JPH0454814Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、ダイヤモンド、超硬質材料等の合
成、焼結、圧密成形する超高圧発生装置に係り、
特に性状に優れた成形体を量産できるようにした
超高圧発生装置に関する。

［従来の技術］ 数万あるいは数十万気圧を加えてダイヤモンド
や超硬質材料等を製造する装置に、本出願人が提
案した「超高圧発生装置」（特願昭59−225128号）
がある。

この提案は、第４図に示してあるように、容器
３内に分割球２を収容すると共に、容器３に一体
に形成したシリンダ７内のピストン４を流体圧で
動作し、そのピストン４で分割球３の分割相互５
を加圧方向へ同期させて動作し、加圧室１内の被
圧体を減容するように構成してある。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、上記提案には、流体圧の解除時に、分
割球を構成する分割相互をそれぞれ初期位置に強
制的に復帰させる構成がないために、加圧時にお
いて分割相互の移動距離が異なつて良好な形状の
成形体（加圧後）が得られないことがあり、問題
点として残されていた。

［問題点を解決するための手段］ この考案は上記問題点を解除することを目的と
している。この考案は分割球の中心方向への移動
距離に応じて被圧体の加圧室を減容する分割球
と、この分割球を収容する容器に形成されて流体
圧で上記分割球の分割体相互をピストンを介して
移動させるシリンダと、上記流体圧の解除時に上
記分割球を強制的に元位置に復帰させる位置決め
手段とを有する超高圧発生装置において、上記位
置決め手段は、上記加圧室の中心に向かつて上記
シリンダ及びピストンの軸心を貫通させて設けら
れかつ貫通端を上記分割体に螺合させて設けられ
たロツド部材と、このロツド部材を分割球の元位
置復帰方向に引き戻すべく上記容器に設けられた
スプリングとから構成され、上記ロツド部材は、
その軸内に上記分割体の温度を制御する温度制御
手段を設けるための貫通穴を有して超高圧発生装
置を構成し、問題点を解決するための手段とした
ものである。

［作用］ 位置決め手段によつて元位置に復帰しているピ
ストンをシリンダへ供給する作動流体の圧力で加
圧方向へ動作すると、分割球を構成する分割体相
互はロツド部材をガイドに被圧体の加圧室を減容
する。すると減容に応じて被圧体中に所望する超
高圧が発生する。シリンダの流圧体を解除する
と、スプリングに蓄えられた付勢力によつて分割
体相互が再び元位置に復帰されこれに応じてピス
トンが元位置に復帰する。したがつて容器に対し
て分割球が偏心位置に位置されることが阻まれる
結果、製造ロツトの信頼性が高まる。

ここでロツド部材の貫通穴に設けられる温度制
御手段は、容器及びピストンに対して何等緩衝し
ない。このため、温度制御手段は、分割体の温度
を良好に調節する。

［実施例］ 以下に、本考案の好適一実施例を添付図面に基
づいて説明する。

第１図に示すように、この超高圧発生装置は中
心部に加圧室１を有する分割球２と、この分割球
２を密接して被う容器３と、この容器３側から分
割球２を押圧して加圧するピストン４を収容する
シリンダ７とにより主に構成されている。

分割球２はその中心方向に沿つて４個以上に等
分割された球底角錐状のタングステン等の分割体
５……を集合して成り、集合状態でこれら分割体
５の中心部側は截頭されることによつて、加圧す
べき被圧体を収容する加圧室１を形成する。

図示例にあつては、球体を６分割してその中心
部に立方体状の加圧室１を形成した場合について
示しているが、これに限らず、４分割、８分割、
12分割などの中心部に正多面体状の加圧室が形成
できるならばその分割数は限定されない。この実
施例にあつては分割球２の直径は約20cm〜40cmで
加圧室１の一辺は約２cm〜３cmになるように分割
球２が形成される。容器３は、例えば鋼製の立方
体を水平方向へ切断することによりこれを上下に
分離可能にすると共にその中心部に上記分割球２
を十分に収容し得るだけの一対の半球凹部６，６
を形成して成り、この一対の半球凹部６，６を組
み合わせることにより球形の中空室を形成する。
ここで各分割体５……は相互にその中心方向へ微
小距離だけ移動自在に設けられる。

各分割体５の球面底部５ａに相対する位置の容
器３には分割球２の中心方向と軸線を一致させて
円筒孔状のシリンダ７が形成されており、このシ
リンダ７は形成する各分割体５……に対応させて
設けられる。

実施例では、第１図に示す如くシリンダ７の軸
線に直交する断面が分割体５の球面底部５ａにほ
ぼ一致するように開口径を定め、このシリンダ７
に収容されるピストン４は加圧面４ａの曲率と、
各分割体５の被加圧面５ａの曲率とが一致するよ
うに定められている。

したがつて、球面底部５ａ全体に均一な圧力を
負荷されるようになり、装置の耐久性を向上させ
ることができる。

半球凹部６には、分割体同士の接合線に沿つて
加圧室１を中心として120度間隔でピン孔８ａが
放射状に穿設されており、これら各ピン孔８ａに
位置決め用ピン８を差込むことにより、隣接する
分割体相互間にピン８を介在させて分割体相互間
の隙間を一定に揃え、容器３に対する各分割体５
……の位置を一定に保つようにしている。

また、２分割された容器３の接合面の側部には
外方へ突出させたフランジ９，９が相互に形成さ
れており、これらフランジ９，９を相互に断面コ
の字状の継手１０で挟みこんで分割容器３を強固
に固定している。

さて、ピストン４を加圧方向に良好に動作し、
且つ、加圧後良好に元位置に復帰させるための構
成を説明する。

ピストン４の、その受圧面４ｂには軸芯を中心
として環状の凹部１５が形成されることにより、
ピストン４の軸芯上には柱状の摺動部１６が形成
される。この摺動部１６の軸芯上には、貫通孔１
７が開口される。一方、シリンダ７には、シリン
ダ７の軸芯位置の底部を分割球２の中心方向へ延
出してその摺動部１６を係合して、摺動部１６を
分割球２の中心方向へ案内する案内筒部１８が形
成してあると共に、この案内筒部１８の軸芯上に
は、容器３を貫通する小径の軸穴１９が形成され
ている。軸穴１９には、案内筒部１８、貫通穴１
７を貫通し、上記各分割体５に一端部が螺合して
固定されるロツド部材２０が嵌合されると共に、
そのロツド部材２０の他端側の部分が対面する軸
穴１９には、半径方向外方へ拡径して形成された
スプリング収容部２１が形成される。

実施例にあつては、このスプリング収容部２１
にはスプリング２２が収容され、スプリング２２
はロツド部材２０の他端のナツト２３、ロツクナ
ツト２４で、スプリング力を任意に調節し各分割
体５の初期位置を定めるように、且つシリンダ７
内の流体圧が抜かれたときに各分割体５を復帰方
向へ強制的に動作するようにしてある。即ち、ロ
ツド部材２０、スプリング２２、ロツクナツト２
４、ナツト２３は実施例に於ける位置決め手段を
構成する。

作動流体は、容器３内に形成されてシリンダ７
内に連通する作動流体路２５により給排される。

ところで、ピストン４の材質としては、加圧時
のバランスの均一化を計るために金属材料中でも
比較的大きな伸び率を有する例えばアルミニウム
が望ましい。また、シリンダ７の内壁面にはシー
ルリング１２が設けられており、液密性を高めて
いる。

次に組立てと組立て後の作用を説明する。

まず、分割された下側の容器３の半球凹部６に
分割体５を適宜組付けていく。この場合、各分割
体５の球形面凹部５ａにピストン３のヘツド部が
対応するように正確に位置調整を行なう。位置調
整を行なうには、半球凹部６に穿設した各ピン孔
８ａに先端を突出させて位置決め用ピン８を挿入
しておき、これらピン８に分割体５の側面を当て
て組付けてゆくことにする。これにより、各分割
体５の位置決めがなされると同時に相隣接する分
割体５同士は相互にピン８の径だけわずかに離間
されて保持される。

そして、適宜数の分割体５の組付けを行なつた
ならば（図示の如く６分割体ならば３個の組付け
を行なつたならば）、本装置の下半分は組立て完
了となる。同様にして上側の容器３に分割球２を
組込み本装置の上半分を組立てる。次に組立てた
下半分の中心に形成される加圧室１内に黒鉛等の
被圧体を収容し、その上から既に組み上がつてい
る本装置の上半分を被せて、両側部に突出成型さ
れたフランジ９，９を断面コの字状の継手１０で
挟み込むことにより容器３全体を一体的に固定す
る。

このようにして、容器３の組立てが完了したな
らば、作動流体路２５の導入口から高圧流体を挿
入することにより各分割体５……はピストン４…
…により中心方向へ押圧され、被圧体に超高圧を
加えることができる。この際、油圧源として各シ
リンダに共通のものを使用することにより、各ピ
ストン４……の押圧力を等しくすることができ
る。また、各ピストン４……の口径をできるだけ
大きく取つて、加圧面４ａが分割体５にほぼ全域
に当接するように構成してあるので、分割体５に
ほぼ均一な負荷がかかる。即ち、加圧においてせ
ん断力等の不都合な力が作用することを防止で
き、この種治具の破損が減少して耐久性を高く維
持できる。

また、特にピストン４の材料として金属の中で
は比較的伸び率の大きいアルミニウム等を用いた
ので、被加圧面５ａの曲率とピストン４の加圧面
４ａが被加圧面５ａに密着するように撓み、従つ
て分割体５側に不均一な圧力が負荷することを確
実に防止することができる。

超高圧の負荷が終了すると、各シリンダ７の作
動流体は作動流体供給路２５から油圧タンク（図
示せず）等に排出されるから減圧に応じてスプリ
ング２２はロツド部材２０を介して各分割体５を
元位置に復帰させる。

この後、容器３を固定していた断面コの字状の
継手１０を取り外し、上側の容器３を除去する
と、周囲或いは作業者を油で汚すことなく成形体
を取り出すことができる。

ところで被圧体を減容成形する場合には、分割
球２の各分割体５もまた高温高圧で使用されるこ
とになるから分割体５の耐久性を上げるために
は、分割体５相互の温度を加圧室１側を除き適温
にする必要がある。そこで、各分割体５内部に冷
却水路３０を形成する一方、上記ロツド部材２０
内に、第２図に示すように冷却水の往路２６と復
路２７とを形成し、往路２６を上記冷却水路の行
き側に、復路２７を上記冷却水路の戻り側に接続
して、冷却水温の温度管理を行えるように構成し
ている。

また、性状の良い成形体を得るために、加圧室
１を加温する必要がある場合は、第３図に示すよ
うに分割体５にヒータ２８を埋め込むための穴３
１を設け、この穴３１にヒータ２８の支持部２９
を嵌め入れるようにしてヒータ２８が取付けられ
る。

なお、実施例における冷却水の往路２６、復路
２７、穴３１がそれぞれ本考案に係る貫通穴を構
成する。

［考案の効果］ 以上説明したことから明らかなように、分割球
を構成する各分割体の位置を位置決め手段によつ
て流体圧の解除時に強制的に元位置に復帰させる
ことができるので、加圧時に各分割体を同期させ
て移動させることができ、これによつて被圧体の
加圧成形の信頼性を大幅に向上できる。そしてロ
ツド部材の貫通穴に温度制御手段を取り付けるこ
とができるので、分割球の温度を正常に管理する
ことができ、その耐久性、信頼性を大巾に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適一実施例を示す断面
図、第２図は及び第３図は他の実施例を示す断面
図、第４図は従来例としての超高圧発生装置を示
す断面図である。 図中、１は加圧室、２は分割球、３は容器、４
はピストン、５は分割体、７はシリンダ、２０は
ロツド部材、２２はスプリングである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 分割球の中心方向への移動距離に応じて被圧体
   の加圧室を減容する分割球と、該分割球を収容す
   る容器に形成されて流体圧で上記分割球の分割体
   相互をピストンを介して移動させるシリンダと、
   上記流体圧の解除時に上記分割球を強制的に元位
   置に復帰させる位置決め手段とを有する超高圧発
   生装置において、上記位置決め手段は、上記加圧
   室の中心に向かつて上記シリンダ及びピストンの
   軸心を貫通させて設けられかつ貫通端を上記分割
   体に螺合させて設けられたロツド部材と、該ロツ
   ド部材を分割球の元位置復帰方向に引き戻すべく
   上記容器に設けられたスプリングとから構成さ
   れ、上記ロツド部材は、その軸内に上記分割体の
   温度を制御する温度制御手段を設けるための貫通
   穴を有していることを特徴とする超高圧発生装
   置。