JP7621214B2 - 空調機器における圧縮機等に用いられるスクロール状ワークを加工するスクロール加工機及びスクロール状ワークを加工する方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール加工機及びスクロール状ワークを加工する方法に関する。

従来、特許文献１のように、スクロール状壁の内壁面と外壁面との境界点を含む中心部がインボリュート曲線以外の形状を含む形状に形成され、この中心部とスクロール状壁の外端とを除く部分がインボリュート曲線部とされ、このインボリュート曲線部における内壁面及び外壁面が互いに同一の円を基礎円とするインボリュート曲線状に形成されたスクロール状ワークの加工方法が知られている。

また、特許文献２のように、鏡板上に直立する渦巻状ラップを有するスクロール形状のワークを着脱可能に複数支持するワーク台装置を複数独立して備えて旋回移動させる旋回装置と、加工工具を回転可能に支持する工具主軸を備える複数の工具台と、旋回装置及び複数の工具台を搭載する本体ベッドとを備えたスクロール形状の加工装置は知られている。この加工装置では、複数の工具台のうち少なくとも１つの工具台は、少なくとも２本の加工工具が取付けられた工具主軸により、当該工具台に対向してクランプされた状態のワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを、同時に荒加工を行うように構成されている。

特許第３０２９２２８号公報 特許第３８３３３８６号公報

特許文献１のようなスクロール加工機では、機械１台でワークを１つずつ加工しており、１時間当たり１５～６０個の生産しかできず、量産化の面で問題がある。また、高精度な生産設備のため、高価な専用機を使用するため、１個当たりの生産コストが高いという問題がある。

特許文献２の加工装置では、１つの工具台に複数の工具の主軸が取り付けられ、１つのワーク台装置に複数のワークが取り付けられ、複数の工具及び複数のワークがそれぞれ独立して移動できないため、工具の取付誤差、スピンドルの伸び誤差、工具径の誤差などに対応できない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大幅なコストアップなしに、スクロール形状ワークの生産量を、精度を保ちながら倍増させることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、１台の機械でそれぞれ独立して駆動可能な工具及びワークを同期させながら２個のスクロール状ワークを同時に加工するようにした。

具体的には、第１の発明では、
ベッドと、
上記ベッド上で、Ｘ１軸アクチュエータによってＸ１軸に沿って移動可能なＸ１軸テーブルと、
上記ベッド上で、Ｘ２軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸に平行なＸ２軸に沿って移動可能なＸ２軸テーブルと、
上記Ｘ１軸テーブル上で、Ｚ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸に垂直なＺ１軸に移動可能なＺ１軸テーブルと、
上記Ｘ２軸テーブル上で、Ｚ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸に垂直なＺ２軸に移動可能なＺ２軸テーブルと、
上記Ｚ１軸テーブルに設けられ、上記Ｚ１軸に沿って延び、第１工具が取り付けられる回転可能なＳ１軸と、
上記Ｚ２軸テーブルに設けられ、上記Ｚ２軸に沿って延び、第２工具が取り付けられる回転可能なＳ２軸と、
上記Ｘ１軸テーブルの対向位置に設けられた第１コラムと、
上記Ｘ２軸テーブルの対向位置に設けられた第２コラムと、
上記第１コラムに設けられ、Ｙ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸及び上記Ｚ１軸に垂直なＹ１軸に沿って移動可能なＹ１軸テーブルと、
上記第２コラムに設けられ、Ｙ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸及び上記Ｚ２軸に垂直なＹ２軸に沿って移動可能なＹ２軸テーブルと、
上記Ｙ１軸テーブルに設けられ、上記Ｓ１軸に平行に延び、第１ワークがＣ１軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ１軸と、
上記Ｙ２軸テーブルに設けられ、上記Ｓ２軸に平行に延び、第２ワークがＣ２軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ２軸と、
上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータを同期させて上記第１ワークのスクロール加工を行うと共に、上記Ｘ２軸アクチュエータ、上記Ｙ２軸アクチュエータ及び上記Ｃ２軸モータを上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータの動きに合わせて同期させながら上記第１ワークと同一になるように上記第２ワークのスクロール加工を行う制御装置とを備えている。

上記の構成によると、一対の加工装置を並べて配置できるので、省スペースで制御も容易である。このため、従来のスクロール形状ワークを加工するためのプログラムを用いて２個のスクロール形状ワークを同時に高精度なスクロール加工を行える。しかも、同期させることにより、加工時の振動は同じ箇所で発生するため、より高精度なスクロール加工を行える。

第２の発明では、第１の発明において、
上記制御装置は、上記Ｃ１軸に固定された第１ワークを取り外して交換する間に、上記Ｓ２軸の上記第２工具を取り外して交換し、上記Ｃ２軸に固定された第２ワークを取り外して交換する間に、上記Ｓ１軸の上記第１工具を取り外して交換するように構成されている。

上記の構成によると、第１工具及び第１ワークと第２工具及び第２ワークとの間で互いにタイミングをずらして工具とワークを同時に交換することにより、工具交換時間が削減され、高生産性を確保できる。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記制御装置は、上記Ｓ１軸に対する上記第１工具の取付誤差及び該第１工具が固定される第１スピンドルの伸び誤差を、上記Ｚ１軸アクチュエータによって上記Ｚ１軸を補正することで調整し、上記Ｓ２軸に対する上記第２工具の取付誤差及び該第２工具が固定される第２スピンドルの伸び誤差を、上記Ｚ２軸アクチュエータによって上記Ｚ２軸を補正することで調整するように構成されている。

上記の構成によると、第１工具及び第２工具の取付誤差やスピンドルの伸び誤差をそれぞれ独立してＺ１軸又はＺ２軸方向で調整できるので、さらに高精度なスクロール形状ワークを行える。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記制御装置は、上記第１工具の外径の誤差を、上記Ｘ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸を補正することで調整し、上記第２工具の外径の誤差を、上記Ｘ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸を補正することで調整するように構成されている。

上記の構成によると、再刃研などを行ったために第１工具と第２工具とで外径が大きく異なる場合でも、Ｘ１軸及びＸ２軸をそれぞれ独立して調整することができるので、さらに高精度なスクロール加工を行える。

第５の発明のスクロール状ワークを加工する方法は、
ベッドと、
上記ベッド上で、Ｘ１軸アクチュエータによってＸ１軸に沿って移動可能なＸ１軸テーブルと、
上記ベッド上で、Ｘ２軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸に平行なＸ２軸に沿って移動可能なＸ２軸テーブルと、
上記Ｘ１軸テーブル上で、上記Ｘ１軸に垂直なＺ１軸に移動可能なＺ１軸テーブルと、
上記Ｘ２軸テーブル上で、上記Ｘ２軸に垂直なＺ２軸に移動可能なＺ２軸テーブルと、
上記Ｚ１軸テーブルに設けられ、上記Ｚ１軸に沿って延び、第１工具が取り付けられる回転可能なＳ１軸と、
上記Ｚ２軸テーブルに設けられ、上記Ｚ２軸に沿って延び、第２工具が取り付けられる回転可能なＳ２軸と、
上記Ｘ１軸テーブルの対向位置に設けられた第１コラムと、
上記Ｘ２軸テーブルの対向位置に設けられた第２コラムと、
上記第１コラムに設けられ、Ｙ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸及び上記Ｚ１軸に垂直なＹ１軸に沿って移動可能なＹ１軸テーブルと、
上記第２コラムに設けられ、Ｙ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸及び上記Ｚ２軸に垂直なＹ２軸に沿って移動可能なＹ２軸テーブルと、
上記Ｙ１軸テーブルに設けられ、上記Ｓ１軸に平行に延び、第１ワークがＣ１軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ１軸と、
上記Ｙ２軸テーブルに設けられ、上記Ｓ２軸に平行に延び、第２ワークがＣ２軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ２軸と、を備えたスクロール加工機を準備し、
上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータを同期させて上記第１ワークのスクロール加工を行うと共に、上記Ｘ２軸アクチュエータ、上記Ｙ２軸アクチュエータ及び上記Ｃ２軸モータを上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータの動きに合わせて同期させながら上記第１ワークと同一になるように上記第２ワークのスクロール加工を行う。

上記の構成によると、一対の加工装置を並べて配置できるので、省スペースで制御も容易である。また、従来のスクロール形状ワークを加工するためのプログラムを用いて２個のスクロール形状ワークを同時に高精度なスクロール加工を行える。しかも、同期させることにより、加工時の振動は同じ箇所で発生するため、より高精度なスクロール加工を行える。

以上説明したように、本発明によれば、大幅なコストアップなしに、スクロール形状ワークの生産量を、精度を保ちながら倍増させることができる。

本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図である。 上記加工装置により加工されるスクロール状工作物の一例を示す正面図である。 上記加工装置に備えられるＮＣ制御装置の機能構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は上記スクロール状工作物におけるインボリュート曲線部の内壁面を加工する様子を示す正面図である。 （ａ）は上記スクロール状工作物における中心部を加工する様子を示す正面図、（ｂ）及び（ｃ）は上記スクロール状工作物におけるインボリュート曲線部の外壁面を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部近傍を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部近傍を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部近傍を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部近傍を加工する様子を示す正面図である。 スクロール状工作物における中心部近傍を加工する様子を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がＣ１軸ローディング及びＳ２軸ＡＴＣの開始を示し、（ｂ）がＣ１軸及びＳ２軸のアンクランプを示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がＳ２軸を移動させ、ハンドチャックをＷ軸方向に移動させる様子を示し、（ｂ）がＳ２軸用のツールストッカの回転角度を調整する様子を示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がワークをハンドチャックからアンクランプしてＣ１軸がクランプし、Ｓ２軸で別の第２工具をクランプする様子を示し、（ｂ）がＣ１軸のローディングが完了し、Ｓ２軸の第２工具の装着が完了した様子を示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がＣ２軸ローディング及びＳ１軸ＡＴＣを開始する様子を示し、（ｂ）がＣ２軸及びＳ１軸のアンクランプを示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がロータリテーブルをＷ軸方向に移動させる様子を示し、（ｂ）がＳ１軸用のツールストッカの回転角度を調整する様子を示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がワークをハンドチャックからアンクランプしてＣ２軸がクランプし、Ｓ１軸で別の第１工具をクランプする様子を示し、（ｂ）がＣ２軸のローディングが完了し、Ｓ１軸の第１工具の装着が完了した様子を示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）が一対のワークのスクロール形状ワークの加工を開始する様子を示し、（ｂ）がスクロール状壁の加工方法を第１工具及び第２工具を同期させて行う様子を示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）が２軸同時のＡＴＣを開始する様子を示し、（ｂ）がＳ１軸から第１工具をアンクランプし、Ｓ２軸から第２工具をアンクランプする様子を示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がＳ１軸及びＳ２軸から工具が外れた状態で、Ｚ１軸方向及びＺ２軸方向が後退し、ツールストッカが下降した様子を示し、（ｂ）が一対のツールストッカを回転させる様子を示す。 本発明の実施形態に係るスクロール加工機を示す斜視図であり、（ａ）がＳ１軸及びＳ２軸を逆方向に戻す様子を示し、（ｂ）がツールストッカをＶ１軸方向及びＶ２軸方向に戻し、Ｓ１軸及びＳ２軸のＡＴＣが完了した様子を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係るスクロール加工機１を示す。このスクロール加工機１は、例えば、切削加工機であり、工場などの載置面に載置するベッド２を備える。スクロール加工機１は、研削盤など他の機械加工機でもよい。スクロール加工機１は、スクロール加工機１全体を制御する制御部としてのコントローラ４０を備えている。このコントローラ４０は、例えば、マイクロコンピュータよりなる。

スクロール加工機１は、ベッド２の上方に、複数のワーク３０を交換するガントリローダ２０を備えている。このガントリローダ２０は、例えば、４本の垂直な支持柱２１と２本の水平な走行レール２２とを備え、これら２本の走行レール２２の上を１本の水平レール２３が水平移動に設けられている。この水平レール２３に昇降部材２４が上下昇降移動可能に設けられている。図示しないが、水平レール２３及び昇降部材２４を移動させるアクチュエータは、特に限定されず、例えば、エアシリンダ、電動モータ、油圧シリンダなどで構成されている。このような構成により、昇降部材２４は、ベッド２上の所定範囲内で移動可能となっている。これら支持柱２１、走行レール２２、水平レール２３、昇降部材２４及びこれらを駆動させるアクチュエータでローダが構成されている。

昇降部材２４には、例えば、回転可能なロータリテーブル２５が設けられており、このロータリテーブル２５に複数のハンドチャック２６が設けられている。

ベッド２の側方には、未加工及び加工済のワークを載置するワークストッカ２７が設けられている。ワークストッカ２７は、ワーク３０が搬出入されるコンベア状になっていてもよい。

第１工具５ａ及び第２工具５ｂは、ツールストッカ２８からコントローラ４０の制御により自動で交換できるようになっている。

図１において、スクロール加工機１のベッド２上には上下方向に延びるＹ１軸コラム６ａ及びＹ２軸コラム６ｂが並んで設けられている。このＹ１軸コラム６ａに沿って昇降可能、すなわち、上下方向であるＹ１軸方向に沿って移動可能にＹ１軸テーブル７ａが、このＹ２軸コラム６ｂに沿って昇降可能、すなわち、上下方向であるＹ２軸方向に沿って移動可能にＹ２軸テーブル７ｂがそれぞれ装着されている。

これらＹ１軸テーブル７ａ及びＹ２軸テーブル７ｂは、スクロール状ワークとしてのワーク３０を着脱可能に把持するワークチャック９ａ，９ｂをそれぞれ備え、上記Ｙ１軸コラム６ａ，Ｙ２軸コラム６ｂ内にそれぞれ設けられたボールねじ機構、及び図３にのみ示すＹ１軸モータ６ｃ（Ｙ１軸アクチュエータ）、Ｙ２軸モータ６ｄ（Ｙ２軸アクチュエータ）によってそれぞれ独立して昇降駆動されるようになっている。

第１ワークチャック９ａは、Ｃ１軸モータ９ｃによって第１の主軸であるＣ１軸を中心に回転可能に設けられ、第２ワークチャック９ｂは、Ｃ２軸モータ９ｄによって第２の主軸であるＣ２軸を中心に回転可能に設けられている。

上記ベッド２上には、上記Ｃ１軸及びＣ２軸と垂直なＸ１軸及びＸ２軸方向に延びるＸ軸レール３ｅが設置され、このＸ軸レール３ｅに沿ってスライド可能にＸ１軸テーブル３ａ及びＸ２軸テーブル３ｂがそれぞれ装着されている。これらのＸ１軸テーブル３ａ及びＸ２軸テーブル３ｂは、図３にも示すように、Ｘ１軸アクチュエータとしてのＸ１軸モータ３ｃによって上記Ｘ１軸方向に、Ｘ２軸アクチュエータとしてのＸ２軸モータ３ｄによって上記Ｘ２軸方向にそれぞれ独立してスライド駆動されるようになっている。

上記Ｘ１軸テーブル３ａ上には上記Ｃ１軸と平行なＺ１軸方向に延びるレール４ｃが、Ｘ２軸テーブル３ｂ上にはＣ２軸と平行なＺ２軸方向に延びるレール４ｄが、それぞれ設置され、これらのレール４ｃ，４ｄに沿ってスライド可能にＺ１軸テーブル４ａ、Ｚ２軸テーブル４ｂがそれぞれ装着されている。Ｚ１軸テーブル４ａは、図３に示すＺ１軸アクチュエータとしてのＺ１軸モータ４ｇによって上記Ｚ１軸方向に、Ｚ２軸テーブル４ｂは、図３に示すＺ２軸アクチュエータとしてのＺ２軸モータ４ｈによって上記Ｚ２軸方向に、それぞれ独立してスライド駆動されるようになっている。

上記Ｘ１軸テーブル３ａには、上記Ｚ１軸と平行なＳ１軸回りに回転可能に第１工具５ａが回転可能に支持されている。上記Ｘ２軸テーブル３ｂには、上記Ｚ２軸と平行なＳ２軸回りに回転可能に第２工具５ｂが回転可能に支持されている。Ｓ１軸は、Ｓ１軸モータ４ｅによって、Ｓ２軸は、Ｓ２軸モータ４ｆによって、それぞれ独立して回転されるようになっている。

図１等では、ワーク３０は、円柱状に描いているが、実際には、図２に拡大して示すように、このワーク３０の前面（図２では手前面）には前方にスクロール状壁３２が突設されている。このスクロール状壁３２は、中心部３４及びインボリュート曲線部３５からなっている。中心部３４は、スクロール状壁３２の内壁面と外壁面との境界点を挾む所定領域に形成されており、円弧、直線等、インボリュート曲線以外の形状に形成されている。インボリュート曲線部３５は、上記中心部３４を挾む外壁面３５Ａ及び内壁面３５Ｂを有し、両壁面３５Ａ，３５Ｂは互いに同一の円を基礎円とするインボリュート曲線状に形成されている。したがって、上記Ｘ１軸及びＸ２軸方向並びにＹ１軸及びＹ２軸方向はともに上記基礎円の半径方向と合致する方向に設定されている。

このスクロール加工機１は、図３に示すようなコントローラ（制御部）４０を備えている。このコントローラ４０は、特許文献１のようなスクロール形状ワークの加工方法によるＮＣプログラムにしたがって上記Ｚ１軸モータ４ｇを作動させることにより、一方のワーク３０（第１ワーク）に対する第１工具の位置決めを行うとともに、上記Ｘ１軸モータ３ｃ、Ｙ１軸モータ６ｃ、及びＣ１軸モータ９ｃの作動制御により上記ワーク３０におけるスクロール状壁３２の壁面加工を実行させる。また、コントローラ４０は、上記ＮＣプログラムに同期させて上記Ｚ２軸モータ４ｈを作動させることにより、他方のワーク３０（第２ワーク）に対する第２工具の位置決めを行うとともに、上記Ｘ２軸モータ３ｄ、Ｙ２軸モータ６ｄ、及びＣ２軸モータ９ｄの作動制御により上記ワーク３０におけるスクロール状壁３２の壁面加工を実行させる。コントローラ４０は、この加工制御に関与する機能として、データ読取り部４２、補間データ演算部４４、及びパルス分配部４６を備えている。

データ読取り部４２は、外部から入力されるＮＣデータ（スクロール状壁３２の加工形状や送り速度等）を読取り、記憶するものである。補間データ演算部４４は、データ読取り部４２で読み取られたデータに基づき、上記スクロール状壁３２を加工するための補間データ（詳細後述）を演算し、出力するものである。パルス分配部４６は、上記補間データからＸ１軸、Ｘ２軸、Ｙ１軸、Ｙ２軸、Ｃ１軸、Ｃ２軸、Ｚ１軸、Ｚ２軸、Ｓ１軸及びＳ２軸の各軸モータにパルスを分配し、各軸モータに出力するものである。

－スクロール状壁の加工方法－
次に、この装置により実行されるスクロール状壁３２の加工方法を説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、第１工具５ａ及び第２工具５ｂの中心をインボリュート曲線の基礎円ＢＣの中心に対しＹ１軸及びＹ２軸方向に沿ってそれぞれ負の向き（下方）に基礎円半径ｒｏ分だけ相対的にずらし、このＹ１軸及びＹ２軸位置で第１工具５ａ及び第２工具５ｂをインボリュート曲線部３５の内壁面３５Ｂの径方向外側部に対して図の右側から左側に向かってそれぞれ接触させる。このとき、Ｘ１軸及びＣ１軸並びにＸ２軸及びＣ２軸の動きにより、スクロール状壁の最外端を加工しながら所定の位置にそれぞれ接触させることも可能である。この状態で、第１工具５ａ及び第２工具５ｂと内壁面３５Ｂとの接触点におけるこの内壁面３５Ｂの法線方向は、Ｘ１軸及びＸ２軸方向とそれぞれ合致している。

次に、この状態から、第１工具５ａのＹ１軸方向の相対位置及び第２工具５ｂのＹ２軸方向の相対位置はそれぞれ変えることなく（すなわちＹ１軸モータ６ｃ及びＹ２軸モータ６ｄはそれぞれ作動させることなく）、上記基礎円ＢＣの中心回り（Ｃ１軸及びＣ２軸回り）に図の反時計回り方向にワーク３０をそれぞれ回転させ、この回転に伴う内壁面３５Ｂの半径減少分だけ一方のワーク３０と第１工具５ａ及び他方のワーク３０と第２工具５ｂとをＸ１軸及びＸ２軸方向にそれぞれ相対移動させる。このような動作により、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１工具５ａと内壁面３５Ｂとの接触点における壁面３５Ｂの法線方向をＸ１軸方向に保ちながら、また、第２工具５ｂと内壁面３５Ｂとの接触点における壁面３５Ｂの法線方向をＸ２軸方向に保ちながら、内壁面３５Ｂがその径方向外側部分から径方向内側部分に向かってそれぞれ加工されることとなる。

このような加工が進むうち、図６及び図７に示すように第１工具５ａ及び第２工具５ｂがそれぞれ上記インボリュート曲線状内壁面３５Ｂから中心部３４にさしかかり、さらに図５（ａ）に示すように中心部３４を加工する領域では、図８～図１１に示すように、上記Ｘ１軸方向の相対移動及びＣ１軸回りの回転に加え、Ｙ１軸方向にも第１工具５ａと一方のワーク３０とを相対移動させ、両者の接触点における中心部３４壁面の法線方向を常にＸ１軸方向に保つようにする。また、上記Ｘ２軸方向の相対移動及びＣ２軸回りの回転に加え、Ｙ２軸方向にも第２工具５ｂと他方のワーク３０とを相対移動させ、両者の接触点における中心部３４壁面の法線方向を常にＸ２軸方向に保つようにする。

このようにして中心部３４の加工を進めると、この中心部３４の終点に達した時点では、図１２に示すように、第１工具５ａ及び第２工具５ｂは基礎円中心に対してＹ１軸及びＹ２軸方向に上記と逆向き（すなわち正の向き）に基礎円半径ｒｏ分だけそれぞれずれた位置に自動的に位置することとなる。この状態から、前記図４（ａ）～（ｃ）に示したと同様に、Ｙ１軸方向の相対移動は行わず、ワーク３０をＣ１軸回りに回転させ続けながら、Ｘ１軸方向にのみ第１工具５ａとワーク３０とを相対移動させ、かつ、Ｙ２軸方向の相対移動は行わず、ワーク３０をＣ２軸回りに回転させ続けながら、Ｘ２軸方向にのみ第２工具５ｂとワーク３０とを相対移動させることにより、図１３、図１４、さらには図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、インボリュート曲線部３５の外壁面３５Ａをその径方向内側部分から径方向外側部分に向かって連続加工することができる。

すなわち、この方法は、スクロール状壁３２における加工点にかかわらず、この加工点に対して終始同じ側から第１工具５ａを接触させ、この接触点における壁面の法線方向を常にＸ１軸方向に保ちながら一方のワーク３０を回転させることにより、かつ、第２工具５ｂを接触させ、この接触点における壁面の法線方向を常にＸ２軸方向に保ちながら他方のワーク３０を回転させることにより、インボリュート曲線状内壁面３５Ｂから中心部３４を経てインボリュート曲線状外壁面３５Ａに至るまで連続加工できるようにしたものである。

詳しくは図示しないが、近年、スクロール形状ワーク３０の小型化のため、従来のインボリュート曲線の代わりに代数螺旋が用いられるようになってきたが、加工原理は、インボリュート曲線と同じで、曲線の加工中に、徐々に変化する基礎円半径に合わせてＹ方向に移動することで、加工することができる。

－スクロール加工機の作動－
次に、本実施形態に係るスクロール加工機１の全体の作動について説明する。

図１５（ａ）に示すように、昇降部材２４の、昇降方向をＶ軸方向とし、水平レール２３における移動方向をＵ軸方向とし、走行レール２２に沿う移動方向をＷ軸方向とする。Ｓ１軸用のツールストッカ２８は、上下方向（Ｖ１軸）及び回転（Ｆ１軸）において駆動可能であり、Ｓ２軸用のツールストッカ２８は、上下方向（Ｖ２軸）及び回転（Ｆ２軸）において駆動可能である。ロータリテーブル２５は、ＡＬ軸を中心に９０°ずつの４割回転を行う。

図１に示す待機位置では、Ｓ２軸用のツールストッカ２８のＶ軸方向の位置が－１９００ｍｍで、ＡＬ軸の回転角度が－９０°、Ｕ軸方向位置が－３５５ｍｍにある。

まず、図１５（ａ）に示すように、Ｃ１軸のローディング及びＳ２軸のＡＴＣを開始する。ロータリテーブル２５を、Ｘ２軸方向に＋２００ｍｍ移動させ、Ｓ２軸用のツールストッカ２８をＶ軸方向に４５０ｍｍ下降させる。

次いで、図１５（ｂ）に示すように、ハンドチャック２６をＷ軸方向に－１１０ｍｍ移動させ、Ｃ１軸からアンクランプしたワーク３０をクランプする。一方、Ｓ２軸用のツールストッカ２８をＶ２軸方向に－２５０ｍｍ移動させ、Ｓ２軸から第２工具５ｂをアンクランプする。

次に、図１６（ａ）に示すように、Ｓ２軸をＺ２軸方向に＋５０ｍｍ移動させ、ハンドチャック２６をＷ軸方向に＋１１０ｍｍ移動させる。

次いで、図１６（ｂ）に示すように、Ｓ２軸用のツールストッカ２８のＡＬ軸の回転角度を－９０°、Ｆ２軸の回転角度を６０°とする。

図１７（ａ）に示すように、ハンドチャック２６をＷ軸方向に－１１０ｍｍ移動させ、ハンドチャック２６からワーク３０をアンクランプしてＣ１軸がクランプする。Ｓ２軸をＺ２軸方向に－５０ｍｍ移動し、Ｓ２軸で別の第２工具５ｂをクランプする。

次いで、図１７（ｂ）に示すように、ロータリテーブル２５がＷ軸方向に１１０ｍｍ戻り、Ｃ１軸のローディングが完了する。ツールストッカ２８がＶ２軸方向に２５０ｍｍ戻り、Ｓ２軸の第２工具５ｂの装着が完了する。

図１８（ａ）に示すように、Ｃ２軸ローディング及びＳ１軸ＡＴＣを開始する。ロータリテーブル２５をＵ軸方向に＋７１０ｍｍ移動させ、Ｓ１をＸ１軸方向に－２００ｍｍ移動させる。

次いで、図１８（ｂ）に示すように、ハンドチャック２６をＷ軸方向に－１１０ｍｍ移動させ、Ｃ２軸からアンクランプしたワーク３０を掴む。一方、ツールストッカ２８がＶ１軸方向に－２５０ｍｍ移動し、Ｓ１軸から第１工具５ａをアンクランプする。

図１９（ａ）に示すように、Ｓ１軸がＺ１軸方向に＋５０ｍｍ、ロータリテーブル２５がＷ軸方向に１１０ｍｍ移動する。

次いで、図１９（ｂ）に示すように、Ｓ１軸用のツールストッカ２８は、ＡＬ軸を－９０°、Ｆ１軸を６０°とする。

図２０（ａ）に示すように、ハンドチャック２６をＷ軸方向に－１１０ｍｍ移動させ、アンクランプしたワーク３０をＣ２軸がクランプする。一方、Ｓ１軸がＺ１軸方向に－５０ｍｍ移動し、Ｓ１軸で別の第１工具５ａをクランプする。

次いで、図２０（ｂ）に示すように、ロータリテーブル２５がＷ軸方向に１１０ｍｍ戻り、Ｃ２軸のローディングを完了する。ツールストッカ２８がＶ１軸方向に２５０ｍｍ戻り、Ｓ１軸の第１工具５ａの装着が完了する。

図２１（ａ）に示すように、ロータリテーブル２５は、Ｖ軸方向に４５０ｍｍ上昇し、一対のワーク３０のスクロール形状ワークの加工を開始する。

次いで、図２１（ｂ）に示すように、上述した「スクロール状壁の加工方法」を第１工具５ａ及び第２工具５ｂを同期させて行う。なお、加工中のワークは、昇降部材２４のロータリテーブル２５を適宜回転させてワーク３０の着脱を行う。

図２２（ａ）に示すように、２軸同時のＡＴＣを開始する場合、Ｓ１軸をＸ１軸方向に－２００ｍｍ移動させ、Ｓ２軸をＸ２軸方向に＋２００ｍｍ移動させる。

次いで、図２２（ｂ）に示すように、ツールストッカ２８をＶ１軸、Ｖ２軸方向にそれぞれ－２５０ｍｍ移動し、Ｓ１軸から第１工具５ａをアンクランプし、Ｓ２軸から第２工具５ｂをアンクランプする。

図２３（ａ）に示すように、Ｓ１軸及びＳ２軸をＺ１軸方向及びＺ２軸方向にそれぞれ＋５０ｍｍ移動する。

次いで、図２３（ｂ）に示すように、一対のツールストッカ２８について、Ｆ１軸を６０°とし、Ｆ２軸を６０°とする。

図２４（ａ）に示すように、Ｓ１軸及びＳ２軸がＺ１軸方向及びＺ２軸方向にそれぞれ－５０ｍｍ移動し、第１工具５ａ及び第２工具５ｂをそれぞれクランプする。

次いで、図２４（ｂ）に示すように、ツールストッカ２８は、Ｖ１軸方向及びＶ２軸方向にそれぞれ２５０ｍｍ戻り、Ｓ１軸及びＳ２軸のＡＴＣが完了する。

したがって、本実施形態に係るスクロール加工機１によると、大幅なコストアップなしに生産量を倍増させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、第１工具５ａをＸ１軸方向に移動させ、ワーク３０をＹ１軸方向に移動させ、かつ、第２工具５ｂをＸ２軸方向に移動させ、ワーク３０をＹ２軸方向に移動させるものを示したが、逆に、ワーク３０をＸ１軸及びＸ２軸方向にそれぞれ移動させてもよいし、第１工具５ａをＹ１軸方向に、第２工具５ｂをＹ２軸方向にそれぞれ移動させるようにしてもよい。また、本発明におけるＸ１軸方向とＹ１軸方向及びＸ２軸方向及びＹ２軸方向は、それぞれ互いに直交する方向であって、インボリュート曲線の基礎円の径方向と合致する方向であれば、自由に設定が可能である。

ベッド２上に、Ｚ１軸、Ｚ２軸を配置し、その上に、Ｘ１軸、Ｘ２軸を配置し、さらに、その上に、Ｓ１軸、Ｓ２軸を配置してもよい。

本発明において、第１工具５ａ及び第２工具５ｂの種類は問わず、エンドミル、砥石をはじめとして壁面加工に適した種々の工具が適用可能である。

本発明は、スクロール状壁３２の少なくとも一部における内外壁面がインボリュート形状に代表される渦巻き状に形成されたものに対して広く適用可能であり、それ以外の部分、例えばスクロール最外端３６（図２）等の形状はどのような形状であってもよい。その加工については、本発明による加工方法又は他の加工方法を適宜用いればよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ スクロール加工機
２ ベッド
３ａ Ｘ１軸テーブル
３ｂ Ｘ２軸テーブル
３ｃ Ｘ１軸モータ
３ｄ Ｘ２軸モータ
３ｅ Ｘ軸レール
４ａ Ｚ１軸テーブル
４ｂ Ｚ２軸テーブル
４ｃ レール
４ｄ レール
４ｅ Ｓ１軸モータ
４ｆ Ｓ２軸モータ
４ｇ Ｚ１軸モータ
４ｈ Ｚ２軸モータ
５ａ 第１工具
５ｂ 第２工具
６ａ Ｙ１軸コラム
６ｂ Ｙ２軸コラム
６ｃ Ｙ１軸モータ
６ｄ Ｙ２軸モータ
７ａ Ｙ１軸テーブル
７ｂ Ｙ２軸テーブル
９ａ 第１ワークチャック
９ｂ 第２ワークチャック
９ｃ Ｃ１軸モータ
９ｄ Ｃ２軸モータ
２０ ガントリローダ
２１ 支持柱
２２ 走行レール
２３ 水平レール
２４ 昇降部材
２５ ロータリテーブル
２６ ハンドチャック
２７ ワークストッカ
２８ ツールストッカ
３０ ワーク
３２ スクロール状壁
３４ 中心部
３５ インボリュート曲線部
３５Ａ インボリュート曲線状外壁面
３５Ｂ インボリュート曲線状内壁面
３６ スクロール最外端
４０ コントローラ
４２ データ読取り部
４４ 補間データ演算部
４６ パルス分配部

Claims (5)

1. ベッドと、
   上記ベッド上で、Ｘ１軸アクチュエータによってＸ１軸に沿って移動可能なＸ１軸テーブルと、
   上記ベッド上で、Ｘ２軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸に平行なＸ２軸に沿って移動可能なＸ２軸テーブルと、
   上記Ｘ１軸テーブル上で、Ｚ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸に垂直なＺ１軸に移動可能なＺ１軸テーブルと、
   上記Ｘ２軸テーブル上で、Ｚ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸に垂直なＺ２軸に移動可能なＺ２軸テーブルと、
   上記Ｚ１軸テーブルに設けられ、上記Ｚ１軸に沿って延び、第１工具が取り付けられる回転可能なＳ１軸と、
   上記Ｚ２軸テーブルに設けられ、上記Ｚ２軸に沿って延び、第２工具が取り付けられる回転可能なＳ２軸と、
   上記Ｘ１軸テーブルの対向位置に設けられた第１コラムと、
   上記Ｘ２軸テーブルの対向位置に設けられた第２コラムと、
   上記第１コラムに設けられ、Ｙ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸及び上記Ｚ１軸に垂直なＹ１軸に沿って移動可能なＹ１軸テーブルと、
   上記第２コラムに設けられ、Ｙ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸及び上記Ｚ２軸に垂直なＹ２軸に沿って移動可能なＹ２軸テーブルと、
   上記Ｙ１軸テーブルに設けられ、上記Ｓ１軸に平行に延び、第１ワークがＣ１軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ１軸と、
   上記Ｙ２軸テーブルに設けられ、上記Ｓ２軸に平行に延び、第２ワークがＣ２軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ２軸と、
   上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータを同期させて上記第１ワークのスクロール加工を行うと共に、上記Ｘ２軸アクチュエータ、上記Ｙ２軸アクチュエータ及び上記Ｃ２軸モータを上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータの動きに合わせて同期させながら上記第１ワークと同一になるように上記第２ワークのスクロール加工を行う制御装置とを備えている
   ことを特徴とするスクロール加工機。
2. 上記制御装置は、上記Ｃ１軸に固定された第１ワークを取り外して交換する間に、上記Ｓ２軸の上記第２工具を取り外して交換し、上記Ｃ２軸に固定された第２ワークを取り外して交換する間に、上記Ｓ１軸の上記第１工具を取り外して交換するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール加工機。
3. 上記制御装置は、上記Ｓ１軸に対する上記第１工具の取付誤差及び該第１工具が固定される第１スピンドルの伸び誤差を、上記Ｚ１軸アクチュエータによって上記Ｚ１軸を補正することで調整し、上記Ｓ２軸に対する上記第２工具の取付誤差及び該第２工具が固定される第２スピンドルの伸び誤差を、上記Ｚ２軸アクチュエータによって上記Ｚ２軸を補正することで調整するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール加工機。
4. 上記制御装置は、上記第１工具の外径の誤差を、上記Ｘ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸を補正することで調整し、上記第２工具の外径の誤差を、上記Ｘ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸を補正することで調整するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のスクロール加工機。
5. ベッドと、
   上記ベッド上で、Ｘ１軸アクチュエータによってＸ１軸に沿って移動可能なＸ１軸テーブルと、
   上記ベッド上で、Ｘ２軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸に平行なＸ２軸に沿って移動可能なＸ２軸テーブルと、
   上記Ｘ１軸テーブル上で、上記Ｘ１軸に垂直なＺ１軸に移動可能なＺ１軸テーブルと、
   上記Ｘ２軸テーブル上で、上記Ｘ２軸に垂直なＺ２軸に移動可能なＺ２軸テーブルと、
   上記Ｚ１軸テーブルに設けられ、上記Ｚ１軸に沿って延び、第１工具が取り付けられる回転可能なＳ１軸と、
   上記Ｚ２軸テーブルに設けられ、上記Ｚ２軸に沿って延び、第２工具が取り付けられる回転可能なＳ２軸と、
   上記Ｘ１軸テーブルの対向位置に設けられた第１コラムと、
   上記Ｘ２軸テーブルの対向位置に設けられた第２コラムと、
   上記第１コラムに設けられ、Ｙ１軸アクチュエータによって上記Ｘ１軸及び上記Ｚ１軸に垂直なＹ１軸に沿って移動可能なＹ１軸テーブルと、
   上記第２コラムに設けられ、Ｙ２軸アクチュエータによって上記Ｘ２軸及び上記Ｚ２軸に垂直なＹ２軸に沿って移動可能なＹ２軸テーブルと、
   上記Ｙ１軸テーブルに設けられ、上記Ｓ１軸に平行に延び、第１ワークがＣ１軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ１軸と、
   上記Ｙ２軸テーブルに設けられ、上記Ｓ２軸に平行に延び、第２ワークがＣ２軸モータによって回転可能に取り付けられるＣ２軸と、を備えたスクロール加工機を準備し、
   上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータを同期させて上記第１ワークのスクロール加工を行うと共に、上記Ｘ２軸アクチュエータ、上記Ｙ２軸アクチュエータ及び上記Ｃ２軸モータを上記Ｘ１軸アクチュエータ、上記Ｙ１軸アクチュエータ及び上記Ｃ１軸モータの動きに合わせて同期させながら上記第１ワークと同一になるように上記第２ワークのスクロール加工を行う
   ことを特徴とするスクロール状ワークを加工する方法。

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