JP3567439B2 - 硫黄鋳込装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロングシャフトの内面加工に用いる硫黄鋳込装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジェットエンジンのタービンとファン（又はコンプレッサ）を連結するために、ロングシャフトと呼ばれる図３に例示するような細長い中空軸（例えば全長約３ｍ、主要部の外径１０〜２０ｃｍ）が用いられる。
かかるロングシャフトは、軽量化のため薄肉であり、かつタービンと共に高速回転するため高い回転バランス精度が要求される。そのため、通常の内面加工装置（例えば中ぐり盤）の適用は困難であり、図４に例示するような加工工程が適用される。
【０００３】
すなわち、（Ａ）ロングシャフト１の外面を粗加工後、（Ｂ）コアバー２とロングシャフト１との隙間へ硫黄３を鋳込み、（Ｃ）硫黄の凝固後、コアバーとほぼ同径のボーリングバー４を挿入し、（Ｄ）ボーリングバーを引き抜きながら、先端部５の工具６で内面を加工する手段が用いられる。かかる手段により、ボーリングバーの先端部５を凝固した硫黄３で支持することができ、先端工具６の芯振れを防ぎ、硫黄と共に内面を加工することにより、内径振れの少ないロングシャフトを加工することができる。
【０００４】
図４に例示した加工を実施するために、図５（Ａ）に示す硫黄鋳込装置が従来から用いられている。この硫黄鋳込装置は、ロングシャフト１の一端（下端）を支持するボトムフランジ７と、他端（上端）を支持するアッパーフランジ８とを備え、アッパーフランジ８を垂直に上下動させて両フランジ７、８の間にロングシャフト１を垂直に挟持し、その下端から溶融硫黄を充填（鋳込）するようになってる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５（Ａ）に示した硫黄鋳込装置では、ボトムフランジ７とアッパーフランジ８を同軸に配置し、コアバー２をアッパーフランジ８に同軸に固定し、かつロングシャフト１の上端をアッパーフランジ８により同軸に保持することにより、充填された硫黄３の内面をロングシャフト１と同軸に位置決めする。
【０００６】
しかし、従来の硫黄鋳込装置では、アッパーフランジ８が鋳込前のロングシャフト１の上端位置に固定されて移動できないため、ロングシャフト１が自由に熱膨張できない問題点があった。そのため、高温（例えば約１３５℃）の溶融硫黄を充填すると、ロングシャフト１が加熱され、その熱膨張によりロングシャフト１の軸心が図５（Ｂ）に示すように水平方向に撓み（例えば０．１ｍｍ程度）、充填され凝固した硫黄３の内面（すなわち、コアバー２の外面）とロングシャフト１の内面とに芯ズレが生じる問題点があった。
【０００７】
かかる芯ズレが生じると、図４に例示した加工手段における（Ｄ）ボーリングバー加工において、芯ズレのある硫黄３の内面により支持された先端部５の工具６で内面を加工することになり、ロングシャフト１の内面に曲がりが生じてしまう問題点があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ロングシャフトが熱膨張しても、ロングシャフトとコアバーの軸心を同軸に保持することができる硫黄鋳込装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ロングシャフトの一端を水密に保持するボトムフランジと、ロングシャフトの他端を保持するアッパーフランジと、アッパーフランジをボトムフランジと平行かつ同軸に保持しかつ軸線に沿って移動する移動装置と、ボトムフランジの内側に溶融硫黄を供給する硫黄充填機とを備え、アッパーフランジは、細長いコアバーが同軸に固定されるコアバー固定部と、ロングシャフト内部を外部と連通させる連通孔とを有し、前記移動装置は、アッパーフランジとボトムフランジの軸線に沿って移動する移動台と、該移動台にアッパーフランジをボトムフランジと平行かつ同軸に保持するガイドと、移動台とアッパーフランジの間に挟持されアッパーフランジをボトムフランジに向かって弾性的に付勢する付勢装置とを有し、ボトムフランジとアッパーフランジの間にロングシャフトを挟持し、ロングシャフトとコアバーの間に溶融硫黄を充填することにより、凝固した硫黄の内面をロングシャフトの内面と同軸に位置決めする、ことを特徴とする硫黄鋳込装置が提供される。
【００１０】
本発明の好ましい実施例によれば、前記付勢装置は、積層された複数の皿バネからなる。また、前記アッパーフランジとボトムフランジの軸線は、垂直であり、ボトムフランジはロングシャフトの下端を保持し、アッパーフランジはロングシャフトの上端を保持する、ことが好ましい。
【００１１】
【作用】
上記本発明の構成によれば、ロングシャフトの他端がアッパーフランジに保持され、軸線に沿って移動する移動台とアッパーフランジの間に付勢装置が挟持され、この付勢装置によりアッパーフランジが弾性的に付勢されているので、ロングシャフトが熱膨張しても、付勢装置が縮むことによりロングシャフトの自由な熱膨張を許容し、かつロングシャフトの他端をボトムフランジと平行かつ同軸に保持することができ、ロングシャフトとコアバーの軸心を同軸に保持することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による硫黄鋳込装置の全体斜視図である。この図において、本発明の硫黄鋳込装置１０は、ロングシャフト１の一端を水密に保持するボトムフランジ７と、ロングシャフト１の他端を保持するアッパーフランジ８と、アッパーフランジ８をボトムフランジ７と平行かつ同軸に保持しかつ軸線Ｚに沿って移動する移動装置１２と、ボトムフランジ７の内側に溶融硫黄を供給する硫黄充填機１４とを備えている。アッパーフランジ８とボトムフランジ７の軸線Ｚは、図１の実施例において垂直であり、ボトムフランジ７はロングシャフト１の下端を保持し、アッパーフランジ８はロングシャフト１の上端を保持する。なお本発明はかかる構成に限定されず、例えば軸線Ｚを水平に保持してもよい。
【００１３】
図２は、図１のＡ−Ａ線における部分断面図である。この図に示すように、アッパーフランジ８は、細長いコアバー２をロングシャフト１と同軸に固定するコアバー固定部８ａと、ロングシャフト１の内部を外部と連通させる連通孔８ｂとを有している。コアバー２のアッパーフランジ８への固定は、図示しない適当な手段、例えばボルト・ナットによる。かかる構成により、ロングシャフト１とコアバー２を同軸に保持し、その間の空気、硫黄ガス、或いは溶融硫黄を連通孔８ｂを介して外部に抜き出すことができる。
【００１４】
移動装置１２は、図１に示すように、２本のレール１２ａと送りネジ１２ｂを有し、送りネジ１２ｂの回転により移動台１５をレール１２ａに沿って移動させるようになっている。更に図２に示すように、移動装置１２は、アッパーフランジ８とボトムフランジ７の軸線Ｚに沿って移動する移動台１５と、移動台１５にアッパーフランジ８をボトムフランジ７と平行かつ同軸に保持するガイド１６と、移動台１５とアッパーフランジ８の間に挟持されアッパーフランジ８をボトムフランジ７に向かって（図で下方に）弾性的に付勢する付勢装置１８とを有している。
【００１５】
ガイド１６は、図２において両端が移動台１５に固定された２本の平行な丸棒からなり、この丸棒によりアッパーフランジ８をボトムフランジ７と平行かつ同軸に保持しかつ軸線Ｚに沿って移動可能に保持している。なお、ガイド１６は、丸棒に限定されず、周知の適当な直線ガイドであってもよい。
【００１６】
付勢装置１８は、図２において積層された複数の皿バネからなる。アッパーフランジ８とロングシャフト１の上端とが常に密接するように皿バネの枚数を設定するのがよい。なお、本発明は皿バネに限定されず、例えばコイルバネ、弾性ゴム等であってもよい。
更に、図１に示すように、硫黄充填機１４は、溶融硫黄を内部に保有する加熱容器１４ａと、この加熱容器１４ａから溶融硫黄をボトムフランジ７の内側に導く硫黄供給ライン１４ｂとからなる。加熱容器１４ａは、上部に加圧ガス（例えば空気）を供給できるようになった密閉容器であり、適当量の加圧ガスを供給することにより、ロングシャフト１の内部に溶融硫黄を充填することができるようになっている。
【００１７】
上述した構成により、ボトムフランジ７とアッパーフランジ８の間にロングシャフト１を垂直に挟持し、ロングシャフト１とコアバー２の間に溶融硫黄を充填することにより、凝固した硫黄の内面をロングシャフトの内面と同軸に位置決めすることができる。
また、本発明の構成によれば、ロングシャフト１の他端（上端）がアッパーフランジ８に保持され、軸線Ｚに沿って移動する移動台１５とアッパーフランジ８の間に付勢装置１８が挟持され、この付勢装置１８によりアッパーフランジ８が弾性的に付勢されているので、ロングシャフト１が上下方向に熱膨張しても、付勢装置１８が上方に縮むことによりロングシャフト１の他端をボトムフランジ７と平行かつ同軸に保持することができ、ロングシャフト１とコアバー２の軸心を同軸に保持することができる。
【００１８】
なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
上述したように、本発明の硫黄鋳込装置は、ロングシャフトが熱膨張しても、ロングシャフトとコアバーの軸心を同軸に保持することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による硫黄鋳込装置の構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における部分断面図である。
【図３】ロングシャフトの部分断面図である。
【図４】従来の加工手段の工程説明図である。
【図５】従来の硫黄鋳込装置の構成図である。
【符号の説明】
１ ロングシャフト
２ コアバー
３ 硫黄
４ ボーリングバー
５ 先端部
６ 工具
７ ボトムフランジ
８ アッパーフランジ
８ａ コアバー固定部
８ｂ 連通孔
１０ 硫黄鋳込装置
１２ 移動装置
１２ａ レール
１２ｂ 送りネジ
１４ 硫黄充填機
１５ 移動台
１６ ガイド
１８ 付勢装置

Claims (3)

1. ロングシャフトの一端を水密に保持するボトムフランジと、ロングシャフトの他端を保持するアッパーフランジと、アッパーフランジをボトムフランジと平行かつ同軸に保持しかつ軸線に沿って移動する移動装置と、ボトムフランジの内側に溶融硫黄を供給する硫黄充填機とを備え、
   アッパーフランジは、細長いコアバーが同軸に固定されるコアバー固定部と、ロングシャフト内部を外部と連通させる連通孔とを有し、
   前記移動装置は、アッパーフランジとボトムフランジの軸線に沿って移動する移動台と、該移動台にアッパーフランジをボトムフランジと平行かつ同軸に保持するガイドと、移動台とアッパーフランジの間に挟持されアッパーフランジをボトムフランジに向かって弾性的に付勢する付勢装置とを有し、
   ボトムフランジとアッパーフランジの間にロングシャフトを挟持し、ロングシャフトとコアバーの間に溶融硫黄を充填することにより、凝固した硫黄の内面をロングシャフトの内面と同軸に位置決めする、ことを特徴とする硫黄鋳込装置。
2. 前記付勢装置は、積層された複数の皿バネからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の硫黄鋳込装置。
3. 前記アッパーフランジとボトムフランジの軸線は、垂直であり、ボトムフランジはロングシャフトの下端を保持し、アッパーフランジはロングシャフトの上端を保持する、ことを特徴とする請求項１に記載の硫黄鋳込装置。

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