JP2698764B2 - スクロールラップの加工方法 - Google Patents
スクロールラップの加工方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
- F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スクロールラップの加
工方法に係り、特に、マシニングセンターなどＮＣ（数
値制御）マシンを用いて、例えばスクロール圧縮機の圧
縮室を構成する螺旋溝の如きインボリュート形状のスク
ロールラップを高精度加工するのに好適なスクロールラ
ップの加工方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】まず、本発明を適用する被加工物の一例
としてスクロール圧縮機の圧縮室を構成するスクロール
部材を取上げ、その従来の加工方法について、図４ない
し図７を参照して説明する。ここに図４は、被加工物に
係る雌，雄スクロールの斜視図、図５は、図４のＡ矢視
平面図、図６および図７は、スクロール部材の従来の加
工方法を説明するための説明図である。 【０００３】図４，図５において、１は雄スクロール、
２は雌スクロールで、雄スクロール１の突起部３のスク
ロールラップ５と、雌スクロール２の窪み部４のスクロ
ールラップ６とは、ともに、そのラップで形成する螺旋
溝の断面でＵ字状で、螺旋はインボリュート形状のもの
である。雄スクロール１と雌スクロール２とは、それぞ
れのスクロールラップ５，６が互いに対向して組み合わ
さって、相対的に蠕動運動し、圧力媒体を圧縮する構造
である。 【０００４】従来、このようなインボリュート形状のス
クロールラップは、エンドミル工具を用い、縦形あるい
は横形のマシニングセンタのＸＹテーブル上に被加工物
を取り付けて、いわゆる「ＸＹ加工」により切削加工さ
れていた。この場合、図６，図７に示すように、例えば
雄スクロール１のスクロールラップ５を、直径Ｄのエン
ドミル７を用いて加工するとすると、エンドミル７の外
周とインボリュート形状のスクロールラップ５との接点
Ｐは、雄スクロール１の中心Ｏとエンドミル７の中心Ｑ
とを結ぶ線上には存在せず、ＯＱとＰＱのなす偏角θ
は、スクロールラップ５の加工箇所とともに逐一変化し
てゆく。 【０００５】例えば、図６に示すように、スクロールラ
ップ５の外壁を加工するとき、ＯＱとＰＱのなす偏角が
θであったものが、外壁の加工を終るときには、エンド
ミル７の中心はＱ′となり、エンドミル７の外周とスク
ロールラップ５との接点Ｐ′とのなす偏角θ′は、θに
くらべて大きく変化している。また、図７に示すよう
に、スクロールラップの内壁を加工する段階では、エン
ドミル７の中心Ｑ″の位置では、エンドミル７の外周と
スクロールラップ内壁との接点Ｐ″とのなす偏角θ″は
θ′にくらべて変化しているのが明らかである。 【０００６】したがって、マシニングセンタのＸＹテー
ブル上で雄スクロール１を加工するには、所定のインボ
リュート形状とは異なったエンドミル中心Ｑの軌跡を描
かせなければならない。もちろん従来でも、このような
所望のインボリュート形状をＸＹ座標の多数の点群のＮ
Ｃデータとして与えれば、エンドミルの中心軌跡は、マ
シニングセンタのＮＣ制御系によって自動的に演算し、
加工することも可能になっていた。 【発明が解決しようとする課題】 【０００７】しかし、このようなＸＹテーブル上のＸＹ
座標系を用いた加工では、ＮＣデータの入力点数が多い
うえに、エンドミルの直径をＮＣ制御系にその値を入力
することを前提としている。そこで、エンドミルの直径
が異なれば、その都度ＮＣ制御系にその値を入力する
が、その場合、予め工具軌跡を演算してＸＹ座標の多数
の点群のＮＣデータとして入力しておく必要がある。特
に、インボリュート形状精度が厳しい場合には、このエ
ンドミル直径の読みとり精度を高めることが必須であ
る。 【０００８】また、この従来の方法では、エンドミル直
径を精度よく読みとっても、マシニングセンタの主軸に
対しエンドミルが偏心して取付けば、みかけ上より大き
な直径のエンドミルを用いたように加工され、スクロー
ルラップ５の形状、とくにその厚さＴが所定の値と異な
ってくるもので、工具寸法の補正が必要である。このよ
うな方法でスクロールラップの内，外壁を加工すること
になるから、実際にはスクロールラップの厚さＴは、エ
ンドミルの直径の読みとり誤差のほぼ２倍の誤差をきた
すことになる。 【０００９】以上、ＸＹテーブルをもったマシニングセ
ンタを用いた従来のインボリュート形状加工方法を述べ
たが、ＸＹテーブル上にロータリテーブルを載せて、ロ
ータリテーブルに被加工物をセットして加工する場合で
も、通常エンドミルの中心は、ロータリテーブルの回転
に対し、ＯＱ上を移動させているために、上記と同様の
誤差を生じ、精度の高いインボリュート形状を加工する
ことが難しかった。以上、雄スクロールを例にして、従
来技術の問題点を指摘したが、雌スクロールについても
全く同様の問題を抱えていた。 【００１０】そこで、移動テーブルの直進運動とロータ
リテーブルの回転運動とを比例関係で連動してＮＣ制御
しながらインボリュート形状を加工する、いわゆる「Ｒ
θ加工」が開発される機運になった。他の従来技術とし
て、特開昭５７−１５６１０号公報には、スクロール部
品をそのインボリュート曲線の基礎円の中心を回転中心
として回転させるとともに、加工工具を前記インボリュ
ート曲線の基礎円に接する直線上を移動させることによ
ってスクロール部品の加工を行うことが開示されてい
る。 しかし、特開昭５７−１５６１０号公報に開示され
たスクロール加工装置は、回転する加工用テーブルとＸ
方向に直進する移動テーブルとが機械的に結合されてい
るもので、スクロールラップの内壁面と外壁面とを順次
高精度に加工することについては、配慮されていなかっ
た。 【００１１】本発明は、前述の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、ＮＣ加工
機の単純なプログラム制御により、加工具とインボリュ
ート曲線との接点（加工点）の偏角にともなって生じる
工具の軌跡誤差を解消して、被加工物のインボリュート
形状の内壁面と外壁面との一連の加工を高精度に実現す
るスクロールラップの加工方法を提供することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスクロールラップの加工方法の構成
は、直進移動可能なテーブルと、回転可能なロータリテ
ーブルと、工具を保持する回転主軸とを備えたＮＣ加工
手段を用いて、スクロールラツプを有する被加工物の該
スクロールラップの内外壁面をインボリュート形状曲面
に加工する方法であって、前記被加工物を載置したロー
タリテーブルを回転させた状態で、前記ＮＣ加工手段の
制御系の同期指令に基づいて前記テーブルを直進移動さ
せることにより、前記回転主軸に保持された工具を、前
記インボリュート形状の第１の基礎円の接線上を前記ス
クロールラップの一方の壁面に沿って前記第１の基礎円
の中心に近づく方向に前記被加工物に対して相対的に移
動させて前記スクロールラップの一方の壁面に第１のイ
ンボリュート形状曲面を加工し、前記ＮＣ加工手段の制
御系の同期指令に基づいて前記工具と前記被加工物との
相対的な位置をずらすことにより、前記工具を第２のイ
ンボリュート形状曲面の加工の始点に移動させ、前記ロ
ータリテーブルの回転方向を逆転させた状態で、前記Ｎ
Ｃ加工手段の制御系の同期指令に基づいて前記テーブル
を直進移動させることにより、前記回転主軸に保持され
た工具を、前記インボリュート形状の第２の基礎円の接
線上を前記スクロールラップの他方の壁面に沿って前記
第２の基礎円の中心から遠ざかる方向に前記被加工物に
対して相対的に移動させて前記スクロールラップの他方
の 壁面に第２のインボリュート形状曲面を加工すること
により前記スクロールラップを加工するようにしたもの
である。 【００１３】 【作用】本発明では、直進運動する移動テーブル上に回
転自在に装備されたロータリテーブルに、インボリュー
ト形状に加工すべき被加工物を、そのロータリテーブル
の中心に固定し、そのロータリテーブル面にほぼ鉛直な
回転主軸にエンドミルを装着し、このエンドミルの刃面
を、被加工物のインボリュートの基礎円の接線と直交す
るように被加工物の加工面に対接させ、前記エンドミル
の中心が、前記インボリュートの基礎円の接線上を移動
するように前記移動テーブルを直進させるとともに、前
記ロータリテーブルを、その回転角度が前記移動テーブ
ルの送り量と一定の比例関係で連動するように回転させ
ている。 【００１４】本発明を開発した考え方は、被加工物がイ
ンボリュート形状であるという特徴を生かして、インボ
リュート形状の加工面とエンドミル外周との接触角が常
に一定となるようにＸＹテーブルとロータリテーブルを
制御するものである。すなわち、ＸテーブルあるいはＹ
テーブルのいずれか一方の送り方向をインボリュートの
基礎円の接線方向に一致させ、その送りの速度をロータ
リテーブルの回転速度に完全に比例するようにして、単
純なプログラム入力で、ＮＣ加工機の制御方法を単純に
するとともに加工精度を向上させている。 【００１５】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図３を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係るイ
ンボリュート形状加工方法における工具軌跡を示す説明
図、図２は、インボリュート形状加工の原理を示す説明
図、図３は、図１の加工を行う加工機の外観斜視図であ
る。 【００１６】図３に示す加工機は、一般的なマシニング
センタとほぼ同様の構成のもので、ベッド９上には、Ｎ
Ｃ制御可能な移動テーブルに係るＸ軸テーブル１０、お
よび移動テーブルに係るＹ軸テーブル１１が装備され、
さらにこの上に、これもＮＣ制御可能なロータリテーブ
ル１２が装備されている。このロータリテーブル１２上
に、ロータリテーブルと軸心を同じくして被加工物であ
る雄スクロール１がチャッキングされている。一方、ベ
ッド９と一体に固定されたコラム１３には、これもロー
タリテーブル１２の軸心方向にＮＣにて摺動可能な主軸
ヘッド１４が摺動し、この主軸ヘッド１４の摺動方向に
軸心方向をもつ回転可能な主軸１５があり、この主軸１
５には工具に係るエンドミル７がチャッキングされてい
る。 【００１７】これらの運動系、すなわちＸテーブル１０
およびＹテーブル１１の直進運動、ロータリテーブル１
２の回転運動、主軸ヘッド１４の直進運動、ならびに主
軸１５の回転運動は、いずれもＮＣ制御装置（図示せ
ず）により制御できるように構成されている。本実施例
は、このような構成のマシニングセンタのインボリュー
ト形状加工のＮＣ制御に関するもので、次に、このイン
ボリュート形状加工の原理を図２を参照して説明する。 【００１８】被加工物は、雄スクロール１のスクロール
部材に係るスクロールラップ５で、同一基礎円の位相を
ずらした２本のインボリュート曲線５ａ，５ｂで外壁，
内壁が形成されるものである。この場合、図２に示すよ
うに、２本のインボリュート曲線５ａ，５ｂは、ともに
中心がＯで、基礎円２０の半径はａ（図１参照）であ
る。この基礎円２０からの引いた任意の接線２１は、イ
ンボリュート曲線５ａ，５ｂと常に直交する。 【００１９】このことは、エンドミル７の中心をインボ
リュートの基礎円の接線上に移動させれば、エンドミル
とインボリュートの接点Ｐは、この基礎円の接線上にあ
り、従来技術のところで述べたような、エンドミルとイ
ンボリュート曲線との接点の偏角θあるいはθ″（図
６，図７参照）がある値をもつことによる誤差を考慮し
た煩雑な補正を加える必要の全くないことを意味する。
すなわち、図１に示すように、前述のインボリュートの
基礎円２０への任意の切線２１を、マニシングセンタの
Ｘ軸すなわちＸテーブルの直進方向とし、このＸ軸上に
エンドミル７の中心Ｑがあるように設定し、被加工物で
ある雄スクロール１の回転角度と、エンドミル７のＸ軸
方向位置とが常に比例するようにＮＣ制御系に同期指令
を与えればよい。これは、ＮＣ制御装置に単純なプログ
ラム入力により制御可能である。 【００２０】そこで、主軸１５に装着したエンドミル７
の刃面を、被加工物である雄スクロール１のインボリュ
ートの基礎円２０の接線２１と直交するように加工面で
あるインボリュート曲線５ａの外壁に対接させ、前記の
ように接線２１とＸ軸テーブル１０の直進方向とを一致
させる。そして、エンドミル７の中心Ｑが接線２１上を
内側方向、すなわち基礎円２０の中心に近づく方向に移
動するようにＸ軸テーブル１０を直進させるとともに、
ロータリテーブル１２を、ロータリテーブルの回転角度
がＸ軸テーブル１０の送り量と一定の比例関係で連動し
て回転させることによってインボリュート曲線５ａの外
壁を加工する。 【００２１】外壁の加工が終ると、ロータリテーブル１
２を逆転させることにより雄スクロール１の回転を逆転
させて、回転角の位相を所定量だけずらせてインボリュ
ート曲線５ｂのスタート位置にエンドミル７を位置させ
る。なお、ここに位相をずらせる所定量は、エンドミル
７の径と、インボリュートの基礎円２０の径と、インボ
リュートラップの厚みＴとで一義的に決まる量である。
より詳しくは、エンドミル直径とインボリュートラップ
の厚みＴと和を基礎円２０の半径ａで除した角度（ラジ
アン）である。 【００２２】次いで、ロータリテーブル１２の逆転と同
期して、接線２１上の外側方向、すなわち基礎円２０の
中心から遠ざかる方向ににエンドミル中心Ｑを移動させ
るように、Ｘ軸テーブル１０を戻し方向に直進させてイ
ンボリュート曲線５ｂの内壁加工を行う。換言すれば、
エンドミル７の中心がインボリュートの基礎円２０の接
線２１上を移動するように直進するＸ軸テーブル１０
は、スクロールラップ５の外壁の加工時と内壁の加工時
とで直進方向を逆転させて往，復運動を行うとともに、
ロータリテーブル１２は、前記Ｘ軸テーブルの往，復運
動に連動して正，逆に回転方向を変えるように作動す
る。 【００２３】このようにすれば、インボリュート曲線５
ｂの内壁に対しても偏角θ″（図７参照）に起因する誤
差補正が不要となる。そして、スクロールラップの外壁
加工、エンドミルの相対的位置変更、内壁加工の一連の
工程を、図３に示す同一加工機上で順次連続的に行うこ
とができる。 【００２４】前述のインボリュート形状加工方法をとる
場合でも、エンドミル７取付時の偏心あるいはエンドミ
ルのたわみ誤差等の工具寸法誤差εがスクロールラップ
５の厚みＴに２εの誤差を生じさせる。そこで、インボ
リュート形状のスクロールラップの厚み精度がさらに厳
しく要求される場合には、次に述べるような工具軌跡を
辿らせるとよい。 【００２５】図１に示すように、エンドミル７の中心Ｑ
をインボリュートの基礎円２０の接線２１上に位置さ
せ、そのエンドミル７の刃面を、前記接線２１と直交す
るように加工面であるインボリュート曲線５ａの外壁に
対接させる。そしてＸ軸テーブル１０の直進方向を前記
基礎円２０の接線２１に一致させる。そして、エンドミ
ル７の中心Ｑが接線２１上を内側方向へ移動するように
Ｘ軸テーブル１０を直進させる（第１の直進）ととも
に、ロータリテーブル１２を、ロータリテーブルの回転
角度がＸ軸テーブル１０の送り量と一定の比例関係で連
動して回転させることによってインボリュート曲線５ａ
の外壁を加工する。 【００２６】外壁の加工が終ると、エンドミル７の中心
Ｑが、雄スクロール１の中心部で基礎円２０の直径２ａ
だけ、前記第１の直進方向に直交する方向に移動するよ
うにＹ軸テーブル１１を移動させる。次いで、ロータリ
テーブル１２の逆転と同期して、図１に示す基礎円２０
の接線２２上の外側方向にエンドミル中心Ｑを移動させ
るように、Ｘ軸テーブル１０を前記第１の直進方向と同
一方向に第２の直進を行わせてインボリュート曲線５ｂ
の内壁加工を行い、雄スクロール１の加工を終了する。 【００２７】このようにすれば、スクロールラップの外
壁加工、エンドミルの相対的位置変更、内壁加工の一連
の工程が第３図に示す同一加工機上で順次連続的に行わ
れ、エンドミルに加わる切削力負荷の方向も、外壁加
工、内壁加工ともに同一となることは明らかである。 ま
た、切削力負荷によるエンドミル７やスクロールラップ
５の弾性変形等によるスクロール形状の誤差を、主軸１
５を僅かに傾斜させることにより容易に補正でき、イン
ボリュート形状のスクロールラップ５の厚み精度を向上
させることができる。なお、前述の実施例では、被加工
物を雄スクロール１として、その加工例を説明したが、
雌スクロール２の加工も全く同様に実施できることは言
うまでもない。 【００２８】また、前述の実施例では、加工機としてマ
シニングセンタを用いる例を説明したが、同様の構成を
もつ専用機であっても、本発明の効果を妨げるものでは
ない。さらに、インボリュート形状の内壁を同様に加工
したのち、外壁を加工する加工手順をとっても全く同様
の効果が得られる。さらにまた、前述の実施例では、加
工機を縦形マシニングセンタとしているが、主軸中心を
水平とした横形マシニングセンタとしてもよい。この場
合には、切粉が除去しやすいという利点があり、加工面
の面粗さが良くなる。 【００２９】なお、スクロールラップの厚みＴが一定で
ない、２本のインボリュート曲線からなる場合には、基
礎円は２個存在することになるので、内，外壁の一方の
面加工から他方の面加工へ移行するときに、被加工物の
中心にて、２個の基礎円の差だけＹ方向に余分にシフト
して後半の工具軌跡を辿らせるようにすれば、その実施
化が可能である。 【００３０】 【発明の効果】以上述べたように、ＮＣ加工機の単純な
プログラム制御により、加工具とインボリュート曲線と
の接点（加工点）の偏角にともなって生じる工具の軌跡
誤差を解消して、被加工物のインボリュート形状の内壁
面と外壁面との一連の加工を高精度に実現するスクロー
ルラップの加工方法を提供することができる。
工方法に係り、特に、マシニングセンターなどＮＣ（数
値制御）マシンを用いて、例えばスクロール圧縮機の圧
縮室を構成する螺旋溝の如きインボリュート形状のスク
ロールラップを高精度加工するのに好適なスクロールラ
ップの加工方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】まず、本発明を適用する被加工物の一例
としてスクロール圧縮機の圧縮室を構成するスクロール
部材を取上げ、その従来の加工方法について、図４ない
し図７を参照して説明する。ここに図４は、被加工物に
係る雌，雄スクロールの斜視図、図５は、図４のＡ矢視
平面図、図６および図７は、スクロール部材の従来の加
工方法を説明するための説明図である。 【０００３】図４，図５において、１は雄スクロール、
２は雌スクロールで、雄スクロール１の突起部３のスク
ロールラップ５と、雌スクロール２の窪み部４のスクロ
ールラップ６とは、ともに、そのラップで形成する螺旋
溝の断面でＵ字状で、螺旋はインボリュート形状のもの
である。雄スクロール１と雌スクロール２とは、それぞ
れのスクロールラップ５，６が互いに対向して組み合わ
さって、相対的に蠕動運動し、圧力媒体を圧縮する構造
である。 【０００４】従来、このようなインボリュート形状のス
クロールラップは、エンドミル工具を用い、縦形あるい
は横形のマシニングセンタのＸＹテーブル上に被加工物
を取り付けて、いわゆる「ＸＹ加工」により切削加工さ
れていた。この場合、図６，図７に示すように、例えば
雄スクロール１のスクロールラップ５を、直径Ｄのエン
ドミル７を用いて加工するとすると、エンドミル７の外
周とインボリュート形状のスクロールラップ５との接点
Ｐは、雄スクロール１の中心Ｏとエンドミル７の中心Ｑ
とを結ぶ線上には存在せず、ＯＱとＰＱのなす偏角θ
は、スクロールラップ５の加工箇所とともに逐一変化し
てゆく。 【０００５】例えば、図６に示すように、スクロールラ
ップ５の外壁を加工するとき、ＯＱとＰＱのなす偏角が
θであったものが、外壁の加工を終るときには、エンド
ミル７の中心はＱ′となり、エンドミル７の外周とスク
ロールラップ５との接点Ｐ′とのなす偏角θ′は、θに
くらべて大きく変化している。また、図７に示すよう
に、スクロールラップの内壁を加工する段階では、エン
ドミル７の中心Ｑ″の位置では、エンドミル７の外周と
スクロールラップ内壁との接点Ｐ″とのなす偏角θ″は
θ′にくらべて変化しているのが明らかである。 【０００６】したがって、マシニングセンタのＸＹテー
ブル上で雄スクロール１を加工するには、所定のインボ
リュート形状とは異なったエンドミル中心Ｑの軌跡を描
かせなければならない。もちろん従来でも、このような
所望のインボリュート形状をＸＹ座標の多数の点群のＮ
Ｃデータとして与えれば、エンドミルの中心軌跡は、マ
シニングセンタのＮＣ制御系によって自動的に演算し、
加工することも可能になっていた。 【発明が解決しようとする課題】 【０００７】しかし、このようなＸＹテーブル上のＸＹ
座標系を用いた加工では、ＮＣデータの入力点数が多い
うえに、エンドミルの直径をＮＣ制御系にその値を入力
することを前提としている。そこで、エンドミルの直径
が異なれば、その都度ＮＣ制御系にその値を入力する
が、その場合、予め工具軌跡を演算してＸＹ座標の多数
の点群のＮＣデータとして入力しておく必要がある。特
に、インボリュート形状精度が厳しい場合には、このエ
ンドミル直径の読みとり精度を高めることが必須であ
る。 【０００８】また、この従来の方法では、エンドミル直
径を精度よく読みとっても、マシニングセンタの主軸に
対しエンドミルが偏心して取付けば、みかけ上より大き
な直径のエンドミルを用いたように加工され、スクロー
ルラップ５の形状、とくにその厚さＴが所定の値と異な
ってくるもので、工具寸法の補正が必要である。このよ
うな方法でスクロールラップの内，外壁を加工すること
になるから、実際にはスクロールラップの厚さＴは、エ
ンドミルの直径の読みとり誤差のほぼ２倍の誤差をきた
すことになる。 【０００９】以上、ＸＹテーブルをもったマシニングセ
ンタを用いた従来のインボリュート形状加工方法を述べ
たが、ＸＹテーブル上にロータリテーブルを載せて、ロ
ータリテーブルに被加工物をセットして加工する場合で
も、通常エンドミルの中心は、ロータリテーブルの回転
に対し、ＯＱ上を移動させているために、上記と同様の
誤差を生じ、精度の高いインボリュート形状を加工する
ことが難しかった。以上、雄スクロールを例にして、従
来技術の問題点を指摘したが、雌スクロールについても
全く同様の問題を抱えていた。 【００１０】そこで、移動テーブルの直進運動とロータ
リテーブルの回転運動とを比例関係で連動してＮＣ制御
しながらインボリュート形状を加工する、いわゆる「Ｒ
θ加工」が開発される機運になった。他の従来技術とし
て、特開昭５７−１５６１０号公報には、スクロール部
品をそのインボリュート曲線の基礎円の中心を回転中心
として回転させるとともに、加工工具を前記インボリュ
ート曲線の基礎円に接する直線上を移動させることによ
ってスクロール部品の加工を行うことが開示されてい
る。 しかし、特開昭５７−１５６１０号公報に開示され
たスクロール加工装置は、回転する加工用テーブルとＸ
方向に直進する移動テーブルとが機械的に結合されてい
るもので、スクロールラップの内壁面と外壁面とを順次
高精度に加工することについては、配慮されていなかっ
た。 【００１１】本発明は、前述の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、ＮＣ加工
機の単純なプログラム制御により、加工具とインボリュ
ート曲線との接点（加工点）の偏角にともなって生じる
工具の軌跡誤差を解消して、被加工物のインボリュート
形状の内壁面と外壁面との一連の加工を高精度に実現す
るスクロールラップの加工方法を提供することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスクロールラップの加工方法の構成
は、直進移動可能なテーブルと、回転可能なロータリテ
ーブルと、工具を保持する回転主軸とを備えたＮＣ加工
手段を用いて、スクロールラツプを有する被加工物の該
スクロールラップの内外壁面をインボリュート形状曲面
に加工する方法であって、前記被加工物を載置したロー
タリテーブルを回転させた状態で、前記ＮＣ加工手段の
制御系の同期指令に基づいて前記テーブルを直進移動さ
せることにより、前記回転主軸に保持された工具を、前
記インボリュート形状の第１の基礎円の接線上を前記ス
クロールラップの一方の壁面に沿って前記第１の基礎円
の中心に近づく方向に前記被加工物に対して相対的に移
動させて前記スクロールラップの一方の壁面に第１のイ
ンボリュート形状曲面を加工し、前記ＮＣ加工手段の制
御系の同期指令に基づいて前記工具と前記被加工物との
相対的な位置をずらすことにより、前記工具を第２のイ
ンボリュート形状曲面の加工の始点に移動させ、前記ロ
ータリテーブルの回転方向を逆転させた状態で、前記Ｎ
Ｃ加工手段の制御系の同期指令に基づいて前記テーブル
を直進移動させることにより、前記回転主軸に保持され
た工具を、前記インボリュート形状の第２の基礎円の接
線上を前記スクロールラップの他方の壁面に沿って前記
第２の基礎円の中心から遠ざかる方向に前記被加工物に
対して相対的に移動させて前記スクロールラップの他方
の 壁面に第２のインボリュート形状曲面を加工すること
により前記スクロールラップを加工するようにしたもの
である。 【００１３】 【作用】本発明では、直進運動する移動テーブル上に回
転自在に装備されたロータリテーブルに、インボリュー
ト形状に加工すべき被加工物を、そのロータリテーブル
の中心に固定し、そのロータリテーブル面にほぼ鉛直な
回転主軸にエンドミルを装着し、このエンドミルの刃面
を、被加工物のインボリュートの基礎円の接線と直交す
るように被加工物の加工面に対接させ、前記エンドミル
の中心が、前記インボリュートの基礎円の接線上を移動
するように前記移動テーブルを直進させるとともに、前
記ロータリテーブルを、その回転角度が前記移動テーブ
ルの送り量と一定の比例関係で連動するように回転させ
ている。 【００１４】本発明を開発した考え方は、被加工物がイ
ンボリュート形状であるという特徴を生かして、インボ
リュート形状の加工面とエンドミル外周との接触角が常
に一定となるようにＸＹテーブルとロータリテーブルを
制御するものである。すなわち、ＸテーブルあるいはＹ
テーブルのいずれか一方の送り方向をインボリュートの
基礎円の接線方向に一致させ、その送りの速度をロータ
リテーブルの回転速度に完全に比例するようにして、単
純なプログラム入力で、ＮＣ加工機の制御方法を単純に
するとともに加工精度を向上させている。 【００１５】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図３を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係るイ
ンボリュート形状加工方法における工具軌跡を示す説明
図、図２は、インボリュート形状加工の原理を示す説明
図、図３は、図１の加工を行う加工機の外観斜視図であ
る。 【００１６】図３に示す加工機は、一般的なマシニング
センタとほぼ同様の構成のもので、ベッド９上には、Ｎ
Ｃ制御可能な移動テーブルに係るＸ軸テーブル１０、お
よび移動テーブルに係るＹ軸テーブル１１が装備され、
さらにこの上に、これもＮＣ制御可能なロータリテーブ
ル１２が装備されている。このロータリテーブル１２上
に、ロータリテーブルと軸心を同じくして被加工物であ
る雄スクロール１がチャッキングされている。一方、ベ
ッド９と一体に固定されたコラム１３には、これもロー
タリテーブル１２の軸心方向にＮＣにて摺動可能な主軸
ヘッド１４が摺動し、この主軸ヘッド１４の摺動方向に
軸心方向をもつ回転可能な主軸１５があり、この主軸１
５には工具に係るエンドミル７がチャッキングされてい
る。 【００１７】これらの運動系、すなわちＸテーブル１０
およびＹテーブル１１の直進運動、ロータリテーブル１
２の回転運動、主軸ヘッド１４の直進運動、ならびに主
軸１５の回転運動は、いずれもＮＣ制御装置（図示せ
ず）により制御できるように構成されている。本実施例
は、このような構成のマシニングセンタのインボリュー
ト形状加工のＮＣ制御に関するもので、次に、このイン
ボリュート形状加工の原理を図２を参照して説明する。 【００１８】被加工物は、雄スクロール１のスクロール
部材に係るスクロールラップ５で、同一基礎円の位相を
ずらした２本のインボリュート曲線５ａ，５ｂで外壁，
内壁が形成されるものである。この場合、図２に示すよ
うに、２本のインボリュート曲線５ａ，５ｂは、ともに
中心がＯで、基礎円２０の半径はａ（図１参照）であ
る。この基礎円２０からの引いた任意の接線２１は、イ
ンボリュート曲線５ａ，５ｂと常に直交する。 【００１９】このことは、エンドミル７の中心をインボ
リュートの基礎円の接線上に移動させれば、エンドミル
とインボリュートの接点Ｐは、この基礎円の接線上にあ
り、従来技術のところで述べたような、エンドミルとイ
ンボリュート曲線との接点の偏角θあるいはθ″（図
６，図７参照）がある値をもつことによる誤差を考慮し
た煩雑な補正を加える必要の全くないことを意味する。
すなわち、図１に示すように、前述のインボリュートの
基礎円２０への任意の切線２１を、マニシングセンタの
Ｘ軸すなわちＸテーブルの直進方向とし、このＸ軸上に
エンドミル７の中心Ｑがあるように設定し、被加工物で
ある雄スクロール１の回転角度と、エンドミル７のＸ軸
方向位置とが常に比例するようにＮＣ制御系に同期指令
を与えればよい。これは、ＮＣ制御装置に単純なプログ
ラム入力により制御可能である。 【００２０】そこで、主軸１５に装着したエンドミル７
の刃面を、被加工物である雄スクロール１のインボリュ
ートの基礎円２０の接線２１と直交するように加工面で
あるインボリュート曲線５ａの外壁に対接させ、前記の
ように接線２１とＸ軸テーブル１０の直進方向とを一致
させる。そして、エンドミル７の中心Ｑが接線２１上を
内側方向、すなわち基礎円２０の中心に近づく方向に移
動するようにＸ軸テーブル１０を直進させるとともに、
ロータリテーブル１２を、ロータリテーブルの回転角度
がＸ軸テーブル１０の送り量と一定の比例関係で連動し
て回転させることによってインボリュート曲線５ａの外
壁を加工する。 【００２１】外壁の加工が終ると、ロータリテーブル１
２を逆転させることにより雄スクロール１の回転を逆転
させて、回転角の位相を所定量だけずらせてインボリュ
ート曲線５ｂのスタート位置にエンドミル７を位置させ
る。なお、ここに位相をずらせる所定量は、エンドミル
７の径と、インボリュートの基礎円２０の径と、インボ
リュートラップの厚みＴとで一義的に決まる量である。
より詳しくは、エンドミル直径とインボリュートラップ
の厚みＴと和を基礎円２０の半径ａで除した角度（ラジ
アン）である。 【００２２】次いで、ロータリテーブル１２の逆転と同
期して、接線２１上の外側方向、すなわち基礎円２０の
中心から遠ざかる方向ににエンドミル中心Ｑを移動させ
るように、Ｘ軸テーブル１０を戻し方向に直進させてイ
ンボリュート曲線５ｂの内壁加工を行う。換言すれば、
エンドミル７の中心がインボリュートの基礎円２０の接
線２１上を移動するように直進するＸ軸テーブル１０
は、スクロールラップ５の外壁の加工時と内壁の加工時
とで直進方向を逆転させて往，復運動を行うとともに、
ロータリテーブル１２は、前記Ｘ軸テーブルの往，復運
動に連動して正，逆に回転方向を変えるように作動す
る。 【００２３】このようにすれば、インボリュート曲線５
ｂの内壁に対しても偏角θ″（図７参照）に起因する誤
差補正が不要となる。そして、スクロールラップの外壁
加工、エンドミルの相対的位置変更、内壁加工の一連の
工程を、図３に示す同一加工機上で順次連続的に行うこ
とができる。 【００２４】前述のインボリュート形状加工方法をとる
場合でも、エンドミル７取付時の偏心あるいはエンドミ
ルのたわみ誤差等の工具寸法誤差εがスクロールラップ
５の厚みＴに２εの誤差を生じさせる。そこで、インボ
リュート形状のスクロールラップの厚み精度がさらに厳
しく要求される場合には、次に述べるような工具軌跡を
辿らせるとよい。 【００２５】図１に示すように、エンドミル７の中心Ｑ
をインボリュートの基礎円２０の接線２１上に位置さ
せ、そのエンドミル７の刃面を、前記接線２１と直交す
るように加工面であるインボリュート曲線５ａの外壁に
対接させる。そしてＸ軸テーブル１０の直進方向を前記
基礎円２０の接線２１に一致させる。そして、エンドミ
ル７の中心Ｑが接線２１上を内側方向へ移動するように
Ｘ軸テーブル１０を直進させる（第１の直進）ととも
に、ロータリテーブル１２を、ロータリテーブルの回転
角度がＸ軸テーブル１０の送り量と一定の比例関係で連
動して回転させることによってインボリュート曲線５ａ
の外壁を加工する。 【００２６】外壁の加工が終ると、エンドミル７の中心
Ｑが、雄スクロール１の中心部で基礎円２０の直径２ａ
だけ、前記第１の直進方向に直交する方向に移動するよ
うにＹ軸テーブル１１を移動させる。次いで、ロータリ
テーブル１２の逆転と同期して、図１に示す基礎円２０
の接線２２上の外側方向にエンドミル中心Ｑを移動させ
るように、Ｘ軸テーブル１０を前記第１の直進方向と同
一方向に第２の直進を行わせてインボリュート曲線５ｂ
の内壁加工を行い、雄スクロール１の加工を終了する。 【００２７】このようにすれば、スクロールラップの外
壁加工、エンドミルの相対的位置変更、内壁加工の一連
の工程が第３図に示す同一加工機上で順次連続的に行わ
れ、エンドミルに加わる切削力負荷の方向も、外壁加
工、内壁加工ともに同一となることは明らかである。 ま
た、切削力負荷によるエンドミル７やスクロールラップ
５の弾性変形等によるスクロール形状の誤差を、主軸１
５を僅かに傾斜させることにより容易に補正でき、イン
ボリュート形状のスクロールラップ５の厚み精度を向上
させることができる。なお、前述の実施例では、被加工
物を雄スクロール１として、その加工例を説明したが、
雌スクロール２の加工も全く同様に実施できることは言
うまでもない。 【００２８】また、前述の実施例では、加工機としてマ
シニングセンタを用いる例を説明したが、同様の構成を
もつ専用機であっても、本発明の効果を妨げるものでは
ない。さらに、インボリュート形状の内壁を同様に加工
したのち、外壁を加工する加工手順をとっても全く同様
の効果が得られる。さらにまた、前述の実施例では、加
工機を縦形マシニングセンタとしているが、主軸中心を
水平とした横形マシニングセンタとしてもよい。この場
合には、切粉が除去しやすいという利点があり、加工面
の面粗さが良くなる。 【００２９】なお、スクロールラップの厚みＴが一定で
ない、２本のインボリュート曲線からなる場合には、基
礎円は２個存在することになるので、内，外壁の一方の
面加工から他方の面加工へ移行するときに、被加工物の
中心にて、２個の基礎円の差だけＹ方向に余分にシフト
して後半の工具軌跡を辿らせるようにすれば、その実施
化が可能である。 【００３０】 【発明の効果】以上述べたように、ＮＣ加工機の単純な
プログラム制御により、加工具とインボリュート曲線と
の接点（加工点）の偏角にともなって生じる工具の軌跡
誤差を解消して、被加工物のインボリュート形状の内壁
面と外壁面との一連の加工を高精度に実現するスクロー
ルラップの加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るインボリュート形状加
工装置における工具軌跡を示す説明図である。 【図２】インボリュート形状加工の原理を示す説明図で
ある。 【図３】本発明による加工装置の外観斜視図である。 【図４】被加工物に係る雌，雄スクロールの斜視図であ
る。 【図５】図４のＡ矢視平面図である。 【図６】スクロール部材の従来の加工方法を説明するた
めの説明図である。 【図７】スクロール部材の従来の加工方法を説明するた
めの説明図である。 【符号の説明】 １…雄スクロール、２…雌スクロール、５…スクロール
ラップ、５ａ，５ｂ…インボリュート曲線、７…エンド
ミル、１０…Ｘ軸テーブル、１１…Ｙ軸テーブル、１２
…ロータリテーブル、１５…主軸、２０…基礎円、２
１，２２…接線。
工装置における工具軌跡を示す説明図である。 【図２】インボリュート形状加工の原理を示す説明図で
ある。 【図３】本発明による加工装置の外観斜視図である。 【図４】被加工物に係る雌，雄スクロールの斜視図であ
る。 【図５】図４のＡ矢視平面図である。 【図６】スクロール部材の従来の加工方法を説明するた
めの説明図である。 【図７】スクロール部材の従来の加工方法を説明するた
めの説明図である。 【符号の説明】 １…雄スクロール、２…雌スクロール、５…スクロール
ラップ、５ａ，５ｂ…インボリュート曲線、７…エンド
ミル、１０…Ｘ軸テーブル、１１…Ｙ軸テーブル、１２
…ロータリテーブル、１５…主軸、２０…基礎円、２
１，２２…接線。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．直進移動可能なテーブルと、回転可能なロータリテ
ーブルと、工具を保持する回転主軸とを備えたＮＣ加工
手段を用いて、スクロールラツプを有する被加工物の該
スクロールラップの内外壁面をインボリュート形状曲面
に加工する方法であって、 前記被加工物を載置したロータリテーブルを回転させた
状態で、前記ＮＣ加工手段の制御系の同期指令に基づい
て前記テーブルを直進移動させることにより、前記回転
主軸に保持された工具を、前記インボリュート形状の第
１の基礎円の接線上を前記スクロールラップの一方の壁
面に沿って前記第１の基礎円の中心に近づく方向に前記
被加工物に対して相対的に移動させて前記スクロールラ
ップの一方の壁面に第１のインボリュート形状曲面を加
工し、 前記ＮＣ加工手段の制御系の同期指令に基づいて前記工
具と前記被加工物との相対的な位置をずらすことによ
り、前記工具を第２のインボリュート形状曲面の加工の
始点に移動させ、 前記ロータリテーブルの回転方向を逆転させた状態で、
前記ＮＣ加工手段の制御系の同期指令に基づいて前記テ
ーブルを直進移動させることにより、前記回転主軸に保
持された工具を、前記インボリュート形状の第２の基礎
円の接線上を前記スクロールラップの他方の壁面に沿っ
て前記第２の基礎円の中心から遠ざかる方向に前記被加
工物に対して相対的に移動させて前記スクロールラップ
の他方の壁面に第２のインボリュート形状曲面を加工す
ることにより前記スクロールラップを加工することを特
徴とするスクロールラップの加工方法。 ２．前記工具を前記スクロールラップ上で前記インボリ
ュート形状の第２の基礎円の接線上を該第２の基礎円の
中心から遠ざかる方向に前記被加工物に対して相対的に
移動させることが、工具を前記スクロールラップ上で前
記インボリュート形状の第１の基礎円の接線上を該第１
の基礎円の中心に近づく方向に前記被加工物に対して相
対的に移動させる方向と同じ方向に移動させること を特
徴とする請求項１記載のスクロールラップの加工方法。 ３．前記工具を前記スクロールラップ上で前記インボリ
ュート形状の第２の基礎円の接線上を該第２の基礎円の
中心から遠ざかる方向に前記被加工物に対して相対的に
移動させることが、工具を前記スクロールラップ上で前
記インボリュート形状の第１の基礎円の接線上を該第１
の基礎円の中心に近づく方向に前記被加工物に対して相
対的に移動させる方向と反対方向に移動させることを特
徴とする請求項１記載のスクロールラップの加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7003678A JP2698764B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | スクロールラップの加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7003678A JP2698764B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | スクロールラップの加工方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60194798A Division JP2634156B2 (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | インボリュート形状加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07204985A JPH07204985A (ja) | 1995-08-08 |
| JP2698764B2 true JP2698764B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=11564082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7003678A Expired - Lifetime JP2698764B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | スクロールラップの加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698764B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10605244B2 (en) | 2014-10-27 | 2020-03-31 | Danfoss Commercial Compressors S.A. | Scroll compressor provided with an orbiting guiding portion for improving the filling of the compression chambers |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3833386B2 (ja) * | 1997-03-27 | 2006-10-11 | 株式会社日立製作所 | 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 |
| JP4009237B2 (ja) * | 2003-09-08 | 2007-11-14 | 東邦エンジニアリング株式会社 | 半導体ｃｍｐ加工用パッドの細溝加工機械 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5715610A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | Scroll machining device |
-
1995
- 1995-01-13 JP JP7003678A patent/JP2698764B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10605244B2 (en) | 2014-10-27 | 2020-03-31 | Danfoss Commercial Compressors S.A. | Scroll compressor provided with an orbiting guiding portion for improving the filling of the compression chambers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07204985A (ja) | 1995-08-08 |
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