| 【発明の名称】 |
ホットプレス炉 |
| 【発明者】 |
【氏名】中務 栄治
【氏名】山内 一平
【氏名】武田 正夫
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| 【要約】 |
【課題】炉の構造を複雑にすることなく、適正なプレス力を導入することのできるホットプレス炉を提供する。
【解決手段】炉内の断熱材２によって包囲される位置にベース６、ダイス３及びパンチ４によって拡縮可能な処理空間Ｓを閉成し、断熱材２の内側に配置したヒータ５により加熱した状態でパンチ４を移動させることにより、処理空間Ｓ内に充填した粉体ａをプレスするようにしたものにおいて、ダイス３を、断熱材２を貫通する支柱１０により支持するとともに、この支柱１０にダイス３の重量を上回るプリロードを加えるスプリング１１を断熱材２の外に設置しておくこととした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】炉内の断熱材によって包囲される位置にベース、ダイス及びパンチによって拡縮可能な処理空間を閉成し、断熱材の内側に配置したヒータにより加熱した状態でパンチを移動させることにより、処理空間内に充填した粉体をプレスするようにしたものにおいて、ダイスを、断熱材を貫通する支柱により支持するとともに、この支柱にダイスの重量を上回るプリロードを加えるスプリングを断熱材の外に設置したことを特徴とするホットプレス炉。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファインセラミックス等の新素材を高い純度で製造する際に特に好適に利用されるバッチ式あるいは連続式のホットプレス炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ホットプレスは、粉体を高温・高圧下に焼結して高密度・高純度の素材を製造する技術である。従来のホットプレス炉は、一般に、炉内の断熱材によって包囲される位置にダイスとパンチによって拡縮可能な処理空間を閉成し、この処理空間を、断熱材の内側に配置したヒータにより加熱した状態でパンチを移動させることにより、処理空間内に充填した粉体をプレスするように構成される。
【０００３】前記処理空間は、実際には固定されたベース上にダイスとパンチによって閉成され、上から降下したパンチとベースの間で粉体をプレスするのが通例であるが、プレス時に粉体がダイスとの間の摩擦の影響を受け、これによりパンチが粉体をプレスしようとする力に抑止力が働く場合には、パンチを上下に配置して上下から同時に内部の粉体をプレスしたり、炉内にスプリングを配置してその自由端にダイスを載置し、摩擦によってダイスの降下を許容し得るようにしている例もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上下からプレスする方式は、パンチをプレスするためのプレス機構が２倍必要になり、炉構造が複雑化するという欠点がある。一方、スプリングで支持する方法は、耐熱材を用いたスプリングが必要になり、高価になると同時に、スプリングの荷重設定が難しく、またスプリングが邪魔になってダイス、粉体及びパンチからなるワークの設置が妨げられ易いという難点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決するために、本発明は、炉内の断熱材によって包囲される位置にベース、ダイス及びパンチによって拡縮可能な処理空間を閉成し、断熱材の内側に配置したヒータにより加熱した状態で、パンチにより処理空間内に充填した粉体をプレスするようにしたものにおいて、ダイスを、断熱材を貫通する支柱により支持するとともに、この支柱にダイスの重量を上回るプリロードを加えるスプリングを断熱材の外に設置したものである。
【０００６】このような構成において、パンチを降下させた際に粉体とダイスとの間に摩擦が生じた場合、その摩擦が小さいときはパンチが粉体をプレスしようとする力にダイス側から抑止力が働くことは殆どない。一方、摩擦が大きく、本来ならパンチが粉体をプレスしようとする力にダイス側から抑止力が働くときは、支柱を介してダイスを受けるスプリングにプリロードを越える押し下げ力が作用することによって、スプリングは圧縮されながらダイスの降下を許容し、その結果、粉体とダイスの間の相対移動が回避されて、パンチが粉体をプレスしようとする力にダイス側から抑止力が働くことが防止される。
【０００７】このようにして、本発明は、パンチを移動させるためのプレス機構を一対に設けることなく、有効なプレス効果を上げることができる。しかも、スプリングは直接加熱雰囲気に晒されるこがないので、通常のバネ材料を使用して安価に構成することができる。また、スプリングはプリロードを加えられており、自由長に伸長しているものではないため、ベースの上端と同位置に支柱の支持面を配置すればワークの設置が妨げられることもない。さらに、スプリングが処理空間の外に位置するため、ダイスの連続供給も容易に行うことができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。この実施例におけるホットプレス炉は、粉体ａを高温・プレス下に焼結して高密度・高純度の素材を製造するために用いられるもので、炉体１内の断熱材２によって包囲される位置にダイス３とパンチ４によって拡縮可能に処理空間Ｓを閉成し、この処理空間Ｓを断熱材２の内側に配置したヒータ５により加熱して、その状態下にパンチ４で処理空間Ｓ内に充填した粉体ａをプレスするようにしたものである。
【０００９】具体的に説明すると、炉内には、炉体１の底部を貫通してベース６が挿入され、このベース６の上端６ａが前記処理空間Ｓに臨む位置に配置してあり、このベース６上にダイス３及びパンチ４によって処理空間Ｓを閉成するようにしている。ダイス３は、円筒状をなし、その内周に必要に応じてスリーブ７が内装されるもので、このスリーブ７の下端側の内側にスペーサ８を嵌装し、粉体ａを充填後に上端側の内側にパンチ４を嵌装するようにしている。これらダイス３、パンチ４及びスペーサ８は、ワークＷとして一体的に扱われ、ベース６上に挿脱するときはリフタＲが使用される。ワークＷを所定位置に配置した際にパンチ４を下方に向けてプレスし得る位置には、プッシャ９が炉体１を貫通して挿入してあり、このプッシャ９によりパンチ４を降下させて、粉体ａを圧縮するようにしている。
【００１０】このような構成において、本実施例は、前記ダイス３の底面を３等分した位置を支持すべく、炉体１の底部及び断熱材２を貫通して下方から３本の支柱１０を挿入し、この支柱１０を、所定のプリロードを付与したスプリング１１によって支持するようにしている。スプリング１１は、炉体１に支持させて炉外に配置したスプリングケース１２に収容されているもので、一端をこのスプリングケース１２の内壁に弾接させ、他端をスプリングケース１２内に移動可能に配置したスプリングリテーナ１３に弾接させており、支柱１０はスプリングケース１２内のスプリングリテーナ１３に一体的に固定されている。スプリングケース１２には、スプリング１１に付勢されたスプリングリテーナ１３の突出を規制するストッパ１２ａが設けてあり、このストッパ１２ａに当接したオフセット位置で、前記支柱１０にダイス３の重量＋αのプリロードＰを付与しておくようにしている。前記オフセット位置で、支柱１０の支持面１０ａはベース６の上端６ａとほぼ同じ高さ位置にあるように設定されている。
【００１１】次に、本実施例の取扱いについて説明する。ダイス３及びパンチ４によって閉止される処理空間Ｓに粉体ａを閉じ込めたワークＷを、リフタＲによって前記ベース６の上端６ａに設置する。実際には、ワークＷのうちのスペーサ８はベース６上に載置されるが、ダイス３はその周囲に位置する支柱１０の支持面１０ａに載置される。
【００１２】支柱１０には、スプリング１１のプリロードＰが作用しているため、プレス力が作用しない間は、パンチ４とダイス３の位置がずれることがなく、ワークＷは安定して炉内に設置される。この後、炉を閉止して、内部を図示しない排気系により排気するとともに、ヒータ５に通電して炉内を加熱し、その状態でプッシャ９を降下させると、パンチ４を介して粉体ａが圧縮される。パンチ４を降下させた際に粉体ａとダイス３との間（ダイス３の内周にスリーブ７が設けてある場合には粉体ａとスリーブ７の間）に摩擦がある場合、その摩擦が小さいときはパンチ４が粉体ａをプレスしようとする力にダイス３側から抑止力が働くことは殆どない。一方、摩擦がそれよりも大きく、本来ならパンチ４が粉体ａをプレスしようとする力にダイス３側から抑止力が働くときは、支柱１０を介してダイス３を受けるスプリング１１にプリロードＰを越える押し下げ力が作用することによって、スプリング１１は圧縮されながらダイス３の降下を許容し、その結果、粉体ａとダイス３の間の相対移動が回避されて、パンチ４が粉体ａをプレスしようとする力にダイス３側から抑止力が働くことが防止される。この実施例では、スプリング１１によるプリロードＰはプッシャ９のプレス力や上記摩擦力に比して無視し得る程度に小さい値とされ、大抵はダイス３が粉体ａと共に降下するように設定されている。
【００１３】なお、プリロードＰがダイス３の重量とワークＷの全重量の間にある場合は、ワークＷは少なくとも一部の荷重がベース６上に支持された状態となる。また、プリロードＰがワークＷの全重量＋αのときは、ワークＷは実質的にその荷重の全てを支柱１０に支持させた状態となる。何れによるかは、ワークＷのハンドリングの容易な方を選択すればよい。
【００１４】以上のようなものであれば、ダイス３は宙に浮いているのと同じ状態になり、ワークＷに作用する摩擦力の影響を最小に押さえることができるので、パンチ４をプレスするためのプッシャ９等のプレス機構が図示のように単一のものであっても、有効なプレス効果を上げることができる。しかも、スプリング１１は直接加熱雰囲気に晒されるこがないので、通常のバネ材料を使用して安価に構成することができる。また、スプリング１１はプリロードＰを加えられており、ベース６の上端６ａと同位置に支柱１０の支持面１０ａを配置しているため、伸長した自由端にダイス３を支持させる場合のようにダイス３の設置が妨げられることもない。さらに、スプリング１１が処理空間Ｓの外に位置するため、ダイス３の連続供給も容易に行うことが可能となる。
【００１５】なお、各部の具体的な構成は、図示実施例のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載される効果を奏する。すなわち、本発明は、この種のホットプレス炉としての一般的構成を備えているものにおいて、ダイスを、断熱材を貫通する支柱により支持するとともに、この支柱に断熱材の外に設置したスプリングからダイスの重量を上回るプリロードを加えておくようにしたものである。
【００１７】このため、粉体とダイスの間に摩擦がある場合には粉体の圧縮につれてダイスの降下を許容して、粉体とダイスの相対移動を回避し、パンチが粉体をプレスしようとする力にダイス側から抑止力が働くことを有効に防止することができる。したがって、本発明によれば、パンチを移動させるためのプレス機構を一対に設けることなく、有効なプレス効果を上げることが可能となる。
【００１８】しかも、スプリングは直接加熱雰囲気に晒されるこがないので、通常のバネ材料を使用して安価に構成することができ、またスプリングにプリロードを加えておくことでベース上へのワークの設置も適切に行うことができる。その上、スプリングを処理空間の外に位置づけておくことにより、ダイスの連続供給も容易に行うことが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１１５９６１９
【氏名又は名称】島津メクテム株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２１日（１９９９．１２．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５３３８
【弁理士】
【氏名又は名称】赤澤 一博
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４１６２（Ｐ２００１−１７４１６２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６３４９７ |
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