JP3164242U - 同圧多軸加圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体から複数の成形体を簡便な操作により一度に作製することができ、かつ各成形体の密度を均一にすることができ、かつ複雑な機構と加圧力の個々の調整とが必要無い同圧多軸加圧装置を提供する。【解決手段】応力によりその軸線に沿って移動可能である複数の押棒２と、該押棒の一端部を収容する複数のシリンダ１７を有するハウジング３と、前記シリンダと隣接する前記シリンダとの間の内壁面に設けられ、隣接するシリンダ間が連通可能な連通孔と、前記シリンダ内に封入される非圧縮性流体５と、前記押棒の他端部を挿入可能でかつ被加圧物を収容可能な複数の収容部６とを備えることを特徴とする同圧多軸加圧装置１。【選択図】図１

Description

この考案は、同圧多軸加圧装置に関し、更に詳しくは、粉体から複数の成形体を簡便な操作により一度に作製することができ、かつ各成形体の密度を均一にすることができ、かつ複雑な機構と加圧力の個々の調整とが必要無い同圧多軸加圧装置に関する。

従来において一度に複数の成形体を作製することのできる加圧装置が開発されてきた。

例えば、特許文献１に記載の「粉末成形プレス装置」は、「エア源に接続された２ポート切換弁であり、ブースター２にパイプを介して与えられたエアー圧はブースター２内のオイルの油圧力に変換されて共通の油圧シリンダ内に複数配設した上パンチに一定の加圧力を与える加圧力一定化装置１０」を備えて成ると記載されている（特許文献１の段落番号００１１欄、及び図１参照。）。また、前記「粉末成形プレス装置」は、「圧縮成形体としては複数の圧粉体を密度一定に保った圧縮密度一定で高さは異なる成形体を、複数個同時に得ることが出来ると共に、１つのホールドダウンエアシリンダで複数の上パンチを同時保持し、圧粉体を取り出すことが出来るので、割れ、反りのない圧粉体を簡単な構成のプレス装置で容易に得ることができる」という技術的効果を奏する（特許文献１の段落番号００３２欄参照。）。

しかしながら、従来における一度に複数の成形体を作製することのできる加圧装置は、複数の成形体の密度を一定にする手段として、様々な電気的制御を用いた手段を採用していることが多かった。これは装置の巨大化、装置の機構の複雑化、及び操作工程の増加を招いていた。

特開平９−１６８８９９号公報

この考案が解決しようとする課題は、粉体から複数の成形体を簡便な操作により一度に作製することができ、かつ各成形体の密度を均一にすることができ、かつ複雑な機構と加圧力の個々の調整とが必要無い同圧多軸加圧装置を提供することである。

前記課題を解決するための手段として、
（１）応力によりその軸線に沿って移動可能である複数の押棒と、
前記押棒の一端部を収容する複数のシリンダを有するハウジングと、
前記シリンダと隣接する前記シリンダとの間の内壁面に設けられ、隣接するシリンダ間が連通可能な連通孔と、
前記シリンダ内に封入される非圧縮性流体と、
前記押棒の他端部を挿入可能でかつ被加圧物を収容可能な複数の収容部とを備えることを特徴とする同圧多軸加圧装置、及び、
（２）前記非圧縮性流体がオイルである（１）に記載の同圧多軸加圧装置を挙げることができる。

この考案によると、複数の押棒と複数の収容部とにより、粉体から複数の成形体を簡便な操作により一度に作製することができ、ハウジングと貫通孔と非圧縮性流体とにより押圧力が均一化されるので、各成形体の密度を均一にすることができると共に、加圧力の個々の調整が必要無く、押圧力の均一化に複雑な機構が必要無い同圧多軸加圧装置を提供することができる。

図１は、この考案に係る同圧多軸加圧装置の一実施態様を示す断面図である。 図２は、図１に示す同圧多軸加圧装置の一部断面俯瞰図である。 図３は、この考案に係る同圧多軸加圧装置の他の実施態様を示す断面図である。 図４は、図２に示す同圧多軸加圧装置の操作説明断面図である。 図５は、図２に示す同圧多軸加圧装置の操作説明断面図である。 図６は、図２に示す同圧多軸加圧装置の操作説明断面図である。 図７は、図２に示す同圧多軸加圧装置の操作説明断面図である。 図８は、図２に示す同圧多軸加圧装置の操作説明断面図である。 図９は、図２に示す同圧多軸加圧装置の操作説明断面図である。

以下に、この考案に係る同圧多軸加圧装置の実施態様を、図面を参照しつつ説明することにする。

図１には、この考案の一実施態様である同圧多軸加圧装置１が示されている。

同圧多軸加圧装置１は、押棒２と、ハウジング３と、貫通孔４と、非圧縮性流体５と、収容部６とを備えている。

押棒２は、応力によりその軸線に沿って移動可能であり、複数設けられて成る棒状部材である。押棒２は、同圧多軸加圧装置１を用いて成形体を作製するときに、被加圧物である粉体に対して圧力を加える部材であり、図１における下方向に押棒２の軸線に沿って移動することにより粉体に対する加圧力を発生することになる。各押棒２の軸線は、互いに平行になるように設置されており、通常は押棒２の軸線が同圧多軸加圧装置１の設置面に対して垂直になるように設置される。なお、この考案に係る同圧多軸加圧装置においては、押棒を設ける数は複数本であれば特に制限されない。

この考案に係る同圧多軸加圧装置が圧力を加える対象である被加圧物としては、粉体の成形に用いられる材料であれば良く、例えば小麦粉、砂糖及び混合薬等の粉体を挙げることができ、流動性を有し、多少の水分、又はバインダ等を含む粉体が好ましい。

押棒２は、軸線に直交する断面形状が円形であり、全体形状が略円柱形状である。なお、この考案に係る同圧多軸加圧装置においては、後述のハウジングの形状、又は作製する成形体の形状等に応じて、押棒の形状を多角柱形状等に変更することもできる。

押棒２の材料としては、非圧縮性流体５及び被加圧物によって不可逆的な変質を生じることが無く、かつ成形体を作製するときの応力によって破断しない材料であれば良く、例えば金属、セラミックス、又はプラスチック等を用いることができる。また、押棒２の太径部７と細径部８とは同一の材料により形成されていても良く、異なる材料により形成されていても良い。

押棒２は、それぞれ太さの異なる太径部７と細径部８とが、接続手段９により接続されることにより形成されて成る。押棒２の大きさ、つまり押棒２の太さ及び長さとしては、成形体の大きさ、同圧多軸加圧装置１の設置領域、及び後述のハウジング３の大きさ等に応じて適宜設定することができる。

更に、同圧多軸加圧装置１においては太径部７がハウジング３内に挿入され、かつ細径部８が粉体を押圧するようになっているが、この考案に係る同圧多軸加圧装置においては、押棒の一端部がハウジング内に挿入され、かつ粉体を押圧可能である限り太径部及び細径部の位置関係に制限は無く、太径部が粉体を押圧し、かつ細径部がハウジング内に挿入されるようにしても良い。

この考案に係る同圧多軸加圧装置においては、この考案の目的を達成することができる限り押棒に太径部及び細径部を設けなくても良く、一端部から他端部まで一定の太さであっても良い。

押棒２における太径部７と細径部８とを接続する接続手段９の接続態様としては、図１には螺合である態様を示したが、特に限定されることは無く、例えば嵌合、接着、又は溶着等を採用することができる。なお、接続手段９は、太径部７と細径部８とが着脱可能であるのが好ましい。太径部７と細径部８とが着脱可能であると、例えば細径部８が挿入される後述の収容部６の大きさに応じて細径部８を取り替えるだけで良い。

押棒２において、太径部７の自由端部が一端部１０であり、細径部８の自由端部が他端部１１である。

太径部７の一端部１０の近傍でかつ太径部７の周側面には、押棒２の軸線に直交する方向でかつ外側に張り出すようにして、鍔部１２が設けられている。更に、太径部７及び鍔部１２に密着するように、パッキン１３が付設されている。また、押棒２の一端部１０には、有底円筒体である内部筒体１４の底面部が固定部材１５により固定されている。鍔部１２及びパッキン１３は、非圧縮性流体５が後述のハウジング３から漏出しないように、ハウジング３内を液密状態に保持することができる部材である。なお、鍔部１２、パッキン１３、及び内部筒体１４については、後述のハウジング３の説明と共に詳述する。

細径部８における他端部１１の下端面１６は、同圧多軸加圧装置１を使用するときの被加圧物である粉体を押圧する面であり、押棒２の軸線に直交する方向に設けられた平坦面である。なお、この考案に係る同圧多軸加圧装置において、押棒の下端面は、粉体を押圧することができる限り、作製する成形体の形状、特に成形体の被押圧面の形状に応じて変更可能であり、押棒２の軸線に直交する方向に設けられた平坦面に代えて、例えば凹凸面、曲面又は押棒の軸線に対して斜めに形成される平坦面等であっても良い。

続いて、ハウジング３は、押棒２の一端部１０を収容する複数のシリンダ１７を有している。更に言うと、同圧多軸加圧装置１におけるハウジング３は、図１に示されるように、筒部１８と底部１９と止栓２０とから成る。

筒部１８は、シリンダ１７が貫設されており、シリンダ１７の内部に流体を投入可能になっている。同圧多軸加圧装置１のシリンダ１７は円筒状の貫通孔として形成されている。これにより、同圧多軸加圧装置１においては、押棒２の鍔部１２及びパッキン１３が、シリンダ１７の内壁面２１を、押棒２の軸線及びシリンダ１７の軸線に沿って移動可能なようになっている。

同圧多軸加圧装置１には、押棒２と同数のシリンダ１７が設けられている。各シリンダ１７の軸線は、互いに平行であり、シリンダ１７内に挿入される押棒２の軸線と一致している。つまり、押棒２の鍔部１２、パッキン１３、及び内部筒体１４がシリンダ１７内を押棒２の軸線に沿って移動すると、押棒２は、平行に移動することになる。

底部１９は、筒部１８に固定配置されている。詳述すると、同圧多軸加圧装置１には、押棒２及びシリンダ１７と同数の挿通孔２２を有する底部１９が、板状部材として設けられている。底部１９は、ハウジング３を設置したときに筒部１８の下側に位置する面に、適宜の固定手段により固定されている。底部１９に設けられた挿通孔２２は、各挿通孔２２の軸線が平行になるように設けられた貫通孔である。挿通孔２２は、押棒２の太径部７が挿通可能な孔である。なお、挿通孔２２の内径は、太径部７の周側面が挿通孔２２の壁面に摺動することができるように、太径部７の直径に応じて決定すると良い。よって、押棒２は挿通孔２２及びシリンダ１７内を摺動するので、各挿通孔２２の軸線と、各押棒２の軸線と、各シリンダ１７の軸線とは平行である。

なお、挿通孔２２の内径は、押棒２の鍔部１２における最も外側に張り出した部位の長さよりも小さく形成されている。これにより、同圧多軸加圧装置１を図１のように設置して静置したときに、鍔部１２が底部１９、特に挿通孔２２の開口部に当接することになるので、押棒２がシリンダ１７及び挿通孔２２から抜け落ちることがない。

なお、底部１９の外表面であって挿通孔２２の開口部には、押棒２の周側面に摺接するようにしてダストシール２３が配置されている。ダストシール２３は、押棒２がシリンダ１７内に押し込まれていないときに押棒２の周側面に付着したいわゆるダストが、押棒２がシリンダ１７内に押し込まれたときにシリンダ１７内に封入されることになる非圧縮性流体に、混入することを防止可能な部材である。非圧縮性流体内へのダストの混入を防止することにより、ダストに起因するシリンダ内の圧力変調を防止することができるので、この発明に係る同圧多軸加圧装置の加重の正確性が向上することになる。ダストシール２３としては、例えば押棒２の周側面に密着するような弾性ゴムを用いることができる。

止栓２０は、シリンダ１７から非圧縮性流体が漏出するのを防止可能なシリンダ１７の密封手段である。止栓２０は、シリンダ１７の開口部であって、底部１９及び押棒２によって液密に封止されている開口部とは反対側の開口部と、シリンダ１７の外周面に貫設されて成る横穴２４とに設置されている。横穴２４は、シリンダ１７の開口部以外にシリンダ１７の内外を連通せしめる貫通孔であり、例えば非圧縮性流体の出し入れに使用することができる。

止栓２０は、被加圧物に対して加えた応力の反作用により非圧縮流体を介して止栓２０に作用する圧力によってシリンダ１７の一開口部及び横穴２４から脱離しない程度に固定されていれば良く、例えばシリンダ１７の一開口部及び横穴２４に対して嵌合、螺合、接着、溶着及び適宜の固定手段による固定された態様を採用することができる。

図１に示す同圧多軸加圧装置１は、ハウジング３が筒部１８、シリンダ１７及び底部１９から成るが、この考案に係る同圧多軸加圧装置においては、ハウジングが複数の押棒の一端部を収容し、かつシリンダ内で後述の非圧縮性流体に作用する応力を分散することができる限り、各部材同士が一体化されていても良い。シリンダと非圧縮性流体とについては後述する。

また、この考案に係る同圧多軸加圧装置において、筒部、底部及び止栓の材料としては、非圧縮流体を液密に封入することができ、かつ被加圧物から受ける反作用の応力により変形又は破断しない材料であるのが好ましく、例えば金属、セラミック、及び強化プラスチック等を挙げることができる。

この考案に係る同圧多軸加圧装置において、ハウジングにおけるシリンダの数は、押棒の数よりも多ければ良い。なお、押棒の数よりもシリンダの数が多い場合、押棒が挿入されないシリンダには、シリンダの一開口部に付設される底部に挿通孔を設けないこととしても良い。

ハウジングの全体形状、並びにシリンダ、筒部、底部及び止栓等の形状については、特に制限は無いが、非圧縮性流体から受ける応力で破断し難い形状であるのが好ましく、例えばシリンダの円筒形状等を挙げることができる。

同圧多軸加圧装置１においては、鍔部１２とパッキン１３とがシリンダの内周面に摺動可能であるので、シリンダ１７の内壁面２１と、止栓２０と、押棒２に固定されるパッキン１３及び鍔部１２とによって形成される空間（以下、「シリンダ内部空間」と称することがある。）が液密状態に保持される。もっとも、鍔部及びパッキンに代えて、シリンダ内部空間を液密状態に保持することのできる適宜の封止部材を用いるのであれば、鍔部及びパッキンを設ける必要はない。内部筒体１４は、周側面である側壁３８に側孔３７が設けられて成る有底円筒体である。内部筒体１４の外径は、シリンダ１７の内径に比べて若干小さく形成されている。よって、側壁３８の外表面はシリンダ１７の内壁面２１には接触しておらず、内部筒体１４がシリンダ１７内を円滑に移動することができる。更に、内部筒体１４がシリンダ１７内を移動するときには、側孔３７を非圧縮性流体５が通過可能であるので、内部筒体１４の移動の妨げになることは無い。また、図１における上方向にシリンダ１７内が移動すると、内部筒体１４の開口部である側壁３８上端は、止栓２０の下端面に当接するようになっている。側壁３８の上端が止栓２０の下端面に当接すると、内部筒体１４が固定されている押棒２は、上方向に移動することができなくなる。つまり、側壁３８の上端は、押棒２の移動距離を規制することができるようになっている。

前記貫通孔４は、任意のシリンダ１７と隣接するシリンダ１７との間の内壁面２１に設けられ、隣接するシリンダ間で連通可能な孔である。例えば、図１に示す同圧多軸加圧装置１において、左方に位置するシリンダ１７は、貫通孔４によって、中央に位置するシリンダ１７と、図面の奥側と手前側とに位置するシリンダ（図示せず）との間で連通している。

更に、シリンダ１７内には非圧縮性流体５が封入されている。詳述すると、非圧縮性流体５は、前記シリンダ内部空間に封入されており、シリンダ内部空間が液密状態に保持されているので、ハウジング３外に漏出することが無い。

非圧縮性流体５が封入されてなるシリンダ内部空間は貫通孔４によって隣接するシリンダ内部空間と連通しているので、全てのシリンダ内部空間が同じ非圧縮性流体５を共有していることになる。

よって、例えば同圧多軸加圧装置１において、被加圧物から受ける反作用の応力により、図１の左方に位置する押棒２が左方に位置するシリンダ１７の上方に向かって押し込まれたときに、ハウジング３は押棒２の鍔部１２、パッキン１３、及び止栓２０により液密状態に保持されているので、左方に位置するシリンダ内部空間で減少した体積分の非圧縮性流体５が隣接するシリンダ内部空間に流入する。つまり、押棒２の移動で非圧縮流体５の移動を生じることにより、シリンダ１７内の圧力は常に分散されている。

この考案に係る同圧多軸加圧装置において非圧縮性流体としては、応力を受けても体積が不変である又は体積の変化が無視できる流体であれば良く、例えば機械油、液状ポリブタジエン、液状ポリイソプレン又は水等を用いることができる。なお、シリンダに封入される非圧縮性流体として好ましいのは、油圧用オイルである。また、シリンダ内は、空気などが混入していない非圧縮性流体で満たされる態様が好ましい。

この考案に係る同圧多軸加圧装置において連通孔の数、形状及び大きさは、少なくとも非圧縮性流体が連通孔を介して隣接するシリンダ間を流通することができれば良く、特に制限されない。なお、連通孔の態様としては、非圧縮性流体が連通孔を介して隣接するシリンダ間を流通するときに、非圧縮性流体の流通を妨げるような連通孔の数、形状及び大きさでないのが好ましく、非圧縮性流体の組成及び粘度等を考慮して決定すると良い。

また、連通孔の位置は、シリンダ内に非圧縮性流体を封入した上で適宜の被加圧物を加圧する場合に、被加圧物に対してかける荷重の中で最大の荷重をかけたときに押棒が反作用を受ける方向に押し込まれる位置、つまり押棒の移動し得る範囲の上死点よりも止栓側に位置するように設けておけば良い。これにより、押棒が最大までシリンダ内に押し込まれても、押棒の端部、例えば内部筒体、パッキン及び鍔部等が連通孔の設けられた位置に差し掛からないこととなり、非圧縮性流体が底部側に漏出しない。よって、同圧多軸加圧装置の使用時においてもハウジングの液密状態が保持される。

なお、同圧多軸加圧装置１のように、シリンダ１７の一開口部に配置された止栓２０の下端面に貫通孔４の一部が接する程度であると、押棒２が図１における上方に移動してもパッキン１３及び鍔部１２等が貫通孔４の設けられた位置にまで達し難いので好ましい。

続いて、収容部６は、押棒２の他端部１１を挿入可能でかつ被加圧物を収容可能である。同圧多軸加圧装置１においては、上型２５と下型２６とから複数の収容部６が一体的に形成されている。詳述すると、上型２５は、塊状体であり、軸線が平行に成るように複数の貫通孔である挿入部２７が設けられている。下型２６は、上型２５の挿入部２７における一方の開口部を閉鎖するようにして、上型２５に係合される板状部材である。

上型２５と下型２６とは着脱自在であるのが好ましく、例えば被加圧物を押棒２によりおうあつするときには上型２５と下型２６とを固定しておいて、収容部６から成形体を取り出すときには上型２５と下型２６との固定状態を解除することができれば、成形体を取り出し易くなる。

挿入部２７は、押棒２の細径部８が挿入可能に形成されており、その軸線に直交する断面が円形の貫通孔である。なお、挿入部２７の軸線と押棒２の軸線とは一致している。

上型２５及び下型２６の材料としては、被加圧物を介して押棒２から受ける応力によって変形及び破断しない材料であると良く、例えば金属、セラミック又はプラスチック等を用いることができる。また、上型２５及び下型２６の形状としては、挿入部２７が所望の成形体の形状に応じて形成されている限り外形には特に制限が無く、同圧多軸加圧装置１の態様以外にも、例えば下型が板体であり、上型が円筒体である態様等を採用することもできる。

この考案に係る同圧多軸加圧装置において収容部の大きさ及び形状としては、所望の成形体の大きさ及び形状に応じて設定される。また、収容部の数は、少なくとも押棒と同数であれば良い。

図１に示す同圧多軸加圧装置１は、ハウジング３が上方に配置され、ハウジング３から押棒２が下方に向けて突出し、ハウジング３及び押棒２の下方に収容部６が配置されており、収容部６の設置面に対して垂直方向に被加圧物を押圧するが、この考案に係る同圧多軸加圧装置においては、被加圧物が収容部から溢出しない程度に同圧多軸加圧装置全体を傾斜又は横倒しにして設置しても良い。なお、同圧多軸加圧装置１は、押棒２の下端面１６が被加圧物を直接押圧する態様であるが、押棒の下端面と被加圧物の表面との間に挿入部とほぼ一致する大きさの板体を付設することによって、同圧多軸加圧装置１の上下が逆になるように設置しても、収容部から被加圧物である粉体が抜け落ちることが無い。

図１の同圧多軸加圧装置１を俯瞰したときの一部切欠断面図を、図２に示す。

図２に示されるように筒部１８には、３行３列に配置される９つのシリンダ１７が設けられている。更に、任意のシリンダ１７は、図２における縦横に隣接する別のシリンダ１７と、貫通孔４を介して連通している。鍔部（図２には図示せず）と、パッキン（図２には図示せず）と、内壁面２１と、止栓２０とで形成されるシリンダ内部空間は、非圧縮性流体５で満たされている。よって、非圧縮性流体５は、任意のシリンダ内部空間は、図２における縦横に隣接する別のシリンダ内部空間と貫通孔４を介して、非圧縮性流体５を共有している。

同圧多軸加圧装置１においては、止栓２０の中心と内部筒体１４の中心とを通るシリンダ１７の軸線が全て平行であり、押棒（図２には図示せず）から非圧縮性流体５に対して、シリンダ１７の軸線に沿って応力が加わることになる。

この考案に係る同圧多軸加圧装置においては、この考案の目的を達成することができる限り、押棒、ハウジング、貫通孔、非圧縮性流体、及び収容部以外の部材を付設することもできる。

ここで、同圧多軸加圧装置１の使用方法及びその作用について、図３〜９を参照しつつ説明する。

図３に示すプレス装置２８は、図１に示した同圧多軸加圧装置１と、同圧多軸加圧装置１を駆動する他の部材とを備えている。詳述すると、同圧多軸加圧装置１を駆動する他の部材としては、押圧力発生部２９、上部固定金具３０、案内部材３１、下部固定金具３２、案内棒３３及び支持部材３４を挙げることができる。また、収容部６における下型２６には、挿入部２７と同数の基部３５を付設した。なお、図３〜９に示す同圧多軸加圧装置１においては、図１に示した同圧多軸加圧装置１の各部材に付した番号と同様の番号を用いることとする。

押圧力発生部２９は、図３における上下方向に移動することができる。また、押圧力発生部２９は上部固定金具３０に接続されていると共に、上部固定金具３０は同圧多軸加圧装置１におけるハウジング３に接続されている。よって、押圧力発生部２９が図３における上下方向に移動すると、押圧力発生部２９、上部固定金具３０及びハウジング３は、一体的に上下方向に移動することになる。押圧力発生部２９の移動は、手動及び電動のいずれであっても良い。

下部固定金具３２は、プレス装置２８の設置面に載置される部材である。また、案内棒３３は、プレス装置２８の設置面に対して垂直に下部固定金具３２から立設している。案内部材３１は、上部固定金具３０に固定的に取り付けられて成る筒状部材である。案内部材３１には、案内棒３３が挿通している。更に、上部固定金具３０と下部固定金具３２とは、相互に平行に配置される板状部材である。よって、例えば押圧力発生部２９が図３における上下方向に移動すると、案内部材３１が案内棒３３の周側面を摺動することになり、上部固定金具３０と下部固定金具３２とが平行状態を維持しつつ、押圧力発生部２９、上部固定金具３０及びハウジング３が一体的に上下方向に移動することになる。

支持部材３４は、下部固定金具３２に取り付けられており、下部固定金具３２近傍において収容部６を着脱自在に支持する部材である。下部固定金具３２において支持部材３４が取り付けられる位置は、押圧力発生部２９が図３における下方向に移動しすることにより、ハウジング３が下方向に移動したときに、収容部６の挿入部２７にハウジング３から突出する押棒２の他端部１１に挿入することができるように決定すると良い。

基部３５は、収容部６における下型２６に組み込まれる部材であって、その一部が挿入部２７内に挿入される。基部３５の形状等については、所望の成形体の形状に応じて決定すると良い。基部３５を設けることにより、下型２６の着脱を容易にすることができるので好ましい。

プレス装置２８により成形体を作製するには、先ず、図４に示すように、収容部６における挿入部２７に、粉体である被加圧物３６を適量投入する。なお、図４に示す右方の挿入部２７、中央の挿入部２７、及び左方の挿入部２７において、それぞれに投入された被加圧物３６は、投入した量と、基部３５から被加圧物３６の表面までの距離とが相違している。

また、図４に示す状態では、押圧力発生部２９は図４における上下方向に移動しておらず、静止状態である。押圧力発生部２９が移動していないので、上部固定金具３０及びハウジング３も静止状態である。更に、静止状態のハウジング３から突出する押棒２の下端面１６は被加圧物３６に接触しないように配置されているので、押棒２がシリンダ１７内で図４における上方向に押し込まれることが無い。よって、図４に示す状態においては、押棒２は、シリンダ１７内に満たされている非圧縮性流体５に鍔部１２及びパッキン１３を介して、上方向の応力を未だ及ぼしていない。

続いて、図５に示すように、押圧力発生部２９を下方向に移動させる。押圧力発生部２９が下方向に移動することにより、上部固定金具３０とハウジング３とが、案内部材３１が摺動する案内棒３３に沿って下方向に移動する。

ハウジング３が図５における下方向に移動すると、ハウジング３から突出する押棒２の細径部８が収容部６の挿入部２７に挿入される。押棒２の細径部８が挿入部２７に挿入された後も押圧力発生部２９及びハウジング３の移動を継続すると、複数の挿入部２７に投入された被加圧物３６の中で、基部３５から被加圧物３６の表面までの距離が最大に成る被加圧物３６、図５においては右方の被加圧物３６の表面に、押棒２の下端面１６が接触する。なお、図５に示すプレス装置２８は、押棒２の下端面１６が被加圧物３６に接触した状態であるので、押棒２は、シリンダ１７内に満たされている非圧縮性流体５に鍔部１２及びパッキン１３を介して、上方向の応力を未だ及ぼしていない。図５の左方に示す被加圧物３６と、中央に示す被加圧物３６とは、右方に示す被加圧物３６に比べて、基部３５から被加圧物３６の表面までの距離が小さいので、押棒２は接触していない。

次に、図６に示すように、図５に示した状態から押圧力発生部２９を更に下方向に移動させる。この押圧力発生部２９の更なる移動により、図６における右方の被加圧物３６の表面に右方の押棒２の下端面１６が接触したことに続いて、左方の被加圧物３６の表面にも左方の押棒２の下端面１６が接触する。

図６に示す状態において、左方の被加圧物３６の表面には左方の押棒２の下端面１６が接触しているだけであるので、左方の被加圧物３６に対して押圧力は作用していない。これに対して、ハウジング３が図６の下方向に移動したことにより押棒２も下方向に移動しているので、右方に示す被加圧物３６は右方の押棒２によって下方向に押圧されている。

また、図６に示すプレス装置２８において、押圧される右方の被加圧物３６は、押圧力に対する反作用の応力を押棒２に及ぼすことになる。反作用の応力を受けた右方の押棒２は、シリンダ１７内で上方向に押し込まれる。シリンダ内部空間は液密状態に保持されていると共に、隣接するシリンダ内部空間同士が貫通孔４により連通しているので、右方の押棒２が右方のシリンダ１７内で押し込まれて右方のシリンダ内部空間の体積が小さくなると、小さくなった体積分の非圧縮性流体５が右方のシリンダ内部空間から隣接するシリンダ内部空間に流入することとなる。

次いで、図７に示すように、押圧力発生部２９を更に下方向に移動させて、中央の被加圧物３６の表面に中央の押棒２が接触させる。図７に示す状態において、中央の被加圧物３６の表面には中央の押棒２の下端面１６が接触しているだけであるので、中央の被加圧物３６に対して押圧力は作用していない。これに対して、ハウジング３が図６に示す状態よりも下方向に移動したことにより押棒も下方向に移動しているので、右方に示す被加圧物３６及び左方に示す被加圧物３６は、右方の押棒２及び左方の押棒２によって下方向に押圧されている。

また、図７に示すプレス装置において、右方の被加圧物３６から受けた反作用の応力で右方の押棒２が右方のシリンダ１７内で押し込まれると共に、左方の被加圧物３６から受けた反作用の応力で左方の押棒２が左方のシリンダ１７内で押し込まれるので、非圧縮性流体５は、図６に示す状態よりも大きな応力を受けることとなる。

更に、図８に示すように、被加圧物３６の成形体が所望の密度となるまで、押圧力発生部２９を更に下方向に移動させる。つまり、図８に示す状態が被加圧物３６の押圧が完了した状態である。

なお、図８に示すように、押棒２はシリンダ１７内で上方向に押し込まれているが、挿入部２７に投入された被加圧物３６の質量及び／又は体積に応じて押棒２の押し込まれる距離が変化する。

しかしながら、挿入部２７に投入される被加圧物３６の表面から基部３５までの距離に応じて押棒２の押し込まれる距離にバラつきが生じたとしても、全てのシリンダ内部空間は貫通孔４によって連通しているので、非圧縮性流体５に作用する被加圧物３６からの反作用の応力を分散することができる。つまり、非圧縮性流体５が外部からの応力によっては密度が変化しないことと、シリンダ内部空間の体積変化が生じた場合に隣接するシリンダ内部空間に非圧縮性流体５が流出入可能であることとにより、投入される被加圧物３６の体積が相違していても、被加圧物３６の体積比に応じて非圧縮性流体５が移動しつつ押圧することができるので、得られる成形体の体積は相違しているが、成形体の密度は均一となる。

また、被加圧物３６に対して最終的に加える押圧力としては、被加圧物の物理的特徴、化学的特徴、所望の成形体の密度、及び押棒２がシリンダ１７内に押し込まれる距離等を考慮して決定されると良く、例えば１〜３０００ＭＰａという範囲を挙げることができる。

続いて、図９に示すように、押圧力発生部２９を、図４に示す押圧力発生部２９の位置にまで移動させる。この押圧力発生部２９の移動により、全ての押棒２は被加圧物３６に接触しなくなり、かつ押棒２が被加圧物３６から反作用の応力を受けなくなる。

また、収容部６の挿入部２７には、挿入部２７の形状に応じた被加圧物３６の成形体が残る。図９に示すように、挿入部２７に投入した被加圧物３６の質量及び体積に応じて、成形体の軸線長さは相違するが、非圧縮性流体５が隣接するシリンダ内部空間同士で移動したことにより、押棒２から被加圧物３６に作用する押圧力を均一化していたので、成形体の密度は均一である。

図１及び２に示すような同圧多軸加圧装置を備えるプレス装置を用いて、被加圧物の質量を変えた複数種の成形体を作製した。更に、各成形体の密度を測定し、密度を比較検討した。
被加圧物としては、塩素酸カリウムを５５〜６５質量％、硝酸バリウムを１９〜２７質量％、セラックを７質量％、麻炭を７質量％、デキストリンを４質量％含む粉末を用いることとした。
成形体は、０．７ｇを秤量した被加圧物と、０．５ｇを秤量した被加圧物とを、図２に示すようなシリンダ１７が９つ設けられた同圧多軸加圧装置１の挿入部２７に投入して押圧することによって作製することとした。なお、０．７ｇの被加圧物を９つの挿入部の内、５つの挿入部に投入し、０．５ｇの被加圧物を残りの４つの挿入部に投入した。なお、被加圧物の質量は、例えば押棒表面への付着等の理由により、秤量したときに比べて挿入部に投入したときの方が少なくなることがある。
また、被加圧物を押圧する力は、２００ＭＰａとした。更に、非圧縮性流体としては、油圧用オイルを用いた。
成形体の密度は、挿入部における投入された被加圧物の軸線長さの最大値である「薬長」を、被加圧物の挿入部への投入後の質量である「薬量」で除した値を採用した。
０．７ｇの被加圧物を秤量して作製した成形体について、薬量と薬長と密度とを表１に示す。また、０．５ｇの被加圧物を秤量して作製した成形体について、薬量と薬長と密度とを表２に示す。

表１及び２に示されるように、この考案に係る同圧多軸加圧装置を用いて作製される成形体は、投入される被加圧物の質量が相違していても、非圧縮性流体が押圧力を均一化されるので、密度がほぼ同一になった。

１ 同圧多軸加圧装置
２ 押棒
３ ハウジング
４ 貫通孔
５ 非圧縮性流体
６ 収容部
７ 太径部
８ 細径部
９ 接続手段
１０ 一端部
１１ 他端部
１２ 鍔部
１３ パッキン
１４ 内部筒体
１５ 固定部材
１６ 下端面
１７ シリンダ
１８ 筒部
１９ 底部
２０ 止栓
２１ 内壁面
２２ 挿通孔
２３ ダストシール
２４ 横穴
２５ 上型
２６ 下型
２７ 挿入部
２８ プレス装置
２９ 押圧力発生部
３０ 上部固定金具
３１ 案内部材
３２ 下部固定部材
３３ 案内棒
３４ 支持部材
３５ 基部
３６ 被加圧物
３７ 側孔
３８ 側壁

Claims (2)

1. 応力によりその軸線に沿って移動可能である複数の押棒と、
   前記押棒の一端部を収容する複数のシリンダを有するハウジングと、
   前記シリンダと隣接する前記シリンダとの間の内壁面に設けられ、隣接するシリンダ間が連通可能な連通孔と、
   前記シリンダ内に封入される非圧縮性流体と、
   前記押棒の他端部を挿入可能でかつ被加圧物を収容可能な複数の収容部とを備えることを特徴とする同圧多軸加圧装置。
2. 前記非圧縮性流体がオイルである請求項１に記載の同圧多軸加圧装置。

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