JP3612887B2 - スクロール板のシール溝および壁面の加工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール部品のスクロール板のシール溝および壁面の加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、スクロール部品を加工する方法としては、X−Y軸の同時2軸制御により工具とスクロール部品をX−Y軸直交座標上で相対移動させる加工方法(以下、X−Y軸加工と称する)と、特開昭62─57856号に示されているようにスクロール部品をインボリュート曲線の基礎円の中心を回転中心としてC軸により回転させるとともに、工具をX軸によりインボリュート曲線の基礎円の接線上を移動させるX軸、C軸の同時2軸制御の加工方法(以下、X−C軸加工と称する)と、特開平7─104819号に示されているように複数のインボリュート曲線をつないだ形状を加工する場合はインボリュート曲線の基礎円半径が変化するので、スクロール部品と工具の面直を保つために、スクロール部品をインボリュート曲線の基礎円の中心を回転中心としてC軸により回転させるとともに、工具とスクロール部品をX軸、Y軸によりインボリュート曲線の基礎円の接線上を相対移動させる同時3軸制御の加工方法(以下、X−Y−C軸加工と称する)の3種類がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、X−Y軸加工の場合、X軸方向、Y軸方向の熱変位により加工された形状がスクロール部品の中心に対してずれた形状になってしまうという問題があった。
また、X−C軸加工およびX−Y−C軸加工の場合、スクロール部品は基礎円の中心を回転中心として回転しているので熱変位により加工された形状がスクロール部品の中心に対してずれてしまうことはない。しかし、スクロール部品の中心の円弧形状の部分では円弧の曲率が大きいことと、C軸の方向反転が行われるので、加工精度向上のために各軸の合成速度一定の加工を行うとX、Y、C軸の送り速度がインボリュート形状部分の加工時に比べて急激に変化する場合があり、スクロール加工機の動作が追従しきれなくなりスクロール部品の形状精度が悪化するという問題があった。以下にX−Y−C軸加工の場合について具体的な例を示す。X軸方向の送り速度をFX、Y軸方向の送り速度をFY、C軸方向の送り速度をFC、FCのX軸方向の分解速度をFCX、FCのY軸方向の分解速度をFCY、合成速度をFとする。そして、例えば合成速度F=3.8の場合、図5(a)のようにC軸方向の送り速度FCの方向がX、Y軸の送り速度FX、FYの方向が成す90度の範囲内の場合は、FCX、FCYがそれぞれFX、FYと同一方向になり、各軸の送り速度の大きさがFX=2、FY=2、FC=1となる。しかし、図5(b)のようにC軸の送り速度FCの方向がX、Y軸の送り速度FX、FYの方向の成す90度の範囲外の場合は、FCX、FCYがそれぞれFX、FYと逆方向になり相殺してしまうので、合成速度Fを一定値に保とうとすると、各軸の送り速度の大きさはFX=5、FY=6.2、FC=4.3と大きな値となってしまい、X、Y、C軸の速度が急激に変化することになる。
【0004】
そして、この急激な速度変化を防止するために、各軸の送り速度を遅くすると加工時間が長くなるという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、工作物を回転させるC軸と、このC軸と直交するX軸、このX軸と直交するY軸とを備えた加工機を用いてスクロール部品のインボリュート形状と円弧形状から成るスクロール板のシール溝を加工する加工方法において、中心の円弧形状以外のインボリュート形状の部分はスクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具を前記X軸方向に移動させて前記X軸、C軸の同時2軸制御の加工または、スクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具とスクロール部品を前記X軸、Y軸方向に相対移動させて前記X軸、Y軸、C軸の同時3軸制御の加工を行い、中心の円弧形状の部分は前記C軸の回転を停止させ、前記X軸、Y軸の同時2軸制御に切り換えて加工することを特徴とするものである。
【0006】
請求項2のものについては、工作物を回転させるC軸と、このC軸と直交するX軸、このX軸と直交するY軸とを備えた加工機を用いてスクロール部品のインボリュート形状と円弧形状から成るスクロール板の壁面を加工する加工方法において、中心の円弧形状以外のインボリュート形状の部分はスクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具を前記X軸方向に移動させて前記X軸、C軸の同時2軸制御の加工または、スクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具とスクロール部品を前記X軸、Y軸方向に相対移動させて前記X軸、Y軸、C軸の同時3軸制御の加工を行い、中心の円弧形状の部分は前記C軸の回転を停止させ、前記X軸、Y軸の同時2軸制御に切り換えて加工することを特徴とするものである。
【0007】
請求項3のものについては、請求項1に記載のスクロール板のシール溝の加工方法において、少なくとも前記X軸、Y軸の同時2軸制御の加工はインクリメンタル制御にて工具とスクロール部品を相対移動させて加工することを特徴とするものである。
請求項4のものについては、請求項2に記載のスクロール板の壁面の加工方法において、少なくとも前記X軸、Y軸の同時2軸制御の加工はインクリメンタル制御にて工具とスクロール部品を相対移動させて加工することを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第1の実施の形態としてスクロール板のシール溝の加工について図面に基づいて説明する。
図1はスクロール部品1の平面図であり、インボリュート形状のスクロール板3は紙面垂直方向に高さを有しており、その上面にはスクロール圧縮機の圧縮動作中に冷媒が洩れるのを防止するためのシール部材をはめ込むシール溝2が形成されており、このシール溝2の幅はスクロール板3の板厚のおよそ3/5の大きさになっている。スクロール板3の板厚は中心部5が外側部4よりも厚くなっており、それにともないシール溝2の幅も中心部5で外側部4よりも広くなっている。そして、シール溝2は外側部4が複数のインボリュート曲線をつないだインボリュート形状で、切り換え点SCから中心寄りの中心部5は非インボリュート形状の多数の円弧をつないだ円弧形状になっている。
【0009】
次に、上記のスクロール部品1の内、シール溝2の加工について説明する。
図3はスクロール部品1のシール溝2を加工するためのスクロール加工機であり、ベッド20上に固定されたX軸案内台21にはエンコーダ24を有したサーボモータ23により紙面に垂直方向(X軸)に往復移動するテーブル22が設けられている。このテーブル22には主軸台25が固定されており、この主軸台25には工具主軸26が回転可能に支持され、その先端にはシール溝加工用の工具であるエンドミル27が取付けられている。なお、このエンドミル27の直径はシール溝2の外側部4における幅と同じ大きさになっており、スクロール板3の板厚に対してはおよそ3/5の大きさになっている。
【0010】
前記工具主軸26の前面には前記ベッド20上にZ軸案内台28が固定されており、Z軸案内台28にはエンコーダ30を有したサーボモータ29により図中左右方向(Z軸)に往復移動するコラム31が設けられている。コラム31にはエンコーダ34を有したサーボモータ33により図中上下方向(Y軸)に往復移動する工作物主軸台35が設けられており、工作物主軸台35には図略のサーボモータによりZ軸と平行な軸線回り(C軸)に回転駆動される工作物主軸36が設けられている。この工作物主軸36には工作物であるスクロール部品1を着脱可能に保持するチャック37が固定されている。
【0011】
次に、前記構成のスクロール加工機により前記スクロール部品1のスクロール板3のシール溝2を加工する方法について説明する。
スクロール加工機のチャック37によりスクロール部品1を把持し、X軸、Y軸、C軸をアブソリュート制御で移動させてエンドミル27をシール溝2の加工開始点SSに対向させる。次に、スクロール部品1をZ軸方向に移動させてエンドミル27によりスクロール板3の上面に所定深さのシール溝2の加工開始点SSを加工する。
【0012】
このシール溝2は外側部4が複数のインボリュート曲線をつないだインボリュート形状であり、基礎円半径が変化するのでエンドミル27とスクロール板3の面直を保つために、本出願人が既に出願した特開平7─104819号に示されているようにスクロール部品1をシール溝2のインボリュート曲線の基礎円の中心Oを回転中心としてC軸により回転させるとともに、エンドミル27をX軸、スクロール部品1をY軸によりシール溝2のインボリュート曲線の基礎円の接線上を相対移動させて同時3軸制御によりスクロール板3の上面にシール溝2を加工する。
【0013】
そして、外側部4と中心部5の切り換え点SCからは、各軸の急激な送り速度の変化による形状精度の悪化を防ぐために、外側部4を加工していたX−Y−C軸の同時3軸制御からC軸の回転を停止させX─Y軸の同時2軸制御に切り換えて加工を行う。
以上のように、シール溝2の外側部4ではX−Y−C軸の同時3軸制御で加工を行い、中心部5との切り換え点SCからはC軸の回転を停止させX−Y軸の同時2軸制御に切り換えてエンドミル27とスクロール部品1を相対移動させて加工するようにしたので、外側部4を加工中にスクロール部品1は基礎円の中心Oを回転中心として回転しており熱変位によりシール溝2の中心がスクロール板3に対してずれることがないし、中心部5においてX、Y、C軸の急激な速度変化がなく、シール溝2の形状精度が向上する。
【0014】
なお、外側部4では熱変位の影響のないC軸を回転させてX−Y−C軸の同時3軸制御で加工していたものを、中心部5ではC軸の回転を停止させてX─Y軸の同時2軸制御で加工を行うようにしたので、X軸、Y軸方向の熱変位があった場合、絶対位置で表されるアブソリュート制御で加工を行うと図4に示すようにX−Y−C軸上での切り換え点SCとX−Y軸上での切り換え点SCがずれてしまい、切り換え点SCと加工終了点SFが一致しなくなる場合がある。そこでさらに高精度の加工を行うために、切り換え点SCからは次の移動先が現在の位置からの増減によって表されるインクリメンタル制御にてエンドミル27とスクロール部品1を相対移動させて加工する。このアブソリュート制御からインクリメンタル制御への切り換えは、周知の技術であるNCプログラム中でのGコードの記述によって行う。
【0015】
そして、シール溝2の幅は中心部5ではエンドミル27の直径よりも広くなっており1パスでは加工できないので外側部4と中心部5の切り換え点SCからは、最初にスクロール板3の外壁6側を加工して、次に内壁7側を加工して加工終了点SFすなわち切り換え点SCに戻ってくるという加工経路をたどる。
以上のように、切り換え点SCからの中心部5は次の移動先が現在の位置からの増減によって表されるインクリメンタル制御にて加工するようにしたので、X軸方向、Y軸方向の熱変位があった場合でも、制御軸が切り換わることによりエンドミル27とスクロール部品1の相対位置がずれることがなく、従ってX−Y−C軸の同時3軸制御の加工の終了点である切り換え点SCとX−Y軸の同時2軸制御の加工の終了点である加工終了点SFを一致させることができる。
【0016】
なお、上記実施の形態でシール溝2の外側部4を加工する際には、アブソリュート制御で加工するようにしたが、インクリメンタル制御で加工してもよい。
また、上記実施の形態ではシール溝2の外側部4が複数のインボリュート曲線をつないだ形状のため、X−Y−C軸の同時3軸制御にて加工を行ったが、外側部4が単一のインボリュート曲線により成り立っている場合は、X−C軸の同時2軸制御にて加工を行ってもよい。
【0017】
次に、本発明の第2の実施の形態としてスクロール板の壁面の加工について図面に基づいて説明する。
第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、図3に示すスクロール加工機においてシール溝2の加工用のエンドミル27が壁面加工用のエンドミル40となっていることのみであり、他の構成は第1の実施形態と同一であるので説明を省略する。なお、エンドミル40の直径は前記第1の実施の形態のシール溝2の加工用のエンドミル27よりも大きくなっている。
【0018】
次に、上記構成のスクロール加工機により前記スクロール部品1のスクロール板2の外壁6および内壁7を加工する方法について図2、図3に基づいて説明する。
スクロール加工機のチャック37によりスクロール部品1を把持し、X軸、Y軸、C軸をインクリメンタル制御で移動させてエンドミル40をスクロール板3の外壁6の加工開始点HSに対向させる。次に、スクロール部品1をZ軸方向に移動させてエンドミル40によりスクロール板3の外壁6の加工開始点HSを加工する。
【0019】
この外壁6は外側部4が複数のインボリュート曲線をつないだインボリュート形状であり、基礎円半径が変化するのでエンドミル40とスクロール板3の面直を保つために、本出願人が既に出願した特開平7─104819号に示されているようにスクロール部品1を壁面のインボリュート曲線の基礎円の中心Oを回転中心としてC軸により回転させるとともに、エンドミル40をX軸、スクロール部品1をY軸により外壁6のインボリュート曲線の基礎円の接線上を移動させて同時3軸制御によりスクロール板3の外壁6を加工する。
【0020】
そして、外側部4と中心部5の切り換え点HC1からは、各軸の急激な送り速度の変化による形状精度の悪化を防ぐために、外側部4を加工していたX−Y−C軸の同時3軸制御からC軸の回転を停止させX─Y軸の同時2軸制御に切り換えて加工を行う。
以上のように、壁面の外側部4ではX−Y−C軸の同時3軸制御で加工を行い、中心部5との切り換え点HC1からはC軸の回転を停止させX−Y軸の同時2軸制御に切り換えてエンドミル40とスクロール部品1を相対移動させて加工するようにしたので、外側部4を加工中にスクロール部品1は基礎円の中心Oを回転中心として回転しており熱変位によりスクロール板3がスクロール部品1の中心に対してずれることがないし、中心部5においてX、Y、C軸の急激な速度変化がなくスクロール板3の形状精度が向上する。
【0021】
なお、外側部4では熱変位の影響のないC軸を回転させてX−Y−C軸の同時3軸制御で加工していたものを、中心部5ではC軸の回転を停止させてX─Y軸の同時2軸制御で加工を行うので、X軸、Y軸方向の熱変位があった場合、絶対位置で表されるアブソリュート制御で加工を行うとX−Y−C軸上での切り換え点HC1とX−Y軸上での切り換え点HC1がずれてしまい、切り換え点HC1での形状精度が悪化する場合がある。そこでさらに高精度の加工を行うために、切り換え点HC1からは次の移動先が現在の位置からの増減によって表されるインクリメンタル制御にてエンドミル40とスクロール部品1を相対移動させて加工する。
【0022】
そして境界点HKから内壁7の加工へ移行し、中心部5と外側部4の切り換え点HC2まで加工する。
この切り換え点HC2からはX─Y軸の同時2軸制御から外壁6の加工と同じようにX−Y−C軸の同時3軸制御に切り換えて、またこの制御軸の切り換えによる切り換え点HC2のずれを防止するためにインクリメンタル制御で内壁7をスクロール部品1の中心から外側に向かって加工し、加工終了点HFにて壁面の加工を終了する。
【0023】
以上のように、スクロール板3の外壁6および内壁7の加工に際して、切り換え点HC1、HC2からの中心部5は次の移動先が現在の位置からの増減によって表されるインクリメンタル制御にて加工するようにしたので、X軸方向、Y軸方向の熱変位があった場合でも、制御軸が切り換わることによりエンドミル40とスクロール部品1の相対位置がずれることがなく、切り換え点HC1、HC2および中心部5の形状精度が向上する。
【0024】
また、上記実施の形態ではスクロール板3の外側部4が複数のインボリュート曲線をつないだ形状のため、X─Y─C軸の同時3軸制御にて加工を行ったが、外側部4が単一のインボリュート曲線により成り立っている場合は、X─C軸の同時2軸制御にて加工を行ってもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように請求項1および請求項2の発明は、工作物を回転させるC軸と、このC軸と直交するX軸、このX軸と直交するY軸とを備えた加工機を用いてインボリュート形状と円弧形状から成るスクロール板のシール溝および壁面を加工する加工方法において、中心の円弧形状以外のインボリュート形状の部分はスクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具とスクロール部品を前記X軸方向に相対移動させて、前記X軸、C軸の同時2軸制御、もしくはスクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具とスクロール部品を前記X軸、Y軸方向に相対移動させて、前記X軸、Y軸、C軸の同時3軸制御にて加工を行い、中心の円弧形状の部分は前記C軸の回転を停止させ、前記X軸、Y軸の同時2軸制御に切り換えて加工するようにしたので、加工された形状はスクロール部品の中心に対してずれることがなく、また中心部の形状精度が向上する。
【0026】
また、請求項3および請求項4の発明は、中心の円弧形状の部分のX軸、Y軸の同時2軸制御の加工をインクリメンタル制御にて工具とスクロール部品を相対移動させて加工を行うようにしたので、加工時の制御軸の切り換え点における形状精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概略図である。
【図2】本発明の別の実施の形態を示す概略図である。
【図3】本発明の実施の形態のスクロール加工機の側面図である。
【図4】熱変位と制御軸の切り換えによる加工形状のずれを示す図である。
【図5】合成速度一定の場合の各軸の送り速度の大きさと方向の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 スクロール部品
2 シール溝
3 スクロール板
4 外側部
5 中心部
6 外壁
7 内壁
27 シール溝加工用エンドミル
40 壁面加工用エンドミル
SS、HS 加工開始点
SC、HC1、HC2 切り換え点
SF、HF 加工終了点
HK 境界点
O 基礎円中心
Claims (4)
- 工作物を回転させるC軸と、このC軸と直交するX軸、このX軸と直交するY軸とを備えた加工機を用いてスクロール部品のインボリュート形状と円弧形状から成るスクロール板のシール溝を加工する加工方法において、中心の円弧形状以外のインボリュート形状の部分はスクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具を前記X軸方向に移動させて前記X軸、C軸の同時2軸制御の加工または、スクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具とスクロール部品を前記X軸、Y軸方向に相対移動させて前記X軸、Y軸、C軸の同時3軸制御の加工を行い、中心の円弧形状の部分は前記C軸の回転を停止させ、前記X軸、Y軸の同時2軸制御に切り換えて加工することを特徴とするスクロール板のシール溝加工方法。
- 工作物を回転させるC軸と、このC軸と直交するX軸、このX軸と直交するY軸とを備えた加工機を用いてスクロール部品のインボリュート形状と円弧形状から成るスクロール板の壁面を加工する加工方法において、中心の円弧形状以外のインボリュート形状の部分はスクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具を前記X軸方向に移動させて前記X軸、C軸の同時2軸制御の加工または、スクロール部品を前記C軸回りに回転させるとともに、工具とスクロール部品を前記X軸、Y軸方向に相対移動させて前記X軸、Y軸、C軸の同時3軸制御の加工を行い、中心の円弧形状の部分は前記C軸の回転を停止させ、前記X軸、Y軸の同時2軸制御に切り換えて加工することを特徴とするスクロール板の壁面加工方法。
- 請求項1に記載のスクロール板のシール溝の加工方法において、少なくとも前記X軸、Y軸の同時2軸制御の加工はインクリメンタル制御にて工具とスクロール部品を相対移動させて加工することを特徴とするスクロール板のシール溝の加工方法。
- 請求項2に記載のスクロール板の壁面の加工方法において、少なくとも前記X軸、Y軸の同時2軸制御の加工はインクリメンタル制御にて工具とスクロール部品を相対移動させて加工することを特徴とするスクロール板の壁面の加工方法。
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