JP2008196364A - スクリュロータの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品の脱型が容易であり、且つ、簡易な構成により樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることを抑止できるスクリュロータの製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るスクリュロータの製造方法は、シリコン型７をバック型４に取り付けた状態にする型形成工程と、バック型４の内部にロータ軸部を配置する軸配置工程と、樹脂供給工程と、樹脂を加熱する加熱工程と、スクリュ部を取り出す取り出し工程と、を有する。シリコン型７には、その軸方向に沿って形成された少なくとも一つの切れ目７ｃが形成され、且つ、周方向について切れ目７ｃを挟んだ両側において軸方向全長に亘って径方向外側へ突出した二つの突出部７ｔ，７ｔが切れ目７ｃに対応して設けられており、バック型４は、二つの突出部７ｔ，７ｔを受け入れるように軸方向に沿って形成された溝部４ｔを備えている。
【選択図】図６

Description

本発明は、金属製のロータ軸部と、当該ロータ軸部の周囲に取り付けられた樹脂製のスクリュ部と、を有するスクリュロータの製造方法及び製造装置に関する。

互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータを回転可能となるようにケーシング内に収納して、これら一対のスクリュロータにより、ガス等の流体を圧縮して吐出するスクリュ式ポンプ装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。

このようなスクリュロータの全体が金属材料である場合には、加工に多大な工数を要すること、寸法精度のばらつきが生じ易いこと、及び、質量が大きいために大きな起動動力を要すること等の問題がある。そこで、剛性を確保するために軸部を金属製とし、歯部分となるスクリュ部の全部又は表面の一部を樹脂製とするような成形が行なわれている（例えば、特許文献２乃至５参照）。

特開平６−１２３２９３号公報 特開平１−３０１９７６号公報 特開２００３−３１４４７５号公報 特開平６−１２３２９２号公報 特開平５−２８８１７５号公報

特許文献１乃至５に示すように、スクリュ部は複雑な表面形状を有しており、且つ、高い寸法精度が求められるものである。そこで、複雑な形状を有するスクリュ部を、高い寸法精度において製造するために、シリコン型を用いた注型法が用いられる。注型法とは、熱硬化性樹脂（加熱すると硬化して元に戻らなくなる樹脂）を、可撓性を有し且つ離型性に優れたシリコン型などに、常温常圧、又は、射出成形よりもはるかに低温、低圧で流し込むことにより成形品を成形する方法である。また、熱可塑性樹脂及びシリコン型を用いてスクリュ部を成形する方法もある。

成形品であるスクリュ部を金型から脱型する際、スクリュ部のようにアンダーカットを有する成形品の場合には、分割金型を用いて金型の分割により脱型することは不可能である。そこで、例えば、スクリュのねじれ方向に回転させながら抜き取ることでスクリュ部を脱型する方法がある（例えば、特許文献３の図１及び段落００１７、特許文献４の段落０００８参照）。しかし、このようにスクリュ部を金型からねじりながら取り出す場合、アンダーカット部の有無に係わらず、スクリュ部の脱型は容易ではない。さらに、スクリュ部をねじりながら取り出す場合には、回転により金型が損傷してしまうために量産には向かない。一方、シリコン型を用いることで、成形品を容易に脱型することができる。

ところで、シリコン型を用いて複雑な形状の樹脂成形品を成形する場合には、成形後の脱型のために、筒状に形成されるシリコン型の壁部を、少なくとも一箇所において軸方向に切断しておくことが考えられる。そして、成形品の成形後にシリコン型の切れ目からシリコン型を取り外すことで、成形品が脱型されることになる。

しかし、シリコン型内部への樹脂供給時に、樹脂がその切れ目からシリコン型の外部へ漏れ出した場合には、シリコン型と、シリコン型の形状を保持するための剛性を有するバック型（ＦＲＰ、アルミ、石膏等が用いられる）との間に樹脂が入り込むおそれがある。そして、シリコン型とバック型との間に樹脂が入り込んでしまうと、シリコン型が内径方向へ変形してしまうために、成形品の寸法精度が悪化してしまう。また、間に入り込んだ樹脂を脱型後に除去する必要があるが、この除去作業には長時間を要し、成形におけるサイクルタイムが増大してしまう。

そこで、本発明の目的は、成形品の脱型が容易であり、且つ、簡易な構成により樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることを抑止できるスクリュロータの製造方法及び製造装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

上記の目的を達成するために、本発明に係るスクリュロータの製造方法は、金属製のロータ軸部と、当該ロータ軸部の周囲に取り付けられた樹脂製のスクリュ部と、を有するスクリュロータの製造方法であって、前記スクリュ部の表面形状に沿う内表面を有する筒状のシリコン型を、前記シリコン型の形状を保持するためのバック型に対して取り付けた状態にする型形成工程と、前記バック型の内部に前記ロータ軸部を配置する軸配置工程と、前記シリコン型の内部空間に樹脂を供給する樹脂供給工程と、前記樹脂を加熱する加熱工程と、前記シリコン型の内部から前記スクリュ部を取り出す取り出し工程と、を有する。そして、前記シリコン型には、その軸方向に沿って形成された少なくとも一つの切れ目が形成され、且つ、周方向について前記切れ目を挟んだ両側において軸方向全長に亘って径方向外側へ突出した二つの突出部が前記切れ目に対応して設けられており、前記バック型は、前記シリコン型が取り付けられたときに前記二つの突出部を受け入れるように軸方向に沿って溝状に形成された溝部を備えている。

この構成によると、シリコン型が可撓性を有しており且つ離型性に優れているため、切れ目の入ったシリコン型を用いることで、スクリュ部の成形後、容易に脱型をすることができる。また、シリコン型の切れ目部分に二つの突出部を設けることで、突出部の分だけ漏洩した樹脂の経路長が長くなり、シリコン型とバック型との間に漏洩樹脂が侵入することは困難となる。そのため、成形品の脱型が容易となり、且つ、簡易な構成により樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることを抑止できる。これにより、スクリュロータ製造効率を向上させ、且つ、成形品の寸法精度の低下を抑止することができる。また、樹脂の除去作業に要する時間を短縮できる。

本発明に係るスクリュロータの製造方法には、型形成工程、軸配置工程、樹脂供給工程、加熱工程、取り出し工程が含まれ、これらの各行程は、熱硬化性樹脂を用いる場合、熱可塑性樹脂を用いる場合のそれぞれにおいて、次のような順序で組み合わせることができる。
（１）熱硬化性樹脂を用いる場合：
型形成工程→軸配置工程→樹脂供給工程→加熱工程→取り出し工程
（２）熱可塑性樹脂を用いる場合：
（ａ）加熱工程→型形成工程→軸配置工程→樹脂供給工程→取り出し工程
（ｂ）型形成工程→加熱工程→軸配置工程→樹脂供給工程→取り出し工程
（ｃ）型形成工程→軸配置工程→加熱工程→樹脂供給工程→取り出し工程
なお、これらの工程の前後及び各工程間に別の工程が設けられていてもよい。

前記シリコン型が前記バック型に取り付けられたときに、前記二つの突出部と前記溝部とは密着状態となってもよい。これによると、樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることを、より確実に抑止できる。

前記バック型に取り付けられた前記シリコン型において、前記二つの突出部が、軸方向に沿って設置されている二本のかしめ棒により周方向について両側から挟まれることで、前記二つの突出部同士が密着状態となってもよい。これによると、樹脂の漏洩経路を遮断して、樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることをさらに確実に抑止できる。

前記シリコン型の軸方向についての端部には、径方向外側へ突出する鍔部が全周に亘って設けられていてもよい。これによると、軸方向端部における樹脂の漏洩経路を遮断することで、樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることをさらに確実に抑止できる。

前記シリコン型が前記バック型に取り付けられたときに、前記鍔部の外径は、前記鍔部に対応する部分における前記バック型の内径に一致していてもよい。これによると、軸方向端部における樹脂の漏洩経路がより確実に遮断される。

前記シリコン型は、前記端部及び前記突出部を除いた部分の厚みが１０ｍｍ〜２０ｍｍであってもよい。シリコン型が厚い場合（約５０ｍｍ以上）には、型の厚み分があるので、樹脂の漏れが生じにくい。しかし、シリコンの線膨張係数は大きく（約３×１０^−４／℃）、シリコン型が厚い場合にはシリコン型の熱膨張の影響が大きくなり、成形品について所望の寸法精度が得られない。また、シリコン型が厚い場合には、その厚み分により型の温度分布が均一とならず、やはり成形品の寸法精度を悪化させる。そこで、成形品の寸法精度を向上させるためにシリコン型の厚みを薄くする必要がある。しかし、薄くした場合には、上記の樹脂漏洩の問題が顕著となってしまう。そこで、本構成のように薄いシリコン型を用いることで、成形品の寸法精度が向上し、且つ、成形品の脱型が容易となり、その上さらに、簡易な構成により樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることを抑止できる。

前記シリコン型は、前記スクリュ部の表面形状に沿う外表面を有しており、
前記バック型は、前記シリコン型の外表面に沿う内表面を有していてもよい。これによると、シリコン型の厚さを全体的に薄くすることができるので、成形品の寸法精度を高くすることができる。そのため、成形品の寸法精度が向上し、且つ、成形品の脱型が容易となり、その上さらに、簡易な構成により樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることを抑止できる。また、バック型によるシリコン型の形状がより確実に保持される。

また、別の観点において上記の目的を達成するために、本発明に係るスクリュロータの製造装置は、金属製のロータ軸部と、当該ロータ軸部の周囲に取り付けられた樹脂製のスクリュ部と、を有するスクリュロータの製造に用いられるスクリュロータ製造装置であって、前記スクリュ部の表面形状に沿う内表面を有する筒状のシリコン型と、前記シリコン型の形状を保持するためのバック型と、を有している。そして、前記シリコン型には、その軸方向に沿って形成された少なくとも一つの切れ目が形成され、且つ、周方向について前記切れ目を挟んだ両側において軸方向全長に亘って径方向外側へ突出した二つの突出部が一つの前記切れ目ごとに設けられており、前記バック型は、前記シリコン型が取り付けられたときに前記二つの突出部を受け入れるように軸方向に沿って溝状に形成されている。

この構成によると、成形品の脱型が容易となり、且つ、簡易な構成により樹脂がシリコン型とバック型との間に入ることを抑止できる。これにより、スクリュロータ製造効率を向上させ、且つ、成形品の寸法精度の低下を抑止することができる。また、樹脂の除去作業に要する時間を短縮できる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（製造装置の全体構成）
まず、本発明の一実施形態に係るスクリュロータの製造装置について、図１の側面視概略図を参照しながら説明する。図１に示すスクリュロータ製造装置は、図５の側面視概略図に示す、金属製のロータ軸部２とロータ軸部２の周囲に取り付けられた樹脂製のスクリュ部９とを有するスクリュロータ１１を製造するためのものである。なお、本実施形態では、雄側のスクリュロータ１１の製造装置及び製造方法について説明するが、雌側のスクリュロータについても、同様の装置（雄側とは形状が異なる）及び同様の製造方法により製造されるので、その説明を省略する。

スクリュロータ製造装置１は、図１に示すように、固定部３ａ，３ｄ、底部３ｂ，３ｃ、バック型４、固定板５、及びシリコン型７を有して構成されている。ここで、固定部３ａ，３ｄ、底部３ｂ，３ｃは環状に形成されており、ロータ軸部２が挿入可能な孔部を有する。また、バック型４は円筒状に形成されており、スクリュ部７の外表面形状に対応した複雑な内面形状を有する。

図１は、スクリュロータ製造装置１の内部にロータ軸部２が取り付けられた状態を示している。バック型４の内部を通ってスクリュロータ１１のロータ軸部２が配置され、バック型４の両端部には底部３ｂ，３ｃが配置される。そして、底部３ｂ，３ｃは、底部３ｂ，３ｃの両方を貫通する複数の軸３ｒと、軸３ｒに取り付けられ底部３ｂ，３ｃを両端側から締め付ける複数のボルト３ｂとによってバック型４に対して固定される。また、これらの底部３ｂ，３ｃの軸方向外側には、固定部３ａ、３ｄが固定される。また、固定板５と、底部３ｃとは、複数の固定軸６及び複数のボルト６ｂにより固定される。また、ロータ軸部２は、固定板５に対して、ボルト５ｂを用いて固定設置される。

バック型４の内部に設置されたシリコン型７は円筒状であり、図１においては表面に表れないために破線で表わしている。詳細は後述するが、シリコン型７は、図４の側面視概略図に示すように、スクリュ部９の表面形状に沿った複雑な形状を有している。そして、このように構成されたスクリュロータ製造装置１の内部に樹脂を供給することで、スクリュ部９及びこれを含むスクリュロータ１１が製造される。

（スクリュロータ）
スクリュロータ１１について説明する。図５の側面視概略図に示すように、スクリュロータ製造装置１により製造されるスクリュロータ１１は、金属製のロータ軸部２と、ロータ軸部２の周囲に取り付けられた樹脂製のスクリュ部９と、を有している。上記のように、スクリュロータ１１は雄側であり、互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータが、回転可能となるように図示しないケーシング内に収納され、これら一対のスクリュロータにより、ガス等の流体を圧縮して吐出するスクリュ式ポンプ装置が構成されることになる。そして、スクリュ部９の表面９ｊは、図示しない雌側スクリュロ−タのスクリュ表面部と噛み合う歯部分となる。

（バック型）
次に、図２、図３を参照しながらバック型４について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ’断面概略図であり、図３は図１のＢ−Ｂ’断面概略図である。図２、図３もまた、図１同様に、スクリュロータ製造装置１の内部に、ロータ軸部２が取り付けられた状態を示している。また、図３はＢ−Ｂ’断面であるが、シリコン型７部分については、左側半分については断面ではなく、右側半分のみをＢ−Ｂ’断面として示している。

バック型４は、シリコン型７の形状を保持するためのものであり、剛性を有し、ＦＲＰ、アルミ、石膏等により構成される。本実施形態においては、後述するように、シリコン型７は、スクリュ部９の表面９ｊの形状に沿った内表面７ｉ及び外表面７ｊを有しており（図２〜４参照）、且つ、バック型４は、シリコン型７の外表面７ｊに沿う内表面４ｉを有している。すなわち、バック型４は、内径は異なるが、スクリュ部９の表面形状に沿った内表面４ｉを有していることになる。本実施形態ではバック型４をこのような形状とすることでシリコン型７の形状が保持され、そして、樹脂成形時には、バック型４により形状を保持されたシリコン型７により、成形品であるスクリュ部９の形状が保持されることになる。本実施形態においてはバック型をこのような形態としているが、バック型はシリコン型の形状を保持できればよく、必ずしも、スクリュ部の表面形状に沿った内表面を有している必要はない。すなわち、シリコン型は金型よりは軟らかく変形し易いので、バック型は、シリコン型を内部から支持することで、樹脂が供給される成形時にシリコン型の複雑な表面形状を保持するように、シリコン型の骨組みとなるように構成されていればよい。

また、バック型４には、切断部４ａ，４ｂ，４ｃが形成されており（図１及び図２参照）、バック型４は、切断部４ａ，４ｂ，４ｃにおいて分割可能となっている。

また、バック型７は、後述するシリコン型７の二つの突出部７ｔ，７ｔを受け入れるように、軸方向に沿って溝状に形成された溝部４ｔを有している（図２、３参照）。溝部４ｔは、図２に示すように、径方向断面において径方向にへこんだ形状となっている。そして、このへこんだ部分が、シリコン型の端部を除いた全高に亘って、軸方向（紙面に垂直な方向）に連続して形成されているために、溝部４ｔは軸方向に沿った溝状となっている。

（シリコン型）
次に、図１〜４を参照しながらシリコン型７について説明する。シリコン型７は円筒形状を有しており、側面視においては図４のようになっている。シリコン型７は、スクリュ部９の表面９ｊ（図５参照）の形状に沿った内表面７ｉ及び外表面７ｊを有している（図２、３参照）。また、シリコン型７は、後述する軸方向端部（軸方向端部において鍔部７ｆが形成されている）、突出部７ｔ，７ｔ、及び、凸部７ｇを除いた部分の厚みが約１０ｍｍとなっている。ここで、シリコン型７の外表面７ｊは、結果として内表面７ｉに沿った形状となっているために、シリコン型の厚みを、全体的に均一なものとすることができる（全体的に薄く又は厚くすることができる）。

本実施形態においては、内表面７ｉ同様に外表面７ｊもまた、スクリュ部９の表面形状に沿った形状を有しているが、内表面７ｉがスクリュ部９の表面形状に沿っていれば、外表面は必ずしもスクリュ部９の表面形状に沿っている必要はない。そして、シリコン型の外表面形状がどのようなものであっても、上記のように、シリコン型の外表面形状は、バック型の内表面形状と関連したものになる。

また、シリコン型７の表面には、複数の凸部（だぼ部）７ｇが設けられている。そして、バック型４の表面にも、図示しない複数の凹部が設けられており、シリコン型７の凸部７ｇがバック型４の凹部に嵌入することで、シリコン型７がバック型４に対して位置決め固定される。凸部７ｇは、例えば、長手方向長さ２０ｍｍ、短手方向長さ１０ｍｍ、高さ５ｍｍといった寸法のものが用いられる。

また、シリコン型７には、全高に亘り、その軸方向に沿って形成された一つの切れ目７ｃが形成されている（図２，６，７参照）。シリコン型７が可撓性を有しており且つ離型性に優れているため、切れ目７ｃの入ったシリコン型７を用いることで、スクリュ部９の成形後、容易に脱型をすることができる。ここで、シリコン型の切れ目は少なくとも一つあればよく、二つ以上の切れ目が形成されていてもよい。

（突出部）
次に、図２，６，７を参照しながらシリコン型７の突出部について説明する。図６は、図２の一点鎖線で囲まれたＣ部分の断面拡大概略図であり、図７は、図６の中央付近をさらに拡大した断面拡大概略図である。シリコン型７において、周方向（図６の矢印方向参照）について、切れ目７ｃを挟んだ両側において軸方向全長に亘って径方向外側へ突出した二つの突出部７ｔ，７ｔが設けられている（図２，６，７参照）。突出部７ｔは、シリコン型７の内部に供給された樹脂の漏洩を抑止するためのものである（詳細は後述する）。本実施形態においては、切れ目７ｃは一つであるため、二つの突出部７ｔ，７ｔもそれに対応して一組（二つで一組とする）のみ設けられているが、切れ目が二つ以上である場合には、二つの突出部は、一つの切れ目ごとに（切れ目に対応して）一組設けられることになる。そして、シリコン型７がバック型４に取り付けられたときに、二つの突出部７ｔ，７ｔと溝部４ｔとは密着状態となるように、突出部７ｔ，７ｔ及び溝部４ｔの寸法、形状が設定されている。本実施形態においてはこのように設定されるが、これらは密着状態とならなくてもよい。

（かしめ棒）
次に、図２，６，７を参照しながら、かしめ棒について説明する。スクリュロータ製造装置１には、二本のかしめ棒１０，１０が、シリコン型７の軸方向に沿って設置されている（図２，６，７参照）。具体的には、かしめ棒１０，１０は、バック型４に固定設置されている。そして、バック型４に取り付けられたシリコン型７において、上記の二つの突出部７ｔ，７ｔは、二本のかしめ棒１０，１０により周方向について両側から挟まれることで、二つの突出部７ｔ，７ｔ同士が密着状態となる（図７の矢印Ｅ，Ｅ’参照）。

なお、図６，７は、仮に樹脂がシリコン型７内部から漏洩したとした場合の樹脂の流通経路（後述）を説明するために、二つの突出部７ｔ，７ｔを分離して示しているが、樹脂が漏洩していない通常の状態においては、二つの突出部７ｔ，７ｔは密着している。かしめ棒１０と突出部７ｔとの間についても同様である。

（鍔部）
次に、図３，４，９を参照しながら、シリコン型７の鍔部について説明する。図９は、図３の一点鎖線で囲まれたＤ部分の拡大断面概略図である。シリコン型７の軸方向についての両端部（図４参照）には、径方向外側へ突出する鍔部７ｆ，７ｆが全周に亘って設けられている。そして、シリコン型７がバック型４に取り付けられたときに、鍔部７ｆの外径Ｄｊ（図２参照）は、鍔部７ｆに対応する部分におけるバック型４の内径Ｄｉ（図２参照）に一致する。そのため、軸方向端部において、バック型４の内周部４ｚは、鍔部７ｆによって隙間がないように覆われることになる（図３及び図９参照）。ここでは、鍔部７ｆはシリコン型の軸方向両端部に設けられているが、鍔部はいずれか片方の端部に設けられていてもよく、鍔部が設けられていなくてもよい。

（突出部による樹脂漏洩抑止作用について）
次に、突出部７ｔによる樹脂漏洩抑止作用について説明する。スクリュロータ１１の製造時には、スクリュロータ製造装置１において、バック型４に取り付けられたシリコン型７の内部空間８（図２，３，６，９参照）へ樹脂が供給されることになる。なお、図２，３，６，９においては、樹脂は図示していない。

ここで、図８に示すように、突出部のないシリコン型９０７を用いる場合、樹脂が供給された場合（樹脂は図示せず）に、樹脂が切れ目９０７ｃからシリコン型９０７の外部へ漏洩し易い。これは、シリコン型９０７の外部へ至るのに要する漏洩樹脂の経路長Ｌ２が短いためである。そして、樹脂がシリコン型９０７の外部へ漏れ出した場合には、シリコン型９０７と、バック型９０４との間に樹脂が入り込むおそれがある。シリコン型９０７とバック型９０４との間に樹脂が入り込んでしまうと、シリコン型９０７が内径方向へ変形してしまうために、成形品の寸法精度が悪化してしまう。また、間に入り込んだ樹脂を脱型後に除去する必要があるが、この除去作業には長時間を要し、成形におけるサイクルタイムが増大してしまう。

一方、スクリュロータ製造装置１においては、シリコン型７に二つの突出部７ｔ，７ｔが形成されており、また、バック型４に溝部４ｔが形成されている。そして、シリコン型７の切れ目７ｃ部分に二つの突出部７ｔ，７ｔを設けることで、突出部７ｔ，７ｔの分だけ、シリコン型７の外部へ至るのに要する漏洩樹脂の経路長が長くなる（図６のＬ１参照）。そのため、仮に樹脂がシリコン型７内部から漏洩したとしても、シリコン型７とバック型４との間に漏洩樹脂が侵入することは困難となる。

以上を纏めると、シリコン型７が可撓性を有しており且つ離型性に優れているため、切れ目７ｃの入ったシリコン型７を用いることで、スクリュ部９の成形後、容易に脱型をすることができる。そして、このような切れ目のあるシリコン型を用いる場合には、樹脂漏洩のおそれがあるが、突出部７ｔ，７ｔ及び溝部４ｔを設けることによって、簡易な構成により樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることを抑止できる。すなわち、スクリュロータ製造装置１が以上のように構成されることにより、成形品の脱型が容易となり、且つ、簡易な構成により樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることを抑止できる。これにより、スクリュロータ製造効率を向上させ、且つ、成形品の寸法精度の低下を抑止することができる。また、樹脂の除去作業に要する時間を短縮できる。

また、シリコン型７とバック型４との間に漏洩樹脂が侵入した後であっても、突出部７ｔ付近に漏洩樹脂があるときには成形品の寸法精度に影響は及ばない。成形品の寸法精度に影響が悪化するのは、突出部７ｔ付近以外の型厚が薄い部分において、シリコン型７とバック型４との間に漏洩樹脂が侵入した場合であるが、そこまで樹脂が到達するには、さらに突出部７ｔ，７ｔの分の経路長だけ径方向内側へ樹脂が侵入しなければならない（図７の一点鎖線で示した経路参照）。このように、スクリュロータ製造装置１を用いることで、成形品の寸法精度の低下をより確実に抑止できる。

また、シリコン型７がバック型４に取り付けられたときに、二つの突出部７ｔ，７ｔと溝部４ｔとは密着状態となるため、樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることを、より確実に抑止できる。また、二つの突出部７ｔ，７ｔが、二本のかしめ棒１０，１０により周方向について両側から挟まれることで、二つの突出部７ｔ，７ｔ同士が密着状態となる。これにより、樹脂の漏洩経路を遮断して、樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることをさらに確実に抑止できる。

このように、突出部７ｔ，７ｔと溝部４ｔとが密着状態となるように構成されていること、及び、かしめ棒１０，１０が設けられていることにより、樹脂の侵入をより確実に抑止できるが、仮に樹脂がシリコン型７内部から漏洩したとしても、上記のように、漏洩樹脂がシリコン型７の外部へ到達するのに要する経路長（Ｌ１）が長いために、樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることが抑止される。

また、シリコン型７は、端部、突出部７ｔ及び凸部７ｇを除いた部分の厚みが約１０ｍｍである。シリコン型が厚い場合（約５０ｍｍ以上）には、型の厚み分があるので、樹脂の漏れが生じにくい。しかし、シリコンの線膨張係数は大きく（約３×１０^−４／℃）、シリコン型が厚い場合にはシリコン型の熱膨張の影響が大きくなり、成形品について所望の寸法精度が得られない。また、シリコン型が厚い場合には、その厚み分により型の温度分布が均一とならず、やはり成形品の寸法精度を悪化させる。そこで、成形品の寸法精度を向上させるためにシリコン型の厚みを薄くする必要がある。そこで、端部及び突出部７ｔを除くシリコン型７の厚みを約１０ｍｍと薄くすることで、成形品の寸法精度がよくなる。そして、このようにシリコン型７を薄くした場合には、上記の樹脂漏洩の問題が顕著となってしまうが、本実施形態に係るスクリュロータの製造装置１を用いることで、樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることが抑止される。すなわち、このように薄いシリコン型７を用いることで、成形品の寸法精度が向上し、且つ、成形品の脱型が容易となり、その上さらに、簡易な構成により樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることを抑止できる。ここで、端部及び突出部７ｔを除くシリコン型の厚みは、１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあることが望ましい。厚みが１０ｍｍ未満であれば、（高粘性のために）シリコン樹脂（シリコン型を製作するための型製作用シリコン型）を用いた型成形が非常に困難となる（シリコン型を型製作用シリコン型から離型し難い）ために型の製作ができず、２０ｍｍよりも大きければ、型の厚みとしては厚くなり、成形品の寸法精度が悪くなるからである。

（鍔部による樹脂漏洩抑止作用について）
次に、鍔部７ｆによる樹脂漏洩抑止作用について説明する。スクリュロータ１１の製造時には、スクリュロータ製造装置１において、バック型４に取り付けられたシリコン型７の内部空間８（図２，３，６，９参照）へ樹脂が供給されることになる。

ここで、図１０に示すように、鍔部のないシリコン型９０７を用いる場合、樹脂が供給された場合に（樹脂は図示せず）、樹脂が軸方向端部からシリコン型９０７の外部へ漏洩し易い（図の一点鎖線で示した経路ｙ参照）。そして、樹脂がシリコン型９０７の外部へ漏れ出した場合には、シリコン型９０７と、バック型９０４との間に樹脂が入り込むおそれがあり、これにより、成形品の寸法精度が悪化し、除去作業に要する時間が増大してしまう。

一方、スクリュロータ製造装置１においては、シリコン型７の軸方向についての端部に、径方向外側へ突出する鍔部７ｆが全周に亘って設けられている。これにより、軸方向端部における樹脂の漏洩経路が遮断され（図の一点鎖線で示した経路ｚ参照）、樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることがさらに確実に抑止される。

また、上記のように、シリコン型７がバック型４に取り付けられたときに、鍔部７ｆの外径Ｄｊは、鍔部７ｆに対応する部分におけるバック型４の内径Ｄｉに一致しているので、軸方向端部における樹脂の漏洩経路がより確実に遮断される。

（スクリュロータの製造方法）
次に、以上のように構成されるスクリュロータの製造装置１による、スクリュロータの製造方法について、図１１，１２，１３を参照しながら説明する。図１１，１２，１３は、スクリュロータ製造時の一工程におけるスクリュロータの製造装置１の断面概略図を示しており、図１のＢ−Ｂ’位置における断面に相当する。また、図１２は、図３と同様の状態を示す図であるが、図３とは異なり、シリコン型７の全体を断面として示している。また、ここでは、熱硬化性樹脂を用いる場合についての製造方法について説明する。

（型形成工程）
まず、シリコン型７をバック型４に対して取り付けた状態にする（型形成工程）。すなわち、バック型４の内表面４ｉに対して、シリコン型７を取り付ける。シリコン型７を取り付けた後は、バック型４の内表面４ｉと、シリコン型外表面７ｊとが嵌合した状態となる。なお、ここでは、別々に準備されたシリコン型７とバック型４とを組み合わせて型形成を行なっているが、このような形態には限られず、例えば、バック型を用いてシリコン型を形成し、既にそのバック型に取り付けられたシリコン型を用いてもよい。そして、シリコン型７が取り付けられたバック型４に、底部３ｂ，３ｃ、固定部３ａ，３ｄ等が取り付けられ、スクリュロータ製造装置１が形成される（図１１参照）。

（軸配置工程）
次に、バック型４の内部にロータ軸部２を配置する（軸配置工程）。すなわち、バック型４に取り付けられたシリコン型７の内部１８にロータ軸部２を挿入し、固定板５に対して固定設置する。ロータ軸部２の配置後、スクリュロータ製造装置１は図１２のようになる。ここでは、型形成工程、軸配置工程という順序になっているが、型形成工程と、軸配置工程とは、順序が逆であってもよい。そして、型形成工程及び軸配置工程が完了した時点で、スクリュロータ製造装置１は、図１、図１２に示すように、軸方向と鉛直方向とが一致するように、且つ、固定板５が下部となるように設置される。

（樹脂供給工程）
次に、シリコン型７の内部空間８に樹脂を供給する（樹脂供給工程）。ここで、供給される樹脂は熱硬化性のものであり、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等が該当する。

型部分の下部に当たる下側の底部３ｃには、樹脂を流し込む注型口３ｈが設けられている。そして、樹脂は、樹脂貯蔵容器等から、直接、又はホースなどを経由して注型口３ｈへ注入され、下側からシリコン型７の内部空間８へ流し込まれる（図１３の樹脂９ｐ、矢印Ｆ参照）。この方式によれば、注型時の成形品内への気泡の巻き込みが抑えられ、気泡を巻き込んだとしても巻き込まれた気泡が上部へ浮き上がり易く、上部樹脂抜き孔より排出されるため、成形品の表面、内部にボイドが少ない成形品が得られる。そして、樹脂は、上側の底部３ｂに設けられた樹脂抜き孔（図１３には図示せず）からオーバーフローするまで（図１３矢印Ｇ参照）注入され、最終的に、シリコン型７の内部空間８が樹脂９ｐで充填される。ここで、底部３ｂ，３ｃは、成形品であるスクリュ部９の端面９ｔ（図５参照）の型となり、且つ、鍔部７ｆの保持を行なう（図１３参照）。

また、スクリュロータの製造装置１が上記のように構成されているために、本工程において、樹脂がシリコン型７とバック型４との間に入ることが抑止される。

（加熱工程）
次に、シリコン型７内部の樹脂を加熱する（加熱工程）。具体的には、熱可塑性樹脂の硬化温度に達するまで、スクリュロータ製造装置１を加熱する。これにより、樹脂が硬化してスクリュ部９が成形される。結果的に、スクリュ部９は、シリコン型７の内表面７ｉに沿った表面９ｊを有する（図５参照）。

（取り出し工程）
次に、シリコン型７の内部から、成形品であるスクリュ部９を取り出す（取り出し工程）。すなわち、本工程においては、スクリュ部９を含むスクリュロータ１１を取り出すことになる（図５参照）。具体的には、まず、スクリュロータの製造装置１を分解してバック型４から固定部３ａ，３ｄ、底部３ｂ，３ｃ等を取り外し、次に、バック型４を切断部４ａ，４ｂ，４ｃにおいて分割する。そして、表面に表れたシリコン型７の切れ目７ｃからシリコン型７を分割することで、スクリュ部９が脱型されることになる。ここで、シリコン型７が可撓性を有しており且つ離型性に優れているため、切れ目７ｃの入ったシリコン型７を用いることで、スクリュ部９の成形後、容易に脱型をすることができる。以上のようにしてスクリュロータ１１が製造される。

以上は、熱硬化性樹脂を用いる場合の製造方法であり、上記のように、型形成工程→軸配置工程→樹脂供給工程→加熱（硬化）工程→取り出し工程、という順序で行なわれる。また、本発明に係る製造方法に熱可塑性樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル等）を用いることも可能であり、その場合には、
（ａ）加熱工程→型形成工程→軸配置工程→樹脂供給工程→冷却・硬化工程→取り出し工程
（ｂ）型形成工程→加熱工程→軸配置工程→樹脂供給工程→冷却・硬化工程→取り出し工程
（ｃ）型形成工程→軸配置工程→加熱工程→樹脂供給工程→冷却・硬化工程→取り出し工程
というような順序でスクリュロータが製造される。熱硬化性樹脂を用いる場合の加熱工程は、樹脂の硬化のためのものであるが、熱可塑性樹脂を用いる場合の加熱工程は、型へ樹脂を供給する前に、予め樹脂を流動化するためのものである。また、熱可塑性樹脂を用いる場合には、樹脂供給工程の後に、樹脂を冷却して硬化するための工程が必要となる。なお、上記のような各工程の前後及び各工程間に別の工程が設けられていてもよい。

次に、本発明に係るスクリュロータの製造装置及び製造方法の実施例を示す。上記の実施形態に係るスクリュロータの製造装置１及び製造方法を用いて、以下の試験条件においてスクリュロータを製造した。そして、成形されたスクリュロータについて、軸直角歯底位置における基本形状（設計形状）からの最大寸法誤差を計測し、さらに、１個の型当たりの成形品取り出し時間（取り出し工程所要時間）及び型清掃時間を計測した。

（本発明についての試験条件）
（１）樹脂：エポキシ樹脂（４０重量％濃度）＋シリカ（６０重量％濃度）
（２）硬化温度：１５０℃
（３）シリコン型：信越化学工業（株）製 ＫＥ１３００（収縮率０．１％）
（４）シリコン型の厚み（鍔部、突出部を除く）：１０ ｍｍ
（５）漏洩樹脂の経路長（Ｌ１）：２０ ｍｍ
（６）突出部（一組）の幅：１０ ｍｍ
（７）鍔部の外径（Ｄｊ）：１９８ ｍｍ
（８）鍔部の厚み：５ ｍｍ
（９）シリコン型の最大外径（鍔部、突出部及び凸部を除く）：１７８ ｍｍ
ここで、（５）の経路長（Ｌ１）は、（４）のシリコン型の厚みと突出部の突出高さとの和に等しい。

（比較例についての試験条件）
また、比較例として、シリコン型における突出部及び鍔部と、バック型における溝部とを有していないスクリュロータの製造装置を用いて、上記の本発明と同様の試験を行なった。下記に示したもの以外の試験条件及び試験内容は、上記の本発明と同様である。
（１）シリコン型の厚み：１０ ｍｍ
（２）漏洩樹脂の経路長（Ｌ２）：１０ ｍｍ
（３）シリコン型の最大外径：１７８ ｍｍ
ここで、（１）の厚みと（２）の経路長（Ｌ２）とは等しい。

（試験結果）
試験結果は、以下の（ａ）、（ｂ）のようになった。
（ａ）軸直角歯底位置における基本形状からの最大寸法誤差
・本発明：−２５０μｍ
・比較例：−４００μｍ
（ｂ）成形品取り出し時間及び型清掃時間／型
・本発明：３時間
・比較例：５時間

上記の（ａ）に示すように、本発明によると、比較例に比べて基本形状からの最大寸法誤差が小さくなっており、寸法精度が良くなっていることが分かる。また、上記の（ｂ）に示すように、本発明によると、比較例に比べて樹脂の除去作業に要する時間が短縮されており、型当たりのサイクルタイムが減少していることが分かる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

例えば、上記の実施形態においては、ロータ軸部が、スクリュ部の内部に配置される部分とそれ以外の部分とで径がほぼ同一で、且つ、断面が円形となるように形成されているが、このようなものには限られず、スクリュ部の内部に配置される部分が、スクリュ部の表面形状に沿うように突出した外表面形状を有し、スクリュ部のコア部となるように形成されていてもよい。ここで、突出した外表面部（コア部）は、軸部と一体に製造されたものであってもよいし、軸部とは別体として製造され軸部に取り付けられたものであってもよい。

本発明の一実施形態に係るスクリュロータの製造装置の側面視概略図。 図１のＡ−Ａ’断面概略図。 図１のＢ−Ｂ’断面概略図。 取り出された状態におけるシリコン型の側面視概略図。 成形品であるスクリュ部を含むスクリュロータの側面視概略図。 図２のＣ部分を拡大した断面拡大概略図。 図６の中央付近を拡大した断面拡大概略図 突出部のない従来のシリコン型における切れ目付近の断面拡大概略図。 図３のＤ部分を拡大した拡大断面概略図。 鍔部のない従来のシリコン型における軸方向端部付近の断面拡大概略図。 本発明の一実施形態に係るスクリュロータの製造方法における、型形成工程完了後のスクリュロータの製造装置の断面概略図。 本発明の一実施形態に係るスクリュロータの製造方法における、軸配置工程完了後のスクリュロータの製造装置の断面概略図。 本発明の一実施形態に係るスクリュロータの製造方法における、樹脂供給工程途中のスクリュロータの製造装置の断面概略図。

符号の説明

１ スクリュロータの製造装置
２ ロータ軸部
４ バック型
４ｉ バック型の内表面
４ｔ 溝部
７ シリコン型
７ｃ 切れ目
７ｆ 鍔部
７ｉ シリコン型の内表面
７ｊ シリコン型の外表面
７ｔ 突出部
８ シリコン型の内部空間
９ スクリュ部
９ｐ 樹脂
９ｊ スクリュ部の表面
１０ かしめ棒
１１ スクリュロータ

Claims (8)

1. 金属製のロータ軸部と、当該ロータ軸部の周囲に取り付けられた樹脂製のスクリュ部と、を有するスクリュロータの製造方法であって、
   前記スクリュ部の表面形状に沿う内表面を有する筒状のシリコン型を、前記シリコン型の形状を保持するためのバック型に対して取り付けた状態にする型形成工程と、
   前記バック型の内部に前記ロータ軸部を配置する軸配置工程と、
   前記シリコン型の内部空間に樹脂を供給する樹脂供給工程と、
   前記樹脂を加熱する加熱工程と、
   前記シリコン型の内部から前記スクリュ部を取り出す取り出し工程と、を有し、
   前記シリコン型には、その軸方向に沿って形成された少なくとも一つの切れ目が形成され、且つ、周方向について前記切れ目を挟んだ両側において軸方向全長に亘って径方向外側へ突出した二つの突出部が前記切れ目に対応して設けられており、
   前記バック型は、前記シリコン型が取り付けられたときに前記二つの突出部を受け入れるように軸方向に沿って溝状に形成された溝部を備えていることを特徴とするスクリュロータの製造方法。
2. 前記シリコン型が前記バック型に取り付けられたときに、前記二つの突出部と前記溝部とは密着状態となることを特徴とする請求項１に記載のスクリュロータの製造方法。
3. 前記バック型に取り付けられた前記シリコン型において、前記二つの突出部が、軸方向に沿って設置されている二本のかしめ棒により周方向について両側から挟まれることで、前記二つの突出部同士が密着状態となることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリュロータの製造方法。
4. 前記シリコン型の軸方向についての端部には、径方向外側へ突出する鍔部が全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスクリュロータの製造方法。
5. 前記シリコン型が前記バック型に取り付けられたときに、前記鍔部の外径は、前記鍔部に対応する部分における前記バック型の内径に一致することを特徴とする請求項４に記載のスクリュロータの製造方法。
6. 前記シリコン型は、前記端部及び前記突出部を除いた部分の厚みが１０ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスクリュロータの製造方法。
7. 前記シリコン型は、前記スクリュ部の表面形状に沿う外表面を有しており、
   前記バック型は、前記シリコン型の外表面に沿う内表面を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスクリュロータの製造方法。
8. 金属製のロータ軸部と、当該ロータ軸部の周囲に取り付けられた樹脂製のスクリュ部と、を有するスクリュロータの製造に用いられるスクリュロータ製造装置であって、
   前記スクリュ部の表面形状に沿う内表面を有する筒状のシリコン型と、
   前記シリコン型の形状を保持するためのバック型と、を有し、
   前記シリコン型には、その軸方向に沿って形成された少なくとも一つの切れ目が形成され、且つ、周方向について前記切れ目を挟んだ両側において軸方向全長に亘って径方向外側へ突出した二つの突出部が一つの前記切れ目ごとに設けられており、
   前記バック型は、前記シリコン型が取り付けられたときに前記二つの突出部を受け入れるように軸方向に沿って溝状に形成された溝部を備えていることを特徴とするスクリュロータ製造装置。

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