(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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３】
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４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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