JP2006192450A

JP2006192450A - スクロール用鍛造金型，スクロール鍛造方法，及びスクロール

Info

Publication number: JP2006192450A
Application number: JP2005004698A
Authority: JP
Inventors: 昌典 ▲濱▼▲崎▼; Masanori Hamazaki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】段部を有するスクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができるスクロール用鍛造金型，該鍛造金型を用いて鍛造する方法，及び該鍛造方法で成形されたスクロールを提供すること。
【解決手段】段部３を有するフランジ２と、該フランジ２の一方の面に設けられ、かつ端面に段部５を有する渦巻状のフィン４とを備えるスクロール１を製造する鍛造金型であって、フランジ２を形成すると共に、フィン４を形成するフィン溝１６を有する下金型１３と、フィン溝１６内に素材７を押し込むパンチ１２と、フィン４の段部５に対応した段部を有し、かつパンチ１２によりフィン溝１６内に素材７が押し込まれるときに、素材７に素材７が押し込まれる方向と逆方向の背圧力ｆ１を付与する背圧板１４とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィンとフランジとに段部を有するスクロールを高精度に鍛造する鍛造金型，該鍛造金型を用いて鍛造する方法，及び該鍛造方法で成形されたスクロールに関する。

スクロールはエアコン等の空調機械を構成する圧縮機等に用いられるものであり、その形状を図１０に示す。スクロール１０１はフランジ１０２と、フランジ１０２の一端面から渦巻状に延設するフィン１０３と、フランジ１０２の他端面に形成される筒状の取付部１０４とから構成されている。スクロール圧縮機はこのスクロール１０１を、互いのフィン１０３を対向するように組み合わせ、その一方のスクロール１０１を他方のスクロール１０１に対して公転させて、両スクロール１０１のフィン１０３の間で流体を圧縮するものである。

従来のスクロールの製造方法は鋳造や機械加工等が主流であったが、近年では、生産性及び高強度化等により金型を用いた鍛造法により、一体成形されることが多くなっている。

図１１に示すように、従来のスクロール鍛造法は、成形体が転写された形状を有する下金型１１１に円盤状の素材１０５を挿入し、成形体の裏側形状が転写された形状を有するパンチ１１２をもって素材１０５を下金型１１１のフィン溝１１３内に押し出していく方法である。フィン溝１１３内には下金型１１１の背面側から背圧板１１４が挿入されており、背圧板１１４がパンチ１１２の成形力Ｆによる素材１０５の押し出し方向とは逆方向の背圧力ｆを加えながら素材１０５をフィン溝１１３内に押し出すことによって、押し出されるフィン高さの精度を向上するようにしている。成形初期には背圧板１１４をフィン溝１１３最上部に待機させておき、パンチ１１２によって素材１０５がフィン溝１１３に押し出されることに伴って背圧板１１４が下方（下金型背面側）へ後退する。そして、成形終了後には背圧板１１４を初期セット位置であるフィン溝１１３最上部まで戻すことによって、速やかに成形体を金型から取り出すことを可能にしている。

このような従来のスクロール用鍛造金型は、例えば、特許文献１に開示されている。

特公平８−１３３９７号

近年、スクロールはスクロール圧縮機の高効率化等の目的により、例えば、図９に示すような形状が提案されている。このスクロール１は、フランジ２と、フランジ２の一端面から渦巻状に延設するフィン４と、フランジ２の他端面に形成される筒状の取付部６とからなるものであり、フランジ２に形成された段部３と、フィン４の所定の旋回角に形成された段部５とを有している。

しかしながら、このようなスクロール１を従来のスクロール用鍛造金型を用いて鍛造する場合、得られる成形体にはフランジ及びフィンに段部が形成されないため、成形後に段部を削り加工等で形成しなくてはならない。従って、製品のコストアップに繋がってしまう。また、従来のスクロールには段部３，５がなく、つまり、フランジの厚さとフィンの高さとが均一であるので、素材の下金型からフィン溝内への流れは略均一に行われるが、段部３，５を有する、つまり、フランジ２の厚さとフィン４の高さとが不均一であるスクロール１のような形状を鍛造しようとすると、素材の流れが不均一になってしまい、成形体の精度が低下するおそれがある。これにより、従来のスクロール用鍛造金型では、材料歩留まりの低下や機械加工時間等の増大が生じ、製品のコストアップになるという問題が生じる。

従って、本発明は、上記課題を解決するものであり、段部を有するスクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができるスクロール用鍛造金型，該鍛造金型を用いて鍛造する方法，及び該鍛造方法で成形されたスクロールを提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の本発明に係るスクロール用鍛造金型は、
フランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内の全部または一部分に挿入され、前記フィン部の前記段部に対応した段部を有する背圧板とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の本発明に係るスクロール用鍛造金型は、
フランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に挿入され、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有し、かつ前記他方の金型により前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記被加工素材が押し込まれるときに、前記被加工素材に前記被加工素材が押し込まれる方向と逆方向の背圧力を付与する背圧板とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の本発明に係るスクロール用鍛造金型は、
段部を有するフランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フランジ部を形成すると共に、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に挿入され、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有し、かつ前記他方の金型により前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記被加工素材が押し込まれるときに、前記被加工素材に前記被加工素材が押し込まれる方向と逆方向の背圧力を付与する背圧板とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の本発明に係るスクロール用鍛造金型は、
第２または３の発明に係るスクロール用鍛造金型において、
前記フィン形成用溝部の一部を前記フィンの高さに合わせて底付きとし、残りの部分に背圧板を挿入した
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の本発明に係るスクロール用鍛造金型は、
第４の発明に係るスクロール用鍛造金型において、
前記底付きとするかと前記背圧板を挿入するかとは、前記フィン部の各旋回角における高さと前記フランジ部の厚さとの比によって定められ、
その値が相対的に大きいときには底付きとし、その値が相対的に小さいときには背圧板を挿入する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の本発明に係るスクロール用鍛造金型は、
段部を有するフランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フランジ部を形成すると共に、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記フィンの高さに合わせて設けられると共に、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有する背圧板とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の本発明に係るスクロール用鍛造金型は、
第６の発明に係るスクロール用鍛造金型において、
鍛造成形完了後に前記背圧板を前記フィン形成用溝の最上部まで上昇させる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第８の本発明に係るスクロール鍛造方法は、
第２乃至５のいずれかの発明に係るスクロール用鍛造金型における前記一方の金型と前記他方の金型との間に前記被加工素材を挿入し、
前記他方の金型を前記一方の金型に向けて移動させると共に、前記被加工素材に前記背圧板の背圧力を付加させながら前記フィン形成用溝部内に押し込み、前記被加工素材が前記フィン形成用溝に充填する前記背圧板が前記フィン形成溝の最上部まで上昇し、成形体を取り出すことができるスクロール鍛造方法。

上記課題を解決する第９の本発明に係るスクロール鍛造方法は、
第６または７の発明に係るスクロール用鍛造金における前記一方の金型と前記他方の金型との間に前記被加工素材を挿入し、
前記他方の金型を前記一方の金型にむけて摺動させると共に、前記被加工素材を前記フィン形成用溝部内に押し込み、前記被加工素材が前記フィン形成用溝に充填すると設置されていた前記背圧板が前記フィン形成溝の最上部まで上昇し、成形体を取り出すことができるスクロール鍛造方法。

上記課題を解決する第１０の本発明に係るスクロールは、
第８または９の発明に係るスクロール鍛造方法により鍛造成形された前記段部を有するものである。

第１の本発明に係るスクロール用鍛造金型によれば、フランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内の全部または一部分に挿入され、前記フィン部の前記段部に対応した段部を有する背圧板とを備えることにより、前記フィン部に前記段部を有する前記スクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができる。

第２の本発明に係るスクロール用鍛造金型によれば、フランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に挿入され、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有し、かつ前記他方の金型により前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記被加工素材が押し込まれるときに、前記被加工素材に前記被加工素材が押し込まれる方向と逆方向の背圧力を付与する背圧板とを備えることにより、前記フィン部に前記段部を有する前記スクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができる。

第３の本発明に係るスクロール用鍛造金型によれば、段部を有するフランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、前記フランジ部を形成すると共に、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に挿入され、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有し、かつ前記他方の金型により前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記被加工素材が押し込まれるときに、前記被加工素材に前記被加工素材が押し込まれる方向と逆方向の背圧力を付与する背圧板とを備えることにより、前記フィン部及び前記フィン部に前記段部を有する前記スクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができる。

第４の本発明に係るスクロール用鍛造金型によれば、第２または３の発明に係るスクロール用鍛造金型において、前記フィン形成用溝部の一部を前記フィンの高さに合わせて底付きとし、残りの部分に背圧板を挿入したことにより、前記背圧板を削除しても、前記フィン部の端部を形成するために底付きとするので、前記被加工素材がこの部分に充填され、所望の前記フィン部の形状が精度良く成形することができる。

第５の本発明に係るスクロール用鍛造金型によれば、第４の発明に係るスクロール用鍛造金型において、前記底付きとするかと前記背圧板を挿入するかとは、前記フィン部の各旋回角における高さと前記フランジ部の厚さとの比によって定められ、その値が相対的に大きいときには底付きとし、その値が相対的に小さいときには背圧板を挿入することにより、比較的押し出す量が少なくても良い箇所にのみ前記背圧板を配置して成形初期から背圧力を付加し、より多く押し出す必要がある箇所の背圧板は削除する。これにより、比較的押し出す量が少なくても良い箇所への前記被加工素材の押し出しを制限し、より多く押し出す必要がある箇所への前記被加工素材の流入を促進することができるので、一回の鍛造で高精度に成形することができる。

第６の本発明に係るスクロール用鍛造金型によれば、段部を有するフランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、前記フランジ部を形成すると共に、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記フィンの高さに合わせて設けられると共に、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有する背圧板とを備えることにより、前記フィン部及び前記フィン部に前記段部を有する前記スクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができる。

第７の本発明に係るスクロール用鍛造金型によれば、第６の発明に係るスクロール用鍛造型において、鍛造成形完了後に前記背圧板を前記フィン形成用溝の最上部まで上昇させることにより、鍛造後速やかに成形体を前記一方の金型から取り出すことができる。

第８の本発明に係るスクロール鍛造方法によれば、第２乃至５のいずれかの発明に係るスクロール用鍛造金型における前記一方の金型と前記他方の金型との間に前記被加工素材を挿入し、前記他方の金型を前記一方の金型に向けて移動させると共に、前記被加工素材に前記背圧板の背圧力を付加させながら前記フィン形成用溝部内に押し込み、前記被加工素材が前記フィン形成用溝に充填する前記背圧板が前記フィン形成溝の最上部まで上昇し、成形体を取り出すことにより、前記段部を有する前記スクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができる。

第９の本発明に係るスクロール鍛造方法によれば、第６または７の発明に係るスクロール用鍛造金における前記一方の金型と前記他方の金型との間に前記被加工素材を挿入し、前記他方の金型を前記一方の金型にむけて摺動させると共に、前記被加工素材を前記フィン形成用溝部内に押し込み、前記被加工素材が前記フィン形成用溝に充填すると設置されていた前記背圧板が前記フィン形成溝の最上部まで上昇し、成形体を取り出すことにより、前記段部を有する前記スクロールを一回の鍛造で高精度に成形することができる。

第１０の本発明に係るスクロールによれば、第８または９の発明に係るスクロール鍛造方法により鍛造成形された前記段部を有する前記スクロールは、一回の鍛造で高精度に成形されたものである。

以下、本発明に係るスクロール用鍛造金型を図面を参照しながら詳細に説明する。

先ず、図１及び図２に基づき第１の実施例を説明する。図１は本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型の断面図であり、図２はフィン高さ精度と背圧力との関係を示した図である。

図１に示すように、金型１１はスクロール１を製造するものであり、上金型（図示省略）に上下動可能に支持されるパンチ１２と、このパンチ１２と対向して配置される下金型１３と、この下金型１３の背面側から挿入される渦巻状の背圧板１４とから構成されている。パンチ１２と下金型１３とで形成される金型構内には、スクロール１を成形するための円盤状の素材７が挿入されている。

パンチ１２にはフランジ部２の他端面側の形状と取付部６の形状とが転写されており、パンチ１２は成形力Ｆ１により下金型１３側へ素材７を押し付けるものである。また、下金型１３にはフランジ部２の段部３の形状が転写された凹部１５と、フィン４の形状が転写されると共に、背圧板１４が配置された渦巻状のフィン溝１６とが形成されている。背圧板１４の端面にはフィン４の段部５の形状が転写されており、背圧板１４は図示しないスプリングや油圧シリンダ等により上下動し、フィン溝１６内に流入した素材７を成形力Ｆ１と逆方向に付加する背圧力ｆ１を発生する。

従って、上述した構成をなすことにより、パンチ１２が成形力Ｆ１で素材７を下金型１３及びフィン溝１６内に押し出すことができる。押し出し開始時には背圧板１４をフィン溝１６内の最上部に待機させ、成形力Ｆ１の押し出し方向と逆方向の背圧力ｆ１をかけておく。このとき、背圧力ｆ１は成形力Ｆ１よりも低く設定（例えば、背圧力ｆ１は成形力Ｆ１の１０分の１の力）されている。これにより、パンチ１２が成形力Ｆ１を加えながら素材７をフィン溝１６内に押し出すと共に、背圧板１４が素材７に押し付けられ、押し出し高さを揃えながら成形する。その後、背圧板１４はパンチ１２によって素材７がフィン溝１６に押し出されることに伴って下方（下金型１３背面側）へ後退する。これにより、フィン４の高さを高精度に成形することができる。そして、成形終了後には背圧板１４を初期セット位置であるフィン溝１６の最上部まで戻し、速やかに成形体を金型から取り出すことができる。

ここで、図２を参照しながら、上述した手法を用いて鍛造したときの成形体のフィン高さと精度と背圧力の関係について説明する。

図２に示すように、背圧力ｆ１を上昇させることによって、フィン４の高さ精度を向上させることができ、背圧力ｆ１が約２０tonｆ以上でフィン４の高さ精度を±０．５ｍｍ以下にすることができる。鍛造成形は、鍛造後、切削仕上げ加工によって約０．５ｍｍ程度の取りしろを必要とするので、鍛造品の形状精度としては±０．５ｍｍ以下にすることが精度の目安となる。

このような実施例１の手法を用いることにより、フィン高さ精度±０．５ｍｍ以下の高精度鍛造を実施することが可能である。また、フィン高さ±０．５ｍｍ以下とするためには、背圧力を約２０tonｆ以上に設定する必要があるが、これは一例であり、スクロールのサイズや形状によって必要な背圧力は異なり、成形体のサイズや形状が異なってもこの手法は有効であると考えられる。

また、従来のスクロール鍛造方法を用いて鍛造し、フランジとフィンの頂面の段を削り出し加工成形する場合に比べて、一般的サイズのカーエアコン用スクロールの場合、１個あたり約５０ｇ程度の切削余肉削減が可能となると共に、それに伴って切削時間の短縮によって大幅な製造コストが削減できる。

従って、本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型によれば、段部３を有するフランジ２と、該フランジ２の一方の面に設けられ、かつ端面に段部５を有する渦巻状のフィン４とを備えるスクロール１を製造する鍛造金型であって、フランジ２を形成すると共に、フィン４を形成するフィン溝１６を有する下金型１３と、下金型１３のフィン溝１６内に素材７を押し込むパンチ１２と、下金型１３のフィン溝１６内に挿入され、フィン４の段部５を形成するための段部を有し、かつパンチ１２により下金型１３のフィン溝１６内に素材７が押し込まれるときに、素材７に素材７が押し込まれる方向と逆方向の背圧力ｆ１を付与する背圧板１４とを備えることにより、フランジ２の段部３とフィン４の段部５とを有するスクロール１を一回の鍛造で高精度に成形することができる。

次に、図３〜図６に基づき第２の実施例を説明する。図３は本発明の実施例２に係るスクロール用鍛造金型の断面図であり、図４はフィンの旋回角と押し出し比との関係を示した図であり、図５は鍛造途中の素材の流れを示した図であり、図６はフィン高さ精度と背圧力との関係を示した図である。

図３に示すように、金型２１はスクロール１を製造するものであり、上金型（図示省略）に上下動可能に支持されるパンチ２２と、このパンチ２２と対向して配置される下金型２３と、この下金型２３の背面側から挿入される渦巻状の背圧板２４とから構成されている。パンチ２２と下金型２３とで形成される金型構内には、スクロール１を成形するための円盤状の素材７が挿入されている。

パンチ２２にはフランジ部２の他端面側の形状と取付部６の形状とが転写されており、パンチ２２は成形力Ｆ２により下金型２３側へ素材７を押し付けるものである。また、下金型２３にはフランジ部２の段部３の形状が転写された凹部２５と、フィン４の段部５よりも内側の形状が転写されると共に、背圧板２４が配置された渦巻状の内側フィン溝２６と、フィン４の段部５よりも外側の形状が転写された外側フィン溝２７とが形成されている。この外側フィン溝２７は、フィン４の段部５よりも外側の形状を転写した底部２７ａを有している。背圧板２４の端面にはフィン４の段部５よりも内側の形状が転写されており、背圧板２４は図示しないスプリングや油圧シリンダ等により上下動し、内側フィン溝２６内に流入した素材７を成形力Ｆ２と逆方向に付加する背圧力ｆ２を発生する。

ここで、図９に示したフランジ２の段部３及びフィン４の段部５を有するスクロール１において、各旋回角におけるフィン高さをフランジ厚さで割った値を求め、この値を以後、押し出し比と称する。この押し出し比とフィン高さの関係を図４に示し、これについて詳しく説明する。

図４に示すように、押し出し比は、フィン４の段部５付近を境界（旋回角約５５０度）として外側が大きく、内側が小さい値になっている。この押し出し比は、押し出しの際に必要とする相対的な素材量を示しており、大まかに言えば、フィン４の段部５よりも外側の金型構内に、より多くの素材を分配する必要があると考えられる。

即ち、フィン４の段部５よりも外側の背圧板を削除し、フィン４の形状を転写した外側フィン溝２７に底部２７ａを形成し、フィン４の段部５よりも内側の内側フィン溝２６内のみに背圧板２４を挿入することにより、背圧板２４の背圧力ｆ２が作用する内側フィン溝２６に比べて、背圧力が作用しない外側フィン溝２７内に素材７が流入し易いようにしている。つまり、フィン４の段部５付近を境界（旋回角約５５０度）に内側を背圧付加とし、外側を背圧非付加とすることで、素材７の流動調整を可能にすることができる。

従って、上述した構成をなすことにより、パンチ２２が成形力Ｆ２で素材７を下金型２３及びフィン溝２６，２７内に押し出すことができる。押し出し開始時には背圧板２４をフィン溝２６内の最上部に待機させ、成形力Ｆ２の押し出し方向と逆方向の背圧力ｆ２をかけておく。このとき、背圧力ｆ２は成形力Ｆ２よりも低く設定（例えば、背圧力ｆ２は成形力Ｆ２の１０分の１の力）されている。これにより、パンチ２２が成形力Ｆ２を加えながら素材７をフィン溝２６，２７内に押し出そうとすると、内側フィン溝２６内に流入した素材７の流動は背圧板２４の背圧力ｆ２により制限される。一方、外側フィン溝２７内に流入した素材７の流動は何も阻害されるものがないので、内側フィン２６に流入する素材７よりも優先的に流れることになる。そして、内側フィン溝２６では背圧板２４が素材７に押し付けられ、押し出し高さを揃えながら成形する。その後、背圧板２４はパンチ２２によって素材７がフィン溝２６に押し出されることに伴って下方（下金型１３背面側）へ後退する。これにより、フィン４の高さを高精度に成形することができる。そして、成形終了後には背圧板２４を初期セット位置であるフィン溝２６の最上部まで戻し、速やかに成形体を金型から取り出すことができる。

このような実施例２の手法を用いることにより、フィン溝内に素材を押し出す際に、背圧力を付加することで相対的に少ない素材分配でよい箇所の素材流動を選択的に制限することができ、背圧力を付加させないことで相対的により多くの素材分配を必要とする箇所への素材流動を促進することができる。つまり、比較的押し出す量が少なくても良い箇所にのみ背圧板を配置して成形初期から背圧力を付加し、より多く押し出す必要がある箇所の背圧板は削除する。これにより、比較的押し出す量が少なくても良い箇所への素材の押し出しを制限し、より多く押し出す量が必要である箇所への素材の流入を促進することができる。

また、背圧板を削除した部分は、スクロール１のフィン形状が転写された有底溝としているので、背圧板によって背圧力を付加しなくても、フィン溝２７を行き止まりとしているので、素材７がこの部分に充填し、所望のフィン形状を精度良く成形することができる。

ここで、図５及び図６を参照しながら本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型１１と実施例２に係るスクロール用鍛造金型２１とについて比較する。

図５は実施例１の金型１１及び実施例２の金型２１の鍛造途中の素材の流れを示したものである。図５に示すように、実施例１の金型１１では、成形初期から素材分配を決めてしまっているので、成形後期では外側のフィン溝１６内へ流入する素材７が少なくなっている。これに対して実施例２の金型２１では、素材７をより多く押し出す必要がある外側フィン溝２７に流入する素材７を、内側フィン溝２６に流入する素材７よりも優先的に押し出すことがわかる。

更に、図６は実施例１の金型１１及び実施例２の金型２１を用いて鍛造したときの背圧力とフィン高さ精度との関係を示したものである。図６に示すように、実施例１の金型１１で鍛造した場合には、背圧力ｆ１が約２０tonｆ以上でフィン高さ精度を±０．５ｍｍ以下にすることができるのに対し、実施例２の金型２１で鍛造した場合には、背圧力ｆ２が約３tonｆ以上でフィン高さ精度を±０．５ｍｍ以下にすることができている。金型２１を用いれば金型１１を用いて鍛造するよきよりも、少ない背圧力で高いフィン精度を得ることができる。更に、金型２１は金型１１よりも低い背圧力で鍛造成形できるので、背圧板や金型等への負担が減少することから、それらの寿命が向上し、製造コストの低減が可能になる。

なお、実施例２において、フィン４の段部５付近を境界（旋回角約５５０度）に、内側を背圧付加する背圧板２４とし、外側を背圧非付加する外側フィン溝２７の底部２７ａとして、素材７の流動調整を可能にしているが、内側を背圧力が発生する背圧板とすると共に、外側を固定した背圧板としてもよい。これにより、背圧付加部の背圧力により背圧非付加部側のフィン溝に素材を流入し易くすることができる。

従って、本発明の実施例２に係るスクロール用鍛造金型によれば、フィン溝の一部をフィン４の高さに合わせて底部２７ａを形成し、残りの部分に背圧板２４を挿入したことにより、背圧板を削除しても、フィン部４の端部を形成するための段部を底部２７ａに形成するので、素材７がこの部分に充填され、所望のフィン部４の形状が精度良く成形することができる。

また、素材７のフィン溝への流入は、フィン４の各旋回角における高さとフランジ２の厚さとの比によって定められ、その値が相対的に大きいときには底部２７ａを形成し、その値が相対的に小さいときには背圧板２４を挿入することにより、比較的押し出す量が少なくても良い箇所にのみ背圧板２４を配置して成形初期から背圧力ｆ２を付加し、より多く押し出す必要がある箇所の背圧板は削除する。これにより、比較的押し出す量が少なくても良い箇所への素材７の押し出しを制限し、より多く押し出す必要がある箇所への素材７の流入を促進することができるので、一回の鍛造で高精度に成形することができる。

次に、図７及び図８に基づき第３の実施例を説明する。図７は本発明の実施例３に係るスクロール用鍛造金型の断面図であり、図８はフィン高さ精度と成形力との関係を示した図である。

図７に示すように、金型３１はスクロール１を製造するものであり、上金型（図示省略）に上下動可能に支持されるパンチ３２と、このパンチ３２と対向して配置される下金型３３と、この下金型３３内の背面側から挿入される渦巻状の背圧板３４とから構成されている。パンチ３２と下金型３３とで形成される金型構内には、スクロール１を成形するための円盤状の素材７が挿入されている。

パンチ３２にはフランジ部２の他端面側の形状と取付部６の形状とが転写されており、パンチ３２は成形力Ｆ３により下金型３３側へ素材７を押し付けるものである。また、下金型３３にはフランジ部２の段部３の形状が転写された凹部３５と、フィン４の形状が転写されると共に、背圧板３４が配置された渦巻状のフィン溝３６とが形成されている。背圧板３４の端面にはフィン４の段部５の形状が転写されている。背圧板３４は鍛造開始時から鍛造終了時まで、フィン４の高さに合わせた位置で固定されており、鍛造が完了した直後にフィン溝３６の最上部まで上昇し、成形体を下金型３３から取り出す図示しないノックアウト機構を有するものである。

従って、上述した構成をなすことにより、パンチ３２が成形力Ｆ３で素材７を下金型３３及びフィン溝３６内に押し出すことができる。押し出し開始時には背圧板３４がフィン溝３６内でフィン４の高さに合わせた位置に固定されている。これにより、パンチ３２が成形力Ｆ３を加えながら素材７をフィン溝３６内に押し出すときには、背圧力が付加されていないので、素材７はフィン溝３６内にスムーズに流入することができる。そして、鍛造終了後には背圧板３４をフィン溝３６の最上部まで上昇させ、速やかに成形体を金型から取り出すことができる。これにより、フィン４の高さを高精度に成形することができる。

このような実施例３の手法を用いることにより、背圧板３４は鍛造開始時から終了時までフィン溝３６内でフィン４の高さに合わせた位置で固定されているので、背圧力により阻害させることなくスムーズに素材７が流入し、フィン溝３６内に充填される。これにより、所望のフィン形状を精度良く成形することができる。

また、鍛造が終了した直後に背圧板３４をフィン溝３６の最上部まで上昇させるノックアウト機構を有しているので、鍛造後速やかに成形体を下金型３３から取り出すことができ、連続鍛造を可能にする。しかも、大容量の背圧機構が不要となり、鍛造後に成形体を取り出すために必要な力を加える機構だけがあれば良いので、設備費の低減が可能になる。

ここで、図８を参照しながら本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型１１，実施例２に係るスクロール用鍛造金型２１及び本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型３１について比較する。

図８は実施例１の金型１１，実施例２の金型２１及び実施例３の金型３１を用いて鍛造したときの成形力とフィン高さ精度との関係を示したものである。図８に示すように、実施例１の金型１１では、成形力Ｆ１が約２３０tonｆ以上でフィン高さ精度を±０．５ｍｍ以下にすることができる。実施例２の金型２１では、成形力Ｆ２が約２００tonｆ以上でフィン高さ精度を±０．５ｍｍ以下にすることができる。実施例３の金型３１では、成形力Ｆ３が約２５０tonｆでフィン高さ精度を±０．５ｍｍ以下にすることができる。

実施例３の金型３１を用いた場合は、実施例１の金型１１及び実施例２の金型２１を用いたときよりも、若干高い成形圧を必要とするものの、フィン高さ精度が±０．５ｍｍ以下の高精度鍛造が可能である。また、実施例３の金型３１は成形体のサイズに制約はなく、いかなるサイズのスクロールにも原理的に適用可能である。

従って、本発明の実施例３に係るスクロール用鍛造金型によれば、段部３を有するフランジ２と、該フランジ２の一方の面に設けられ、かつ端面に段部５を有する渦巻状のフィン４とを備えるスクロール１を製造する鍛造金型であって、フランジ２を形成すると共に、フィン４を形成するフィン溝３６を有する下金型３３と、下金型３３のフィン溝３６内に素材７を押し込むパンチ３２と、下金型３３のフィン溝３６内にフィン４の高さに合わせて固定されると共に、フィン４の段部５を形成するための段部を有する背圧板３４とを備えることにより、フランジ２の段部３とフィン４の段部５とを有するスクロール１を一回の鍛造で高精度に成形することができる。

また、鍛造成形完了後に背圧板３４をフィン溝３６の最上部まで上昇させることにより、成形体を鍛造成形後速やかに下金型３３及びフィン溝３６から取り出すことができる。更に、これにより連続鍛造が可能になる。

なお、実施例１の金型１１，実施例２の金型２１及び実施例３の金型３１を用いて鍛造する場合は、冷間，温間及び熱間鍛造のいずれに限らず、また素材の種類に限らずに適用可能である。

厚さや高さ等が不均一である成形体を背圧機構を用いて鍛造するものに適用可能である。

本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型の断面図である。本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型を用いて鍛造した場合のフィン高さ精度と背圧力との関係を示した図である。本発明の実施例２に係るスクロール用鍛造金型の断面図である。本発明の一実施例におけるスクロールのフィンの旋回角と押し出し比との関係を示した図である。（ａ）本発明の実施例１に係るスクロール用鍛造金型の鍛造途中の素材の流れを示した図である。（ｂ）本発明の実施例２に係るスクロール用鍛造金型の鍛造途中の素材の流れを示した図である。本発明の実施例１及び実施例２のスクロール用鍛造金型におけるフィン高さ精度と背圧力との関係を示した図である。本発明の実施例３に係るスクロール用鍛造金型の断面図である。本発明の実施例１，実施例２及び実施例３のスクロール用鍛造金型におけるフィン高さ精度と成形力との関係を示した図である。（ａ）本発明の一実施例におけるスクロールを示した斜視図である。（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。（ａ）従来の一実施例におけるスクロールを示した斜視図である。（ｂ）同図（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。従来の一実施例に係るスクロール用鍛造金型を示した断面図である。

符号の説明

１スクロール
２フランジ
３，５段部
４フィン
６取付部
７素材
１１，２１，３１金型
１２，２２，３２パンチ
１３，２３，３３下金型
１４，２４，３４背圧板
１５，２５，３５凹部
１６，３６フィン溝
２６内側フィン溝
２７外側フィン溝
２７ａ底部
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３成形力
ｆ１，ｆ２背圧力

Claims

フランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内の全部または一部分に挿入され、前記フィン部の前記段部に対応した段部を有する背圧板とを備える
ことを特徴とするスクロール用鍛造金型。
フランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に挿入され、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有し、かつ前記他方の金型により前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記被加工素材が押し込まれるときに、前記被加工素材に前記被加工素材が押し込まれる方向と逆方向の背圧力を付与する背圧板とを備える
ことを特徴とするスクロール用鍛造金型。
段部を有するフランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フランジ部を形成すると共に、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に挿入され、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有し、かつ前記他方の金型により前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記被加工素材が押し込まれるときに、前記被加工素材に前記被加工素材が押し込まれる方向と逆方向の背圧力を付与する背圧板とを備える
ことを特徴とするスクロール用鍛造金型。
請求項２または３に記載のスクロール用鍛造金型において、
前記フィン形成用溝部の一部を前記フィンの高さに合わせて底付きとし、残りの部分に背圧板を挿入した
ことを特徴とするスクロール用鍛造金型。
請求項４に記載のスクロール用鍛造金型において、
前記底付きとするかと前記背圧板を挿入するかとは、前記フィン部の各旋回角における高さと前記フランジ部の厚さとの比によって定められ、
その値が相対的に大きいときには底付きとし、その値が相対的に小さいときには背圧板を挿入する
ことを特徴とするスクロール用鍛造金型。
段部を有するフランジ部と、該フランジ部の一方の面に設けられ、かつ端面に段部を有する渦巻状のフィン部とを備えるスクロールを製造する鍛造金型であって、
前記フランジ部を形成すると共に、前記フィン部を形成するフィン形成用溝部を有する一方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に被加工素材を押し込む他方の金型と、
前記一方の金型の前記フィン形成用溝部内に前記フィンの高さに合わせて設けられると共に、前記フィン部の前記段部を形成するための段部を有する背圧板とを備える
ことを特徴とするスクロール用鍛造金型。
請求項６に記載のスクロール用鍛造金型において、
鍛造成形完了後に前記背圧板を前記フィン形成用溝の最上部まで上昇させる
ことを特徴とするスクロール用鍛造金型。
請求項２乃至５のいずれかに記載のスクロール用鍛造金型における前記一方の金型と前記他方の金型との間に前記被加工素材を挿入し、
前記他方の金型を前記一方の金型に向けて移動させると共に、前記被加工素材に前記背圧板の背圧力を付加させながら前記フィン形成用溝部内に押し込み、前記被加工素材が前記フィン形成用溝に充填する前記背圧板が前記フィン形成溝の最上部まで上昇し、成形体を取り出すことができるスクロール鍛造方法。
請求項６または７に記載のスクロール用鍛造金における前記一方の金型と前記他方の金型との間に前記被加工素材を挿入し、
前記他方の金型を前記一方の金型にむけて摺動させると共に、前記被加工素材を前記フィン形成用溝部内に押し込み、前記被加工素材が前記フィン形成用溝に充填すると設置されていた前記背圧板が前記フィン形成溝の最上部まで上昇し、成形体を取り出すことができるスクロール鍛造方法。
請求項８または９に記載のスクロール鍛造方法により鍛造成形された前記段部を有するスクロール。