JPH0380598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、湿式冷間静水圧加圧装置に係り、粉
末冶金並びに窯業の分野において、金型成型法あ
るいは鋳込成形法などとともに利用される。

（従来の技術） 冷間静水圧加圧成形法（以下、CIPと略称する
場合がある）としては、乾式法と湿式法とがあ
り、そのうち湿式法はゴム袋（ゴム型）に封入し
た粉末を成形容器内の液中に浸漬して加圧成形す
るものであり、その原理、用途並びに利用分野等
は、1981年１月30日発行の、Ｒ＆Ｄ／神戸製鋼技
報（第31巻・第１号）の第45頁〜第47頁に掲載さ
れている。

すなわち、従来例の１は第５図各図で示す如
く、成形容器３の上、下開口端を上下蓋２，７で
閉塞するとともに、ゴム型４に封入されている粉
末５は圧力ポート７ａから供給された圧力媒体６
により、所要の成形圧まで等方圧加圧力で成形
（第５図２参照）され、そのときの加圧軸力はプ
レスフレーム１により受担させ、加圧成形後にあ
つては圧力ポート７ａから圧媒６を流出させ大気
圧まで減圧し、成形を終了するものである。（第
５図３参照）。

これら一連の加圧成形により第７図で示す如く
粉体は50〜60°％の体積収縮が起こる。

なお、粉体の装着及び成形体の取出しはプレス
フレーム移動シリンダ９にてプレスフレーム１を
移動させるとともに、上蓋昇降シリンダ８にて上
蓋を上昇させて行なうようされている。

第６図は前述CIP装置の操作回路（水圧装置）
であり、圧力ポートは高圧用７ａと低圧用７Ｂと
をそれぞれ有し、給水ポンプ１１、低圧ポンプ１
２、高圧ポンプ１３、減圧弁１４、給排水弁１
５、圧媒６用のタンク１６、排水ポンプ１７、排
水弁１８等を備えている。

すなわち、第７図で示しているように、150
Kg・ｆ／cm²程度の低圧で粉体が40〜50％収縮する
ことに着目して、150Kg・ｆ／cm²程度の大吐出量
の低圧ポンプ１２と最終成形圧まで加圧する小吐
出量の高圧ポンプ１３とによる２段昇圧により、
成形時間の短縮が図られるようにされている。

また、従来例の２として実開昭51−123287号公
報に記載のラバープレスがある。

すなわち、上・下プラテンを互いにコラムで連
結してなるプレスフレーム内に、２つの成形容器
を設けて該フレームを共用するとともに、２つの
成形容器に同じ成形圧力を切換えて作用できるよ
うにしたひとつの水圧装置を設けて該水圧装置を
共用した技術がある。

（発明が解決しようとする問題点） 従来例の１ではひとつの成形容器３で低圧から
高圧まで一連に成形する場合、体積収縮率は一般
に第７図のＡ，Ｂ，Ｃで示す如く50〜60％で等方
加圧において成形体は粉体を内法で直径Ｄ、長さ
Ｌのゴム型に封入して加圧成形すると、直径が
0.74D〜0.79D、長さは0.74L〜0.79Lとなる。

さらに、見掛密度が非常に小さいものでは第７
図のＤで示す如く体積収縮率は90％にもなり、直
径で0.46D、0.46Lにもなる。

しかし、成形容器は元の寸法Ｄ、Ｌ、すなわ
ち、ゴム型内法寸法Ｄ、Ｌにて決定されるもので
あるから、；得られる成形体寸法に比べて大径
で高圧に耐える成形容器が必要となり、これに伴
つて、上蓋、下蓋およびプレスフレーム等の装置
全体が大型化ひいては高価格となる。；この場
合、ゴム型も高圧にて大変形するのでゴム型の寿
命が大巾に低下する。；容器効率が低下するの
で高圧ポンプの稼働率が大巾に上がり、メンテナ
ンス機会が増加する。；大径の高圧シールが必
要となる。；またひとつのCIP装置で大形で低
圧加圧の成形体と小形で高圧加圧というような複
数種の成形体を加圧成形する場合、CIP装置は成
形体の最大径と最高成形圧力に左右されるため、
非常に無駄な装置になる。

また、従来例の２は、複数個の成形容器に対し
てひとつの水圧装置およびプレスフレームを共用
できるけれども、それぞれの容器で異なる圧力で
加圧成形することができず、また、プレスフレー
ム内に横方向に並べて複数の成形容器を配置して
いるので、プレスフレームの中心と各容器の中心
とが必然的に合致せず、加圧成形中において作用
するプレス軸力は最終的にはプレスフレームで受
担するものであるから、前述の中心不一致によつ
てプレスフレームの軸力受担バランスが崩れると
いう問題があつた。

一方、前述バランス崩れがあつても充分な耐力
を確保しようとするとプレスフレームの大形化を
招くことになる。

本発明は、ひとつの水圧装置およびプレスフレ
ームを共用したにも拘わらず、成形圧力と容器内
径が異なる複数個の成形容器に対応した異なる圧
力で加圧成形でき、しかもプレスフレームの軸力
受担バランスを保証したCIP装置の提供を目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、複数個の成形容器と該成形容器のそ
れぞれに圧力媒体を供給しかつ減圧、排水するひ
とつの水圧装置とプレス軸力を受担するひとつの
プレスフレームとを備えている湿式冷間静水圧加
圧装置において、前述の目的を達成するために、
次の技術的手段を講じている。

すなわち、本発明は、前述成形容器は、成形圧
力と容器内径が異なり、かつ容器内径が大きいほ
ど成形圧力が低くなる複数個を備えて成り、前記
水圧装置は、それぞれの成形容器に対応した異な
る圧力で圧力媒体を供給する切換手段を備え、前
記プレスフレームは、前記複数個の成形容器に、
個別に係脱自在として備えられていることを特徴
とするものである。

（作用） 本発明によれば、第１図、第２図で示す如く、
プレスフレーム２０をその移動シリンダ２２によ
り高圧側成形容器１２側に退逃させた状態で、低
圧側上蓋１３を開放し、粉体１７を予め封入した
大径ゴム型１８を低圧側成形容器１１内に装着す
る。

次いで、低圧側上蓋１３で成形容器１１の上端
側を閉じ、プレスフレーム２０を低圧側に移動さ
せてプレス軸力を受担可能な姿勢としてから、低
圧ポンプ３５にて加圧することにより予備成形を
行なう。

予備成形完了後に、低圧側成形容器１１内の圧
媒を減圧するとともに排水させ、ゴム型１８を低
圧側成形容器１１から取出し、ゴム型１８内の予
備成形体１７Ａを小径ゴム型１９に移し換える。

次いで、小径ゴム型１９を前述した低圧側と同
様な操作で高圧側成形容器１２に装着し、高圧ポ
ンプ３６により最終成形圧力まで加圧成形し、そ
の後、減圧、排水工程を経由することでここに、
所定の成形体が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図および第２図を
参照して詳述する。

第２図において、架台１０には低圧側成形容器
１１と高圧側成形容器１２が並設して取付られて
おり、前者容器１１の内径が後者容器１２の内径
よりも大径とされている。

なお、成形容器１２は厚肉円筒の２層焼ばめ構
造とされ、最大応力が発生する内筒には、焼ばめ
により強度上有利な圧縮応力を発生させ、容器１
２に対応した成形圧力（内圧）を作用させたと
き、高い引張応力を発生させないようにし、疲労
強度の向上を考慮した構造としている。

成形容器１１，１２のそれぞれの上下開口部に
はシール１３Ｂ，１３Ｃ，１４Ｂ，１４Ｃを有す
る上・下蓋１３，１３Ａ，１４，１４Ａが挿脱自
在に嵌合されており、上蓋１３，１４のそれぞれ
は昇降シリンダ装置１５，１６によりそれぞれ成
形容器１１，１２の各上開口部に対して挿嵌自在
とされ、ここに、粉体１７を封入したゴム型１
８，１９を各上開口部より装入取出し自在として
いる。

各成形容器１１，１２に作用するプレス軸力を
担持するプレスフレーム２０は両容器１１，１２
に対して共用されており、本図示例では走行台車
２１上に積層板構造で門形形状とされたプレスフ
レーム２０を移動シリンダ装置２２の伸縮を介し
て両容器１１，１２の上・下蓋１３，１３Ａ，１
４，１４Ａに係脱自在としたものが例示されてい
る。

なお、プレスフレーム２０は走行台車式の他、
架台１０側に旋回軸を設け、この旋回軸回りに旋
回されて両容器１１，１２に対して係脱自在とな
る所謂旋回式のものであつても構わない。

上蓋１３，１４のそれぞれには空気抜き弁２
３，２４にそれぞれ接続されている空気抜きポー
ト２３Ａ，２４Ａを有し、下蓋１３Ａ，１４Ａの
それぞれには水圧装置２５に接続されている圧媒
ポート２６，２７を有している。

第１図を参照すると、水圧装置２５、すなわち
圧力媒体の供給、昇圧、減圧、排水等を行なう操
作回路の一例が概略的に示されている。

第１図において、圧媒タンク２８の圧媒２９は
給水ポンプ３０により、給排水切換弁３１を有す
る供給回路３２に送液され、給排水切換弁３１以
降における分岐送液回路３２，３３それぞれ切換
弁３２Ａ，３３Ａを設けて低圧側成形容器１１の
圧媒ポート２６及び高圧側成形容器１２の圧媒ポ
ート２７にそれぞれ個別に送液可能とされてい
る。

供給回路３２の途中にはバイパス回路３４を介
して低圧ポンプ３５が設けられており、従つて、
切換え弁３３Ａを励磁させて分岐液回路３３を遮
断した状態にするとともに、切換弁３２Ａを消磁
して分岐送液回路３２を連通した状態にすること
により、低圧側成形容器１１内で、例えば150
Kg・ｆ／cm²程度に圧媒２９を昇圧可能としてい
る。

なお、その昇圧圧力はセンサー３２Ｂで検出可
能である 高圧側成形容器１２に対して給水ポンプ３０か
らの圧媒２９を、切換弁３２Ａを遮断して切換弁
３３Ａを連通した状態にしておくことにより、分
岐送液回路３３を介して圧媒ポート２７より送液
し、その後、分岐送液回路３３と給水ポンプ３０
の吐出側との間に設けた高圧ポンプ又は増圧機３
６によつて所定の成形圧、例えば1000Kg・ｆ／cm²
〜2000Kg・ｆ／cm²まで昇圧可能である。

すなわち、増圧機３６は親シリンダ３６Ａに親
ピストン３６Ｂを嵌合させ、親ピストン３６Ｂか
らこれより小径のピストンラム３６Ｃの一対を突
出させて子シリンダ３６Ｄに嵌挿させ、子シリン
ダ３６Ｄ側にそれぞれ対の逆止弁３６Ｅを設けて
なり、親ピストン３６Ｂがいずれか一方に油圧力
により摺動されて面積差によつて1000〜2000Kg．
ｆ／cm²まで昇圧可能とされ、同時に他方の子シリ
ンダ３６Ｄに送液される。このときの圧力はセン
サー３３Ｂで検出可能とされている。

更に、給排水切換弁３１の排水側回路３７には
排水弁３８と排水ポンプ３９が備えられ、成形容
器１１，１２内で所定の加圧成形を行なつた後
に、圧媒２９をタンク２８に回収するようにされ
ており、更に、水圧装置２５には前述した昇圧ポ
ンプ手段、すなわち、吐出圧と吐出量が異なり低
圧ほど吐出量が多くされた本例では２個のポンプ
３５と増圧機３６の他、減圧時の成形品の割れを
防止するための一次減圧弁４０と二次減圧弁４１
が備えられ、一次減圧、二次減圧ともに絞り弁で
減圧し、この減圧速度は絞り具合により変更でき
るとともに、あらかじめ設定した圧力まで一次減
圧弁４０で減圧されると、二次減圧に移るように
されている。

従つて、第１図、第２図の実施例においては、
低圧側成形容器１１に、粉体１７を封入したゴム
型１８を装着し、空気抜きするとともにプレスフ
レーム２０を上・下蓋１３，１３Ａに係合した状
態で、圧媒２９の供給および昇圧によつて予備的
な加圧成形がなされる。

加圧成形後、圧媒を排水したゴム型１８を取出
し予備成形品１７Ａを高圧側ゴム型１９に装入す
る。

なお、この場合、ゴム型がラテツクスゴム等の
変形容易なものであるときはゴム型を代える必要
はない。

予備成形品を有するゴム型１９を高圧側成形容
器１２内に装着し、プレスフレーム２０の係合、
空気抜き等の所要の工程を経てから、成形容器１
２内に圧媒２９を供給するとともに最終成形圧ま
で昇圧することにより、ここに、等方的加圧成形
がなされ、減圧工程、排水工程を経由すること
で、所定の成形品が得られる。

なお、高圧側において、ゴム型１９に粉体１７
を封入して独自に加圧成形することも当然可能で
ある。

第３図は本発明の他の実施例であり、並設した
低圧側成形容器１１と高圧側成形容器１２を上下
蓋とともに架台１０上で移動シリンダ４２によつ
て摺動自在にするとともにプレスフレーム２０を
定置固定形となし、このプレスフレーム２０に成
形容器１１，１２を切換自在にしたものである。

第３図の実施例では更に、増圧機３６としてプ
レスフレーム２０内の上部に、ピストン加圧構造
として具備させている。

すなわち、プレスシリンダ４３をプレスフレー
ム２０に取付け、これに嵌合するピストン４４を
設けるとともに上蓋側に小径ピストン部４５を設
けることによつて構成されている。

従つて、第１図で示した給水ポンプ３０からの
圧媒を高圧側成形容器１２に供給してから、プレ
スシリンダ４３におけるピストン４４上面に油圧
力を送ると、ピストン４４と小径ピストン部４５
との面積差により例えば6000〜10000Kg・ｆ／cm²
まで昇圧可能である。

なお、低圧側成形容器１１にあつては、これを
ピストン４４位置まで摺動させ、該ピストン４４
の下端を上蓋１３に係合させた状態で、液圧を介
してプレスフレーム２０によりプレス軸力を担持
するようにされる。

その余の構成は第１図の実施例と共通する。

第４図は本発明の他の実施例であり、上蓋をも
低圧側成形容器１１と高圧側成形容器１２とに共
用できるようにしたものであり、このために、前
者容器１１に嵌合される大径部４４と後者容器１
２に嵌合される小径部４５とを２段構造として形
成するとともに各シール４４Ａ，４５Ａを併せて
設け、上蓋昇降シリンダ装置４６を両成形容器１
１，１２間に昇降のみでなく旋回自在に設けたも
のであり、その余の構成は第１図、第２図と共通
する。なお、成形容器を３個以上設けたときは各
容器の内径に適合する段付構造とすることは明ら
かである。

なお、以上の実施例では成形容器は２個で例示
したが、これは２個以上であつてもよく、要は、
プレスフレームおよび水圧装置を共用して低圧成
形と高圧成形を個別にまたは順次予備成形（低
圧）から最終成形までできるものであればよい。

（発明の効果） 本発明によれば、第７図に示した粉体Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄにおいて低圧側を150Kg・ｆ／cm²とすれば
直径では次のようになる。

(低圧側収縮率)×高圧側収縮率＝(全体収縮率) Ａ0.84×0.94≒0.79D Ｂ0.82×0.87≒0.71D Ｃ0.80×0.90≒0.71D Ｄ0.58×0.80≒0.46D となり、従来例の如くひとつの成形容器で低圧か
ら高圧まで成形するときに比べて高圧側の力量で
0.33〜0.71倍となり、ここに、装置の小形化が図
れる。

本発明の効果の具体例を以下に説明する。対称
として最も一般的な粉体Ｃ（第７図参照、体積収
縮率は200Kgｆ／cm²で55％、1500Kgｆ／cm²で65％
程度）で円柱径のブロツク（CIP後φ950mm）を
1500Kgｆ／cm²で成形する場合を考えると、従来法
の様に１つの容器で最終圧力まで加圧成形する
と、粉体の充填径は、950／³√１−0.65≒1350で
あるから、ゴムモールドの寸法を考慮すると、
CIP容器内径は少なくとも1500mm必要である。し
かし、本発明の一例の低圧側容器（200Kgｆ／cm²）
で一次成形した後、高圧側容器（1500Kgｆ／cm²）
で二次成形する場合、200Kgｆ／cm²の一次成形で
1350׳√１−0.55≒1030mmの径になるから、二
次成形用の高圧容器内径は1200mmあれば十分であ
る。一般的に、1500Kgｆ／cm²容器の内外径比は約
1.5であり、200Kgｆ／cm²のそれは1.2以下であり、
高圧側用のプレスフレームがそのまま低圧側でも
使用でき、昇圧・減圧装置を共有することで、低
圧容器を高圧CIPに追加するだけで目的の効果が
得られる。さらに、効果を具体的数字で示すと、
装置の軸力は容器内径の２乗に比例するから本発
明の装置の場合、従来装置の（1200／1500）²＝
0.64倍であり、装置重量で比較すると1/2以下
（装置重量の約1/2を占めるプレスフレームは門形
構造のため軸力×間口〔容器内径に比例〕するか
ら、容器内径比の３乗で効いてくる為）になる。
設備価格で比較しても約0.6倍となるのである。
また上述の様に容器内径が大きいほど成形圧力が
低いことも単に設計的なものではなく、CIP成形
プロセス上重要な意味があり、成形段数（容器の
数）と合せて対象粉体ごとに検討・決定されるも
のである。

本発明は全生産量に占める大形製品の割合が低
い場合に特にイニシヤルの投資額を少なくできる
こと、および容器が小さいことで、通常サイズの
成形を低ランニングコストおよび高サイクルで行
えるので有効である。

また、高圧側での収縮率が小さくなることか
ら、ゴム型の変形が小さくて済み、ゴム型の寿命
が向上できる。

適切な容器径及び圧力を組合せることができる
ので装置力量を最小にできる。

プレスフレームは、複数個の成形容器に対して
個別に係脱自在であることから、加圧成形中に作
用するプレス軸力は、成形容器の中心とフレーム
中心とを合致させて受担することが可能となり、
フレーム耐力等が適正とできて、延いては、プレ
スフレームを小形にしても支障がなく、装置全体
の設計自由度が拡大されて安価とできる。

本発明は以上のような作用効果を有することか
ら、湿式冷間静水圧装置として実用に供して多大
な利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明と従来例を示し、第１図は本発明
実施例の全体構成の概念図、第２図は同じく成形
容器部分の立面断面図、第３図は第２実施例の立
面断面図、第４図は第３実施例の立面断面図、第
５図１，２，３は従来例の工程を併せて示す立面
断面図、第６図は従来例の全体構成の概念図、第
７図は粉体の圧縮性状を成形圧力と体積収縮率と
の関係で示すグラフである。 １１……低圧側成形容器、１２……高圧側成形
容器、１７……粉体、１７Ａ……予備成形品、１
８，１９……ゴム型、２０……プレスフレーム、
２５……水圧装置、３０……給水ポンプ、３２
Ａ，３２Ｂ……切換弁、３５……低圧ポンプ、３
６……高圧ポンプ（増圧機）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の成形容器と該成形容器のそれぞれに
   圧力媒体を供給しかつ減圧、排水するひとつの水
   圧装置とプレス軸力を受担するひとつのプレスフ
   レームとを備えている湿式冷間静水圧加圧装置に
   おいて、 前記成形容器は、成形圧力と容器内径が異な
   り、かつ容器内径が大きいほど成形圧力が低くな
   る複数個を備えて成り、前記水圧装置は、それぞ
   れの成形容器に対応した異なる圧力で圧力媒体を
   供給する切換手段を備え、前記プレスフレーム
   は、前記複数個の成形容器に、個別に係脱自在と
   して備えられていることを特徴とする湿式冷間静
   水圧加圧装置。