揺動テーブル33の傾角を調整す
る。この状態で、さらにカップ形砥石30を所定量だけ
下降させ、カム面20Aに切り込みを入れる(図5参
照)。この状態から、揺動テーブル33を同図において
反時計方向に回動させながら、かつ、右方向に水平移動
させ、カップ形砥石30の切り込み量が一定となるよう
にカップ形砥石30を徐々に上昇させる。そして、カム
面20Aとカップ形砥石30との接触部が上死点対応部
位置に到達したら、再度カップ形砥石30を徐々に下降
させる。カム面20Aとカップ形砥石30との接触部が
上死点対応部位置に到達したら、再度カップ形砥石30
を徐々に下降させる。さらに、カム面20Aとカップ形
砥石30との接触部が他方の下死点対応部位置に到達
(図6参照)したら、カップ形砥石30を上昇させ、カ
ム面20Aとカップ形砥石30とを離間させてカム面2
0Aの研削が終了される。カム面20Bを研削する際
も、前記カム面20Aの研削時と同様に行う。
【0024】なお、カム面20A,20B研削時のカッ
プ形砥石30の昇降移動及び揺動テーブル33の回動の
一連動作は、予め設定された加工プログラムに基づいて
自動制御される。
【0025】上記のように、本実施例ではウエーブカム
式圧縮機を構成したことにより、次のような効果を奏す
る。 (1)カム面20A,20Bの研削は、使用面31が端
面に設けられたカップ形砥石30を使用して行った。こ
れにより、砥石軸32に作用するモーメントを小さくで
き、砥石軸32の撓みが抑制されて高精度なカム面20
A,20Bの研削が可能となり、圧縮効率の高いウエー
ブカム式圧縮機を製造できる。
【0026】(3)ウエーブカム20の外径よりも大径
のカップ形砥石30を使用したことにより、例えば、図
7の網目部に示すように、X軸を中心として左右対称の
2つの部位を同時に研削できる。その結果、ウエーブカ
ム20をX軸中心として左右対称形状(同寸法及び同表
面祖度)に形成でき、かつ、大幅に研削時間を短縮する
ことができる。
【0027】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次の
ように構成することもできる。 (1)上記実施例では、本発明を柱面によって形成され
たウエーブカム20を有するウエーブカム式圧縮機で具
体化したが、これをカム面が凹曲面及び凸曲面を有する
ウエーブカム式圧縮機で具体化してもよい。
【0028】また、図10に示すように、一方のカム面
40Aが凹曲面であり、他方のカム面40Bが凸曲面に
形成されたウエーブカム40を有する圧縮機で具体化し
てもよい。この場合、凸曲面のカム面40Bは砥石軸が
カム面40Bと直交する方向に配置され、使用面が端面
に存在する砥石を使用して研削する。また、凹曲面のカ
ム面40Aは砥石軸がカム面40Aに対して水平方向に
設けられた砥石で研削することになる。
【0029】(2)砥石軸32がカム面20A,20B
と直交する方向に配置され、使用面31が端面に存在す
る砥石30使用すること。このようにすれば、砥石30
の外径はウエーブカム20の外径よりも小径であっても
よい。ウエーブカム20の外径より小径の砥石でも、研
削時の砥石軸の撓みを抑制することができる。
【0030】(3)パンタグラフ式のならい研削盤(な
らいフライス盤)を使用して、本発明を具体化するこ
と。このならい研削盤を使用することで、より精度の高
いウエーブカム20の製造が可能となる。
【0031】(4)前記実施例ではカップ形砥石30を
水平方向移動させながらウエーブカム20の研削を行っ
たが、直径の大きなカップ形砥石を使用すれば右方向に
移動させずにカム面全体の研削が可能となる。
【0032】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、砥石軸に作用
するモーメントが小さいことから砥石軸の撓みが抑制さ
れ、高精度でウエーブカムを研削することができ、延い
ては圧縮効率及び信頼性の高いウエーブカム式圧縮機の
製造が可能となる。
【0033】請求項2に記載の発明によれば、カム面は
凸曲面のみからなる柱面によって構成されていることか
ら、カム面の研削加工時の砥石に作用する研削抵抗の変
化が抑制され、高精度でウエーブカムを研削することが
でき、延いては圧縮効率及び信頼性の高いウエーブカム
式圧縮機の製造が可能となる。
【0034】請求項3の発明によれば、砥石の使用面が
ウエーブカムの外径よりも大径であることから、研削時
間が大幅に短縮され、延いては製造コストの低減を図る
ことができる。
【0035】請求項4の発明によれば、カム面は一方の
下死点対応部位置と他方の下死点対応部位置とを結ぶ線
を中心として左右対称に研削されるので、より高精度の
カム面を有するウエーブカムの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を具体化した一実施例における圧縮機
全体を示す断面図である。
【図2】 図1のI−I線断面図である。
【図3】 柱面によるウエーブカムの斜視図である。
【図4】 放物柱面を示す概略的な斜視図である。
【図5】 ウエーブカムの研削時における砥石及びウエ
ーブカムを固定する揺動テーブルの側面図である。
【図6】 図5の状態から揺動テーブルが回動した状態
の側面図である。
【図7】 研削状態を示すウエーブカムの斜視図であ
る。
【図8】 別例のウエーブカムの平面図である。
【図9】 従来の凹曲面及び凸曲面を有するウエーブカ
ムの研削時の平面図である。
【図10】 (a)は凸曲面の研削時におけるウエーブ
カム及び砥石の部分断面図である。(b)は凹曲面の研
削時におけるウエーブカム及び砥石の部分断面図であ
る。
【符号の説明】
1…駆動軸、20…ウエーブカム、20A,20B…カ
ム面、6…両頭ピストン、23,24…シュー、23
a,24a…球面としての嵌合球面、23b,24b…
摺動面としての摺接平面、30…砥石、31…使用面、
32…砥石軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 俊郎 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動軸に止着されたウエーブカムの回転
    によってウエーブカムのカム面に係留されたピストンを
    往復動させるウエーブカム式圧縮機の製造方法におい
    て、 前記ウエーブカムのカム面は、同カム面と直交する方向
    に配置された砥石軸を有し、使用面が端面に設けられた
    砥石により研削加工されるウエーブカム式圧縮機の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記ウエーブカムのカム面は凸曲面のみ
    からなる柱面によって構成されている請求項1に記載の
    ウエーブカム式圧縮機の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記砥石はウエーブカムの外径よりも大
    径である請求項1又は請求項2に記載のウエーブカム式
    圧縮機の製造方法。
  4. 【請求項4】 カム面の一方の下死点対応部位置と他方
    の下死点対応部位置とを結ぶ線上に、前記砥石軸の軸線
    が沿うように、砥石とウエーブカムとを相対移動させて
    カム面の研削を行う請求項3に記載のウエーブカム式圧
    縮機の製造方法。
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