螺杆真空泵的制作方法

本发明涉及一种螺杆真空泵，其具有分别有螺旋方向相反、节距相等的螺旋齿的一对螺杆转子，将这一对螺杆转子以相互咬合但不接触的状态收纳在壳体中，并通过两螺杆转子的同步旋转而从壳体的一端吸气从另一端吐出。

背景技术：

这种螺杆真空泵例如已知有专利文献1。在该已往例子中，螺旋齿的轴垂直剖面形状由构成其齿底部的以螺杆转子的旋转中心为中心的第一圆弧；构成其齿顶部的以螺杆转子的旋转中心为中心的第二圆弧；以及分别连接第一圆弧和第二圆弧的第一曲线和第二曲线创建而成。并且，第一曲线由成对的另一螺杆转子的第二圆弧上的点所创建的外旋轮线曲线创建而成，第二曲线由规定的曲线所构成的虚拟的齿条(ラック)创建而成。

这种螺杆真空泵将从壳体的吸气口吸入的气体限定在螺杆转子和壳体之间，将一边压缩一边运送，从壳体的吐出口吐出。此时，如果增加两螺旋齿的齿面间的间隙以保证螺旋齿彼此不互相干扰的话，则通过该间隙回流的气体的回流量增加，导致泵能力的下降。因此，既要考虑与螺杆真空泵的使用环境相对应的热膨胀和加工精度等，又要设计使一对螺杆转子彼此咬合但不接触时的两螺旋齿的齿面间的间隙在其整个径向上相等且尽可能地小(例如0.05mm)。

此处，发现在上述以往例子中，一旦以外旋轮线曲线创建连接第一圆弧和第二圆弧的第一曲线，则两螺杆转子的螺旋齿相互的间隙在旋转中心侧大，而向其外周侧逐渐变窄。这被认为是由于在到螺杆转子的旋转中心的径向的任意距离(r)处的螺旋齿轮的节距角(θp)不同导致的。因此，本发明的发明人等经过不断研究发现如果根据与螺杆转子的旋转中心相距距离(r)处的节距角(θp)计算出修正角(α)，在此基础上修正外旋轮线曲线的坐标，就可使两螺旋齿的齿面间的间隙在其整个径向上相等。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】专利公开平成8－189485号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

本发明是基于以上研究做出的，其课题是提供一种在一对螺杆转子相互咬合但不接触时的两螺旋齿的齿面间的间隙相等的螺杆真空泵。

解决技术问题的手段

为解决上述课题，本发明的螺杆真空泵，其特征在于：具有分别有螺旋方向相反、节距相等的螺旋齿的一对螺杆转子，这一对螺杆转子以相互咬合但不接触的状态收纳在壳体中，通过两螺杆转子的同步旋转而从壳体的一端吸气从另一端吐出，螺旋齿的轴垂直剖面形状由构成其齿底部的以螺杆转子的旋转中心为中心的第一圆弧；构成其齿顶部的以螺杆转子的旋转中心为中心的第二圆弧；以及分别连接第一圆弧和第二圆弧的第一曲线和第二曲线创建而成，在螺杆转子的轴垂直剖面上，以彼此正交的径向的两轴方向为x轴方向和y轴方向，第一曲线是基于在两螺旋齿的齿面间的间隙为零时的成对的另一螺杆转子的第二圆弧上的点所创建的外旋轮线曲线的径向上的坐标(xt＝2acosθ－rdcos(2θ)，yt＝2asinθ－rdsin(2θ)、a是两螺杆转子的旋转中心间的距离的一半、rd是第二圆弧的半径、θ是旋转角)和以下式(公式1)计算出的修正角(α)对该坐标进行修正，连接修正后的各坐标(x＝xtcosα－ytsinα，y＝xtsinα+ytcosα)绘制的曲线。

【公式1】

(但是，p是螺旋齿的节距，r是到螺杆转子的旋转轴的中心的径向距离、dg是螺旋齿的齿面间的距离的一半。)

采用本发明，根据到螺杆转子的旋转中心的距离(r)处的节距角(θp)计算修正角(α)，修正外旋轮线曲线的坐标，因此可使一对螺杆转子相互咬合但不接触时的两螺旋齿的齿面间的间隙在其整个径向上相等且尽量地小。

在本发明中，优选所述第二曲线由外摆线曲线和渐开线曲线组合而成。

附图说明

图1是说明本发明的实施方式的螺杆真空泵的结构的剖面图。

图2(a)是示出螺旋齿的轴剖面形状的图、(b)是示出螺旋齿的轴垂直剖面形状的图、(c)是显示两螺旋齿相互咬合但不接触的状态的轴垂直剖面图。

图3(a)是以作为一个螺杆转子的螺旋齿的内径而切断该螺杆转子的图、(b)是以作为另一螺杆转子的螺旋齿的内径而切断该螺杆转子的图。

图4是说明一对螺杆转子的螺旋齿相互的间隙发生变化的原因的图表。

图5是说明第一曲线的坐标的修正的图表。

具体实施方式

参照图1，sp是本发明的实施方式的螺杆真空泵。螺杆真空泵sp具有圆筒状的壳体1，在壳体1的一侧(图1中是上侧)设置有与来自待抽真空的设备(真空室等)的连接管(未图示)自由连接的吸气口11。在壳体1的另一侧(图1中是下侧)设置有将壳体1内的气体吐出到外部的吐出口12。并且，一对螺杆转子21、22以与旋转轴21a、21b一体成型的其螺旋齿22a、22b相互咬合但不接触的状态收纳在壳体1内的操作空间1a中。以下的说明中，采用以图1所示的姿态为基准，以一对螺杆转子21、22的旋转轴21a、21b延伸的方向为上下方向，以与其正交的方向为左右方向的表示方向的用语。

壳体1的上面开口和下面开口由气密保持其内部的操作空间1a的吸气侧盖13a和吐出侧盖13b封闭。在吸气侧盖13a和吐出侧盖13b上分别组装有轴承3a、3b，并分别支撑着左右一对螺杆转子21、22的旋转轴21a、21b的上端部和下端部。再有，旋转轴21a、21b的下端部延伸到吐出侧盖13b的下方，外部分别插设有相互咬合且形态相同的齿轮4a、4b。进而，在右螺杆转子21的旋转轴21a的下端设置有连接头5a，与设置在驱动电机6的驱动轴61上的连接头5b相连且驱动电机6的动力被引入旋转轴21a中。由此，两螺杆转子21、22彼此同步逆向旋转，将从壳体1的吸气口11吸入的气体限定在螺杆转子21、22和壳体1之间并运送，在螺旋齿22a、22b的终端部分进行压缩并从吐出口12突出。

螺杆转子21、22的各螺旋齿22a、22b分别形成为这些螺旋齿22a、22b彼此间的距离(上下方向的高度)即节距p(或引脚)相等而其螺旋方向相反。各螺旋齿22a、22b的齿形的轴剖面形状和轴垂直剖面形状如图2(a)～(c)所示，由构成其齿底部(图2(b)中为ta－tb之间)的以旋转轴21a、21b的旋转中心tc为中心的第一圆弧t1、构成其齿顶部(图2(b)中为tc－td之间)的以螺杆转子21、22的旋转中心为中心tc的第二圆弧t2、以及分别连接第一圆弧t1和第二圆弧t2的第一曲线t3(图2(b)中为tb－tc之间)和第二曲线t4(图2(b)中为td－ta之间)创建而成。第二曲线t4例如由外摆线曲线和渐开线曲线组合而成。

此处，得知一旦构成一个螺杆转子21的各螺旋齿22a的第一曲线t3由另一螺杆转子22的第二圆弧t2上的点所创建而成的外旋轮线曲线创建而成，则螺旋齿22a、22b彼此的间隙如图3(a)和(b)所示，在旋转轴21a、21b的旋转中心tc侧大，向其外周侧而逐渐变窄。这被认为是由于在到旋转中心tc径向的任意的距离(r)处的螺旋齿22a、22b的节距角(θp)不同、即如图4所示，例如将任意的距离(r)为半径的圆的圆弧长度(周长)设为a、b、c，将他们与节距高度相连接时形成的角度θp1、θp2、θp3不同而引起的。因此，需要将按角度将螺旋齿22a、22b彼此间的间隙修正为固定值。

在本实施方式中，第一曲线t3是基于在两螺旋齿22a、22b的齿面间的间隙为零时的另一螺杆转子22的第二圆弧t2上的点所创建的外旋轮线曲线的径向上的坐标(xt＝2acosθ－rdcos(2θ)，yt＝2asinθ－rdsin(2θ)、a是两螺杆转子21、22的旋转中心tc间的距离的一半、rd是第二圆弧t2的半径、θ是旋转角)和以下式(公式1)计算出的修正角(α)对该坐标进行修正，连接修正后的各坐标(x＝xtcosα－ytsinα，y＝xtsinα+ytcosα)绘制的曲线。

【公式1】

即参照图5，当以上述外旋轮线曲线为第一曲线t3时，绘出图5中如虚线所示的曲线(xt＝2acosθ－rdcos(2θ)，yt＝2asinθ－rdsin(2θ)。并且，考虑到与螺杆转子21、22的旋转中心tc的距离(r)，此时的节距角(θp)可用下式(公式2)来表示。

【公式2】

接着，当将从两螺旋齿22a、22b的齿面间的间隙为零的位置应移动的距离设为ij时，ij可用下式(公式3)表示，可变形为下式(公式4)。此时，p是螺旋齿22a、22b的节距，r是到旋转轴21a、21b的中心的径向距离，dg是螺旋齿22a、22b的齿面间的距离的一半。

【公式3】

【公式4】

根据上述各式(公式2)～式(公式4)，修正角(α)可表示为上述式(公式1)，将其表示在图5中的话，如点划线所示。此外，图5示出以(x，y)＝0，0为螺杆转子21、22的旋转中心时的坐标系，是图2(b)所示图旋转180°后的状态所对应的图。

一旦像上述那样确定修正角(α)，基于修正角(α)修正两螺旋齿22a、22b的齿面间的间隙为零时的外旋轮线曲线的坐标(xt，yt)，则第一曲线t3为图5中连接实线所示的坐标(x＝xtcosα－ytsinα，y＝xtsinα+ytcosα)的曲线。采用上述实施方式，根据在到螺杆转子21，22的旋转中心tc的距离(r)处的节距角(θp)计算出修正角(α)，修正外旋轮线曲线的坐标，因此可使一对螺杆转子21、22相互咬合但不接触时的两螺旋齿22a、22b的齿面间的间隙在其整个径向方向上相等并尽量地小。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述内容。在上述实施方式中，是以外摆线曲线和渐开线曲线组合形成第二曲线t4的情况为例，但并不仅限于此，例如也可以是正弦曲线、摆线曲线、回旋曲线。再有，螺杆转子21、22的根数可也以不是一根而是两根以上。

附图标记说明

1…壳体、21，22…螺杆转子、21a、21b…旋转轴、22a、22b…螺旋齿、t1…第一圆弧、t2…第二圆弧、t3…第一曲线、t4…第二曲线。