JP3571629B2 - Solid high pressure generator - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固形超高圧発生装置に関する。固体超高圧発生装置の１つとしてDIA 型の超高圧発生装置が使用されているがプレスの能力としては殆どが10000KN 以下である。しかしながら、更なる高圧化及び高圧空間の容量向上のために10000KN 以上のプレス能力の要求が多くなっている。本発明は、このような10000KN 以上のプレス能力を満足するの適した超高圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来から用いられているDIA
型のガイドブロックを使用した固体超高圧発生装置を説明する。図２に示すように、DIA 型の固体超高圧発生装置は、上下のガイドブロック１，２、下ガイドブロック１の中央に固定された下アンビル103 、上ガイドブロック２の中央に固定された上アンビル104 、上下のガイドブロック１，２に設けられた４つの四角錐斜面によりガイドブロック１，２の中心方向に駆動される４個のスライディングブロック５、及びそのスライディングブロック５の先端面に固定される４個のアンビル106 から構成されている。
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸上に位置するよう配置される２対４個のスライディングブロック５に固定されたアンビル106 の面間距離の中心方向への移動量は上下のガイドブロック１，２の中央に固定されたアンビル103 ，104 の面間距離の変化と同じようになるよう傾斜面の角度が設定されている。また、上記６個のアンビル103 ，104 ，106 の前面端で構成される空間の形状は一般的には立方体で構成しこの空間に超高圧力を発生させようとする圧力媒体がセットされる。
【０００３】
次に作動順序を説明する。
(1) 超高圧を発生させようとする圧力媒体を下アンビル103 の上に載せる。
(2) プレスを加圧して、上下のアンビル103 ，104 間の距離を減少させる。
(3) 上記の動きに伴い４個のスライディングブロック５に固定されたアンビル106 がプレスの加圧方向に対して直角方向に（上下のアンビル103 ，104 間距離の減少量の1/2 だけ）移動する。
(4) したがって、加圧前に６個のアンビル103 ，104 ，106 で構成した立方体の空間は相似的にその体積を減少させる。
(5) このようにして当初の圧力媒体の体積を減少させることにより超高圧量を発生させる。
(6) 加圧状態においては６個のアンビル103 ，104 ，106 は理論的には同一の力が作用する。スライディングブロック５に固定されたアンビル106 に作用する力はスライディングブロック５を介してガイドブロック１，２に作用し、この力がガイドブロック１，２をプレス加圧方向に対して直角方向に広げる方向に作用する（想像線図示）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のガイドブロック１，２を押し広げる方向の変形量を、ある限界値（圧力と高圧空間の体積により概略決まる）以下になるようにガイドブロック１，２の剛性が確保できない場合には、上記立方体の空間を相似的に縮小しているとみなすことができず超高圧力の発生は期待できない。具体的にはブローアウトが発生する。一般的に10000KN 程度以下であればガイドブロック１，２の大きさに対するプレスフレームの大きさの関係はあまり問題とはならずまたその相対的な大きさの関係のなかでガイドブロック１，２にゆるされる変形量は要求される発生圧力とボリュームに対する限界値以下であるため、特に問題となっていなかった。
【０００５】
ところが、10000KN 以上の大荷重下で、超高圧を発生させるには、つぎの問題がある。
(1) DIA 型のガイドブロックの特徴としてプレスの加圧方向に対して直角方向の力がガイドブロックに作用する。プレスの加圧方向の力に対しては十分な剛性を確保するように設計することは容易であるが、プレスの加圧方向に対して直角方向に対する剛性はガイドブロック自体の剛性によってのみにより確保する必要があり、図２に想像線で示すように変形が生ずる。
(2) さらに問題なのは、例えば発生させようとする圧力が同一で、そのボリュームを２倍にしようとした場合、必要なプレスの能力は理論的には1.58倍必要となるが、単純にガイドブロックの（プレス加圧方向に対して垂直方向の）剛性を1.58倍にしても同一の圧力を発生させることができないということである。基本的にはプレスの能力に関らずガイドブロックの変形量が同一になるよう設計する必要があるので、ガイドブロックの大きさをプレスの能力の増大に伴い指数関数的に大きくする必要がある。
(3) この場合、プレス全体の大きさ、したがってその重量は能力の向上に従い指数関数的に増加する。
(4) 更に、特殊な用途においては設備全体をXYZ テーブル上に乗せて超高圧空間の位置を検査装置の位置に対して正確に合わせる必要がある。この場合にはプレス重量が大きくなればなるほどXYZ テーブルの能力も増加させる必要がある。この様な場合にはプレスの能力が大きくなればなるほど設備の投資コストは更に増加することになる。
(5) また、２段押しにて使用する場合、１段目の６個のアンビルの変位が異なった場合、２段目に設定した加圧体が均一（静水圧）に加圧されず目的の圧力まで加圧されるまえに破壊する結果となる。２段目に設定された加圧体を焼結ダイヤモンドで構成した場合、その（６個のアンビルの変位が異なること）影響は特に顕著となる。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑み、ガイドブロックやプレスを大形化することなく、10000KN 以上の超高圧発生を可能とした固体超高圧発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の固体超高圧発生装置は、上ガイドブロックおよび下ガイドブロックと、前記下ガイドブロックの上面中央に固定された下アンビルと、前記上ガイドブロックの下面中央に固定された上アンビルと、前記上下のガイドブロックに形成された各四面の傾斜面により中央方向に駆動される４個のスライディングブロックと、前記スライディングブロックの前端面に固定される４個のサイドアンビルからなる超高圧発生装置であって、前記上アンビルおよび下アンビルのヤング率を、前記サイドアンビルのヤング率より小さくしており、このヤング率の差が、加圧時における前記上・下ガイドブロックの変形を前記上・下アンビルの変形で補完する値であることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、上下のアンビルのヤング率を周囲に設置される残りの４個のアンビルのヤング率よりも小さくしており、このヤング率の差が加圧時における前記上・下ガイドブロックの変形を前記上・下アンビルの変形で補完する値であるので、加圧時におけるガイドブロックの変位量とアンビルの変位量の合計を各アンビル先端面でほぼ等しくすることができ、安定した超高圧の発生を可能にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る超高圧発生装置の正面図である。
【００１０】
本実施形態の超高圧発生装置における機械的構成は公知の装置と同じであり、下ガイドブロック１と、上ガイドブロック２と、下ガイドブロック１の上面中央に固定された下アンビル３と、上ガイドブロック２の下面中央に固定された上アンビル４と、上下のガイドブロック１，２に形成された各四面の傾斜面により中央方向に駆動される４個のスライディングブロック５と、このスライディングブロック５の前端面に固定される４個のサイドアンビル６から構成されている。そして、本実施形態では、上アンビル４および下アンビル３のヤング率を、サイドアンビル６のヤング率より小さくした点に特徴がある。
すなわち、本実施形態の固体超高圧発生装置は、ガイドブロック１，２の剛性を大きくしプレスの加圧方向に対して直角の方向に作用する力に対して変形を許容値以下にしようとするのではなく、ガイドブロック１，２の変形を許容する代わりに、上下２個のアンビル３，４とそれ以外の４個のサイドアンビル６の変位量に差がでるようにヤング率を変えて製作し、ガイドブロック１，２の変位量とアンビルの変位量の合計を各アンビルの先端面でほぼ等しくするようにしたものである。
なお、個々のヤング率はガイドブロック１，２やアンビル３，４，６の大きさ、加圧力の大小によって変わるものであるが、例えば、上下アンビル３，４のヤング率が550000N/mm2 、サイドアンビル６のヤング率が600000N/mm2 を例示できる。
【００１１】
上記の原理をさらに詳しく説明する。
DIA 型のガイドブロック１，２は、プレスの加圧方向に対して直角の力がガイドブロック１，２に作用する。このプレスの加圧方向の力に対しては十分な剛性を確保するように設計できるが、プレスの加圧方向に対して直角方向に対する剛性はガイドブロック１，２自体の剛性によってのみ確保せざるをえない。
従って、６個のアンビル３，４，６をまったく同一に製作した場合、アンビル３，４，６の変形量は、同一でもガイドブロック１，２の変形量が異なる。つまり、上下方向の変形量に比べ、プレスの加圧方向に対して直角方向の変形量が大きいため高圧空間の形状は加圧力の増加に伴い立方体の形状から直方体の形状に変化してしまう。この場合、加圧空間に存在する媒体の静水圧的な加圧が達成できず安定した超高圧の発生は望めない。ところが、本発明ではこのような問題が解決されるのである。
【００１２】
すなわち、本発明によると、下記のような問題がミニマムの投資で解消できる。
(1) プレス加圧力を大きくしても安定した超高圧の発生が可能となる。
(2) ガイドブロックの剛性を大きくするためにガイドブロック１，２の外形を大きくする必要も無く、したがってプレスフレームも大きくする必要もなくなる。
(3) 既存の設備に対しても、ガイドブロック１，２の変形差を補完するようにヤング率を変更することにより、アンビル３，４，６の変形差を設定すればアンビル３，４，６のみの変更により、より安定した超高圧力の発生を実現することができる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、上下のアンビルのヤング率を周囲に設定される残りの４個のアンビルのヤング率よりも小さくしており、このヤング率の差が加圧時における前記上・ 下ガイドブロックの変形を前記上・下アンビルの変形で補完する値であるので、加圧時における、ガイドブロックの加圧時における変形差をアンビルで補完し、ガイドブロックの変位量＋アンビルの変位量の合計を各アンビル先端面でほぼ等しくすることができ、安定した超高圧の発生を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体超高圧発生装置の概略断面図である。
【図２】従来の固体超高圧発生装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１ 下ガイドブロック
２ 上ガイドブロック
３ アンビル
４ アンビル
５ ガイドブロック
６ サイドアンビル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid ultra-high pressure generator. A DIA type ultra-high pressure generator is used as one of the solid ultra-high pressure generators, but the press capacity is almost 10,000 KN or less. However, there is an increasing demand for a press capacity of 10,000 KN or more in order to further increase the pressure and increase the capacity of the high-pressure space. The present invention relates to an ultra-high pressure generator suitable for satisfying such a pressing ability of 10,000 KN or more.
[0002]
[Prior art]
First, the conventional DIA
A solid extra-high pressure generator using a mold-type guide block will be described. As shown in FIG. 2, the DIA type solid ultra-high pressure generator includes upper and lower guide blocks 1 and 2, a lower anvil 103 fixed at the center of the lower guide block 1, and an upper fixed at the center of the upper guide block 2. The anvil 104 is fixed to four sliding blocks 5 driven in the direction of the center of the guide blocks 1 and 4 by the four pyramid slopes provided on the upper and lower guide blocks 1 and 2, and fixed to the distal end surface of the sliding block 5. And four anvils 106.
The amount of movement of the anvil 106 fixed to the two-to-four sliding blocks 5 arranged on the X, Y, and Z axes in the center direction of the distance between the surfaces is equal to the center of the upper and lower guide blocks 1 and 2. The angle of the inclined surface is set so as to be the same as the change in the distance between the fixed anvils 103 and 104. The space formed by the front ends of the six anvils 103, 104, 106 is generally formed as a cube, and a pressure medium for generating an ultrahigh pressure is set in this space.
[0003]
Next, the operation sequence will be described.
(1) A pressure medium for generating an ultrahigh pressure is placed on the lower anvil 103.
(2) Press the press to reduce the distance between the upper and lower anvils 103,104.
(3) The anvil 106 fixed to the four sliding blocks 5 in the direction perpendicular to the pressing direction of the press in accordance with the above movement (only half of the decrease in the distance between the upper and lower anvils 103 and 104). Moving.
(4) Therefore, the volume of the cubic space composed of the six anvils 103, 104, and 106 before pressurization is similarly reduced in volume.
(5) An ultrahigh pressure amount is generated by reducing the volume of the initial pressure medium in this way.
(6) In the pressurized state, the same force acts on the six anvils 103, 104, 106 theoretically. The force acting on the anvil 106 fixed to the sliding block 5 acts on the guide blocks 1 and 2 via the sliding block 5, and this force spreads the guide blocks 1 and 2 in a direction perpendicular to the pressing direction. (Illustrated line).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
If the rigidity of the guide blocks 1 and 2 cannot be secured so that the amount of deformation in the direction in which the guide blocks 1 and 2 are spread out is equal to or less than a certain limit value (roughly determined by the pressure and the volume of the high-pressure space). The space of the cube cannot be regarded as being reduced in a similar manner, and the generation of an ultra-high pressure cannot be expected. Specifically, blowout occurs. In general, if the pressure is about 10,000 KN or less, the relationship between the size of the guide frames 1 and 2 and the size of the press frame does not cause much problem. Since the amount of deformation to be relaxed is equal to or less than the limit value for the required generated pressure and volume, there has been no particular problem.
[0005]
However, there are the following problems in generating an ultra-high pressure under a large load of 10,000 KN or more.
(1) As a feature of the DIA type guide block, a force perpendicular to the pressing direction of the press acts on the guide block. It is easy to design to have sufficient rigidity against the force in the pressing direction of the press, but the rigidity in the direction perpendicular to the pressing direction of the press is secured only by the rigidity of the guide block itself. And deformation occurs as shown by the imaginary line in FIG.
(2) Even more problematic is that, for example, if the pressure to be generated is the same and the volume is to be doubled, the required press capacity theoretically needs to be 1.58 times, but simply the guide block Even if the stiffness (in the direction perpendicular to the press pressing direction) is 1.58 times, the same pressure cannot be generated. Basically, it is necessary to design the guide block so that the deformation amount of the guide block is the same regardless of the pressing ability. Therefore, it is necessary to increase the size of the guide block exponentially with the increase of the pressing ability. .
(3) In this case, the overall size of the press, and thus its weight, increases exponentially with increasing capacity.
(4) Furthermore, in special applications, it is necessary to place the entire equipment on an XYZ table and accurately adjust the position of the ultra-high pressure space to the position of the inspection device. In this case, the capacity of the XYZ table needs to be increased as the press weight increases. In such a case, the greater the capacity of the press, the higher the investment cost of the equipment.
(5) When the two-stage pressing is used, if the displacement of the six anvils in the first stage is different, the pressurizing body set in the second stage is not uniformly (hydrostatic pressure) pressed. Before it is pressurized to a pressure of When the pressurized body set in the second stage is made of sintered diamond, the effect thereof (the displacement of the six anvils is different) becomes particularly significant.
[0006]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a solid extra-high pressure generator capable of producing an extra-high pressure of 10,000 KN or more without increasing the size of a guide block or a press.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The solid ultra-high pressure generator according to claim 1, wherein an upper guide block and a lower guide block, a lower anvil fixed to a center of an upper surface of the lower guide block, and an upper anvil fixed to a center of a lower surface of the upper guide block, An ultra-high pressure generator comprising four sliding blocks driven in the central direction by four inclined surfaces formed on the upper and lower guide blocks, and four side anvils fixed to the front end surface of the sliding block. there are, the Young's modulus of the upper anvil and the lower anvil, and smaller than the Young's modulus of the side anvil, the difference in the Young's modulus, the upper and lower deformation of the upper and lower guide blocks of pressurization characterized in that it is a value complemented by deformation of the anvil.
[0008]
According to the present invention, the Young's modulus of the upper and lower anvil is smaller than the Young's modulus of the remaining four of the anvil being Installation around, on the difference in Young's modulus in the pressurization・ Because the deformation of the lower guide block is complemented by the deformation of the upper and lower anvils, the sum of the displacement of the guide block and the displacement of the anvil at the time of pressurization can be made substantially equal at the tip surface of each anvil. It is possible to stably generate an ultra-high pressure.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of an extra-high pressure generator according to an embodiment of the present invention.
[0010]
The mechanical configuration of the ultra-high pressure generator of the present embodiment is the same as that of a known device, and includes a lower guide block 1, an upper guide block 2, a lower anvil 3 fixed to the center of the upper surface of the lower guide block 1, and an upper guide block. An upper anvil 4 fixed to the center of the lower surface of the guide block 2, four sliding blocks 5 driven in the center by four inclined surfaces formed on the upper and lower guide blocks 1 and 2, and the sliding block 5 Is formed of four side anvils 6 fixed to the front end face of the front side. The present embodiment is characterized in that the Young's modulus of the upper anvil 4 and the lower anvil 3 is smaller than the Young's modulus of the side anvil 6.
That is, the solid-state extra-high pressure generating device of the present embodiment increases the rigidity of the guide blocks 1 and 2 and attempts to make the deformation of the guide blocks 1 and 2 less than an allowable value with respect to a force acting in a direction perpendicular to the pressing direction of the press. Instead of allowing the guide blocks 1 and 2 to be deformed, it is manufactured by changing the Young's modulus so that the displacement amounts of the upper and lower two anvils 3 and 4 and the other four side anvils 6 are different. The sum of the displacements of the guide blocks 1 and 2 and the displacement of the anvil is made substantially equal at the tip end surface of each anvil.
The individual Young's modulus varies depending on the size of the guide blocks 1 and 2 and the anvils 3, 4, and 6, and the magnitude of the pressing force. For example, the Young's modulus of the upper and lower anvils 3 and 4 is 550,000 N / mm 2 , The side anvil 6 has a Young's modulus of 600,000 N / mm 2 .
[0011]
The above principle will be described in more detail.
In the DIA type guide blocks 1 and 2, a force perpendicular to the pressing direction of the press acts on the guide blocks 1 and 2. The press can be designed to have sufficient rigidity against the force in the pressing direction, but the rigidity in the direction perpendicular to the pressing direction of the press cannot be ensured only by the rigidity of the guide blocks 1 and 2 itself. I can't get it.
Therefore, when the six anvils 3, 4, 6 are manufactured exactly the same, the deformation amounts of the guide blocks 1, 2 are different even if the deformation amounts of the anvils 3, 4, 6 are the same. That is, since the amount of deformation in the direction perpendicular to the pressing direction of the press is greater than the amount of deformation in the vertical direction, the shape of the high-pressure space changes from a cubic shape to a cuboid shape with an increase in the pressing force. In this case, the medium existing in the pressurized space cannot be hydrostatically pressurized, and stable generation of an ultra-high pressure cannot be expected. However, the present invention solves such a problem.
[0012]
That is, according to the present invention, the following problems can be solved with minimum investment.
(1) A stable ultra-high pressure can be generated even if the pressing pressure is increased.
(2) It is not necessary to increase the outer shapes of the guide blocks 1 and 2 in order to increase the rigidity of the guide block, and hence it is not necessary to increase the size of the press frame.
(3) For the existing equipment, if the deformation difference of the anvils 3, 4, 6 is set by changing the Young's modulus so as to complement the deformation difference of the guide blocks 1 and 2, By changing only 6, it is possible to realize more stable generation of an ultra-high pressure.
[0013]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the Young's modulus of the upper and lower anvils is made smaller than the Young's modulus of the remaining four anvils set around, and the difference between the Young's moduli at the time of pressurization is lower than the upper and lower anvils. Since the deformation of the lower guide block is complemented by the deformation of the upper and lower anvils, the difference in deformation of the guide block at the time of pressurization at the time of pressurization is complemented by the anvil, and the displacement of the guide block + the displacement of the anvil. The sum of the amounts can be made substantially equal at each anvil tip surface, and stable ultra-high pressure can be generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a solid-state extra-high pressure generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a conventional solid-state ultra-high pressure generator.
[Explanation of symbols]
1 lower guide block 2 upper guide block 3 anvil 4 anvil 5 guide block 6 side anvil

Claims (1)

上ガイドブロックおよび下ガイドブロックと、
前記下ガイドブロックの上面中央に固定された下アンビルと、
前記上ガイドブロックの下面中央に固定された上アンビルと、
前記上下のガイドブロックに形成された各四面の傾斜面により中央方向に駆動される４個のスライディングブロックと、
前記スライディングブロックの前端面に固定される４個のサイドアンビルからなる超高圧発生装置であって、
前記上アンビルおよび下アンビルのヤング率を、前記サイドアンビルのヤング率より小さくしており、このヤング率の差が、加圧時における前記上・下ガイドブロックの変形を前記上・下アンビルの変形で補完する値である
ことを特徴とする固体超高圧発生装置。An upper guide block and a lower guide block,
A lower anvil fixed to the center of the upper surface of the lower guide block,
An upper anvil fixed to the center of the lower surface of the upper guide block,
Four sliding blocks driven in the center direction by four inclined surfaces formed on the upper and lower guide blocks,
An ultra-high pressure generator comprising four side anvils fixed to a front end surface of the sliding block,
The Young's modulus of the upper anvil and the lower anvil, and smaller than the Young's modulus of the side anvil, the difference in the Young's modulus, varying the deformation of the upper and lower guide block at the pressurization of the upper and lower anvils A solid extra-high pressure generator characterized in that the value is complemented by a shape .
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