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JP2603695B2 - スクロール形状の加工装置 - Google Patents

スクロール形状の加工装置

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JP2603695B2
JP2603695B2 JP18888388A JP18888388A JP2603695B2 JP 2603695 B2 JP2603695 B2 JP 2603695B2 JP 18888388 A JP18888388 A JP 18888388A JP 18888388 A JP18888388 A JP 18888388A JP 2603695 B2 JP2603695 B2 JP 2603695B2
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JP
Japan
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work
displacement
tool
scroll
center line
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JP18888388A
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JPH0241845A (ja
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利光 岩井
稔智 國木
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Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Original Assignee
Toyo Advanced Technologies Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Advanced Technologies Co Ltd filed Critical Toyo Advanced Technologies Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、コンプレッサ等に使用される,インボリュ
ート曲線で形成されるスクロール形状のワークのスクロ
ール壁面を切削加工する加工装置に関する。
(従来の技術) 近年、エアコン等に用いられるコンプレッサとして、
旋回運動あるいは軌道運動により流体を移動させる容積
式渦巻流体機械が開発され、実用に供されている。
この容積式渦巻流体機械は、所定高さの渦巻状(スク
ロール形状)の壁面を有する一対の(互いに鏡面対称の
関係にある)円板を180゜角度をずらせて組合せ、互い
の渦巻壁を接触させつつ角度関係を保って相対的に旋回
させるものであり、運転がスムーズ・低騒音・低振動・
高速回転が可能および高効率であるといった数々の優れ
た特徴を有しているために注目を集めているものであ
る。そして、上記スクロール形状を構成する渦巻曲線
は、幾何学的完全性からインボリュート曲線が用いられ
る。
このようなスクロール形状の加工は、インボリュート
曲線の関係式を直交座標系の座標値に置き換えてこの座
標値をX−Y座標系のNC工作機械に入力し、加工工具と
スクロール部品(ワーク)とを相対運動させることによ
り行うことができるが、NC装置の情報処理能力により加
工時間が規制されたり、X−Y補間を行った場合にNC装
置のサーボの追従遅れによってスクロール部品の中央部
では加工工具の移動軌跡の誤差が大きくなって送り速度
を上げることができないといった問題がある。このた
め、例えば特開昭62−88507号公報に開示されているよ
うに、加工工具の中心位置をスクロール部品のインボリ
ュート曲線の基礎円に接する直線上で移動させると共
に、これと同期させてスクロール部品をインボリュート
曲線の基礎円中心を回転中心として回転させて加工する
ことにより、加工工具の移動方向をインボリュート曲線
の法線方向となし、高速かつ高精度での加工を行い得る
ようにした加工装置が知られている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、上述の如くして折角加工精度の向上を図っ
ても、実際には、加工台に対する加工工具の組付け精度
誤差による変位や、ワーク台および工具台の主軸の加工
中における熱変位等によって加工精度が低下する場合が
ある。そして、この加工工具の組付け精度誤差による変
位や主軸の熱変位等が、上記ワーク台と工具台とを相対
的に接離移動させかつワーク回転中心線と直交する水平
方向に相対移動させるいわゆる2軸方式にて加工する加
工装置において、ワーク回転中心線と直交する垂直方向
に発生した場合には、これらの変位を補正することがで
きず、高加工精度を確保することができないのが現状で
あった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、ワーク台と工具台とを相対的に接
離移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方向に
相対移動させるいわゆる2軸方式にて加工する加工装置
において、ワークの回転とワーク台および工具台の相対
移動を適切にコントロールすることにより、加工工具や
主軸にワーク回転中心軸と直交する垂直方向の変位が発
生しても、曲率が時々刻々と変化するワークのスクロー
ル壁面を常に精度良く確実に切削加工し得る加工装置を
提供せんとすることにある。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明の請求項(1)記
載の解決手段は、インボリュート曲線により形成される
スクロール形状のワークを回転可能に支持するワーク台
と、加工工具を回転可能に支持する工具台と、上記ワー
クのスクロール壁面を上記加工工具で切削加工すべく上
記ワーク台と工具台とを加工プログラムに基づき相対的
に接離移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方
向に相対移動させる制御手段とを備えたスクロール形状
の加工装置とし、かつ上記ワーク台と工具台とのワーク
回転中心線と直交する垂直方向の相対変位を検出する変
位検出手段を設ける。さらに、該変位検出手段で検出さ
れた変位を上記ワークの回転角と、上記ワーク台と工具
台とのワーク回転中心線と直交する水平方向の相対移動
量とに分割演算して上記加工プログラムを補正する補正
演算手段を上記制御手段に設ける。
この場合、請求項(2)では、変位検出手段を、ワー
ク台と工具台との熱によるワーク回転中心線と直交する
垂直方向の経時的相対変位と、ワークの加工時間との相
関関係が予め記憶された変位−時間記憶手段で構成した
ものである。
また、請求項(3)では、変位検出手段を、ワーク台
の主軸温度及び/又は工具台の主軸温度を検出する温度
検出手段と、該温度検出手段で検出された主軸温度に基
づきワーク台と工具台とのワーク回転中心線と直交する
垂直方向の相対変位を演算する変位演算手段とで構成し
たものである。
(作用) 上記の構成により、本発明では、ワーク台と工具台と
を制御手段の加工プログラムに基づき相対的に接離移動
させかつワーク回転中心線と直交する水平方向に相対移
動させる2軸方式により、ワークのクスロール壁面が加
工工具により切削加工される。そして、加工工具の組付
け精度誤差等によって上記ワーク台と工具台とがワーク
回転中心線と直交する垂直方向に相対変位している場合
には、このことが変位検出手段によって検出され、この
検出された変位が、上記制御手段の補正演算手段でワー
ク回転角と、上記ワーク台と工具台とのワーク回転中心
線と直交する水平方向の相対移動量とに分割演算されて
上記加工プログラムが補正される。
このように、加工工具や主軸にワーク回転中心線と直
交する垂直方向の変位が発生しても、この変位に相当し
て制御手段の加工プログラムが補正されることから、曲
率が時々刻々と変化するワークのスクロール壁面が常に
精度良く確実に切削加工されることとなる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第3図は本発明の実施例に係るスクロール形状の加工
装置の装置本体1を概略的に示し、該装置本体1は、ベ
ッド2の一端側に配置されたワーク台3と、ベッド2の
他端側に配置された工具台4とを備えてなり、上記ワー
ク台3には、ワーク主軸5が第1サーボモータ6により
回転機能に配置され、インボリュート曲線により形成さ
れるスクロール形状のワーク(図示せず)を上記ワーク
主軸5に保持せしめた状態でワーク台3に回転可能に支
持するようになされている。一方、上記工具台4には、
複数(図では3つ)の工具主軸7,7,7が第2サーボモー
タ8により回転可能に配置され、該各工具主軸7には、
上記ワークのスクロール壁面を切削加工する加工工具9
が回転一体に装着されている。また、上記工具台4は、
X軸テーブル10に移動可能に支持され、第3サーボモー
タ11により上記ワーク主軸5(ワーク回転中心線)と直
交する水平方向に移動するようになされている。さら
に、上記X軸テーブル10は、上記ベッド2の上面に固定
されたZ軸テーブル12に移動可能に支持され、第4サー
ボモータ13により上記ワーク主軸5の軸方向に移動する
ようになされている。
また、上記装置本体1の第1〜4サーボモータ6,8,1
1,13は、制御手段としての制御装置14の加工プログラム
に基づいてそれぞれ駆動制御される。該制御装置14は、
第1図に示すように、所望のインボリュート曲線のイン
ボリュート部、円弧部および直線部のNC言語によるX−
Y座標系の入力データを、予めプログラムされている計
算式に従ってX−C極座標系のNCデータに変換演算する
第1〜3NCデータ変換演算部15〜17を備えてなる。ま
た、該第1〜3NCデータ変換演算部15〜17はNCデータ部1
8に接続され、第1〜3NCデータ変換演算部15〜17で演算
された各NCデータのX軸位置(X軸方向移動量)、C軸
回転角度およびそれらの分配時間Tの演算結果を上記NC
データ部18に入力するようになされている。さらに、該
NCデータ部18は、本発明の特徴として、補正演算手段と
しての補正演算部19に接続され、該補正演算部19には、
上記ワーク台3と工具台4とのワーク回転中心線と直交
する垂直方向の相対変位を検出する変位検出手段として
の変位検出装置20が接続されている。そして、該変位検
出装置20で検出された変位を上記補正演算部19に入力し
て、上記ワークの回転角と、上記ワーク台3と工具台4
とのワーク回転中心線と直交する水平方向の相対移動量
とに分割演算して上記NCデータ部18のX・C・Tデータ
を補正するようになされている。
その分割演算および補正の詳細を第2図に基づいて説
明するに、今、ワークWが回転角C0だけ回転したときに
おける加工工具9の正規(プログラム通り)の加工位置
(工具中心)が、X軸上を実線にて示す如くワークWの
回転中心からX0だけ離れた位置にあるとする。このと
き、実際の加工工具9が、上記正規の加工位置から破線
にて示す如くワーク台3と工具台4とのワーク回転中心
線と直交する垂直方向(Y軸方向)にΔyだけ変位して
いると、このことを変位検出装置20で検出し、この変位
量Δyを補正演算部19でワークWの回転角αと、加工工
具9のワーク回転中心線と直交する水平方向(X軸方
向)の移動量βとに分割演算する。そして、この分割演
算値に基づいて上記正規のNCデータC0、X0を実際の加工
工具9の位置に対応するよう、つまり加工工具9が仮想
X軸(図で′を付して表わすX′軸)上の仮想線にて示
す位置にくるよう下記の演算式により補正するようにす
る。
C=C0+α → C=C0±cos-1(X/X0) さらに、上記補正演算部19はパルス分配部21に接続さ
れ、該パルス分配部21で上記補正されたNCデータ部18の
X・C・Tデータをパルス分配し、この分配されたパル
スに基づいて装置本体1の第1〜4サーボモータ6,8,1
1,13を駆動制御することにより、上記ワークWのスクロ
ール壁面を加工工具9で所定のスクロール形状に切削加
工するようになされている。
また、上記変位検出装置20は、下記の如く各種に構成
することができる。
工具主軸7に対する加工工具9の組付け精度誤差
(変位量Δy)を予めキー入力することにより構成す
る。
ワーク台3のワーク主軸5温度及び/又は工具台4
の工具主軸7温度を検出する温度検出手段としての温度
センサと、該温度センサで検出された主軸温度に基づき
ワーク台3と工具台4とのワーク回転中心と直交する垂
直方向の相対変位(変位量Δy)を演算する変位演算手
段としての変位演算装置とで構成する。
上記およびを組み合わせて構成する。
加工工具9の組付け精度や熱変位による変位量Δy
を直接測定する位置センサで構成する。
ワーク台3と工具台4との熱によるワーク回転中心
線と直交する垂直方向の経時的相対変位(変位量Δy)
と、ワークWの加工時間との相関関係が予め記憶された
変位−時間記憶手段としての変位−時間記憶装置で構成
する。
このように、本実施例では、インボリュート曲線によ
り形成されるスクロール形状のワークWのスクロール壁
面を加工工具9により切削加工する祭、ワークWと工具
台4とのワーク回転中心線と直交する垂直方向の相対変
位Δyを変位検出装置20で検出し、該変位検出装置20で
検出された変位Δyを制御装置14の補正演算部19に入力
して、上記ワークWの回転角αと、上記ワーク台3と工
具台4とのワーク回転中心線と直交する水平方向の相対
移動量βとに分割演算し、この演算結果に基づいてNCデ
ータ部18のX・C・Tデータを補正するようにした。
このことから、加工工具9やワーク主軸5および工具
主軸7にワーク回転中心線と直交する垂直方向の変位Δ
yが発生しても、この変位Δyに相当して補正されたNC
データ部18のX・C・Tデータに基づき、曲率が時々刻
々と変化するワークのスクロール壁面を常に精度良く確
実に切削加工することができる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、ワーク台と工
具台とを制御手段の加工プログラムに基づき相対的に接
離移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方向に
相対移動させる2軸方式により、インボリュート曲線に
より形成されるスクロール形状のワークのスクロール壁
面を加工工具により切削加工する加工装置において、上
記ワーク台と工具台とのワーク回転中心線と直交する垂
直方向の相対変位を検出する変位検出手段と、該変位検
出手段で検出された変位を上記ワークの回転角と、上記
ワーク台と工具台とのワーク回転中心線と直交する水平
方向の相対移動量とに分割演算して上記加工プログラム
を補正する補正演算手段とを設けたもので、曲率が時々
刻々と変化するワークのスクロール壁面を常に精度良く
確実に切削加工することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図はスクロール形状
の加工装置の制御システムを示す制御ブロック図、第2
図は補正演算部での演算要領を説明する説明図、第3図
は加工装置の装置本体の斜視図である。 3……ワーク台、4……工具台、9……加工工具、14…
…制御装置(制御手段)、19……補正演算部(補正演算
手段)、20……変位検出装置(変位検出手段)、W……
ワーク、Δy……垂直方向の変位、α……回転角、β…
…水平方向の移動量。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インボリュート曲線により形成されるスク
    ロール形状のワークを回転可能に支持するワーク台と、
    加工工具を回転可能に支持する工具台と、上記ワークの
    スクロール壁面を上記加工工具で切削加工すべく上記ワ
    ーク台と工具台とを加工プログラムに基づき相対的に接
    離移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方向に
    相対移動させる制御手段とを備えたスクロール形状の加
    工装置であって、上記ワーク台と工具台とのワーク回転
    中心線と直交する垂直方向の相対変位を検出する変位検
    出手段と、上記制御手段に設けられ、上記変位検出手段
    で検出された変位を上記ワークの回転角と、上記ワーク
    台と工具台とのワーク回転中心線と直交する水平方向の
    相対移動量とに分割演算して上記加工プログラムを補正
    する補正演算手段とを備えてなることを特徴とするスク
    ロール形状の加工装置。
  2. 【請求項2】変位検出手段は、ワーク台と工具台との熱
    によるワーク回転中心線と直交する垂直方向の経時的相
    対変位と、ワークの加工時間との相関関係が予め記憶さ
    れた変位−時間記憶手段で構成されていることを特徴と
    する請求項(1)記載のスクロール形状の加工装置。
  3. 【請求項3】変位検出手段は、ワーク台の主軸温度及び
    /又は工具台の主軸温度を検出する温度検出手段と、該
    温度検出手段で検出された主軸温度に基づきワーク台と
    工具台とのワーク回転中心線と直交する垂直方向の相対
    変位を演算する変位演算手段とで構成されていることを
    特徴とする請求項(1)記載のスクロール形状の加工装
    置。
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