JPH1148020A - スクロール部品の上面加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロール部品の上面の加工時間を短縮す
る。 【解決手段】 中央のインボリュート形状のスクロール
板部１１と外側の非インボリュート形状の外側部１２か
らなる固定スクロール部品１０を、工作物主軸３５の先
端部に把持する。工作物主軸と平行な回転軸線を有する
工具２７を、固定スクロール部品に対し工作物主軸の回
転軸線と直交する方向に相対移動させて、固定スクロー
ル部品の解放された側となる上面を加工する。スクロー
ル板部と外側部の上面の加工の全範囲において、固定ス
クロール部品を把持する工作物主軸は一方の向きに連続
して回転させると共に、工具は固定スクロール部品に対
する加工経路が実質的に連続した渦巻き状となるように
工作物主軸の回転軸線と直交する方向に送り移動させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中央のインボリュ
ート形状のスクロール板部及びその外側の非インボリュ
ート形状の外側部の２部分からなるスクロール部品の解
放側である上面を加工する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エアコンディショナなどに使用するスク
ロールコンプレッサは、例えば図３に上面図を示すよう
に、中央のインボリュート形状のスクロール板部１１と
その外側の非インボリュート形状の外側部１２の２部分
からなる固定スクロール部品１０をハウジングとして使
用している。この固定スクロール部品１０は、公転運動
をする可動スクロール部品を挿入するために、中心軸線
Ｏ方向の一側が解放されており、外側部１２の輪郭はカ
バーの取付孔１３を設けるために部分的突出部のある形
状となっている。

【０００３】この固定スクロール部品１０は、スクロー
ル板部１１の内壁面１１ａと外壁面１１ｂが同一エンド
ミルの往復のパスにより別々に加工され、これと同時に
向かい合う両壁面１１ａ，１１ｂの間となる底面１１ｃ
もそのエンドミルの先端により加工されている。またス
クロール板部１１及び外側部１２の上面も機械加工され
るが、底面１１ｃからこの上面までの高さの精度を確保
するために、これらの加工は同一の加工機で固定スクロ
ール部品１０のチャッキングを外すことなく、内外の両
壁面１１ａ，１１ｂ及び底面１１ｃを加工したのと同じ
エンドミルの先端を使用して加工している。

【０００４】この上面の加工は、中心側の加工開始点Ｓ
Ｐからスクロール板部１１のインボリュート形状が終了
する切り替え点ＩＰまでは、スクロール板部１１のイン
ボリュート形状と同じ内側加工経路Ｌａに沿って行い、
また部分的突出部のある外側部１２における切り替え点
ＩＰから加工終了点ＥＰまでは、加工軌跡の長さを最短
にするため、図３に示すように、各点（コーナ部）ＣＰ
１〜ＣＰ６を通る複数の円弧状の経路Ｌｂ１，Ｌｂ３，
Ｌｂ５，Ｌｂ７と直線状の経路Ｌｂ２，Ｌｂ４，Ｌｂ６
よりなる屈折した外側加工経路Ｌｂに沿って行ってい
る。より具体的には、インボリュート形状の内側加工経
路Ｌａに沿った加工はインボリュート形状の基円（図示
省略）の中心軸線Ｏ回りの固定スクロール部品１０の回
転及びこの中心軸線Ｏと直交する方向のエンドミル２７
の移動により行い、屈折した外側加工経路Ｌｂに沿った
加工は固定スクロール部品１０の回転を停止し、エンド
ミル２７を中心軸線Ｏと直交するＸ方向及びＹ方向に移
動することにより行っている。なお切り替え点ＩＰから
第１のコーナ部ＣＰ１までの第１経路Ｌｂ１は、中心軸
線Ｏから第１経路Ｌｂ１上の点までの距離を位相角９０
度ごとに演算し、これらの各点をなめらかに結ぶよう演
算された複数の円弧により構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術で
は、外側加工経路Ｌｂの各コーナ部ＣＰ１〜ＣＰ６にお
いて工具主軸２６の送り方向が急激に反転するので、各
コーナ部ＣＰ１〜ＣＰ６では、工具主軸２６の送り速度
を一旦ゼロ近傍まで減速させてから再び所望の送り速度
まで加速させる必要があり、従って平均送り速度が低く
なる。またこの外側加工経路ＬｂにおけるＸ方向及びＹ
方向の工具の送り速度の最高指令値は、制御上の理由で
通常８ｍ／min 程度に制限されているので、平均送り速
度は４〜５ｍ／min 程度となる。このため加工軌跡の長
さを短くしたにもかかわらず、加工時間が増大するとい
う問題がある。本発明はこのような問題を解決して、加
工時間を短縮することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるスクロール
部品の上面加工方法は、回転する工作物主軸の先端部
に、中央のインボリュート形状のスクロール板部及びそ
の外側の非インボリュート形状の外側部の２部分からな
りインボリュート形状の基円の中心軸線方向の一側が解
放された固定スクロール部品を、基円の中心軸線が工作
物主軸の回転軸線と平行となるように把持し、工作物主
軸と平行な回転軸線を有する工具を、固定スクロール部
品に対し工作物主軸の回転軸線と直交する方向に相対移
動させて、固定スクロール部品の解放された側となる上
面を加工するようにしたスクロール部品の上面加工方法
に関するものであり、スクロール板部と外側部の上面の
加工の全範囲において、固定スクロール部品を把持する
工作物主軸は一方の向きに連続して回転させると共に、
工具は固定スクロール部品に対する同工具の加工経路が
実質的に連続した渦巻き状となるように工作物主軸の中
心軸線と直交する方向に送り移動させることを特徴とす
るものである。

【０００７】スクロール板部の上面はインボリュート形
状の内側加工経路に沿って内側から外側に向かって加工
し、外側部の上面は全ての加工面積を加工するように内
側加工経路と実質的に連続する渦巻き状の外側加工経路
に沿って加工するのがよい。

【０００８】スクロール板部及び外側部の両部分の加工
を通じて、固定スクロール部品の回転送りの向き及び工
具の工作物主軸の中心軸線と直交する方向における送り
の向きが変わらないようにするのがよい。

【０００９】固定スクロール部品の上面を加工する工具
は、スクロール板部の内壁面及び外壁面並びに向かい合
うこの両壁面の間となる底面を加工するエンドミルとす
るのがよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に図１及び図２に示す実施の
形態より、本発明によるスクロール部品の上面加工方法
の説明をする。図１は本発明により加工される固定スク
ロール部品１０の平面図を示す。この固定スクロール部
品１０は、用途も形状も図３に示す従来技術により加工
されるものと全く同一であり、中央のインボリュート形
状のスクロール板部１１とその外側の非インボリュート
形状の外側部１２の２部分からなり、一側が解放されて
いる。スクロール板部１１の内壁面１１ａと外壁面１１
ｂは同一のインボリュート形状の面であってその基円の
中心軸線Ｏ回りに位相をずらしたものであり、この両壁
面１１ａ，１１ｂと、向かい合う両壁面１１ａ，１１ｂ
の間となる底面１１ｃと、スクロール板部１１と外側部
１２の上面は、同一のエンドミル２７により機械加工さ
れている。

【００１１】図２は、この固定スクロール部品１０を加
工するスクロール加工機を示している。スクロール加工
機のベッド２０上に固定されたＸ軸案内台２１に水平な
Ｘ方向移動可能に案内支持されたテーブル２２はサーボ
モータ２３により往復移動され、その位置はエンコーダ
２４により検出される。このテーブル２２上に固定され
た主軸台２５には、Ｘ方向と直交する水平なＺ方向と平
行な軸線回りに回転自在に工具主軸２６が軸支されてモ
ータ（図示省略）により回転駆動され、工具主軸２６の
先端には固定スクロール部品１０を加工するエンドミル
２７が取り付けられている。

【００１２】工具主軸２６の前面となるベッド２０上に
固定されたＺ軸案内台２８にＺ方向移動可能に案内支持
されたコラム３１はサーボモータ２９により往復移動さ
れ、その位置はエンコーダ３０により検出される。この
コラム３１に鉛直なＹ方向に移動可能に案内支持された
工作物主軸頭３４はサーボモータ３２により往復移動さ
れ、その位置はエンコーダ３３により検出される。この
工作物主軸頭３４にはＺ方向と平行な軸線Ｃ回りに回転
自在に工作物主軸３５が軸支されてサーボモータ（図示
省略）により回転駆動され、工作物主軸３５の先端には
工作物である固定スクロール部品１０を着脱可能に把持
するチャック３６が設けられている。

【００１３】このスクロール加工機の作動を制御する数
値制御装置４０は、中央処理装置４１とメモリ４２を主
要な構成部材としている。中央処理装置４１は、以下に
説明する作動がなされるように、インターフェイス４４
及び駆動装置４７，４８，４９を介して前述の各サーボ
モータ２３，２９，３２などを作動させてテーブル２
２、コラム３１及び工作物主軸頭３４を移動させ、エン
コーダ２４，３０，３３により検出されたテーブル２
２、コラム３１及び工作物主軸頭３４の位置はインター
フェイス４４を介して中央処理装置４１にフィードバッ
クされる。中央処理装置４１にはインターフェイス４３
を介して、必要なデータ及び指令などを入力する入力装
置４５及び表示などを行う出力装置４６が接続されてい
る。

【００１４】次にスクロール加工機による固定スクロー
ル部品１０の加工の説明をする。先ず固定スクロール部
品１０のスクロール板部１１の内外の壁面１１ａ，１１
ｂ及び底面１１ｃの加工の説明をする。先ず固定スクロ
ール部品１０を、そのスクロール板部１１の両壁面１１
ａ，１１ｂのインボリュート形状の基円の中心軸線Ｏが
工作物主軸３５の回転軸線Ｃと一致し、解放された上面
がエンドミル２７（工具２７）側となるように、チャッ
ク３６により工作物主軸３５の先端に把持する。数値制
御装置４０は各サーボモータ２３，２９，３２を制御し
て、エンドミル２７の回転軸線に対し工作物主軸３５の
回転軸線Ｃを上下何れかの方向で前述の基円の半径だけ
オフセットさせ、工作物主軸３５の回転を加工開始位相
で停止させ、エンドミル２７を回転させた状態で、エン
ドミル２７が加工開始点ＳＰの位置となるようにテーブ
ル２２をＸ方向に位置決めし、コラム３１を前進させて
エンドミル２７を固定スクロール部品１０内に所定の深
さまで送り込む。

【００１５】次いで数値制御装置４０は、図略のサーボ
モータにより工作物主軸３５に、図１において時計回転
方向となる回転送りを与え、これと関連してサーボモー
タ２３によりエンドミル２７にＸ方向で図１において右
向きの移動送りを与えて、内壁面１１ａとその側となる
底面１１ｃの過半部を加工する。エンドミル２７がスク
ロール板部１１の切り替え点ＩＰに達すれば、数値制御
装置４０はエンドミル２７をスクロール板部１１の外壁
面１１ｂに切り込む位置となるようにテーブル２２をＸ
方向に位置決めし、工作物主軸３５の回転送り及びエン
ドミル２７の移動送りを逆向きとしてスクロール板部１
１の外壁面１１ｂ及び底面１１ｃの残りの部分を加工
し、加工開始点ＳＰ付近に達してスクロール板部１１の
内端部の加工を終了すれば回転送りと移動送りを停止
し、サーボモータ２９によりコラム３１を後退させてエ
ンドミル２７を固定スクロール部品１０から引き抜く。
これによりスクロール板部１１の内外の壁面１１ａ，１
１ｂ及び底面１１ｃの加工は終了する。

【００１６】引き続き行われる固定スクロール部品１０
の上面の加工は、加工開始点ＳＰから切り替え点ＩＰま
での内側加工経路Ｌａに沿ったスクロール板部１１の上
面の加工と、切り替え点ＩＰから加工終了点ＥＰまでの
外側加工経路Ｌｂに沿った外側部１２の上面の加工とよ
りなっている。内側加工経路Ｌａはスクロール板部１１
の両壁面１１ａ，１１ｂの中間となるインボリュート形
状に沿った経路であり、外側加工経路Ｌｂは外側部１２
の上面の全ての加工面積を加工する渦巻き状の経路であ
る。

【００１７】内側加工経路Ｌａに沿った加工では、先ず
数値制御装置４０はサーボモータ２３によりエンドミル
２７をＸ方向に移動させ、必要により固定スクロール部
品１０を回転させて、エンドミル２７の中心を内側加工
経路Ｌａのインボリュート形状の延長上でスクロール板
部１１と重ならない加工開始点ＳＰとし、サーボモータ
２９によりコラム３１を前進させてエンドミル２７の先
端が両壁面１１ａ，１１ｂの間となる底面１１ｃから所
定距離となるように位置決めする。次いで数値制御装置
４０は図略のサーボモータにより工作物主軸３５に、図
１において時計回転方向となる回転送りを与え、これと
関連してサーボモータ２３によりエンドミル２７にＸ方
向で固定スクロール部品１０の中心軸線Ｏから離れる向
きの移動送りを与え、エンドミル２７に内側加工経路Ｌ
ａに沿った送りを与えてエンドミル２７の先端によりス
クロール板部１１の上面を加工する。

【００１８】エンドミル２７が切り替え点ＩＰに達すれ
ば、数値制御装置４０は引き続き工作物主軸３５に時計
回転方向の回転送りを与え、エンドミル２７にそれまで
と同じ向きのＸ方向送りを与え、内側加工経路Ｌａと実
質的に連続する渦巻き状の外側加工経路Ｌｂに沿って外
側部１２の上面を加工する。この外側加工経路Ｌｂは、
先ず外側部１２の上面の全ての加工面積を加工するのに
必要な中心軸線Ｏから外側加工経路Ｌｂ上の点までの距
離を位相角９０度ごとに演算し、これらの各点をなめら
かに結ぶよう演算された複数の円弧により構成されてい
る。

【００１９】以上のようにしてなされるハウジング１０
の上面の加工のうち、スクロール板部１１の上面の加工
は先に述べた従来技術と実質的に相違はない。しかし外
側部１２の上面の加工では、外側加工経路Ｌｂが内側加
工経路Ｌａと実質的に連続する渦巻き状であるので、先
に述べた従来技術とは異なり、固定スクロール部品１０
に対するエンドミル２７の送り速度及び送り方向の急激
な変化はなくなる。また外側部１２では、固定スクロー
ル部品１０の中心軸線Ｏからの距離が大きいので、制御
上の理由による中心軸線Ｏ回りの回転速度の最高指令値
（通常は例えば３００回転／min ）の制限内でもハウジ
ング１０に対するエンドミル２７の送り速度は例えば５
０ｍ／min 程度まで大きくすることができる。これによ
りエンドミル２７の平均送り速度が大幅増大するので、
加工時間は大幅に短縮される。

【００２０】また前述した従来技術では、固定スクロー
ル部品１０の外側部１２の上面の加工はエンドミル２７
の送り速度及び送り方向が大きく変化し、これにより切
削抵抗が大きく変化するので、エンドミル２７の撓み方
向及び撓み量が変化し、このため外側部１２の上面は場
所により加工精度のばらつきが生じる。しかしながら上
述した実施の形態によれば、エンドミル２７の送り方向
及び送り速度の急激な変化がなくなることにより切削抵
抗によるエンドミル２７の撓み方向及び撓み量の変化が
減少するので、場所による加工精度のばらつきも減少す
る。

【００２１】以上に述べた実施の形態では、エンドミル
２７の中心軸線と固定スクロール部品１０の中心軸線Ｏ
とを、インボリュート形状の基円の半径に相当する距離
だけＹ方向にオフセットさせて固定スクロール部品１０
の各部を加工する例につき説明したが、これは基円の直
径が一定の通常のインボリュート形状のスクロール板部
１１を加工する場合に適用される。しかしながらスクロ
ールコンプレッサの効率を高めるには、基円の直径が次
第に増大するようなインボリュート形状のスクロール板
部１１を使用することが好ましく、この場合はこの基円
の直径の増大に応じてエンドミル２７にＹ方向送りも与
え、エンドミル２７と固定スクロール部品１０の各中心
軸線の間のオフセットが固定スクロール部品１０の回転
に応じて増大するものとすればよい。なお何れのインボ
リュート形状の場合でも、エンドミル２７の中心軸線と
固定スクロール部品１０の中心軸線Ｏとの間のオフセッ
トをなくして加工することも可能であるが、工作物主軸
３５の回転送りに対するエンドミル２７の送りの演算に
手間がかかり、従って制御に余分な時間が必要となる。

【００２２】また固定スクロール部品１０は、そのスク
ロール板部１１のインボリュート形状の基円の中心軸線
Ｏが工作物主軸３５の回転軸線Ｃと平行となるように工
作物主軸３５に把持すればよく、以上に説明した基円の
中心軸線Ｏが工作物主軸３５の回転軸線Ｃと一致するよ
うに把持するのは、平行の態様の一つにすぎない。この
ように一致させれば、工作物主軸３５の回転送りに対す
るエンドミル２７の送りの演算が容易になり、従って制
御が容易になる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、固定スクロール部品は
上面の加工の全範囲において一方の向きに連続して回転
し、固定スクロール部品に対する工具の加工経路は実質
的に連続した渦巻き状となるので、固定スクロール部品
に対する工具の送り速度及び送り方向の急激な変化はな
くなる。また外側部では、固定スクロール部品の中心軸
線からの距離が大きいので、制御上の理由による中心軸
線回りの回転速度の最高指令値の制限内でもハウジング
に対する工具の送り速度は大きくなる。これにより工具
の平均送り速度が増大するので、加工時間は短縮され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるスクロール部品の上面加工方法
の一実施形態を示す上面図である。

【図２】 本発明の実施に使用するスクロール加工機の
側面図である。

【図３】 従来技術によるスクロール部品の上面加工方
法の一例を示す上面図である。

【符号の説明】

１０…固定スクロール部品、１１…スクロール板部、１
１ａ…内壁面、１１ｂ…外壁面、１１ｃ…底面、１２…
外側部、２７…工具（エンドミル）、３５…工作物主
軸、Ｌａ…内側加工経路、Ｌｂ…外側加工経路、Ｏ…中
心軸線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する工作物主軸の先端部に、中央の
   インボリュート形状のスクロール板部及びその外側の非
   インボリュート形状の外側部の２部分からなり前記イン
   ボリュート形状の基円の中心軸線方向の一側が解放され
   た固定スクロール部品を、前記中心軸線が前記工作物主
   軸の回転軸線と平行となるように把持し、 前記工作物主軸と平行な回転軸線を有する工具を、前記
   固定スクロール部品に対し前記工作物主軸の回転軸線と
   直交する方向に相対移動させて、前記固定スクロール部
   品の解放された側となる上面を加工するようにしたスク
   ロール部品の上面加工方法おいて、 前記スクロール板部と外側部の上面の加工の全範囲にお
   いて、前記固定スクロール部品を把持する工作物主軸は
   一方の向きに連続して回転させると共に、前記工具は前
   記固定スクロール部品に対する同工具の加工経路が実質
   的に連続した渦巻き状となるように前記工作物主軸の中
   心軸線と直交する方向に送り移動させることを特徴とす
   るスクロール部品の上面加工方法。
2. 【請求項２】 前記スクロール板部の上面は前記インボ
   リュート形状の内側加工経路に沿って内側から外側に向
   かって加工し、前記外側部の上面は全ての加工面積を加
   工するように前記内側加工経路と実質的に連続する渦巻
   き状の外側加工経路に沿って加工することを特徴とする
   請求項１に記載のスクロール部品の上面加工方法。
3. 【請求項３】 前記スクロール板部及び外側部の両部分
   の加工を通じて、前記固定スクロール部品の回転送りの
   向き及び前記工具の前記工作物主軸の中心軸線と直交す
   る方向における送りの向きが変わらないことを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載のスクロール部品の上
   面加工方法。
4. 【請求項４】 前記固定スクロール部品の上面を加工す
   る前記工具は、前記スクロール板部の内壁面及び外壁面
   並びに向かい合うこの両壁面の間となる底面を加工する
   エンドミルである請求項１〜請求項３の何れか１項に記
   載のスクロール部品の上面加工方法。