JPS5919641A - インペラの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインペラの製造方法に関し、特に、複雑な形状
を有するため鋳造時の型抜きが困難なインペラを能率的
且つ安価に製造する方法に関するものである。

過給機、ポンプ等の流体を送るだめのインペラの一種に
、ボス部とこのボス部の外周面に一体に突設された複雑
な三次元形状を有するブレードとを備えたものがある。

このようなインペラは、そのブレードの形状が複雑であ
って、鋳造時における割型からの型抜きが困難であるた
め、石膏鋳造法を用いて岸造されるのが一般的である。

しかしながら、斯る石膏鋳造法によれば、インペラ毎に
鋳型を生産し且つ鋳造後に鋳型を破壊しなければならな
いため、作業工数および設備、鋳型材料等を多く必要と
して、きわめて生産能率が低く、量産性に欠は且つ製造
コストが高くなる問題があった。

本発明は斯る事情を背景として為されたものであり、そ
の目的とするところは、型抜きが困難なインペラを能率
的且つ安価に製造し得るインペラの製造方法を提供する
ことにある。

斯る目的を達成するため、本発明の要旨とするところは
、鋳型からの堅抜きを可能とする予備形状のブレードを
備えたインペラを鋳造する鋳造工程と、その工程にて鋳
造されたインペラの、予備形状を成すブレードの端縁部
を、金型で押圧することによって塑性変形略せ、そのブ
レードに所定の三次元曲面を形成するフッス工程とを含
むことにある。

このようにすれば、鋳造工程において、型抜きが可能と
なるので、ダイキャスト法等によって鋳型が繰返し使用
され得るとともに、プレス工程において、予備形状のブ
レードが金型の押圧によって塑性変形させられるので、
インペラのブレードに迅速に三次元形状が形成されるの
である。したがって、インペラ毎に鋳型を製作し且つ破
壊する必要がないので、従来の石膏鋳造法と比較して、
プレス工程が加えられたことを考慮しても、なおかつ、
はるかに高い作業能率が得られるとともに鋳型材料費用
が節減されるのであり、インペラが大幅に量産的且つ安
価に製造されるのである。

ここにおいて、インペラの鋳造材には、一般にＡ１合金
等が用いられ得るが、強さ、ねばさ、衝撃強度にすぐれ
たチタン合金等の鋳造材料が用いられても良い。

以下、本発明が適用される一例を図面に基づいて説明す
る。

第１図において、ＩＯは図示しないプレス装置の基台に
固定された保持台であシ、そのプレス装置のラムととも
に上下駆動される押圧部材１２に対向する位置に、ワー
クであるインペラ１４を支持してこれを位置決めするブ
ロックＩ６が設けられている。１０ツク１６の上面には
、インペラ１４のボス部１８が嵌め込まれる浅い円形の
凹陥部２０が形成されており、インペラ１４がブロック
１６上にて芯出しされるようになっているのである。

インペラ１４は円錐体状のボス部１８と、そのボス！Ｉ
ｓ　１８の外周面に放射状に突設されたそれぞれ５枚の
プｔ、−Ｆ２２，２４とを備えている。ブレード２２お
よび２４は、ボス部■８の外周面である円錐面の母線に
対して一方向に傾斜した方向に向う突条状であって、円
周方向にそれぞれ交互に配設されており、ブレード２２
よりもブレード２４の内周側（図において上方側）端縁
部２６が長く形成されている。

保持台１０上には、ブロックＩ６を覆うように、下端面
にインペラ１４を収容する空所２８が形成された円柱状
のロッドホルダ３０が着脱可能に設ケラれている。ロッ
ドホルダ３０の上端部には、第２図にも示されるように
、略中心位置から外周面に向うに従って深くなる５本の
溝３２が放射状に形成されており、それ環溝３２の底面
には空所２８に貫通するガイド穴３４が傾斜した状態で
それぞれ設けられている。そして、ガイド穴３４にバイ
ンペラ１４のブレード２４の上端部である内周側端縁部
２６を押圧変形させるためのロンド３６が軸方向の移動
自在に挿し通されている。尚、ロンド３６はインペラ１
４の中心軸まわりの等角度間隔に配設されているので、
第１図の断面には一本のみがあられれている。

ロンド３６の上端部には、溝３２の相対向する側壁面に
それぞれ摺接してロッド３６の軸まわりの回転を阻止す
る頭部３８が形成されており、その頭部３８の上端面に
は断面矩形の溝４０が溝３２と平行且つ水平に形成され
ている。そして、溝４０の相対向する側壁には一対の切
欠４２が形成されるとともに、ローラケース４４の係合
部４６がその切欠４２に係合させられた状態で、ローラ
ケース４４が溝４０内に嵌め込まれており、ローラケー
ス４４内において溝４０の方向に並列させられて支持さ
れたローラ４８の一部が頭部３８の上端面から露出させ
られている。したがって、押圧部材１２が保持台１０に
向って駆動されたとき、押圧部材Ｉ２の下端がローラ４
８を介して頭部３８を押圧するので、ロッド３６が軸方
向下方に駆動されるようになっている。尚、溝３２の底
面と頭部３８との間にはリターンスプリング５ｏが介挿
されており、押圧部材１２の上昇とともにロンド３６も
上昇させられるようになっている。

ロンド３６の下端部には、ロッド３６内を縦通ずるボル
ト５２によって、ブレード２４に所定の曲面を形成する
ための金型５４が固定されている。

金型５４の押圧面（下端面）はブレード２４の上端部に
形成される曲面に対応した曲面に形成されており、予備
形状を成すブレード２４の上端部が金型５４に押圧され
たとき、所定の三次元曲面が形成されるようになってい
る。尚、ロッド３６の傾き角は、押圧変形させられるブ
レード２４の上端部がインペラ１４の正面となる状態で
見たとき、インペラ１４の中心軸に対する角度がθぺ押
圧変形されるブレード２４の上端部がインペラ１４の側
方となる状態（上記状態の側面）で見たとき、インペラ
１４の中心軸に対する角度がθＢ（第３図に゛示す）と
なるように定められており、ブレード２４に形成すべき
曲面に従って角度ＯＡ　は０乃至６０°、角度θＢは一
４５°乃至４５°の範囲内で適宜選択される。

他方、インペラ１４は、その他まわりの角度位置が位置
決めされ、金型５４に対してブレード２４の内周側端縁
部２６が所定の位置関係を保つようにされている。すな
わち、第４図に示されるように、インペラ１４の外周に
はインペラ１４に対して接近離隔が可能な４本の位置決
め部材５６が配設されているとともに、その位置決め部
材５６の先端部は先細に形成されており、位置決め部材
５６がインペラ１４に向って移動させられたとき、位置
決め部材５６の先端がブレード２２と２４との間に嵌め
込まれて、インペラ１４の軸まわりの角度が決定される
ようになっているのである。

次に、以上のように構成されたブレード曲げ装置を用い
たインペラの製造法を説明する。

先ず、グイキャスト法等の良く知られた鋳造法を用いて
、第５図乃至第７図に示されるインペラ１４を鋳造する
。このインペラ１４においては、鋳造時に鋳型からの型
抜きが可能となるように、ブレード２４の内周側端縁部
２６　（上端部）が上方へ単純に突き出した形状とされ
ており、鋳型を繰返し使用して能率的に鋳造されるので
ある。

このようにして鋳造されたインペラ１４は、そのボス部
１８が凹陥部２０に嵌合するようにブロック１６上に置
かれるとともに、位置決め部材５６が突き出されて、所
定の位置に位置決めされる。

第４図はこの状態を示す。

次に、押圧部材１２が保持台ＩＯに向って駆動されるに
伴ってロッド３６がインペラ１４に向って突き出される
と、ロンド３６の先端に固定された金型５４がブレード
２４の内周側端縁部２６に当接して、これを金型５４の
押圧面に沿って押し曲げる。このため、ブレード２４の
内周側端縁部２６は塑性変形を受け、第８図乃至第１０
図に示されるように、略水平方向に曲げられ、全体とし
てブレード２牛に複雑な三次元曲面が形成される。

第１図はこの状態を示す。尚、図において、他のロンド
３６が示されていないため、他のブレード２４の内周側
端縁部２６が都合上塑性変形全労けていない状態が示さ
れているが、実際には、すべてのブレード２４が一斉に
曲げ加工される。

曲げ加工が完了すると、押圧部材１２が保持台１０から
離隔する方向に駆動されるとともに、位置決め部材５６
がインペラ１４から引き離され、インペラ１４が取り出
されて、インペラ１４の曲げ（プレス）加工が完了する
。このような加工サイクルが繰返し為され、きわめて能
率的にブレード２４に曲げ加工が施されるのである。

このように、本実施例によれば、鋳造工程においては鋳
型からの型抜きが可能とされて能率的に鋳造され、プレ
ス工程においては１回の押圧によってブレード２４の端
縁部に曲げ加工が施されるので、全体として、複雑な三
次元曲面を有するブレード２４を備えたインペラ１４が
能率的に製造されるのである。したがって、従来の石膏
鋳造法を用いてインペラ１４を製造する場合ｌ比較して
、インペラＩ４毎に鋳型を生産し且つ破壊する必要がな
いので、作業工数および材料費用が削減され、インペラ
１４が大幅に能率的且つ安価に製造され得るのである。

次に、本発明が適用される他の例を説明する。

第１１図において、保持台１０には出力軸が保持台ｌＯ
上に突き出した状態で減速モータ６０が固定されており
、保持台１０上には減速モータ６０の出力軸に連結され
た回転円板６２とこの回転円板６２上に固定された回転
ブロック６４とが配グ６６に摺接させられており、回転
中心が保持されるようになっている。回転ブロック６４
の外周面には、曲げ加工を施すべきブレード２４の数と
同数の係合穴６８が等間隔で形成されるとともに、ガイ
ドリング６６には図示しないアクチュエータによって係
合穴６８内に差し込まれる係合ビン７０が設けられてお
り、回転ブロック６４の回転停止角度位置精度が高くさ
れている。尚、７２はガイドリング６６の上端面に固定
されて回転ブロック６４のフランジ部を押える押えプレ
ートである。

回転ブロック６４上には、インペラＩ４のボス部１８が
嵌め入れられる浅い円形の凹陥部７４とボス部１８を把
持するためのチャック爪７６とを備えたブロック７８と
、先端の球状部がインペラ１４のブレード２２．２４間
に当接してインペラ１４の軸まわりの角度位置を決める
位置決め部材８０を摺動可能に支持する支持ブロック８
２とが設けられている。チャック爪７６および位置決め
部材８０はそれぞれ図示しないアクチュエータによって
駆動されるようになっている。

一方、抑圧部材１２の上端面には、金型ホルダ８４を介
して金型８６が固定されておシ、その金型８６によって
ブレード２４の内周側端縁部２６が曲げ加工されるよう
になっている。

したがって、ブロック７８上に分いて第５図乃至第７図
に示される予備形状のブレード２４を備えたインペラ１
４がチャック爪７６および位置決め部材＆０によって所
定位置に固定された後、押１上部材１２とともに金型８
６が下方に駆動されると、先ずひとつのブレード２４の
内周側端縁部２６が曲げ加工される。第１１図はこの状
態を示す。

その後、係合ビン７０が係合穴６８から外されるととも
にモータ６０によってインペラ１４が所定角度（７２°
）回転駆動されたとき、係合ビン７゜が次の係合穴６８
に差し込まれて角度位置が正確に決められる。

以後、上述と同様の、押圧部材１２の上下駆動おヨヒモ
ータ６０によるインペラ１４の回転駆動が行なわれて、
第８図乃至第１０図に示されるインペラ１４が制欲され
るのである。

本例によれば、前述の第１図の装置を用いた場合と同様
の効果が得られるのに加えて、インペラ１４に対する金
型８６の位＠調節が大幅に容易となる利点がある。

以上、本発明が適用される一例について説明したが、本
発明はその他の態様にも適用される。

たとえば、インペラ１４の軸まわりの角度位置を決める
場合において、第１２図に示されるように、インペラ１
４のボス部１８外周に一対の突起８８を形成するととも
に、その突起８８に係合する凹部９０を備えた一対の位
置決め部材９２を１■いても良いのである。このような
場合には、位置決め部材９２がインペラ１４のブレード
２２，２４に係合しないので、ブレード２２．２４の変
形や破損を惹起するおそれが全く解消される利点がある
。

インペラ１４の形状、ブレード２２．２４の数等は必要
に応じ変更されるものであり、ブレード２４の曲げ加工
される部分は外周側端縁部であっても良い。

尚、上述したのはあくまでも本発明が適用される一例の
説明であって、本発明はその精神を逸脱しない範囲にお
いて種々変更され得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるブレード曲げ装置の一例の
要部断面図である。第２図は第１図のロッドホルダを示
す平面図である。第３図は第１図におけるロンドの傾き
を示す図である。第４図は第１図におけるインペラの位
置決め状態を示す平面図である。第５図乃至第７図は鋳
造工程後のインペラを示す正面図、平面図、断面図であ
る。第８図乃至第１０図はフツス工程後のインペラを示
す正面図、平面図、断面図である。第１１図および第１
２図は本発明が適用されるブレード曲げ装置の一例の構
成、および位置決め方法をそれぞれ示す図である。 １４：インペラ　　　　Ｉ８：ボス部 ２２．２４ニブレード　５４．８６’：金型出願人　　
トヨタ自動車株式会社 第２図 ３２ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ボス部と該ボス部の外周面に一体に突設された複雑な三
   次元曲面を有するブレードとを備え、鋳造時における鋳
   型からの型抜きが困難なインペラの製造方法であって、 き 前記鋳型からの型抜全可能とする予備形状のブレードを
   備えたインペラを鋳造する鋳造工程と、該工程にて鋳造
   されたインペラのブレードの端縁部を金型で押圧するこ
   とによって塑性変形させ、該ブレードに前記三次元曲面
   を形成するプレス工程と を、含むことを特徴とするインペラの製造方法。