JPH0241847A - 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（，７Ｚ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、上述の如して折角加工精度の向上を図っても
、スクロール形状の特性としてスクロール壁面の切削部
位の曲率が切削加工中に時々刻々と変化することから、
スクロール壁面に対する加工工具の切削抵抗がこれに伴
って変化し、このため、該加工工具が撓んで切込み量が
変動する結果、ワークを常に精度良く切削加工すること
ができないという問題があった。

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、加工中における加工工具の切込み量
を切削抵抗に応じて適切にコントロルすることにより、
スクロール形状のワークのスクロール壁面を常に精度良
く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、本発明の解決手段は、ワー
ク台に回転可能に支持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のスクロール壁面を工
具台に支持された加工工具により切削加工する加工装置
とし、かつ上記加工工具の切削動力を検出する切削動力
検出手段を設ける。さらに、該切削動力検出手段で検出
された切削動力値に基づき加工工具の実際の切込み量を
求め、かつこの切込み量を予め設定された見学切込り量
と比較して工具逃げ量を演算する工具逃げ量演算手段を
設ける。また、該工具逃げ量演算手段で演算された工具
逃げ量に基づき上記加工工具の切込み量を補正すべく上
記工具台を移動制御する工具台移動制御手段を設ける（
Ｉ′４成とする。

（作用） 上記の構成により、本発明では、ワーク台に回転可能に
支持されインボリュート曲線により形成されるスクロー
ル形状のワークのスクロール壁面が工具台に支持された
加工工具により切削加工される際、上記加工工具の切削
動力が切削動力検出手段により検出され、この検出され
た切削動力値が工具逃げ量演算手段に入力される。ここ
で、加工工具の実際の切込み量が上記切削動力値に基づ
き求められ、かつこの切込み量が予め設定された基準切
込り量と比較されて工具逃げ量が演算される。そして、
この工具逃げ量演算手段で演算された工具逃げ量が工具
台移動制御手段に入力され、この工具逃げ量に基づき上
記加工工具の切込み量を補正すべく上記工具台が移動制
御される。

このことから、上記ワークのスクロール壁面に対する加
工工具の切削抵抗が変化しても、該加工工具の切込み量
は変動することなく常に基準切込み量になるように補正
され、よってスクロール形状のワークのスクロール壁面
が常に精度良く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５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軸テーブル１０に移動可能に支持され、第３サーボ
モータ１１により上記ワーク主軸５（ワーク回転中心線
）と直交する水平方向に移動するようになされている。

さらに、上５．ＥＸ軸テーブル１０は、上記ベツド２の
上面に固定されたＺ輔テーブル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に加ニブ
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座標系の人力データを、予めプログラ
ムされている計算式に従ってＸ−Ｃ極座標系のＮＣデー
タに変換演算するＸ−Ｃ極座標変換部１５を備えてなる
。また、該Ｘ−Ｃ極座標変換部１５はＮＣデー２部１６
に接続され、Ｘ−Ｃ極座標変換部１５で演算された各Ｎ
ＣデータのＸ軸位置（Ｘ軸方向移動ｍ）、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１６に人力するようになされている。さらに、該ＮＣ
データ部１６はパルス分配部１７に接続され、該パルス
分配部１７で上記ＮＣデータ部１６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
動制御することにより、上記ワーク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、上記装置本体１の第２サーボモータ８は、切削動
力検出手段としての消費電力測定装置１８に接続され、
該消費型カフｌ１１１定装置１８により上記加工工具９
の切削動力、つまり加工中における第２サーボモータ８
の消費電力が未切削状態（無負荷状態）における消費電
力に比べてどれくらい電力を消費しているかをリアルタ
イムに検出（測定）するようになされている。

さらに、上記消費電力測定装置１８は、工具逃げ量演算
手段としての工具逃げ全演算装置１つに接続され、該工
具逃げ全演算装置１９により上記消費型カフ１１１１定
装置１８てｎ＋定された消費電力値しくＫｗ）に基づき
加工工具９の実際の切込み量ｔを求め、かつこの切込み
１７ｔを予め設定された基準切込り量と比較して工具逃
げ量χを演算するようになされている。

このことを第１図の制御ブロック図および第２図の制御
フローチャート図に基づいて詳細に説明すると、まず、
ステップＳ１で第２サーボモータ８の消費電力値りを消
費電力測定装置１８により測定する。次いで、この消費
電力値りを工具逃げ全演算装置１９に入力し、ステップ
Ｓ２で下記に示す如く予め設定されている計算式に基づ
いて上記加工工具９の切削抵抗値（Ｐ値）に換算する。

これにより、加工中における切削抵抗値（Ｐ値）の変化
を知る。

Ｐ値（ｋｇｆ）−（Ｌ／Ｖ）・１０２・６０■＝切削速
度（ｍ／ｍ１ｎ） その後、ステップＳ３に進んで上記加工工具９の切削抵
抗ＰのＸ軸方向の分力Ｐｘを下記に示す如き計算式に基
づいて演算する。

Ｐｘ−Ｐｌｌｃｏｓｅ ＝Ｐ−ｃ　ｏ　ｓ　（ｓ　ｉ　ｎ−’　（ｒ−ｔ／　ｒ
）　１「：工具半径 ｔ；切込み量 このように、加工工具９の切削抵抗ＰのＸ軸方向の分力
Ｐｘを求めるのは、第３図に示すように、切削中におい
て切削抵抗Ｐが最も大きく作用するのが接線方向であり
、この切削抵抗Ｐをコントロールするには加工工具９を
Ｐ−ｃｏｓｅつまりＸ軸方向に逃がすのが最も効果的で
あるからである。

しかる後、ステップＳ４で下記の計算式に示す如く、機
上の単位内当たりの工具逃げＱＱに切削抵抗ＰのＸ軸方
向の分力Ｐｘを掛は合わせることにより、加工工具９の
工具逃げ量χを演算する。

χ−Ｑ−Ｐｘ Ｑ：機上の単位内当たりの工具逃げ量（μｍ／ｋｇｌ’
） また、上記工具逃げ全演算装置１９は工具径演算装置２
０に接続され、第４図に示すように、切削抵抗Ｐにより
破線大円にて示す理論の切込み位置から実線大円にて示
す実際の切込み位置へとＸ軸方向に逃げて見かけ上小さ
くなった加工工具９（実線にて示す小円）の工具径Ｄ−
２（ｒ−χ）を、ステップＳ５で上記工具径演算装置２
０により演算する。

さらに、上記工具径演算装置２０は上記Ｘ−Ｃ極座標変
換部１５に接続され、工具径演算装置２０で演算された
加工工具９の見かけ上の工具径りをＸ−Ｃ極座標変換部
１５にフィードバックして、切削中のＸ−Ｃ極座標系の
ＮＣデータを上記見かけ上の工具径りが実際の工具径に
なるように下記の如く補正するようになされている。

Ｘｌ−（Ｒ＋（Ｒｅｌ　＋Ｄ＋　／２）　２）　１／２
Ｃｉ　−ｅｉ　−ｄ−ｔ　ａ　ｎ’　ｆ　（Ｒｅｌ　＋
Ｄ＋　／２）／Ｒ１ したがって、上記工具径演算装置２０とＸ−Ｃ極座標変
換部１５とで、上記工具逃げ全演算装置１つで演算され
た工具逃げ量χに基づき上記加工工具９の切込みｆｆ１
ｔを補正すべく上記工具台４を移動制御する工具台移動
制御手段としての工具台移動制御装置２１が構成されて
いる。

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のスクロール壁面を
加工工具９により切削加工する際、該加工工具９の消費
電力を消費電力測定装置１８により測定し、この測定さ
れた消費電力値りを工具逃げ全演算装置１つに入力して
加工工具９の実際の切込みｍｉを求め、かつこの切込み
ｆｆ１ｔを予め設定された基準切込り量と比較して工具
逃げ量χを演算する。そして、この演算された工具逃げ
量χに基づき工具径演算装置２０で加工工具９の見かけ
上の工具径りを演算し、この見かけ上の工具径りをＸ−
Ｃ極座標変換部１５に入力して実際の工具径になるよう
に補正して工具台４を移動制御する。

このことから、上記ワークのスクロール壁面に対する加
工工具９の切削抵抗Ｐが変化しても、該加工工具９の切
込み量ｔを変動することなく常に基準切込み量になるよ
うに補正し得、これによりスクロール形状のワークのス
クロール壁面を常に精度良く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、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
ール壁面を切削加工する加工工具の切削動力を検出する
切削動力検出手段と、該切削動力検出手段で検出された
切削動力値に基づき加工工具の実際の切込み量を求め、
かっこの切込み量を予め設定された基準切込り量と比較
して工具逃げ量を演算する工具逃げＨＩｆＡ算手段と、
該工具逃げ全演算手段で演算された工具逃げ量に基づき
上記加工工具の切込み量を補正すべく上記工具台を移動
制御する工具台移動制御手段とを設けたので、上記加工
工具の切込み量を切削抵抗の変化にかかわりなく常に基
準切込み量に設定して、スクロール形状のワークのスク
ロール壁面を常に精度良く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図および第２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
ック図および制御フローチャート図、第３図は加工工具
のＸ軸方向の分力を説明する説明図、第４図は加工工具
の工具逃げ量を説明する説明図、第５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
、１８・・・消費電力測定装置（切削動力検出手段）、
１９・・・工具逃げ全演算装置（工具逃げ全演算手段）
、２１・・・工具台移動制御装置（工具台移動制御手段
）、Ｌ・・・消費電力値（切削動力値）、ｔ・・・切込
み量、χ・・・工具逃げ量。 特 代 許 出 理 願 人 人 マツダ株式会社 ｌす 田 弘 （他２名） 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ワーク台に回転可能に支持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のスクロ
   ール壁面を工具台に支持された加工工具により切削加工
   する加工装置であって、上記加工工具の切削動力を検出
   する切削動力検出手段と、該切削動力検出手段で検出さ
   れた切削動力値に基づき加工工具の実際の切込み量を求
   め、かつこの切込み量を予め設定された基準切込り量と
   比較して工具逃げ量を演算する工具逃げ量演算手段と、
   該工具逃げ量演算手段で演算された工具逃げ量に基づき
   上記加工工具の切込み量を補正すべく上記工具台を移動
   制御する工具台移動制御手段とを備えたことを特徴とす
   るスクロール形状の加工装置。