JPH07204918A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクロール圧縮機のスクロール溝の加工を容
易にし、正確なスクロール溝を切削でき、熱変形にも対
応できる工作機械を提供する。 【構成】 機台３上に互いに相手を望む傾斜面側に摺動
面を構成する。摺動台８には紙面に直角方向の案内７上
にサドル９を案内させ、サドル９上には案内１１でもっ
て工具台５を案内する。工具台５上にはフライスユニッ
ト４８，４９を設けた、案内１１にくい違い直交する方
向の案内２に加工物主軸台１を案内した。加工物主軸台
１がフライスユニット４８，４９の芯高方向に移動でき
るのでスクロール溝加工における工具径補正等が容易で
機械剛性が大きく熱変形を加工物主軸台１の変位により
修正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスクロールコンプレッサ
のロータ端面の溝加工等に適する工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクロールコンプレッサでは端面にイン
ボリュート曲面を備えた互いに鏡面関係の一対の渦巻壁
を備えたロータを有する。

【０００３】このようなインボリュート曲面を加工する
方法としては特開昭６２−８８５０７号公報に工具をイ
ンボリュート曲線の基礎円に接する接線上を移動すると
共にロータを基礎円の中心と同心で工具と関連させて加
工することが記載されている。又特開平２−４１８４５
号公報には加工物主軸に平行なＺ方向とＺ方向に直角な
Ｘ方向に移動する工具台を備え、数値制御装置により、
加工物主軸の回転と工具の加工物主軸を通る線上でのＸ
方向移動を関連づけて行わせてインボリュート曲面を形
成している。

【０００４】従来、旋削機械では加工物主軸台に芯高が
熱変位により大きくなるので、加工物主軸台を空冷、液
冷したり、或は加工物主軸台軸受への給油方法をオイル
ミスト潤滑にして、該軸受での発熱を減少させると共に
該軸受の冷却を行ったりしている。同様にフライス盤、
研削盤、マシュングセンタ等では工具台側において工具
主軸台の熱変位を抑制するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２−８８
５０７号公報に示す加工方法では工具軌跡は加工物の回
転中心を通らないため、ダウンカット、アプカット共に
切削力の背分力は加工物に回転力として加わるので加工
物を強固に支持し且つ大きな回転送り力を与える必要が
生ずる。又特開平２−４１８４５号公報に示される発明
によればインボリュート曲線の基礎円より離れる程工具
径補正は小さくなるが、基礎円近くのインボリュート曲
線の溝加工は困難である。

【０００６】そして上記何れのインボリュート曲線溝を
形成する際、工具中心がインボリュート曲線上を移動を
しても、インボリュート溝の側壁は工具径により誤差を
生ずるので工具径補正を行う必要がある。この補正は特
開昭６２−８８５０７号公報に示す発明では加工物を取
りつけた回転テーブルに対して工具の直線移動を関連さ
せてインボリュート曲線溝を加工物に形成するため、補
正方法が簡単であるが特開平２−４１８４５号の発明で
は補正方法が示されているものの補正は工具台の運動の
補正となるため補正方法が複雑である。

【０００７】又、一般に工具は高速回転するので工具主
軸台は芯高が大きくなる熱変位を生ずる。このような熱
変位を少なくするため、主軸台の空冷又は液冷を行う冷
却装置、給油の冷却装置等も行われているが複雑とな
る。このような工具主軸台の芯高の熱変位は、インボリ
ュート曲面のスクロール溝を加工する場合に、加工精度
に悪影響を与える。又、特開平２−４１８５号公報に示
されている横主軸の加工物主軸台が竪方向に熱変位する
のに対して工具台は竪方向に移動しないので加工物主軸
台の熱変位に対する補正はきわめて複雑となってしま
う。

【０００８】本発明はスクロール溝の中心部の加工が容
易で工具径補正及び加工物主軸台の熱変形に対する補正
が容易な工作機械を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は一
平面上において加工物主軸と平行な方向及びこの方向に
直角方向に運動する工具台と、前記平面に直角で前記平
面に望む平面上において加工物主軸と直角方向に運動す
る工具台に対して直角方向に運動可能な加工物主軸台
と、前記工具台を担持する工具台用摺動台と、前記工具
台用摺動台とは加工物主軸の軸方向に関し異なる位置に
設けた加工物主軸台用摺動台と、前記工具台の加工物主
軸に直角な運動と、加工物主軸台の運動を連動する連動
手段と、を備えたことを特徴とする工作機械である。

【００１０】本発明の第２の発明は加工物主軸は水平方
向を向き、工具台が運動する平面と、加工物主軸台が運
動する平面は夫々傾斜し、これら平面は上方に向って開
放されていることを特徴とする第１の発明に記載の工作
機械である。

【００１１】本発明の第３の発明は一平面上において加
工物主軸と平行な方向及びこの方向に直角方向に運動す
る工具台と、前記平面に直角で前記平面に望む平面上に
おいて加工物主軸と直角方向に運動する工具台に対して
直角方向に運動可能な加工物主軸台と、前記工具台を担
持する工具台用摺動台と、前記工具台用摺動台とは加工
物主軸の軸方向に関し異なる位置に設けた加工物主軸台
用摺動台と、前記加工物主軸台を加工物主軸と直角方向
から加工物主軸台の運動方向へ加圧する加圧手段と、前
記加圧手段に抗してカム従動子を介してカムにより加工
物主軸に運動を与えるカムと、前記カムを駆動する駆動
原動機と、前記駆動電動機と工具台の運動を連動する連
動手段と、を備えたことを特徴とする工作機械である。

【００１２】本発明の第４の発明は前記カムのカム面は
ほぼアルキメデス曲線により形成されていることを特徴
とする第３の発明に記載の工作機械である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１４】図１は正面図、図２は図１の右側面図、図
３は図１の左側面図、図４は図２のＡ矢視図である。

【００１５】加工物主軸台１は図３において左下りに斜
設した平面上に設けた図３の紙面に平行なＹ方向案内２
に案内されている。このＹ方向案内２は機台３上に固定
された摺動台４上にある。前記Ｙ方向案内２を設けた平
面を望む側で前記平面に直交する平面上には図２におい
て図の紙面に直交する方向にＺ方向案内７が設けてあ
る。この案内７は加工物主軸台１に回転自在に装架され
駆動力を受ける加工物主軸６と平行である。該Ｚ方向案
内７は機台３上に固定した摺動台８上に設けてある。Ｚ
方向案内７に移動自在にサドル９が設けられ、サドル９
上には左下りに図２の紙面に平行なＸ方向案内１１が設
けられ、この案内１１に工具台５が移動自在に案内され
るようになっている。前記Ｘ方向案内とＹ方向案内２は
加工物主軸６の軸方向に関し異なる位置に存在し、Ｘ方
向案内は図２に示すように加工物主軸台１を担持してい
る摺動台４の側方にまで存在する。Ｙ方向案内２は図３
に示すように工具台５を担持する摺動台８の側方へは入
り込まない。

【００１６】加工物主軸台１をＹ方向案内２に沿って運
動させる駆動装置１２（図１〜４には図示されない後述
する）が設けてある。サドル９をＺ方向案内７に沿って
運動させる駆動装置１３が設けてある。又サドル９には
工具台５をＸ方向案内に沿って運動させる駆動装置１４
が設けてある。加工物主軸６は加工物主軸台１に設けた
駆動装置１５によって回転駆動される（詳細は図示され
ない）。上記駆動装置１３，１４はサーボモータとねじ
送り装置であり、上記駆動装置１５は可変速モータから
直接又は歯車を介して加工物主軸６に回転力を与えるも
のである。

【００１７】図５は加工物主軸台１の運動を行う駆動装
置１２を含む側面図であって工具台５側から見ている。
加工物主軸台１の移動を行う送り駆動装置１２はカム装
置１６と加圧装置１７を備え、カム装置１６と加圧装置
１７で加工物主軸台１をＹ方向（Ｙ方向案内２に沿う方
向）で挟圧している。

【００１８】図６は図５の紙面に平行な平面で切ったカ
ム装置１６の断面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図であ
る。摺動台４にボルト１８で固定された軸受ハウス１９
には軸受２１が嵌合している。軸受ハウス１９は円環状
であり、その外周にはカムケーシング２２が嵌合し、図
示されないボルトがカムケーシング２２を挿通して摺動
台４へねじ込まれることによりカムケーシング２２が固
定されている。カムケーシング２２には軸受ハウス２３
が嵌合し、ボルト２４でカムケーシング２２に固定され
ている。

【００１９】軸受ハウス２３の段付穴に嵌合した軸受２
５は該段付穴の段部２３ａに当接し、該段付穴の口部に
嵌合してボルト２７で軸受ハウス２３に固定された軸受
押え２６によって軸受２５は前記段部２３ａとの間に挟
み込まれて軸方向に移動しないようになっている。カム
ケーシング２２中で前記軸受２１，２５にはカム軸２８
が嵌合し、夫々該カム軸２８にねじ込んだナット２９，
３０でもって該軸受２１，２５を夫々カム軸２８の段部
へ押圧して軸方向に移動しないようになっている。カム
軸２８は板カム３１を一体に設けてある。板カム３１の
周面にはカム従動子としてローラ従動子３２が接触して
いる。

【００２０】ローラ従動子３２は板カム３１の周面に接
するローラ３３と、ローラ３３を回転自在にニードル軸
受３４を介して支持するローラ軸３５と、ローラ軸３５
を二又状先端部で支持し、根本側が加工物主軸台１に固
定されたローラ軸支持部材３６を備えている。該支持部
材３６は板カム３１の幅の中心をとおり、カム軸２８の
中心と交叉する中心を有する胴部３６ａが円筒形であっ
て胴部３６ａはカムケーシング２２に固定された軸封ハ
ウス３７に設けたオイルシール３８で密封されて外部へ
出た部分が加工物主軸台１にボルト４０（図７参照）で
もって固定されている。

【００２１】カムケーシング２２に固定した円筒形中間
ケーシング３９には減速機４１を介してサーボモータ４
２が固定されている。中間ケーシング３９中にはカム軸
２８と減速機４１の出力軸４１ａを連結する軸継手４３
が設けてある。

【００２２】図５に示すように、加工物主軸台１を間に
して、ローラ軸支持部材３６の胴部３６ａと同軸上にカ
ム装置１６に対向して加圧装置１７が配されている。加
圧装置１７は油圧シリンダ５３のピストンロッド先端に
固定した高硬度の押し金４４でもって加工物主軸台１に
固定した高硬度の受け板４５を加圧するようになってい
る。押し金４４、受け板４５は例えば焼入鋼である。油
圧シリンダ５３は摺動台４にボルト４６ａで固定された
ブラケット４６にボルト５３ａでもって固定されてい
る。送り駆動装置１３，１４は夫々サーボモータとこの
サーボモータに連結されたねじ送り装置でもってサドル
９、工具台５を駆動する。サドル９には工具台５の重力
に対抗するバランスシリンダ４７が固定され、該シリン
ダ４７のピストンロッドは工具台５に固定され、工具台
５を引上げる方向に付勢するようになっている。

【００２３】工具台５上には加工ユニット或は工具が取
り付けられる。本例ではフライスユニット４８，４９及
びタレットヘッド５１が設けられている。

【００２４】図１に示すようにフライスユニット４８，
４９は夫々加工物主軸台１の主軸頭側と対向して主軸頭
が配されている。フライスユニット４８，４９のフライ
スを取り付ける主軸４８ａ，４９ａは加工物主軸６と平
行しており、夫々エンドミル４８ｂ，４９ｂが取り付け
てある。図２に示すようにタレットヘッド５１の割出し
軸の旋回中心５１ｃはフライスユニットの主軸４８ａ，
４９ａの中心４８ｃ，４９ｃをとおる平面上に有り、該
主軸４８ａ，４９ａの中心に直交している。タレットヘ
ッド５１は割出し台５１ｂの割出し軸に８角形のタレッ
ト５１ａを設けたもので、タレット５１ｂはその周面の
放射方向に工具５１ｄ（図４参照）を備えている。工具
５１ｄはバイト、ドリル等である。

【００２５】加工物主軸台１、工具台５の運動を連動す
るため連動装置が設けてある。本例では数値制御装置５
２であり、加工物主軸６の回転角を検出するエンコーダ
５３で得られる回転角信号に応じて各サーボモータを備
えた送り駆動装置１３，１４、加工物主軸台１の運動を
行うサーボモータ４２を運動させることができるように
なっている。

【００２６】上記構成における作用を説明する。

【００２７】例えばインボリュート螺旋（スクロール）
溝を円板面に削成する場合についてのべると、加工物主
軸６に図示されない取付具、例えば面板を介して円板の
中心を加工物主軸６の中心と一致させて加工物を取りつ
ける。

【００２８】インボリュート曲線の基礎円に接してＸ方
向案内に平行に引いた接線上でエンドミル４８ｂを移動
させる場合は、該接線上にエンドミル４８ｂの中心４８
ｃを一致させるようにサーボモータ４２を駆動する。サ
ーボモータ４２が回転すると減速機４１で減速され、そ
の出力軸４２ａから軸継手４３を介してカム軸２８に回
転が伝わり、板カム３１が回転する。板カム３１はアル
キメデス曲線をローラ３３の径に対して補正してカム軸
２８の回転角と胴部３６ａの変位を比例するようにして
あり、これによって加工物主軸台１はＸ方向案内２に導
かれて移動する。円板の加工物の外周側の位置におい
て、フライスユニット４８を付勢してエンドミル４８ｂ
を回転し、Ｚ方向送り駆動装置１３を付勢してサドル９
を送り、エンドミル４８ｂを加工物に切込み、所定溝深
さとなるとＺ方向送り駆動装置１３を停止し、Ｘ方向駆
動装置１４を付勢して工具台５をインボリュート曲線の
基礎円の接線上においてエンドミル４８ｂを移動するよ
うにＸ方向に移動し、同方向にフライスユニット４８、
エンドミル４８ｂが移動を始めると同時に加工物主軸６
の駆動装置１５を付勢し加工物主軸６を回転する。エン
コーダ５３がとらえた加工物主軸６の回転角は数値制御
装置５２に送られ、数値制御装置５２はこれによってＸ
方向送り駆動装置１４を制御し、加工物主軸６の回転角
に対してエンドミル４８ｂ中心が比例して移動する割合
にエンドミル４８ｂの工具径補正を加えた値で工具台５
を移動させる。インボリュート曲線の基礎円まで加工す
る。数値制御装置５２はカム装置のサーボモータ４２を
付勢して加工物主軸台１を移動して加工物を移動し乍
ら、同時にエンドミル４８ｂを送る。上記において、数
値制御装置５２はインボリュート曲線に沿う方向のエン
ドミル４８ｂの送り速度を一定とするように、Ｘ方向駆
動装置１４の制御に従って加工物主軸６の回転駆動装置
１５を制御する。

【００２９】インボリュート曲線の基礎円に接してＹ方
向案内に平行に引いた接線上で加工する場合はエンドミ
ル４８ｂは位置を固定して行う。この場合、該接線に平
行に移動するように加工物主軸台１を移動する。板カム
３１がほぼアルキメデス曲線のカム曲線を持ち、サーボ
モータ４２の回転角と加工物主軸台１の変位量は比例す
るので数値制御装置５２はエンコーダ５３からの加工物
主軸６の回転角の入力信号に比例させてサーボモータ４
２を駆動すればよい。インボリュート曲線の基礎円内の
加工はＸ方向駆動装置１４を付勢して加工物主軸６の回
転とエンドミル４８ｂの送りを関連させて行う。

【００３０】エンドミル４８ｂ中心を加工物主軸６の中
心をとおる線上を移動する加工方法場合は加工物の回転
角と工具送りの割合は比例しないが、インボリュート曲
線を角座標の動径の変化に従って工具を送り、工具径補
正を加える。この方法によりエンドミル４８ｂを送ると
エンドミル４８ｂの刃先における背分力が加工物を回転
させようとする力を生じないので、加工物の回転力はエ
ンドミル４８ｂの刃先における主分力により生ずるトル
クに対抗すればよいので加工物に加わるトルクの変動は
少ない。

【００３１】上記において加工物主軸台１の熱導伝が生
じて、芯高が変化した場合はＸ方向駆動装置１４により
補正を行う。又、工具台５上のフライスユニット４８，
４９の芯高が変化した場合はサーボモータ４２を駆動
し、加工物主軸台１をＹ方向へ移動して補正する。

【００３２】上記の補正量は図３に示す加工物主軸用芯
高変位検出手段５４、図２に示すフライスユニット芯高
変位検出手段５５でもって行う。両者は夫々において同
構成であり、加工物主軸６又はフライスユニット４８の
主軸４８ａ中心をとおり、夫々の基部５９に平行な線芯
高上に支持部材５６を固定し、支持部材５６から基部へ
向かってスケール５７を配設して、スケール５７を支持
部材５６に固定し、スケール５７先端部を読み取り装置
５８で読み取り、読み取り装置５８で読み取った信号を
数値制御部５２へ送るようになっている。スケール５７
は光学的読み取り可能なスケール或は磁気スケールであ
り、読み取り装置５８はデジタル読み取り装置或はアナ
ログ読み取り装置にＡ／Ｄ変換器を付加したものであ
る。

【００３３】フライスユニット４９は複合したフライス
加工に用いられる。従ってフライスユニットの数に制限
はなく、或はフライスユニットでなくドリルユニットを
備えるようにしてもよい。

【００３４】旋削加工時は加工物主軸６に加工物をを取
り付けタレットヘッド５１をもって旋削加工或は穴明け
加工を行う。

【００３５】

【発明の効果】本発明の第１の発明は一平面上において
加工物主軸と平行な方向及びこの方向に直角方向に運動
する工具台と、前記平面に直角で前記平面に望む平面上
において加工物主軸と直角方向に運動する工具台に対し
て直角方向に運動可能な加工物主軸台と、前記工具台を
担持する工具台用摺動台と、前記工具台用摺動台とは加
工物主軸の軸方向に関し異なる位置に設けた加工物主軸
台用摺動台と、前記工具台の加工物主軸に直角な運動
と、加工物主軸台の運動を連動する連動手段と、を備え
たことを特徴とする工作機械としたから、スパイラル
溝、特にインボリュートのスパイラル溝を円板端面に削
成する場合に中心部の加工が容易となる。そして、工具
台の運動方向に対して加工物主軸台を直交して運動でき
るようにしてあるので、工具台、加工物主軸台の何れか
を直線運動させてスパイラル溝の加工が出来、加工物主
軸を運動してスパイラル溝加工を行う場合は工具台側で
上記運動を行う場合に比較して機械剛性が大きく、高精
度の加工が可能であり、工具台上の加工ユニットの熱変
形による芯高の変位に対して容易に補正ができる。

【００３６】本発明の第２の発明は第１発明において加
工物主軸は水平方向を向き、工具台が運動する平面と、
加工物主軸台が運動する平面は夫々傾斜し、これら平面
は上方に向って開放されていることを特徴とする第１の
発明に記載の工作機械としたから、加工物主軸が水平で
横型の機械とした場合において、切屑の排出が良好であ
る。

【００３７】本発明の第３の発明は一平面上において加
工物主軸と平行な方向及びこの方向に直角方向に運動す
る工具台と、前記平面に直角で前記平面に望む平面上に
おいて加工物主軸と直角方向に運動する工具台に対して
直角方向に運動可能な加工物主軸台と、前記工具台を担
持する工具台用摺動台と、前記工具台用摺動台とは加工
物主軸の軸方向に関し異なる位置に設けた加工物主軸台
用摺動台と、前記加工物主軸台を加工物主軸と直角方向
から加工物主軸台の運動方向へ加圧する加圧手段と、前
記加圧手段に抗してカム従動子を介してカムにより加工
物主軸に運動を与えるカムと、前記カムを駆動する駆動
原動機と、前記駆動電動機と工具台の運動を連動する連
動手段と、を備えたことを特徴とする工作機械としたか
ら、前記第１の発明と同効を奏する他、加工物主軸台を
カム装置で運動させるため、加工物主軸台の運動方向の
寸法が小さく、加圧手段があるため背隙が生じないので
正確に加工物主軸が移動する。

【００３８】本発明の第４の発明は前記カムのカム面は
ほぼアルキメデス曲線により形成されていることを特徴
とする第３の発明に記載の工作機械としたから、第３の
発明においてカム装置のカム曲線をほぼアルキメデス曲
線としたのでカムの回転角と加工物主軸台の変位とが比
例し、カムの回転を行う駆動装置の制御が楽である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の正面図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】図１の左側面図である。

【図４】図２のＡ矢視図である

【図５】加工物主軸台の送り駆動装置の詳細を示す側面
図である。

【図６】図５の紙面に平行な送り駆動装置の拡大断面図
である。

【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１ 加工物主軸台 ２ Ｙ方向案内 ３ 機台 ４ 摺動台 ５ 工具台 ６ 加工物主軸 ７ Ｚ方向案内 ８ 摺動台 ９ サドル １１ Ｘ方向案内 １２，１３，１４，１５ 駆動装置 １６ カム装置 １７ 加圧装置 ４２ サーボモータ ５２ 数値制御装置 ５３ エンコーダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一平面上において加工物主軸と平行な方
   向及びこの方向に直角方向に運動する工具台と、前記平
   面に直角で前記平面に望む平面上において加工物主軸と
   直角方向に運動する工具台に対して直角方向に運動可能
   な加工物主軸台と、前記工具台を担持する工具台用摺動
   台と、前記工具台用摺動台とは加工物主軸の軸方向に関
   し異なる位置に設けた加工物主軸台用摺動台と、前記工
   具台の加工物主軸に直角な運動と、加工物主軸台の運動
   を連動する連動手段と、を備えたことを特徴とする工作
   機械。
2. 【請求項２】 加工物主軸は水平方向を向き、工具台が
   運動する平面と、加工物主軸台が運動する平面は夫々傾
   斜し、これら平面は上方に向って開放されていることを
   特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 【請求項３】 一平面上において加工物主軸と平行な方
   向及びこの方向に直角方向に運動する工具台と、前記平
   面に直角で前記平面に望む平面上において加工物主軸と
   直角方向に運動する工具台に対して直角方向に運動可能
   な加工物主軸台と、前記工具台を担持する工具台用摺動
   台と、前記工具台用摺動台とは加工物主軸の軸方向に関
   し異なる位置に設けた加工物主軸台用摺動台と、前記加
   工物主軸台を加工物主軸と直角方向から加工物主軸台の
   運動方向へ加圧する加圧手段と、前記加圧手段に抗して
   カム従動子を介してカムにより加工物主軸に運動を与え
   るカムと、前記カムを駆動する駆動原動機と、前記駆動
   電動機と工具台の運動を連動する連動手段と、を備えた
   ことを特徴とする工作機械。
4. 【請求項４】 前記カムのカム面はほぼアルキメデス曲
   線により形成されていることを特徴とする請求項３に記
   載の工作機械。