JPH04171111A

JPH04171111A - スクロール形状加工装置

Info

Publication number: JPH04171111A
Application number: JP29890490A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tajima; 多島　康夫; Morio Aizawa; 相沢　守男
Original assignee: Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1992-06-18
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JP3087075B2

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、ポンプ等に用いられ、主にイ
ンボリュート曲線で形成されるスクロール形状の壁面を
高速で切削加工又は研削加工し、かつ高精度加工をすべ
く加工具側と加工物との双方を自動計測してその寸法誤
差に基づいて各部を自動補正制御するようにしたスクロ
ール形状加工装置に関する。

［従来の技術］コンプレッサやポンプ等に用いられ、主にインボリュー
ト曲線で形成されるスクロール状の壁面を加工する場合
、インボリュート曲線や円弧の形状に対する誤差やバラ
ツキ等が絶えず問題となる。

従来は、それ等の誤差の要因となる熱変位や切削工具お
よび切削条件等の変化に対して経験的に得たデータに基
づき、パートプログラム上で加工前に予め補正量をパラ
メータ等で外部から設定していた。また、加工を中断し
、加工物を測定して精度管理する方法が一般的に採用さ
れていた。また、スクロール状の壁面を加工する加工装
置としては。

数値制御工作機械により、切削工具スクロール形状の壁
面に沿うべくＸ−Ｙ軸上の直交座標係を同時移動して、
切削工具とスクロール部品との相対運動によって加工を
行うものが一般的であった。

このような直交座標係によるＸ−Ｙ補間をおこなった場
合に、ＮＣ＠置のサーボの追従遅れによって５スクロ一
ル部品の中央部では切削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出来ないといった問題点
や、Ｘ−Ｙ軸の象現切り替え時に段差や半径減少または
突起といった不連続な誤差が生ずる問題点があった。

このため、特開昭６２−５７８５６号公報に開示される
ように、切削工具の中心がスクロール部品のインボリュ
ート曲線の基礎円の接線上を移動させると共に、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
として回転させてその送り速度を直進軸と完全に比例す
るように制御して加工する装置も知られている。この場
合には、切削工具の移動方向はインボリュート曲線の法
線方向となるために、高速で高精度な加工が可能となる
。

［発明が解決しようとする課題］前記したパートプログラムで補正量を予め設定したり、
加工を中断して加工物の精度管理をする手段では期待値
どうりの精度を得ることは出来ず。

かつ省力化および無人化が共に困難である。

また、特開昭６２−５７８５６号公報に示す技術の場合
には、切削工具を常にスクロール部品のインボリュート
曲線の基礎円の半径相当分だけオフセットした後、基礎
円の接線上を直進移動させなければならないために、直
交する二方向の移動台とスクロール部品に回転を与える
回転軸とが夫々積み重ね構造となる。切削工具の切り込
み方向にも移動台が必要であるため、移動軸が多くなり
、積み重ねが原因となる誤差は避けられず、かつ加工物
に比べて装置が大型化し、結果的にコストが掛かるなど
の問題点があった。

また、スクロール部品を回転させ切削工具または加工物
を一方向に移動可能とした同時二輪制御で、切削工具の
切り込み方向にも移動可能な一軸を付加した構成も考え
られているが、いずれも直交する二方向の移動台による
構成であるため、オーバハングや積み重ねが原因となる
誤差が生じ。

高速化が出来ず加工精度にも限界があった。また、在来
の構成では自動工具交換装置ｆ　（ＡＴＣ）や加工物自
動交換装置（オートローダ）等の無人化機構の接続や近
接性において満足するものはなかった。

本発明は１以上の問題点等を解決するために創案された
もので、インボリュート曲線や円弧の形状に対する精度
や深さ寸法精度等の製品に必要な管理精度を同一加工装
置の中で切削加工または研削加工の合間に、必要に応じ
て加工具の寸法や加工物の寸法精度を自動的に計測し、
データを取り込み演算手段により、所望の精度との比較
演算を行い、もし形状精度や寸法精度に対する誤差が測
定された時、例えば、深さ方向は２軸座標系を。

形状や壁の厚みの誤差に対してはＸ軸またはＹ軸座標系
（Ｗ軸移動装置ｆ）にて自動的に位置の補正を行い、更
に、加工具等に欠損や異常が認められた時は本発明の装
置に付加されている自動工具交換装置の機能により加工
具の交換を行い連続的に加工を行う事を可能としている
。

また、本発明においては、主軸台を上下垂直に移動する
Ｙ軸座標系を備えているため、インボリュート曲線の基
礎円直径および加工具外形寸法により生じる半径の変化
に対する任意の対応も可能となる。更に、装置構造がコ
ンパクトにまとめられ、高精度高速度加工が可能となり
、設置面積および設備コストの低減が図れるスクロール
形状加工装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、以上の目的を達成するために、回転角度φで
回転する回転テーブルに加工物を着脱可能に固定し、該
回転テーブルをＸ軸方向に移動すると共に、加工具を前
記回転テーブルの回転軸線に沿う前記Ｘ軸と直交するＺ
軸方向に移動して主にインボリュート曲線により形成さ
れるスクロール形状を加工するスクロール形状加工装置
であって、固定側のベッド上に載置されるＸ軸スライド
ベース上に前記Ｘ軸方向に沿って摺動自在に支持される
Ｘ軸移動台と、該Ｘ軸移動台上に載置されＣ軸（回転軸
）まわりに回転駆動される回転テーブルと、前記ベッド
上に載置される２軸スライドベース上に前記Ｚ軸方向に
沿って摺動自在に支持される２軸移動台と、該２軸移動
台に前記Ｚ軸およびＸ軸と直交するＹ軸方向に沿って移
動自在に支持されると共に、前記加工具を着脱自在に把
持し該加工具を回転駆動する主軸台と、前記Ｘ軸径動台
、回転テーブル、２軸移動台および主軸台等とを回転移
動制御する制御装置を備えてなるスクロール形状加工装
置を構成し、更に、Ｖ軸移動台。

第１および第２の測定装置とその測定値に基づく位置補
正制御手段、Ｗ軸移動装置、主軸台案内保持装置および
自動工具交換装置等をそれぞれ設け、加工物の高速、高
精度加工を可能にしたスクロール形状加工装置をその手
段とするものである。

［作用］加工物は回転テーブルに把持され、加工具は自動工具交
換装置により主軸台内にそれぞれ自動装着される。Ｘ軸
移動台およびＺ軸移動台が所定位置に移動し、加工物お
よび加工具が回転すると。

制御装置による同期制御によるスクロール加工が行われ
る。一方、主軸台は主軸台移動装置により所定のＹ方向
位置に正確に位置決められ、主輪台案内保持装置により
、安定支持される。

加工具の長さおよび直径は第１の測定装置により測定さ
れ、基準値との差の補正量が求められる。

また、加工物は主軸台側に装着される第２の測定装置に
より計測され、補正量が求められる。制御装置の位置補
正制御手段は前記補正値に基づき各部の移動制御を行う
。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図および第２図により１本実施例の全体構造を説明
する。

ベッド５０上にはＸ軸スライドベース５１が載置され、
Ｘ軸移動台２はＸ軸スライドベース５１上に摺動自在に
支持される。Ｘ軸移動用サーボモータ１６（以下、第１
軸サーボモータ１６という）はＸ軸スライドベース５１
とＸ軸移動台２との間に介設され、Ｘ軸移動台２をＸ軸
方向に沿って移動させる。

回転テーブル１はＸ軸径動台２上に載置され、その内部
構造を後に詳しく説明する。回転テーブル１には、回転
駆動用サーボモータ１９（以下、第４軸サーボモータ１
９という）と加工物１４を着脱自在に把持する把持用チ
ャック５２が設けられ、加工物１４は第４軸サーボモー
タ１９により回転駆動される。なお、第４軸サーボモー
タ１９による加工物１４の回転軸をＣ軸と仮称する。以
上の構造により加工物１４は、Ｃ軸まわりに回転角度φ
だけ回転すると共に、Ｘ軸方向にＸだけ移動自在に支持
される。

一方、ベッド５０上には２軸スライドベース５３が載置
され、Ｚ軸スライドベース５３上にはＺ軸移動台５がＺ
軸方向に沿って摺動自在に支持される。なお、Ｚ軸はＣ
軸の軸線方向と一致するものであり、Ｘ軸と直交する。

Ｚ軸周サーボモータ１７（以下、第２軸サーボモータ１
７という）は２軸移動台５を駆動するものである。２軸
移動台５は門形直立柱１０に装着される主軸台移動装置
８と主軸台３をクランプする主軸台案内保持装置９とか
ら構成される。主軸台移動装置８には後に詳しく説明す
るが、Ｗ軸周サーボモータ１８（以下、第３軸サーボモ
ータ１８という）が設けられる。

主軸台３は、２軸移動台５にＹ軸方向に沿って摺動可能
に支持されると共に、Ｚ軸移動台５の２軸方向の移動に
伴ってｚ軸方向に移動する。切削工具１５は主軸台３内
に内設される図略の把持手段により着脱可能に把持され
る。

Ｘ軸径動台２上には第１の測定装！７をＹ軸（Ｙ軸と平
行）方向に摺動自在に支持するＶ軸移動台６が載置され
る。Ｗ軸移動台６にはＶ軸周サーボモータ２０（以下、
第５軸サーボモータ２０という）が設けられている。

自動工具交換装置１１はベッド５０上に載置される架台
５４に支持されるツールマガジン装置５５と、工具交換
手段５６とから構成される。架台５４は丁度主軸台３を
跨いで配置され、切削工具１５の交換時における自動工
具交換装置１１のＸ軸方向の移動を不要とし、工具交換
時間の短縮を計るようにしている。ツールマガジン族Ｍ
５５は、多数本の切削工具１５を円周上に収納するホル
ダ５７を有するツールマガジン１２を有し、ツールマガ
ジン１２内には第２の測定装Ｍ１３が切削工具１５と共
に収納されている。ツールマガジン１２は割り出し回転
用モータ５８により割り出し回転される。

一方、工具交換手段５６は、両端に切削工具１５を把持
する爪部（図略）を備えた工具交換用アーム５９と工具
交換用アーム５９を２軸方向に沿って所定長さだけ往復
動すると共に軸まわりに９０°、１８０”　、２７０″
′づつ回動させるように構成される工具交換アーム駆動
装置！６０（内部構造は図略）とから構成される。なお
、前記回動角度９０°。

１８０°はＣＷ力方向、２７０°はＣＣＷ方向に順を追
って回動される。工具交換アーム駆動装置６０は回転モ
ータ６１により駆動される。

第２図に示すように、加工物自動交換装置６２は、多数
個の加工物１４および加工完了物１４ａを収納する搬送
台６３．６４と、搬送台６３゜６４側と回転テーブル１
側との間に介設される加工物交換手段６５等とから構成
される。加工物交換手段６５は多次元方向に移動自在に
形成されると共に回動自在に形成され、加工物１４．加
工完了物１４ａを回転テーブル１のチャック５２に出入
させるように構成される。なお、搬送台６３゜６４はベ
ッド５０の近傍に配設される。

第１図に示すように加工時に生じた切粉はベッド５０側
に配置されたチップコンベア６５ａおよびエレベータ６
６を介し、切粉集納箱６７内に排出される。

第３図は回転テーブル１の内部構造を示す。ケース本体
６８には回転軸６９が軸受７０ａ、７０ｂを介して枢支
され、スラスト軸受７０ｃにより支持される。また、回
転軸６９の後方に角度検出器３０のロータ３０ａが固定
され、それと相対向する位置にステータ３０ｂがケース
本体６８に固定されて配設される。回転軸６９には連結
部材７１を介して大歯車７２が連結される。回転テーブ
ル１の前面側には加工物１４を把持する把持用チャック
５２を設けられている。把持用チャック５２の詳細構造
は省略するが、加工物１４の形状。

寸法に合わせて交換可能な加工物支持部材７３と、加工
物１４を支持すると共に、その着座確認を行うための加
工物支持台７４等とから構成される。

なお、加工物支持台７４には圧力媒体の通る通路７５が
内設される。加工物支持部材７３は弾性変形可能に形成
される支持部材本体７６に連結する。

また、支持部材本体７６は前記の連結部材７１に固定す
るシリンダ本体７７に支持される。また、シリンダ本体
７７内にはピストン７８が摺動可能に支持される。ピス
トン７８に一端面を当接するカラ部材７９の他端側は支
持部材本体７６によって保持される。

一方、回転軸６９内には、圧力媒体の通る２重の圧力媒
体供給管８０．８１が設けられる。回転軸６９の中心に
配設される圧力媒体供給管８１は加工物支持台７４の通
路７５に連通する。一方、圧力媒体供給管８１の外側に
配設される圧力媒体供給管８０はピストン７８の背面に
開口する。なお、圧力媒体供給管８０．８１は共にロー
タリシリンダ８２に連結する。ロータリシリンダ８２は
図略の圧力媒体供給源に連結する。

一方、ケース本体６８内には回転軸６９と平行に駆動軸
８４が配置され、′軸受８５等により枢支される。駆動
軸８４はカップリング８６を介し第４軸サーボモータ１
９に連結する。なお、第４軸サーボモータ１９はケース
本体６８に固定される。

駆動軸８４にはピニオンギヤ８７が設けられ、ピニオン
ギヤ８７は大歯車７２と噛合する。以上の構造により、
第４軸サーボモータ１９を回転することにより、ピニオ
ンギヤ８７．大歯車７２を介して回転軸６９に連結され
る把持用チャック５２等が回転駆動する。

一方、ロータリシリンダ８２側から圧力媒体が通路８ｏ
内に供給されると、ピストン７８が前方に押され、それ
に伴ってカラ部材７９も押圧されるため弾性体からなる
支持部材７６が変形し、加工物支持部材７３が加工物１
４から離れる方向に移動し、加工物１４はアンクランプ
される。なお、圧力媒体の供給をやめることにより、弾
性体からなる支持部材７６の復元力により加工物１４は
クランプされる。一方、通路８１内に圧力媒体を供給す
ることにより加工物１４の着座が図略の着座確認センサ
によって確認される。

次に、２軸移動台５の詳細構造を第４図、第５図、第６
図により説明する。

２軸スライドベース５３上には第４図および第６図に示
すように、高剛性の構造体からなる門形直立柱１０が立
設され、前記したようにＺ軸方向に摺動可能に支持され
る。第６図の図の下方の連結孔８８には第２軸サーボモ
ータ１７の回転軸と送りねじが連結され螺合する（詳細
構造省略）。

門形直立柱１ｏには前記したように主軸台移動装置８と
主軸台案内保持装置１９がそれぞれ設けられている。

第４図および第６図に示すように、主軸台移動装置８は
、Ｚ軸方向に沿う傾斜面８９を上面側で形成し、内部に
ねじ部を形成する第１の楔状部材９０と、それに螺合し
、Ｚ軸方向と平行にＷ軸方向に沿って配置される送りね
じ軸９１と、カップリング９２を介して送りねじ軸９１
に連結する第３軸サーボモータ１８等とからなるＷ軸移
動装置８ａおよび主軸台３の下面側に固定され１第１の
楔状部材９０の傾斜面８９に当接係合する第２の楔状部
材９３等とから構成される。第１の楔状部材９ｏは第６
図によく示すように門形直立柱１０の案内部材９４に沿
ってＷ軸線方向に摺動可能に支持され、傾斜面８９の方
向を安定位置決めするようにしている。なお、本実施例
では第１の楔状部材９０および第２の楔状部材９３の勾
配を１／１０としたが、それに限定されるものでない。

また、送りねじ軸９１は軸受９５等により門形直立柱１
ｏに軸線方向の移動を拘束されて枢支される。

なお、第３軸サーボモータ１８はブラケット９６を介し
て門形直立柱１０に固定される１以上の構造により、第
３−サーボモータ１８を駆動すると送りねじ軸９１に螺
合する第１の楔状部材９０が移動し、その傾斜面８９に
当接する第２の楔状部材９３を介し、主軸台３をＹ軸方
向に移動する。

主軸台案内保持装置９は、第５図によく示すように、主
軸台３の主軸台本体９７の周縁の四隅に固定されたスラ
イド部材９８と、スライド部材９８と相対向する位置に
おいて門形直立柱１０側に固定された案内部材９９と、
主軸台３のほぼ重心位置に見合う場所に外方に張り出し
て主軸台本体９７に固定される１対のクランププレート
１００と、クランププレート１００を挟持するクランプ
プレート挟持装置１０１等とから構成される。

主軸台３はスライド部材９８を案内部材９９に支持され
た状態でＹ軸方向に摺動自在に支持されると共に、クラ
ンププレート挟持装置１０１に供給される媒体圧力の付
勢されない状態で常時挟持され媒体圧力によりアンクラ
ンプされる。なお、クランププレート挟持装置１０１に
よる挟持力は主軸台３の移動時にのみ解放される。また
、一対クランププレート１００が主軸台３の重心位置に
配置されるため、主軸台３は安定支持され、Ｙ軸方向に
沿って円滑に移動可能となる。

主軸台３のスピンドル１０２には切削工具１５や第２の
測定装置１３のテーパホルダが装着されるテーパ孔が形
成されると共に、切削工具１５等を着脱可能に挟持する
図略の把持手段が内設される。また、スピンドル１０２
を回転駆動する主軸モータ１０３が設けられる。

第７図は自動工具交換装置１１の概要構造を示す正面図
である。

主軸台３を囲繞して配設される門形直立柱ｌＯのまわり
には前記したようにベッド５０上に載置される門形の架
台５４が配設される。

ツールマガジン装置５５のツールマガジン１２は架台５
４上のブラケット１０４に支持される割り出し回転用モ
ータ５８により割り出し回転される。また、ツールマガ
ジン１２には複数個（図示では１２個）のホルダ５７が
配置される。前記したようにホルダ５７内には図略の切
削工具１５および第２の測定装置１３が収納される。な
お、本実施例では第２の測定装置１３はタッチプローブ
が採用される。

工具交換手段５６の工具交換用アーム５９は、切削工具
１５等を把持する爪部１０５を形成し、工具交換アーム
駆動装置６０により９０°ＣＷに。

続いて１８０”　ＣＷ力方向回動した後、２７０’　Ｃ
ＣＷ方向に割り出し回転されると共に、Ｚ軸方向に往復
動される。その爪部１０５は、その１つをツールマガジ
ン１２のホルダ５７と相対向する位置に配置した場合に
、他の爪部１０５が丁度主軸台３のスピンドル１０２と
相対向する位置に配置されるように寸法形成される。工
具交換用アーム駆動装置ｉ６０は架台５４にブラケット
１０６を介し垂下支持され、前記したように回転モータ
６１により駆動される。

次に、第８図乃至第１０図により、Ｖ軸移動台６の概要
構造を説明する。

Ｘ′軸軸動動台２上は支柱１０７が立設し、支柱１０７
には第１の測定装置７を固持する移動台１０８がＶ軸方
向に沿って摺動自在に支持される。

支柱１０７には案内ロッド１０９が固定される。

２組の一対のピンチローラ１１０は案内ロッド１０９の
両側面に圧接して配置され、その回転軸１１１は移動台
１０８に枢支される。また、回転軸１１１の一方側には
歯車１１２およびプーリ１１３が固定される。また、他
方側の回転軸１１１には歯車１１２と同一形状の歯車１
１４が固定される。歯車１１４は歯車１１２に噛合する
。移動台１０８側にはＶ軸周サーボモータ２０すなわち
、第５軸サーボモータ２ｏが固定される。第５軸サーボ
モータ２０の回転軸１１６にはプーリ１１７が取り付け
られ、ベルト１１８を介してプーリ１１３・に回転を伝
え乞。また、第５軸サーボモータ２０にはその回転を制
御するブレーキ装置１１９が付設される０以上の構造に
より、第５軸サーボモータ２０を駆動することによりピ
ンチローラ１１０が回転し、移動台１０８に支持される
第１の測定装！７を案内ロッド１０９に沿ってＶ軸方向
に移動する。なお、本実施例では第１の測定装置７とタ
ッチプローブが採用される。

第１１図により本実施例における制御方法について説明
する。

切削工具１５とインボリュート曲線１２０とがＡ点（Ｘ
＝Ｒ，φ）にあったものが、Ａ点と微少距離だけ離れた
Ｂ点に移動する場合には、Ｘ軸移動台２がＸ軸方向にｄ
ｘ（ＡＣ）だけ移動すると共に、回転テーブル１がｄφ
だけ回転する必要がある。

弧ＡＢの長さをΔＬとし、基礎円１２１の半径Ｒｇとす
ると。

ΔＬ２”；　（ＢＣ”＋ＡＣ”）＝（Ｒ−ｄｘ）２ｔａ
ｎφ＋ｄｘ２・・・（１）Ｒ＝Ｒｇ／ｃｏｓθ、θ＋φ
＝ｔａｎθとなり、Ｒはφの函数Ｒ（φ）となる。よっ
て（１）式のΔＬ２は次のようになる。

ΔＬ”＝（Ｒ（φ）−ｄｘ）”ｔａｎ”ｄφ＋ｄｘ”弁
Ｒ（φ）”−ｄφ”＋ｄｘ”・・（２）また、Ａ点から
Ｂ点に到るまでの時間をｄｔとすると（３）式が求めら
れる。

（ΔＬ／ｄｔ）２＝ｖ”＝Ｒ（φ）２（ｄφ／ｄｔ）”
＋（ｄｘ／ｄｔ）”（３）従って、速度Ｖを一定にする
に必要なｄφ／ｄｔ。

ｄｘ／ｄｔが演算可能となる０次に、更に具体的な制御
方法について次に説明する。

Ｒ＝Ｘ＝Ｒｇ／ｃｏｓθ−−−（４） ΔＬ＝ｄｘ／ｃｏｓθ−−−（５）（４）式よりｄＲ＝ｄｘ＝Ｒｇ−ｓｉｎθ／Ｃ０８２θ−ｄθ−−−
（６）φ：ｔａｎθ−〇ｄφ＝（ｓｅｃ”θ−１）ｄθ：ｔａｎ”θ−ｄθ−−
−（７）（５）、（６）、　　（７）式より ΔＬ＝２・Ｒｇ／５ｉｎ２θ−ｄθ−−−（８）ΔＬ−
Ｃｉ・シ／６０とする。

ここでＥ＝指令速度関数（ｓｅｃ）、ｖ／６０−送り速
度（ｍ履／ｍ１ｎ）（８）式よりに＝２Ｒｇ／５ｉｎ２θ−ｄφ ｄφ＝に／２Ｒｇ−ｓｉｎ２θ−−−（９）φΩ÷１＝
φｎ−ｄφ Ｘｎ＋１＝Ｘｎ−ｄｘ以上より現在値Ｘｎから次の加減速度オーバライド値（
以下、オーバライド値という）Ｘｎ＋１を求め、同時に
これに対応するφｎ＋１を求め、φｎ＋１とφｎおよび
Ｘｎ＋１とＸｎの差分を求めてＸ軸移動台２および回転
テーブル１のＸ方向の移動速度および回転角速度φを制
御することにより切削工具１５に対し加工物１４を等速
に移動させることが出来る。

第１２図は本実施例の制御動作を説明するためのフロー
チャートである。

Ｘ軸移動台２の現在位１ｉ［Ｘ　ｎを検出しくステップ
２００）、これに対応する回転テーブル１の回転角度φ
ｎを検出する（ステップ２０１）。次に。

ｄｘ、ｄφを求めて次のオーバライド値Ｘｎ＋１を求め
（ステップ２０２）、同時にオーバライド値φｎ＋１を
求め（ステップ２０３）、それぞれのオーバライド値Ｘ
ｎ＋１．φｎ＋１を出力する（ステップ２０４，２０５
）。制御部！！４はこれ等の値を基にＸ軸およびＣ軸を
制御すべき演算をしくステップ２０６）、これをＸ軸移
動台２および回転テーブル１側に出力する（ステップ２
０７）、それにより、Ｘ軸移動台２の移動加速速度Ｖｘ
（ａｍ／ｓｅｅ”）および回転テーブル１の回転角加減
速度ωＣ（θ／ｓｅｅ”）がそれぞれ制御動作される（
ステップ２０８，２０９）。なお、第１１図における欄
外の図は、Ｖｘおよび（ｔｌＱの値が半径Ｒの増加する
につれて減少する必要があることを表示するものであり
、下方の図はスクロール加工物が以上の制御方法により
一定の切削速度Ｖで加工されることを示すものである。

以上のように、本実施例では回転テーブル１を回転させ
ながらＸ軸移動台２をＸ方向に移動するだけで自動的に
加工物１４が加工され、スクロールが形成される。この
場合、インボリュート曲線に沿って一定の切削速度で切
削されるため、加工面が均一に切削され、一定の面粗度
を有するインボリュート曲線と曲線上の形状精度面が円
滑に形成され、理想的なインボリュート曲線形状が創成
される。これにより高速加工における加工精度を向上す
ることが出来る。

次に、本装置における第１軸乃至第５軸および第１およ
び第２の測定装置７，１３を制御する制御装置４および
位置調整制御手段４３等の内容について第１３図および
第１４図により説明する。

第１３図に示すように、第１軸サーボモータ１６には速
度検出器２１が付設されると共にＸ軸方向の位置を検出
するための位置検出器２６がＸ軸移動台２に設けられて
いる。以下同様に、第２軸サーボモータ１７．第３軸サーボモータ１８．第５軸サ
ーボモータ２０には速度検出器２２，２３゜２５および
位置検出器２７，２８．２９が設けら九でいる。また２
回転テーブル１の第４軸サーボモータ１９には速度検出
器２４が設けられると共に、回転角度を検出するための
角度検出器３０が設けられている。

第１５図に示すように、位置検出器１２２にはスケール
１２３が付設され、カウンタ１２４を介して制御装置側
に検出値入力されるように構成される。一方、第１６図
に示すように角度検出器１２５はロータ１２６とステー
タ１２７からなり、その検出信号はプリアンプ１２８お
よびＡ／Ｄ変換器１２９を介して制御装置側に入力され
る。

第１３図に示すように、第１軸、第２軸、第３軸、第５
軸の位置検出器２６，２７，２８，２９は第１軸カウン
タ３７．第２軸カウンタ３８．第３軸カウンタ３９．第
５軸カウンタ４１を介し制御装置！４側に連結され、角
度検出器３０はアンプ３１および第４軸Ａ／Ｄ変換器４
０を介して制御部Ｎ４側に連結される。

制御装置４は、送り速度オーバライド演算部４２と、軸
制御演算部４４および軸位置制御部４５等とから構成さ
れ、更に、位置補正のための位置補正制御手段４３が設
けられている。送り速度オーバライド演算部４２にはＸ
軸指令、Ｃ軸（第４軸）指令および速度指令（Ｆ）等が
入力される。

一方、第１の測定袋Ｍ７であるタッチプローブ７と第２
の測定装置１３であるタッチプローブ１３はインタフェ
イス４９を介しＰＣ装置４６に連結する。ＰＣ装置４６
にはＰＣデータ処理手段４７と計測データ演算部４８と
があり、共に制御装置４に連結される。

第１軸サーボモータ乃至第５軸サーボモータ１６．１７
，１８，１９．２０の各モータ速度は速度検出器２１，
２２，２３，２４，２５を介し制御部ｗ４の軸制御演算
部４４に入力され、送り速度オーバライド演算部４２に
より補正量が演算され、軸制御演算部４４を介して第１
軸サーボアンプおよび第５軸サーボアンプ３２，３３，
３４゜３５．３６を介し第１軸サーボモータ１６乃至第
５軸サーボモータ２０にフィードバックされる。

それにより自動補正がクローズトループ制御により行わ
れる。

一方、第１軸、第２軸、第３軸、第５軸の位置検出器２
６，２７，２８，２９および第４軸の角度検出器３０に
よるそれぞれの位置検出信号は第１軸カウンタ３７．第
２軸カウンタ３８．第３軸カウンタ３９．第５軸カウン
タ４０およびアンプ３１、第４軸Ａ／Ｄ変換器４０を介
して軸位置制御部４５に入力され、必要な補正量を演算
し１位置補正制御部４３によりそれぞれの位置制御が行
われる。

第１４図は第１３図に示したタッチプローブ７゜１３の
制御系統をより詳しく示したものである。

タッチプローブからの検出信号の発信手段としては、無
線によるもの、非接触により信号の受送信を行うもの、
有線により信号の受送信を行うものであり、それぞれ無
線プローブ、非接触プローブ。

タッチプローブと称呼される。いずれのものでもタッチ
プローブによる検出信号はインタフェース４９を介して
計測データ演算部４８に入力される。

なお、図示のようにインタフェース４９にはスタート、
リセット、エラ、ローバッテリ、電源、アームの端子が
それぞれ設けられている。

計測データ演算部４８は前記したように制御装置４およ
びＰＣＣ装置４６連結する。なお、ＰＣ装置４６の各端
子インタフェース４９側のスタート、リセット、エラ、
ローバッテリの端子に連結される。

第１７図はブロービング７．１３の検出後の補正作用を
示すフローチャートである（詳細説明を省略する）。

次に、本実施例の作用を図面により詳細に説明する。

オートローダ６２等により加工物１４を回転テーブル１
の把持チャック１４に装着する。一方、第２軸サーボモ
ータ１７を駆動し、２軸移動台５を移動し、主軸台３を
工具交換位置に６置決めする。自動工具交換装置１１の
工具交換用アーム５９をツールマガジン１２内の所望の
切削工具ＩＳの収納位置に回動し、該切削工具１５を把
持する。工具交換アーム駆動装置６０を駆動し、工具交
換用アーム５９を２軸方向に移動し、工具交換用アーム
５９の爪部１０５で切削工具１５を把持すると共に工具
交換用アーム５９は工具交換アーム駆動装置６０によす
９０°ＣＷ、１８０’　ＣＷ。

２７０°ＣＣＷと順次回動し、主軸台３のスピンドル１
０２と相対向する位置に切削工具１５を回動位置決めす
る。その状態で工具交換用アーム５９をＺ軸方向に沿っ
て逆向させ、スピンドル１０２内に切削工具１５を装着
する。Ｚ軸移動台５をＺ軸方向に沿って前進させ、加工
物１４と係合する位置に切削工具１５を位置決めする。

以上の動作において、主軸台３のスピンドル１０２の位
置が工具交換用アーム５９の回動位置と一致しない場合
でも第３軸サーボモータ１８を駆動することにより主軸
台３をＹ軸方向に移動させることが可能なため、正確な
位置合わせが出来る。

加工物１４と切削工具１５との位置合わせが完了した、
時点で、第１軸サーボモータ１６．第４軸サーボモータ
１９を駆動すると共に、主軸モータ１０３を駆動し、制
御装置ｉ４による前記の同期制御を行うことにより所定
のスクロール加工が行われる。

次に、第２軸サーボモータ１７を動作し、切削工具１５
を切り込み、前記と同様な動作を行うことにより、加工
物１４の全加工が完了する。Ｘ軸移動台２および主軸台
３を元の位置に戻し、必要に応じて前記の切削工具１５
の自動工具交換を行うと共に、加工完了した加工物１４
ａを加工物交換手段６５等により把持し、搬送台６４側
に移送する。

次に、第１の測定装置のタッチプローブ７による切削工
具１５の工具長および直径の補正方法について説明する
。

第１軸サーボモータ１６によりＸ軸移動台２を移動する
と共に、第２軸サーボモータ１７により２軸移動台５を
移動する。同時に各５軸サーボモータ２０を駆動し、タ
ッチプローブ７をＹ軸方向に移動させる。以上により、
切削工具１５とタッチプローブ７とを接触係合すること
が出来る。工具長は切削工具１５の前端にタッチプロー
ブ７の先端を当接することにより測定され、工具直径は
切削工具１５の上下にタッチプローブ７を接触させるこ
とにより行われる。タッチプローブ７の測定結果は第１
７図に示したブロック図に基づいて処理され、第１３図
および第１４図に示したようにＰＣ装置４６および制御
袋［４により演算され、基準値と比較され、補正量が決
められる。切削工具１５の工具長および直径と関連のあ
る各部を前記補正量に基づき補正制御することにより工
具長および工具径補正が自動的に行われる。

次に、第２の測定装置のタッチプローブ１３による加工
物１４の測定方法について説明する。

工具交換用アーム５９によりツールマガジン１２内に収
納されているタッチプローブ１３を把持し、主軸台３の
スピンドル１０２内に装着する。

２軸移動台５を移動し、加工完了物１４ａとタッチプロ
ーブ１３を係合させる。制御装置４により、Ｘ軸移動台
２および回転テーブル１を加工時と同一条件で作動させ
、加工完了物１４ａの壁面にタッチプローブ１３を接触
させると共にスクロールの底面にタッチプローブ１３を
接触させてスクロール曲線形状およびスクロールのラッ
プ高さ等を測定する。前記と同様に制御装置４により基
準値との差を求め、補正量を決める。その補正量により
、各部の補正を行う。

本実施例は加工物１４を切削工具１５により切削加工す
る場合について説明したが、切削工具１５の替りに砥石
を使用することによりスクロール研削加工を行うことも
出来る。

［発明の効果］本発明によれば１次のような顕著な効果を奏する。

１）第１および第２の測定装置を備えることにより、加
工中又は加工肩了時に加工具の長さや直径等の寸法や加
工物の寸法精度を自動的に測定出来ると共に制御装置の
演算手段により、基準値と比較され補正量が求められ、
ｘ、ｙ、ｚ座標系の補正が自動的に行われるため、高精
度力■工を行うことが出来る。

２）主軸台をＹ軸方向に移動する機構を備えているため
、インボリュート曲線の基礎円直径や加工具外形寸法に
よる半径の変化に対しても容易に、かつ迅速に対応出来
る。また、主軸台のＹ軸方向の位置合わせも容易に行わ
れる。

３）回転テーブルによる回転とＸ軸方向の二軸制御によ
りスクロール形状が形成されるため、高速加工が行われ
る。

４）加工速度がスクロールのインボリュート曲線上のす
べての位置で等速のため、高精度加工を行うことが出来
、加工面も均一、かつ平坦に仕上げられる。

５）Ｙ軸方向に沿って移動する主軸台はＹ軸方向に沿っ
て円滑に移動可能に形成されると共に、確実に所定位置
で固持されるため、加工具による高速加工が可能となる
。

６）自動交換装置が主軸台に近接して設けられ、相対向
移動なしで工具交換が行われるため、加工具に欠損や異
常が認められた時に迅速な工具交換が行われ、装置の稼
動率を向上することが出来る。

７）Ｘ軸移動台およびＺ軸移動台が積み重ね構造から構
成されず、かつ各部がコンパクトにまとめられるため、
高速加工が可能になると共に設置面積、設備コストの低
減が計れる。

８）すべての動作が制御装置により自動的に行われるた
め、省力化、無人化が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構造を示す側面図、第
２図は第１図の平面図、第３図は実施例の回転テーブル
の内部構造を示す軸断面図、第４図はＺ軸移動台の一部
軸断面図、第５図はＺ軸移動台の自動クランプ装置構造
を示す一部横断面図、第６図は第４図の■矢視の正面図
、第７図は自動工具交換装置の一部正面図、第８図はＶ
軸移動台の上面図、第９図は第８図の■矢視の断面図、
第１０図は第８図のＸ−Ｘ線断面図、第１１図は本実施
例の制御方法を説明するための説明図、第１２図は本実
施例の制御方法を説明するフローチャート、第１３図は
本実施例の制御装置のブロック構成図、第１４図は本実
施例の測定装置！（タッチプローブ）の制御ブロック構
成図、第１５図は位置検出器の構成図、第１６図は角度
検出器の構成図、第１７図は本実施例の測定装置（タッ
チプローブ）の処理回路ブロック図である。１・・・回転テーブル、２・・・Ｘ軸移動台。３・・・主軸台、４・・・制御装置、５・・・２軸移動
台、６・・・■軸移動台、７・・・第１の測定装置、８
・・・主軸台移動装置、８ａ・・・Ｗ軸移動装置、９・
・・主軸台案内保持装置、１１・・・自動工具交換装置
、１２・・・ツールマガジン、１３・・・第２の測定装
置、１４・・・加工物、１４ａ・・・加工完了物、１５
・・・切削工具、１６・・・Ｘ軸移動用サーボモータ（
第１軸サーボモータ）、１７・・・Ｚ軸周サーボモータ
（第２軸サーボモータ）、１８・・・Ｗ軸側サーボモー
タ（第３軸サーボモータ）、１９・・・回転軸用サーボ
モータ（第４軸サーボモータ）、２０・・・Ｖ軸周サー
ボモータ（第５軸サーボモータ）、２１，２２，２３，
２４．２５・・・速度検出器、２６，２７．２８，２９
，１２２・・・位置検出器、３０，１２５・・・角度検
出器、３０ａ・・・ロータ、３０ｂ・・・ステータ、３
１・・・アンプ、３２・・・第１軸サーボアンプ、３３
・・・第２軸サーボアンプ、３４・・・第３＃サーボア
ンプ、３５・・・第４軸サーボアンプ、３６・・・第５
軸サーボアンプ、３７・・・第１軸カウンタ、３８・・
・第２軸カウンタ、３９・・・第３軸カウンタ、４０・
・・第４軸Ａ／Ｄ変換器、４１・・・第５軸カウンタ、
４２・・・送り速度オーバライド演算部、４３・・・位
置補正制御手段、４４・・・軸制御演算部、４５・・・
軸位置制御部、４６・・・ｐｃ装置、４７・・・ＰＣデ
ータ処理手段、４８・・・計測データ演算部、５０・・
・ベッド、５１・・・Ｘ軸スライドベース、５２・・・
把持用チャック、５３・・・Ｚ軸スライドベース、５４
・・・架台、５５・・・ツールマガジン装置、５６・・
・工具交換手段、５７・・・ホルダ、５８・・・割り出
し回転用モータ、５９・・・工具交換用アーム、６０・
・・工具交換アーム駆動装置、６１・・・回転モータ、
６２・・・加工物自動交換装置、６３．６４・・・搬送
台、６５・・・加工物交換手段、６５ａ・・・チップコ
ンベア、６６・・・エレベータ、６７・・・切粉集結箱
、６８・・・ケース本体、６９・・・回転軸、７０ａ、
７ｏｂ、８５，９５・・・軸受、７０ｃ・・・スラスト
軸受、７１・・・連結部材、７２・・・大歯車、７３・
・・加工物支持部材、７４・・・加工物支持台、７５・
・・通路、７６・・・支持部材本体、７７・・・シリン
ダ本体、７８・・・ピストン、７９・・・カラ部材、８
０゜８１・・・圧力媒体供給管、８２・・・ロータリシ
リンダ、８３・・・圧力媒体供給源、８４・・・駆動軸
、８６．９２・・・カップリング、８７−・・・ピニオ
ンギヤ、８８・・・連結孔、８９・・・傾斜面、９０・
・・第１の楔状部材、９１・・・送りねじ軸、９３・・
・第２の楔状部材、９４・・・案内部材、９６・・・ブ
ラケット、９７・・・主軸台本体、９８・・・スライド
部材、９９・・・案内部材、１００，１０４，１０６・
・・クランププレート、１０１・・・プレート挟持装置
、１０２・・・スピンドル、１０３・・・主軸モータ、
１０５・・・爪部、１０７・・・支柱、１０８・・・移
動台、１０９・・・案内ロッド、１１０−　°・ピンチ
ローラ、１１１，１１６・・・回転軸、１１２，１１４
・・・歯車、１１３゜１１７・・・プーリ、１１５・・
・支持台。１１８・・・ベルト、１１９・・・ブレーキ装置、１２
０・・・インボリュート曲線、１２１・・・基礎円、１
２３・・・スケール、１２４・・・カウンタ、１２６・
・・ロータ、１２７・・・ステータ、１２８・・・プリ
アンプ、１２９・・・Ａ／Ｄ変換器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転角度φで回転する回転テーブルに加工物を着
脱可能に固定し、該回転テーブルをＸ軸方向に移動する
と共に、加工具を前記回転テーブルの回転軸線に沿う前
記Ｘ軸と直交するＺ軸方向に移動して主にインボリュー
ト曲線により形成されるスクロール形状を加工するスク
ロール形状加工装置であって、固定側のベッド上に載置
されるＸ軸スライドベース上に前記Ｘ軸方向に沿って摺
動自在に支持されるＸ軸移動台と、該Ｘ軸移動台上に載
置されＣ軸（回転軸）まわりに回転駆動される回転テー
ブルと、前記ベッド上に載置されるＺ軸スライドベース
上に前記Ｚ軸方向に沿って摺動自在に支持されるＺ軸移
動台と、該Ｚ軸移動台に前記Ｚ軸およびＸ軸と直交する
Ｙ軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、前記加
工具を着脱自在に把持し該加工具を回転駆動する主軸台
と、前記Ｘ軸移動台、回転テーブル、Ｚ軸移動台および
主軸台等とを回転移動制御する制御装置とを備えること
を特徴とするスクロール形状加工装置。
（２）前記Ｘ軸移動台上に前記Ｙ軸と平行のＶ軸方向に
沿って摺動可能に支持されるＶ軸移動台を設けると共に
、該Ｖ軸移動台に前記加工具の長さおよび直径を自動計
測する第１の測定装置を設けてなる請求項（１）に記載
のスクロール形状加工装置。
（３）前記制御装置には、前記加工具の回転を制御する
主軸台制御手段を設けると共に、前記第１の測定装置の
前記加工具の長さおよび直径の測定値と基準値とを比較
して補正値を演算し、該補正値に基づいて前記主軸台を
移動制御する位置補正制御手段を備えるものである請求
項（１）に記載のスクロール形状加工装置。
（４）前記Ｚ軸移動台は、前記Ｚ軸スライドベース上に
摺動自在に支持される門形直立柱から形成され、該門形
直立柱には前記主軸台を前記Ｙ軸方向に摺動する主軸台
移動装置および主軸台を所定位置で固定する主軸台案内
保持装置を備えるものである請求項（１）に記載のスク
ロール形状加工装置。
（５）前記主軸台移動装置は、前記Ｚ軸方向に沿う傾斜
面を有する第１の楔状部材を往復動すべく前記門形直立
柱側に固持されるＷ軸移動装置と、前記主軸台側に固定
され前記第１の楔状部材の傾斜面と当接係合する第２の
楔状部材とを備えるものである請求項（４）に記載のス
クロール形状加工装置。
（６）前記主軸台案内保持装置は、前記主軸台の周縁に
設けられたスライド部材と、該スライド部材を摺動自在
に支持すべく前記門形直立柱側に固定される案内部材と
、前記主軸台のほぼ重心位置近傍に固定されるクランプ
プレートと、該クランププレートに着離自在に係合し、
前記主軸台の前記Ｙ軸方向の移動時にのみ前記クランプ
プレートの挟持を解放するクランププレート挟持装置と
を備えるものである請求項（４）に記載のスクロール形
状加工装置。
（７）主軸台に装着される前記加工具は、前記ベッド上
に前記主軸台を跨いで載置される架台に支持される自動
工具交換装置により、該主軸台側と自動交換されるもの
である請求項（１）に記載のスクロール形状加工装置。
（８）前記自動工具交換装置には、多数本の前記加工具
を収納するツールマガジンが設けられ、該ツールマガジ
ン内には前記加工具とおよび加工物を自動計測する第２
の測定装置を収納するものである請求項（７）に記載の
スクロール形状加工装置。
（９）前記制御装置には、前記第２の測定装置による加
工物の自動計測値と基準値との差に基づいて前記Ｘ軸移
動台、回転テーブル、Ｚ軸移動台等の位置を自動制御す
る位置補正制御手段を備えるものである請求項（１）又
は（８）に記載のスクロール形状加工装置。