(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造素材がセットされて、該鍛造素材に圧縮力を及ぼす成形パンチが進入せしめられる素材セット空間を有すると共に、該素材セット空間に開口する成形用孔が設けられたダイと、該ダイの成形用孔内に配されて該成形用孔の底面を構成する底面形成金型とを備え、前記ダイの成形用孔内に塑性流動せしめられた鍛造素材に対して、該底面形成金型で背圧を及ぼしつつ鍛造を行うことによって、突出部を有する製品を製造する鍛造用金型において、
前記底面形成金型を分割構造とし、それら複数の底面形成金型によって少なくとも二つの異なる深さの底面を形成すると共に、少なくとも最も浅い底面以外の一つの底面を形成する該底面形成金型を、他の底面形成金型および前記ダイに対して前記成形用孔の深さ方向に相対移動可能な移動金型とすると共に、該移動金型で形成された底面に背圧を及ぼし得るようにしたことを特徴とする高さの異なる突出部を有する部品の鍛造用金型。
【請求項２】
前記底面形成金型のうち、前記移動金型を除く少なくとも一つが、前記ダイに対して一体または別体で形成されて固設されている請求項１に記載の鍛造用金型。
【請求項３】
前記底面形成金型が、前記成形用孔の深さ方向に相対移動可能とされた複数の移動金型を含んで構成されており、それら複数の移動金型によって、該成形用孔における互いに異なる深さの底面が構成されている請求項１又は２に記載の鍛造用金型。
【請求項４】
前記成形用孔における深さの異なる底面が、段差面を挟んで連続して位置せしめられており、且つ少なくとも深い方の底面が、前記移動金型によって形成されている請求項１乃至３の何れかに記載の鍛造用金型。
【請求項５】
前記移動金型の少なくとも一つが、鍛造後に成形品を離型させるカウンターパンチとされている請求項１乃至４の何れかに記載の鍛造用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、複数の異なる高さ部分を有する突出部を備えた金属製品の製造に用いられる鍛造用金型に関するものであり、特に、エアコン等に用いられる圧縮機用スクロール等の製造に際して好適に採用される鍛造用金型に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、安定した品質や強度等が要求される金属製品の製造方法の一種として鍛造加工が知られているが、近年では、特開平５−１７１２１３号公報や特開平６−１１４４８９号公報，特開平８−５７５７２号公報等に記載されているように、渦巻き状の羽根を有する圧縮機用スクロールの如き、突出部を備えた複雑な形状の製品を鍛造加工で製造する技術が開発されている。即ち、このような突出部を備えた製品の鍛造に際しては、例えば、特開平６−１１４４８９号公報に記載されているように、（ア）鍛造素材がセットされる素材セット空間を有すると共に、目的とする突出部の形状に対応した中空の成形用孔が素材セット空間に開口して形成されたダイと、（イ）かかるダイの素材セット空間に進入せしめられて鍛造素材に圧縮力を及ぼす成形パンチと、（ウ）ダイの成形用孔内に配されて該成形用孔の底面を構成する下パンチ等からなる底面形成金型とを、備えてなる鍛造装置が用いられ、素材セット空間に成形パンチを所定ストロークで進入させて鍛造素材に圧縮力を及ぼし、ダイの成形用孔内に塑性流動せしめて突出部を形成するに際して、底面形成金型で背圧を及ぼす鍛造方法が、採用される。このように突出部の形成に際して、成形用孔の底面を構成する底面形成金型で、該成形用孔に流入する鍛造素材に背圧を及ぼすことにより、突出部の高さを均一化することが出来るのである。
【０００３】
ところが、突出部の高さが一定でなく、複数の異なる高さ部分を有する突出部を備えた金属製品を鍛造する場合について、本発明者が検討を加えたところ、従来の背圧を利用した鍛造方法は、必ずしも有効でないことが、明らかとなった。なお、突出部の高さが一定でない金属製品としては、家電・電子部品，産業・機械部品，自動車部品などがあり、例えば、家電・電子部品ではヒートシンク，産業・機械部品，自動車部品ではカークーラ部品等がある。具体的には、突出部の端部強度の向上等の目的で、圧縮機用スクロールの羽根の周方向端部の高さを低くして段差部を設けた場合等が挙げられる。
【０００４】
すなわち、かくの如き突出部の高さが一定でない製品を従来方法に従って鍛造するには、例えば、図１４（ａ），（ｂ）に示されているように、ダイプレート１０とダイ本体１２からなるダイ１４によって形成された素材セット空間１６に鍛造素材１８を収容セットする一方、素材セット空間１６に開口して形成されたダイ本体１２の成形用孔２０に底面成形金型２２を移動可能に嵌め込んだ後、素材セット空間１６に成形パンチ２４を進入させて鍛造素材１８に圧縮力：Ｐｐを及ぼして、鍛造素材１８を成形用孔２０内に塑性流動させ、底面形成金型２２で背圧：Ｐｂを及ぼしつつ突出部２６を形成することによって行われる。その際、突出部２６の高さは、成形用孔２０の底面を形成する底面形成金型２２の位置で決定されることから、突出部２６において高さの異なる段差部を形成するためには、例えば、底面形成金型２２の先端面に段差面２８を設けて成形用孔２０の浅底面３０と深底面３２を形成することが、考えられる。
【０００５】
しかしながら、底面形成金型２２の先端面に段差面２８を設けると、図１４（ｂ）に示されているように、圧縮力：Ｐｐによって高くなった鍛造素材１８の面圧が、底面形成金型２２の浅底面３０だけに作用して、底面形成金型２２が押し下げられるために、底面形成金型２２による背圧が、かかる浅底面３０だけによって集中的に作用せしめられ、深底面３２では、鍛造素材１８に対する有効な背圧が得られず、その結果、得られた鍛造製品の突出部２６には、突出高さの高い部分に欠肉等の不良が発生し易いという不具合が発生し、現実には部品として製造することが極めて困難であることが、明らかとなったのである。
【０００６】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、複数の異なる高さ部分を有する突出部を備えた金属製品を、欠肉等の欠陥を伴うことなく、安定して製造することの出来る鍛造用金型を提供することにある。
【０００７】
【解決手段】
そして、このような課題を解決するために、鍛造用金型に関する本発明の特徴とするところは、鍛造素材がセットされて、該鍛造素材に圧縮力を及ぼす成形パンチが進入せしめられる素材セット空間を有すると共に、該素材セット空間に開口する成形用孔が設けられたダイと、該ダイの成形用孔内に配されて該成形用孔の底面を構成する底面形成金型とを備え、前記ダイの成形用孔内に塑性流動せしめられた鍛造素材に対して、該底面形成金型で背圧を及ぼしつつ鍛造を行うことによって、突出部を有する製品を製造する鍛造用金型において、前記底面形成金型を分割構造とし、それら複数の底面形成金型によって少なくとも二つの異なる深さの底面を形成すると共に、少なくとも最も浅い底面以外の一つの底面を形成する該底面形成金型を、他の底面形成金型および前記ダイに対して前記成形用孔の深さ方向に相対移動可能な移動金型とすると共に、該移動金型で形成された底面に背圧を及ぼし得るようにしたことにある。
【０００８】
このような本発明に従う構造とされた鍛造用金型においては、少なくとも二種類以上の異なる深さを有する成形用孔の底面が複数の底面に分割されており、鍛造時の塑性流動，鍛造欠陥などの鍛造挙動等に応じて、そのうちの幾つかの任意の深さの底面を移動金型で構成することによって、成形用孔内に塑性流動して突出部を形成する鍛造素材のうちの所望する部分だけに適宜の背圧を及ぼすことが出来る。それ故、成形用孔が深さの異なる底面を有する場合にも、深い底面を移動金型で構成することによって、深い底面でも鍛造素材に有効な背圧を及ぼすことが出来るのであり、その結果、該深い底面によって形成される高い突出部においても、欠肉等の不良発生が防止されて、目的とする高さと形状の突出部が有利に形成され得るのである。
【０００９】
なお、本発明に係る鍛造用金型は、鉄系等の各種金属製品の鍛造に採用され得るが、特にアルミニウムやその合金、或いはマグネシウムやその合金からなる金属製品の鍛造に際して有利に採用される。また、鍛造素材としては、鋳造等によって形成されたものや、必要に応じて適当な一次加工が施されたものの他、粉末金属材料やその圧縮成形品等も採用され得る。更にまた、本発明に係る鍛造用金型において、互いに異なる底面形成金型で構成された二つ以上の異なる深さの底面のうち、最も浅い底面も、移動金型によって構成されていて良いが、少なくとも他の一つの底面、即ち最も浅い底面以外の底面のうちの少なくとも一つが、移動金型によって構成される。更に、成形用孔の互いに高さが異なる底面は、三つ以上の異なる深さで形成されていても何等支障がない。また、成形用孔が三つ以上の異なる深さの底面を有する場合に、何れの底面を移動金型で構成するかは、各深さの突出部の形状や鍛造挙動等を考慮して決定されるべきであり、必ずしも最も深い底面を移動金型で構成する必要はない。更にまた、移動金型によって構成された底面によっては、他の底面形成金型で底面が形成された成形用孔内に対しても素材が有効に充填され得るように、十分な大きさの背圧が及ぼされ、或いは該移動金型によって構成された底面の深さ方向への移動が制限乃至は規制されることが望ましい。
【００１０】
また、本発明に従う構造とされた鍛造用金型においては、例えば、前記成形用孔の底面を構成する複数の底面形成金型のうち、前記移動金型によって構成されたものを除く少なくとも一つが、前記ダイに対して一体または別体で形成されて固設されてなる構造が、好適に採用され得る。このように、移動金型以外の底面形成金型をダイに対して固定的に設けることによって、金型構造の簡略化が可能となる。なお、ダイに対して固設される底面形成金型は、ダイと一体形成することも可能であるが、ダイと別体形成された別部材を固定的に位置決めしたり、後固定するようにしても良い。また、ダイに対して固定的に設けられる底面形成金型としては、例えば、成形用孔の最も浅い底面を形成する底面形成金型が、好適に採用される。
【００１１】
さらに、本発明に従う構造とされた鍛造用金型においては、例えば、前記底面形成金型が、前記成形用孔の深さ方向に相対移動可能とされた複数の移動金型を含んで構成されており、それら複数の移動金型によって、該成形用孔における互いに異なる深さの底面が構成されてなる構造が、好適に採用される。このように、複数の移動金型によって、互いに深さの異なる複数の底面を構成することによって、深さの異なる各底面による背圧をそれぞれ独立的に制御することが可能となるのであり、それによって、三つ以上の深さの異なる底面や、複雑な形状の突出部等も、欠肉等の欠陥を生ずることなく、より安定して鍛造することが出来るのである。
【００１２】
また、本発明に従う構造とされた鍛造用金型においては、深さの異なる底面を有する成形用孔が、互いに独立的に形成されていても良いが、例えば、前記成形用孔における深さの異なる底面が、段差面を挟んで連続して位置せしめられており、且つ少なくとも深い方の底面が、前記移動金型によって形成されてなる構造が、好適に採用される。このような構造を採用すれば、突出部に段差面を有する製品も、鍛造によって有利に形成することが出来るのであり、段差面における欠肉等の欠陥も有効に防止されるのである。
【００１３】
更にまた、本発明に従う構造とされた鍛造用金型における移動金型は、突出部の成形用孔の底面を移動可能に構成し得るものであれば良く、その具体的構造は限定されない。例えば、本発明においては、移動金型の少なくとも一つが、鍛造後に成形品を離型させるカウンターパンチとされた構成も、好適に採用される。このようにカウンターパンチを利用して移動金型を構成し、カウンターパンチで背圧をかけることにより、金型の構造の簡略化が可能となる。
【００１４】
さらに、本発明で採用される鍛造方法の特徴とするところは、成形空間にセットされた鍛造素材に成形パンチで圧縮力を及ぼして、該鍛造素材を、少なくとも二つの異なる深さの底面をもって該成形空間に開口する成形用孔に塑性流動させて充填することにより、高さの異なる突出部を有する製品を鍛造するに際して、前記成形用孔における浅い底面の位置を予め設定された規定位置に位置決めしつつ、それよりも深い底面を、該成形用孔に充填される前記鍛造素材に対して背圧を及ぼしながら深さ方向に移動させるようにした、高さの異なる突出部を有する製品の鍛造方法にある。
【００１５】
このような本発明で採用される鍛造方法に従えば、同一面内で上下に高さ変化を有する突出部を有する製品や、高さの異なる独立した複数の突出部を有する製品等に対し、深い底面で突出部の突出先端面に及ぼす背圧をコントロールしながら鍛造することで、高い突出部にも背圧が有効且つ効果的に作用して、位置決めされる浅い底面で形成される低い突出部に対して鍛造素材が有利に充填され得ることは勿論、深い底面で形成される高い突出部も、底面によって有効な背圧を及ぼしつつ鍛造することが出来るのであり、その結果、異なる高さ部分を有する突出部が、欠肉等の不良を伴うことなく、良好なる寸法精度をもって安定して形成され得るのである。
【００１６】
なお、本発明において、より好適には、深い底面によって鍛造素材に及ぼされる背圧は、それよりも浅い底面によって形成される突出部の成形キャビティに鍛造素材が塑性流動して充填され得るだけの、鍛造素材の変形応力に対応する面圧と略同等かそれ以上に設定されることとなり、それによって、浅い底面によって形成される突出部における欠肉等の不良発生が、一層有効に防止され得る。
【００１７】
また、本発明において、浅い底面の位置決めは、例えば、浅い底面を、成形用孔を形成するダイに対して固定的に形成することによって実現することも可能であるが、その他、成形用孔内において深さ方向に移動可能に配されて浅い底面を形成する移動金型の移動を制限すること等によっても実現され得る。また、浅い底面は、異なる深さで複数あっても良く、その場合には、そのうちの何れかの浅い底面よりも深い少なくとも一つの底面が、鍛造素材に対して背圧を及ぼしながら深さ方向に移動せしめられることとなり、その際、移動せしめられる深い底面も、互いに深さの異なる複数の底面であって良く、それぞれ、鍛造素材に対して異なる背圧を及ぼしながら深さ方向に移動せしめるようにしても良い。
【００１８】
また、本発明においては、鍛造開始時点における深い底面と浅い底面の相対位置は、特に限定されるものでなく、例えば、鍛造開始時点で、深い底面が浅い底面の規定位置と同じ深さに位置せしめられていても良く、或いは、鍛造開始時点で、深い底面が浅い底面の規定位置よりも深く位置せしめられていても良いが、好ましくは、本発明方法に従う鍛造に際して、鍛造開始時点において浅い底面よりも浅く位置せしめた深い底面を、浅い底面の規定位置と同じ深さとなる位置を通過して深さ方向に移動せしめると共に、該深い底面が該浅い底面の規定位置よりも深くなる前に、該深い底面に対して背圧荷重を作用せしめることが、有効である。このような方法によれば、浅い底面で形成される低い突出部も、欠肉等を伴うことなくより安定して高精度に形成することが出来るのである。
【００１９】
更にまた、本発明においては、例えば、前記浅い底面と前記深い底面を、何れも、前記成形用孔の深さ方向に移動させると共に、該浅い底面が規定位置まで移動して位置決めされるまで、該深い底面に対して、該浅い底面よりも大きな背圧荷重を作用せしめる構成も、好適に採用される。このような構成を採用すれば、鍛造素材が浅い底面側に優先的に塑性流動することから、浅い底面で形成される低い突出部も、欠肉等を伴うことなくより安定して高精度に形成することが出来るのであり、浅い底面を有する成形用孔内に鍛造素材が充填されてから、深い底面を有する成形用孔内にも、鍛造素材が有効な背圧作用のもとに充填されて、高い突出部も、欠肉等を生ずることなく安定して形成され得るのである。
【００２０】
さらに、本発明においては、前記成形用孔における複数の底面を、相互に時間差をもって、前記成形用孔の深さ方向に移動させることも可能である。なお、時間差をもって移動せしめる複数の底面は、成形用孔において最も浅い底面と、深い底面である必要はなく、それぞれ深さ方向に移動可能とされた複数の深い底面であっても良く、或いは、それぞれ深さ方向に移動可能とされた、規定位置に位置決めされる浅い底面と、それより深い底面等であっても良い。即ち、例えば、各底面の大きさや形状等を考慮して、始めに浅い方の底面を移動させて、浅い方の底面で形成される低い突出部の全部又は一部を形成せしめた後に、深い方の底面を移動させて、深い方の底面で形成される高い突出部を形成したり、或いは反対に、始めに深い方の底面を移動させて高い突出部を完成させた後に、浅い方の底面を移動させて低い突出部を形成することが可能である。このような時間差をもった底面の移動方法を採用すれば、高さの異なる突出部を、欠肉等を生ずることなく一層安定して形成することが出来るのである。
【００２１】
また、本発明に従う鍛造は、鍛造素材への加熱の有無や、加熱温度等に拘わらず、各種の条件下で行うことが可能である。即ち、本発明方法は、熱間鍛造や温間鍛造だけでなく、鍛造素材の成形用孔への塑性流動を冷間で行う冷間鍛造に対しても、有利に適用され得るのであり、冷間鍛造によっても、高さの異なる突出部を、欠肉等を生ずることなく安定して形成することが可能となるのである。そして、冷間鍛造を採用すれば、温間や熱間での鍛造に比べて、目的とする製品形状の寸法精度を一層有利に確保することが出来る。
【００２２】
さらに、本発明に従う鍛造に際して、加圧速度等の成形条件は、素材の材質や鍛造温度等の各種条件を考慮して適宜に設定されるものであって、何等、限定されるものでないが、例えば、前記鍛造素材の歪み速度（加圧速度）：Ｓｓを、１０〜５０mm／ｓとすると共に、該歪み速度：Ｓｓに対する前記深い底面の移動速度：Ｓｖの比：Ｓｖ／Ｓｓを、２〜８とする鍛造条件が、好適に採用され得る。このような鍛造条件を採用することによって、例えば圧縮機用スクロールのように薄肉の突出部を有する製品も、欠肉等の欠陥の発生を一層効果的に防止しつつ安定して製造することが出来るのである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２４】
先ず、図１には、本発明の第一の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置が示されている。この鍛造装置は、図２に示されている如き、円板形状のフランジ部３８の一方の面に突出部としての渦巻板状の羽根４０が突設されてなる圧縮機用スクロール４２の鍛造に用いられるものであって、ダイ４４と、移動金型としての押出金型４６とを含んで構成された鍛造用金型を備えており、ダイ４４内に画成された素材セット空間４８に対して成形パンチ５０が進入せしめられるようになっている。そして、成形パンチ５０で、素材セット空間４８に収容セットされた鍛造素材５２に対して圧縮力を加え、ダイ４４に形成された成形用孔５４に鍛造素材５２を塑性流動させることによって、目的とする製品４２を鍛造するようになっている。
【００２５】
より詳細には、鍛造用金型を構成するダイ４４は、ダイプレート５６とダイ本体５８によって構成されている。ダイプレート５６は、厚肉平板形状を有しており、中央部分には円形の透孔６０が設けられている。そして、この透孔６０によって素材セット空間４８の周壁面が構成されて、該透孔６０に成形パンチ５０が嵌め込まれて進入せしめられるようになっている。また、ダイ本体５８は、図３にも示されているように、厚肉平板形状を有しており、中央部分には、製品（圧縮機用スクロール）４２の突出部としての羽根４０の形状に対応した渦巻状の成形用孔５４が、板厚方向に貫通して形成されている。そして、ダイ本体５８が、ダイプレート５６と板厚方向で重ね合わされて固定されており、ダイプレート５６の透孔６０の一方の開口部がダイ本体５８で覆蓋されることによって素材セット空間４８が形成されていると共に、ダイ本体５８の成形用孔５４が、かかる素材セット空間４８に開口せしめられている。
【００２６】
一方、ダイ４４と協働して鍛造用金型を構成する移動金型としての押出金型４６は、図４にも示されているように、製品４２の突出部としての羽根４０に対応した渦巻板形状を有している。換言すれば、この押出金型４６は、ダイ本体５８に形成された成形用孔５４に対応した形状を有している。そして、押出金型４６は、ダイ本体５８の成形用孔５４に嵌め込まれており、且つ成形用孔５４に対して出入り可能とされている。そうして、ダイ本体５８の成形用孔５４から押出金型４６が下方（素材セット空間４８と反対側）に所定量だけ抜き出されることにより、押出金型４６が抜かれて中空とされた成形用孔５４によって、目的とする製品４２の羽根４０の成形キャビティが形成されるようになっている。
【００２７】
さらに、ダイ本体５８における押出金型４６が抜き出される側には、シリンダブロック６４が重ね合わされて固定されており、このシリンダブロック６４とダイ本体５８の重ね合わせ面間において、押出金型４６が抜き出される抜出空間６６が画成されている。また、抜出空間６６には、平板形状の支持プレート６８が収容されており、上下方向（ダイ本体５８に対する離間／接近方向）に移動可能に配設されている。そして、この支持プレート６８によって、ダイ本体５８の成形用孔５４から抜き出された押出金型４６の端面が支持されるようになっている。
【００２８】
また、シリンダブロック６４には、抜出空間６６の下方（ダイ４４と反対側）に離間位置して、油圧シリンダ機構７０が形成されており、この油圧シリンダ機構７０のピストン７２が、シリンダブロック６４内を貫通して配設されたピストンロッド７３によって、抜出空間６６内の支持プレート６８に連結されている。これにより、支持プレート６８が油圧シリンダ機構７０によって上下方向に駆動され、且つ位置決めされ得るようになっており、ひいては押出金型４６の成形用孔５４からの抜出し量が制御され得るようになっている。
【００２９】
このような構造とされた鍛造装置においては、前述の如く、素材セット空間４８に鍛造素材５２をセットした後、成形パンチ５０を素材セット空間４８に進入させて鍛造素材５２を圧縮し、成形用孔５４内に塑性流動せしめて目的とする圧縮機用スクロール４２を鍛造するに際し、油圧シリンダ機構７０の油圧を制御して、支持プレート６８を介し、押出金型４６に対して適当な抜出し抵抗力を及ぼしつつ、押出金型４６を成形用孔５４から抜出方向に移動せしめることによって、成形用孔５４内に塑性流動せしめられて羽根４０を形成する鍛造素材５２に対して、押出金型４６の端面で形成された底面７４によって有効な背圧を形成することが出来るのである。
【００３０】
そこにおいて、本実施形態において目的とする圧縮機用スクロール４２の羽根４０は、図２に示されているように、外周側端部が所定長さに亘って切り欠かれて突出高さが低くされている。即ち、かかる羽根４０は、外周端部分が突出高さの低い低突部７６とされていると共に、その他の部分が突出高さが高い高突部７８とされているのであり、それら低突部７６と高突部７８の境界部には、高さ方向に延びる段差面８０が形成されている。
【００３１】
そして、このように段差状の羽根４０を、切削等の後加工を必要とすることなく鍛造と同時に形成するために、ダイ本体５８と押出金型４６で形成される成形キャビティも、段差状の構造を有している。具体的には、先ず、ダイ４４においては、その成形用孔５４の外周端部分における抜出空間６６側が、周方向の所定長さに亘って、ダイ本体５８に一体形成された第一の底面形成金型としての固定底部８４によって板厚方向の中間部分で封止されており、この固定底部８４によって、成形用孔５４の外周端部分の底面８２が形成され、該成形用孔５４が板厚方向に貫通しない有底溝構造とされている。一方、成形用孔５４において、固定底部８４が設けられた外周端部分を除く他の部分は、ダイ本体５８の板厚方向に貫通して形成されていると共に、この貫通部分に対応する周方向長さをもって押出金型４６が形成されており、押出金型４６が成形用孔５４に嵌め込まれることにより、貫通部分の全部が押出金型４６によって覆蓋され、以て、押出金具４６の軸方向端面により、成形用孔５４の貫通部分に全体に亘って底面７４が形成されるようになっている。要するに、本実施形態では、押出金型４６によって、成形用孔５４の貫通部分における底面７４を全体に亘って形成する第二の底面形成金型が構成されているのである。そして、鍛造終了時には、押出金型４６が成形用孔５４から所定量だけ抜き出されることにより、該押出金型４６で形成された底面７４が、ダイ本体５８に固設された底面８２よりも下方（素材セット空間４８から離間する方）に位置せしめられ、以て、ダイ本体５８と押出金型４６で形成される成形キャビティが、底面７４を有する深底部８６と底面８２を有する浅底部８８からなる段差付形態をもって形成されるようになっている。
【００３２】
すなわち、このような鍛造装置を用いて圧縮機用スクロール４２を製造するには、図５（ａ）〜（ｄ）にモデル図が示されているように、先ず、鍛造の開始時には、（ａ）の如く、押出金型４６を成形用孔５４の上端部まで差し込み、押出金型４６で形成された底面７４を、ダイ本体５８の上面（素材セット空間４８の形成面）と略面一となるように位置決めする。それによって、成形用孔５４内において、深底部８６の底面７４を、浅底部８８の底面８２よりも浅い位置に位置せしめる。その後、成形パンチ５０を素材セット空間４８に進入させて鍛造素材５２に圧縮力：Ｐｃを及ぼすことにより、鍛造素材５２を成形用孔５４内に塑性流動せしめる。その際、油圧シリンダ機構７０の油圧力を押出金型４６に及ぼすことにより、深底部８６の開口部に位置せしめた底面７４によって、鍛造素材５２に対して背圧：Ｐｂを作用せしめる。それ故、（ｂ）の如く、内部応力が高められた鍛造素材５２は、自由表面となる浅底部８８の開口部から、該浅底部８８内に塑性流動して入り込む。その後、成形パンチ５０の進入が進んで鍛造素材５２の内部応力が高められると、（ｃ）の如く、深底部８６の底面７４に及ぼされる圧力が増大し、次第に、押出金型４６が、背圧：Ｐｂに抗して、押し下げられることにより、深底部８６の底面７４が下降する。更に、鍛造素材５２の内部応力が高められると、先ず、鍛造素材５２が背圧の作用しない浅底部８８に優先的に流入充填せしめられることとなり、その後、更なる鍛造素材５２の内部応力の増大によって、（ｄ）の如く、深底部８６の底面７４に作用する内部応力が高まり、鍛造素材５２が深底部８６の底面７４を押し下げつつ、深さの増大する深底部８６に流入充填せしめられる。そして、成形パンチ５０の進入量が一定量に達した時点で、或いは深底部８６の底面７４を形成する押出金型４６の抜出量が一定量に達した時点で、鍛造が終了し、成形パンチ５０を素材セット空間４８から抜き出した後、油圧シリンダ機構７０等によって押出金型４６を上昇させて成形品を離型させることによって、目的とする低突部７６と高突部７８からなる段差状の羽根４０を有する圧縮機用スクロール４２を得ることが出来るのである。
【００３３】
従って、上述の如くして圧縮機用スクロール４２を鍛造すれば、先ず、成形キャビティの浅底部８８に鍛造素材５２が充填された後に、押出金型４６の抜出しに伴って深底部８６に鍛造素材５２が充填されることから、浅底部８８によって、目的とする低突部７６を、欠肉等の欠陥を防止しつつ、安定して形成することが出来るのであり、しかも、深底部８６の底面７４は、鍛造素材５２に対して有効な背圧：Ｐｂを及ぼしつつ、即ち鍛造素材５２の深底部８６への充填状態を確保しつつ、目的位置まで下降することによって高突部７８が形成されることから、目的とする高突部７８も、欠肉等の欠陥を防止しつつ、安定して形成することが出来るのである。
【００３４】
なお、鍛造の終了時には、油圧シリンダ機構７０によって、或いは他の位置決め機構によって、押出金型４６の形成用孔５４からの抜出しを規制し、深底部８６を位置決めすることが望ましく、それによって、形成される圧縮機用スクロール４２における羽根４０の高突部７８の寸法精度の更なる向上が図られ得る。
【００３５】
以上、本発明の第一の実施形態について詳述してきたが、本発明は、その他にも各種の実施形態を採り得るものであり、その具体例が、図６〜１１に概略的に示されている。なお、図６〜１１においては、その理解を容易とするために、第一の実施形態と同様な構造とされた部材および部位に対して、それぞれ、図中に、第一の実施形態と同一の符号を付しておく。
【００３６】
即ち、図６に示された、本発明の第二の実施形態としての鍛造装置においては、鍛造製品における突出部９０が、互いに高さの異なる三つ以上（図面では、四つ）の突部９２，９４，９６，９８を有している。そして、それら第一〜四の突部９２〜９８の成形キャビティの各底面１００〜１０６のうち、最も突出高さの高い第四の突部９８の成形キャビティの底面１０６だけが、押出金型４６によって構成されており、他の突部９２〜９６の成形キャビティの底面１００〜１０４は、何れも、ダイ本体５８に一体形成された固定面にて構成されている。このような構造とされた鍛造装置においても、第四の突部９８については、その成形時に、背圧をかけながら底面１０６を下降させることが出来るのであり、それ故、かかる背圧を適当に調節することによって、全ての突部９２〜９８を、欠肉等の欠陥を防止しつつ、高精度に且つ安定して形成することが出来るのである。
【００３７】
また、図７に示された、本発明の第三の実施形態としての鍛造装置においては、第二の実施形態と同様、鍛造製品における突出部９０が、互いに高さの異なる複数（図面では四つ）の突部９２，９４，９６，９８を有している。そして、それら第一〜四の突部９２〜９８の成形キャビティの各底面１００〜１０６のうち、最も突出高さの高い第四の突部９８と二番目に高い第三の突部９６の各成形キャビティの底面１０６，１０４が、第一及び第二の押出金型４６ａ、４６ｂによって構成されており、他の突部９２，９４の成形キャビティの底面１００，１０２は、何れも、ダイ本体５８に一体形成された固定面にて構成されている。ここにおいて、第一の押出金型４６ａと第二の押出金型４６ｂは、一体形成されていても良いが、特に本実施形態では、別体構造とされており、各別の油圧シリンダ機構を備えること等によって、互いに独立して上下移動可能で、且つ独立して背圧荷重の制御が可能とされている。このような構造とされた鍛造装置においては、第三及び第四の突部９６，９８の成形時に、各底面１０４，１０６に適当な背圧荷重をかけることが出来るのであり、それ故、各底面１０４，１０６の背圧荷重を適当に調節することによって、各突部９２〜９８への鍛造素材５２の流入充填を一層高度に制御することが出来、それらの突部９２〜９８を、第二の実施形態の鍛造装置よりも一層優れた精度と安定性をもって形成することが可能となるのである。
【００３８】
更にまた、図８に示された本発明の第四の実施形態としての鍛造装置においては、鍛造製品における突出部９０が、互いに高さの異なる複数（図面では、二つ）の突部９２，９４を有しており、その低突部としての第一の突部９２の成形キャビティの底面１００がダイ本体５８に一体形成されている一方、高突部としての第二の突部９４の成形キャビティの底面１０２が、押出金型４６によって構成されているが、そこにおいて、第一の底面１００が、突部９０の突出方向に傾斜した傾斜面とされている。即ち、このように先端面が傾斜面等とされた突部の形成に際しても、本発明に係る鍛造装置は、有利に適用され得るのである。
【００３９】
また、図９に示された本発明の第五の実施形態としての鍛造装置においては、鍛造製品における突出部９０が、互いに高さの異なる複数（図面では、三つ）の突部９２，９４，９６を有しており、そのうちの第一の突部９２の成形キャビティの底面１００がダイ本体５８に一体形成されている一方、互いに離間して位置せしめられた第二の突部９４と第三の突部９６の各成形キャビティの底面１０２，１０４が、第一及び第二の押出金型４６ａ、４６ｂによって構成されている。なお、第一の押出金型４６ａと第二の押出金型４６ｂは、前記第三の実施形態に係る鍛造装置と同様、一体構造とされていても良いが、特に本実施形態では、別体構造とされており、各別の油圧シリンダ機構を備えること等によって、互いに独立して上下移動可能で、且つ独立して背圧荷重の制御が可能とされている。即ち、このように互いに隣接することなく離間して突設された突部９４，９６においても、それらの成形キャビティの底面をそれぞれ押出金型４６で構成し、各突部９４，９６の成形時に適当な背圧荷重をかけることも出来るのである。
【００４０】
さらに、図１０及び図１１に示された本発明の第六及び第七の実施形態としての鍛造装置は、異なる高さの突出部の成形キャビティの各底面に対して、互いに異なる背圧を及ぼし得る油圧シリンダ機構を備えたものの具体例を示すものである。先ず、図１０に示された第六の実施形態としての鍛造装置は、互いに独立した若しくは連続した第一及び第二の押出金型４６ａ，４６ｂと、それら第一及び第二の押出金型４６ａ，４６ｂから独立形成されて、成形用孔５４に独立して出入可能とされた第三の押出金型４６ｃを備えている。そして、第一及び第二の押出金型４６ａ，４６ｂにより、互いに独立した若しくは連続した第一及び第二の低突部７６ａ，７６ｂの成形キャビティの底面８２ａ，８２ｂが形成されると共に、第三の押出金型４６ｃにより、高突部７８の成形キャビティの底面７４が形成されるようになっている。更に、シリンダブロック６４には、第一の支持プレート６８ａが移動可能に収容配置された第一の抜出空間６６ａと、第二の支持プレート６８ｂが移動可能に収容配置された第二の抜出空間６６ｂが、上下方向に離間して独立形成されており、第一及び第二の押出金型４６ａ，４６ｂが第一の支持プレート６８ａで支持されていると共に、第三の押出金型４６ｃが第二の支持プレート６８ｂで支持されている。また、第一及び第二の抜出空間６６ａ，６６ｂの下方には、二つの第一の油圧シリンダ機構７０ａ，７０ａと、一つの第二の油圧シリンダ機構７０ｂが並列的に形成されており、第一の支持プレート６８ａひいては第一及び第二の押出金型４６ａ，４６ａが、第一の油圧シリンダ機構７０ａ，７０ａによって駆動，位置決めされると共に、第二の支持プレート６８ｂひいては第三の押出金型４６ｃが、第二の油圧シリンダ機構７０ｂによって駆動，位置決めされるようになっている。
【００４１】
更に、図１１に示された本発明の第七の実施形態に係る鍛造装置においては、上記第六の実施形態に係る鍛造装置に比べて、第一の押出金型４６ａと第二の押出金型４６ｂが、互いに独立形成され、成形用孔５４に独立して出入可能とされている一方、シリンダブロック６４には、第一の抜出空間６６ａと第二の抜出空間６６ｂの間に位置して、第三の支持プレート６８ｃが移動可能に収容配置された第三の抜出空間６６ｃが形成されており、この第三の支持プレート６８ｃで第二の押出金型４６ｂが支持されている。更に、第三の抜出空間６６ｃの下方には、該第三の支持プレート６８ひいては第二の押出金型４６ｂを駆動，位置決めする第三の油圧シリンダ機構７０ｃが形成されている。
【００４２】
このような構造とされた第六および第七の実施形態に係る鍛造装置によれば、少なくとも二つの高さの異なる突部の成形キャビティの底面を形成する、互いに独立形成された二つ或いは三つの押出金型４６に対して、それぞれ、異なる背圧荷重を及ぼすことが出来るのであり、それによって、互いに異なる高さの各突部の成形キャビティへの鍛造素材５２の塑性流動を、より高度に制御することが可能となり、以て、欠肉等の不良の防止がより有効に実現され得ると共に、一層複雑な形状の製品の鍛造にも有利に対処可能となるのである。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態に関する具体的に記載によって、何等、限定的に解釈されるものでない。
【００４４】
例えば、本発明は、高さが一定でない突出部を有する各種製品の鍛造用金型や鍛造方法について、何れも適用可能であり、前記実施形態で示した圧縮機用スクロールによって、その適用範囲が限定的に解釈されることはない。具体的には、例えば、図１２に示されているように、一つの平板形状のベースプレート１１８に対して、その一方の面上に、突出部としての互いに独立した複数本の突起１２０が突設されてなるヒートシンク１２２であって、複数本の突起１２０の突出高さが複数種類あるような製品の鍛造用金型や鍛造方法にも、有利に適用され得る。
【００４５】
また、移動金型（押出金型）に背圧荷重を及ぼす機構としても、例示の如き油圧シリンダ機構の他、空気圧機構や電動機構等の各種の荷重作用機構が採用され得る。
【００４６】
更にまた、移動金型に及ぼす背圧荷重も、一定に保つ必要はなく、鍛造の進行に伴って増減させて制御することも可能であり、それによって、鍛造素材の塑性流動の調整等を行うことが出来る。
【００４７】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００４８】
【実施例】
図１に示された、前記第一の実施形態に従う構造とされた鍛造装置を用い、図２に示されている如き圧縮機用スクロール４２を、各種寸法において実際に鍛造し、それぞれについて、欠肉の発生の程度と羽根４０の形成高さのばらつきの程度を測定することによって、本発明の効果の確認試験を行った。なお、圧縮機用スクロール４２の設定寸法は、羽根４０における低突部７６の周方向長さ：Ｌと、段差面８０の高さ（低突部７６と高突部７８の高さ寸法の差）：Ｈを異ならせて行い、下記〔表１〕に示される如く、形状番号１〜９の寸法設定を行った場合について、それぞれ、試験を実施した。また、比較例として、ダイ本体５８に対して固定底部８４を設けることなく、成形用孔５４を全長に亘って貫通形成し、代わりに、図１３に示されているように、外周側端部において、低突部７６を形成するための突起部１２４を形成してなる押出金型１２６を採用して、同様な寸法設定の下に各種の圧縮機用スクロールを鍛造した場合について、寸法ばらつきの測定を行った。得られた結果を、下記〔表２〕に示す。
【００４９】
【表１】
0003901836.tif 000002
【００５０】
【表２】
0003901836.tif 000003
【００５１】
上記〔表２〕に示された試験結果からも明らかなように、本発明に従う構造とされた鍛造装置を用いることによって、欠肉の大きさも高さ寸法のばらつきも、何れも、１．０mmより小さく抑えることが可能であり、実用上、問題のない寸法精度を有する圧縮機用スクロールを、鍛造によって直接に且つ安定して製造することが可能であることが確認され得た。
【００５２】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた鍛造装置においては、突出部の成形用孔を構成する深さの異なる底面のうち、深い底面を移動金型で構成することによって、深い底面でも鍛造素材に有効な背圧を及ぼすことが出来ることから、該深い底面によって形成される高い突出部においても、欠肉等の不良発生が防止されると共に、高さ寸法精度が有利に確保されるのである。
【００５３】
また、本発明に従えば、浅い底面を位置決めすることによって、低い突出部に鍛造素材が有利に充填されると共に、深い底面で鍛造素材に有効な背圧を及ぼすことによって、高い突出部にも鍛造素材が有利に充填されるのであり、その結果、異なる高さ部分を有する突出部を、欠肉等の不良を伴うことなく、良好なる寸法精度をもって安定して鍛造形成することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示された鍛造装置によって製造される製品としての圧縮機用スクロールを示す斜視図である。
【図３】図１に示された鍛造装置を構成するダイ本体を示す斜視図である。
【図４】図１に示された鍛造装置を構成する押出金型を示す斜視図である。
【図５】図１に示された鍛造装置による鍛造工程を説明するためのモデル図である。
【図６】本発明の第二の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置を示すモデル図である。
【図７】本発明の第三の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置を示すモデル図である。
【図８】本発明の第四の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置を示すモデル図である。
【図９】本発明の第五の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置を示すモデル図である。
【図１０】本発明の第六の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置を示すモデル図である。
【図１１】本発明の第七の実施形態としての鍛造用金型を備えた鍛造装置を示すモデル図である。
【図１２】本発明が好適に適用され得る高さの異なる突出部を有する製品の別の具体例としてのヒートシンクを示す斜視図である。
【図１３】比較実験に際して採用した押出金型を示す斜視図である。
【図１４】本発明の前提技術としての鍛造方法を説明するためのモデル図である。
【符号の説明】
１０  ダイプレート
１２  ダイ本体
４２  圧縮機用スクロール
４４  ダイ
４６  押出金型
４８  素材セット空間
５０  成形パンチ
５２  鍛造素材
５４  成形用孔
５６  ダイプレート
５８  ダイ本体
７４  深底面
７６  低突部
７８  高突部
８２  浅底面
８６  深底部
８８  浅底部
【図１】
0003901836.tif 000004
【図２】
0003901836.tif 000005
【図３】
0003901836.tif 000006
【図４】
0003901836.tif 000007
【図５】
0003901836.tif 000008
【図６】
0003901836.tif 000009
【図７】
0003901836.tif 000010
【図８】
0003901836.tif 000011
【図９】
0003901836.tif 000012
【図１０】
0003901836.tif 000013
【図１１】
0003901836.tif 000014
【図１２】
0003901836.tif 000015
【図１３】
0003901836.tif 000016
【図１４】
0003901836.tif 000017