JPH0623529Y2 - ホットプレス装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、セラミックスや金属等の粉末試料を高温下で
単軸方向にプレスして押圧成形するホットプレス装置に
関するものである。

「従来の技術」 この種のホットプレス装置としては第３図に示すものが
広く用いられている。この従来のホットプレス装置は、
上部フレーム１と下部フレーム２およびそれらを締結す
る竪フレーム３により構成されたプレスフレームの内側
に、真空を保持可能な炉体４を配し、その炉体４の内部
に断熱材によって加熱室５を設けるとともに、その加熱
室５の内部にヒータ６を取り付け、加熱室５の上下を貫
通させて設けた対のプレスラム７ａ，７ｂによって、円
筒状のモールド８内に充填した試料Ｓを加熱室５の内部
において高温下で単軸方向に押圧成形するようにしたも
のである。

上記のプレスラム７ａは、上部フレーム１に下向きに取
り付けられてそのロッド９が炉体４を貫通している油圧
シリンダ１０により下方に押し下げられるようになって
おり、また、プレスラム７ｂはロードセル１１を介して
下部フレーム２に対して固定されるようになっている。

上記のようなホットプレス装置においては、プレスラム
７ａ，７ｂによって試料Ｓに加える押圧力の大きさを、
試料Ｓの種類や成形するべき製品に応じて調節する必要
があることは勿論であり、このため、プレス時には、上
記のロードセル１１に加わる荷重を検出することによっ
て試料Ｓに実際に加えられる押圧力を検出し、その検出
結果に応じて油圧シリンダ１０の作動を制御して押圧力
を調節するようにしている。

「考案が解決しようとする課題」 ところで、近年、多種多様なセラミックス製品が製造さ
れるようになってきており、このため、上記のようなホ
ットプレス装置は、試料Ｓに対して加える押圧力を低圧
から高圧まで広範囲にわたって、しかも高精度で制御し
得ることが要求されている。したがって、上記の装置に
おける油圧シリンダ１０としては大きな加圧能力を有す
るものが使用され、それに伴い、上記のロードセル１１
もその最大検出荷重が油圧シリンダ１０の最大加圧能力
に対応し得る大容量のものが使用されるようになってい
る。

ところが、一般にロードセルの検出精度の指標となる非
直線性はフルスケールに対する比率で決定されるため、
上記のように大容量のロードセルを使用した場合には、
比較的低圧でプレスを行ったときにそのロードセルによ
る検出精度が相対的に低下してしまう、という欠点があ
った。

たとえば、最大加圧能力が１００tonの油圧シリンダを
用いる場合には、ロードセルも１００tonまでの荷重を
検出し得る大容量のものを用いるのであるが、そのロー
ドセルの非直線性がフルスケールに対して０．０５％で
あったとすると、そのロードセルの検出誤差は最大で５
０Kgにも達してしまうものである。したがって、上記の
油圧シリンダ１０によりたとえば５ton程度の低押圧力
でプレスした場合には検出誤差が過大になってしまい、
このため、低圧域においては押圧力の制御を高精度で行
うことができない、という問題を生じていた。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、特に低圧
でプレスする場合の押圧力の制御を高精度で行うことの
可能なホットプレス装置を提供することを目的としてい
る。

「課題を解決するための手段」 本考案は、対のプレスラムによってモールド内に充填し
た試料を高温下で単軸方向にプレスして押圧成形するホ
ットプレス装置において、前記対のプレスラムの軸線上
に最大検出荷重が互いに異なる複数のロードセルを配す
るとともに、それら複数のロードセルのうち最大検出荷
重が最大なものを除く他のロードセルには、そのロード
セル自体の最大検出荷重以上の荷重が加わることを制限
するための荷重制限機構を設けてなることを特徴とする
ものである。

「作用」 本考案のホットプレス装置では、低圧域におけるプレス
の段階においては最大検出荷重の小さい小容量のロード
セルによって押圧力の検出を行い、そのロードセルの最
大検出荷重を越える高圧域におけるプレスの段階では、
より大容量の他のロードセルによって押圧力を検出す
る。そして、小容量のロードセルに作用する荷重は荷重
制限機構によって制限され、そのロードセル自体の最大
検出荷重を越える荷重が加わることがない。

「実施例」 以下、本考案の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。第１図は本実施例のホットプレス装置の概
略構成を示す側断面図、第２図はその要部拡大図である
が、本実施例のホットプレス装置において第３図に示し
た従来のホットプレス装置と共通の構成要素について
は、同一符号を付してある。

本実施例のホットプレス装置においては、従来のホット
プレス装置と同様に、油圧シリンダ１０の最大加圧能力
がたとえば１００ton程度と十分に大きくされていて、
その油圧シリンダ１０を制御して押圧力を調節すること
によって、低圧でのプレスから十分な高圧でのプレスま
で広範囲にわたってプレスを行うことができるようにな
っている。そして、下側のプレスラム７ｂと下部フレー
ム２との間には、その油圧シリンダ１０の加圧能力に対
応して、最大検出荷重が油圧シリンダ１０の最大加圧能
力と同等（上記の例の場合においては１００ton程度）
とされた大容量のロードセル１１が取り付けられてい
る。

また、本実施例のホットプレス装置においては、プレス
ラム７ａと油圧シリンダ１０のロッド９との間に上ラム
１５が配されていて、プレスラム７ａはその上ラム１５
を介してロッド９により押し下げられて試料Ｓを押圧す
るようにされている。上ラム１５とロッド９とは、第２
図にその詳細を示すようにそれらの双方に形成されたフ
ランジ１５ａ，９ａどうしがタイロッド１６により連結
されることで、それらのタイロッド１６の長さの範囲内
で上下方向に相対的に変位可能な状態で連結されてい
る。そして、その上ラム１５の上端とロッド９の下端と
の間には小容量のロードセル１７が設けられるととも
に、皿バネ１８…およびストッパ１９から構成されて上
記のロードセル１７に作用する荷重を制限する荷重制限
機構２０が設けられている。

すなわち、上ラム１５の上端部は拡径されているととも
に、その上面外周部には円筒状のストッパ１９が一体に
形成されており、そのストッパ１９の内側にロードセル
１７が配置されるようになっている。このロードセル１
７は低圧域における押圧力を検出するためのものであっ
て、その容量すなわち最大検出荷重は前記ロードセル１
１に比して十分に小さく、たとえば５ton程度とされて
いる。また、そのロードセル１７の上部には複数枚（図
示例では４枚）の皿バネ１８…が積層されている。これ
ら積層された皿バネ１８…の上面は、無負荷状態（これ
らの皿バネ１８…に荷重が加えられていない状態）にお
いては第２図に示すようにストッパ１９の上面より寸法
δだけ上方に位置するようになっているとともに、これ
ら皿バネ１８…の弾性率はロードセル１７の容量に対応
して決定されていて、これら皿バネ１８…に油圧シリン
ダ１０によってロードセル１７の最大検出荷重に相当す
る荷重（上記の例では５ton）が加えられたときに、皿
バネ１８…が寸法δだけ縮んでその上面とストッパ１９
の上面とが一致するようになっている。

上記構成のホットプレス装置によりプレスを行うには、
試料Ｓを充填したモールド８を加熱室５内に装入し、そ
の内部の雰囲気を調整した後、ヒータ６により加熱昇温
する。そして、第１図に示す状態から油圧シリンダ１０
に油圧を供給してロッド９を押し下げ、押圧を開始す
る。

すると、まず、ロッド９の下面が皿バネ１８の上面に接
するまではロッド９のみが下降し、このときには、皿バ
ネ１８…、ロードセル１７、上ラム１５には何等荷重が
作用しない。

ロッド９下面が皿バネ１８上面に接すると皿バネ１８…
が縮み出し、その反力が押圧力として試料Ｓに作用す
る。そしてロードセル１７によりその押圧力が検出され
るので、このロードセル１７によって検出された荷重に
基づき、油圧シリンダ１０の作動を制御して押圧力を最
適値に調節しつつ低圧域におけるプレスを行い、押圧力
をさらに高めていく。

なお、この際には、ロードセル１７のみならず、下側の
プレスラム７ｂと下部フレーム２との間に配された大容
量のロードセル１１によっても同時に荷重が検出される
ことになるが、この大容量のロードセル１１によって検
出される検出値は、既に述べた理由により検出誤差が大
きいので採用しない。

さらに、押圧力が高められてロードセル１７の最大検出
荷重に達すると、上述したようにロッド９下面がストッ
パ１９上面に接するまで皿バネ１８…が変形し、その時
点でロッド９の押圧力はストッパ１９を介して上ラム１
５に直接的に作用することになる。これにより、ロード
セル１７にはこのロードセル自体の最大検出荷重以上の
荷重が加わることがないから、このロードセル１７によ
ってはそれ以上の荷重の検出ができなくなる。したがっ
て、以降は、大容量のロードセル１１による検出値に基
づいて油圧シリンダ１０の作動を制御し、押圧力を最適
値に調節しつつ、高圧域のプレスを行う。

上記のようにしてプレスを行い、プレスが完了したらロ
ッド９を上方に引き上げれば、タイロッド１６により上
ラム１５がロッド９とともに引き上げられ、第１図、第
２図に示す状態に戻る。

以上で説明したように、このホットプレス装置では、大
容量のロードセル１１の他に小容量のロードセル１７を
設け、小容量のロードセル１７の最大検出荷重以下の低
圧域におけるプレスの段階ではその小容量のロードセル
１７によって荷重を検出するようにしたので、低圧域に
おける押圧力の検出を高精度で行うことができるもので
ある。すなわち、小容量のロードセル１７の最大検出荷
重が５tonであり、その非直線性がフルスケールの０．
０５％である場合、低圧域における検出誤差はわずかに
２．５Kgとなり、最大検出荷重が１００tonの大容量の
ロードセル１１による場合の検出誤差５０Kgに比して２
０倍の精度を得ることができることになる。

そして、このホットプレス装置では、皿バネ１８…およ
びストッパ１９からなる荷重制限機構２０を設けて、ロ
ードセル１７の容量を越える荷重がロードセル１７に作
用しないようにしたので、このロードセル１７が過大な
荷重を受けて破損してしまうようなことを防止できると
ともに、押圧力がロードセル１７の容量を越えた時点以
降はそのまま大容量のロードセル１１によって押圧力を
検出することができ、したがってプレスを中断すること
なく低圧から高圧まで操業を連続的に行うことができる
ものである。

なお、上記実施例では、大容量ロードセル１１の他に小
容量のロードセル１７を設け、それらのロードセル１
７，１１により押圧力を２段階に分けて検出するように
したのであるが、さらに中容量のロードセルおよびその
荷重制限機構を設けて、押圧力を３段階あるいはそれ以
上の段階に分けて検出するようにしても良い。

また、各ロードセルの取付位置は、試料に加えられる押
圧力を検出できる位置であれば上記実施例に限定される
ことなく適宜で良いし、さらに、荷重制限機構の構成
も、ロードセルに対して最大検出荷重を越える荷重が加
わることを制限できれば上記実施例に限定されるもので
はなく、適宜の変更が可能である。

「考案の効果」 以上で詳細に説明したように、本考案のホットプレス装
置は、最大検出荷重が互いに異なる複数のロードセルを
設けたから、低圧域におけるプレスの段階では小容量の
ロードセルによって押圧力を検出することで、低圧域に
おける押圧力の検出精度を格段に向上させることができ
るとともに、荷重制限機構によってロードセルの容量を
越える荷重がロードセルに作用しないように構成したの
で、ロードセルが過大な荷重を受けて破損してしまうよ
うなことを防止でき、また、押圧力がそのロードセルの
容量を越えた時点以降はより大容量のロードセルによっ
て押圧力を検出することができ、したがってプレスを中
断することなく低圧から高圧まで操業を連続的に行うこ
とができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例を示すもので、
第１図は本実施例のホットプレス装置の全体概略構成を
示す側断面図、第２図は第１図のII部の拡大図である。 第３図は従来のホットプレス装置の概略構成を示す側断
面図である。 Ｓ……試料、 １……上部フレーム、２……下部フレーム、 ３……竪フレーム、 ４……炉体、５……加熱室、６……ヒータ、 ７ａ，７ｂ……プレスラム、８……モールド、 ９……ロッド、１０……油圧シリンダ、 １１……ロードセル、 １５……上ラム、１６……タイロッド、 １７……ロードセル、 １８……皿バネ、１９……ストッパ、 ２０……荷重制限機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】対のプレスラムによってモールド内に充填
   した試料を高温下で単軸方向にプレスして押圧成形する
   ホットプレス装置において、前記対のプレスラムの軸線
   上に最大検出荷重が互いに異なる複数のロードセルを配
   するとともに、それら複数のロードセルのうち最大検出
   荷重が最大なものを除く他のロードセルには、そのロー
   ドセル自体の最大検出荷重以上の荷重が加わることを制
   限するための荷重制限機構を設けてなることを特徴とす
   るホットプレス装置。