JPH09122993A - 乾式静水圧加圧成形装置及び乾式静水圧加圧成形方法 - Google Patents
乾式静水圧加圧成形装置及び乾式静水圧加圧成形方法Info
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Abstract
を短時間で行うことができる乾式静水圧加圧成形装置及
び乾式静水圧加圧成形方法を提供する 【解決手段】 成形用ゴム型内に圧縮空気を供給する圧
縮空気供給手段を有する。圧力容器に設けた圧媒入口及
び/又は圧媒出口から圧力媒体を除去する圧力媒体吸引
手段を有する。
Description
ク粉末、金属粉末等を成形するための乾式静水圧加圧成
形装置及び乾式静水圧加圧成形方法に関する。
CIP成形という。)は、粉末充填、加圧、減圧、成形
体取出しの各工程から成り、セラミック粉末、金属粉末
等の成形に好適に用いられる。
体の成形を例に、図7〜図10を用いて説明する。ま
ず、図7に示すように、セラミック粉末、金属粉末等の
成形用粉末Aが、給粉ノズル1を介して圧力容器2内の
成形空間8に挿入・充填される。ここで、圧力容器2
は、内部に、柱状のマンドレル3と円筒状の成形用ゴム
型4、及びマンドレル3を下方から支持するボトムパン
チ9とから形成される成形空間8を有し、成形用ゴム型
4の周方向の外周側には、成形用ゴム型4を包囲する圧
媒シールゴム5が備えられている。圧力容器2には圧媒
出入口6が設けられている。なお、7はシールゴムホル
ダーである。
された成形用粉末Aは、圧力容器2の上部に、トップゴ
ム栓10を備えたトップパンチ11を挿入した後、図8
に示すように、高圧ポンプ(図示せず。)から増圧機
(図示せず。)を経て圧媒出入口6から流入する圧力媒
体により加圧することにより、圧媒シールゴム5及び成
形用ゴム型4を介して圧縮成形される。圧縮成形が終了
した後、図9に示すように、圧力媒体を圧媒出入口6よ
り流出させて、成形用ゴム型4を復元させ、次いで、図
10に示すように、トップパンチ11を上昇させるとと
もにボトムパンチ9を下降させることにより、有底円筒
成形体12を圧力容器2から取り出す。
ては、成形時の加圧により変形した成形用ゴム型を復元
する方法として、圧力媒体の圧力と大気圧との差を利用
して圧力媒体を自然流出させる方法が採られていた。即
ち、圧力媒体の流出により、成形用ゴム型に加わる圧力
が成形用ゴム型の弾性力より小さくなることにより、成
形用ゴム型の復元が進行するのである。
流出下では、流出の進行により圧力媒体の圧力と大気圧
との差が小さくなると、流出速度が小さくなるため、成
形用ゴム型が完全に復元するのには長時間を要し、成形
効率の向上を図る上で支障となっていた。復元に要する
時間を短縮する方法として、弾性力の大きい成形用ゴム
型を用いることも考えられるが、この場合は、成形用ゴ
ム型の成形体からの脱離が急激に起こるため、応力開放
により成形体にクラックが発生するという不都合があ
る。一方、復元が十分行われていない時点で、次の成形
を開始すべく成形用粉末の充填を開始すると、成形用ゴ
ム型の容積が完全復元時に比べ小さいため、所定量の粉
末を充填した場合、成形用ゴム型内の粉末の上端が上昇
してトップパンチの装着に支障を来たし、粉末の充填量
を変更しなければならないという不都合がある。
状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、成形終了後の減圧による成形用ゴム型の復元を短
時間で行うことができる乾式静水圧加圧成形装置及び乾
式静水圧加圧成形方法を提供することにある。
の成形空間に成形用粉末を充填した後、成形用ゴム型の
外周側から圧力媒体により静水圧加圧を施すことにより
成形を行い、続いて成形用ゴム型の外周側から圧力媒体
を除去することにより成形用ゴム型を復元して成形体を
取り出す乾式静水圧加圧成形装置であって、成形用ゴム
型内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段を備えた乾
式静水圧加圧成形装置が提供される。
に成形用ゴム型を収容する圧力容器と、圧力容器の上部
に設けた孔部内に嵌合的に装着されたトップパンチと、
成形用ゴム型内に圧縮空気を導入するための通気口とを
備え、上記通気口は、圧力容器の孔部内壁に開口部を有
するとともに、上記開口部より斜め上方に圧力容器を貫
通し、上記トップパンチは、上記孔部の内周面とトップ
パンチの外周面との隙間を閉塞するシール部材を有し、
そのシール部材が上記通気口の上方に位置するようにト
ップパンチを移動させることにより、上記孔部がトップ
パンチによって閉塞された状態で、成形空間が上記通気
口を介して上記圧縮空気供給手段と連通し、上記シール
部材が上記通気口の下方に位置するようにトップパンチ
を移動させることにより、上記通気口と成形空間との連
通が遮断されることが好ましい。又、上記の乾式静水圧
加圧成形装置は、圧力容器に設けた圧媒入口及び/又は
圧媒出口から、圧力媒体を除去する圧力媒体吸引手段を
有することが好ましい。
それを収容する圧力容器とを備え、成形用ゴム型内の成
形空間に成形用粉末を充填した後、成形用ゴム型の外周
側から圧力媒体により静水圧加圧を施すことにより成形
を行い、続いて成形用ゴム型の外周側から圧力媒体を除
去することにより成形用ゴム型を復元して成形体を取り
出す乾式静水圧加圧成形装置であって、圧力容器に設け
た圧媒入口及び/又は圧媒出口から、圧力媒体を除去す
る圧力媒体吸引手段を有する乾式静水圧加圧成形装置が
提供される。上記の乾式静水圧加圧成形装置は、成形用
ゴム型内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段を備え
ることが好ましい。
水圧加圧成形装置を用いて成形を行う乾式静水圧加圧成
形方法が提供される。上記の乾式静水圧加圧成形方法に
おいては、圧力媒体によって成形用ゴム型にかかる圧力
が5kgf/cm2以上、40kgf/cm2以下の範囲
にある時に、圧力媒体の吸引除去を行うことが好まし
い。又、圧力媒体によって成形用ゴム型にかかる圧力が
5kgf/cm2以上、40kgf/cm2以下の範囲に
ある時に、圧縮空気の成形用ゴム型内への供給を行こと
が好ましい。
形用ゴム型内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段を
備える。圧媒を流出させることによる成形用ゴム型の復
元に際して、圧縮空気を成形用ゴム型内に導入すること
により、成形用ゴム型の復元と圧媒の流出を促進するこ
とができ、成形用ゴム型の復元に要する時間を短縮する
ことができる。又、従来の圧媒の自然流出による復元で
は、成形用ゴム型の復元が完了したか否かの判断が困難
であるが、本発明においては、成形用ゴム型が復元を通
り越して若干膨らむ程度まで圧縮空気を導入してから圧
縮空気を除去すれば、このような判断が不要になるとい
う利点もある。圧縮空気供給手段としては、例えば、コ
ンプレッサー等が用いられる。圧縮空気の圧力は成形用
ゴム型の弾性強度(弾性特性)にもよるが、4kgf/
cm2以上であることが好ましい。
うに、加圧終了後、圧力媒体を圧媒出口30及び/又は
圧媒入口31から自然流出させて圧力を低下させた後、
トップパンチ11を外し、圧縮空気導入管45を圧力容
器2に設けた孔部13内に挿入して行われる。
間内に圧縮空気を供給する通気口を有することが好まし
い。通気口は、圧力容器にトップパンチを嵌合的に装着
すべく設けた孔部の内壁に開口部を有し、その開口部よ
り斜め上方に圧力容器を貫通して成ることが好ましい。
供給は、トップパンチを上方に移動させて通気口と成形
空間を連通させた状態で行われる。又、成形は、トップ
パンチを下方に移動し、通気口と成形空間との連通を遮
断した状態で行われる。従って、圧縮空気供給の際に、
トップパンチを外したり、空気導入管を挿入するという
手間が省け、成形サイクルを短縮することができる。
又、トップパンチを装着したまま減圧ができるため、成
形空間内への不純物の混入を防ぐことができるという利
点もある。
ンチの外周面にシール部材を有することが好ましい。シ
ール部材を設けることにより、圧力容器に設けた孔部の
内周面とトップパンチの外周面とを気密に保持できるた
め、圧縮空気による圧力を効果的に働かせることがで
き、成形用ゴム型の復元に要する時間をさらに短縮する
ことができる。シール部材は、通気口と成形空間とを連
通させた状態において、これらの開口部より上方に位置
するように設けることが必要である。又、シール部材
は、全周に渡って設けることが好ましい。なお、シール
部材としては、硬質樹脂製のシールリング等が好適に用
いられる。
けたCIP成形装置の一例を示す。図2のCIP成形装
置14において、圧力容器2の内部には、円筒状の成形
用ゴム型4が配設され、成形用ゴム型4の上部及び下部
には、それぞれトップパンチ11及びボトムパンチ9が
配設されている。成形空間8は、成形用ゴム型4の内周
面、トップパンチ11の下端面、及びボトムパンチ9の
上面により形成される。成形用ゴム型4の外周面には、
成形用ゴム型4を包囲するように圧媒シールゴム5が配
設されている。
り、トップパンチ11は、蓋部2bに設けた孔部13内
に嵌合的に取り付けられている。蓋部2bは通気口16
を有するが、これは蓋部2bの上端面24及び孔部内壁
に開口部26、18を有する。又、トップパンチ11の
外周面には、シールリング19が全周に渡って設けられ
ている。
気供給手段22に高圧弁44を介して接続されている。
は、CIP成形装置に、圧力媒体を成形用ゴム型の外周
側から強制的に除去する圧力媒体吸引手段を設けること
も有効である。圧力媒体の吸引は、圧力容器に設けた圧
媒入口及び/又は圧媒出口を介して行われる。圧力媒体
吸引手段としては、例えば、真空ポンプ、イジェクター
等が用いられる。
CIP成形装置の一例を示す。図3のCIP成形装置1
4において、圧媒タンク32は、高圧ポンプ33、増圧
機34、及び第1高圧弁35を介して圧媒入口31に接
続されるとともに、第3高圧弁36を介して圧媒出口3
0に接続され、閉ループを形成している。又、第3高圧
弁36を介するラインと並列に、イジェクター39及び
第2高圧弁40を有するラインが設けられている。
記の圧縮空気供給手段と併用すれば、成形用ゴム型の復
元に要する時間をさらに短縮することができ効果的であ
る。
縮空気供給手段とを併用したCIP成形装置の例を示
す。
のCIP成形装置と図3のCIP成形装置とを組み合わ
せた構成を有する。又、図5に示すCIP成形装置14
は、図2のCIP成形装置と図3のCIP成形装置とを
組み合わせた構成を有する。
形用ゴム型の外周側からの圧力媒体の吸引除去は、圧力
媒体の自然流出により成形用ゴム型にかかる圧力が低下
し、5kgf/cm2以上、40kgf/cm2以下の範
囲にある時に行うことが好ましい。さもなければ、成形
用ゴム型の成形体からの脱離が急激に起こり、応力開放
により成形体にクラックが発生する恐れがあるからであ
る。
に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。
7.0mm、内径42.7mm、高さ435mmの有底
円筒成形体を作製した。この成形体は、ナトリウム−硫
黄電池用のβ−アルミナ管として用いられるものであ
る。
成を示す。CIP成形装置14において、圧力容器2の
内部には、円筒状の成形用ゴム型4及び円柱状のマンド
レル3が配設され、成形用ゴム型4の上部及び下部に
は、それぞれトップパンチ11及びボトムパンチ9が配
設されている。トップパンチ11にはトップゴム栓10
が取り付けられている。成形空間8は、成形用ゴム型4
の内周面、マンドレル3の周面、トップゴム栓10の下
端面、及びボトムパンチ9の上面により形成される。成
形用ゴム型4の外周面には、成形用ゴム型4を包囲する
ように圧媒シールゴム5が配設されている。なお、成形
用ゴム型4及びトップゴム栓10はウレタンゴムから成
り、その硬度はHs(A)で70°である。
成り、トップパンチ11は、蓋部2bに設けた孔部13
内に嵌合的に取り付けられている。蓋部2bは通気口1
6を有し、これは蓋部2bの上端面24及び孔部13内
壁に開口部18、26を有する。トップパンチ11の外
周面には、円周方向にシールリング19が設けられてい
る。通気口16は、高圧弁44及びエアードライヤー4
2を介してコンプレッサー43に接続されている。
圧機34、及び第1高圧弁35を介して圧媒入口31に
接続されるとともに、第4高圧弁36を介して圧媒出口
30に接続され、閉ループを形成している。又、第4高
圧弁36を介するラインと並列に、減圧制御装置37及
び第3高圧弁38を有するライン、並びにイジェクター
39及び第2高圧弁40を有するラインが設けられてい
る。
空間8への成形用粉末の充填を行った。トップパンチ1
1を外した状態で、マンドレル3を装着したボトムパン
チ9を圧力容器2の下部に取り付けた。粉末計量供給装
置(図示せず。)を孔部13の上方に設置し、予め計量
した420gの粉末を孔部13を介して成形空間8に充
填した。
孔部13に装着し、圧力容器2をプレスフレーム(図示
せず。)内に収納した後、圧媒出口30を第2〜第4高
圧弁40、38、36で閉じた状態で、高圧ポンプ33
及び増圧機34を用いて圧媒入口31より圧力媒体を注
入した。常圧から2000kgf/cm2まで昇圧し、
2000kgf/cm2で3秒間保持した。なお、プレ
スフレームは、トップパンチ11及びボトムパンチ9
が、成形圧により圧力容器2から突出するのを防ぐため
に用いられる。
開始した。まず、圧媒入口31を第1高圧弁35で閉じ
るとともに第4高圧弁36を開放し、圧媒の自然流出に
より、2000kgf/cm2から200kgf/cm2
まで減圧した。次に、第4高圧弁36を閉じるとともに
第3高圧弁38を開き、減圧制御装置37を用いて20
0kgf/cm2から20kgf/cm2まで減圧した。
なお、減圧制御装置37は、減圧速度を制御するために
用いられ、350kgf/cm2以下の圧力で作用す
る。次に、第3高圧弁38を閉じるとともに第2高圧弁
40を開き、イジェクター39により圧力媒体の吸引を
開始した。加圧レベルが0kgf/cm2になった時点
で圧力容器2をプレスフレームから取り出し、シールリ
ング19が通気口16の上方に位置するようにトップパ
ンチ11を移動させ、通気口16より成形空間8内に圧
縮空気を導入した。
形体の取り出しは、圧縮空気の導入開始5秒後に、トッ
プパンチ11を外した上でボトムパンチ9を下方に移動
させることにより行った。その後、圧縮空気の導入を停
止した。なお、圧力媒体の吸引は、次のサイクルの粉末
充填後、トップパンチ11が圧力容器2に装着されるま
で継続した。
うことにより、従来に比べ、成形サイクル全体に要する
時間を約15秒短縮することができた。即ち、従来は成
形用ゴム型の復元に長時間を要したため、成形体取り出
し後すぐには次の成形サイクルに移れず、約15秒の待
機時間を設けていたが、上記のCIP成形装置を用いた
場合は待機時間を設ける必要が無くなり15秒の短縮が
可能となった。なお、復元が完了したか否かは、成形に
必要な所定重量の成形用粉末を充填してトップパンチを
閉じた際に、成形空間内の成形用粉末の上端が圧力容器
をプレスフレームに収容することができる範囲にあるか
否かで判断した。即ち、復元が不十分の場合は成形空間
の容積が小さくなるため、成形用粉末の上端が上昇して
トップパンチが十分に閉じず、プレスフレームに収容す
ることができなくなる。
縮空気供給手段又は圧力媒体吸引手段を有するため、減
圧時における成形用ゴム型の復元を短時間で行うことが
でき、成形効率の向上を図ることができる。又、これら
を併用することにより、成形用ゴム型の復元時間をより
短縮することができる。
らに、圧力容器を貫通して成り、トップパンチを嵌合的
に装着すべく圧力容器に設けた孔部の内壁に開口部を有
する通気口を設けることにより、圧縮空気供給の際に、
トップパンチを外したり、空気導入管を挿入するという
手間が省け、成形サイクルをさらに短縮することができ
る。又、上記孔部の内周面とトップパンチの外周面との
隙間を閉塞するシール部材をトップパンチの外周面に設
けることにより、圧力容器に設けた孔部の内周面とトッ
プパンチの外周面とを気密に保持できるため、圧縮空気
による圧力を効果的に働かせることができ、成形用ゴム
型の復元に要する時間をさらに短縮することができる。
明図である。
説明図である。
す断面説明図である。
す断面説明図である。
す断面説明図である。
す断面説明図である。
断面説明図である。
説明図である。
明図である。
を示す断面説明図である。
4・・・成形用ゴム型、5・・・圧媒シールゴム、6・・・圧媒
出入口、7・・・シールゴムホルダー、8・・・成形空間、9
・・・ボトムパンチ、10・・・トップゴム栓、11・・・トッ
プパンチ、12・・・成形体、13・・・圧力容器蓋部の孔
部、14・・・CIP成形装置、16・・・通気口、18・・・
通気口の開口部、19・・・シールリング、22・・・圧縮空
気供給手段、23・・・吸引手段、24・・・蓋部の上端面、
26・・・通気口の開口部、29・・・粉末計量供給装置、3
0・・・圧媒出口、31・・・圧媒入口、32・・・圧媒タン
ク、33・・・高圧ポンプ、34・・・増圧機、35・・・第1
高圧弁、36・・・第4高圧弁、37・・・減圧制御装置、3
8・・・第3高圧弁、39・・・イジェクター、40・・・第2
高圧弁、42・・・エアードライヤー、43・・・コンプレッ
サー、44・・・高圧弁、45・・・圧縮空気導入管、46・・
・蓋、47・・・圧力ゲージ。
Claims (8)
- 【請求項1】 成形用ゴム型内の成形空間に成形用粉末
を充填した後、当該成形用ゴム型の外周側から圧力媒体
により静水圧加圧を施すことにより成形を行い、続いて
当該成形用ゴム型の外周側から圧力媒体を除去すること
により当該成形用ゴム型を復元して成形体を取り出す乾
式静水圧加圧成形装置であって、 当該成形用ゴム型内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給
手段を備えたことを特徴とする乾式静水圧加圧成形装
置。 - 【請求項2】 成形用ゴム型と、 それを収容する圧力容器とを備え、 当該成形用ゴム型内の成形空間に成形用粉末を充填した
後、当該成形用ゴム型の外周側から圧力媒体により静水
圧加圧を施すことにより成形を行い、続いて当該成形用
ゴム型の外周側から圧力媒体を除去することにより当該
成形用ゴム型を復元して成形体を取り出す乾式静水圧加
圧成形装置であって、 当該圧力容器に設けた圧媒入口及び/又は圧媒出口か
ら、圧力媒体を除去する圧力媒体吸引手段を有すること
を特徴とする乾式静水圧加圧成形装置。 - 【請求項3】 当該成形用ゴム型内に圧縮空気を供給す
る圧縮空気供給手段を備えた請求項2に記載の乾式静水
圧加圧成形装置。 - 【請求項4】 当該成形用ゴム型を収容する圧力容器
と、 当該圧力容器の上部に設けた孔部内に嵌合的に装着され
たトップパンチと、 当該成形用ゴム型内に圧縮空気を導入するための通気口
とを備え、 当該通気口は、当該圧力容器の当該孔部内壁に開口部を
有するとともに、当該開口部より斜め上方に当該圧力容
器を貫通し、 当該トップパンチは、当該孔部の内周面と当該トップパ
ンチの外周面との隙間を閉塞するシール部材を有し、 当該シール部材が当該通気口の上方に位置するように当
該トップパンチを移動させることにより、当該孔部が当
該トップパンチによって閉塞された状態で、当該成形空
間が当該通気口を介して当該圧縮空気供給手段と連通
し、 当該シール部材が当該通気口の下方に位置するように当
該トップパンチを移動させることにより、当該通気口と
当該成形空間との連通が遮断される請求項1に記載の乾
式静水圧加圧成形装置。 - 【請求項5】 当該圧力容器に設けた圧媒入口及び/又
は圧媒出口から、圧力媒体を除去する圧力媒体吸引手段
を有する請求項4に記載の乾式静水圧加圧成形装置。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかの請求項に記載
の乾式静水圧加圧成形装置を用いて成形を行うことを特
徴とする乾式静水圧加圧成形方法。 - 【請求項7】 圧力媒体によって成形用ゴム型にかかる
圧力が5kgf/cm2以上、40kgf/cm2以下の
範囲にある時に、圧力媒体の吸引除去を行う請求項6に
記載の乾式静水圧加圧成形方法。 - 【請求項8】 圧力媒体によって成形用ゴム型にかかる
圧力が5kgf/cm2以上、40kgf/cm2以下の
範囲にある時に、圧縮空気の成形用ゴム型内への供給を
行う請求項6又7に記載の乾式静水圧加圧成形方法。
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Cited By (4)
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1995
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