JP2005511995A - 遠心分離射出モールド用のベアリング装置 - Google Patents

Abstract

上側ベアリング（３０）および下側ベアリング（４０）にそれぞれ回転可能に装着された上側モールド部（１０）および下側モールド部（２０）を備える遠心分離射出モールド用のベアリング装置において、下側ベアリング（４０）は、機械構造体（Ｅ）に対して取り付けられる第１の平坦リング（４１）と、第１の平坦リング上に載置された球体（４４）を支持する環状ケージ（４２）とを備え、前記環状ケージは、機械構造体（Ｅ）および下側モールド部のそれぞれに対して外側および内側に径方向隙間を形成し、また、下側ベアリングは、環状ケージの球体上に下方載置される第２の平坦リング（４５）を備えている。下側モールド部（２０）は環状円錐シート（２５）を組み込んでおり、環状円錐シート上には、モールド（Ｍ）が閉塞位置となった際に、上側モールド部（１０）に組み込まれた環状円錐ガイド（１５）が当接される。

Description

本発明は、アルミニウムまたは他の適切な材料から、電動機のロータ、特に小さな電動機のロータ、例えば小さな冷却システムの密封コンプレッサで使用される電動機のロータのスチール積層体のスタックへと形成されたケージの遠心分離射出で使用される２部品モールドのためのベアリング装置に関する。

ロータのアルミニウムケージの遠心分離によって達成される射出は、従来から良く知られている。そのロータは、スタックの他の積層体の開口と長手方向で位置合わせされる開口を備える重ね合わされた環状スチール積層体のスタックによって形成されており、スタックの端部積層体の外面を互いに接続し且つ積層スタックの長軸と同心の円形の配列に沿って互いに所定の角度間隔をもって離間するが積層スタックの側面に対して径方向に離間する複数の軸方向チャンネルを形成する。

その長軸が垂直に配置された積層スタックは、下端積層体の外面に近接する下側環状キャビティと、上端積層体の外面に近接し且つアルミニウムをモールド内へと導入するためのチャンネルに対して開口する略円筒状または円錐台形状の上側キャビティとを画定するモールドの内部に配置されている。

アルミニウムの注入中、積層スタックは、その後に電動機のシャフトが装着される中心軸孔を有し、この中心軸孔にはコアが満たされる。コアは、上端積層体、積層体ローン（ｌｏａｎ）、スタックとほぼ同じ高さの上端と、積層スタックの中心軸孔の対応する下端拡大時に下側キャビティを画定するモールド部に当接される幅広の上端下部とを有している。

アルミニウムは、下側キャビティ内へと注入されて、下側キャビティへと向かう積層スタックの軸方向チャンネルを通過し、下側キャビティと軸方向チャンネルと上側キャビティとをこの順で満たしていき、モールドがその鉛直軸を中心に回転して金属が冷却するにつれて、径方向内側上方へ向かう形状で凝固する。

アルミニウム注入および凝固の完了時、モールドが開放され、形成されたロータに対して１または複数の工程が施され、これにより、入口チャンネルが除去されて、積層スタックの中心軸孔の隣接端部の閉塞が防止されるとともに、モールドによって既に形成される単体の下側リングと、積層スタックの軸方向チャンネルの内部に形成された複数のバーとを更に備えるアルミニウムケージの上側リングのための正確な内側形状が画定される。

これらのロータの遠心分離射出においては、モールドの上側および下側キャビティと積層スタック自体とが加熱され、これにより、アルミニウムは、凝固することなく、上側キャビティおよび積層スタックの軸方向チャンネルを通過し、重力により下側キャビティに達して、下側キャビティを満たし、モールドが回転するにつれて、外側から内側に向かって、また、底部から上方に向かって凝固し始める。

上位および下位に積層スタックを含んで閉じ込める射出モールドがその鉛直な長軸を中心に回転することができるように、モールドの上側および下側キャビティがそれぞれ、射出装置の構造体によって支持される上側ベアリングおよび下側ベアリング上に設けられる。

前述したタイプのベアリング装置においては、上側キャビティの軸と下側キャビティの軸との間で同心性および平行度に狂いが生じることにより、モールドの回転中にモールドおよび積層スタックの両方で振動が起こり、この振動が、上側および下側キャビティ内で凝固される金属材料に作用する。

アルミニウムの凝固中に回転するモールドの前記振動によって引き起こされる主な問題は、積層スタックの軸方向チャンネルの内部に形成されるケージのバーだけでなく、リングにおいてさえも、亀裂が生じ易く、完成したロータの外観チェックでは全く認知できない態様で、バーが積層スタック内で横方向に破断されるということである。１または複数のバー、あるいは、ケージの上側リングまたは下側リングの破損または亀裂によって、ロータの品質がかなり損なわれ、その結果、形成される電動機の効率がかなり損なわれる。

アルミニウム凝固中のモールドの過度の振動による品質の損失を最小限に抑え或いは削減するための可能性の１つは、１つの下側ベアリングだけに対してモールドの両方のキャビティを設けることであり、これにより、モールドの両方の部品のシャフトが一体化される。しかしながら、この解決策において、モールドの上側および下側キャビティは、下側キャビティに対して取り付けられる支柱によって案内される。上側キャビティは、軸方向に移動可能であり、支柱によって案内されてモールドを開閉する。これにより、上側キャビティが支柱内に摺動可能に保持され、そのため、同心性およびロータ打撃の問題の他、モールド中に積層スタックを供給する工程の自動化および遠心分離ロータの除去の自動化がかなり制限される。

従来技術によって提案された遠心分離射出モールド用のベアリング装置の欠点を解消することを目的として、本発明は、積層スタック内でのケージの凝固中にモールドのバランス良い回転を確保して、ケージの構成部品、特にケージのバーの振動および断裂を回避するとともに、同心性の問題およびロータ打撃の問題を実質的に最小限に抑えるのに有効な比較的単純な構造を有するベアリング装置を提案する。

本発明の更なる特定の目的は、対応するベアリングに対して回転可能に装着されるモールドの上側キャビティおよび下側キャビティを与える前述したベアリング装置を提供することである。

本発明のベアリング装置は、例えば密封コンプレッサで使用される電動機のロータのケージといった幾つかの部品を形成するのに適した、アルミニウムまたは他の金属合金から成る遠心分離射出モールドに適用される。

射出モールドは、開モールド位置と閉モールド位置との間で相対的に軸方向に移動でき且つ遠心分離射出用の機械構造体に対して取り付けられる上側ベアリングおよび下側ベアリングにそれぞれ回転可能に装着される上側モールド部および下側モールド部を備えるタイプのものである。

本発明において、下側ベアリングは、下側モールド部の軸に対して直交する状態で機械構造体に対して取り付けられ且つ下側モールド部に対して内側に所定の径方向隙間を形成する第１の平坦リングと、軸方向貫通ハウジングを有する環状ケージとを備え、軸方向貫通ハウジングは、第１の平坦リング上に載置された対応する球体を支持し、前記環状ケージは、機械構造体および下側モールド部のそれぞれに対して外側および内側に径方向隙間を形成し、また、下側ベアリングは、下側モールド部を軸方向で支持するために直ぐ下側の環状ケージの球体上に下方（ｉｎｆｅｒｉｏｒｌｙ）載置される第２の平坦リングを備え、第２の平坦リングは、機械構造体および下側モールド部のそれぞれに対して外側および内側に径方向隙間を形成する。

この構造的な配置によれば、球体を有する環状ケージが２つの平行な平坦リング間でそれ自体径方向に自由に調整されることで、下側モールド部と機械構造体とが互いに径方向に相対移動することができる。

したがって、下側モールド部をその軸が上側モールド部の軸と位置合わせされるように移動させることができる。

下側モールド部を上側モールド部と位置合わせされる作用位置に至らせるため、下側モールド部は、下側モールド部の軸に対して同心で且つ直交する環状上側円錐シートを組み込んおり、この環状円錐シート上には、モールドが閉塞状態となった際に、下側モールド部の軸に対して同心で且つ直交した状態で上側モールド部に組み込まれた環状円錐ガイドが当接され、この環状円錐シート上には、モールドが閉塞状態となった際に、上側モールド部の軸に対して同心で且つ直交した状態で上側モールド部に組み込まれた環状円錐ガイドが当接される。

以下、添付図面を参照しながら、本発明について説明する。

添付図面の図は、アルミニウムケージの遠心分離射出モールドに適用され且つ電動機のロータの積層スタック中に組み込まれるベアリング装置を示しており、その構成は従来技術で良く知られている。しかしながら、このベアリング装置は、加熱射出された金属の凝固中にモールド部品間の位置合わせ不良によって悪影響を受ける可能性がある他の部品の遠心分離射出のためのモールドに適用できることは言うまでもない。

図示のモールドＭは、上側モールド部１０と、下側モールド部２０とを備えている。上側モールド部１０および下側モールド部２０は、上側キャビティ１１を画定する上側モールド１０の位置と、液体金属供給のための上側管状突起１２を組み込む上側モールド１０の位置との間で、相対的に軸方向に移動することができる。上側モールド部１０は、モールドＭの内側での凝固段階における液体金属の遠心分離中にその軸を中心に回転できるように、２つの転がり軸受を備える上側ベアリング３０により、遠心分離射出機の支持体Ｓに装着されている。

モールドＭを閉塞して液体金属で満たされるプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）を画定する際に、下側モールド部２０は、上側キャビティ１１と動作可能に関連付けられる下側キャビティ２１を規定する。図示の例では、両方のモールドキャビティは、形成されるロータの積層スタックＬの２つの対向する端面にそれぞれ対応付けられる。前述したように、下側モールド部２０は、自動位置合わせ特性を与える下側ベアリング４０により、機械構造体Ｅに対して装着されている。

図示の構造において、下側キャビティは、下側モールド部２０によって支持されたスプリング２３上に当接する下側モールドブロック２２によって形成されており、これにより、下側モールド部２０を上側モールド部１０に対して弾性的に圧縮させることができるようになっている。

本発明において、下側ベアリング４０は、一般にスチールから成る第１の平坦リング４１を備えており、このリング４１は、下側モールド部２０の軸と直交する位置で機械構造体Ｅに対して取り付けられるとともに、下側モールド部２０の隣接面に対して内側に所定の径方向隙間を形成しており、これにより、モールドＭの両方のモールド部の軸間での位置合わせ不良を取り消すことができる十分な範囲で、下側モールド部を任意の方向で径方向に移動させることができるようになっている。

第１の平面４１上には、平坦なリングの形態を成す環状ケージ４２が装着されている。環状ケージ４２には、２つの同心円状の配置形態を成す軸方向貫通ハウジング４３が設けられており、これらの軸方向貫通ハウジングは、第１の平坦リング４１上に載置され且つ環状ケージの厚さよりも大きい直径を有する対応する球体４４を保持して支持する。環状ケージ４２は、機械構造体Ｅおよび下側モールド部２０のそれぞれに対して外側および内側に径方向隙間を形成するように寸法付けられている。したがって、環状ケージ４２は、両方のモールド部の自動位置合わせプロセスにおいて下側モールド部２０と機械構造体Ｅとが相対的に径方向に移動する際に、平坦リング４１上にわたって径方向に相対的に移動することができる。なお、環状ケージ４２は、１または複数の同心円状または螺旋状の配置形態を成す軸方向貫通ハウジング４３を形成しても良いことは言うまでもない。

また、下側ベアリング４０は第２の平坦リング４５を備えている。この平坦リング４５は、機械構造体Ｅおよび下側モールド部２０のそれぞれに対して外側および内側に径方向隙間を形成しており、下側モールド部２０の軸に対して同心で且つ直交する位置を成して、直ぐ下側の環状ケージ４２の球体４４上に載置され、下側モールド部２０を軸方向で支持している。

第２の平坦リング４５の外側および内側の径方向隙間により、第２の平坦リング４５は、球体４４上に載置されつつ径方向に移動して、モールド部の軸同士を位置合わせ状態に至らせることができる。モールドＭの両方のモールド部の軸同士を位置合わせ状態に至らせるため、下側モールド部２０は、環状円錐シート２５を組み込んでいる。この環状円錐シート２５は、下側モールド部２０の軸に対して同心で且つ直交しており、この環状円錐シート２５に対しては、モールドＭが閉塞状態となった際に、上側モールドの軸に対して同心で且つ直交した状態で上側モールド部に組み込まれた環状円錐ガイド１５が当接される。

上側モールド部１０と下側モールド部２０との直接的または間接的な相互の当接によるモールドＭの閉塞は、環状円錐ガイドが環状円錐シート２５上に着座する前に成される。これは、２つの協働する環状円錐面の作用による部品の隣接および部品同士の軸方向の幾何学的な位置合わせの終端まで、下側モールドブロック２２を支持するスプリング２３が圧縮されるためである。

図示の実施形態において、第２の平坦リング４５上には、他の環状ケージ４６によって形成される更に一対のベアリングが載置されている。環状ケージ４６は先の環状ケージと同一のものであり、環状ケージ４６上には、他の平坦リング４７が載置されている。平坦リング４７は、下側モールド部２０の内側に取り付けられており、機械構造体Ｅに対して外側に径方向隙間を形成している。なお、本発明は、下側モールド部に対して取り付けられる環状ケージおよび上側平坦リングによって形成され且つ機械構造体に対して取り付けられた第１の平坦リング上に載置される２対のベアリングに限定されるものでないことは言うまでもない。

本発明のベアリング装置を使用する閉塞状態の射出モールドの概略径方向垂直断面図である。 図１に示されたモールドで使用される自動位置合わせ下側ベアリングの拡大径方向断面図である。 環状円錐ガイドが環状円錐シートに対して当接している状態を示す図１に示されたモールドの一部の拡大図である。

Claims (5)

1. 開モールド位置と閉モールド位置との間で相対的に軸方向に移動でき且つ遠心分離射出用の機械構造体（Ｅ）に対して取り付けられる上側ベアリング（３０）および下側ベアリング（４０）にそれぞれ回転可能に装着された上側モールド部（１０）および下側モールド部（２０）を備える遠心分離射出モールド用のベアリング装置であって、下側ベアリング（４０）は、下側モールド部（２０）の軸に対して直交する状態で機械構造体（Ｅ）に対して取り付けられ且つ下側モールド部（２０）に対して内側に径方向隙間を形成する第１の平坦リング（４１）と、少なくとも１つの円形の配置形態を成す軸方向貫通ハウジング（４３）を有する環状ケージ（４２）とを備え、軸方向貫通ハウジングは、第１の平坦リング（４１）上に載置された対応する球体（４４）を支持し、前記環状ケージ（４２）は、機械構造体（Ｅ）および下側モールド部（２０）のそれぞれに対して外側および内側に径方向隙間を形成し、また、下側ベアリング（４０）は、下側モールド部（２０）を軸方向で支持するために直ぐ下側の環状ケージ（４２）の球体（４４）上に下方載置される第２の平坦リング（４５）を備え、第２の平坦リング（４５）は、機械構造体（Ｅ）および下側モールド部（２０）のそれぞれに対して外側および内側に径方向隙間を形成し、下側モールド部（２０）は、前記下側モールド部（２０）の軸に対して同心で且つ直交する環状円錐シート（２５）を組み込んでおり、環状円錐シート（２５）上には、モールド（Ｍ）が閉塞状態となった際に、前記上側モールド（１０）の軸に対して同心で且つ直交した状態で上側モールド部（１０）に組み込まれた環状円錐ガイド（１５）が当接されることを特徴とする、ベアリング装置。
2. 環状ケージ（４２）は、球体（４４）の直径よりも小さい厚さを有する平坦リングの形態を成していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 環状ケージ（４２）は、２つの同心円状または螺旋状の配置形態を成すハウジング（４３）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. 少なくとも１つの追加のベアリングアセンブリを更に備え、このベアリングアセンブリは、他の平坦リング（４７）を支持する他の環状ケージ（４６）によって形成され、平坦リング（４７）は、下側モールド部（２０）の内側に取り付けられるとともに、機械構造体（Ｅ）に対して外側に径方向隙間を形成し、それぞれの追加のベアリングアセンブリは、直ぐ下側のベアリングアセンブリ上に載置され、最も下側のベアリングアセンブリは、第２の平坦リング（４５）と、第１の平坦リング（４１）上に載置された下側の環状ケージ（４２）とによって形成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 各ベアリングアセンブリの環状ケージ（４２、４６）が互いに同一であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。

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