JP3830462B2 - 圧縮機のスクリューロータの鋳造方法 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスクリュー圧縮機の雄ロータまたは雌ロータ等、圧縮機のスクリューロータの鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えばスクリュー圧縮機の雄ロータ及び雌ロータ等(スクリューロータ)は、一般に例えば略円筒状部材を切削加工して製造する場合が多いが、この場合加工代が多く加工時間がかかってしまう。
【0003】
そこで、ニアネットシェイプ(部品形状に近い形状)の加工部材を鋳造した後、仕上げ加工する製造方法が知られている。例えばシェルモールド法による鋳造方法では、まずスクリューロータと略相似形状の原型を例えば切削加工等で製造し、この原型により熱硬化性樹脂を含んだ鋳物砂を加熱硬化させて鋳型を造型する。そして、この鋳型内に溶融金属(湯)を流し込んで鋳物を鋳造し、鋳物を取り出して表面加工を行う。これにより、略円筒状部材を切削加工する場合に比べ、加工時間を短縮するようになっている。
【0004】
ところが、スクリューロータの原型は、造型した鋳型からの抜き出し方向(例えば軸方向及び径方向)に直交して突出した部分を有する場合があり、この場合には原型又は鋳型を変形させない限りは原型を鋳型から引き出すことが困難となる。
【0005】
そこでこれに対応し、スクリューロータ(多重ねじ鋳物)の原型に連結され回転可能かつ軸方向に可動可能に設けた回転軸と、この回転軸に設けたガイド部材とその内部にガイド部材が摺動可能に挿嵌されたスリーブ部材とからなる軸方向案内装置と、前記原型のねじ部と同じリードとなるように前記ガイド部材に形成された螺旋形溝と前記スリーブ部材に設けられ前記ガイド部材の螺旋形溝に係合する固定ピンとからなる案内ねじ装置とを備えた造型装置が提唱されている(例えば、特許文献1参照)。この従来技術では、鋳枠内にスクリューロータの原型を配置し、鋳型材料として例えば鋳物砂を詰めて固めた後、回転軸を軸方向に引き上げながら回転力を加えると、回転軸が軸方向案内装置及び案内ねじ装置によりガイドされ、原型のねじ部のリードに対応して原型を旋回させるようになっている。
【0006】
【特許文献1】
特公昭51−37050号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は以下の課題が存在する。
すなわち、上記従来技術では、回転軸の上部に設けたガイド部材の螺旋形溝のリードに合わせてスクリューロータの原型を旋回させる構造となっている。ところが、ガイド部材の螺旋形溝のリードをスクリューロータの原型のねじ部と全く等しくするのは困難であり、たとえ原型とガイド部材の螺旋形溝とのリードを等しくすることができても回転軸のたわみ等によりガイド部材と原型との軸芯・平行度がずれる可能性が高く、そのままでは原型を鋳型から引き抜くことは困難である。結果として、鋳造による容易な製造が困難であった。
【0008】
本発明の目的は、ねじ部の中子から中子型を引き出して容易に鋳造を行うことができ、製造時間の短縮を図ることができる圧縮機のスクリューロータの鋳造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、ねじ山外径が軸方向に同一となるようにねじ山の山頂凸設された突起部と、ねじ溝に形成され軸方向に抜け始め側から抜け終わり側に向けてしだいに小さくなる所定の抜け勾配が設けられた溝側勾配部とからなるねじ部を有するとともに、その軸方向断面で少なくとも2つに分割形成された分割中子型を用いて前記ねじ部の分割中子をそれぞれ造型し、前記分割中子型を前記溝側勾配部の抜け始め側に引きながら回転させるとともに前記突起部によってガイドしつつ前記分割中子から抜き出し、その後、前記分割中子を組み込んだ鋳型を用いて圧縮機のスクリューロータを鋳造する。
【0013】
(2)上記(1)において、好ましくは、前記分割中子型の突起部は、その抜け始め側の前記ねじ部の軸方向における幅寸法が前記ねじ山外径の4%以上15%以下であり、その抜け終わり側の幅寸法が前記ねじ山外径の2%以下である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図2は、本発明の適用対象となるスクリュー圧縮機の雌ロータの全体構造を表す図である。
【0018】
この図2において、雌ロータ1は、螺旋状のねじ部(歯部)1aと、このねじ部1aの軸方向両端側(図2中左・右側)に設けた略円筒状の軸部1bとで構成されている。
【0019】
図1(a)は、本実施形態による上記雌ロータ1のねじ部1aの分割中子型及びこれを用いて造型した分割中子の全体構造を表す斜視図であり、図1(b)は図1(a)中A部の部分拡大図であり、図1(c)は図1(a)中B部の部分拡大図である。
【0020】
これら図1(a)、図1(b)、及び図1(c)において、上記雌ロータ1のねじ部1aの中子型は、その軸方向(図1(a)中左下・右上方向)断面で例えば2つに分割された上・下側の分割中子型2A,2B(但し2Aのみ図1(a)に図示)で構成されている。
【0021】
上側の分割金型2Aは、雌ロータ1のねじ部1a半分と略相似形状(言い換えれば、加工代ぶんだけ大きい形状)のねじ部3と、このねじ部3の軸方向両端側(図1(a)中左下側・右上側)に設けた例えば略半円筒状の軸部4とをそれぞれ備えている。この分割中子型2Aのねじ部3は、ねじ山外径Dが軸方向に同一となるようにねじ山の山頂5に凸設した突起部5aと、ねじ溝6に形成され軸方向に所定の抜け勾配(詳細には、抜け始め側(図1(a)中左下側)が相対的に大きく、抜け終わり側(図1(a)中右上側)に向けてしだいに小さくなるような勾配)が設けられた溝側勾配部(詳細は図示せず)とを備えている。
【0022】
分割中子型2Aの突起部5aは、その抜け始め側のねじ部3の軸方向における幅寸法W(図1(b)参照)がねじ山外径Dの4%以上15%以下とし、抜け終わり側に向けてしだいに小さくなり、その抜け終わり側の幅寸法W(図1(c)参照)がねじ山外径Dの2%以下としている。
【0023】
そして、本実施形態による雌ロータ1の鋳造方法は、まず例えば上記分割中子型2Aの軸部4を鋳枠(図示せず)の所定位置に合わせることで分割中子型2Aを鋳枠内の適切な位置に配置し、この鋳枠内に例えば熱硬化性樹脂を含んだ鋳物砂を詰め、この鋳物砂を加熱硬化して上側の分割中子7Aを造型する。その後、鋳枠を取り外し(図1(a)に示す状態)、分割中子型2Aを軸方向の一方側(図1(a)中左側)に引きながら半回転させることにより分割中子7Aから抜き出す。また、下側の分割金型2Bも上記上側の分割金型2Aと同様の構造であり、上記同様の手順にて下側の分割金型2Bを用いて下側の分割中子7B(図示せず)を造型し、その後分割金型2Bを軸方向の一方側に引きながら半回転させることにより分割中子7Bから引き出す。
【0024】
上・下側の分割中子7A,7Bは、図示しないが、ピン及びこれに対応するピン穴がそれぞれ設けられ、これらピン及びピン穴を嵌合し分割中子7A,7Bどうしを接合して、雌ロータ1のねじ部1aの中子(図示せず)を組み立てる。そして、このねじ部1aの中子を別途造型した鋳型(図示せず)の内部に組み込んで雌ロータ1のねじ部1aと軸部1bとを一体成形可能な鋳型とした後、この鋳型に溶融金属(湯)を流し込み雌ロータ1の鋳物を鋳造する。そして、冷却後鋳型を取り外し分割中子7A,7Bを壊して雌ロータ1の鋳物を取り出し、その表面加工を行う。
【0025】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【0026】
本実施形態においては、雌ロータ1のねじ部1aの分割中子型2A,2Bを用いて分割中子7A,7Bをそれぞれ造型する。そして、分割中子型2A(又は2B、以下かっこ内対応同じ)を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、ねじ山外径Dが軸方向に同一となるようにねじ山の山頂5に凸設した突起部5aが、対応する分割中子7A(又は7B)の溝部8(前述の図1(a)参照)に摺動してガイド的な役割を果たすので、例えばねじ山外径が軸方向に変化するような構造の分割中子型を用いた場合に比べ、分割中子型2A(又は2B)を容易に回転させて分割中子7A(又は7B)から引き出すことができる。その結果、加工代の少ない雌ロータ1を鋳造することができ、表面加工等の製造時間の短縮を図ることができる。また、分割中子型2A,2Bを転用して中子7A,7Bを量産することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【0027】
また、本実施形態においては、分割中子7A,7Bからの分割中子型2A,2Bの抜き出し作業性を考慮すると、分割中子型2A,2Bの突起部5aの幅寸法がその抜け始め側から抜け終わり側に向かってしだいに小さくなることが好ましい。図3は、突起部5aの抜け始め側の幅寸法W及び抜け終わり側の幅寸法Wに対応する分割中子型2A,2Bの抜き出し作業性を表す特性図である。
【0028】
この図3において、横軸は突起部5aの抜け始め側の幅寸法Wとねじ山外径Dとの比W/D(百分率)をとって表し、縦軸は突起部5aの抜け終わり側の幅寸法Wとねじ山外径Dとの比W/D(百分率)をとって表している。例えば突起部5aの抜け始め側の寸法比W/Dを4%または15%とし、その抜け終わり側の寸法比W/Dを2%とする分割中子型2A,2Bの場合、分割中子型2A,2Bを容易に回転して分割中子7A,7Bから抜き出すことができる。ところが、突起部5aの抜け始め側の寸法比W/Dを4%または15%とし、その抜け終わり側の寸法比W/Dを4%とする場合には、分割中子型2A,2Bを抜き出すことが困難となる。これにより、突起部5aの抜け終わり側の寸法比W/Dは2%以下とすることが好ましい。また、突起部5aの抜け始め側の寸法比W/Dを例えば2%または20%とし、その抜け終わり側の寸法比W/Dを2%とする場合にも、分割中子型2A,2Bを抜き出すことが困難となる。これにより、突起部5aの抜け始め側の寸法比W/Dは4%以上15%以下とすることが好ましい。
【0029】
以上のことから、突起部5aの抜け始め側の幅寸法Wをねじ山外径Dの4%以上15%以下とし、その抜け終わり側の幅寸法Wをねじ山外径Dの2%以下とすることが望ましいとわかった。
【0032】
なお、上記一実施形態においては、ねじ部1aの軸方向両端側に軸部1bを有する雌ロータ1を例に取り、ねじ部1aの中子を2つに分割した分割中子7A,7Bを造型し、これら分割中子7A,7Bを組み込んだ鋳型により雌ロータ1を鋳造する鋳造方法について説明したが、これに限られない。すなわち、例えばねじ部1aの中子を3つ、4つ等の多数に分割し造型してもよい。この場合も、上記一実施形態及び上記変形例と同様の効果を得ることができる。
【0033】
また、上記一実施形態においては、圧縮機のスクリューロータとしてスクリュー圧縮機の雌ロータ1を例に取り説明したが、これに限らず、例えばスクリュー圧縮機の雄ロータ、スクリューポンプのロータ、ルーツブロワのねじれロータ等を適用してもよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、ねじ部の中子から中子型を引き出して容易に鋳造することができ、製造時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧縮機のスクリューロータの鋳造方法の一実施形態を構成する分割中子型及びこれを用いて造型した中子の全体構造を表す斜視図、A部による部分拡大図、及びB部による部分拡大図である。
【図2】本発明の適用対象となるスクリュー圧縮機の雌ロータの全体構造を表す図である。
【図3】本発明の圧縮機のスクリューロータの鋳造方法の一実施形態に用いられる分割中子型の突起部の抜け始め側の幅寸法及び抜け終わり側の幅寸法に対応する分割中子型の抜き出し作業性を表す特性図である。
【符号の説明】
1 雌ロータ
2A 上側の分割中子型
2B 下側の分割中子型
3 ねじ部
4 軸部
5 ねじ山の山頂
5a 突起部
6 ねじ溝
7A 上側の分割中子
7B 下側の分割中子
D ねじ山外径
抜け始め側の突起部の幅寸法
抜け終わり側の突起部の幅寸法

Claims (2)

  1. ねじ山外径が軸方向に同一となるようにねじ山の山頂凸設された突起部と、ねじ溝に形成され軸方向に抜け始め側から抜け終わり側に向けてしだいに小さくなる所定の抜け勾配が設けられた溝側勾配部とからなるねじ部を有するとともに、その軸方向断面で少なくとも2つに分割形成された分割中子型を用いて前記ねじ部の分割中子をそれぞれ造型し、
    前記分割中子型を前記溝側勾配部の抜け始め側に引きながら回転させるとともに前記突起部によってガイドしつつ前記分割中子から抜き出し、
    その後、前記分割中子を組み込んだ鋳型を用いて圧縮機のスクリューロータを鋳造することを特徴とする圧縮機のスクリューロータの鋳造方法。
  2. 請求項1記載の圧縮機のスクリューロータの鋳造方法において、前記分割中子型の突起部は、その抜け始め側の前記ねじ部の軸方向における幅寸法が前記ねじ山外径の4%以上15%以下であり、その抜け終わり側の幅寸法が前記ねじ山外径の2%以下であることを特徴とする圧縮機のスクリューロータの鋳造方法。
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