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JP3753886B2 - High precision processing equipment - Google Patents

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JP3753886B2
JP3753886B2 JP08866999A JP8866999A JP3753886B2 JP 3753886 B2 JP3753886 B2 JP 3753886B2 JP 08866999 A JP08866999 A JP 08866999A JP 8866999 A JP8866999 A JP 8866999A JP 3753886 B2 JP3753886 B2 JP 3753886B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短時間で高精度な直角度、真直度、円筒度、平面度等の形状精度を得る高精度加工装置に関するものであり、特にスクロール圧縮機に使用されるスクロール渦巻体の側面加工において、切削抵抗もしくは研削抵抗に起因する工具たわみ等を補正する手段を備えた加工装置に関するものである。
【０００２】
更に、高精度な円筒度及び真直度が要求される特に長孔の内面研削加工において、同様に発生する工具たわみ等を補正する手段を備えた内面研削加工装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
スクロール圧縮機に用いられる図２に概観を示すようなスクロール渦巻体は、マシニングセンタを利用した製作法から、ワーク回転とインボリュート基礎円接線上を工具が直線運動する同時２軸制御によって加工する方式へと主流が移ってきており、例えば特許公告公報平６−０２８８１２号や特許公開公報平２−４１８４７号等にその内容が開示されている。
【０００４】
一方、長孔ワークの内面を研削加工する場合には、研削盤のワーク回転軸でワークを回転させると共に、砥石軸、スピンドルロータを介して高速回転させた砥石を、前記ワーク内径の半径方向に切り込むと共に、砥石回転軸方向にトラバース移動させることにより内面研削を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スクロール圧縮機に用いられるスクロール渦巻体の側面（壁面）加工を行うときには、マシニングセンタを利用した加工方式もしくはワーク回転と工具直線移動の同時２軸制御による加工方式のいずれにおいても、工具は片持ち梁状態となるため半径方向の切削抵抗もしくは研削抵抗を受け、たわむことになる。この結果、切削もしくは研削された前記加工側面は予定のインボリュート形状からずれ、かつスクロール渦巻体の台板部に対する直角度が劣化する。また工具だけでなく、ワークのスクロール渦巻体自身も切削あるいは研削抵抗でたわむため、その加工精度を劣化させるという問題点がある。
【０００６】
このような問題点を解決するために、本出願人は先に特許公開公報平５−５７５１８号において、切削ポイントでの変形量をあらかじめ求め、切れ刃の包絡線がこの工具変形量をキャンセルするように工具切れ刃形状を整形することを開示している。
【０００７】
しかし、スクロール渦巻体の形状は各点でのワーク曲率半径が異なるため、前記渦巻体の側面の加工を行う際の工具のたわみ及びワークのたわみは、各加工点で異なってくる。ワークの変形について言えば、中心部では曲率半径が小さくワーク剛性が高いため変形しにくいが、外周部では曲率半径が大きくワーク剛性が低下するため変形しやすくなる。一方工具の変形をみると、前記渦巻体の内向面（渦巻の中心に向いた面）を加工する場合と、外向面（その逆の面）を加工する場合によっても状況が異なる。
【０００８】
すなわち、スクロール渦巻体中心部の内向面においては曲率半径が小さく、したがって工具との接触長さが長く加工抵抗が大きくなるため工具は大きくたわみ、外周部の内向面に行くほど曲率半径が大きく接触長さが短くなるためたわみ量は減少する。渦巻体外向面加工になるとさらに接触長さが短くなるため、加工抵抗はより小さく工具変形はより少なくなる。以上より、理想の工具形状は、スクロール渦巻体の加工点により変化することになる。
【０００９】
加工精度の向上のみを目的とするならば、加工の送り速度を低速にしたり、あるいは特許公開公報平２−４１８４６号に記載されているように接触長さが長くなるほどワーク回転速度を遅く制御する、等の対策が考えられる。しかしこれらの対応では高速化は望めず、作業能率の低下を招く。
【００１０】
また、特許公開公報平８−３１８４１８号に記載されているように、カムとカム従動子とを備え、サーボモータの駆動力によって前記カムを動作させフレキシブル・トラニオンを変形させることでスピンドルケージを回転させる方式もあるが、前記トラニオン部の剛性が低く高速加工には不向きと考えられる。
【００１１】
一方、長孔の内面研削の場合、砥石軸が非常に長いため、長孔内面形状は奥に行くほど径が小さいテーパ状となり、円筒度・真直度が低下するという問題点がある。この問題点を解決するために、砥石軸もしくはワーク軸を工具たわみ分だけ故意に傾けたりする方式（例えば、特許公開公報昭６１−２５２０６４号、特許公開公報昭６２−１６６９５５号に開示）があるが、トラバース中にスピンドル主軸の角度を振る応答性と分解能が悪い。また、特許公開公報平１−２４０２６７号に開示されている磁気軸受けを利用してスピンドルロータ軸を傾ける方式もあるが、コストが非常に高くなるというデメリットがある。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その解決手段は以下のような内容である。すなわち、本発明の１つ態様は、ワーク内面の加工を行う加工装置において、ワーク内面壁の深さ方向のＺ軸と、そのＺ軸に直交する前記工具の送り方向のＸ軸と、前記Ｚ軸及びＸ軸とに直交するＹ軸と、前記Ｚ軸に平行なワーク軸Ｃ軸との、計４軸に関し、前記ワークと工具とが、少なくとも前記Ｘ軸とＺ軸との２軸方向に関して相対移動が可能であり、その少なくとも２軸に対してその相対移動の同時制御が可能であり、加工条件の変化に伴う加工誤差を補正するため、前記ワークと前記スピンドル主軸回転軸との間の相対回転が可能であり、その相対回転の中心軸は、加工時のワークと工具間の相対移動に際しても、加工点との間では相対移動がないこと、を特徴としている。
【００１３】
前記加工誤差を補正するためのワークとスピンドル主軸回転軸との相対回転は、Ｘ軸に平行なＡ軸と、Ｙ軸に平行なＢ軸との２つの軸を中心とした相対回転とすることができる。
【００１４】
前記Ａ軸とＢ軸との２つの軸を中心とした相対回転の内、一方の軸の相対回転はワーク側が駆動され、他方の軸の相対回転はスピンドル主軸側が駆動されてもよい。
【００１５】
本発明にかかる他の態様は、スクロール渦巻体を加工する加工装置において、渦巻体の溝深さ方向のＺ軸と、そのＺ軸に直交する工具の送り方向であるＸ軸と、前記Ｚ軸およびＸ軸とに直交するＹ軸との計3軸に関し、前記ワークと工具とが少なくとも前記Ｘ軸とＺ軸とに関して相対移動が可能であり、前記Ｘ軸方向の相対移動と前記ワークの軸であるＣ軸（Ｚ軸と平行な軸）の回転との少なくとも２軸に関する動きが同時に制御可能であり、加工条件の変化に伴う加工誤差を補正するため、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間の相対回転が可能であり、その相対回転の中心であるＢ軸（Ｙ軸と平行な軸）は、加工時のワークと工具間の相対移動に際しても、加工点との間では相対移動がないことを特徴としている。
【００１６】
本発明にかかるさらに他の態様は、ワークの円筒の軸であるＺ軸方向へのトラバースと、その軸と直交し前記円筒の半径方向であるＸ軸方向への送りとによりワークの内面研削を行う加工装置において、加工条件の変化に伴う加工誤差を補正するため、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間の相対回転が可能であり、その相対回転の中心であるＢ軸は、加工時のワークと工具間の相対移動に際しても、加工点との間では相対移動がないことを特徴としている。
【００１７】
本発明にかかるさらに他の態様は、前記加工装置が、スピンドル主軸を固定する主軸台とその主軸台を支持する台板との間に設けられた、前記主軸台を前記Ｂ軸中心に回転可能に支持する回転ガイド部と、前記回転ガイド部に支持された主軸台に回転駆動力を与えるアクチュエータと、前記Ｂ軸中心の回転量を監視するセンサと、前記回転量の基準値を含むデータバンクと、前記データバンクに含まれるデータを基に前記回転量を制御するフィードバック回路と、を有することを特徴としている。
【００１８】
本発明にかかるさらに他の態様において、前記加工装置は、前記スピンドル主軸台に回転駆動力を与えるアクチュエータが、圧電素子、磁歪素子、モータ回転駆動による送りねじ機構、もしくはモータ回転駆動を行うカム機構であることをそれぞれ特徴としている。
【００１９】
本発明にかかるさらに他の態様において、前記加工装置は、前記回転量の基準値を含むデータバンクが、各加工位置における加工誤差補正量即ちＢ軸中心の回転量、各加工開始後の経過時間におけるＢ軸中心の回転量、スピンドル主軸のモータ電流に対する工具変形量とそれに対応するＢ軸中心の回転量、工具もしくはスピンドル主軸回転軸のねじれ角に対する工具変形量とそれに対応するＢ軸中心の回転量、もしくはスピンドル主軸の動力に対する工具変形量とそれに対応するＢ軸中心の回転量のいずれかが含まれ、これらデータとそれに対応してインプロセスで入力するデータとを比較演算することにより、前記ワークスピンドル回転軸とスピンドル主軸回転軸との相対回転量を制御することを特徴としている。
【００２０】
前記加工装置は、前記データバンクに含まれるデータとの比較演算に基づいて加工したワークを所定の頻度で測定し、その測定結果に基づき前記データバンクに含まれるデータを逐次更新して行くことができる。
【００２１】
前記加工装置は、前記加工抵抗による工具たわみを補正するに際し、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸とのＢ軸中心の相対回転に加え、そのＢ軸回転中心とスピンドル主軸とのずれによるＸ軸方向の誤差を補正する手段を更に有することができる。
【００２２】
前記加工装置は、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転との相対回転におけるＢ軸回転の中心軸が、加工点群上もしくは加工点群から工具半径分以内にオフセットして配置されることができる。
【００２３】
前記加工装置は、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸とのＢ軸中心の相対回転における回転駆動力の伝達方向が、Ｂ軸中心円の接線方向とすることができる。
【００２４】
前記加工装置は、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間のＢ軸中心の相対回転を駆動・制御する前記機構を、ワークスピンドルを取り付けたワーク台側に設け、前記スピンドル主軸回転軸に対してワークスピンドル回転軸の方をＢ軸中心に回転させることができる。
前記ワークもしくはワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間の相対回転は、細かくは秒単位の角度に至るまでの分解能を持つことを特徴としている。
本発明にかかる他の態様は、スクロール圧縮機に使用されるスクロール渦巻体であって、前記スクロール渦巻体の側面の内、渦巻の中心に向いた面である内向面、もしくは前記内向面の裏側の面となる外向面のいずれか一方もしくは双方が、前記スクロール渦巻体中心部から外周部に至る前記側面の加工の間に前記スクロール渦巻体と加工工具の回転軸とが相対回転して形成されていることを特徴とするスクロール渦巻体に関する。
前記スクロール渦巻体は、スクロール圧縮機に使用されるスクロール渦巻体であって、前記スクロール渦巻体の側面の内、渦巻の中心に向いた面である内向面、もしくは前記内向面の裏側の面となる外向面のいずれか一方もしくは双方が、上述したいずれか一に記載の加工装置を用いて形成されることができる。
前記スクロール渦巻体の側面は、切削加工もしくは研削加工により形成されることができる。
本発明にかかるさらに他の態様は、スクロール圧縮機に使用されるスクロール渦巻体であって、前記スクロール渦巻体の側面の内、渦巻の中心に向いた面である内向面、もしくは前記内向面の裏側の面となる外向面のいずれか一方もしくは双方が、研削加工により形成されていることを特徴とするスクロール渦巻体に関する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
まず、スクロール加工機及びスクロール渦巻体の概略につき、図面を参照に説明する。図１は、スクロール渦巻体を加工する一般的なスクロール加工機を示す斜視図である。１はワークで、２のワークスピンドルにより図のＣ軸を中心として回転可能に保持されている。ワークスピンドル２はワークスピンドル台３に設けられ、図のＹ軸方向にスクロール・インボリュート形状の基礎円分の移動が可能である。
前記ワーク１の正面には工具５が対向しており、その工具５を保持するスピンドル主軸６は、スライドテーブル７に固定されている。この図では３軸の加工装置を示している。スライドテーブル７は、台座に取り付けられた、スクロール溝深さ方向すなわち図のＺ軸方向への移動を可能にするＺ軸テーブル８と、更にその上に載置された図のＸ軸方向への移動を可能にするＸ軸テーブル９の上に載置されている。したがって先のワークスピンドル２のＹ軸方向の動きと合わせ、ワーク１と工具５との間では、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への相対移動がそれぞれ可能となっている。加工時には工具５及びスピンドル主軸６が回転とともにＺ軸方向にスクロール溝深さまで前進し、ワークスピンドル２のＣ軸回転に同期させたＸ軸方向の送り移動により、スクロール渦巻体の側面を加工する。
【００２６】
次に、第２図には、スクロール渦巻体１０のモデル図を示す。スクロール渦巻体１０は、一般的にインボリュート形状をしており、内向面１２と外向面１４とを有する。このインボリュート形状の成形は、インボリュート曲線の基礎円の接線上を矢印１５の方向へ直線運動しながら切削もしくは研削加工する工具５と、その直線運動に同期させたワーク１０の矢印１６方向の回転によって行われる。
【００２７】
第２図に示すスクロール形状からわかるように、工具５がワーク１０の回転に同期してその内周部から外周部に移動する間に、各点における曲率半径が徐々に大きくなって行く。これをグラフに表したものが第３図で、その関係がグラフ中の直線で示されている。このグラフにおいて、点線で表されているのは、ワーク１０と工具５との接触長さである。これからも明らかな通り、スクロールの内周部に近く、曲率半径が小さい位置ほど接触長さが長くなり、それだけ加工抵抗も大きくなる。図１で示したように、工具を片持ち方式で支持する加工法のため、従来の加工方法ではこの加工抵抗の変動が加工精度を大きく左右することとなる。
【００２８】
これを、モデル的に図示したものが第４図であり、ワーク１０とスピンドル主軸６及び工具５の状況をＹ軸方向から見たものである。図の（Ａ）が従来方式での加工状態であり、スピンドル６がワーク１０の回転軸Ｃと平行であるため、工具５は加工抵抗によりたわんでいる。しかもそのたわみはスクロールの曲率半径が小さいワークの中心部（図の下側）の方が大きい。この結果スクロール渦巻体１０の側面は直角度、インボリュート形状が低下し、図に示すように渦巻体の壁の肉厚が不均一となる。これに対し本発明では（Ｂ）に示すように、加工負荷の変動にあわせて、スピンドル主軸６とワーク１０との相対角度を制御することで、工具の変形量を補正し、結果としてスクロールの渦巻部両側面の直角度、インボリュート形状を所望の形状に成形することができるようにするものである。
【００２９】
以下，本発明にかかる加工装置の実施の形態について，図面を用いて説明する。図５から図７は、本発明にかかる加工装置の第１の実施の形態を示したもので、前記のようなスクロール加工装置に適用したものである。図５おいて、１はワークで、図示しないワークスピンドルに固定され、図の軸Ｃを中心に回転可能である。５は工具で、その工具５を回転させる６のスピンドル主軸がスピンドル主軸台１７に取り付けられている。加工時にはスピンドル主軸６の駆動で回転する工具５が図のＺ軸方向に前進してワーク１と接触、スクロール溝深さに達した後にＣ軸回転と同期した図のＸ軸方向のワーク１と工具５との相対移動によりスクロール渦巻体の側面を加工する。
【００３０】
このような加工機において、前記の工具５の加工抵抗に対応する補正を付与する手段は、スピンドル主軸６を装備するスピンドル主軸台１７を、更にそれを支える台板１８に対して図のＢ軸を中心に所定の角度だけ回転させ、加工抵抗による工具５のたわみを補正するよう工具５をワーク１に送り込むものである。その機構は、Ｂ軸を中心とする円上に形成されたレール状の回転ガイド部２０により回転方向を規定し、スピンドル主軸台１７に取り付けられた圧電素子、もしくは磁歪素子２２によって回転駆動させるものである。そのＢ軸中心の回転量は変位センサ２４で監視され、Ａ／Ｄ変換回路２５を経て、パソコン２６で予め入力された目標位置との差を演算して駆動信号を出力し、Ｄ／Ａ変換回路２７を経て圧電素子もしくは磁歪素子駆動用アンプ２８で増幅して、圧電素子もしくは磁歪素子２２に電圧が印可される。
【００３１】
この際変位センサ２４の出力と圧電素子もしくは磁歪素子２２の駆動量とが閉ループ回路となっているため、変位センサ２４の分解能でＢ軸の回転精度をコントロールすることができる。また、圧電素子もしくは磁歪素子２２を用いて駆動しているため、高速応答が可能であり、高剛性を確保できる。この機構による補正は、細かくは秒（角度の秒）単位に至るまでの分解能を持つ。なお、加工中にワーク１と工具５とが相対移動をするが、その間においても加工点とＢ軸回転中心との間には相対移動が起きないよう構成されている。具体的には、本実施の形態では工具５の移動に同期してＢ軸も移動するように配備されている。
【００３２】
図５に示すように、本実施の形態では圧電素子もしくは磁歪素子２２を２つ配備し、駆動方向に関係なく高い応答性を得るものとしている。本実施の形態の側面図を図６に、背面図を７図に示す。なお図６において、回転方向を規定する方式として回転ガイド部２０と共に回転中心ピン２１を併用した場合を表示しているが、回転ガイド部２０でＢ軸中心の回転が規制されている限り、この回転中心ピン２１は必ずしも必要ではない。逆に回転中心ピン２１が設けられていれば、前記回転ガイド部２０には必ずしも回転を規制する機構は必要なく、単にスピンドル主軸台６を回転移動可能に支持するものであればよい。本明細書において回転ガイド部２０は、このいずれのケースをも含むものとする。本実施の形態によれば、例えば第１図に示すような加工機をベースマシンとして、前述のＢ軸中心の回転を可能にする機構をスライドテーブルに取り付けることにより、高精度な直角度、真直度、真円度、平面度などの形状精度を実現する加工機を得ることができる。
【００３３】
図８から図１０は、本発明にかかる加工装置の第２の実施の形態を示している。図８において、１はワーク、５は工具で、その工具５を回転させるスピンドル主軸６はスピンドル主軸台１７に装着されている。そのスピンドル主軸台１７を台板１８に対しＢ軸中心に回転させる構造として、回転ガイド部２０により回転方向を規定し、送りねじ３１とモーター３２が回転駆動力を付与する。回転量が微小であるため、直線駆動の送りねじ３１を使用することができる。そのＢ軸中心の回転量を変位センサ２４で監視し、Ａ／Ｄ変換回路２５を経て、パソコン２６でデータベース３０に保存された目標変位量との差を演算し駆動信号を出力し、Ｄ／Ａ変換回路２７を経て、アンプ２８で増幅して、モーター３２に送りねじ３１の回転量信号を印可する。
【００３４】
変位センサ２４の出力とモーター３２の回転量とが閉ループ回路となっているため、変位センサ２４の分解能でＢ軸の回転精度をコントロールできる。また、ＤＣサーボモータ３２で送りねじ３１の回転量を制御すれば、高速応答が可能であり、高剛性となる。この機構による補正は、細かくは秒（角度）単位に至るまでの分解能を持っている。加工中にワーク１と工具５とが相対移動をするが、その間においても加工点とＢ軸回転中心との間では相対移動がないよう構成されている。
【００３５】
これにより、加工負荷の変動にあわせて、スピンドル主軸３の回転位置を制御することで、工具の変形量を補正することができるため、スクロールのように加工点で加工抵抗が異なる形状を、高精度に加工することが可能になる。このようなＢ軸中心の回転を可能にする機構を例えば第１図に示す一般的なスクロール加工機をベースマシンとしてそのスライドテーブルに取り付けることにより、高精度な直角度、真直度、真円度、平面度などの形状精度を実現する加工機を得ることができる。本実施の形態の側面図を第９図に、背面図を第１０図に示す。
なお、本実施の形態は第１の実施の形態と比較して、駆動する制御速度は遅いが、補正制御する回転角度の範囲を大きくとることができる。
【００３６】
図１１から図１３は、本発明にかかる加工装置の第３の実施の形態を示している。先の実施の形態と同一のものには同一符号を付してあり、これらの説明は省略する。本実施の形態では、図１１において、Ｂ軸を中心に回転させる構造として、回転ガイド部２０により回転方向を規定し、モーター３２による回転駆動でカム３６が作用子３７に力を伝達することでＢ軸中心の回転を行うものである。この際バネなどの反力子３８がカム３６の反対側に配置され、この反力子３８と力を伝達する側のカム３６を適度に調整することにより、作用子３７にプリロードを与えることができ、Ｂ軸中心の回転がスムースになる。
【００３７】
センサによる監視と、パソコンによる演算に基づく精度コントロールを同様に行い、ＤＣサーボモータでカム３６の回転位置を制御すれば、高速応答が可能であり、反力子３８を使用することにより高剛性となる。この機構による補正も同様に、細かくは秒（角度）単位に至るまでの分解能を持っている。加工中にワーク１と工具５とが相対移動をするが、その間においても加工点とＢ軸回転中心との間では相対移動がないよう構成されている。このような機構をスクロール加工機に取り付け、高精度な直角度、真直度、真円度、平面度などの形状精度を実現する加工機が得られることも同様である。本実施の形態の側面図を第１２図に、背面図を第１３図に示す。
この実施例は実施例１と比較して、駆動する制御速度は遅いが、補正制御する機構がコンパクトにでき安価に実現できる点でメリットがある。
【００３８】
次に、本発明にかかる第４の実施の形態につき、図１４を参照に説明する。本実施の形態は、図５から図１３に示すＢ軸中心の回転を可能にする機構を搭載した加工装置において、そのＢ軸中心の回転量を加工機本体からのＸ座標値信号を基準に演算する方法である。
【００３９】
パソコン内部の比較演算部には、機械本体からのＸ座標信号４１と変位センサからの信号４２が入力される。比較演算部では、まずスクロール渦巻体のインボリュート曲線加工位置によるＢ軸中心の回転量を、あらかじめ保存してあるデータバンク４４とＸ座標４３から、ステップ４５で現在のＢ軸中心の回転位置を算出する。次に、Ｂ軸回転中心と変位センサの設置位置から決まる変換係数を用いて、ステップ４６で現在の変位センサでの変位量を算出する。
【００４０】
次に、ステップ４７でこの算出された変位量と変位センサからの出力信号４２とを比較し、ステップ４８でその偏差分に基づく駆動出力を算出し、圧電素子または磁歪素子、もしくは送りねじやカムを駆動するモータ等のアクチュエータ４９に入力する。この入力信号によりアクチュエータ４９が駆動し、スピンドル主軸がＢ軸中心に回転し、その回転により変位センサの出力信号４２が変化する。その変化後の変位センサの出力信号４２とＸ座標信号４１で再計算し、駆動出力４８を補正する。これを、加工終了までリアルタイムで制御するものである。
【００４１】
次に、本発明にかかる第５の実施の形態を、図１５を参照に説明する。本実施の形態は、図５から図１３に示すＢ軸中心の回転を可能にする機構を搭載したスクロール加工装置において、そのＢ軸中心の回転量を、加工機本体からのスタート信号を起点に演算する方式である。
【００４２】
パソコン内部の比較演算部には機械本体からのスタート信号５１と変位センサからの信号４２が入力される。比較演算部では、まず、時間を変数としたスクロール渦巻体のインボリュート曲線加工位置によるＢ軸中心の回転量をあらかじめデータバンク５３に保存しておき、この保存してあるデータバンク５３と機械本体のスタート信号５１を起点とした内部タイマー５２に加工条件パラメータ５４を加え、ステップ５５で現在のＢ軸回転位置を算出する。次に、Ｂ軸回転中心と変位センサの設置位置から決まる変換係数を用いて、ステップ５６で現在の変位センサでの変位量を算出する。
【００４３】
次に、ステップ５７でこの算出された変位量と変位センサからの出力信号４２とを比較し、ステップ５８でその偏差分に基づく駆動出力を算出し、圧電素子等のアクチュエータ４９に入力する。この入力信号によりアクチュエータ４９が駆動し、スピンドル主軸がＢ軸中心に回転し、その回転により変位センサの出力信号４２が変化する。その変化後の変位センサの出力信号４２と内部タイマ５２の経過時間で再計算し、駆動出力５８を補正する。これを、加工終了までリアルタイムで制御するものである。
【００４４】
次に、本発明にかかる第６の実施の形態につき、図１６を参照に説明する。本実施の形態は、図５から図１３に示すＢ軸回転を可能にする機構を搭載したスクロール加工装置において、そのＢ軸中心の回転量を、スピンドル主軸６のモータ電流から演算する方式である。
【００４５】
スピンドル主軸のモータ６１に流れる電流を電流計等でモニタし、その電流値６２をリアルタイムでパソコン内部に取り込む。パソコン内部の比較演算部にはこのモータ電流値６２と変位センサからの信号４２が入力される。比較演算部では、まず、モータ電流値に対する加工負荷をデータバンクとして保存しておき、この加工負荷から演算される工具変形量をさらにＢ軸回転量としてデータバンクに保存しておく。この保存してあるデータバンク６３と電流計等で測定されるモータ電流６２から、ステップ６５で現在のＢ軸回転位置を算出する。次に、Ｂ軸回転中心と変位センサの設置位置から決まる変換係数を用いて、ステップ６６で現在の変位センサでの変位量を算出する。
【００４６】
次に、ステップ６７でこの算出された変位量と変位センサからの出力信号４２と比較し、ステップ６８でその偏差分に基づき駆動出力を算出して、圧電素子等のアクチュエータ４９に入力する。この入力信号によりアクチュエータ４９が駆動し、スピンドル主軸がＢ軸中心に回転し、その回転により変位センサの出力信号４２が変化する。その変化後の変位センサの出力信号４２とモニタ電流で再計算し、駆動出力を補正する。これを、加工終了までリアルタイムで制御するするものである。
【００４７】
次に、本発明にかかる第７の実施の形態につき、図１７を参照に説明する。本実施の形態は、図５から図１３に示すＢ軸回転を可能にする機構を搭載したスクロール加工装置において、そのＢ軸中心の回転量を、工具５もしくはスピンドル主軸６の回転軸のねじれ角から演算する方式である。
【００４８】
工具もしくはスピンドル主軸の回転軸のねじれ角をレーザ光を用いた光弾性測定法等のトルクセンサ７１でモニタし、そのねじれ角７２をリアルタイムでパソコン内部に取り込む。パソコン内部の比較演算部には、このねじれ角７２と変位センサからの信号４２が入力される。比較演算部では、まず、ねじれ角に対する加工負荷をデータバンクとして保存しておき、この加工負荷から演算される工具変形量をさらにＢ軸回転量としてデータバンクに保存しておく。この保存してあるデータバンク７３とトルクセンサ７１等で測定されるねじれ角７２から、ステップ７５で現在のＢ軸中心の回転位置を算出する。次に、Ｂ軸回転中心と変位センサの設置位置から決まる変換係数を用いて、ステップ７６で現在の変位センサでの変位量を算出する。
【００４９】
次に、ステップ７７でこの算出された変位量と変位センサからの出力信号４２と比較し、ステップ７８でその偏差分に基づく駆動出力を算出し、圧電素子等のアクチュエータ４９に入力する。この入力信号によりアクチュエータ４９が駆動し、スピンドル主軸がＢ軸中心に回転し、その回転により変位センサの出力信号４２が変化する。その変化後の変位センサの出力信号４２とねじれ角で再計算し、駆動出力を補正する。これを、加工終了までリアルタイムで制御するものである。
【００５０】
次に、本発明にかかる第８の実施の形態につき、図１８を参照にその内容を説明する。本実施の形態は、図５から図１３に示すＢ軸回転を可能にする機構を搭載したスクロール加工装置において、そのＢ軸中心の回転量を、加工中の切削・研削動力から演算する方式である。
【００５１】
加工中の切削・研削動力をスピンドル主軸台下部に設けた圧電素子内蔵の動力計８１でモニタし、その加工動力すなわち加工抵抗８２をリアルタイムでパソコン内部に取り込む。パソコン内部の比較演算部にはこの加工抵抗８２と変位センサからの信号４２が入力される。比較演算部では、まず、加工抵抗に対する工具変形量、さらにはＢ軸中心の回転量をデータバンクに保存しておく。この保存してあるデータバンク８３と動力計８１等で測定される加工抵抗８２から、ステップ８５で現在のＢ軸中心の回転位置を算出する。次に、Ｂ軸回転中心と変位センサの設置位置から決まる変換係数を用いて、ステップ８６で現在の変位センサでの変位量を算出する。
【００５２】
次に、ステップ８７でこの算出された変位量と変位センサからの出力信号４２と比較し、ステップ８８でその偏差分に基づき駆動出力を算出し、圧電素子等のアクチュエータ４９に入力する。この入力信号によりアクチュエータ４９が駆動し、スピンドル主軸がＢ軸中心に回転し、その回転により変位センサの出力信号４２が変化する。その変化後の変位センサの出力信号４２と加工抵抗で再計算し、駆動出力を補正する。これを、加工終了までリアルタイムで制御するものである。
【００５３】
本発明にかかる第９の実施の形態に付いて、図１９を参照に説明する。この実施の形態は、図１４から図１８（第５の実施の形態から第８の実施の形態）に示すＢ軸中心の回転量を演算する方式において、工具の摩耗や工具の加工性能バラツキ等に起因する加工精度の不安定性要因の影響を少なくするため、図に示すようなフローでデータバンクを更新して行くものである。
【００５４】
図において、スピンドル主軸のＢ軸中心の回転量を制御された状態でステップ９１のスクロール形状加工を行った後、ステップ９２でスクロール側壁の決められた箇所の真直度を測定する。次のステップ９３では、その測定結果と前回に行った測定結果とを比較し、両者の間に規定値以上の変化がある場合には、ステップ９４で比較演算部に登録してあるデータバンクを更新する。変化が規定値以下であれは、ステップ９１に戻って従来のデータバンクに基づく加工を継続する。
【００５５】
更新する場合の方法としては、例えば、加工直後の測定データを用いて各種基準信号に対するスピンドル主軸のＢ軸中心の回転量に補正係数を掛け、Ｂ軸の回転量を補正する。更新した場合には更新後のデータバンクを用いてステップ９１に戻り再度加工を行う。このフィードバックによるデータバンクの更新は、加工の安定性が乏しい場合には連続的に行う必要があり、加工の安定性が良好な場合は抜き取りで行えばよい。
【００５６】
以上、第４から第９の実施の形態で説明した、ワークスピンドル回転軸と工具スピンドル主軸回転軸との間のＢ軸を中心とする相対回転は、インプロセスでその制御を行うことが可能であるが、ポストプロセスによる制御も同様に可能である。
【００５７】
次に、本発明にかかる第１０の実施の形態に付き、図２０を参照に説明する。第１の実施の形態から第９の実施の形態に示すＢ軸中心の回転を可能にする機構を搭載したスクロール加工装置において、そのＢ軸回転中心のずれによってインボリュート形状の形状精度が劣化する。これを防ぐためには、Ｂ軸回転中心を適切に配置する必要がある。
【００５８】
図２０は、スピンドル主軸６に駆動された工具５が、加工点群Ａ−Ａ線上でＸ軸方向への送りを受けながら、ワーク１を加工する状況をＹ軸方向から見たものである。図において、回転中心ピン２１で回転中心２３を決定する場合、その回転中心２３は、（ａ）の加工点群上（図のＡ−Ａ線上）にある場合、（ｂ）の工具外にある場合、（ｃ）の工具内にある場合、の３通りが存在する。直角度を劣化させる加工抵抗によるたわみが、原理的に工具５だけである場合、すなわち他の剛性が工具５の剛性に比べ十分大きい場合には、（ａ）の加工点群Ａ−Ａ上に回転中心２５を配置すれば、インボリュート曲線の形状精度の劣化は起こらない。しかし、スピンドル主軸６の剛性やワーク１の剛性が工具５の剛性に比べて十分大きくない場合には、理想的な回転中心２３の位置は、加工点群Ａ−Ａ上から若干ずれる。そのずれ量は、得ようとしている加工精度から考慮して、最大でも工具半径分と考れば十分である。
【００５９】
また、理想的な回転中心位置が既知の場合でも、実際の回転中心ピン２１の設置にはずれが生じる時もある。そこで、Ｂ軸中心の回転では、回転中心ピン２１とスピンドル台１７との間の直角度のみを高精度にし、その時の回転中心ずれによるＸ軸方向のずれは、ＮＣ加工機の加工プログラムにそのＸ軸方向のずれ分の補正をあらかじめ折り込むことでキャンセルすることが可能である。これにより、高精度なインボリュート形状が得られるとともに、高精度な直角度も得られることになる。
【００６０】
Ｘ軸方向のずれを加工プログラムなどで補正することを前提とすれば、原理的にはＢ軸の回転中心２３は、前記のような工具半径分の最大ずれ量内であればどこに存在しても補正可能であり、課題である高精度化を達成することができるものとなる。
【００６１】
次に、本発明にかかる第１１の実施の形態につき、図２１を参照に説明する。本実施の形態は、図５から図１３に示すＢ軸回転を可能にする機構を搭載したスクロール加工装置におけるそのＢ軸回転を与える駆動伝達手段に関するものである。図において、スピンドル主軸６をＢ軸中心に回転させるためには、その回転方向に駆動力を与える必要がある。その駆動力を効率よく伝達するには、スピンドル主軸台１７に取り付けられた作用板９５をラジアル軸９６上に配置し、圧電素子等の直動アクチュエータ９７をラジアル軸９６に垂直で回転円孤９８の接線方向に配置する。このように配置することにより、駆動力がＢ軸回転の接線方向に働くため、効率良くＢ軸の回転が行える。その他の回転構造やフィードバック方法は他の実施例と同じである。このように回転の範囲がピボット運動の場合、回転アクチュエータを使用する場合に比べ、安価でコンパクトに構成できる。
【００６２】
次に、本発明にかかる加工軸角度補正機構を内面研削盤に適用する場合の、第１２の実施の形態につき説明する。図２２は、一般的な内面研削盤の斜視図である。ワーク１０１を回転させるワークスピンドル１０２と、ワーク内径の半径方向に切り込むＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１０３と、工具１０５を回転させるスピンドル主軸１０６と、ワーク内径の軸方向すなわちＺ軸方向にトラバースするＺ軸テーブル１０７とを備えている。その動作は、ワーク１０１と工具１０５を回転させ、Ｘ軸テーブル１０３によりワーク１０１を半径方向（Ｘ軸方向）に切り込み送りを与えながら、Ｚ軸テーブルにより工具１０５を内径の軸方向（Ｚ軸方向）にトラバースして加工を行うものである。
【００６３】
このような加工装置を用いて、第２３図に示すような長孔のワーク１０１を加工する場合、Ｚ軸方向のトラバースにより工具１０５が奥に行くほど内径が小さくなり、円筒度が劣化して加工後のワーク内径がテーパ状になるという現象が見られる。これに対処するため、図２２に示す研削盤をベースマシンとし、先の図５から図１３に示すようなＢ軸回転を可能にする機構をＺテーブル１０７の上に取り付け、図１４から図１９に示すＢ軸中心の回転量をインプロセスもしくはポストプロセスで補正制御する方式を搭載することで、高精度な直角度、真直度、真円度、円筒度などの形状精度を実現する研削加工装置を得ることができる。
【００６４】
さらに、Ｂ軸回転中心のずれによって長孔の円筒度や真直度が劣化する。これを防ぐためには、Ｂ軸回転中心を適切に配置する必要がある。これは、第１０の実施の形態と同様に回転中心位置を加工点群上もしくはそれ近傍に配置すればよい。また、回転中心位置がずれていても、Ｘ軸とＺ軸の２軸制御で加工できるベースマシンであれば、Ｘ軸方向のずれを加工プログラムで補正することができる。これにより、高精度な真円度、真直度、円筒度が得られる。
【００６５】
また、Ｂ軸回転を可能にする機構を搭載した研削加工装置において、そのＢ軸回転を与える駆動伝達方向を第１１の実施の形態と同様にＢ軸回転の接線方向とすることで、その駆動力を効率よく伝達することができる。
【００６６】
次に、本発明にかかる第１３の実施の形態につき、図２４を参照に説明する。これまでの実施の形態においてはＢ軸を中心とする相対回転は、ワークスピンドル回転軸に対してスピンドル主軸回転軸を回転させるものとしている。本実施の形態では、逆にワークスピンドル回転軸側を回転させるものである。
【００６７】
前述のように、相対回転のＢ軸の中心は、加工点群上、もしくは加工点群から最大でも工具半径分だけオフセットした位置にあり、加工中にＢ軸と加工点との間で相対移動があってはならない。スクロール渦巻体加工におけるこれまでの実施の形態では、Ｘ軸方向の送りを、工具を備えたスピンドル主軸側の移動により行っているため、Ｂ軸回転の機構を同じスピンドル主軸台に設けて、前記相対移動を回避していた。
【００６８】
本実施の形態では、ワーク台側に前記Ｘ軸方向の送り移動をさせる機構を設け、これによりワーク側をＢ軸中心に回転させても、前記Ｂ軸と加工点との相対移動を回避できるものとしている。図２４はその機構を示したもので、図のワーク台３は、ワーク台座１２１に取り付けられ、この際ワーク台３は、ワーク台座１２１上でＸ軸方向（図面に垂直な方向）に移動可能に支持されている。この移動により、加工の際必要なＸ軸方向の送りを行うものである。このワーク台座１２１にはその下でワーク台座１２１を支える台板１２３との間に、先の実施の形態で説明したものと同様なＢ軸中心に回転可能に支持する回転ガイド部２０が設けられ、このワーク台座１２１を補正に必要な量だけ回転可能にしている。このように構成することで、ワークと工具とは加工の進展によりＸ軸方向に相対移動しても、相対回転の中心のＢ軸と加工点との相対移動をなくすることができる。この際の駆動機構と制御機構とは、スピンドル主軸側を回転する先の実施の形態のものと全く同様なものでよい。
【００６９】
本実施の形態のような構成にすることの利点は、特に多軸スピンドル主軸を装備した加工装置などにおいては、スピンドル主軸台に比べてより軽量なワーク台を回転させればよく、回転機構を小型化できること、及びスクロール加工を行う際には、前述のＣ軸（ワーク回転軸）回転とＸ軸方向への送りの２軸制御を同一ベッドであるワーク台３側で行うことができ、精度管理が容易になる点にある。
【００７０】
なお、内面研削加工装置においてこの原理を適用するには、円筒の軸方向であるＺ軸方向への加工点の移動があり、この加工点とＢ軸との相対移動を回避する必要がある。このため、例えば図２２に示すような研削加工装置であれば、Ｚ軸方向の送り機構をスピンドル主軸台１０７側からワーク台１０３側へ更に移すことで、前記相対移動を回避することが可能になる。
【００７１】
次に本発明にかかる第１４の実施の形態について説明する。スクロール加工においては、これまでワーク１を回転させるとともに、これに合せて工具５をＸ軸方向へ移動させ、スクロール溝を加工する方式について述べてきた。このようにすることで工具５及びワーク１のたわみ方向が一方向（Ｘ軸方向）に定まるため、この方向の補正をＢ軸（Ｙ軸に平行な軸）中心に行えばよかった。他のスクロール加工方法として、ワーク１を回転させず、代りにワーク１を工具５との間でＸ軸及びＹ軸方向に相対移動させながらスクロール溝を形成する方法がある。この場合には工具５及びワーク１のたわみ方向もＸ軸の他にＹ軸方向も加わるため、このたわみを補正するためにはワーク１と工具５との間でＢ軸（Ｙ軸に平行な軸）中心の相対回転に加えてＡ軸（Ｘ軸に平行な軸）中心の相対回転が必要となる。
【００７２】
これへの対応としては、これまで述べてきたＢ軸中心の回転機構、駆動機構、制御機構と同様な機構を、Ａ軸中心の回転用に追加して設けることで解決することができる。この場合には可動部分の機構全体の重量を支えることが必要となるが、回転軸と加工点の相対移動がないよう回転ガイド部２０で回転を規制し、圧電素子２２その他のアクチュエータ４９により駆動するなど、上述の考え方をそのまま適用することが可能である。又、Ｂ軸中心の回転に加えてこのＡ軸中心の回転機構が加わることで構造が複雑となるが、例えば先の実施の形態のように、スピンドル主軸台側の他にワーク台側にも可動機構を設け、ワーク台側とスピンドル主軸台側の双方でそれぞれＡ軸、Ｂ軸中心の回転のいずれかを分担することにより、これを緩和することができる。
【００７３】
上記実施の形態ではスクロール加工を対象としているが、２つの軸を中心に相対回転する考え方は、そのまま他の加工にも適用可能である。先の実施の形態にあった長孔の切削、研削加工への適用はその一例であり、これ以外にも工具及び／又はワークのたわみ方向が一方向に定まらない場合には、この２軸相対回転による補正方法の適用により精度向上を図ることができる。すなわち２つの軸を中心とした相対回転機構を備えていれば、全ての方向への工具及び／又はワークたわみに対する補正に対応することが可能となる。なお、この場合の制御機構は、上記のように各相対回転軸毎に設けることもできるが、これを統合した２軸同時制御方式とすることがより効率的である。
【００７４】
本発明にかかる高精度加工装置につき、これまで添付図面を参照に各種の実施の形態を説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態における説明記載の工具は、切削、研削だけでなく、反力が発生する加工法に用いられるその他の工具一般においても同様の効果を得ることができる。また、加工軸の角度補正は、加工抵抗などの反力による変形を補正するだけでなく、再現性ある熱変形など、その他の要因に対する補正にも適用できることはいうまでもない。
【００７５】
【発明の効果】
本発明にかかる加工装置に置いては、工具の一方向から加工抵抗が働き、工具たわみ方向及びワークたわみ方向が一方向に定まる構成とすることにより、スピンドル主軸の補正方向が一軸方向と簡単な構造になり、工具たわみ量及びワークたわみ量が補正可能となる。本発明にかかる加工装置では、これをワークスピンドル回転軸と工具スピンドル主軸回転軸との間の相対回転により補正するものとしている。本発明にかかるこのような機構を備えた加工装置を用いることにより、例えばスクロール渦巻体加工においては直角度の良い加工を、長孔の内面加工においては円筒度もしくは真直度の良い加工を行うことができる。
【００７６】
又、工具及びワークたわみ方向が２方向に亘るときには、スピンドル主軸の補正も２軸方向に行う構成とすることにより、同様な効果を得ることができ、しかも２軸での補正を行うことは、全ての方向への工具及びワークのたわみに対処できることとなる。２軸補正の内の一方の軸の補正をワーク側の駆動により、他方の軸の補正をスピンドル主軸側の駆動によりそれぞれ行うことで、装置の複雑化を緩和することができる。
【００７７】
また、スクロール形状に起因する加工負荷変動を、インプロセスもしくはポストプロセスでＢ軸回転を制御するため、工具軸方向のワーク形状角度を任意に制御可能であり、長孔の加工においては、工具軸方向のワーク形状を任意に制御できる。
【００７８】
また、Ｂ軸中心の回転にともなうＸ軸方向のずれを、Ｂ軸回転中心の位置で最適化したり、加工プログラムで補正するように構成したことにより、スクロール渦巻体加工においては、インボリュート形状の劣化を防ぐことができ、長孔加工においては、さらに高精度な円筒度もしくは真直度が得られる。
【００７９】
また、Ｂ軸中心の回転の駆動方向を回転の接線方向に配置することにより、その駆動力を効率よく伝達でき、スムースな動きが可能となって、より高精度で高速の加工が安価に行える。
【００８０】
Ｂ軸中心の回転は、スピンドル主軸側の回転のみでなく、ワークスピンドル側でも行うことができ、回転機構の小型化、スクロール加工精度維持・向上、もしくは装置レイアウト選択性などの柔軟性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術による一般的なスクロール加工機の斜視図である。
【図２】 スクロール渦巻体の概況を示す正面図である。
【図３】 スクロール形状の位置と、曲率半径及び接触長さとの関係を示すグラフである。
【図４】 従来技術による加工と本発明に基づく加工とを比較した説明図である。
【図５】 本発明にかかる実施の形態の加工装置を示す平面図である。
【図６】 図５に表示した加工装置の側面図である。
【図７】 図５に表示した加工装置の背面図である。
【図８】 本発明にかかる他の実施の形態の加工装置を示す平面図である。
【図９】 図８に表示した加工装置の側面図である。
【図１０】 図８に表示した加工装置の背面図である。
【図１１】 本発明にかかる他の実施の形態の加工装置を示す平面図である。
【図１２】 図１１に表示した加工装置の側面図である。
【図１３】 図１１に表示した加工装置の背面図である。
【図１４】 Ｘ座標値信号を基準にＢ軸回転量を演算する方式を示すブロック図である。
【図１５】 スタート信号を起点にＢ軸回転量を演算する方式を示すブロック図である。
【図１６】 モータ電流からＢ軸回転量を演算する方式を示すブロック図である。
【図１７】 ねじれ角からＢ軸回転量を演算する方式を示すブロック図である。
【図１８】 切削・研削動力からＢ軸回転量を演算する方式を示すブロック図である。
【図１９】 データバンク更新方法のフローチャートである。
【図２０】 Ｂ軸回転中心位置の違いを示す平面図である。
【図２１】 駆動力伝達方向を接線方向とする本発明にかかる装置の実施の形態を示す平面図である。
【図２２】 従来技術による内面研削盤を示す斜視図である。
【図２３】 内面研削盤における長孔ワークと砥石との関係を示す説明図である。
【図２４】 本発明にかかる他の実施の形態の加工装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１ ワーク、 ２ ワークスピンドル、 ３ ワーク台、 ５ 工具、 ６ スピンドル主軸、 １０ スクロール渦巻体、 １７ スピンドル主軸台、 ２０回転ガイド部、 ２１ Ｂ軸回転中心ピン、 ２２ 圧電素子／磁歪素子、 ２３ Ｂ軸回転中心、 ２４ 変位センサ、 ３０ データベース、 ３１ 送りねじ、 ３２ モータ、 ３６ カム、 ４９ アクチュエータ、 １０１ 長孔ワーク、 １０２ ワークスピンドル、 １０５ 工具、 １０６ スピンドル主軸。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-precision machining apparatus that obtains high-precision straightness, straightness, cylindricity, flatness, and other shape accuracy in a short time, and in particular, side processing of a scroll spiral body used in a scroll compressor. The present invention relates to a processing apparatus provided with means for correcting tool deflection or the like caused by cutting resistance or grinding resistance.
[0002]
Furthermore, the present invention relates to an inner surface grinding apparatus provided with a means for correcting a tool deflection or the like that occurs in the inner surface grinding process of a long hole, which requires highly accurate cylindricity and straightness.
[0003]
[Prior art]
The scroll spiral body shown in Fig. 2 used in the scroll compressor is changed from a manufacturing method using a machining center to a method of machining by simultaneous two-axis control in which the tool linearly moves on the workpiece rotation and the involute base circle tangent. For example, the contents are disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-028812 and Japanese Patent Publication No. 2-41847.
[0004]
On the other hand, when grinding the inner surface of a long hole workpiece, the workpiece is rotated by the workpiece rotating shaft of the grinding machine, and the grindstone rotated at high speed via the grindstone shaft and spindle rotor is moved in the radial direction of the workpiece inner diameter. Internal grinding is performed by cutting and moving the traverse in the direction of the grinding wheel rotation axis.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When processing the side surface (wall surface) of a scroll spiral body used in a scroll compressor, the tool is cantilevered in either the processing method using a machining center or the processing method using simultaneous biaxial control of workpiece rotation and tool linear movement. Since it becomes a state, it receives a cutting force or a grinding force in the radial direction and bends. As a result, the cut or ground processed side surface deviates from the expected involute shape, and the perpendicularity of the scroll spiral body with respect to the base plate portion deteriorates. Further, not only the tool but also the scroll scroll itself of the workpiece is bent by cutting or grinding resistance, so that there is a problem that the processing accuracy is deteriorated.
[0006]
In order to solve such a problem, the present applicant previously obtained a deformation amount at a cutting point in Patent Publication No. 5-57518 in advance, and the envelope of the cutting edge cancels this tool deformation amount. Thus, it is disclosed that the shape of the tool cutting edge is shaped.
[0007]
However, since the shape of the scroll spiral body has a different workpiece radius of curvature at each point, the deflection of the tool and the deflection of the workpiece when machining the side surface of the spiral body are different at each machining point. Speaking of deformation of the workpiece, it is difficult to be deformed because the radius of curvature is small and the rigidity of the workpiece is high at the center, but the radius of curvature is large and the rigidity of the workpiece is reduced at the outer peripheral portion, so that it is easily deformed. On the other hand, when looking at the deformation of the tool, the situation differs depending on whether the inward surface (the surface facing the center of the spiral) of the spiral body is processed or the outward surface (the opposite surface) is processed.
[0008]
In other words, the radius of curvature is small on the inward surface of the scroll spiral body, so that the contact length with the tool is long and the machining resistance increases, so the tool bends greatly, and the radius of curvature increases and contacts the inward surface of the outer periphery. Since the length is shortened, the amount of deflection is reduced. When the spiral body outward surface machining is performed, the contact length is further shortened, so that the machining resistance is smaller and the tool deformation is smaller. As described above, the ideal tool shape changes depending on the processing point of the scroll spiral body.
[0009]
If the purpose is only to improve the machining accuracy, the workpiece rotation speed is controlled to be slower as the machining feed rate is lowered, or as the contact length becomes longer as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-41846. Measures such as can be considered. However, in these measures, high speed cannot be expected and work efficiency is reduced.
[0010]
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-318418, a spindle cage is rotated by deforming a flexible trunnion by providing a cam and a cam follower and operating the cam by a driving force of a servo motor. However, it is considered that the trunnion portion has low rigidity and is not suitable for high-speed machining.
[0011]
On the other hand, in the case of long hole inner surface grinding, since the grindstone axis is very long, the inner surface shape of the long hole becomes a tapered shape with a smaller diameter toward the back, and there is a problem that the cylindricity / straightness decreases. In order to solve this problem, there is a method in which the grindstone axis or the workpiece axis is intentionally tilted by the amount of tool deflection (for example, disclosed in Japanese Patent Publication Nos. 61-252064 and 62-166955). However, the response and resolution of swinging the spindle spindle angle during traverse are poor. Further, there is a method of tilting the spindle rotor shaft using a magnetic bearing disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-240267, but there is a disadvantage that the cost becomes very high.
[0012]
  The present invention has been made to solve the above problems, and the means for solving the problems are as follows. That is,One aspect of the present invention isIn the machining apparatus for machining the work inner surface, the Z axis in the depth direction of the work inner wall, the X axis in the feed direction of the tool perpendicular to the Z axis, and the Y perpendicular to the Z axis and the X axis The workpiece and the tool are capable of relative movement at least in the two-axis directions of the X axis and the Z axis, with respect to a total of four axes including the axis and the workpiece axis C axis parallel to the Z axis. The relative movement of the two axes can be controlled simultaneously, and the relative rotation between the workpiece and the spindle spindle rotation axis can be performed in order to correct the machining error due to the change of machining conditions. The central axis of rotation is characterized in that there is no relative movement between the workpiece and the tool at the time of machining, even when the workpiece is moved relative to the machining point.
[0013]
  in frontRelative rotation between the workpiece and the spindle rotation axis to correct machining errorsIsRelative rotation about two axes, A axis parallel to X axis and B axis parallel to Y axisCan be.
[0014]
  Of the relative rotations about the two axes A and B, the relative rotation of one axis is driven on the workpiece side, and the relative rotation of the other axis is driven on the spindle main shaft side.May.
[0015]
  Other aspects of the invention includeIn a processing apparatus for processing a scroll spiral body, a Z axis in a groove depth direction of the spiral body, an X axis which is a feed direction of a tool orthogonal to the Z axis, and a Y axis orthogonal to the Z axis and the X axis The workpiece and the tool can move relative to each other at least with respect to the X axis and the Z axis, and the relative movement in the X axis direction and the C axis (parallel to the Z axis) of the workpiece. The movement of at least two axes with respect to the rotation of the main spindle) can be controlled at the same time, and the relative rotation between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is corrected in order to correct the machining error accompanying the change in machining conditions. The B axis (axis parallel to the Y axis), which is the center of the relative rotation, is characterized in that there is no relative movement between the workpiece and the tool during machining, even between the machining points. Yes.
[0016]
  Still another aspect of the present invention isIn a machining apparatus that performs internal grinding of a workpiece by traversing in the Z-axis direction, which is the axis of the workpiece cylinder, and feeding in the X-axis direction, which is perpendicular to the axis of the workpiece and in the radial direction of the cylinder, changes in machining conditions Therefore, relative rotation between the work spindle rotation axis and the spindle spindle rotation axis is possible, and the B axis that is the center of the relative rotation is between the workpiece and the tool at the time of machining. Even in the relative movement, there is no relative movement between the machining points.
[0017]
  According to still another aspect of the present invention, the processing apparatus comprises:A rotation guide portion, which is provided between a spindle stock for fixing the spindle spindle and a base plate for supporting the spindle stock, supports the spindle stock rotatably around the B axis, and is supported by the rotation guide portion. An actuator for applying a rotational driving force to the headstock, a sensor for monitoring the amount of rotation about the B-axis center, a data bank including a reference value for the amount of rotation, and the amount of rotation based on data included in the data bank And a feedback circuit for controlling.
[0018]
  In still another aspect according to the present invention, the processing apparatus includes:The actuator for applying a rotational driving force to the spindle headstock is a piezoelectric element, a magnetostrictive element, a feed screw mechanism by motor rotation driving, or a cam mechanism for motor rotation driving.
[0019]
  In still another aspect according to the present invention, the processing apparatus includes:The data bank including the reference value of the rotation amount is used for the machining error correction amount at each machining position, that is, the rotation amount around the B axis, the rotation amount around the B axis at the elapsed time after each machining start, and the motor current of the spindle spindle. Tool deformation amount and the corresponding B axis center rotation amount, tool deformation amount with respect to the torsion angle of the tool or spindle main shaft rotation axis and corresponding B axis center rotation amount, or tool deformation amount with respect to spindle main shaft power and corresponding Relative rotation amount of the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is obtained by comparing and calculating these data and corresponding data input in-process. It is characterized by controlling.
[0020]
  The processing deviceThe workpiece processed based on the comparison operation with the data included in the data bank is measured at a predetermined frequency, and the data included in the data bank is sequentially updated based on the measurement result.be able to.
[0021]
  The processing deviceWhen correcting the tool deflection due to the machining resistance, in addition to the relative rotation of the B-axis center between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis, in the X-axis direction due to the deviation between the B axis rotation center and the spindle main axis. Further having means for correcting the errorCan.
[0022]
  The processing deviceThe center axis of the B axis rotation in the relative rotation between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation is arranged on the machining point group or offset from the machining point group within the tool radius.Can be.
[0023]
  The processing deviceThe transmission direction of the rotational driving force in the relative rotation about the B axis between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is the tangential direction of the B axis center circle.can do.
[0024]
  The processing deviceThe mechanism for driving and controlling the relative rotation of the B-axis center between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is provided on the work table side to which the work spindle is attached, Rotate the work spindle rotation axis around the B axisCan.
  in frontThe relative rotation between the workpiece or workpiece spindle rotation axis and the spindle spindle rotation axisAngle in secondsIt is characterized by having a resolution up to.
  Other aspects of the invention includeA scroll spiral body used in a scroll compressor, wherein one of the side surfaces of the scroll spiral body, an inward surface that is a surface facing the center of the spiral, or an outward surface that is a back surface of the inward surface One or both of the scroll spirals are formed by relative rotation of the scroll spiral body and the rotation axis of the processing tool during the processing of the side surface from the central part of the scroll spiral body to the outer peripheral part. About the body.
  Scroll scrollIs a scroll spiral body used in a scroll compressor, and has an inward surface which is a surface facing the center of the spiral, or an outward surface which is a back surface of the inward surface. Either one or bothMentioned aboveIt is formed using the processing apparatus as described in any one.be able to.
  The side surface of the scroll spiral body is, Formed by cutting or grindingbe able to.
  Still another aspect of the present invention providesA scroll spiral body used in a scroll compressor, wherein one of a side surface of the scroll spiral body, an inward surface which is a surface facing the center of the spiral, or an outward surface which is a back surface of the inward surface One or both are related with the scroll spiral body characterized by being formed by grinding.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the outline of a scroll processing machine and a scroll spiral body will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a general scroll processing machine for processing a scroll spiral body. Reference numeral 1 denotes a work, which is held by a work spindle of 2 so as to be rotatable about the C axis in the figure. The work spindle 2 is provided on the work spindle table 3 and can move in the Y-axis direction of the drawing in a scroll / involute basic circle.
A tool 5 is opposed to the front surface of the workpiece 1, and a spindle main shaft 6 that holds the tool 5 is fixed to a slide table 7. In this figure, a three-axis machining apparatus is shown. The slide table 7 is attached to the pedestal and has a Z-axis table 8 that allows movement in the depth direction of the scroll groove, that is, the Z-axis direction in the figure, and the X-axis direction in the figure that is placed thereon. It is placed on an X-axis table 9 that enables movement. Therefore, along with the movement of the workpiece spindle 2 in the Y-axis direction, relative movement in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other is possible between the workpiece 1 and the tool 5. At the time of machining, the tool 5 and the spindle main shaft 6 move forward in the Z-axis direction to the depth of the scroll groove along with the rotation, and the side surface of the scroll spiral body is machined by the feed movement in the X-axis direction synchronized with the C-axis rotation of the work spindle 2.
[0026]
Next, FIG. 2 shows a model diagram of the scroll spiral body 10. The scroll spiral body 10 generally has an involute shape and has an inward surface 12 and an outward surface 14. This involute shape is formed by rotating in the direction of arrow 16 of the tool 5 that performs cutting or grinding while linearly moving in the direction of arrow 15 on the tangent to the base circle of the involute curve, and the workpiece 10 synchronized with the linear movement. Done.
[0027]
As can be seen from the scroll shape shown in FIG. 2, the radius of curvature at each point gradually increases while the tool 5 moves from the inner periphery to the outer periphery in synchronization with the rotation of the workpiece 10. FIG. 3 shows this in a graph, and the relationship is shown by a straight line in the graph. In this graph, the contact length between the workpiece 10 and the tool 5 is represented by a dotted line. As is clear from this, the closer to the inner periphery of the scroll and the smaller the radius of curvature, the longer the contact length and the greater the machining resistance. As shown in FIG. 1, since the machining method supports the tool in a cantilever manner, the variation in machining resistance greatly affects the machining accuracy in the conventional machining method.
[0028]
FIG. 4 shows this as a model, and shows the situation of the workpiece 10, the spindle spindle 6 and the tool 5 from the Y-axis direction. (A) in the figure is a machining state in the conventional method, and the spindle 6 is parallel to the rotation axis C of the workpiece 10, and therefore the tool 5 is bent by the machining resistance. Moreover, the deflection is larger at the center (lower side of the figure) of the work having a small radius of curvature of the scroll. As a result, the side surface of the scroll spiral body 10 is square and the involute shape is lowered, and the wall thickness of the spiral body becomes nonuniform as shown in the figure. On the other hand, in the present invention, as shown in (B), the amount of deformation of the tool is corrected by controlling the relative angle between the spindle spindle 6 and the workpiece 10 in accordance with the fluctuation of the machining load, and as a result, the scrolling is performed. The squareness and involute shape of both sides of the spiral portion can be formed into a desired shape.
[0029]
Hereinafter, embodiments of a processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 5 to 7 show a first embodiment of a processing apparatus according to the present invention, which is applied to the scroll processing apparatus as described above. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a work, which is fixed to a work spindle (not shown) and can be rotated about an axis C in the figure. Reference numeral 5 denotes a tool, and a spindle spindle 6 for rotating the tool 5 is attached to a spindle headstock 17. During machining, the tool 5 that rotates by driving the spindle main shaft 6 advances in the Z-axis direction in the drawing and contacts the workpiece 1. After reaching the scroll groove depth, the workpiece 1 in the X-axis direction in the drawing synchronized with the C-axis rotation The side surface of the scroll spiral body is processed by relative movement with the tool 5.
[0030]
In such a processing machine, the means for giving a correction corresponding to the processing resistance of the tool 5 is the spindle main shaft base 17 equipped with the spindle main shaft 6 and the base plate 18 supporting the spindle main shaft 17 as shown in FIG. The tool 5 is fed to the workpiece 1 so as to correct the deflection of the tool 5 due to machining resistance. The mechanism defines a rotation direction by a rail-shaped rotation guide portion 20 formed on a circle centering on the B axis, and is driven to rotate by a piezoelectric element or a magnetostrictive element 22 attached to the spindle headstock 17. It is. The amount of rotation about the B axis is monitored by a displacement sensor 24, and after passing through an A / D conversion circuit 25, a difference from a target position input in advance by a personal computer 26 is calculated and a drive signal is output to perform D / A conversion. A voltage is applied to the piezoelectric element or the magnetostrictive element 22 after being amplified by the piezoelectric element or magnetostrictive element driving amplifier 28 via the circuit 27.
[0031]
At this time, since the output of the displacement sensor 24 and the driving amount of the piezoelectric element or the magnetostrictive element 22 form a closed loop circuit, the rotation accuracy of the B axis can be controlled with the resolution of the displacement sensor 24. Further, since the piezoelectric element or the magnetostrictive element 22 is used for driving, high-speed response is possible and high rigidity can be ensured. The correction by this mechanism has a resolution down to the second (angle seconds). The workpiece 1 and the tool 5 are relatively moved during machining, but the relative movement does not occur between the machining point and the B-axis rotation center even during that time. Specifically, in the present embodiment, the B axis is also moved in synchronization with the movement of the tool 5.
[0032]
As shown in FIG. 5, in this embodiment, two piezoelectric elements or magnetostrictive elements 22 are provided to obtain high responsiveness regardless of the driving direction. A side view of this embodiment is shown in FIG. 6, and a rear view is shown in FIG. In FIG. 6, a case where the rotation center pin 21 is used together with the rotation guide portion 20 is displayed as a method for defining the rotation direction. However, as long as the rotation guide portion 20 restricts the rotation about the B axis, The rotation center pin 21 is not always necessary. On the contrary, if the rotation center pin 21 is provided, the rotation guide portion 20 does not necessarily need a mechanism for restricting the rotation, and may simply support the spindle headstock 6 so as to be rotatable. In this specification, the rotation guide unit 20 includes any of these cases. According to the present embodiment, for example, a processing machine as shown in FIG. 1 is used as a base machine, and the above-described mechanism that enables rotation about the B-axis is attached to the slide table. A processing machine that achieves shape accuracy such as degree, roundness, and flatness can be obtained.
[0033]
8 to 10 show a second embodiment of the processing apparatus according to the present invention. In FIG. 8, 1 is a workpiece, 5 is a tool, and a spindle spindle 6 for rotating the tool 5 is mounted on a spindle spindle base 17. As the structure in which the spindle headstock 17 is rotated about the B axis with respect to the base plate 18, the rotation direction is defined by the rotation guide portion 20, and the feed screw 31 and the motor 32 apply a rotational driving force. Since the amount of rotation is very small, the linearly driven feed screw 31 can be used. The amount of rotation about the B axis is monitored by the displacement sensor 24, the difference from the target displacement stored in the database 30 is calculated by the personal computer 26 via the A / D conversion circuit 25, and a drive signal is output. After passing through the A conversion circuit 27, the signal is amplified by the amplifier 28, and the rotation amount signal of the feed screw 31 is applied to the motor 32.
[0034]
Since the output of the displacement sensor 24 and the rotation amount of the motor 32 form a closed loop circuit, the rotation accuracy of the B axis can be controlled with the resolution of the displacement sensor 24. Further, if the rotation amount of the feed screw 31 is controlled by the DC servo motor 32, a high-speed response is possible and high rigidity is achieved. The correction by this mechanism has a resolution finely down to the second (angle) unit. The workpiece 1 and the tool 5 move relative to each other during machining, but there is no relative movement between the machining point and the B-axis rotation center even during that time.
[0035]
As a result, the amount of deformation of the tool can be corrected by controlling the rotational position of the spindle spindle 3 in accordance with the fluctuation of the machining load. It becomes possible to process with high accuracy. Such a mechanism that enables rotation about the B-axis is attached to the slide table as a base machine, for example, by using a general scroll processing machine shown in FIG. 1, thereby achieving high-precision squareness, straightness, and roundness. A processing machine that achieves shape accuracy such as flatness can be obtained. A side view of the present embodiment is shown in FIG. 9, and a rear view is shown in FIG.
Note that the control speed for driving the present embodiment is slower than that of the first embodiment, but the range of the rotation angle for correction control can be increased.
[0036]
11 to 13 show a third embodiment of the processing apparatus according to the present invention. The same components as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the rotation direction is defined by the rotation guide unit 20 as a structure that rotates about the B axis, and the cam 36 transmits the force to the actuator 37 by the rotation drive by the motor 32. The rotation about the B axis is performed. At this time, a reaction force 38 such as a spring is disposed on the opposite side of the cam 36, and the reaction force 38 and the cam 36 on the side that transmits the force are adjusted appropriately to give a preload to the operator 37. The rotation about the B axis is smooth.
[0037]
High-speed response is possible if the monitoring by the sensor and the accuracy control based on the calculation by the personal computer are performed in the same manner, and the rotational position of the cam 36 is controlled by a DC servo motor. Become. Similarly, the correction by this mechanism has a resolution of fine units up to the second (angle). The workpiece 1 and the tool 5 move relative to each other during machining, but there is no relative movement between the machining point and the B-axis rotation center even during that time. It is also the same that such a mechanism is attached to a scroll processing machine, and a processing machine that achieves high-precision straightness, straightness, roundness, flatness, and other shape accuracy is obtained. A side view of this embodiment is shown in FIG. 12, and a rear view is shown in FIG.
Compared with the first embodiment, this embodiment has a slower control speed for driving, but has an advantage in that the mechanism for correction control can be made compact and can be realized at low cost.
[0038]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in a processing apparatus equipped with a mechanism that enables rotation about the B axis shown in FIGS. 5 to 13, the rotation amount of the B axis is based on the X coordinate value signal from the processing machine body. It is a method of calculation.
[0039]
An X-coordinate signal 41 from the machine body and a signal 42 from the displacement sensor are input to the comparison calculation unit inside the personal computer. The comparison calculation unit first calculates the current rotation position of the B axis center in step 45 from the data bank 44 and the X coordinate 43 stored in advance, based on the involute curve machining position of the scroll spiral body. To do. Next, using a conversion coefficient determined from the B-axis rotation center and the installation position of the displacement sensor, a displacement amount at the current displacement sensor is calculated in step 46.
[0040]
Next, in step 47, the calculated displacement amount is compared with the output signal 42 from the displacement sensor, and in step 48, a drive output based on the deviation is calculated, and a piezoelectric element or magnetostrictive element, or a feed screw or cam is calculated. Is input to an actuator 49 such as a motor for driving the motor. The actuator 49 is driven by this input signal, the spindle spindle rotates about the B axis, and the output signal 42 of the displacement sensor changes due to the rotation. The drive output 48 is corrected by recalculating the displacement sensor output signal 42 and the X coordinate signal 41 after the change. This is controlled in real time until the end of machining.
[0041]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in the scroll machining apparatus equipped with the mechanism that enables rotation about the B axis shown in FIGS. 5 to 13, the rotation amount about the B axis is based on the start signal from the processing machine body. This is a calculation method.
[0042]
A start signal 51 from the machine body and a signal 42 from the displacement sensor are input to the comparison calculation unit inside the personal computer. In the comparison operation unit, first, the rotation amount of the B-axis center based on the involute curve machining position of the scroll spiral body with time as a variable is stored in advance in the data bank 53, and the stored data bank 53 and the machine body are stored in advance. The machining condition parameter 54 is added to the internal timer 52 starting from the start signal 51, and the current B-axis rotational position is calculated in step 55. Next, using a conversion coefficient determined from the B-axis rotation center and the installation position of the displacement sensor, a displacement amount at the current displacement sensor is calculated in step 56.
[0043]
Next, in step 57, the calculated displacement amount is compared with the output signal 42 from the displacement sensor, and in step 58, a drive output based on the deviation is calculated and input to an actuator 49 such as a piezoelectric element. The actuator 49 is driven by this input signal, the spindle spindle rotates about the B axis, and the output signal 42 of the displacement sensor changes due to the rotation. The displacement output signal 42 after the change and the elapsed time of the internal timer 52 are recalculated to correct the drive output 58. This is controlled in real time until the end of machining.
[0044]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a method of calculating the rotation amount of the center of the B axis from the motor current of the spindle main shaft 6 in the scroll machining apparatus equipped with the mechanism that enables the B axis rotation shown in FIGS. .
[0045]
The current flowing through the spindle spindle motor 61 is monitored with an ammeter or the like, and the current value 62 is taken into the personal computer in real time. The motor current value 62 and the signal 42 from the displacement sensor are input to the comparison calculation unit inside the personal computer. In the comparison calculation unit, first, the machining load for the motor current value is stored as a data bank, and the tool deformation amount calculated from this machining load is further stored in the data bank as the B-axis rotation amount. In step 65, the current B-axis rotation position is calculated from the stored data bank 63 and the motor current 62 measured by an ammeter or the like. Next, using a conversion coefficient determined from the B-axis rotation center and the installation position of the displacement sensor, a displacement amount at the current displacement sensor is calculated in step 66.
[0046]
Next, in step 67, the calculated displacement amount is compared with the output signal 42 from the displacement sensor, and in step 68, a drive output is calculated based on the deviation and input to an actuator 49 such as a piezoelectric element. The actuator 49 is driven by this input signal, the spindle spindle rotates about the B axis, and the output signal 42 of the displacement sensor changes due to the rotation. The drive output is corrected by recalculating with the output signal 42 of the displacement sensor and the monitor current after the change. This is controlled in real time until the end of machining.
[0047]
Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in the scroll machining apparatus equipped with the mechanism that enables the B-axis rotation shown in FIGS. 5 to 13, the rotation amount about the B-axis center is determined by the twist angle of the rotation axis of the tool 5 or the spindle spindle 6. It is a method of calculating from.
[0048]
The twist angle of the rotation axis of the tool or spindle spindle is monitored by a torque sensor 71 such as a photoelasticity measurement method using laser light, and the twist angle 72 is taken into the personal computer in real time. The torsion angle 72 and the signal 42 from the displacement sensor are input to the comparison calculation unit inside the personal computer. In the comparison calculation unit, first, the machining load with respect to the torsion angle is stored as a data bank, and the tool deformation amount calculated from this machining load is further stored in the data bank as the B-axis rotation amount. From the stored data bank 73 and the torsion angle 72 measured by the torque sensor 71 etc., the current rotational position about the B axis is calculated in step 75. Next, using the conversion coefficient determined from the B-axis rotation center and the installation position of the displacement sensor, the displacement amount at the current displacement sensor is calculated in step 76.
[0049]
Next, in step 77, the calculated displacement amount is compared with the output signal 42 from the displacement sensor, and in step 78, a drive output based on the deviation is calculated and input to an actuator 49 such as a piezoelectric element. The actuator 49 is driven by this input signal, the spindle spindle rotates about the B axis, and the output signal 42 of the displacement sensor changes due to the rotation. The displacement sensor output signal 42 and the twist angle after the change are recalculated to correct the drive output. This is controlled in real time until the end of machining.
[0050]
Next, the content of the eighth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a method of calculating the rotation amount of the center of the B axis from the cutting / grinding power during processing in the scroll processing apparatus equipped with the mechanism enabling the B axis rotation shown in FIGS. is there.
[0051]
The cutting / grinding power during processing is monitored by a dynamometer 81 with a built-in piezoelectric element provided below the spindle headstock, and the processing power, that is, the processing resistance 82 is taken into the personal computer in real time. The processing resistor 82 and the signal 42 from the displacement sensor are input to the comparison calculation unit inside the personal computer. In the comparison operation unit, first, the tool deformation amount with respect to the machining resistance, and further the rotation amount about the B-axis center are stored in the data bank. From the stored data bank 83 and the machining resistance 82 measured by the dynamometer 81 and the like, the current rotational position about the B axis is calculated in step 85. Next, using the conversion coefficient determined from the B-axis rotation center and the installation position of the displacement sensor, the displacement amount at the current displacement sensor is calculated at step 86.
[0052]
Next, in step 87, the calculated displacement amount is compared with the output signal 42 from the displacement sensor, and in step 88, a drive output is calculated based on the deviation and input to an actuator 49 such as a piezoelectric element. The actuator 49 is driven by this input signal, the spindle spindle rotates about the B axis, and the output signal 42 of the displacement sensor changes due to the rotation. The displacement sensor output signal 42 and the machining resistance after the change are recalculated to correct the drive output. This is controlled in real time until the end of machining.
[0053]
A ninth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a method for calculating the rotation amount about the B-axis center shown in FIGS. 14 to 18 (fifth embodiment to eighth embodiment), tool wear, tool performance variation, etc. In order to reduce the influence of instability factors of machining accuracy due to the above, the data bank is updated according to the flow shown in the figure.
[0054]
In the figure, after the scroll shape processing of step 91 is performed in a state where the rotation amount of the spindle main shaft about the B axis is controlled, the straightness of the determined portion of the scroll side wall is measured in step 92. In the next step 93, the measurement result is compared with the previous measurement result, and if there is a change more than the specified value between them, the data bank registered in the comparison operation unit in step 94 is stored. Update. If the change is not more than the specified value, the process returns to step 91 to continue the processing based on the conventional data bank.
[0055]
As a method for updating, for example, using the measurement data immediately after the processing, the rotation amount of the spindle spindle centered on the B axis with respect to various reference signals is multiplied by a correction coefficient to correct the rotation amount of the B axis. If updated, the process returns to step 91 using the updated data bank and processing is performed again. The update of the data bank by this feedback needs to be performed continuously when the processing stability is poor, and may be extracted when the processing stability is good.
[0056]
As described above, the relative rotation around the B axis between the work spindle rotation axis and the tool spindle main axis rotation axis described in the fourth to ninth embodiments can be controlled in-process. However, post-process control is possible as well.
[0057]
Next, a tenth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the scroll machining apparatus equipped with the mechanism that enables rotation about the B-axis center shown in the first to ninth embodiments, the shape accuracy of the involute shape deteriorates due to the deviation of the B-axis rotation center. In order to prevent this, it is necessary to appropriately arrange the B-axis rotation center.
[0058]
FIG. 20 shows a situation in which the tool 5 driven by the spindle main spindle 6 processes the workpiece 1 while receiving the feed in the X-axis direction on the processing point group AA, as viewed from the Y-axis direction. In the figure, when the rotation center 23 is determined by the rotation center pin 21, the rotation center 23 is outside the tool of (b) when it is on the machining point group of FIG. In the case of (c), there are three ways of being in the tool. When the deflection due to the machining resistance that degrades the perpendicularity is only the tool 5 in principle, that is, when the other rigidity is sufficiently larger than the rigidity of the tool 5, it is on the machining point group A-A in (a). If the rotation center 25 is disposed, the shape accuracy of the involute curve does not deteriorate. However, when the rigidity of the spindle main shaft 6 and the rigidity of the workpiece 1 are not sufficiently larger than the rigidity of the tool 5, the ideal position of the rotation center 23 slightly deviates from the machining point group AA. Considering the machining accuracy to be obtained, it is sufficient to consider the deviation amount as much as the tool radius.
[0059]
Even when the ideal rotation center position is known, the actual installation of the rotation center pin 21 may be displaced. Therefore, in the rotation about the B axis, only the perpendicularity between the rotation center pin 21 and the spindle base 17 is made highly accurate, and the deviation in the X axis direction due to the deviation of the rotation center at that time is determined by the machining program of the NC machine. It is possible to cancel the correction of the deviation in the X-axis direction by folding in advance. As a result, a highly accurate involute shape can be obtained, and a highly accurate squareness can also be obtained.
[0060]
If it is assumed that the deviation in the X-axis direction is corrected by a machining program or the like, in principle, the B-axis rotation center 23 exists where it is within the maximum deviation amount for the tool radius as described above. Can be corrected, and the high accuracy that is a problem can be achieved.
[0061]
Next, an eleventh embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment relates to a drive transmission means for imparting B-axis rotation in a scroll processing apparatus equipped with a mechanism that enables B-axis rotation shown in FIGS. In the figure, in order to rotate the spindle main shaft 6 about the B axis, it is necessary to apply a driving force in the rotation direction. In order to efficiently transmit the driving force, a working plate 95 attached to the spindle headstock 17 is disposed on the radial shaft 96, and a linear actuator 97 such as a piezoelectric element is rotated perpendicularly to the radial shaft 96. It arranges in the tangent direction. By arranging in this way, the driving force acts in the tangential direction of the B-axis rotation, so that the B-axis can be efficiently rotated. Other rotating structures and feedback methods are the same as in the other embodiments. Thus, when the range of rotation is a pivot motion, it can be constructed at a lower cost and more compactly than when a rotary actuator is used.
[0062]
Next, a twelfth embodiment in the case where the machining axis angle correction mechanism according to the present invention is applied to an internal grinding machine will be described. FIG. 22 is a perspective view of a general internal grinding machine. A workpiece spindle 102 for rotating the workpiece 101, an X-axis table 103 movable in the X-axis direction for cutting in the radial direction of the workpiece inner diameter, a spindle main shaft 106 for rotating the tool 105, and an axial direction of the workpiece inner diameter, that is, in the Z-axis direction And a Z-axis table 107 for traversing. The operation is performed by rotating the workpiece 101 and the tool 105 and cutting and feeding the workpiece 101 in the radial direction (X-axis direction) by the X-axis table 103 while moving the tool 105 in the axial direction (Z-axis direction by the Z-axis table). ).
[0063]
When machining such a long hole workpiece 101 as shown in FIG. 23 using such a machining apparatus, the inner diameter becomes smaller and the cylindricity deteriorates as the tool 105 goes deeper due to the traverse in the Z-axis direction. There is a phenomenon that the work inner diameter after machining becomes tapered. In order to cope with this, the grinding machine shown in FIG. 22 is used as a base machine, and a mechanism enabling B-axis rotation as shown in FIGS. 5 to 13 is attached on the Z table 107, and FIGS. A grinding device that achieves high-precision squareness, straightness, roundness, cylindricity, etc. by implementing a method that corrects and controls the rotation amount of the B-axis center in-process or post-process. Can be obtained.
[0064]
Furthermore, the cylindricity and straightness of the long hole deteriorate due to the deviation of the B-axis rotation center. In order to prevent this, it is necessary to appropriately arrange the B-axis rotation center. As in the tenth embodiment, the rotation center position may be arranged on the machining point group or in the vicinity thereof. In addition, even if the rotation center position is deviated, a deviation in the X-axis direction can be corrected by a machining program as long as it is a base machine capable of machining by two-axis control of the X-axis and the Z-axis. Thereby, highly accurate roundness, straightness, and cylindricity are obtained.
[0065]
Further, in a grinding apparatus equipped with a mechanism that enables B-axis rotation, the drive transmission direction for applying the B-axis rotation is set to the tangential direction of B-axis rotation in the same manner as in the eleventh embodiment. Power can be transmitted efficiently.
[0066]
Next, a thirteenth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiments described so far, relative rotation around the B axis rotates the spindle main shaft rotation axis with respect to the work spindle rotation axis. In the present embodiment, on the contrary, the work spindle rotating shaft side is rotated.
[0067]
As described above, the center of the B axis for relative rotation is on the machining point group or at a position offset from the machining point group by the tool radius at the maximum, and the relative movement between the B axis and the machining point is performed during machining. There must not be. In the embodiments of the scroll spiral body processing so far, since the feed in the X-axis direction is performed by the movement of the spindle main shaft side provided with the tool, the B-axis rotation mechanism is provided on the same spindle main shaft, Relative movement was avoided.
[0068]
In this embodiment, a mechanism for moving the X axis in the X-axis direction is provided on the work table side, so that the relative movement between the B axis and the machining point can be avoided even when the work side is rotated about the B axis. It is supposed to be. FIG. 24 shows the mechanism, and the work base 3 in the figure is attached to the work base 121. At this time, the work base 3 is movable on the work base 121 in the X-axis direction (direction perpendicular to the drawing). It is supported by. By this movement, feeding in the X-axis direction necessary for machining is performed. The work pedestal 121 is provided with a rotation guide portion 20 that is rotatably supported about the B-axis center similar to that explained in the previous embodiment, between the work pedestal 121 and the base plate 123 that supports the work pedestal 121 below. The work base 121 can be rotated by an amount necessary for correction. With this configuration, even if the workpiece and the tool move relative to each other in the X-axis direction due to the progress of machining, the relative movement between the B axis at the center of relative rotation and the machining point can be eliminated. The drive mechanism and the control mechanism at this time may be exactly the same as those in the previous embodiment that rotates on the spindle main shaft side.
[0069]
The advantage of the configuration as in the present embodiment is that, particularly in a processing apparatus equipped with a multi-axis spindle spindle, it is only necessary to rotate a work table that is lighter in weight than the spindle spindle base. The size can be reduced and when scrolling is performed, the above-mentioned two-axis control of the C-axis (workpiece rotation axis) rotation and the feed in the X-axis direction can be performed on the work bed 3 side which is the same bed. It is in the point that management becomes easy.
[0070]
In order to apply this principle in the internal grinding apparatus, there is a movement of the machining point in the Z-axis direction, which is the axial direction of the cylinder, and it is necessary to avoid a relative movement between this machining point and the B-axis. For this reason, for example, in the case of a grinding apparatus as shown in FIG. 22, the relative movement can be avoided by further moving the feed mechanism in the Z-axis direction from the spindle headstock 107 side to the work table 103 side. Become.
[0071]
Next, a fourteenth embodiment according to the present invention will be described. In the scroll processing, the method of rotating the workpiece 1 and moving the tool 5 in the X-axis direction in accordance with this to process the scroll groove has been described. By doing so, the deflection direction of the tool 5 and the workpiece 1 is determined in one direction (X-axis direction), and thus correction of this direction should be performed about the B-axis (axis parallel to the Y-axis). As another scroll processing method, there is a method in which the scroll groove is formed while the workpiece 1 is not rotated but instead the workpiece 1 is moved relative to the tool 5 in the X-axis and Y-axis directions. In this case, since the deflection direction of the tool 5 and the workpiece 1 is added in the Y-axis direction in addition to the X-axis, the B-axis (parallel to the Y-axis) is provided between the workpiece 1 and the tool 5 in order to correct this deflection. In addition to the relative rotation of the axis, the rotation of the A axis (axis parallel to the X axis) is required.
[0072]
The response to this can be solved by additionally providing a mechanism similar to the rotation mechanism, drive mechanism, and control mechanism centered on the B axis described so far for rotation about the A axis. In this case, it is necessary to support the weight of the entire mechanism of the movable part, but the rotation is controlled by the rotation guide unit 20 so that there is no relative movement between the rotating shaft and the machining point, and the piezoelectric element 22 and other actuators 49 drive It is possible to apply the above concept as it is. In addition to the rotation about the B axis, the structure is complicated by the addition of the rotation mechanism about the A axis. For example, as in the previous embodiment, in addition to the spindle headstock side, This can be mitigated by providing a movable mechanism and sharing either the A-axis or B-axis center rotation on both the work table side and the spindle headstock side.
[0073]
Although the above embodiment is intended for scroll processing, the concept of relative rotation about two axes can be applied to other processing as it is. The application to the cutting and grinding of the long hole according to the previous embodiment is an example. In addition, when the deflection direction of the tool and / or the workpiece is not determined in one direction, the biaxial relative The accuracy can be improved by applying a correction method by rotation. That is, if a relative rotation mechanism about two axes is provided, it is possible to cope with corrections for tool and / or workpiece deflection in all directions. Note that the control mechanism in this case can be provided for each relative rotation axis as described above, but it is more efficient to adopt a two-axis simultaneous control system in which these are integrated.
[0074]
Various embodiments of the high-precision machining apparatus according to the present invention have been described so far with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the tool described in the embodiment can obtain the same effect not only in cutting and grinding but also in other tools in general used in a processing method in which a reaction force is generated. Needless to say, the angle correction of the machining axis can be applied not only to correct deformation due to reaction force such as machining resistance but also to correction for other factors such as reproducible thermal deformation.
[0075]
【The invention's effect】
In the machining apparatus according to the present invention, the machining resistance works from one direction of the tool, and the tool deflection direction and the workpiece deflection direction are determined in one direction, so that the spindle spindle correction direction is as simple as one axis direction. It becomes a structure, and the tool deflection amount and the workpiece deflection amount can be corrected. In the machining apparatus according to the present invention, this is corrected by relative rotation between the work spindle rotation axis and the tool spindle main axis rotation axis. By using a processing apparatus having such a mechanism according to the present invention, for example, processing with a good squareness is performed in scroll scroll processing, and processing with good cylindricity or straightness is performed in the inner surface processing of long holes. Can do.
[0076]
In addition, when the tool and workpiece deflection directions are in two directions, the same effect can be obtained by making the spindle main axis correction in the two axis directions. It is possible to cope with the deflection of the tool and the workpiece in all directions. By correcting one of the two-axis corrections by driving on the workpiece side and correcting the other axis by driving on the spindle main axis side, the complexity of the apparatus can be reduced.
[0077]
In addition, since the processing load fluctuation caused by the scroll shape is controlled in-process or post-process by rotating the B axis, the workpiece shape angle in the tool axis direction can be controlled arbitrarily. The workpiece shape in the direction can be controlled arbitrarily.
[0078]
In addition, the X-axis direction shift caused by the rotation of the B-axis center is optimized at the position of the B-axis rotation center or corrected by a machining program. In the long hole drilling, higher precision cylindricity or straightness can be obtained.
[0079]
In addition, by arranging the rotation driving direction about the B axis in the tangential direction of rotation, the driving force can be transmitted efficiently, smooth movement is possible, and high-precision and high-speed machining can be performed at low cost. .
[0080]
The rotation about the B axis can be performed not only on the spindle main axis side but also on the work spindle side, increasing the flexibility of downsizing the rotating mechanism, maintaining and improving scrolling accuracy, or selecting equipment layout. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a general scroll processing machine according to the prior art.
FIG. 2 is a front view showing an overview of a scroll spiral body.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a position of a scroll shape, a radius of curvature, and a contact length.
FIG. 4 is an explanatory diagram comparing the processing according to the prior art and the processing based on the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing the processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
6 is a side view of the processing apparatus shown in FIG.
7 is a rear view of the processing apparatus shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a plan view showing a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view of the processing apparatus shown in FIG.
10 is a rear view of the processing apparatus displayed in FIG. 8. FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
12 is a side view of the processing apparatus displayed in FIG.
13 is a rear view of the processing apparatus displayed in FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a method for calculating a B-axis rotation amount based on an X coordinate value signal.
FIG. 15 is a block diagram showing a method for calculating a B-axis rotation amount starting from a start signal.
FIG. 16 is a block diagram showing a method for calculating a B-axis rotation amount from a motor current.
FIG. 17 is a block diagram showing a method for calculating a B-axis rotation amount from a twist angle.
FIG. 18 is a block diagram showing a method for calculating a B-axis rotation amount from cutting / grinding power.
FIG. 19 is a flowchart of a data bank update method.
FIG. 20 is a plan view showing a difference in a B-axis rotation center position.
FIG. 21 is a plan view showing an embodiment of the apparatus according to the present invention in which the driving force transmission direction is a tangential direction.
FIG. 22 is a perspective view showing an internal grinding machine according to the prior art.
FIG. 23 is an explanatory view showing a relationship between a long hole workpiece and a grindstone in an internal grinding machine.
FIG. 24 is a side view showing a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 work, 2 work spindle, 3 work base, 5 tool, 6 spindle main spindle, 10 scroll spiral body, 17 spindle main spindle, 20 rotation guide section, 21 B axis rotation center pin, 22 piezoelectric element / magnetostriction element, 23 B axis Rotation center, 24 Displacement sensor, 30 Database, 31 Feed screw, 32 Motor, 36 Cam, 49 Actuator, 101 Long hole work, 102 Work spindle, 105 Tool, 106 Spindle spindle

Claims (21)

保持されたワークと、前記ワークに対向する位置でスピンドル主軸に保持されて所定の回転をする工具との間の相対運動により、ワークの加工を行う加工装置において、
ワーク内面壁の深さ方向のＺ軸と、そのＺ軸に直交する工具の送り方向であるＸ軸と、前記Ｚ軸及びＸ軸とに直交するＹ軸と、前記Ｚ軸に平行なワーク軸Ｃ軸との、計４つの軸に関し、
前記ワークと工具とが、前記Ｘ軸とＺ軸との少なくとも２軸に関して相対移動が可能であり、
前記相対移動が可能な少なくとも２軸に対して、そのワークと工具との相対移動の同時制御が可能であり、
加工条件の変化に伴う加工誤差を補正するため、前記ワークと前記スピンドル主軸回転軸との間の相対回転が可能であり、
前記相対回転の中心軸は、加工点との間で相対移動がなく、
前記相対回転量を制御するため、工具にかかる加工抵抗をインプロセスで検出した結果に基づいて前記ワークと前記スピンドル主軸回転軸のいずれか一方もしくは双方を相手側の軸に対して回転させる制御システムを備えていること、
を特徴とする加工装置。In a processing apparatus for processing a workpiece by a relative motion between the held workpiece and a tool that is held on a spindle main spindle and rotates at a position facing the workpiece,
Z-axis in the depth direction of the work inner wall, X-axis that is the feed direction of the tool orthogonal to the Z-axis, Y-axis orthogonal to the Z-axis and X-axis, and work-axis parallel to the Z-axis For a total of four axes with the C axis,
The workpiece and the tool are capable of relative movement with respect to at least two axes of the X axis and the Z axis;
The relative movement of the workpiece and the tool can be simultaneously controlled with respect to at least two axes capable of the relative movement,
In order to correct machining errors due to changes in machining conditions, relative rotation between the workpiece and the spindle spindle rotation axis is possible.
The central axis of relative rotation, relative movement rather Na between the processing point,
In order to control the amount of relative rotation, a control system for rotating either one or both of the workpiece and the spindle main shaft rotation axis with respect to the counterpart axis based on the result of in-process detection of the machining resistance applied to the tool Having
A processing device characterized by ワークスピンドルに保持されて所定の回転をするワークと、前記ワークに対向する位置で少なくとも１つのスピンドル主軸に保持されて所定の回転をする少なくとも１つの工具との間の相対移動により、スクロール渦巻体を加工する加工装置において、The scroll spiral body is moved by a relative movement between a work held by the work spindle and rotating at a predetermined position and at least one tool held at the spindle main shaft and rotating at a position facing the work spindle. In the processing equipment that processes
渦巻体の溝深さ方向のＺ軸と、そのＺ軸に直交する工具の送り方向であるＸ軸と、前記Ｚ軸およびＸ軸とに直交するＹ軸との、計  The Z axis in the groove depth direction of the spiral body, the X axis which is the feed direction of the tool perpendicular to the Z axis, and the Y axis perpendicular to the Z axis and the X axis 3Three つの相互に直交する軸に関し、For two mutually orthogonal axes,
前記ワークと工具とが、少なくとも前記Ｘ軸とＺ軸とに関して相対移動が可能であり、  The workpiece and the tool are capable of relative movement at least with respect to the X axis and the Z axis;
前記Ｘ軸方向の相対移動と、Ｚ軸と平行な前記ワークの軸であるＣ軸の回転との、少なくとも２つの軸に関する動きが同時に制御可能であり、  The movements on at least two axes of the relative movement in the X-axis direction and the rotation of the C-axis that is the axis of the workpiece parallel to the Z-axis can be controlled simultaneously.
加工条件の変化に伴う加工誤差を補正するため、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間で、Ｙ軸に平行な軸であるＢ軸を中心とした相対回転が可能であり、  In order to correct machining errors due to changes in machining conditions, relative rotation about the B axis, which is parallel to the Y axis, is possible between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis.
前記相対回転の中心である前記Ｂ軸は、ワークと工具間の相対移動時においても、加工点との間で相対移動がなく、  The B axis, which is the center of the relative rotation, has no relative movement between the workpiece and the tool even during the relative movement between the workpiece and the tool.
前記相対回転量を制御するため、工具にかかる加工抵抗をインプロセスで検出した結果に基づき、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸のいずれか一方もしくは双方を相手側の軸に対して回転させる制御システムを備えていること、  In order to control the amount of relative rotation, based on the result of in-process detection of the machining resistance applied to the tool, either or both of the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis are rotated with respect to the counterpart axis. Having a control system,
を特徴とする加工装置。A processing device characterized by ワークスピンドルに保持されて所定の回転をする円筒状のワークの内面を、前記ワークに対向する位置でスピンドル主軸に保持されて所定の回転をする研削工具を用いて、前記ワークの円筒の軸であるＺ軸方向へのトラバースと、前記Ｚ軸に直交する前記円筒半径方向のＸ軸方向への送りとにより内面研削を行う加工装置において、The inner surface of the cylindrical workpiece that is held by the workpiece spindle and rotates at a predetermined rotation is moved on the cylindrical axis of the workpiece by using a grinding tool that is held at the spindle main shaft and rotates at a position facing the workpiece. In a processing apparatus that performs internal grinding by traversing in a certain Z-axis direction and feeding in the X-axis direction of the cylindrical radial direction orthogonal to the Z-axis,
加工条件の変化に伴う加工誤差を補正するため、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間で、Ｙ軸に平行な軸であるＢ軸を中心とした相対回転が可能であり、  In order to correct machining errors due to changes in machining conditions, relative rotation about the B axis, which is parallel to the Y axis, is possible between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis.
前記相対回転の中心である前記Ｂ軸は、ワークと工具間の相対移動時においても、加工点との間で相対移動がなく、  The B axis, which is the center of the relative rotation, has no relative movement between the workpiece and the tool even during the relative movement between the workpiece and the tool.
前記相対回転量を制御するため、工具にかかる加工抵抗をインプロセスで検出した結果に基づき、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸のいずれか一方もしくは双方を相手側の軸に対して回転させる制御システムを備えていること、  In order to control the amount of relative rotation, based on the result of in-process detection of the machining resistance applied to the tool, either or both of the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis are rotated with respect to the counterpart axis. Having a control system,
を特徴とする加工装置。A processing device characterized by 前記制御システムが、  The control system is
スピンドル主軸を固定する主軸台とその主軸台を支持する台板との間に設けられ、前記主軸台を前記Ｂ軸中心に回転可能に支持する回転ガイド部と、  A rotation guide portion provided between a headstock for fixing the spindle main spindle and a base plate for supporting the main spindle, and rotatably supporting the spindle base about the B axis;
前記回転ガイド部に支持された主軸台にＢ軸中心の回転駆動力を与えるアクチュエータと、  An actuator for applying a rotational driving force about the B axis to the headstock supported by the rotation guide portion;
前記Ｂ軸中心の回転量を監視するセンサと、  A sensor for monitoring the amount of rotation about the B axis;
前記回転量の基準値を含むデータバンクと、  A data bank including a reference value of the rotation amount;
前記データバンクに含まれるデータを基に前記回転量を制御するフィードバック回路と、  A feedback circuit that controls the amount of rotation based on data included in the data bank;
を有することを特徴とする、請求項２もしくは３にかかる加工装置。The processing apparatus according to claim 2, wherein the processing apparatus includes: 前記スピンドル主軸台に回転駆動力を与えるアクチュエータが、圧電素子もしくは磁歪素子であることを特徴とする、請求項４にかかる加工装置。The processing apparatus according to claim 4, wherein the actuator that applies a rotational driving force to the spindle headstock is a piezoelectric element or a magnetostrictive element. 前記スピンドル主軸台に回転駆動力を与えるアクチュエータが、モータ回転駆動による送りねじ機構であることを特徴とする、請求項４にかかる加工装置。5. The processing apparatus according to claim 4, wherein the actuator that applies a rotational driving force to the spindle headstock is a feed screw mechanism driven by motor rotation. 前記スピンドル主軸台に回転駆動力を与えるアクチュエータが、モータ回転駆動を行うカム機構であることを特徴とする、請求項４にかかる加工装置。5. The machining apparatus according to claim 4, wherein the actuator that applies a rotational driving force to the spindle headstock is a cam mechanism that performs motor rotational driving. 前記回転量の基準値を含むデータバンクには、スピンドル主軸のモータ電流に対する工具変形量とそれに対応する加工誤差補正量即ちＢ軸中心の回転量が含まれ、インプロセスでのスピンドル主軸モータ電流のモニタ結果を上記データと比較演算することにより、前記ワークスピンドル回転軸とスピンドル主軸回転軸との相対回転量を制御することを特徴とする、請求項４にかかる加工装置。The data bank including the reference value of the rotation amount includes the amount of tool deformation with respect to the spindle spindle motor current and the corresponding machining error correction amount, that is, the rotation amount about the B axis, and the spindle spindle motor current in-process. 5. The machining apparatus according to claim 4, wherein the relative rotation amount between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is controlled by comparing the monitor result with the data. 前記回転量の基準値を含むデータバンクには、工具もしくはスピンドル主軸回転軸のねじれ角に対する工具変形量とそれに対応する加工誤差補正量即ちＢ軸中心の回転量が含まれ、インプロセスでの工具もしくはスピンドル主軸回転軸のねじれ角モニタ結果を上記データと比較演算することにより、前記ワークスピンドル回転軸とスピンドル主軸回転軸との相対回転量を制御することを特徴とする、請求項４にかかる加工装置。The data bank including the reference value of the rotation amount includes the amount of tool deformation with respect to the torsion angle of the tool or spindle spindle rotation axis and the corresponding machining error correction amount, that is, the rotation amount about the B axis. Alternatively, the relative rotation amount of the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is controlled by comparing the calculation result of the twist angle monitor of the spindle main axis rotation axis with the data, and the machining according to claim 4 apparatus. 前記回転量の基準値を含むデータバンクには、In the data bank including the reference value of the rotation amount,
スピンドル主軸の動力に対する工具変形量とそれに対応する加工誤差補正量即ちＢ軸中心の回転量が含まれ、インプロセスでのスピンドル主軸動力モニタ結果を上記データと比較演算することにより、前記ワークスピンドル回転軸とスピンドル主軸回転軸との相対回転量を制御することを特徴とする、請求項４にかかる加工装置。The amount of tool deformation with respect to the spindle spindle power and the corresponding machining error correction amount, that is, the rotation amount about the B-axis, is included. By comparing the spindle spindle power monitor result in process with the above data, the workpiece spindle rotation The processing apparatus according to claim 4, wherein a relative rotation amount between the shaft and the spindle main shaft rotation shaft is controlled. 前記データバンクに含まれるデータとの比較演算に基づいて加工したワークを所定の頻度で測定し、その測定結果に基づき前記データバンクに含まれるデータを逐次更新して行くことを特徴とする、請求項８から１０のいずれかにかかる加工装置。The workpiece processed based on the comparison operation with the data included in the data bank is measured at a predetermined frequency, and the data included in the data bank is sequentially updated based on the measurement result. Item 11. A processing apparatus according to any one of Items 8 to 10. 前記加工抵抗による工具たわみを補正するに際し、前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸とのＢ軸中心の相対回転に加え、そのＢ軸回転中心とスピンドル主軸とのずれによるＸ軸方向の誤差を補正する手段を更に有することを特徴とする、請求項４から１１のいずれかにかかる加工装置。When correcting the tool deflection due to the machining resistance, in addition to the relative rotation of the B spindle center between the work spindle rotation axis and the spindle spindle rotation axis, an error in the X axis direction due to the deviation between the B axis rotation center and the spindle spindle The processing apparatus according to any one of claims 4 to 11, further comprising means for correcting 前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転との相対回転におけるＢ軸回転の中心軸が、加工点群上もしくは加工点群から工具半径分以内にオフセットして配置されていることを特徴とする、請求項２〜１１のいずれかにかかる加工装置。A center axis of B-axis rotation in relative rotation between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation is arranged on the machining point group or offset within the tool radius from the machining point group, The processing apparatus concerning any one of Claims 2-11. 前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸とのＢ軸中心の相対回転における回転駆動力の伝達方向がＢ軸中心円の接線方向となることを特徴とする、請求項４〜１１のいずれかにかかる加工装置。The transmission direction of the rotational driving force in the relative rotation about the B axis between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is a tangential direction of the B axis center circle. Processing equipment. 前記ワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間のＢ軸中心の相対回転を駆動・制御する前記機構が、ワークスピンドルを取り付けたワーク台側に設けられ、前記スピンドル主軸回転軸に対してワークスピンドル回転軸の方をＢ軸中心に回転させることを特徴とする、請求項２〜１４のいずれかにかかる加工装置。The mechanism for driving and controlling the relative rotation of the B-axis center between the work spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis is provided on the work table side to which a work spindle is attached, and is connected to the spindle main axis rotation axis. The processing apparatus according to claim 2, wherein the work spindle rotation axis is rotated about the B axis. 前記ワークもしくはワークスピンドル回転軸と前記スピンドル主軸回転軸との間の相対回転は、細かくは秒単位の角度に至るまでの分解能を持つことを特徴とする、請求項１から１５のいずれかにかかる加工装置。16. The relative rotation between the workpiece or the workpiece spindle rotation axis and the spindle main axis rotation axis has a resolution that finely reaches an angle of a second unit, according to any one of claims 1 to 15. Processing equipment. スクロール圧縮機に使用されるスクロール渦巻体であって、前記スクロール渦巻体の側面の内、渦巻の中心に向いた面である内向面、もしくは前記内向面の裏側の面となる外向面のいずれか一方もしくは双方が、請求項１から１６のいずれか一に記載の加工装置を用いて形成されていることを特徴とするスクロール渦巻体。A scroll spiral body used in a scroll compressor, wherein one of a side surface of the scroll spiral body, an inward surface which is a surface facing the center of the spiral, or an outward surface which is a back surface of the inward surface One or both sides are formed using the processing apparatus as described in any one of Claims 1-16, The scroll spiral body characterized by the above-mentioned. 前記スクロール渦巻体の側面が、切削加工もしくは研削加工により形成されることを特徴とする、請求項１７に記載のスクロール渦巻体。The scroll scroll body according to claim 17, wherein a side surface of the scroll spiral body is formed by cutting or grinding. スクロール圧縮機に使用されるスクロール渦巻体の側面を加工する方法であって、A method for processing a side surface of a scroll spiral body used in a scroll compressor,
加工位置が変化することによって生ずる工具の加工抵抗を検出するステップと、  Detecting the machining resistance of the tool caused by the change of the machining position;
前記検出結果を予め入力しておいたデータベースと照合するステップと、  Collating the detection result with a previously input database;
前記照合結果に応じ、スクロール渦巻体を保持するワークスピンドル回転軸と工具を保持するスピンドル主軸回転軸との両軸間を相対的に回転させるステップと、  In accordance with the collation result, relatively rotating between the spindle of the work spindle holding the scroll spiral body and the spindle spindle rotating shaft holding the tool;
を含むことを特徴とする方法。  A method comprising the steps of: 前記加工抵抗を検出するステップが、前記スピンドル主軸のモータ電流を検出すること、前記工具もしくはスピンドル主軸回転軸のねじれ角を検出すること、前記スピンドル主軸動力を検出すること、のいずれかを含むことを特徴とする、請求項１９にかかる方法。The step of detecting the machining resistance includes one of detecting a motor current of the spindle main shaft, detecting a twist angle of the tool or the spindle main shaft rotation shaft, and detecting the spindle main shaft power. 20. A method according to claim 19, characterized in that 前記加工が、ミリング加工または研削加工のいずれかであることを特徴とする、請求項１９にかかる方法。20. A method according to claim 19, characterized in that the machining is either milling or grinding.
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