(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板上に直立する渦巻状ラップを有するスクロール形状のワークを着脱可能に複数支持するワーク台装置を複数独立して備えて旋回移動させる旋回装置と、
加工工具を回転可能に支持する工具主軸を備える複数の工具台と、
前記旋回装置及び前記複数の工具台を搭載する本体ベッドとを備えたスクロール形状の加工装置において、
前記旋回装置は、前記各ワーク台装置を前記本体ベッドから分離した状態で旋回移動して前記各工具台に対向して位置させる手段と、前記各ワーク台装置を前記各工具台に対向して位置させた状態で前記本体ベッドにクランプする手段とを備え、
前記複数の工具台のうち少なくとも１つの工具台は、少なくとも２本の加工工具が取付けられた工具主軸により、当該工具台に対向してクランプされた状態の前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを同時に荒加工を行うように構成され、
前記複数の工具台のうち少なくとも他の１つの工具台は、前記荒加工と同時に、１本の加工工具が取付けられた工具主軸により、当該工具台に対向してクランプされた状態の前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを１個毎に仕上げ加工行うように構成されていること、
を特徴とするスクロール形状の加工装置。
【請求項２】
前記各工具台は、工具主軸方向に沿った切り込み方向であるＺ軸、前記Ｚ軸と直交してかつ水平方向であるＸ軸、および前記Ｚ軸と前記Ｘ軸とのいずれにも直交して前記工具主軸を上下方向に移動させるＹ軸、の各３軸方向に制御可能であり、前記ワークのスクロールラップを前記工具台のＸＹ軸の２軸制御によって加工するように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。
【請求項３】
鏡板上に直立する渦巻状ラップを有するスクロール形状のワークを着脱可能に複数支持するワーク台装置を複数独立して備えて旋回移動させる旋回装置と、加工工具を回転可能に支持する工具主軸を備える複数の工具台と、前記旋回装置及び前記複数の工具台を搭載する本体ベッドとを備えたスクロール形状の加工装置を用いて、スクロール形状の部品を製造する方法において、
前記複数のワーク台装置の１台のワーク保持装置に前記ワークを把持させる工程と、
前記各ワーク台装置を旋回移動して各工具台に対向するように位置決めする工程と、
この位置決めされた状態で前記各ワーク台装置を前記本体ベッドにクランプする工程と、
前記各ワーク台装置が前記本体ベッドにクランプされた状態で、少なくとも２本の加工工具が取付けられた前記工具台により、前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを同時に荒加工する工程と、
前記各ワーク台装置が前記本体ベッドにクランプされた状態で、１本の加工工具が取付けられた前記工具台により、前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを１個毎に仕上げ加工する工程とを有すること、
を特徴とするスクロール形状の部品の製造方法。
【請求項４】
前記各工具台は、工具主軸方向に沿った切り込み方向であるＺ軸、前記Ｚ軸と直交してかつ水平方向であるＸ軸、および前記Ｚ軸と前記Ｘ軸とのいずれにも直交して前記工具主軸を上下方向に移動させるＹ軸、の各３軸方向に制御可能であり、
前記ワークのスクロールラップを荒加工または仕上げ加工する工程において、前記工具台のＸＹ軸の２軸制御によって加工すること、
を特徴とする請求項３記載のスクロール形状の部品の製造方法。
【請求項５】
前記ワークのスクロールラップを前記工具台のＸＹ軸の２軸制御によって加工する工程において、
少なくともスクロールラップの曲率半径に反比例する関係と、工具送り速度の２乗に比例する関係に従って、数値制御装置においてプログラムした正規制御軌跡からの曲率半径の減少誤差をインボリュート曲線の伸開角に応じて予め計算し、前記曲率半径の減少誤差を求め、前記誤差を縮小する傾向に数値制御プログラムの軌跡と工具送り速度をインボリュート曲線の伸開角に応じて補正して、前記ＸＹ２軸を制御して加工すること、
を特徴とする請求項４記載のスクロール形状の部品の製造方法。
【請求項６】
前記旋回装置は、該装置中心に位置する旋回駆動部と、この旋回駆動部により駆動される前記ワーク台装置と、前記ワーク台装置下部に接離可能に組み込まれて前記各ワーク台装置を案内するとともに前記各工具台に対向する位置で前記ワーク台装置を前記本体ベッドにクランプする旋回クランプ装置と、前記各ワーク台装置を旋回させたときに前記各工具台に正しく対向するように位置決めする手段とを備え、
旋回クランプ装置は、前記ワーク台装置と接離する車輪と、前記ワーク台装置をクランプするクランプアームと、前記クランプアームを上下動してアンクランプ、クランプを行う装置とを備え、
前記位置決めする手段は、旋回方向の位置決めをするロケートピンと、高さ方向の位置決めをする基準パッドとを備えたこと、
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール形状の加工装置およびスクロール形状の部品の製造方法に係り、特に、冷凍機器などに使用するスクロール圧縮機における主にインボリュート曲線で形成される渦巻状のラップを有する旋回スクロールおよび固定スクロールを、高精度，高能率に切削加工または研削加工するためのスクロール形状の加工装置およびスクロール形状の部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機の構造は、例えば、特開平１−２６２３０２号公報に記載されているように、円板状の鏡板とこの鏡板の一方の面に直立する渦巻状のラップとからなる旋回スクロールおよび固定スクロールを有し、これら両スクロールのラップを互いに噛み合わせて旋回スクロールを固定スクロールに対し公転駆動させ、前記各ラップ間に形成される圧縮室で冷媒等を圧縮するよう構成されている。
【０００３】
このスクロール圧縮機のラップ部の形状精度が悪い場合には、運転時に圧縮室の形成が不完全となり、所望の圧縮機性能を得ることができない。このため、ラップ部の加工では、一般に高い運動精度を有する専用の加工装置が使用されている。例えば専用加工装置は、特開昭６２−５７８５６号公報に記載されているように、直進運動する移動テーブルと、該移動テーブルに積載された工具台と、該工具台に支持された回転軸と該回転軸の先端部に取り付けられた工具、すなわちエンドミルまたは研削砥石と、該工具に対して対面するように配置され、スクロール部品を支持して回転するロータリテーブルにより構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、スクロール部品の加工では、荒加工と仕上げ加工の加工時間差が例えば約６倍と大きいため、鋳造もしくは鍛造された素材を汎用のマシニングセンタにより荒加工したのち、上記のスクロール形状加工専用機により仕上げ加工されていた。これは、スクロール形状の荒加工では、取り代が大きく工具の送り速度を高速化できないため、加工時間が長くなるのに対し、仕上げ加工では、取り代が小さく高速加工が可能であり、両加工工程を１台の加工装置に集約すると、加工ラインのサイクルタイムが長くなるという問題が発生するためである。
【０００５】
このため、従来はサイクルタイムの長い荒加工では１台の仕上げ加工機に対して複数台の汎用マシニングセンタを加工ラインに配置し、仕上げ工程とのサイクルタイムバランスを取っていた。
以上のことから、スクロール部品の加工において、荒加工時間を仕上げ加工時間と同等レベルまで短縮し、荒加工と仕上げ加工を一台の加工装置で実施することにより、加工ラインにおける設備費用を低減することが重要な課題となっていた。
【０００６】
また従来、スクロール形状は、ロータリテーブルと直動テーブルによる２軸制御により加工されていた。これは、直交して移動する２軸のスライドテーブルによりスクロール形状を加工すると、例えば特開平２−４１８４５号公報にも記載されているように、数値制御装置のサーボの追従遅れによってスクロール形状の中心部分では加工工具の移動軌跡の誤差が大きくなり、高精度，高能率にインボリュート形状を加工できないためである。
【０００７】
このため、ロータリテーブルと直動テーブルをもつ専用加工装置には、ワークを回転可能に支持するワーク台装置が必要となり、加工装置を高価なものにする原因となっていた。
そして、スクロール形状を直交して移動する２軸のスライドテーブルをもつ加工装置により仕上げ加工することは、スクロール加工装置の費用低減のための重要な課題となっていた。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ラップ部分が主にインボリュート曲線で形成されるスクロール部品を１台の加工装置にて荒加工と仕上げ加工、さらに穴加工を高精度，高能率に実施でき、加工ラインの設備費を低減できるスクロール形状の加工装置および加工方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、直交して移動するスライドテーブルを制御することにより工具位置を制御し、インボリュート曲線を加工する方式を採用し、従来の専用機で採用されている直動テーブルとロータリテーブルとによる加工方式に比べ、制御軸数を減らし、加工装置を低価格に製造できるスクロール形状の加工装置および加工方法を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、複数台のワーク台装置で荒加工と仕上げ加工とを同時に行うに際し、仕上げ加工工程に荒加工工程で発生する切削振動が伝達しないようにして加工面粗さを向上させることのできるスクロール形状の加工装置および加工方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るスクロール形状の加工装置の構成は、鏡板上に直立する渦巻状ラップを有するスクロール形状のワークを加工するもので、前記ワークを支持するワーク台装置と、このワーク台装置を旋回移動させる旋回装置と、前記ワーク台装置にワークを着脱させる機構と、加工工具を回転可能に支持する工具主軸を備える工具台とを本体ベッド上に備えたスクロール形状の加工装置において、前記ワーク台装置は、少なくとも３台が本体ベッド上に在り、各ワーク台装置は前記本体ベツドから分離された構造で、前記本体ベツド上をほぼ同時に旋回移動し、各工具台に対向して位置決め可能に構成されるとともに、前記ワーク台装置は、少なくとも２個のワーク保持装置を備え、前記ワークを着脱自在に把持できるものであり、前記の複数のワーク台装置の１台をワークの搬入搬出手段に対向させて、ワークの方向がほぼ同一となるように前記スクロール形状のワークを前記ワーク保持装置に把持させる機構と、前記ワーク台装置を旋回移動し、各工具台に対向するように位置決めする旋回装置と、少なくとも２本の加工工具が取付けられる工具主軸により、前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを同時に加工可能な少なくとも１つの工具台と、１本の加工工具が取付けられる工具主軸により、前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを１個毎に加工可能な少なくとも１つの工具台とからなるものである。
【００１２】
ここで、各工具台に対向してワーク台装置を位置決めする手段として、前記ワーク台装置毎に独立し、前記ワーク台装置下部に接離可能に組み込まれ、前記ワーク台装置を本体ベッドに直接当接してクランプする手段を備えたものである。
【００１３】
より詳しくは、ワーク台装置を旋回，位置決めする旋回装置は、回転駆動部と、この回転駆動部から設けたハンガーと、ワーク台装置を案内し、旋回，位置決めさせるクランプ手段と、各ワーク台装置を旋回させたときに各工具台に正しく対向するように位置決めする手段とを備えたものである。
また、ワーク保持装置を備えた前記ワーク台装置は、他のワーク台装置が各工具台に対向しているときに、１台のワーク台装置は、ワークの搬入搬出手段に対向しているものである。
さらに、前記ワーク台装置に対して対向するように設置した各工具台のうち、少なくとも一つの工具台は、複数の工具主軸を備えているものである。
【００１４】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るスクロール形状の加工方法の構成は、鏡板上に直立する渦巻状ラップを有するスクロール形状のワークを加工する方法で、前記ワークを支持するワーク台装置と、このワーク台装置を旋回移動させる旋回装置と、前記ワーク台装置にワークを着脱させる機構と、加工工具を回転可能に支持する工具主軸を備える工具台とを本体ベッド上に備えたスクロール形状の加工装置を用いて、少なくとも３台のワーク台装置が本体ベッド上に在り、各ワーク台装置は前記本体ベツドから分離された構造で、前記本体ベツド上をほぼ同時に旋回移動し、各工具台に対向して位置決め可能に構成されるとともに、前記ワーク台装置は、少なくとも２個のワーク保持装置を備え、前記ワークを着脱自在に把持できる構成にした装置により、前記の複数のワーク台装置の１台をワークの搬入搬出手段に対向させて、ワークの方向がほぼ同一となるように前記スクロール形状のワークを前記ワーク保持装置に把持させる工程と、前記ワーク台装置を旋回移動し、各工具台に対向するように位置決めする工程と、少なくとも２本の加工工具が取付けられる工具主軸により、前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを同時に加工する工程と、１本の加工工具が取付けられる工具主軸により、前記ワーク台装置上の複数のワークのスクロールラップを１個毎に加工する工程とを少なくとも含んでいるものである。
【００１５】
より詳しくは、スクロール形状を１個の工具主軸により１個毎に加工する際に、ワーク保持装置によりワーク台装置に取り付けられる複数のワークの各個の
スクロール形状の座標の位置の偏差を修正するための座標データを数値制御装置に予め記憶させておき、各ワーク台装置の各ワーク保持装置に対応して、前記座標データにより数値制御プログラムの座標中心を修正してスクロール形状を加工するようにしたものである。
【００１６】
また、スクロール形状を１個の主軸により１個毎に加工する際に、ワーク保持装置によりワーク台装置に取り付けられる複数のワークの各個のスクロール形状の開始角度位置の偏差を修正するための角度データを数値制御装置に予め記憶させておき、各ワーク台装置の各ワーク保持装置に対応して、前記角度データにより数値制御プログラムを座標回転変換してスクロール形状を加工するようにしたものである。
【００１７】
さらに、スクロール形状を直交して直線移動するスライドテーブルを備える工具台で加工する加工方法であり、少なくともスクロールラップの曲率半径に反比例する関係と、工具送り速度の２乗に比例する関係で数値制御装置に発生するプログラムした正規制御軌跡からの曲率半径の減少誤差を予め計算し、前記曲率半径の減少誤差を求め、前記誤差を縮小する傾向に数値制御プログラムの軌跡と工具送り速度を補正して加工するようにしたものである。
【００１８】
なお付記すると、本発明のスクロール形状の加工装置は、鏡板上に直立する渦巻状ラップを有し、該ラップ部分がインボリュート曲線で形成されるスクロール部品の加工において、１台の加工装置にて荒加工と仕上げ加工を実施するものである。
より詳しくは、取り代が大きく工具の送り速度を高速化できない荒加工では、ワーク台装置に取り付けた複数のワークを複数の工具主軸により同時に加工することで１個当たりの加工時間を短縮し、仕上げ加工では１個の工具主軸により高速加工を行い加工精度を確保するものである。
【００１９】
また、仕上げ加工工程においては、従来の加工装置は直進運動する移動テーブルと、該移動テーブルに積載された工具台と、該工具台に支持された回転軸と、該回転軸の先端部に取り付けられた工具と、該工具に対向するように配置され、スクロール部品を支持して回転するロータリテーブルにより構成されていたが、本発明の加工装置では、直交して移動するスライドテーブルを備える工具台と、該工具台に支持された回転軸と、該回転軸の先端部に取り付けられた工具によりインボリュート形状を高精度に加工することができるように、インボリュート曲線の曲率半径減少誤差を補正する機能を付加した。これにより、従来の加工装置が持っていたロータリテーブルと付属制御系とを必要としないため、加工装置の低価格化を実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図１６を参照して説明する。
〔実施の形態  １〕
まず、本発明のスクロール部品の製造方法を実施するスクロール形状の加工装置の構成を図１および図２を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示すスクロール形状加工装置の外観斜視図、図２は、図１のスクロール形状加工装置を上部から見た外観平面図である。
【００２１】
図１，２において、１はスクロール形状加工装置の加工装置本体、１ａは本体ベッド、２は、本体ベッド１ａのほぼ中心部に設置された旋回装置である。ワーク台装置３は、旋回装置２中心に対して直交方向に対称に４台備えられ、各ワーク台装置３ごとに外向きにワーク保持装置を備え、この四面のワーク保持装置の各面に複数のワークを着脱自在に把持できるとともに、これら４台のワーク台装置３が独立して矢印２１方向に旋回，位置決め可能に構成したものであり、その構造の詳細については、図３ないし図７に示して後述する。
【００２２】
図１において、４はワークで、本発明で扱うワーク４は、鏡板上に直立する渦巻状ラップを有し、該ラップ部が主にインボリュート曲線により形成されたスクロール形状のものである。５は、ワーク台装置３の各面に設けたワーク保持装置に係る把持チャックで、前記ワーク４を把持するものである。
【００２３】
また、図１において、９，１４，１９は、前記ワーク台装置３の三面に対向するように設置した第一，第二，第三の３台の工具台である。
第一の工具台９は、Ｘ軸スライドテーブル６上に切り込み方向であるＺ軸スライドテーブル７が設置され、さらにその上部に治具を介して上下方向であるＹ軸スライドテーブル８が設置される構造である。この工具台９には、工具を取り付けて回転可能な工具主軸１０が複数（図では３個）設置されている。
【００２４】
同様に、第二の工具台１４は、Ｘ軸スライドテーブル１１上にＺ軸スライドテーブル１２が設置され、さらにその上部に治具を介してＹ軸スライドテーブル１３が設置されている。また、第三の工具台１９は、Ｘ軸スライドテーブル１６上にＺ軸スライドテーブル１７が設置され、さらにその上部に治具を介してＹ軸スライドテーブル１８が設置されている。これら第二，第三の工具台１４，１９には工具主軸１５，２０が１本取り付けられている。
本装置を上部から見た図２から各工具台の位置が明らかである。本体ベット１ａは略Ｔ型の形状をしており、そのほぼ中心部に旋回装置２が設置されている。
【００２５】
ワーク台装置３は独立した構成とする。ワーク台装置３は、一面にワーク４を取り付ける構造とし、ワーク４を取り付ける面の裏側にはワークのクランプ装置を取り付ける。はじめに、ワーク台装置３の独立構成について、図１，２に合わせて図３ないし図７を参照して説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置の独立した１つのワーク台装置の構造を示すアンクランプ時の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、図４は、図３のワーク台装置のクランプ時の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、図５は、本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置の旋回クランプ装置を上部から見た平面図、図６は、図５の装置のワーク台装置を上部から見た平面図、図７は、図３のワーク台装置の旋回クランプ装置の斜視図である。
【００２６】
図３，４において、１ｂは、本体ベッド１ａのワーク台装置３設置部に形成された円周溝、３ａは、ワーク台装置３のベース部、２９は、ワーク台装置３のベース３ａと接離可能の旋回クランプ装置、２９ａ，２９ｂは、旋回クランプ装置２９に装備されワーク台装置３のベース３ａと接離する車輪、３０は、回転クランプ装置２９の上部に装備されたクランプアーム、３１は、ワーク台装置３の位置決め用のロケートピンで、このロケートピン３１は本体ベッド１ａに設けられワーク台装置３のピン穴３ｃと嵌めあってワーク台３の位置決めを行う。３２は、ワーク台装置３の位置決めのための基準パッド、３３は、旋回クランプ装置２９を駆動させる油圧装置で、旋回クランプ装置２９の下部に装備されている。
【００２７】
ところで、従来の加工装置における割り出し回転テーブルは、例えば、特開昭６１−２６５２４９号公報記載の複合加工装置に開示されているように、周方向等間隔にある４面の加工ステーション（ワーク台装置相当）が支持体を介して一体構造となっているもので、インデックス駆動手段の内歯，外歯の噛み合わせで回転する構造となっていた。
【００２８】
これに対し、本発明の旋回装置２は、該装置中心に対して直交方向に対称に独立した４台のワーク台装置３を有するものである。
すなわち、ワーク台装置３は、図３に示すように独立した構造とする。ワーク台装置３は一面にワーク４を把持チャック５で取り付け、ワーク４を取り付ける面の裏側にはワークのクランプ装置５ａを備えている。
【００２９】
この独立した４台のワーク台装置３は、旋回クランプ装置２９をレールとして旋回し、当該旋回クランプ装置２９により本体ベッド１ａに固定する方式のものである。旋回方向の位置決めにはロケートピン３１を使用する。また、高さ方向の位置決めには基準パッド３２を使用する。
図３は、ワーク台装置３がアンクランプの状態を示し、ワーク台装置３は本体ベッド１ａから離れている。旋回クランプ装置２９およびクランプアーム３０はワーク台装置３のベース部３ａと車輪２９ａ，２９ｂにより接してベース部３ａ内に抱えこまれた状態になっている。旋回クランプ装置２９はワーク台装置３を案内移動するためのレールの役割を果たす。
【００３０】
図４は、ワーク台装置３がクランプの状態を示す。旋回クランプ装置２９およびクランプアーム３０は油圧装置３３により下降し、クランプアーム３０によりワーク台装置３を本体ベッド１ａに固定する。車輪２９ａ，２９ｂはベース部３ａと離れ、クランプアーム３０が、ベース部３ａ内側のインロー部３ｂを下方に押しつけてワーク台装置３を本体ベッド１ａ上に固定する。この静止位置は、ロケートピン３１と基準パッド３２により位置決めされる。すなわち、ワーク台装置３はクランプアーム３０により下方に押し付けられ、基準パッド３２上に固定される。
【００３１】
次に、図５は、旋回クランプ装置２９およびクランプアーム３０を上部から見た平面図である。４個のワーク台装置３の中心Ｏに対して直交するｘ，ｙ軸に対称に４個の旋回クランプ装置２９があり、これら旋回クランプ装置２９はワーク台装置３を円周方向に旋回するためのレールの役目を果たすために扇型をしている。
【００３２】
また、図６は、旋回装置２とワーク台装置３を上部から見た平面図である。図６において、３４はパレットハンガーであり、このパレットハンガー３４は、ワーク台装置３を把持する爪３４ａを有している。
４個のワーク台装置３は独立構成であり、ワーク台装置３自身により旋回移動することはできない。そこで、加工終了後ワーク台装置３を旋回させる際は、旋回装置２を使用する。旋回装置２は、ワーク台装置３を旋回させる駆動源を持っている。前記旋回装置２の詳細は、図１に示す旋回装置２のケース２ａ内に内蔵されているので各図に現れていない。
【００３３】
さらに、図７は旋回クランプ装置２９の外観を示したものである。クランプアーム３０は、１個の旋回クランプ装置２９上に２個装備されている。旋回クランプ装置２９は、ワーク台装置３を旋回移動させるためのレールの機能をもつため、旋回クランプ装置２９の扇型本体の両側面に４個の車輪２９ａと、旋回クランプ装置２９上部のクランプアーム３０取付部材に４個の車輪２９ｂとを備えている。また、旋回クランプ装置２９は油圧装置３３により矢印３５方向に上下動してアンクランプ，クランプを行う。
【００３４】
このように、旋回装置２は、該装置中心に位置する旋回駆動部と、この旋回駆動部から直交方向に対称に設けた４組の爪３４ａを持つパレットハンガー３４と、４組の爪３４ａに把持されて回転する独立した４台のワーク台装置３と、これらワーク台装置３下部に接離可能に組み込まれ、本体ベッド１ａに形成された円周溝１ｂ内を前記各ワーク台装置３を案内し、旋回，位置決めさせる旋回クランプ装置２９と、各ワーク台装置３を旋回させたときに各工具台９，１４，１９に正しく対向するように位置決めするロケートピン３１，基準パッド３２とを備えたものである。
なお、ワーク台装置の独立構成を実現する手段は、図３ないし図７に示した本実施形態に限定されるものではなく、同一機能を実現しうる他の形状，構造の採用を妨げない。
【００３５】
次に、本実施形態のスクロール形状加工装置を用いたスクロール部品の製造方法を説明する。
図１に示すように、ワーク４は矢印２２に示す方向から自動搬入搬出装置（図示せず）により搬入され、複数個（本実施形態では３個）のワーク４が、複数個（本実施形態では３個）のワーク保持装置の把持チャック５に把持されワーク台装置３に取り付けられる。ワーク４を搭載したワーク台装置３は９０度旋回移動して、第一の工具台９と対向する位置に位置決めされる。工具台９に対向したワーク４は複数個（本実施形態では３個）の工具主軸１０に取り付けられた工具によりスクロール形状に荒加工される。
【００３６】
荒加工が完了するとワーク台装置３は９０度旋回移動し、ワーク４は第二の工具台１４に対向する。ここで、ワーク４は１個の工具主軸１５に取り付けられた工具により穴加工される。
さらに、ワーク台装置３は９０度旋回移動し、ワーク４は第三の工具台１９と対向し１個の工具主軸２０に取り付けられた工具によりスクロール形状に仕上げ加工される。
【００３７】
加工が終了するとワーク台装置３は９０度旋回移動し、ワーク４は自動搬入搬出装置により搬出される。各工具台９，１４，１９は、対面するワーク台３にワーク４が存在する場合には加工を開始するようにプログラムされており、各加工工程は同時に進行する。
【００３８】
上記第一，第二，第三の各工具台９，１４，１９は、それぞれ独立の制御装置により独立の加工プログラムに基づいてそれぞれの移動軸の制御が行われる。また、各制御装置は加工開始の指令や加工プログラムの選択等をメインコンピュータにより制御されている。
【００３９】
本装置の加工工程の例を図８ないし図１１を参照して説明する。
図８は、本発明の一実施形態に係るスクロール部品の製造方法の加工工程を示すフローチャート、図９は、本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置によるスクロール形状の荒加工を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は加工部を示す拡大図、図１０は、本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置によるスクロール部品の穴加工を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は加工部を示す断面図、図１１は、本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置によるスクロール形状の仕上げ加工を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は加工部を示す拡大図である。
【００４０】
図８に示すように本実施形態における加工工程は、上記のスクロール形状加工装置にワークを搬入して、スクロール形状の荒加工２３、性能確保上必要な穴加工２４、スクロール形状の仕上げ加工２５の順に加工を行ってのち、ワークを搬出するものである。また、図示しないが、他の例としては、スクロール形状の荒加工２３、スクロール形状の中仕上げ加工、スクロール形状の仕上げ加工２５の三段階に加工を行うものである。以下は図８に示した加工工程に基づき説明する。
【００４１】
各加工工程はワーク台装置が旋回するごとに独立に行われることから、サイクルタイムは加工時間が最も長い工程により決定する。このため、各加工工程の加工時間はほぼ同一で、加工ラインのサイクルタイム内にあるのが望ましい。
はじめにスクロール形状の荒加工２３の加工法の具体的内容を図９を参照して説明する。
荒加工では、工具２６によるワーク２７の取り代が１〜２ｍｍと大きいので、工具送り速度を高速化すると工具への負荷が大きくなり、びびり振動が発生したり、工具が折損するなどの不具合が生じる。このため、本実施形態では加工時間の短縮を図るために以下の手段を用いる。
【００４２】
その手段の一つは図９（ａ）に示すように、ワーク台装置３の把持チャック５に保持された複数のワーク４を、工具台９に取り付けたワークと同数の工具主軸１０に取り付けた工具２６により同時に加工するものである。図９では３個のワークを３個の工具主軸１０に取り付けられた工具２６により加工する例を示している。複数の工具主軸を一つの移動テーブルにより移動させることから、加工装置の価格を高くすることなく加工能率を上げることができる。
また、もう一つの手段は、図９（ｂ）に示すように、ワーク４のラップ２７の溝の両側を工具２６で同時に加工する方法である。
【００４３】
ラップ２７の溝は両側を同時に加工する両側加工方法と片側のみ加工する片側加工方法とがあり、前者の両側加工方法は工具に加わる負荷が大きく加工精度が悪くなるが、工具が移動する距離が短く加工時間も短くなる。一方、片側加工方法では、加工精度は良好であるが、工具が移動する距離が長く加工時間が長いという特徴をもつ。
図９（ａ）に示す加工手段または、図９（ａ）に示す加工手段と図９（ｂ）に示す加工手段の組合せにより荒加工の加工時間は、従来のマシニングセンタによる加工に比べ約１／６に短縮できる。
【００４４】
次に、穴加工２４（図８参照）の加工法の具体的内容を図１０（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態における穴加工はワーク４の中心部にざぐり穴２８を加工するものである。第二の工具台１４の工具主軸１５は１つで、ワーク台装置３に取り付けられた複数のワーク４のざぐり穴２８を１個づつ順番に加工する。
【００４５】
次に、スクロール形状の仕上げ加工２５（図８参照）の加工法の具体的内容を図１１（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態における仕上げ加工では取り代が０．０５〜０．１ｍｍと小さいため、工具２６への負荷が小さく、工具送り速度を高速化することが可能である。このため、加工法は図１１（ｂ）に示すように、加工精度を良好にできる片側加工方法を用いる。また、高速加工が可能なことから、加工時間はワーク台装置３に取り付けられた複数のワーク４を、第三の工具台１９の工具主軸２０の一つの工具２６により順番に加工しても、荒加工２３と同等時間で仕上げ加工できる。
スクロール形状の高精度加工方法については後述する。
【００４６】
〔実施の形態  ２〕
次に、本発明のスクロール部品の製造方法を実施するスクロール形状の加工装置の第二の実施形態の構成を図１２および図１３を参照して説明する。
図１２は、本発明の第二の実施の形態を示すスクロール形状加工装置の外観斜視図、図１３は、図１２のスクロール形状加工装置を上部から見た外観平面図である。図１２，１３中、図１，２と同一符号のものは第一の実施形態と同等構成のものを示す。
第一の実施形態と第二の実施形態との違いは、ワーク台装置と工具台の数の違いであり、ワーク台装置そのものの構造はほぼ同一である。
【００４７】
図１２，１３において、１Ａはスクロール形状加工装置の加工装置本体、１ｃは本体ベッド、２Ａは、本体ベッド１ｃのほぼ中心部に設置された旋回装置である。また、９，１４は、ワーク台装置３の二面に対向するように設置した第一，第二の工具台である。
第一の工具台９は、Ｘ軸スライドテーブル６上に切り込み方向であるＺ軸スライドテーブル７が設置され、さらにその上部に治具を介して上下方向であるＹ軸スライドテーブル８が設置される構造である。この工具台９には、工具を取り付けて回転可能な工具主軸１０が複数（図では３個）設置されている。
【００４８】
同様に、第二の工具台１４は、Ｘ軸スライドテーブル１１上にＺ軸スライドテーブル１２が設置され、さらにその上部に治具を介してＹ軸スライドテーブル１３が設置されている。第二の工具台１４には工具主軸１５が１本取り付けられている。
本装置を上部から見た図１３から各ワーク台装置と工具台の位置が明らかである。本体ベツド１ｃは略Ｙ型の形状をしており、そのほぼ中心部に旋回装置２Ａが設置されている。
【００４９】
旋回装置２Ａは、該装置中心に対して周方向を３等分する独立した３台のワーク台装置３を有するものである。
ワーク台装置３の独立構成、旋回装置２Ａの旋回駆動部、パレットハンガー、旋回クランプ装置、クランプアーム、位置決め手段等の第二の実施形態における構成は、第一の実施形態で説明したものに準じるので、図示説明を省略する。
【００５０】
図１２，１３に示す第二の実施形態におけるスクロール形状の加工方法を説明する。
ワーク４は、矢印２２で示す方向から自動搬入搬出装置（図示せず）により搬入され、複数個（本実施形態では３個）のワーク４が、複数個（本実施形態では３個）のワーク保持装置の把持チャック５に把持されワーク台装置３に取り付けられる。ワーク４を搭載したワーク台装置３は１２０度旋回移動して、第一の工具台９と対向する位置に位置決めされる。工具台９に対向したワーク４は複数個（本実施形態では３個）の工具主軸１０に取り付けられた工具によりスクロール形状に荒加工される。
【００５１】
荒加工が完了するとワーク台装置３はさらに１２０度旋回移動し、ワーク４は第二の工具台１４と対向する。ここで、１個の工具主軸１５に取り付けられた工具によりスクロール形状に仕上げ加工される。
加工が終了するとワーク台装置３は１２０度旋回移動し、ワーク４は自動搬入搬出装置により搬出される。
【００５２】
図１４は、本発明の第二の実施形態に係るスクロール部品の加工工程を示すフローチャートである。図１４は、先の図８のフローチャートに示した実施工程の内、穴加工が必要のないワーク、もしくは穴加工工程が別工程で実施されるワークを対象とする。つまり、スクロール形状加工装置にワークを搬入して、スクロール形状の荒加工２３、スクロール形状の仕上げ加工２５の順に加工を行ったのち、ワークを搬出するものである。具体的な加工工程は第一の実施形態と同様であるから、その説明を省略する。
【００５３】
〔実施の形態  ３〕
最後に、スクロール形状の高精度加工方法について説明する。
インボリュート曲線の位置精度は、仕上げ加工において以下の方法により高精度化する。インボリュート曲線の位置精度は、ワークの外周円の中心座標とインボリュート曲線の基礎円の中心位置とのずれ量と、インボリュート曲線の基礎円中心に対する回転方向のずれ量との２つが合成されたものである。
【００５４】
はじめに、ワークの外周円の中心座標とインボリュート曲線の基礎円の中心位置とのずれ量の高精度化について述べる。
ワーク保持装置によりワーク台装置に取り付けられる複数のワークは各ワーク台装置のワーク保持装置位置の微小なばらつきのため、ワークの外周円の中心位置とインボリュート曲線の基礎円中心位置の間に誤差が生じる。この誤差を低減するために、数値制御装置に予め各ワーク保持装置ごとの外周円中心位置を記憶させておき、ワーク台装置が仕上げ加工用工具台に対向する位置に旋回割り出しされた際、各ワーク台装置の各ワーク保持装置に対応して、数値制御装置の中心座標を修正し、インボリュート形状を加工し、上記誤差を低減する。
【００５５】
次に、インボリュート曲線の基礎円中心に対する回転方向のずれ量の高精度化について述べる。
各ワーク台装置のワーク保持装置は、ワーク保持時にインボリュート曲線の基礎円中心を中心として理想形状に対して回転方向に誤差を持つ。これは、各ワーク保持装置のワークの角度方向の位置決めの役割をするピンの位置が、各ワーク保持装置ごとに位置誤差を持っているためである。このため、ワークは各ワーク保持装置ごとに回転方向に角度ばらつきを持っている。そこで、数値制御装置に予め各ワーク保持装置の回転方向誤差を記憶させておき、ワーク台装置が回転割り出しされた際、各ワーク台装置の各ワーク保持装置に対応して加工プログラムを座標回転変換し、新たな加工プログラムを作成してインボリュート形状を加工する。これによりインボリュート形状の角度誤差を小さくできる。
【００５６】
次に、半径減少誤差と呼ばれる工具軌跡誤差の低減による高精度加工方法について説明する。
図１５は、数値制御装置のサーボの追従遅れによる半径減少誤差を示す説明図、図１６は、インボリュート曲線を示す説明図である。
直交２軸の加工装置によりスクロール形状を高速に加工すると、数値制御装置のサーボの追従遅れによって半径減少誤差と呼ばれる工具軌跡誤差が発生し、ラップの形状を高精度に加工できない問題がある。
【００５７】
図１５には、直交Ｘ，Ｙ２軸の加工装置において、半径Ｒの円弧指令を与えた際の応答結果と半径減少誤差ΔＲを示す。円弧位置指令形状の半径Ｒに比べ実移動軌跡の半径は数値制御装置のサーボの追従遅れによって小さくなる。この半径減少誤差は工具の送り速度ＦとポジションループゲインＫｐにより（数１）のように近似的に表わすことができる。
【数１】
0003833386.tif 000002
【００５８】
半径減少誤差ΔＲとインボリュート曲線との関係を図１６を用いて説明する。
インボリュート曲線の曲率半径Ｒは、基礎円半径ａと伸開角θにより（数２）のように表せる。
【数２】
0003833386.tif 000003
【００５９】
（数１）と（数２）から伸開角θでの加工装置の半径減少誤差ΔＲは（数３）のように表すことができる。
【数３】
0003833386.tif 000004
この（数３）で求められる各伸開角ごとの半径減少誤差ΔＲをあらかじめ計算し、数値制御プログラムの加工軌跡を補正することにより、半径減少誤差は補正可能であり、直交２軸の加工装置においてもスクロール形状を高精度に加工することが可能となる。
【００６０】
また、加工面粗さを向上させるためには以下の方法を取る。仕上げ加工工程に荒加工工程で発生する切削振動が伝達すると、加工面粗さが悪化する。そこで、ワーク台装置は一面ごとに独立した構成とする。これによって、荒加工と仕上げ加工とを同時に行うに際し、仕上げ加工工程に荒加工工程で発生する切削振動が伝達しないようにして加工面粗さを向上させることのできる。
【００６１】
上記構成により加工精度を向上でき、直交２軸の加工装置においても、従来のインボリュート形状の専用加工装置と同様の加工精度を確保できる。
以上のことから、本発明のスクロール形状加工装置は、スクロール部品を高精度，高能率でさらに安価に製造することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ラップ部分が主にインボリュート曲線で形成されるスクロール部品を１台の加工装置にて荒加工と仕上げ加工、さらに穴加工とを高精度，高能率に実施でき、加工ラインの設備費を低減できるスクロール形状の加工装置および加工方法を提供することができる。
【００６３】
また、本発明によれば、直交して移動するスライドテーブルを制御することにより工具位置を制御し、インボリュート曲線を加工する方式を採用し、従来の専用機で採用されている直動テーブルとロータリテーブルとによる加工方式に比べ、制御軸数を減らし、加工装置を低価格に製造できるスクロール形状の加工装置および加工方法を提供することができる。
【００６４】
さらに、本発明によれば、複数台のワーク台装置で荒加工と仕上げ加工とを同時に行うに際し、仕上げ加工工程に荒加工工程で発生する切削振動が伝達しないようにして加工面粗さを向上させることのできるスクロール形状の加工装置および加工方法を提供することことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すスクロール形状加工装置の外観斜視図である。
【図２】図１のスクロール形状加工装置を上部から見た外観平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置の独立した１つのワーク台装置の構造を示すアンクランプ時の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図３のワーク台装置のクランプ時の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置の旋回クランプ装置を上部から見た平面図である。
【図６】図５の装置のワーク台装置を上部から見た平面図である。
【図７】図３のワーク台装置の旋回クランプ装置の斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るスクロール部品の加工工程を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置によるスクロール形状の荒加工を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は加工部を示す拡大図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置によるスクロール部品の穴加工を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は加工部を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るスクロール形状加工装置によるスクロール形状の仕上げ加工を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は加工部を示す拡大図である。
【図１２】本発明の第二の実施の形態を示すスクロール形状加工装置の外観斜視図である。
【図１３】図１２のスクロール形状加工装置を上部から見た外観平面図である。
【図１４】本発明の第二の実施形態に係るスクロール部品の加工工程を示すフローチャートである。
【図１５】数値制御装置のサーボの追従遅れによる半径減少誤差を示す説明図である。
【図１６】インボリュート曲線を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…加工装置本体、１ａ，１ｃ…本体ベッド、２，２Ａ…旋回装置、３…ワーク台装置、４…ワーク、５…把持チャック、６，１１，１６…Ｘ軸スライドテーブル、７，１２，１７…Ｚ軸スライドテーブル、８，１３，１８…Ｙ軸スライドテーブル、９，１４，１９…工具台、１０，１５，２０…工具主軸、２６…工具、２７…ラップ、２８…ざぐり穴、２９…旋回クランプ装置、３０…クランプアーム、３１…ロケートピン、３２…基準パッド、３３…油圧装置、３４…パレットハンガー。
【図１】
0003833386.tif 000005
【図２】
0003833386.tif 000006
【図３】
0003833386.tif 000007
【図４】
0003833386.tif 000008
【図５】
0003833386.tif 000009
【図６】
0003833386.tif 000010
【図７】
0003833386.tif 000011
【図８】
0003833386.tif 000012
【図９】
0003833386.tif 000013
【図１０】
0003833386.tif 000014
【図１１】
0003833386.tif 000015
【図１２】
0003833386.tif 000016
【図１３】
0003833386.tif 000017
【図１４】
0003833386.tif 000018
【図１５】
0003833386.tif 000019
【図１６】
0003833386.tif 000020