JP2000220588A

JP2000220588A - ロータの製造方法とその製造装置

Info

Publication number: JP2000220588A
Application number: JP11025713A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kizaki; 泰裕木崎
Original assignee: Nissei Co Ltd
Current assignee: Nissei Co Ltd
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-08
Anticipated expiration: 2019-02-03
Also published as: JP4187336B2

Abstract

(57)【要約】【課題】材料コストの軽減と製造工程の減少を図るこ
とができるアルミニウム合金製ロータを製造すること。【解決手段】プレス装置の金型９，１０のコンテナ９
ａに、ロータリコンプレッサー等のアルミニウム合金製
ロータの素材１２が収納される。コンテナ９ａの直上方
には、加圧機構に取付けられた加圧パンチ５が配設され
ている。加圧パンチ５には、ロータの軸孔を形成する軸
孔パンチ５ａと、ロータのベーン収納部のベーン溝を成
形するベーンパンチ５ｂが設けられている。加圧パンチ
５によって、鍛造により素材にロータのベーン溝及び軸
孔の一部を成形し、素材１２の残りの肉部が打ち抜ける
肉厚となったときに、肉部を打ち抜くようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリ式のコン
プレッサー若しくはポンプ等のロータの製造方法とその
製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンプレッサの小型化と効率の向上を図
るために、ロータリ式のコンプレッサーが市場に出回っ
ている。ロータリ式コンプレッサーは、シリンダ孔に偏
心して取付けられたロータに複数のベーン溝が形成さ
れ、各ベーン溝に配設された板状のベーンが、ロータの
回転による遠心力及びオイル圧でシリンダ内壁に押し上
げられ、この内壁に沿ってベーンの先端が摺動すること
により、ベーンがベーン溝から突出、収納を交互に繰り
返して、ガスの吸入圧縮を行う機構になっている。

【０００３】図９は、従来行われているコンプレッサー
のロータを鍛造により成形するための金型（ダイス）５
１を示す。金型５１は、内部に図示しないアルミニウム
合金製の素材（ブランク）を成形する成形孔５２を設
け、この成形孔５２の内壁面５４から羽根状の複数のベ
ーン溝成形部５５を成形孔５２の内方側に突出させてい
る。このような金型５１により、素材は金型５１の上部
に載置された後、図示しない加圧パンチにより成形孔５
２の形状に成形される。図１０は、金型５１で成形され
た後にできあがったロータの前駆体５６を示す。図に示
すように、成形後のロータ前駆体５６は、製品部分とな
るロータ部５７の他に、廃棄する部分となる余肉部５８
が含まれている。ロータ前駆体５６は、余肉部５８が切
断されかつ軸孔６０を穿設することにより完成したロー
タ５９となる。なお、図中の符号６１はベーン溝を示
す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、アルミ
ニウム合金製のロータは鍛造により製造されているが、
鍛造によると、余肉部が生じそれが材料費が嵩む原因と
なり、製造コストが高くなっていた。また、ロータを製
造するにあたり、鍛造工程と切削工程が含まれると、こ
れらが異なる工程であるので、手間がかかっている。さ
らに、鍛造品では製品の角６２が丸くなり、先端が尖っ
た形状に成形することは困難である。余肉をなくすため
には、ロータのベーン溝及び軸孔をプレス抜きして成形
する方法が考えられる。しかしながら、ロータのベーン
溝等を打ち抜くには、ロータの軸方向長さが、製品の種
類によって異なるが例えば４０ｍｍ程度もあり、従来の
プレス抜きの技術では打ち抜くことができなかった。本
発明は上記課題に鑑みてなされたもので、ロータリコン
プレッサー等のロータを製造するにあたって、鍛造のよ
うに余肉を生じさせることなく、製造工程を少なくする
ロータの製造方法とその製造装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のロータの製造方法は、シリンダ孔に偏心して
配設されるロータの軸方向に該ロータを貫通するベーン
溝を設けたロータの製造方法において、上記ロータを成
形する金型に上記ロータの素材を収納し、上記ベーン溝
と実質的に同断面形状の加圧パンチを用い、鍛造にて上
記素材にベーン溝の一部を成形し、ベーン溝の残りの肉
部を加圧パンチが打ち抜ける肉厚となったときに、該加
圧パンチで肉部を打ち抜くようにした。

【０００６】また、上記目的を達成するために本発明の
ロータの製造装置は、シリンダ孔に偏心して配設される
アルミニウム合金製ロータの軸方向に該ロータを貫通す
るベーン溝を設けたロータの製造装置において、上記ロ
ータの素材を予め収納しかつ成形する金型と、上記ベー
ン溝と実質的に同断面形状の加圧パンチとを設けて成
り、鍛造にて上記素材にベーン溝の一部を成形し、ベー
ン溝の残りの肉部を加圧パンチが打ち抜ける肉厚となっ
たときに、該加圧パンチで肉部を打ち抜くようにした。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
ロータの製造方法とその製造装置について、図面を参照
しながら説明する。図１は、プレス装置１を示し、図中
の左側（Ａ）はプレス装置１の非作動状態の上死点を示
し、右側（Ｂ）は加圧状態の下死点を示す。図に示すよ
うに、プレス装置１は、主として上部に配設した加圧機
構２、下部に配設した金型部３及び加圧ストリッパー４
とからなる。加圧機構２は中央部に、加圧パンチ５とこ
れを把持するベーン把持部６を備えている。加圧パンチ
５は、図２に示すように、ロータの軸孔を成形する円柱
形の軸孔パンチ５ａと、ベーン溝を成形する羽根状のベ
ーンパンチ５ｂとからなり、ベーンパンチ５ｂは、図３
の水平方向断面に示すように、軸孔パンチ５ａの周りに
５片が等間隔で配設されている。ベーンパンチ５ｂは、
仮想線で示す成形すべきロータ７の外周部より外側に突
出する長さであり、その先端部に断面が円形のガイドレ
ール５ｃが形成されている。このガイドレール５ｃの作
用については後述する。

【０００８】図１に示すようにプレス装置１の基台８上
には、金型部３が配設されている。金型部３は、素材１
２を収納する上金型９、その下部に配設された下金型１
０及び上下金型９，１０を支持するダイホルダー１１か
らなり、上金型９は中央部に円柱状のコンテナ９ａが貫
通して設けられ、ここにロータの素材１２が収納され
る。図４に上金型９の水平方向断面を示す。上金型９
は、断面が円形であり、コンテナ９ａの周部には加圧パ
ンチ５を降下させたときに、そのガイドレール５ｃが対
応する位置にガイド溝９ｂが形成されており、ガイド溝
９ｂに上述したベーンパンチ５ｂの各ガイドレール５ｃ
が嵌合する。

【０００９】図５は、下金型１０の水平方向断面を示
す。下金型１０には、加圧パンチ５に対応する位置に、
軸孔パンチ５ａ及びベーンパンチ５ｂの挿入用の貫通孔
１０ａ，１０ｂが形成されている。貫通孔１０ａ，１０
ｂの形状は、軸孔パンチ５ａ及びベーンパンチ５ｂの断
面形状にほぼ等しい。加圧パンチ５の下端部までの長さ
は、加圧機構２が下死点の位置になった状態で、上金型
９のコンテナ９ａを貫通し、貫通孔１０ａ，１０ｂの下
端から突出する長さにしてある。

【００１０】図１に示すように、加圧機構２にはシリン
ダ状の筒部１４内を上下動する押圧部材１５が設けら
れ、押圧部材１５はプレス装置１の非作動状態では、図
１の（Ａ）に示すように下方位置にある。押圧部材１５
の下部には加圧ストリッパー４が配設され、加圧ストリ
ッパー４は、基台８に固定されているガイドロッド１７
に案内されて上下動することができる。プレス装置１の
非作動状態では、加圧ストリッパー４は上方に付勢され
ている。図２に示すように、加圧ストリッパー４には加
圧パンチ５に対応させて素材１２の保持部１６が設けら
れている。

【００１１】保持部１６は、上金型９のコンテナ９ａ内
に挿入できるように加圧ストリッパー４の基準面よりも
下方に突出し、素材１２の上面に当接させて押圧力を加
えることにより、素材１２をコンテナ９ａに固定でき
る。保持部１６には、軸孔パンチ５ａ及びベーンパンチ
５ｂが貫通するパンチ孔１６ａ，１６ｂが穿設されてい
る。パンチ孔１６ａ，１６ｂの形状は、精度向上のた
め、軸孔パンチ５ａ及びベーンパンチ５ｂとのギャップ
をできる限り小さくすることが好ましい。なお、加圧機
構２の加圧方法は、油圧等の公知手段を用いることがで
きるので説明は省略する。

【００１２】次に、プレス装置１の動作について説明す
る。上金型９のコンテナ９ａ内に素材１２を収納した
後、プレス装置１の非作動状態（図１の（Ａ）参照）か
ら、加圧機構２を下降させる。この際、押圧部材１５
は、例えば筒部内に導入された加圧流体などによって、
下方に付勢されている。押圧部材１５が加圧ストリッパ
ー４に当接すると、押圧部材１５の下方への付勢力を加
圧ストリッパー４の上方への付勢力より大きく設定して
あるので、加圧ストリッパー４が押圧部材１５に押圧さ
れて、ガイドロッド１７を下方に摺動し、その保持部１
６が素材１２の上面に当接する。この時点で加圧ストリ
ッパー４は最下端位置であり、押圧部材１５に押圧され
ても、素材１２への押圧力が増すだけである。

【００１３】押圧部材１５の下方への付勢力は、加圧機
構２の加圧力よりも小さくしているので、加圧機構２が
さらに加圧すると、図１の（Ｂ）に示すように、押圧部
材１５は加圧ストリッパー４を押圧したまま、加圧機構
２の筒部１４を上方に摺動する。すなわち、押圧部材１
５の高さ位置はそのまま維持され、加圧機構２のみ下降
する。さらに、加圧機構２が下降すると、加圧パンチ５
の下端部が素材１２に当接して、打抜加工をする。図６
は、アルミニウム合金製の素材１２を示す。本実施の形
態では、円柱形の素材１２の寸法は、高さＨ３６ｍｍ、
直径Ｄ４４．５ｍｍである。他方、図２に示す上金型９
のコンテナ９ａの内径は４５．２ｍｍである。また、ア
ルミニウム合金の化学成分はアルミニウムの他に内割り
で、１５．８重量％Ｓｉ−０．２１重量％Ｆｅ−４．２
重量％Ｃｕ−０．０２重量％Ｍｎ−０．５重量％Ｍｇ−
０．０１重量％Ｚｎ−０．０３重量％Ｔｉが含まれ、各
成分誤差は±０．０５重量％の範囲内としている。

【００１４】打抜作業にあたって、初めにアルミニウム
合金製の素材１２を４００〜４７０℃に加熱して素材を
柔らかくする。加熱温度は素材１２の組成にしたがって
変化する。加熱方法は問わない。そして、上金型９及び
下金型１０に黒鉛の潤滑剤をスプレーし、素材１２をコ
ンテナ９ａに位置決めすることなく、ランダムに投入す
る。素材１２の直径とコンテナ９ａの孔径との差が少な
いため、芯出ししなくても、誤差の範囲内に収まるから
である。素材１２は初めに、加圧パンチ５で鍛造され
る。図７に示すように、軸孔１８ａ及びベーン溝１８ｂ
が素材１２の高さの２／３程度まで成形できたら鍛造を
終了し、残りの肉部の１／３は加圧パンチ５で一気に打
ち抜く。すなわち、鍛造を行ってベーン溝及び軸孔を所
定長さだけ形成し、残りの肉部がプレス抜きで打ち抜け
る厚さになったときにプレス抜きを行って、図８に示す
ようなロータ１８が成形される。残りの肉部は、下部の
ダイホルダー１１に落下する。

【００１５】ロータ１８は加圧ストリッパー４によって
固定されているので、作業終了の後、加圧パンチ５にロ
ータ１８が付着しても、加圧パンチ５を上昇させること
により離脱する。ロータ１８を取出すときは、加圧機構
２及び加圧ストリッパー４を上昇させてコンテナ９ａか
ら取出す。完成したロータ１８の寸法は、図８に示す高
さｈが３９．５ｍｍであり、素材１２よりも３．５ｍｍ
長くなり、直径ｄは４５ｍｍであり、素材よりも０．５
ｍｍ大きくなっている。なお、ロータ１８の直径ｄが金
型の内径より０．２ｍｍだけ少ないのは、熱収縮するか
らである。

【００１６】以上説明したように、本実施の形態では、
素材１２の打抜工程では、素材１２を加圧ストリッパー
４の保持部１６で固定する。また、図３、図４に示すよ
うにベーンパンチ５ｂの外側部にガイドレール５ｃを設
け、ガイドレール５ｃを上金型９のガイド溝９ｂに嵌合
させるとともに、加圧ストリッパー４のパンチ孔１６
ａ，１６ｂと加圧パンチ５とのギャップをできるだけ小
さくしているので、軸孔パンチ５ａ及びベーンパンチ５
ｂが曲がったりずれたりすることなく、精度のよい打抜
加工ができる。なお、通常の鍛造では角部が丸くなる傾
向にあり、鋭角を有する細かな形状の成形が困難である
が、本方法によれば鍛造よりも細かな成形が可能であ
る。

【００１７】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明
の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能であ
る。例えば、上記実施の形態では、アルミニウム合金製
の素材を４００〜４７０℃に加熱して打ち抜き加工を行
ったが、素材が柔らかい材質であれば、加熱処理を省略
することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明のアルミニウム合金製ロータの製
造方法とその製造装置によれば、素材を打ち抜いて成形
されたロータに余肉部が生ぜず、これを切削する手間を
省くことができる。また、余肉部が生じないことから材
料費を節約することができる。加圧パンチにガイドレー
ルを設け、金型にガイド溝を設けることにより、打抜作
業中にパンチの曲がりを防止することができ、精度の良
いロータを成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるアルミニウム合金製
ロータの製造方法を実施するためのプレス装置の断面図
である。

【図２】図１のプレス装置のパンチ部及び金型部の拡大
断面図である。

【図３】図２におけるＸ−Ｘ線方向の断面図である。

【図４】図２におけるＹ−Ｙ線方向の断面図である。

【図５】図２におけるＺ−Ｚ線方向の断面図である。

【図６】図１のプレス装置で加工される素材の斜視図で
ある。

【図７】図１のプレス装置で鍛造された状態にある素材
の斜視図である。

【図８】図１のプレス装置でベーン溝が打ち抜かれたロ
ータの完成品の斜視図である。

【図９】従来の鍛造方法において、ロータを成形する場
合に用いられる金型の斜視図である。

【図１０】図９の金型で鍛造したロータの前駆体の斜視
図である。

【符号の説明】

１プレス装置２加圧機構４加圧ストリッパー５加圧パンチ５ａ軸孔パンチ５ｂベーンパンチ５ｃガイドレール７ロータ９上金型９ａコンテナ９ｂガイド溝１０下金型１２素材１５押圧部材１６保持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H040 AA01 AA07 BB01 BB11 CC16 DD07 DD08 DD35 DD36 4E087 AA08 AA10 BA04 BA15 BA20 CA14 CA17 CA33 CB01 DB05 DB15 DB23 EC12 EC22 EC37 EC46 ED33 EE02 GA02 HA11 HA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータの軸方向に該ロータを貫通するベ
ーン溝を設けるロータの製造方法において、上記ロータ
を成形する金型にロータの素材を収納し、上記ベーン溝
と実質的に同断面形状の加圧パンチを用い、鍛造にて上
記素材にベーン溝の一部を成形し、ベーン溝の残りの肉
部を上記加圧パンチで打ち抜くようにしたことを特徴と
するロータの製造方法。
【請求項２】上記素材がアルミニウム合金であり、該
素材を加熱してから上記金型の収納部に収納することを
特徴とする請求項１に記載のロータの製造方法。
【請求項３】アルミニウム合金製ロータの軸方向に該
ロータを貫通するベーン溝を設けたロータの製造装置に
おいて、上記ロータの素材を予め収納しかつ成形する金
型と、上記ベーン溝と実質的に同断面形状の加圧パンチ
とを設けて成り、鍛造にて上記素材にベーン溝の一部を
成形し、加圧パンチが打ち抜ける肉厚となったときに、
ベーン溝の残りの肉部を加圧パンチで打ち抜くようにし
たことを特徴とするロータの製造装置。
【請求項４】上記金型の収納部に上記素材を固定する
固定部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載のロ
ータの製造装置。
【請求項５】上記加圧ポンチの外側に、加圧ポンチの
位置ずれ防止用のガイド部を設けるとともに、該ガイド
部に嵌合するガイド溝を上記金型に設けたことを特徴と
する請求項３に記載のロータの製造装置。