JPH0241845A - スクロール形状の加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コンプレッサ等に使用される。インボリュー
ト曲線で形成されるスクロール形状のワークのスクロー
ル壁面を切削加工する加工装置に関する。

（従来の技術） 近年、エアコン等に用いられるコンプレッサとして、旋
回運動あるいは軌道運動により流体を移動させる容積式
渦巻流体機械が開発され、実用に供されている。

この容積式渦巻流体機械は、所定高さの渦巻状（スクロ
ール形状）の壁面を有する一対の（互いに鏡面対称の関
係にある）円板を１８０’角度をずらせて組合せ、互い
の渦巻壁を接触させつつ角度関係を保って相対的に旋回
させるものであり、運転がスムーズ・低騒音・低振動・
高速回転が可能および高効率であるといった数々の優れ
た特徴を有しているために注目を集めているものである
。

そして、上記スクロール形状を構成する渦巻曲線は、幾
何学的完全性からインボリュート曲線が用いられる。

このようなスクロール形状の加工は、インボリュート曲
線の関係式を直交座標系の座標値に置き換えてこの座標
値をＸ−Ｙ座標系のＮＣ工作機械に入力し、加工工具と
スクロール部品（ワーク）とを相対運動させることによ
り行うことができるが、ＮＣ装置の情報処理能力により
加工時間が規制されたり、Ｘ−Ｙ補間を行った場合にＮ
Ｃ装置のサーボの追従遅れによってスクロール部品の中
央部では加工工具の移動軌跡の誤差が大きくなって送り
速度を上げることができないといった問題がある。この
ため、例えば特開昭６２−８８５０７号公報に開示され
ているように、加工工具の中心位置をスクロール部品の
インボリュート曲線の基礎円に接する直線上で移動させ
ると共に、これと同期させてスクロール部品をインボリ
ュート曲線の基礎円中心を回転中心として回転させて加
工することにより、加工工具の移動方向をインボリュー
ト曲線の法線方向となし、高速かつ高精度での加工を行
い得るようにした加工装置が知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の如くして折角加工精度の向上を図って
も、実際には、工具台に対する加工工具の組付は精度誤
差による変位や、ワーク台および工具台の主軸の加工中
における熱変位等によって加工精度が低下する場合があ
る。そして、この加工工具の組付は精度誤差による変位
や主軸の熱変位等が、上記ワーク台と工具台とを相対的
に接離移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方
向に相対移動させるいわゆる２軸方式にて加工する加工
装置において、ワーク回転中心線と直交する垂直方向に
発生した場合には、これらの変位を補正することができ
ず、高加工精度を確保することができないのが現状であ
った。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、ワーク台と工具台とを相対的に接離
移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方向に相
対移動させるいわゆる２軸方式にて加工する加工装置に
おいて、ワークの回転とワーク台および工具台の相対移
動を適切にコントロールすることにより、加工工具や主
軸にワーク回転中心線と直交する垂直方向の変位が発生
しても、曲率が時々刻々と変化するワークのスクロル壁
面を常に精度良く確実に切削加工し得る加工装置を提供
せんとすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の請求項（１）記載
の解決手段は、インボリュート曲線により形成されるス
クロール形状のワークを回転可能に支持するワーク台と
、加工工具を回転可能に支持する工具台と、上記ワーク
のスクロール壁面を上記加工工具で切削加工すべく上記
ワーク台と工具台とを加工プログラムに基づき相対的に
接離移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方向
に相対移動させる制御手段とを備えたスクロール形状の
加工装置とし、かつ上記ワーク台と工具台とのワーク回
転中心線と直交する垂直方向の相対変位を検出する変位
検出手段を設ける。さらに、該変位検出手段で検出され
た変位を上記ワークの回転角と、上記ワーク台と工具台
とのワーク回転中心線と直交する水平方向の相対移動量
とに分割／７ｊＬ算して上記加工プログラムを補正する
補正演算手段を上記制御手段に設ける。

この場合、請求項（２）では、変位検出手段を、ワり台
と工具台との熱によるワーク回転中心線と直交する垂直
方向の経時的相対変位と、ワークの加工時間との相関関
係が予め記憶された変位−時間記憶手段で構成したもの
である。

また、請求項（３）では、変位検出手段を、ワーク台の
主軸温度及び／又は工具台の主軸温度を検出する温度検
出手段と、該温度検出手段で検出された主軸温度に基づ
きワーク台と工具台とのワーク回転中心線と直交する垂
直方向の相対変位を演算する変位演算手段とで構成した
ものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、ワーク台と工具台とを
制御手段の加工プログラムに基づき相対的に接離移動さ
せかつワーク回転中心線と直交する水平方向に相対移動
させる２軸方式により、ワクのスクロール壁面が加工工
具により切削加工される。そして、加工工具の組付は精
度誤差等によって上記ワーク台と工具台とかワーク回転
中心線と直交する垂直方向に相対変位している場合には
、このことが変位検出手段によって検出され、この検出
された変位が、上記制御手段の補正演算手段でワーク回
転角と、上記ワーク台と工具台とのワーク回転中心線と
直交する水平方向の相対移動量とに分割演算されて上記
加工プログラムが補正される。

このように、加工工具や主軸にワーク回転中心線と直交
する垂直方向の変位が発生しても、この変位に相当して
制御手段の加工プログラムか補正されることから、曲率
が時々刻々と変化するワークのスクロール壁面が常に精
度良く確実に切削加工されることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の実施例に係るスクロール形状の加工装
置の装置本体１を概略的に示し、該装置本体１は、ベツ
ド２の一端側に配置されたワーク台３と、ベツド２の他
端側に配置された工具台４とを備えてなり、上記ワーク
台３には、ワーク主軸５が第１サーボモータ６により回
転可能に配置され、インボリュート曲線により形成され
るスクロール形状のワーク（図示せず）を上記ワーク主
軸５に保持せしめた状態でワーク台３に回転可能に支持
するようになされている。一方、上記工具台４には、複
数（図では３つ）の工具主軸７，７゜７が第２サーボモ
ータ８により回転可能に配置され、該各工具主軸７には
、上記ワークのスクロール壁面を切削加工する加工工具
９が回転一体に装着されている。また、上記工具台４は
、Ｘ軸テブル１０に移動可能に支持され、第３サーボモ
ータ１１により上記ワーク主軸５（ワーク回転中心線）
と直交する水平方向に移動するようになされている。さ
らに、上記Ｘ軸テーブル１０は、上記ベツド２の上面に
固定されたＺ軸テーブル１２に移動可能に支持され、第
４サーボモータ１３により上記ワーク主軸５の軸方向に
移動するようになされている。

また、上記装置本体１の第１〜４サーボモータ６．８．
１１．１３は、制御手段としての制御装置１４の加工プ
ログラムに基づいてそれぞれ駆動制御される。該制御装
置１４は、第１図に示すように、所望のインボリュート
曲線のインボリュート部、円弧部および直線部のＮＣ言
語によるＸ−Ｙ座標系の入力データを、予めプログラム
されている計算式に従ってｘ−ｃＩ！ｉｉ！座標系のＮ
Ｃデータに変換演算する第１〜３ＮＣデータ変換演算部
１５〜１７を備えてなる。また、該第１〜３ＮＣデータ
変換演算部１５〜１７はＮＣデー２部１８に接続され、
第１〜３ＮＣデータ変換演算部１５〜１７で演算された
各ＮＣデータのＸ軸位置（Ｘ軸方向移動り、Ｃ軸回転角
度およびそれらの分配時間Ｔの演算結果を上記ＮＣデー
タ部１８に入力するようになされている。さらに、該Ｎ
Ｃデータ部１８は、本発明の特徴として、補正演算手段
としての補正演算部１つに接続され、該補正演算部１９
には、上記ワーク台３と工具台４とのワーク回転中心線
と直交する垂直方向の相対変位を検出する変位検出手段
としての変位検出装置２０か接続されている。そして、
該変位検出装置２０て検出された変位を上記補正演算部
１９に人力して、上記ワークの回転角と、上記ワーク台
３と工具台４とのワーク回転中心線と直交する水平方向
の相対移動量とに分割演算して上記ＮＣデータ部１８の
Ｘ−Ｃ−Ｔデータを補正するようになされている。

その分割演算および補正の詳細を第２図に基づいて説明
するに、今、ワークＷか回転角ＣＯだけ回転したときに
おける加工工具９の正規（プログラム通り）の加工位置
（工具中心）が、Ｘ軸上を実線にて示す如くワークＷの
回転中心からＸｏだけ離れた位置にあるとする。このと
き、実際の加工工具９が、上記正規の加工位置から破線
にて示す如くワーク台３と工具台４とのワーク回転中心
線と直交する垂直方向（Ｙ軸方向）にΔｙだけ変位して
いると、このことを変位検出装置２０で検出し、この変
位量Δｙを補正演算部１つでワークＷの回転角αと、加
工工具９のワーク回転中心線と直交する水平方向（Ｘ軸
方向）の移動量βとに分割演算する。そして、この分割
演算値に基づいて上記正規のＮＣデータＣｏ、Ｘｏを実
際の加工工具９の位置に対応するよう、つまり加工工具
９が仮想Ｘ軸（図で′を付して表わすＸ′軸）上の仮想
線にて示す位置にくるよう下記の演算式により補正する
ようにする。

Ｘ−Ｘｏ＋β Ｃ鰭ＣＯ＋α −ｈ　　Ｃ−Ｃｏ　＋：ｃｏｓ　−’（Ｘ／Ｘｏ）さら
に、上記補正演算部１９はパルス分配部２１に接続され
、該パルス分配部２１で上記補正されたＮＣデー２部１
８のＸ−Ｃ−Ｔデータをパルス分配し、この分配された
パルスに基づいて装置本体１の第１〜４サーボモータ６
．８，１１．１３を駆動１．す御することにより、上記
ワークＷのスクロール壁面を加工工具９で所定のスクロ
ール形状に切削加工するようになされている。

また、上記変位検出装置２０は、下記の如く各種に構成
することができる。

■　工具主軸７に対する加工工具９の組付は精度誤差（
変位量Δｙ）を予めキー人力することにより構成する。

■　ワーク台３のワーク主軸５温度及び／又は工具台４
の工具主軸７温度を検出する温度検出手段としての温度
センサと、該温度センサで検出された主軸温度に基づき
ワーク台３と工具台４とのワーク回転中心線と直交する
垂直方向の相対変位（変位量Δｙ）を演算する変位演算
手段としての変位演算装置とで構成する。

■　上記■および■を組み合わせて構成する。

■　加工工具９の組付は精度や熱変位による変位量Δｙ
を直接測定する位置センサで構成する。

■　ワーク台３と工具台４との熱によるワーク回転中心
線と直交する垂直方向の経時的相対変位（変位量Δｙ）
と、ワークＷの加工時間との相関関係が予め記憶された
変位−時間記憶手段としての変位−時間記憶装置で構成
する。

このように、本実施例では、インボリュート曲線により
形成されるスクロール形状のワークＷのスクロール壁面
を加工工具９により切削加工する際、ワークＷと工具台
４とのワーク回転中心線と直交する垂直方向の相対変位
Δｙを変位検出装置２０で検出し、該変位検出装置２０
で検出された変位Δｙを制御装置１４の補正演算部１つ
に人力して、上記ワークＷの回転角αと、上記ワーク台
３と工具台４とのワーク回転中心線と直交する水平方向
の相対移動量βとに分割演算し、この演算結果に基づい
てＮＣデー２部１８のＸ−Ｃ−Ｔデータを補正するよう
にした。

このことから、加工工具９やワーク主軸５および工具主
軸７にワーク回転中心線と直交する垂直方向の変位Δｙ
が発生しても、この変位Δｙにト目当して補正されたＮ
Ｃデー２部１８のＸ−Ｃ−Ｔデータに基づき、曲率が時
々刻々と変化するワークのスクロール壁面を常に精度良
く確実に切削加工することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ワーク台と工具
台とを制御手段の加工プログラムに基づき相対的に接離
移動させかつワーク回転中心線と直交する水平方向に相
対移動させる２軸方式によリ、インボリュート曲線によ
り形成されるスクロール形状のワークのスクロール壁面
を加工工具により切削加工する加工装置において、上記
ワーク台と工具台とのワーク回転中心線と直交する垂直
方向の相対変位を検出する変位検出手段と、該変位検出
手段で検出された変位を上記ワークの回転角と、上記ワ
ーク台と工具台とのワーク回転中心線と直交する水平方
向の相対移動量とに分割演算して上記加工プログラムを
補正する補正演算手段とを設けたので、曲率か時々刻々
と変化するワークのスクロール壁面を常に精度良く確実
に切削加工することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はスクロール形状
の加工装置の制御システムを示す制御ブロック図、第２
図は補正演算部での演算要領を説明する説明図、第３図
は加工装置の装置本体の斜視図である。 ３・・・ワーク台、４・・・工具台、９・・・加工工具
、１４・・・制御装置（制御手段）、１つ・・・補正演
算部（補正演算手段）、２０・・・変位検出装置（変位
検出手段）、Ｗ・・・ワーク、Δｙ・・・垂直方向の変
位、α・・・回転角、β・・・水平方向の移動量。

Claims (3)

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