JP5748728B2 - 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機構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（たとえば積層コンデンサなど矩形シート状の成形体）を載置し、その上を保護部材で覆い、平面部材と加圧機構とで被加圧成形物を挟み付ける。次いで加圧機構により、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は、例えば、特開昭４９−１３５２７８号公報（特許文献１）および特許第３５８０９８６号公報（特許文献２）に開示されている。
特許文献１は、成形ブロック上に載置された薄板金片をダイヤフラムにより押圧することにより薄板金を成形するプレス装置を開示する。このプレス装置は、膨張可能な加圧室とプレス台の凹部に配設された弾性材より成るパッドと、特に加圧室とパッドの下方の作業域へ工具と加工片とを挿填するためのトラフ形の支持部材と、プレスの作業域の一端の開口部に垂直方向に移動可能に設けられた金属性の密封ストリップとを有し、該密閉ストリップが該凹部を規定する壁に取付けられかつ加圧の間トラフ形の支持部材に当接しかくして該壁と支持部材との間のギャップにパッドが押出されることを防止する形式の薄板金を成形する水圧プレス装置に於て、密封ストリップが該壁の溝に突入したフランジを具備することを特徴とする。

また、特許文献２は、下板と油圧シリンダの脱着を容易とし、被加圧成形物を載せたまま搬送アームを機外に取り出せるようにした装置であって、成形全負荷を油圧シリンダで負担する加圧成形装置を開示する。この加圧成形装置は、上板とこの上板の下面に固定的に装着されたところの、装着貫通穴を有する中板とを有して形成された第２加圧部材と、下板とこの下板の下面に当接しつつ上昇することにより前記下板とともに前記下板の上面に載置された被加圧成形物を前記装着貫通穴内に押し込むピストンとを有して形成された第１加圧部材と、前記装着貫通穴内に配置され、被加圧成形物に向かう面が柔軟弾性部材で形成されてなる加圧力均一化部材と、前記下板を載置するに充分な上部面積を有し、前記ピストンを挿通させるに充分な直径の貫通穴を開設する搬送台を有する水平回転可能な搬送用アームと、を有することを特徴とする。そして、前記搬送用アームは、駆動手段により水平回転し、前記搬送台を、前記装着貫通穴とピストンとの間にある加圧位置から、試料搬出位置、試料セット位置及び予熱位置へと順次に位置移動可能に形成していることを特徴とする。

特開昭４９−１３５２７８号公報 特許第３５８０９８６号公報（特開平１０−８５９９６号公報）

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、それぞれ以下のような問題点がある。
特許文献１に開示された技術については、圧力媒体が加圧室へ供給されるとダイヤフラムとパッドとが拡がり更にパッドが密封ストリップを内側へ引き寄せようとする（第５図参照）。高圧が付加された場合、バックアップシリンダがないため、ストリップの変形量
が大きく、繰り返し圧力によりすぐに破損することになる。また、パッドは高圧では流動性が出てくるので、隙間からはみ出すことになる。

特許文献２に開示された技術については、被加圧成形物を下板ごと機外に搬出方式であるため、大荷重容量の油圧シリンダを大ストローク無負荷昇降する必要がある。中板は上部基板に固定と記述されているが、図示されていないその固定部材には、中板内径とバックアップリング外径の円輪とに成形圧力が作用し、強大な力となり、中板下に大きなスペースを要するので、さらに油圧シリンダのストロークが伸びることとなる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ゴム型ホルダーと成形容器との隙間を小さくして加圧用シリンダのストロークを小さくし、厳密な位置決めが不要で、外枠の変形やゴム型ホルダーの破損を防止し、シール性を向上させ、確実な乾式等方圧加圧処理を実現できる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するとともに前記被加圧成形物を下方から加圧する下加圧台と、前記下加圧台を上方に押し上げるバックアップシリンダとを備える。前記下加圧台には、被加圧成形物を収納する成形圧力容器と前記被加圧成形物を取り囲む外枠とが、前記被加圧成形物と前記外枠とが前記成形圧力容器と略同一高さになるように設けられている。前記上加圧台には、成形用弾性部材と、前記成形用弾性部材の上方に配備されるとともに加圧成形時に前記成形用弾性部材に上方から加圧力を付与する加圧用弾性部材と、前記成形用弾性部材および前記加圧用弾性部材を保持する加圧弾性押え部材とが設けられている。前記成形用弾性部材と前記加圧弾性押え部材とが略同一高さになるようにして、前記バックアップシリンダを上昇させることにより前記下加圧台を前記上加圧台に密着させるとともに、前記加圧弾性部材に圧力を導入することにより前記成形用弾性部材を加圧して前記被加圧成形物を圧縮成形することを特徴とする。

好ましくは、前記バックアップシリンダの圧力と前記成形用弾性部材の圧力とを同調させて加圧するように構成することができる。
さらに好ましくは、前記バックアップシリンダの圧力が、前記成形用弾性部材の圧力よりも、５％〜２０％大きいように構成することができる。
さらに好ましくは、前記下加圧台に、平面シール構造のＯリングを備えるように構成することができる。

さらに好ましくは、前記加圧弾性部材に、断面三角形状のマイタリングを備えるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記上加圧台および前記下加圧台に、ヒータを備えるように構成することができる。
また、本発明に係る加圧成形装置の最も好ましい形態は、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するとともに前記被加圧成形物を下方から加圧する下加圧台と、前記下加圧台を上方に押し上げるバックアップシリンダとを備える加圧成形装置であって、前記下加圧台には、被加圧成形物を収納する成形圧力容器と前記被加圧成形物を取り囲む外枠とが、前記被加圧成形物と前記外枠とが前記成形圧力容器と略同一高さになるように設けられ、前記上加圧台には、成形用弾性部材と、前記成形用弾性部材の上方に配備されるとともに加圧成形時に前記成形用弾性部材に上方から加圧力を付与する加圧用弾性部材と、前記成形用弾性部材および前記加圧用弾性部材を保持する加圧弾性押え部材とが設けられ、前記成形用弾性部材と前記加圧弾性押え部材とが略同一高さになるようにして、前記バックアップシリンダを上昇させることにより前記下加圧台を前記上加圧台に密着させるとともに、前記加圧弾性部材に圧力を導入することにより前記成形用弾性部材を加圧して前記被加圧成形物を圧縮成形するものであって、前記被加圧成形物の径方向の変位を制限できるように、前記外枠が金属で形成されると共に、前記外枠の塑性変形を防止可能なように前記バックアップシリンダの圧力が前記成形用弾性部材の圧力よりも５％〜２０％大きくされていることを特徴とする。

本発明の加圧成形装置によれば、ゴム型ホルダーと成形容器との隙間を小さくして加圧用シリンダのストロークを小さくし、厳密な位置決めが不要で、外枠の変形やゴム型ホルダーの破損を防止し、シール性を向上させ、確実な乾式等方圧加圧処理を実現できる。

下加圧台を挿入する前の加圧成形装置の概略を示す図である。 上加圧台の要部を示す拡大図である。 下加圧台の要部を示す拡大図である。 下加圧台を挿入した後の加圧成形装置の概略を示す図である。 加圧時の加圧成形装置の概略を示す図である。 バックアップシリンダ圧力および成形ゴム圧力の時間変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
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。
＜全体構造＞
図１は、本実施の形態に係る加圧成形装置１００の概略を示す図であって下加圧台５を上加圧台１３に対向する位置まで挿入する前の状態を示す。図２は、図１の上加圧台１３の要部を示す拡大図であって、図３は、下加圧台５の要部を示す拡大図である。また、図４は、下加圧台５を挿入した後の加圧成形装置１００の概略を示す図であって、図５は、加圧時の加圧成形装置１００の概略を示す図である。

これらの図に示すように、加圧成形装置１００は、内部開放の門型のプレスフレーム１２を有し、このプレスフレーム１２の下側にバックアップシリンダ１９が設けられている。このバックアップシリンダ１９の上には、ロッド１８およびスペーサ（間座）７を介して下加圧台５が載置されている。ラム１７に設けられたバックアップ圧媒体通路２０を介して導入された加圧媒体によりバックアップシリンダ１９が伸長することで下加圧台５が上方へ移動する。

なお、図５に示すように、この加圧成形装置１００においては、加圧処理の前に低圧ポンプ２２からの圧媒（液圧）をバックアップシリンダ１９のみに導き予圧処理を実行して、その後、増圧機２１（高圧ポンプ）を作動させて圧媒をバックアップシリンダ１９と加圧ゴム９の液圧室とに導き成形ゴム８を膨らまして加圧処理を実行することにより、被加圧成形物１を加圧成形する。

また、図示しないが、加圧成形装置１００は、下加圧台５をプレスフレーム１２外に取り出すことができるように、下加圧台５を下加圧台ガイドから移動可能に載置している。下加圧台ガイドは、プレスフレーム１２の下側から外側に向けて略水平に延びており、この下加圧台ガイドに対し下加圧台５は摺動自在となっている。
このようにすると、下加圧台５を上加圧台１３に対し非対向とし、下加圧台５を上加圧台１３の下方位置から外すことができて、その結果、上加圧台１３の加圧ゴム９、成形ゴム８および加圧ゴム押え（ゴム型ホルダー）１０の下方を開放すること、ならびに、下加圧台５の成形圧力容器３および外枠の上方を開放することが可能となる。そのため、メンテナンス時に、上加圧台１３と下加圧台５との間の開口の狭さを解消して作業容易性を確保できる。

＜上加圧台＞
上加圧台１３は、プレスフレーム１２の上側に取り付けられている。上加圧台１３には、被加圧成形物１を成形する成形ゴム８（成形用弾性部材）が設けられ、成形ゴム８の上方には加圧ゴム９（加圧用弾性部材）が設けられている。加圧ゴム９および成形ゴム８は、上加圧台１３に対して加圧ゴム押え１０により取り付けられている。

上加圧台１３に設けられた、成形ゴム８と加圧ゴム押え１０とが略同一高さになるように設けられる、または／および、成形ゴム８と加圧ゴム押え１０とが略同一高さになるようしてバックアップシリンダ１９を上昇させて下加圧台５を上加圧台１３に密着させる。
加圧ゴム押え１０には、真空排気経路１１が設けられている。また、上加圧台１３の内部には、加圧ゴム９内に形成された空間、すなわち加圧ゴム９の液圧室とバックアップシリンダ１９内とが加圧媒体通路１５で接続されており、バックアップシリンダ１９内の圧力よりも加圧ゴム９の液圧室の圧力が５％〜２０％低くなるように圧力が調整される。

なお、加圧ゴム９には、断面形状が三角形のマイタリング（斜めリング）１６が取り付けられている。高圧になるとゴムは流動性しやすくなるが、断面が三角形状のマイタリング１６を設けることにより、高圧におけるシール性を改善することができる。
また、加圧ゴム９の外形（平面視での外形）を、外接円形状ではなく矩形形状とすると成形負荷軸力を２０％程度低減することができる点で好ましい。

＜下加圧台＞
下加圧台５がプレスフレーム１２に挿入されると、上加圧台１３の下方であって対向する位置には下加圧台５が設けられることになる。この下加圧台５は、プレスフレーム１２に進退自由に設けられている。下加圧台５の上面には、平面視リング状の成形圧力容器３が取り付けられ、この成形圧力容器３の中央部には、外枠２に保持された被加圧成形物１がセットされる。なお、外枠２は金型（金属）で構成されている。

下加圧台５には、被加圧成形物１を収納する成形圧力容器３と被加圧成形物１を取り囲む外枠２とが、被加圧成形物１と外枠２とが成形圧力容器３と略同一高さになるように設けられている。また、下加圧台５には、加圧時に上加圧台１３との気密性を向上させるための（軸シール構造ではない）平面シール構造のＯリング４が設けられている。このＯリング４を設けることにより、真空引きを行いながら、加圧することができるようになる。また、軸シール構造ではない平面シール構造のＯリング４であるので、Ｏリング４の耐久性が向上する。

下加圧台５には下ヒータ６が組込まれており、上加圧台１３には上ヒータ１４が組み込まれている。上ヒータ１４と下ヒータ６とは独立に所定温度に制御でき、全体として被加圧成形物１を所定温度に均熱できる。このような下ヒータ６および上ヒータ１４により、加熱した状態で圧縮成形処理する必要がある場合に、安定した温度で圧縮成形することが可能である。

＜動作＞
上述したように、この加圧成形装置１００は、被加圧成形物１を上方から加圧する上加圧台１３と、上加圧台１３と対向するとともに被加圧成形物１を下方から加圧する下加圧台５と、下加圧台５を上方に押し上げるバックアップシリンダ１９とを備える。この下加圧台５には、被加圧成形物１を収納する成形圧力容器３と被加圧成形物１を取り囲む外枠２とが、被加圧成形物１と外枠２とが成形圧力容器３と略同一高さになるように設けられている。また、この上加圧台１３には、成形ゴム８と、成形ゴム８の上方に配備されるとともに加圧成形時に成形ゴム８に上方から加圧力を付与する加圧ゴム９と、成形ゴム８および加圧ゴム９を保持する加圧ゴム押え（ゴム型ホルダー）１０とが設けられている。

このような構造を備えた加圧成形装置１００において、成形ゴム８と加圧ゴム押え１０とが略同一高さになるようにして、バックアップシリンダ１９を上昇させることにより下加圧台５を上加圧台１３に密着させるとともに、加圧ゴム９に圧力を導入することにより被加圧成形物１を加圧して圧縮成形する動作を実行する。
このような動作、すなわち、加圧成形装置１００に処理前の被加圧成形物１が搬入された後における、加圧成形装置１００の処理動作（予圧処理動作、加圧処理動作）について説明する。

まず、予圧処理動作として、加圧前に、低圧ポンプ２２からの圧媒（液圧）をバックアップシリンダ１９のみに導き（油圧ユニットの方向切換弁は図示せず）、ロッド１８およびスペーサ７を介して下加圧台５を、成形ゴム８および加圧ゴム押え１０の下面が成形圧力容器３の上面に当たるまで上昇させる。このとき、被加圧成形物１と外枠２とが成形圧力容器３と略同一高さの上面を形成し、成形ゴム８と加圧ゴム押え１０とが略同一高さの下面を形成している。このように、成形ゴム８と加圧ゴム押え１０とが平坦な状態で、被加圧成形物１と外枠２とがセットされた成形圧力容器３を加圧するので、厳しい位置決めが不要である。その結果、この加圧成形装置１００は、連続生産に向いており、生産性が高い。

また、このように、下加圧台５の上面が平坦で、上加圧台１３の下面が平坦であるので、上加圧台１３の加圧ゴム押え１０と下加圧台５の成形圧力容器３との隙間は極小とすることができる。その結果、プレスフレーム１２と内部部材との接触長さが大きく、内部部材の剛性も高いことから、プレスフレーム１２の曲げたわみが小さいので、バックアップシリンダ１９の無負荷ストロークも加圧ストロークも非常に小さいものとすることができる。

次に、加圧処理動作として、増圧機２１（高圧ポンプ）を作動させて、圧媒をバックアップシリンダ１９と加圧ゴム９との内部に同時に導き、成形ゴム８を膨らまして、処理対象の被加圧成形物１を加圧する。
このとき、図６に示すように、バックアップシリンダ１９の圧力および加圧ゴム９（ひいては成形ゴム８）の圧力が制御される。すなわち、バックアップシリンダ１９にて加圧しつつ、成形ゴム８にて外枠２と被加圧成形物１とを同時に加圧する。このように加圧処理すると、金属製の外枠２が拘束され、被加圧成形物１の径方向の変位を制限して、成形
ゴム８により被加圧成形物１を均一に加圧することができる。

また、図６に示すように、バックアップシリンダ１９の圧力が成形ゴム８の圧力よりも５〜２０％大きくなるように制御される。このようにすると、外枠２が変形することもなく、被加圧成形物１を均一に成形することができる。なお、バックアップシリンダ１９の圧力がこの範囲を上回った場合、外枠２の変形が顕著となり、繰り返し加圧することにより外枠２の寸法が変化して、使用することができなくなった。逆に、バックアップシリンダ１９の圧力がこの範囲を下回った場合、成形ゴム８がシールできなくなり、繰り返し加圧にて破損にするに至った。

このような加圧処理を行うことにより、従来は、下加圧台５上に設けられた被加圧成形物１、外枠２および成形圧力容器３の高さ調整が難しくバックアップシリンダ力を加圧初期から高くすると外枠２および／または成形ゴム８が、変形または破損していたことを防止することができる。
なお、被加圧成形物１に対して等方圧加圧処理を行った後の減圧処理動作は、まず加圧ゴム９側の圧力を開放し、その後、バックアップシリンダ１９側の圧力を開放する。この場合において、なお、万一、誤操作でバックアップシリンダ１９側の圧力を先に開放した場合を想定して、加圧ゴム９側とバックアップシリンダ１９側とを接続する連通路に逆止弁を設けておくことが好ましい。このようにすると、逆止弁が機能して、加圧ゴム９側の圧力とバックアップシリンダ１９側の圧力とが同一になり圧力がかかっている間に成形圧力容器３が開放されることを防ぐことができる。

以上のように予圧処理→加圧処理→減圧処理を行なうことにより、被加圧成形物１の乾式等方圧加圧処理を適切に行なうことができる。
＜加圧成形装置の作用効果＞
以上のようにして、本実施の形態に係る加圧成形装置１００によると、以下の作用効果を発現することができる。
（１）下加圧台５の上面（被加圧成形物１と外枠２とが成形圧力容器３と略同一高さの上面）が平坦で、上加圧台１３の下面（成形ゴム８と加圧ゴム押え１０とが略同一高さの下面）が平坦であるので、上加圧台１３の加圧ゴム押え１０と下加圧台５の成形圧力容器３との隙間は極小とすることができる。その結果、薄い搬送台に被加圧成形物１を載置して搬送出し入れすることができ、プレスフレーム１２と内部部材との接触長さが大きく、内部部材の剛性も高いことから、プレスフレーム１２の曲げたわみが小さいので、バックアップシリンダ１９の無負荷ストロークも加圧ストロークも非常に小さいものとすることができる。
（２）成形ゴム８と加圧ゴム押え１０とが平坦な状態で、外枠２と被加圧成形物１とがセットされた平坦な状態の成形圧力容器３を加圧するので、厳しい位置決めが不要である。（３）成形ゴム８により、外枠２と被加圧成形物１とを同時に加圧することにより、金属性の外枠２が拘束されて、被加圧成形物１の径方向の変位を制限し、割れ、ダレを防止することができる。
（４）成形圧力に応じて、バックアップシリンダ力を増減することにより、外枠２の塑性変形を防止することができ、外枠２の耐久性を向上することができる。

なお、今回開示された実施の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 被加圧成形物
２ 外枠
３ 成形圧力容器
４ Ｏリング
５ 下加圧台
６ 下ヒータ
７ スペーサ
８ 成形ゴム
９ 加圧ゴム
１０ 加圧ゴム押え（ゴム型ホルダー）
１１ 真空排気経路
１２ プレスフレーム
１３ 上加圧台
１４ 上ヒータ
１５ 加圧媒体経路
１６ マイタリング
１７ ラム
１８ ロッド
１９ バックアップシリンダ
２０ バックアップ圧媒体経路
２１ 増圧機
２２ 低圧ポンプ
１００ 加圧成形装置

Claims (5)

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するとともに前記被加圧成形物を下方から加圧する下加圧台と、前記下加圧台を上方に押し上げるバックアップシリンダとを備える加圧成形装置であって、
   前記下加圧台には、被加圧成形物を収納する成形圧力容器と前記被加圧成形物を取り囲む外枠とが、前記被加圧成形物と前記外枠とが前記成形圧力容器と略同一高さになるように設けられ、
   前記上加圧台には、成形用弾性部材と、前記成形用弾性部材の上方に配備されるとともに加圧成形時に前記成形用弾性部材に上方から加圧力を付与する加圧用弾性部材と、前記成形用弾性部材および前記加圧用弾性部材を保持する加圧弾性押え部材とが設けられ、
   前記成形用弾性部材と前記加圧弾性押え部材とが略同一高さになるようにして、前記バックアップシリンダを上昇させることにより前記下加圧台を前記上加圧台に密着させるとともに、前記加圧弾性部材に圧力を導入することにより前記成形用弾性部材を加圧して前記被加圧成形物を圧縮成形するものであって、
   前記被加圧成形物の径方向の変位を制限できるように、前記外枠が金属で形成されると共に、前記外枠の塑性変形を防止可能なように前記バックアップシリンダの圧力が前記成形用弾性部材の圧力よりも５％〜２０％大きくされていることを特徴とする加圧成形装置。
2. 前記バックアップシリンダの圧力と前記成形用弾性部材の圧力とを同調させて加圧することを特徴とする請求項１に記載の加圧成形装置。
3. 前記下加圧台に、平面シール構造のＯリングを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加圧成形装置。
4. 前記加圧弾性部材に、断面三角形状のマイタリングを備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の加圧成形装置。
5. 前記上加圧台および前記下加圧台に、ヒータを備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の加圧成形装置。

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