(57)【要約】【課題】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多重ねじ形状部品の鋳造方法を提供する。【解決手段】ねじ山外径Ｄが軸方向に略同一となるようにねじ山の山頂５に設けた突起部５ａとねじ溝６に形成され軸方向に所定の抜け勾配が設けられた溝側勾配部とからなるねじ部３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２Ａ，２Ｂを用いて分割中子７Ａ，７Ｂをそれぞれ造型し、これら分割中子７Ａ，７Ｂを組み込んだ鋳型を用いて例えば雌ロータ１等の多重ねじ形状部品を鋳造する。【選択図】    図１
2004351446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ山外径が軸方向に略同一となるようにねじ山の山頂に設けた山頂同径部とねじ溝に形成され軸方向に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、
これら分割中子を組み込んだ鋳型を用いて多重ねじ形状部品を鋳造することを特徴とする多重ねじ形状部品の鋳造方法。
【請求項２】
請求項１記載の多重ねじ形状部品の鋳造方法において、前記分割中子型の前記山頂同径部は、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多重ねじ形状部品の鋳造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の多重ねじ形状部品の鋳造方法において、前記山頂同径部は、前記ねじ山の山頂に凸設した突起部であることを特徴とする多重ねじ形状部品の鋳造方法。
【請求項４】
ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部とねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配が設けられた山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、
これら分割中子を組み込んだ鋳型を用いて多重ねじ形状部品を鋳造することを特徴とする多重ねじ形状部品の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【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、多重ねじ形状部品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の多重ねじ形状部品は、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、まず多重ねじ形状部品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、多重ねじ形状部品の原型は、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、多重ねじ形状部品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、鋳枠内に多重ねじ形状部品の原型を配置し、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多重ねじ形状部品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多重ねじ形状部品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多重ねじ形状部品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略同一となるようにねじ山の山頂に設けた山頂同径部とねじ溝に形成され軸方向に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、これら分割中子を組み込んだ鋳型を用いて多重ねじ形状部品を鋳造する。
【００１０】
多重ねじ形状部品を鋳造するときは、例えば、まず多重ねじ形状部品のねじ部と略相似形状のねじ部を有する中子型を製造し、この中子型を用いてねじ部の中子を造型する。このとき、中子型は造型した中子から抜き出す方向（例えば、軸方向又は径方向）に直交して突出した部分を有する場合があり、この場合には中子型を中子から抜き出すことが困難となる。
【００１１】
そこで本発明においては、中子型を例えば２つに分割して分割中子型とし、これら分割中子型は、ねじ山外径が軸方向に略同一となるようにねじ山の山頂に設けた山頂同径部と、ねじ溝に形成され軸方向に所定の抜け勾配（詳細には、抜け始め側が相対的に大きく、抜け終わり側に向けてしだいに小さくなるような勾配）を設けた溝側勾配部とからなるねじ部をそれぞれ有する。これら分割中子型を用いてねじ部の分割中子をそれぞれ造型し、分割中子型を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、分割中子型の山頂同径部が対応する分割中子の溝部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、分割中子型を容易に回転させて分割中子から引き出すことができる。そして、分割中子を組み込んだ鋳型を用いて多重ねじ形状部品を鋳造し、その後分割中子を壊して多重ねじ形状部品を取り出しその表面加工を行う。
【００１２】
以上のように本発明においては、ねじ部の中子から中子型を引き出して、加工代の少ない多重ねじ形状部品を容易に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。
【００１３】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記分割中子型の前記山頂同径部は、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。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記山頂同径部は、前記ねじ山の山頂に凸設した突起部である。
【００１５】
（４）上記目的を達成するために、また本発明は、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部とねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配が設けられた山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、これら分割中子を組み込んだ鋳型を用いて多重ねじ形状部品を鋳造する。
【００１６】
本発明においては、多重ねじ形状部品のねじ部の中子型を例えば２つに分割して分割中子型とし、これら分割中子型は、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部と、ねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配を設けた山側勾配部とからなるねじ部を有する。これら分割中子型を用いてねじ部の分割中子をそれぞれ造型し、分割中子型を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、分割中子型の谷底同径部が対応する分割中子の山部に摺動してガイド的な役割を果たすので、分割中子型を容易に回転させて分割中子から引き出すことができる。したがって、加工代の少ない多重ねじ形状部品を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。
【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、本発明の多重ねじ形状部品の鋳造方法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が軸方向に略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Ｗａ（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Ｗｂ（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が軸方向に略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Ｗａ及び抜け終わり側の幅寸法Ｗｂ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Ｗａとねじ山外径Ｄとの比Ｗａ／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Ｗｂとねじ山外径Ｄとの比Ｗｂ／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Ｗａ／Ｄを４％または１５％とし、その抜け終わり側の寸法比Ｗｂ／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Ｗａ／Ｄを４％または１５％とし、その抜け終わり側の寸法比Ｗｂ／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Ｗｂ／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Ｗａ／Ｄを例えば２％または２０％とし、その抜け終わり側の寸法比Ｗｂ／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Ｗａ／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Ｗａ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Ｗｂ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。
【００３０】
なお、上記一実施形態においては、分割中子型２Ａ，２Ｂの山頂同径部として、ねじ山の山頂５に凸設した突起部５ａのねじ山外径Ｄが軸方向に略同一となるような構造を例に取り説明したが、これに限らず、例えば突起部５ａを設けず、ねじ山の山頂５自体のねじ山外径が軸方向に略同一となる構造としてもよい。この場合も上記一実施形態同様の効果を得ることができる。
【００３１】
また、上記一実施形態においては、分割中子型２Ａ，２Ｂは、ねじ山外径Ｄが軸方向に略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が設けられた溝側勾配部とからなるねじ部３を有する構造を例に取り説明したが、これに限らない。すなわち、詳細は図示しないが、例えば分割中子型２Ａ’，２Ｂ’は、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部と、ねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配を設けた山側勾配部とからなるねじ部を有する構造としてもよい。この変形例においては、これら分割中子型２Ａ’，２Ｂ’を用いて分割中子７Ａ’，７Ｂ’をそれぞれ造型し、分割中子型２Ａ’（又は２Ｂ’）を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、分割中子型２Ａ’（又は２Ｂ’）の前記谷底同径部が対応する分割中子７Ａ’（又は７Ｂ’）の山部に摺動してガイド的な役割を果たすので、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。したがって、上記一実施形態同様、加工代の少ない雌ロータ１を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。
【００３２】
なお、上記一実施形態及び上記変形例においては、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。また、例えばねじ部の軸方向の一方側に軸部を有する多重ねじ形状部品を製造する場合、ねじ部の分割中子を造型せず、ねじ山外径が軸方向に略同一となるようにねじ山の山頂に設けた山頂同径部とねじ溝に形成され軸方向に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原型を用いて分割鋳型をそれぞれ造型し、これら分割鋳型を接合した鋳型を用いて多重ねじ形状部品を鋳造する鋳造方法としてもよい。これらの場合も、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、上記一実施形態及び上記変形例においては、多重ねじ形状部品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、ウォームギヤ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】本発明の多重ねじ形状部品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】本発明の多重ねじ形状部品の鋳造方法の一実施形態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】本発明の多重ねじ形状部品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（多重ねじ形状部品）
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
Ｗａ  抜け始め側の突起部の幅寸法
Ｗｂ  抜け終わり側の突起部の幅寸法
【図１】
2004351446.tif 000003
【図２】
2004351446.tif 000004
【図３】
2004351446.tif 000005