JPH0550208A - 圧縮機用スクロールの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価な鋳造用材料が使える上、溶融金属の品
質向上が図れ、溶融金属のばらつきによる逃げをボス部
に限定することにより後加工が削減でき、更に湯溜りを
ボス部下に設けることにより高い寸法精度の高精度な鋳
物を造ることが可能となる結果、後工程の仕上げ加工工
程に要する時間も短縮でき、結果的に大幅な原低が図れ
るような圧縮機用スクロ−ルの製造装置を得ることを目
的とする。 【構成】 スクロール形状のキャビティ１００を有する
金型内に溶融金属３０を加圧充填して加圧凝固させ、台
板部１ｂの片面にスクロール形状に形成された歯部１ａ
を有し、他面に軸対称に形成されたボス部１ｃを有する
圧縮機用スクロール１を得るものにおいて、上記溶融金
属を、上記キャビティから離れて上記ボス部下に溜める
と共に射出プランジャー１３により上記キャビティ内に
ボス部より鋳込むように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧縮機用スクロール
の製造装置に関し、特にキャビティ内に溶融した金属を
加圧充填して加圧凝固させ、所望の高精度鋳物を得る溶
湯鍛造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７（ａ），（ｂ）はそれぞれボス部が
中空の圧縮機用スクロールの正面図およびそのＡーＡ線
断面図である。図中、１は圧縮機用スクロールで、台板
部１ｂの片面にスクロール形状に形成された歯部１ａを
有し、他面に軸対称に形成されたボス部１ｃを有するも
ので、μmオーダの高精度が要求される部品である。

【０００３】図８は、例えば特開昭５９ー６１５４２号
公報に示された従来の鍛造装置の要部を示す断面図であ
り、図中、２はスクロール形状を形成する彫型を備えた
上ポンチ、３は上型、４は下型、５はノックアウトポン
チで、左半分が鍛造前の状態を示し、右半分が鍛造後の
状態を示している。次にこの装置を用いた圧縮機用スク
ロールの製造方法について説明する。所望寸法より厚い
台板部１ｂとボス部１ｃから成る圧縮機用スクロール部
品１の下側とボス部１ｃを、下型４とノックアウトポン
チ５で拘束すると共に、台板部１ｂを上型３で拘束した
後、所定のスクロール形状を形成する彫型を備えた上ポ
ンチ２を台板部１ｂに押し込む事により、台板部１ｂと
歯部１ａを同一工程で形成する事を特徴としている。

【０００４】しかしながらこの方法の場合は、鍛造用の
材料即ち棒材が鋳造用インゴットに比べはるかに高価で
ある上、固体の金属を高温で塑性変形させながら形状を
作るため、熱による酸化損失やスケール類の付着を避け
られず、後工程の仕上げ加工用の加工しろをミリオーダ
ーで設けざるを得ないため、製作に多大な費用と時間を
要していた。

【０００５】図９は、世の中で一般的に使われている従
来の溶湯鍛造装置の要部を示す断面図であり、図中、６
はボス部１ｃを加圧する局部加圧プランジャー、７は溶
融金属（溶湯）をキャビティ１００内に充填する射出プ
ランジャー、８はゲートである。次にこの装置を用いた
圧縮機用スクロールの製造方法について説明する。ま
ず、キャビティ１００を構成する上型３と下型４を開い
た状態で、溶湯３０を所定量射出プランジャー７先端部
に注いだ後型締めし、射出プランジャー７によりキャビ
ティ１００内に充填する。次に、鋳物が凝固するときに
できる引け巣を無くすために局部加圧プランジャー６で
ボス部１ｃを加圧しながら凝固させる事を特徴としてい
る。

【０００６】しかしながらこの方法の場合は、注湯後の
溶湯３０の湯面が広いため空気との接触による溶湯の品
質の劣化が危惧される。また、製品には必ずゲート８の
部分を含めた余剰の金属が一体化されているため、これ
を切断して仕上げるための後加工が大変である上、プラ
ンジャーを２軸設けなければならない。更に、溶融金属
３０を収容する湯溜りが製品に対して軸対称位置に無い
ためキャビティ１００部の熱変形が大きくなり、高い寸
法精度に仕上げる事ができず、後工程の仕上げ加工工程
に多大な時間を要する等の問題点を有していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
鍛造装置では確かに機械的強度の十分な製品が確実に造
れるが、鍛造用の材料即ち棒材が鋳造用インゴットに比
べはるかに高価である上、固体の金属を高温で塑性変形
させながら形状を作るため、熱による酸化損失やスケー
ル類の付着を避けられず、後工程の仕上げ加工用の加工
しろをミリオーダーで設けざるを得ない。従って、その
工程に多大な費用と時間を要するという量産品としての
本質的な問題点を有していた。

【０００８】更に、従来の溶湯鍛造装置では確かに鍛造
法に替わりうる機械的強度の十分な製品が造れるが、注
湯後の溶湯３０の湯面が広いため空気との接触による溶
湯３０の品質の劣化が危惧される。また、製品には必ず
ゲート８の部分を含めた余剰の金属が一体化されている
ため、これを切断して仕上げるための後加工が大変であ
る上、プランジャーを２軸設けなければならない。更
に、溶融金属３０を収容する湯溜りが製品に対して軸対
称位置に無いためキャビティ１００部の熱変形が大きく
なり、高い寸法精度に仕上げる事ができず、後工程の仕
上げ加工工程に多大な時間を要する等の量産品としての
本質的な問題点を有していた。

【０００９】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、圧縮機用スクロールの製造装
置に関し、特にキャビティ内に溶融した金属を加圧充填
して加圧凝固させ所望の高精度鋳物を得る溶湯鍛造法を
適用することにより、安価な鋳造用材料を使って高い寸
法精度に仕上げられ、しかも溶融金属の空気との接触に
よる品質の劣化を防止し、後加工が削減でき、更にキャ
ビティ部の熱変形を防止して高精度な鋳物を得ることを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る圧縮機用
スクロールの製造装置は、溶融金属を、キャビティから
離れてボス部下に溜めると共に射出プランジャーにより
上記キャビティ内にボス部より鋳込むように構成したも
のである。

【００１１】さらに、ボス部下に溜められた溶融金属を
保温する手段を備えたものである。

【００１２】また、射出プランジャーは、その先端部の
溶融金属に直接触れる部分を面一とし、射出後加圧時に
はスクロール形状の一部を形成するような可動機構を有
するものである。

【００１３】

【作用】この発明によれば、溶融金属を、キャビティか
ら離れてボス部下に溜めると共に射出プランジャーによ
り上記キャビティ内にボス部より鋳込むように構成した
ので、鍛造法にくらべて安価な鋳造用材料が使えて、し
かも高い寸法精度に仕上げられる。さらに、注湯後の湯
面の表面積を少なくして溶融金属の空気との接触による
品質の劣化を防止し、溶融金属のばらつきによる逃げを
ボス部に限定することにより後加工が削減でき、更に湯
溜りを製品に対して軸対称な位置であるボス部下に設け
ることによりキャビティ部の熱変形を防止し高精度な鋳
物を造ることができる。

【００１４】また、ボス部下に溜められた溶融金属を保
温する手段を備えることにより、溶融金属を常に完全に
解けた状態で鋳込め、安定したばらつきの少ない製品を
得ることができる。

【００１５】更に、射出プランジャー先端部の溶融金属
に直接触れる部分を面一とし、射出後加圧時にはスクロ
ール形状の一部を形成するよう可動機構を持たせること
により、射出前の溶融金属に、より保温効果を持たせる
ことができる。

【００１６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の実施例１に係わる圧縮機用スクロ
ールの製造装置の要部を示す断面構成図であり、右半分
が鋳込前を表し、左半分が鋳込後を表す。図中、従来の
ものと同一または相当部分には同一符号を付して説明を
省略する。９は中型、１０は精密位置決め用テーパロッ
クピン、１１は粗調位置決め用ガイドピン、１２はガイ
ドブッシュ、１３は射出プランジャー、１４は上定盤、
１５は下定盤、、２４はエジェクタピン付きプランジャ
ーである。

【００１７】次にこの装置を用いた圧縮機用スクロール
の製造方法について説明する。まず、射出プランジャー
１３を下限まで下げた状態で溶湯３０を所定量注ぐ、次
に、上型３、中型９、ガイドピン１１をセットした上定
盤１４を降下させ、型締めする。この時、ガイドピン１
１とガイドブッシュ１２でおおまかな位置決めがされ、
テーパロックピン１０で高精度位置決めがされる。但
し、これはさほど精度が必要ない場合は使用しなくてよ
い。続いて、射出プランジャー１３で溶湯を鋳込み、凝
固が完了するまで、概略５００Ｋｇ／ｃｍ² 以上の圧力
で、加圧凝固させる。凝固終了後上定盤１４を上昇さ
せ、鋳物が下型に残った場合は、射出プランジャー１３
を上昇させることにより、ノックアウトし、鋳物が上型
に残った場合は、エジェクタピン付きプランジャー２１
でノックアウトする。

【００１８】溶湯鍛造では、鋳物の先端部分から順に凝
固するような指向性凝固形態をとらせることが凝固収縮
巣を無くすための必要条件であるが、この鋳込方法は、
この指向性凝固を満足しているので、一般的な鋳造法あ
るいはダイカスト等に見られる巣の発生は無い。更に、
凝固が完了するまで溶湯のすみずみに概略５００Ｋｇ／
ｃｍ² 以上の圧力が作用するため、ダイカストと異なり
溶湯が型に密着したまま凝固するので、型精度を忠実に
転写できる。また、上記溶融金属３０をキャビティ１０
０から離れ、且つ軸対称なボス部１ｃ下に溜めた後、キ
ャビティ１００内にボス部１ｃより鋳込むため、注湯後
の湯面の表面積を少なくして溶湯３０の品質向上が図
れ、溶湯３０のばらつきによる逃げをボス部１ｃに限定
することにより後加工が削減でき、更に湯溜りをボス部
下１ｃに設けることにより、キャビティ１００の熱変形
を抑制し、高精度な鋳物を造ることが可能である。

【００１９】実施例２．図２はこの発明の実施例２に係
わる圧縮機用スクロールの製造装置の要部を示す断面構
成図であり、右半分が鋳込前を表し、左半分が鋳込後を
表す。図中、従来のものと同一または相当部分には同一
符号を付して説明を省略する。１６は下型支え型、１７
は保温スリーブ、１８は低熱膨張金属製下型支え型鋳鉄
製下型、である。溶湯鋳込・加圧凝固過程は図１と同じ
であり、異なるのは溶融金属３０の湯溜りに関して保温
効果を目的として、低熱膨張鋳鉄製下型１８とセラミッ
クやサーメット製の保温スリーブ１７を使用することに
より、常に完全に解けた状態で鋳込め、安定したばらつ
きの少ない製品を造ることができる。なお、低熱膨張鋳
鉄を使ったのは、セラミックやサーメットと熱膨張差が
小さく、金型を構成する時に、セラミックに過剰な締り
力を掛けず、且つ溶湯３０を鋳込むことによって多少温
度が上がっても締り力が低下しないようにするためであ
る。

【００２０】実施例３．図３はこの発明の実施例３に係
わる圧縮機用スクロールの製造装置の要部を示す断面構
成図であり、右半分が鋳込前を表し、左半分が鋳込後を
表す。図中、従来のものと同一または相当部分には同一
符号を付して説明を省略する。１９はセラミックペーパ
である。溶湯鋳込・加圧凝固過程は図１と同じであり、
異なるのはキャビティ１００内台板部１ｂ底面にセラミ
ックペーパ１９を敷いて鋳込む事により、溶湯充填時の
保温効果と台板底面のＦＲＭ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆ
ｏｒｍｅｄ Ｍｅｔａｌ）化による耐摩耗性の向上効果
を得るようにしたことである。尚、場合によっては例え
ば粉状セラミックを予め鋳物形状に成形しておいて溶融
金属３０を流し込むことにより、全体をＦＲＭ化しても
良い。

【００２１】実施例４．図４はこの発明の実施例４に係
わる圧縮機用スクロールの製造装置の要部を示す断面構
成図であり、右半分が鋳込前を表し、左半分が鋳込後を
表す。図中、従来のものと同一または相当部分には同一
符号を付して説明を省略する。２０は可動スリーブ、２
１は可動スリーブ止め板である。溶湯鋳込・加圧凝固過
程は図１と同じであり、異なるのは射出プランジャー１
３先端部の溶融金属３０に直接触れる部分を面一とし、
射出後加圧時にはスクロールボス部形状の一部を形成す
るよう可動スリーブ２０が上下可能なように工夫したこ
とであり、射出前の溶融金属３０の保温効果を増すこと
ができ、溶湯３０の品質向上が図れる。尚、その機構に
ついては、例えばピン等を用いて射出プランジャー１３
を下げる時に強制的に可動スリーブ２０を引き下げると
か、バネや摩擦等を利用して引き下げる等の方法を用い
ることができる。また、この部分は２重射出機構を使用
することも可能である。

【００２２】実施例５．図５はこの発明の実施例５に係
わる圧縮機用スクロールの製造装置の要部を示す断面構
成図であり、右半分が鋳込前を表し、左半分が鋳込後を
表す。図中、従来のものと同一または相当部分には同一
符号を付して説明を省略する。２２は可動ポンチ、２３
は可動ポンチ止め板である。溶湯鋳込・加圧凝固過程は
図１と同じであり、異なるのは、中実ボス部１ｃを有す
る製品の場合、ボス部１ｃの軸径を大きくして湯溜りを
形成し、射出プランジャー１３先端部の溶融金属３０に
直接触れる部分を面一とし、射出後加圧時にはスクロー
ル形状の一部を形成するようポンチ先端部に可動機構を
持たせたことであり、射出前の溶融金属３０の湯溜りに
保温効果を持たせることができる。図６に可動ポンチ２
２を強制的に引き下げるための機構の一例を拡大して示
す。図中、２２ａ，２２ｂは溝であり、この図では上方
の溝２２ａが可動ポンチ止め板２３と係合して可動ポン
チ２２を上方で支持し、射出プランジャー先端部の溶融
金属に直接触れる部分を面一としている。ただしこれに
限るものではなく実施例４と同様にいくつかの機構が考
えられる。また、この部分は２重射出機構を使用するこ
とも可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、溶融
金属を、上記キャビティから離れて上記ボス部下に溜め
ると共に射出プランジャーにより上記キャビティ内にボ
ス部より鋳込むように構成したので、安価な鋳造用材料
が使える上、注湯後の湯面の表面積を少なくして溶融金
属の品質劣化を防止でき、溶融金属のばらつきによる逃
げをボス部に限定することにより後加工が削減でき、更
に湯溜りをボス部下に設けることにより高い寸法精度の
高精度な鋳物を造ることが可能となる。その結果、後工
程の仕上げ加工工程に要する時間も短縮でき、結果的に
大幅な原低が図れる効果がある。

【００２４】また、ボス部下に溜められた溶融金属を保
温する手段を備えることにより、溶融金属を常に完全に
解けた状態で鋳込め、安定したばらつきの少ない製品の
量産が可能となる。

【００２５】更に、射出プランジャー先端部の溶融金属
に直接触れる部分を面一とし、射出後加圧時にはスクロ
ール形状の一部を形成するよう可動機構を持たせること
により、射出前の溶融金属に、より保温効果を持たせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係わる圧縮機用スクロー
ルの製造装置の要部を示す断面構成図である。

【図２】この発明の実施例２に係わる圧縮機用スクロー
ルの製造装置の要部を示す断面構成図である。

【図３】この発明の実施例３に係わる圧縮機用スクロー
ルの製造装置の要部を示す断面構成図である。

【図４】この発明の実施例４に係わる圧縮機用スクロー
ルの製造装置の要部を示す断面構成図である。

【図５】この発明の実施例５に係わる圧縮機用スクロー
ルの製造装置の要部を示す断面構成図である。

【図６】図５の要部を拡大して示す斜視図である。

【図７】ボス部が中空の圧縮機用スクロールの正面図と
断面図である。

【図８】従来の鍛造方法による圧縮機用スクロールの製
造装置の要部を示す断面構成図である。

【図９】従来の溶湯鍛造法による圧縮機用スクロールの
製造装置の要部を示す断面構成図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機用スクロール １ａ 歯部 １ｂ 台板部 １ｃ ボス部 ７ 射出プランジャー １３ 射出プランジャー １７ 保温スリーブ ２０ 可動スリーブ ２１ 可動スリーブ止め板 ２２ 可動ポンチ ２３ 可動ポンチ止め板 ３０ 溶融金属 １００ キャビティ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年１０月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】実施例２．図２はこの発明の実施例２に係
わる圧縮機用スクロールの製造装置の要部を示す断面構
成図であり、右半分が鋳込前を表し、左半分が鋳込後を
表す。図中、従来のものと同一または相当部分には同一
符号を付して説明を省略する。１６は下型支え型、１７
は保温スリーブ、１８は低熱膨張金属製下型支え型例え
ば鋳鉄製下型、である。溶湯鋳込・加圧凝固過程は図１
と同じであり、異なるのは溶融金属３０の湯溜りに関し
て保温効果を目的として、低熱膨張金属製下型１８とセ
ラミックやサーメット製の保温スリーブ１７を使用する
ことにより、常に完全に解けた状態で鋳込め、安定した
ばらつきの少ない製品を造ることができる。なお、低熱
膨張金属を使ったのは、セラミックやサーメットと熱膨
張差が小さく、金型を構成する時に、セラミックに過剰
な締り力を掛けず、且つ溶湯３０を鋳込むことによって
多少温度が上がっても締り力が低下しないようにするた
めである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花木 隆行 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株式 会社静岡製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクロール形状のキャビティを有する金
   型内に溶融金属を加圧充填して加圧凝固させ、台板部の
   片面にスクロール形状に形成された歯部を有し、他面に
   軸対称に形成されたボス部を有する圧縮機用スクロール
   を得るものにおいて、上記溶融金属を、上記キャビティ
   から離れて上記ボス部下に溜めると共に射出プランジャ
   ーにより上記キャビティ内にボス部より鋳込むように構
   成したことを特徴とする圧縮機用スクロールの製造装
   置。
2. 【請求項２】 ボス部下に溜められた溶融金属を保温す
   る手段を備えた請求項第１項記載の圧縮機用スクロール
   の製造装置。
3. 【請求項３】 射出プランジャーは、その先端部の溶融
   金属に直接触れる部分を面一とし、射出後加圧時にはス
   クロール形状の一部を形成するような可動機構を有する
   請求項第１項または第２項記載の圧縮機用スクロールの
   製造装置。