JP5679682B2 - 加圧成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート状の成形物を、成形物に加圧媒体が接触しない乾式により加圧成形する加圧成形装置に関する。

従来から、平面部材と、この平面部材で保護部材を介して被加圧成形物を上下に挟み付ける加圧手段とを有する加圧成形装置がある。この加圧成形装置による加圧成形に際しては、たとえば、先ず平面部材の表面に被加圧成形物を載置し、その上を保護部材で覆い、平面部材と加圧手段とで被加圧成形物を挟み付ける。次いで加圧手段により、被加圧成形物を平面部材に対して押圧する。この平面部材は加圧成形時には移動不可能に規制されているので、押圧手段による押圧力によって、被加圧成形物は平面部材と押圧手段とにより強固に挟み付けられ、押圧される。一定時間の押圧により、被加圧成形物が固結してなる加圧成形物が得られる。

このような加圧成形装置により得られた加圧成形物は、平面部材の表面に直接に接触するようになっているので、加圧成形物の表面に平面部材の表面痕が付いてしまうことがしばしばあった。このような表面痕のある加圧成形物は不良品として製品から除外されていた。
このような問題に対して、特開平８−２６７２９８号公報（特許文献１）に開示された加圧成形装置は、加圧成形時には移動不可能に規制された平面部材と、平面部材の被加圧成形体に向かう面に着脱自在に設けられ、かつ被加圧成形体に向かう面が高平滑面に形成されてなる受圧板と、被加圧成形体の表面を覆蓋する保護部材と、受圧板とで被加圧成形体を挟み、被加圧成形体を加圧する加圧手段とを有することを特徴とする。

この加圧成形装置によると、受圧板の被加圧成形体に向かう面が高平滑面に形成されているので、加圧成形体の表面には受圧板の表面痕が転写されない。

特開平８−２６７２９８号公報

このような加圧成形装置においては、大きな加圧力が必要となり、その加圧面積が大きいと軸力が大きくなる。軸力が大きくなるとプレスフレームの形状を、軸力に対して十分な安全率を備えるように強固にする必要がある。さらに、この軸力をプレスフレームに均一に発生させることは、プレスフレームの構造上好ましいことである。
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、このような問題に着目したものではなく、プレスフレームに作用する軸力（プレスフレーム荷重）そのものを低減させたり、均一にしたりすることを実現できない。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、プレスフレームに作用する軸力を低減させたり、均一にしたりすることを実現可能な加圧成形装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る加圧成形装置は、被加圧成形物を上方から加圧する上加圧台と、前記上加圧台と対向配置とされ前記被加圧成形物を下方から加圧する下加圧台と、前記上加圧台と下加圧台とを支えるプレスフレームとを備える加圧成形装置であって、前記下加圧台には、前記被加圧成形物を取り囲む外枠弾性部材と、この外枠弾性部材を下方から支持する成形用弾性部材と、この成形用弾性部材の下方に配備され且つ加圧成形時に前記成形用弾性部材に下方から加圧力を付与する加圧用弾性部材とが設けられ、前記上加圧台には、前記被加圧成形物及び外枠弾性部材が挿入される成形圧力容器が設けられ、前記加圧用弾性部材は矩形状であって、前記成形用弾性部材及び外枠弾性部材は前記加圧用弾性部材の上面且つ内側に載置可能な矩形状とされていて、前記外枠弾性部材は、成形用弾性部材の上面且つ内側に載置されていることを特徴とする。

この加圧成形装置によると、加圧用弾性部材の形状が矩形状の場合、４辺の外側部分がない分、従来の円形状である加圧用弾性部材に比して圧力のかかる面積が削減できるので、成形圧力容器ひいてはプレスフレームにかかる軸力を低減させることができる。
好ましくは、前記プレスフレームは略円形状にくり貫かれた配置孔を有し、前記配置孔内に上加圧台及び下加圧台が配備されているとよい。

さらに好ましくは、前記上加圧台を上方から支える上ヨーク、前記下加圧台を下方から支えて当該下加圧台に加圧力を付与するバックアップシリンダ、前記上加圧台及び下加圧台を水平方向に支えるサイドスペーサを有し、前記上ヨーク、バックアップシリンダ及びサイドスペーサは、その基端側が前記配置孔内に接するように配備されているとよい。
こうすることで、上加圧台や下加圧台などからプレスフレームに伝達する荷重が均一となると共に、応力集中が発生する部分がなくなるため、プレスフレームを軸力に対して不必要に強固にする必要がなくなり、プレスフレームの構造を好適なものとすることができる。

好ましくは、前記上ヨーク、バックアップシリンダ及びサイドスペーサは、円柱形状を呈しているように構成するとよい。

本発明によると、被加圧成形物を加圧成形するプレスフレーム型の加圧成形装置において、プレスフレームの軸力そのものを低減させたり、プレスフレームへ均一に伝達可能として、プレスフレームを軸力に対して不必要に強固にする必要を無くし、プレスフレームの構造を好適なものとすることができる。

加圧成形装置を部分的に拡大した側面図である。 加圧成形装置を部分的に拡大した平面図である。 加圧成形装置の全体構成図である。 加圧成形装置における加圧時の軸力伝達状態を示す図である。 軸力低減を説明するための図である。 加圧成形装置を構成する部材（加圧ゴム、成形圧力容器）の平面視形状を示した図である。 加圧成形装置を部分的に拡大した側面図である。

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１〜図４に示すように、加圧成形装置１００は、内部が円孔状に開放された（楕円を含む略円形の配置孔３０を有した）の門型のプレスフレーム１６を備えており、このプレスフレーム１６の下側にバックアップシリンダ１２が設けられている。このバックアップシリンダ１２の上には、スペーサ部材等を介して下加圧台１１が載置されている。バックアップシリンダ１２のピストン１３が伸長することで下加圧台１１が上方へ移動する。なお、バックアップシリンダ１２の下端部は、配置孔３０の内壁に沿うような円弧状とされている。

なお、説明においては、図３での上下方向が装置１００の上下方向である。
図１，図６に示されているように、下加圧台１１の上には、加圧ゴム３（加圧用弾性部材）が設けられ、その上に成形ゴム５（成形用弾性部材）が配備されて、さらにその上に矩形状の外枠ゴムシート２（外枠弾性部材）で四方を取り囲まれた矩形シート状成形体１（被加圧成形物）が載置される。加圧ゴム３及び成形ゴム５は下加圧台１１に対してゴム型ホルダー６（加圧ゴム押え）により取り付けられている。

図６に示すように、加圧ゴム３は平面視で矩形状となっており、応力集中を避けるため、その四隅は丸みを有する（Ｒ状に形成された）ものとなっている。加圧ゴム３内には、加圧ゴムサポートプレート４が内蔵されている。加圧ゴムサポートプレート４はその外形が平面視で矩形であって、内部に液圧室３１が形成されている。ここで、液圧室３１は、加圧ゴム３の形状保持が主目的である加圧ゴムサポートプレート４おいて、液圧導入時、加圧ゴム３内に液圧が廻るようプレート面に導入通路（溝）や穴が施された構成を有している。

成形ゴム５も、平面視で加圧ゴム３と略同じ広さ又は若干狭い広さを有する矩形状であり、四隅は丸みを有するものとなっている。矩形シート状成形体１は、平面視で成形ゴム５と略同形の矩形状であり、四隅は丸みを有する。
ゴム型ホルダー６は、その外形が平面視で円形であって、中央部に矩形状の空間が形成されている。この空間において、加圧ゴム３と成形ゴム５とが当該ゴム型ホルダー６で側方から狭持されている。このゴム型ホルダー６は円形の搬送台１０に嵌入され、この搬送台１０はバックアップシリンダ１２のピストン１３上に配設されている。

下加圧台１１には下ヒータ１８が組込まれており、上加圧台１４には上ヒータ１９が組み込まれている。上ヒータ１９と下ヒータ１８とは独立に温度制御でき、全体として矩形シート状成形体１を所定温度まで昇温できる。
下加圧台１１の上方であって対向する位置には上加圧台１４が設けられ、この上加圧台１４は、プレスフレーム１６の上側に取り付けられている。上加圧台１４の下面には、平面視で外形円形状の成形圧力容器８が取り付けられている。この成形圧力容器８の内側は矩形状に成形されている。この結果、成形圧力容器８の略中央部には矩形状にくり貫かれた成形体収納部２２が形成され、この成形体収納部２２に矩形シート状成形体１が嵌り込む。成形圧力容器８とゴム型ホルダー６とは略同径の円形となっている。

成形体収納部２２の上底（すなわち、上加圧台１４の下面）には、成形体収納部２２の内周壁に隙間無く嵌り込む矩形状の加圧プレート７が設けられている。この加圧プレート７は金属にて構成され、加圧プレート７と成形圧力容器８とにより成形加圧室が形成されている。なお、成形圧力容器８は、下加圧台１１で押し上げられることで、成形加圧室の深さが浅くなるよう構成されている。具体的には、成形圧力容器８は、上加圧台１４の下面に設けられたばね機構９により吊り下げられている。ばね機構９は成形圧力容器８を下側に付勢する力を発生するものとなっている。

前述した如く、下加圧台１１の上に配備される矩形シート状成形体１は、矩形シート状成形体１の寸法と同等のくり抜きを持ち、外形も矩形であるが四隅に丸みを付けた外枠ゴムシート２（外枠弾性部材）に収納されている。成形ゴム５は外枠ゴムシート２の外形と同等のゴム板である。
加圧ゴム３は、成形ゴム５と相似形であって、一回り程度大きく、四隅が丸い矩形形状である。加圧ゴム３は外周にＵパッキン状のリップを持つ薄板ゴムであるため、形状保持のための加圧ゴムサポートプレート４により、その形状が保持されている。成形ゴム５と加圧ゴム３とは外周が円形状のゴム型ホルダー６に収納され、さらにゴム型ホルダー６は外形が矩形で内側が円形の搬送台１０に嵌入されている。

言い換えるならば、外枠ゴムシート２、成形ゴム５、加圧ゴム３は積層状とされ、ゴム型ホルダー６及び搬送台１０を介して、バックアップシリンダ１２の円柱状のピストン１３の上に配備されている。
図６は、各部材の形状を模式的に表したものであって、特に加圧ゴム３に関しては、従来は円形であった加圧ゴム３に内接する矩形状となっている。そのため、図５に示すように、圧力のかかる面積が２０％程度削減できて、加圧ゴム３から成形圧力容器８に対して加わる加圧力（軸力）、ひいてはプレスフレーム１６にかかる軸力を、約２０％も低減させることができる。したがって、プレスフレーム１６自体を軸力に対して不必要に強固にする必要を無くし、プレスフレーム１６の構造を好適なものとすることができる。

当然ながら、矩形シート状成形体１を収納した外枠ゴムシート２や成形ゴム５は、加圧ゴム３と相似形の矩形状であって、加圧ゴム３の上面からはみ出ないように載置されているため、矩形シート状成形体１に対する加圧力は、従来通り所定値が付与され、矩形シート状成形体１の加圧成形は確実に行われるものとなっている。
一方、成形圧力容器８の成形体収納部２２内側のコーナ部には、矩形シート状成形体１と外枠ゴムシート２の側圧が径方向に作用することで応力集中が発生するが、成形圧力容器８は外枠ゴムシート２に比べ格段に厚い厚みを有しているため、内側コーナ部の応力集中に対応する強度増をあまり考慮することはなく、ゴム型ホルダー６と同等の外形寸法とすることができる。

なお、搬送台１０は、矩形シート状成形体１を装着するときは、加圧成形装置１００の外に水平方向に引き出されており、装着後押し込まれ、バックアップシリンダ１２に低圧ポンプ２０から供給された液圧により上下の隙間が閉じられた後、増圧機２１によりバックアップシリンダ１２と加圧ゴム３に所定の液圧が送られる。バックアップシリンダ１２のピストン１３の加圧面積は、加圧ゴム３の加圧面積より大きくしてあり、上下の隙間が開くことはない。

一方、図３，図４に示すように、本実施形態にかかる加圧成形装置１００は、プレスフレーム１６において、略円形状にくり貫かれた配置孔３０を有していて、この配置孔３０内に上加圧台１４及び下加圧台１１が配備されている。プレスフレーム１６の外殻形状は角形でも丸形でもよい。その配置孔３０に、バックアップシリンダ１２、上加圧台１４を上方から支える上ヨーク１５、左右のサイドスペーサ１７にて組み合された組立部品が差込まれ、上加圧台１４及び下加圧台１１が取付けられている。

つまり、バックアップシリンダ１２と上ヨーク１５との間が、サイドスペーサ１７により埋められた形となっている。
バックアップシリンダ１２、上ヨーク１５、左右のサイドスペーサ１７は円柱形状を呈しており、その基端側（配置孔３０の内壁側）は、配置孔３０の周に沿った円弧状となっている。

バックアップシリンダ１２や上ヨーク１５に作用する軸力は、プレスフレーム１６に伝えられる。サイドスペーサ１７にも上下の軸力によりプレスフレーム１６が水平方向に移動しようとする圧力を支えている。しかしながら、配置孔３０が円形のため、図４に示すように、プレスフレーム１６に作用する力は均一に分散され、応力集中等が起こりづらい状況となっている。ゆえに、プレスフレーム１６を軸力に対して不必要に強固にする必要を無くし、プレスフレーム１６の構造を好適なもの（例えば、コンパクトなもの）とすることができる。

図７に示す如く、本実施形態の加圧成形装置１００においては、下加圧台１１と搬送台１０との合計厚みＡが、加圧ゴム３と成形ゴム５との合計厚みＴ２の２倍以上となっている。また、成形圧力容器８の厚さＢが成形体収納深さＴ１の３倍以上となっている。このように、下加圧台１１と搬送台１０との合計厚みＡを、加圧ゴム３と成形ゴム５との合計厚みＴ２の２倍以上となる関係とすることで、下加圧台１１と搬送台１０とからなる部分の剛性をあげることができる。この結果、下加圧台１１の応力集中を低減することができる。同様に、成形圧力容器８においては、その厚みＢを成形体収納深さＴ１の３倍以上とすることで、成形圧力容器８の応力集中を低減することができる。

以上述べた、本実施形態に係る成形圧力装置によると、以下の作用効果が発現する。
（１）加圧ゴム３（加圧用弾性部材）を矩形とすることで、従来よりも断面積を約２０％減少することができて、その減少分に対応する軸力を低減させることができる。
（２）基本構造はプレスフレーム方式であるものの、配置孔３０（内くり抜き部）を円形状とし、受圧部分も上ヨーク１５、バックアップシリンダ１２も円柱状でＲ形状とし、、受圧長さを最大としているため、軸力の分散化を図れると共に応力集中を最小化することができる。

（３）上記（２）の構造のみでは、上ヨーク１５やバックアップシリンダ１２とのプレスフレーム１６の接触部端で応力集中が発生する虞があるが、上下の隙間にサイドスペーサ１７を設け、外側はプレスフレーム１６が接するようにＲ形状とし、これら３点で円柱状構造体を形成させ、プレスフレーム１６に差し込まれた構造として、応力集中を最小化することができる。

（４）プレスフレーム１６の配置孔３０に着目すれば、プレスフレーム１６からの反力が中心に向かっているので、焼バメ円筒の効果と同じく加圧時の内面応力を低減できる。そのため、配置孔３０の寸法を小さくすることができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 矩形シート状成形体
２ 外枠ゴムシート
３ 加圧ゴム
４ 加圧ゴムサポートプレート
５ 成形ゴム
６ ゴム型ホルダー
７ 加圧プレート
８ 成形圧力容器
９ ばね機構
１０ 搬送台
１１ 下加圧台
１２ バックアップシリンダ
１３ ピストン
１４ 上加圧台
１５ 上ヨーク
１６ プレスフレーム
１７ サイドスペーサ
１８ 下ヒータ
１９ 上ヒータ
２０ 低圧ポンプ
２１ 増圧機
２２ 成形体収納部
３０ 配置孔
３１ 液圧室
１００ 加圧成形装置

Claims (4)

1. 被加圧成形物を上方から加圧する上加圧台と、前記上加圧台と対向配置とされ前記被加圧成形物を下方から加圧する下加圧台と、前記上加圧台と下加圧台とを支えるプレスフレームとを備える加圧成形装置であって、
   前記下加圧台には、前記被加圧成形物を取り囲む外枠弾性部材と、この外枠弾性部材を下方から支持する成形用弾性部材と、この成形用弾性部材の下方に配備され且つ加圧成形時に前記成形用弾性部材に下方から加圧力を付与する加圧用弾性部材とが設けられ、
   前記上加圧台には、前記被加圧成形物及び外枠弾性部材が挿入される成形圧力容器が設けられ、
   前記加圧用弾性部材は矩形状であって、前記成形用弾性部材及び外枠弾性部材は前記加圧用弾性部材の上面且つ内側に載置可能な矩形状とされていて、
   前記外枠弾性部材は、成形用弾性部材の上面且つ内側に載置されていることを特徴とする加圧成形装置。
2. 前記プレスフレームは略円形状にくり貫かれた配置孔を有し、前記配置孔内に上加圧台及び下加圧台が配備されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧成形装置。
3. 前記上加圧台を上方から支える上ヨーク、前記下加圧台を下方から支えて当該下加圧台に加圧力を付与するバックアップシリンダ、前記上加圧台及び下加圧台を水平方向に支えるサイドスペーサを有し、
   前記上ヨーク、バックアップシリンダ及びサイドスペーサは、その基端側が前記配置孔内に接するように配備されていることを特徴とする請求項２に記載の加圧成形装置。
4. 前記上ヨーク、バックアップシリンダ及びサイドスペーサは、円柱形状を呈していることを特徴とする請求項３に記載の加圧成形装置。