JP5861180B2 - 冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備 - Google Patents

Description

本発明は、流体の圧力によって等方圧で成形する冷間等方圧成形機能と、円筒状シリンダーに加えられた液体の圧力で成形する一般プレス機能とを同時に行える冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備（ＣＩＰ ＆ Ｐｒｅｓｓ）に関する。

粉末材料を一定の形状に成形するときは、大きく、金型プレス成形とＣＩＰ成形の二つの方法を用いる。

金型プレス成形においては、上下のパンチと金型（Ｄｉｅ）が備えられており、下パンチと金型からなる空間に粉末を充填し、上パンチと下パンチとの間隔を狭めながら粉末の加圧圧縮成形を行う。このとき、粉末と金型との摩擦力により、上、中、下の密度が異なる成形体が成形される。

ＣＩＰ成形は、英語のＣｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（冷間等方圧加工法）の頭文字を取ったものであって、この方法によおいては、粉末材料をゴム袋などの形態抵抗の少ない成形モールド内に密封して液圧を加えると、成形体の表面は、その液圧と同等な加圧力を均一に受け、方向性なく圧縮成形される。

これら二つの成形法は、一般にそれぞれ異なる設備で施行する。必要に応じてそれぞれの設備を備えなければならない場合、費用と設置面積が増加する。特に、大型化された最近の半導体用構造セラミックを生産するためには、金型プレス成形を行った後でＣＩＰ成形を行わなければならない場合が頻繁であり、大型構造セラミックを生産するためにこれら二つの設備を全て備えるには莫大な費用を投資しなければならない。

このように、等方圧成形とプレス成形を共に行うために、従来は、韓国公開特許第１０―２０１１―０１２０１２９号の"パウダー成形用プレス及び冷間等方圧成形装置"が開示されたことがある。

従来のパウダー成形用プレス及び冷間等方圧成形装置は、パウダープレス成形を行うプレスユニット；冷間等方圧成形を行う冷間等方圧ユニット；前記プレスユニット及び前記冷間等方圧ユニットが設置されるベースフレーム；前記ベースフレーム上に設置され、前記プレスユニットと前記冷間等方圧ユニットとの間で移動可能であり、前記プレスユニット側に整列されるときはプレスユニット用フレームとして作用し、前記冷間等方圧ユニット側に整列されるときは前記冷間等方圧ユニット用フレームとして作用するメインフレーム；及び前記メインフレームが前記プレスユニット側に整列されるときは前記プレスユニットに圧力を供給し、前記メインフレームが前記冷間等方圧ユニット側に整列されるときは前記冷間等方圧ユニットに圧力を供給する共通の一つの加圧手段；を含んで構成された。

このような構成の従来のパウダー成形用プレス及び冷間等方圧成形装置は、プレスユニットと冷間等方圧ユニットを備えるので、これらを用いてプレス成形及び冷間等方圧成形を容易に行うことができた。

しかし、従来のパウダー成形用プレス及び冷間等方圧成形装置には、次のような問題がある。

第一に、それぞれの工程で使用するためにメインフレームが移動しなければならない。これによると、定位置にあるメインフレームを適用する場合に比べて精密度を維持するのに困難があり、重量物を移送することによって時間的な損失がある。

第二に、ＣＩＰ作業を行う冷間等方圧ユニット側と金型成形を行う油圧シリンダーをそれぞれ設置することによって製作費用が増大し、それぞれに圧力を加える圧力媒体が異なることによって油圧部品の構成も多くなる。

第三に、圧力容器の上部で作業物を装入・装出するＣＩＰ作業レベルと、金型装着位置で原料と製品を装入・装出する金型成形作業レベルとが異なることによって、２層構造の作業レベルを有するようになる。これによると、作業者の作業動線に適さないだけでなく、金型及び製品移送用運搬装置の使用が難しくなる。また、装備の特性上、作業を行うグランドレベル（Ｇｒｏｕｎｄ ｌｅｖｅｌ）の下にピットを形成し、これに油圧構成部品などを埋め込むようになるが、従来の発明は、ピットレベル（Ｐｉｔ ｌｅｖｅｌ）の上に金型成形作業レベルがあり、金型成形作業レベル上にＣＩＰ作業レベルがある３層構造からなっている。

結論的に、従来のパウダー成形用プレス及び冷間等方圧成形装置は、構造が複雑であるので、故障発生時の補修が難しく、製作費用が高く、運用環境が良くないという問題を有する。

本発明は、上述した各問題を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、プレス成形時に必要とする圧力シリンダーのみならず、冷間等方圧成形時に必要とする圧力ベッセルとしても機能する一つの圧力容器を用いることによって、製作費用が低いだけでなく、比較的簡単な構成であるので故障時の補修が容易であり、本発明の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を使用する作業者が同一の作業レベルで二つの工程を同時に行うことによって、製品の生産性を向上させ得る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を提供することにある。

前記の課題を達成するための本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備は、中央が貫通した形態のメインフレームと、前記メインフレームの貫通した部分に支持され、内部に注入される流体によって冷間等方圧成形を行う圧力ベッセルと、前記圧力ベッセルに充填される流体によって前記圧力ベッセルの上部で上下にスライディング移動可能に設置され、ピストン機能を行い、前記圧力ベッセルの上部を開放または閉鎖する上部キャップ（Ｔｏｐ ｌｉｄ）と、前記圧力ベッセルの下部を開放または閉鎖する下部キャップ（Ｌｏｗｅｒ ｌｉｄ）と、前記上部キャップと前記メインフレームとの間に備えられ、前記圧力ベッセルからスライディング移動する前記上部キャップの加圧力によってプレス成形を行うプレス部を含んでもよい。

前記プレス部は、前記メインフレームの貫通した部分の上部に結合される上部ボルスターと、前記上部キャップの上部に結合される下部ボルスターと、前記上部ボルスターに備えられ、前記下部ボルスターを支持すると同時に、前記下部ボルスターを上下に移動させる第１の駆動機構とを含んでもよい。

前記プレス部は、前記上部ボルスターと前記上部キャップとの間に位置し、前記下部ボルスターと前記上部キャップとの間を離隔させる離隔シリンダー部と、前記離隔シリンダー部によって離隔した前記下部ボルスターと前記上部キャップとの間に挿入され、前記上部キャップが前記圧力ベッセルから離脱することを防止する離脱防止ブロックをさらに含んでもよい。

前記プレス部は、前記下部ボルスターの両側に突出して前記離脱防止ブロックの移動をガイドするブロック移動ガイドをさらに含んでもよい。

前記圧力ベッセルは、前記圧力ベッセルと前記下部キャップとが結合される底板をさらに含み、前記メインフレームは、前記メインフレームの貫通した部分の外側に突出し、前記圧力ベッセルが前記メインフレームから離脱したり、前記圧力ベッセルが前記メインフレームに復帰するように前記底板の移動をガイドするシリンダー移動ガイドをさらに含んでもよい。

前記底板は、前記圧力ベッセルで前記下部キャップを上下に移動させ、前記圧力ベッセルを開放または閉鎖する第２の駆動機構をさらに含んでもよい。

前記底板は、前記シリンダー移動ガイドで前記底板を移動させる走行機構を含んでもよい。

前記底板は、前記底板の位置を調節するピニオンを含み、前記シリンダー移動ガイドは、前記ピニオンと噛み合い、前記底板が正確な位置に置かれるようにガイドするラックギア部を含んでもよい。

前記圧力ベッセルは、前記圧力ベッセルに巻き取られ、前記圧力ベッセルの耐久性を増大させるベッセルワイヤを含んでもよい。

前記メインフレームは、前記メインフレームの上部及び下部に互いに対向するように配置され、前記メインフレームに伝達される加圧力を分散させる半円状のヨークを含んでもよい。

前記メインフレームは、前記メインフレームに巻き取られ、前記メインフレームの耐久性を増大させるヨークワイヤを含んでもよい。

本発明によると、構成部品のうち、最も大きく且つ重く、基準点としての役割をするメインフレームを固定させ、相対的に軽く且つ精密度に影響を少なく与える圧力ベッセルを移送させることによって、精巧且つ堅固に等方圧プレスと一般プレス複合装備を製作することができる。

また、一つの圧力ベッセルに注入される流体の圧力でプレス成形と冷間等方圧成形を同時に行う単純な構造によって故障時の補修が容易であり、製作費用を減少させることができる。

また、作業者がＣＩＰ成形を行う作業レベルと、一般プレス成形を行う作業レベルとを同一のレベルで行うことによって、生産性が増大し、金型の設置、生産製品の移送などが容易であるという利点がある。

また、冷間等方圧成形を行うために圧力ベッセルに注入される流体でプレス成形を同時に進めることによって、油圧を提供するための構成部品の数を減少させることができる。

本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を示した斜視図である。 本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を示した側面図である。 図２のＡ―Ａ線に沿って切開した断面図である。 本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を示した斜視図であって、成形前の初期状態を示した図である。 本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を示した側断面図であって、成形前の初期状態を示した図である。 本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を示した側断面図であって、成形を行うために圧力ベッセルが移動し、上部キャップが圧力ベッセルを密閉した状態を示した図である。 本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を示した側断面図であって、離隔シリンダー部が作動し、離脱防止ブロックが挿入された状態を示した図である。 本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を示した側断面図であって、冷間等方圧成形及びプレス成形の遂行中の状態を示した図である。 本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備を始めとする付属部分品などを共に示した斜視図であって、圧力発生ユニット、モールド洗浄槽、作業レベルを形成するデッキプレート（Ｄｅｃｋ Ｐｌａｔｅ）、作業レベルからビットレベルに下がる点検用階段、貯水槽、フィルターユニットなどの付帯設備を共に示した図である。

以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３に示したように、本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、メインフレーム１１０を含んでもよい。

このメインフレーム１１０は、下記に説明する圧力ベッセル１２０を密閉する上部キャップ１３０及び下部キャップ１４０を支持し、圧力ベッセル１２０から上部キャップ１３０及び下部キャップ１４０が離脱することを防止することができる。

そして、メインフレーム１１０は、中央が貫通した形態に形成され、この貫通した部分に圧力ベッセル１２０が位置してもよい。

一方、メインフレーム１１０は、ヨーク１１１、１１２を含んでもよい（図３参照）。

このヨーク１１１、１１２は、半円状に形成され、メインフレーム１１０の上部または下部に凸部が互いに対向した外側に向かうようにメインフレーム１１０に備えられてもよい。

すなわち、メインフレーム１１０の上部に位置するヨーク１１１は、メインフレーム１１０の貫通した部分に位置する圧力ベッセル１２０の上部に位置する上部キャップ１３０を支持し、メインフレーム１１０の下部に位置するヨーク１１２は、圧力ベッセル１２０の下部に位置する下部キャップ１４０を支持するように構成されてもよい。

ここで、ヨーク１１１、１１２は、半円状に形成されるので、圧力ベッセル１２０を支持する上部キャップ１３０及び下部キャップ１４０の支持力がいずれか１ヶ所に集中せず、均等に分散されることによって、上部キャップ１３０及び下部キャップ１４０を支持する支持力をさらに向上させることができる。

そして、メインフレーム１１０は、ヨークワイヤ１１３を含んでもよい。このヨークワイヤ１１３は、ヨーク１１１、１１２が設置されるメインフレーム１１０の周囲に巻き取られ、メインフレーム１１０の支持力を補強することができる。

すなわち、メインフレーム１１０の貫通した部分に設置される圧力ベッセル１２０の内部圧力は、約１０００ｂａｒ〜７０００ｂａｒの範囲であってもよいので、メインフレーム１１０を骨組みのみで形成する場合、圧力に耐えられず破損し得る。

したがって、メインフレーム１１０にヨークワイヤ１１３を巻き取ることによって、圧力ベッセル１２０を支持するメインフレーム１１０の支持力をさらに堅固にすることができる。

このとき、ヨークワイヤ１１３には、引張強度の大きい硬鋼線、アラミド（ポリアラミド）、カーボンファイバー、ガラスファイバー、バサルトファイバーなどを適用してもよく、ヨークワイヤ１１３は、ピアノ線の圧延によって平面を有するスチールストリップ（ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｉｐ）に具現されることが好ましい。

メインフレーム１１０は、シリンダー移動ガイド１１５をさらに含んでもよく、このシリンダー移動ガイド１１５は、メインフレーム１１０の貫通した部分からメインフレーム１１０の貫通した部分のいずれか一側面に水平に延びる形態に備えられ、メインフレーム１１０の貫通した部分に位置する圧力ベッセル１２０をメインフレーム１１０の側面にガイドして移動させることができる。

このとき、メインフレーム１１０の側面に延長されたシリンダー移動ガイド１１５の下部には、メインフレーム１１０の貫通した部分に設置されるシリンダー移動ガイド１１５の終端と水平を維持するために支柱１１７が設置されてもよく、シリンダー移動ガイド１１５は、レールの形状に一対が互いに離隔する形態で設置されてもよい。

併せて、シリンダー移動ガイド１１５には、ラックギアが一部形成されたラックギア部１１６が形成されてもよい（図２及び図４参照）。実施例では、ラックギア部１１６をシリンダー移動ガイド１１５の終端、より具体的には、メインフレーム１１０の貫通した部分に位置する終端及びシリンダー移動ガイド１１５の中央部分に形成しており、ラックギア部１１６については、以下で詳細に説明する。

そして、メインフレーム１１０には、作業者がメインフレーム１１０の貫通した部分に容易に移動できるようにする階段１１４が設置されてもよい。

本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、圧力ベッセル１２０を含んでもよい。

この圧力ベッセル１２０は、シリンダー形状に形成され、その内部に流体が注入され、圧力ベッセル１２０の内部に投入された被加工物を、圧力ベッセル１２０の内部に注入された流体の圧力によって全ての方向に同一の圧力で加圧する冷間等方圧成形を行うことができる。

このとき、圧力ベッセル１２０に注入される流体は、水または油であってもよく、防錆剤及び滑剤を含む4水であることが好ましい。

ここで、冷間等方圧成形は、粉末形態の被加工物、例えば、セラミックパウダーを全ての方向に流体によって加圧することによって任意の形状に成形する方法であって、この方法によると、密度が６０％〜９５％である緻密な構造を有する被加工物を成形することができる。

一方、圧力ベッセル１２０の周囲には、高い流体の圧力に耐えるためにベッセルワイヤ１２１が巻き取られてもよい。このとき、ベッセルワイヤ１２１には、メインフレーム１１０に備えられるヨークワイヤ１１３と同様に、引張強度の大きい硬鋼線、アラミド（ポリアラミド）、カーボンファイバー、ガラスファイバー、バサルトファイバーなどを適用してもよく、ベッセルワイヤ１２１は、ピアノ線の圧延によって平面を有するスチールストリップに具現されることが好ましい。

そして、圧力ベッセル１２０は、底板１２５を含んでもよい。この底板１２５は、圧力ベッセル１２０の下部に備えられてもよく、底板１２５には走行機構１２７が設置され、底板１２５がシリンダー移動ガイド１１５に沿って走行することによって、底板１２５に備えられた圧力ベッセル１２０をシリンダー移動ガイド１１５に沿って移動させることができる。

このとき、走行機構１２７は、車輪及びモーターを含み、モーターの駆動力によって底板１２５が移動するように具現されてよく、または、底板１２５とメインフレーム１１０とを連結する公知の油圧シリンダーまたは空圧シリンダーによってメインフレーム１１０で底板１２５が移動するように具現されてもよい。

一方、底板１２５には第２の駆動機構１２６が備えられてもよく、この第２の駆動機構１２６は、以下で説明する圧力ベッセル１２０の下部に位置する下部キャップ１４０を底板１２５の下部で上下に移動させる形態で圧力ベッセル１２０の下部を開放または閉鎖することができる。

ここで、第２の駆動機構１２６は、公知の空圧シリンダーまたは油圧シリンダーに具現されてもよく、第２の駆動機構１２６は、底板１２５の周囲に複数設置されてもよい。

実施例では、底板１２５を四角形状に形成し、底板１２５の各コーナー部分に第２の駆動機構１２６を設置した。

また、圧力ベッセル１２０にはピニオン１２８を含んでもよい（図２及び図４参照）。このピニオン１２８は、圧力ベッセル１２０、より具体的に、圧力ベッセル１２０を支持する底板１２５に設置されてもよく、シリンダー移動ガイド１１５のラックギア部１１６と噛み合い、メインフレーム１１０で圧力ベッセル１２０を正確な位置に置くことができる。

このとき、ピニオン１２８は、モーターによって回転することができ、ピニオン１２８に備えられるモーターは、底板１２５に備えられるセンサーによってメインフレーム１１０で圧力ベッセル１２０が正確な位置に置かれるように制御されてもよい。

本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、上部キャップ１３０を含んでもよい。

この上部キャップ１３０は、圧力ベッセル１２０の上部に位置し、圧力ベッセル１２０の上部を開放または閉鎖することができる。

一方、上部キャップ１３０は、圧力ベッセル１２０の上端の内部に挿入され、圧力ベッセル１２０の上部から圧力ベッセル１２０の内部に注入される流体の圧力によって上下にスライディング移動可能に設置され、ピストンの機能を行うことができ、上部キャップ１３０の周囲には、上部キャップ１３０の外側に突出して圧力ベッセル１２０の上端に置かれる上部フランジ１３１が形成されてもよい。

そして、上部キャップ１３０には、圧力ベッセル１２０に上部キャップ１３０を結合した状態で外部から圧力ベッセル１２０の内部に流体を注入するための注入口１３３が形成されてもよく、この注入口１３３には、１０００ｂａｒ〜７０００ｂａｒの圧力範囲に至る流体の逆流を防止するチェックバルブ１３５が設置されてもよい。

そして、圧力ベッセル１２０の内部に挿入される上部キャップ１３０の部分には、圧力ベッセル１２０と上部キャップ１３０との間を気密状態にするシール部材１３２が設置されてもよい。

本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、下部キャップ１４０を含んでもよい。

この下部キャップ１４０は、圧力ベッセル１２０の下部に位置し、圧力ベッセル１２０の下部を開放または閉鎖することができる。

一方、下部キャップ１４０は、圧力ベッセル１２０の下端の内部に一部が挿入されるように構成され、下部キャップ１４０の周囲には、下部キャップ１４０の外側に突出して圧力ベッセル１２０の下端に置かれる下部フランジ１４１が形成されてもよい。

そして、下部キャップ１４０には、圧力ベッセル１２０に下部キャップ１４０を結合した状態で圧力ベッセル１２０に注入された流体を外部に排出する排出口１４３が形成されてもよく、この排出口１４３には、排出口１４３を開放または閉鎖し、圧力ベッセル１２０に注入された流体を外部に排出する排出バルブ１４５が設置されてもよい。

このとき、排出バルブ１４５は、空圧または油圧によって排出口１４３を開放または閉鎖する公知の排出バルブ１４５であってもよく、排出口１４３、排出バルブ１４５及び排出管１４７は、流体を排出する役割を行えるだけでなく、流体を注入する役割も並行することができる。

一方、排出口１４３には、排出口１４３に排出される流体を外部に排出する排出管１４７が備えられてもよく、この排出管１４７は、圧力ベッセル１２０がシリンダー移動ガイド１１５に沿って移動するので、複数の管が関節のように連結される形態の管、または柔軟に曲がる管に構成されてもよい。

併せて、下部キャップ１４０は、圧力ベッセル１２０の底板１２５に備えられる第２の駆動機構１２６と連結され、第２の駆動機構１２６の作動によって圧力ベッセル１２０の下部で上下に移動し、圧力ベッセル１２０を開放または閉鎖することができる。

そして、圧力ベッセル１２０の内部に挿入される下部キャップ１４０の部分には、流体の流出を防止するシール部材１４２が設置されてもよい。

本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、プレス部１５０を含んでもよい。

このプレス部１５０は、上部キャップ１３０とメインフレーム１１０、より具体的には、メインフレーム１１０の上部に位置するヨーク１１１との間に位置し、圧力ベッセル１２０で上下に移動する上部キャップ１３０の加圧力によってプレス成形を行うことができる。

一方、プレス部１５０は、上部ボルスター１５１及び下部ボルスター１５２を含んでもよい。上部ボルスター１５１は、任意の厚さを有する板状に形成され、メインフレーム１１０の貫通した部分の上部に結合されてもよい。

このとき、上部ボルスター１５１には、成形される被加工物の形状が形成されたり、成形される被加工物の形状が形成された金型が上部ボルスター１５１に設置される形態に構成されてもよい。

ここで、上部ボルスター１５１に金型が設置されるように構成された場合は、金型、より具体的には、上下に両分された形態の金型のうち上部金型が上部ボルスター１５１に設置されることは当然である。

下部ボルスター１５２は、任意の厚さを有する板状に形成され、上部キャップ１３０の上部に結合され、上部キャップ１３０が圧力ベッセル１２０の流体の圧力によって上下に移動するとき、上部キャップ１３０と共に上下に移動することができる。

一方、下部ボルスター１５２には、上部ボルスター１５１と同様に、被加工物の形状が形成されてもよく、被加工物の形状が形成された金型が下部ボルスター１５２に設置される形態に構成されてもよい。

ここで、下部ボルスター１５２に金型が設置されるように構成された場合は、金型、より具体的には、上下に両分された形態の金型のうち下部金型が下部ボルスター１５２に設置されることは当然である。

プレス部１５０は、第１の駆動機構１５９を含んでもよい。この第１の駆動機構１５９は、上部ボルスター１５１に設置され、上部ボルスター１５１の下部に位置する下部金型を上下に移動させる形態で下部金型に結合された上部キャップ１３０を上下に移動させ、上部キャップ１３０によって密閉された圧力ベッセル１２０の上部を開放または閉鎖することができる。

一方、第１の駆動機構１５９は、公知の油圧シリンダーまたは空圧シリンダーに具現されてもよく、第１の駆動機構１５９は、上部ボルスター１５１に複数設置されてもよい。

このとき、上部ボルスター１５１と下部ボルスター１５２は四角形状に形成され、第１の駆動機構１５９は、上部ボルスター１５１の各コーナー部分に設置され、下部ボルスター１５２を上下に移動させることができる。

プレス部１５０は、離隔シリンダー部１５３を含んでもよい。この離隔シリンダー部１５３は、下部ボルスター１５２に結合された上部キャップ１３０と下部ボルスター１５２とを離隔させたり、互いに接触させるように下部ボルスター１５２と上部キャップ１３０を駆動することができる。

一方、離隔シリンダー部１５３は、上部ボルスター１５１にシリンダー溝１５３ｂを形成し、下部ボルスター１５２にはピストン１５３ａを設置することによって、シリンダー溝１５３ｂに挿入されたピストン１５３ａがシリンダー溝１５３ｂに提供される空圧または油圧によって上下に移動するように構成されてもよい。

プレス部１５０は、離脱防止ブロック１５５を含んでもよい。この離脱防止ブロック１５５は、下部ボルスター１５２と上部キャップ１３０との間に挿入され、上部キャップ１３０が圧力ベッセル１２０から離脱することを防止することができる。

すなわち、離脱防止ブロック１５５が下部ボルスター１５２と上部キャップ１３０との間から除去される場合、離脱防止ブロック１５５の厚さ分だけ、上部キャップ１３０が下部ボルスター１５２の方向にさらに移動し得るので、圧力ベッセル１２０から上部キャップ１３０が離脱し得る。

その一方、離脱防止ブロック１５５が下部ボルスター１５２と上部キャップ１３０との間に位置する場合、離脱防止ブロック１５５の厚さ分だけ上部キャップ１３０が上部に移動することが制限され、圧力ベッセル１２０から上部キャップ１３０が離脱することを防止することができる。

一方、離脱防止ブロック１５５は、四角のブロック形状に形成され、一対が上部キャップ１３０の両側に位置してもよい。

プレス部１５０は、ブロック移動ガイド１５６を含んでもよい。このブロック移動ガイド１５６は、離脱防止ブロック１５５が上部キャップ１３０と下部ボルスター１５２との間に移動したり、上部キャップ１３０と下部ボルスター１５２との間から外側に離脱するように離脱防止ブロック１５５の移動をガイドすることができる。

一方、ブロック移動ガイド１５６は、下部ボルスター１５２の底面から下部ボルスター１５２の両側に突出するように備えられ、離脱防止ブロック１５５がブロック移動ガイド１５６の両側にそれぞれぶら下げられる形態に備えられるので、離脱防止ブロック１５５は、ブロック移動ガイド１５６の中央に集まるように移動したときは下部ボルスター１５２と上部キャップ１３０との間に位置し、ブロック移動ガイド１５６の両側にそれぞれ移動したときは下部ボルスター１５２と上部キャップ１３０との間から離脱するように構成されてもよい。

このとき、下部ボルスター１５２には第３の駆動機構１５７が設置され、第３の駆動機構１５７によって離脱防止ブロック１５５がブロック移動ガイド１５６に沿って移動するように構成されてもよい。

ここで、第３の駆動機構１５７は、公知の空圧シリンダーまたは油圧シリンダーに具現されてもよい。

以下では、以上説明した各構成間の作用と効果を説明する。

まず、図４及び図５に示したように、本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、圧力ベッセル１２０から上部キャップ１３０が開放された状態でメインフレーム１１０の貫通した部分から離脱し、シリンダー移動ガイド１１５の外側に突出した部分に位置する。

そして、上部ボルスター１５１と下部ボルスター１５２は、第１の駆動機構１５９によって互いに密着した状態になり、上部キャップ１３０と下部ボルスター１５２との間に位置する離脱防止ブロック１５５は、上部キャップ１３０と下部ボルスター１５２との間から離脱してブロック移動ガイド１５６の両側に位置するようになり、上部キャップ１３０は、下部ボルスター１５２の下面に密着した状態になる。

このとき、下部キャップ１４０は、第２の駆動機構１２６によって圧力ベッセル１２０の下端を密閉するように上部に移動した状態になる。

このような初期状態で、圧力ベッセル１２０の開放された上部を介して圧力ベッセル１２０の内部に冷間等方圧成形を行う被加工物を投入する。

被加工物が圧力ベッセル１２０に投入されると、図６に示したように、底板１２５に備えられた走行機構１２７を作動させ、圧力ベッセル１２０がシリンダー移動ガイド１１５に沿ってメインフレーム１１０の貫通した部分、すなわち、上部キャップ１３０の下部に位置するように移動させる。

このとき、圧力ベッセル１２０がメインフレーム１１０の貫通した部分の付近に位置すると、底板１２５に備えられたピニオン１２８がシリンダー移動ガイド１１５に備えられたラックギア部１１６と噛み合わせられ、ピニオン１２８の駆動によって正確な位置、より具体的には、上部キャップ１３０が圧力ベッセル１２０の内部に挿入される位置をセンサーによって調節する（図２参照）。

このように圧力ベッセル１２０が上部キャップ１３０の下部に位置すると、上部キャップ１３０が圧力ベッセル１２０を密閉するように第１の駆動機構１５９が作動し、上部ボルスター１５１から下部ボルスター１５２を下方に向かせ、離隔した上部ボルスター１５１と下部ボルスター１５２との間にプレス成形を行う被加工物を位置させる。

このとき、上部ボルスター１５１と下部ボルスター１５２にそれぞれ上部金型及び下部金型を設置し、この上部金型と下部金型との間に被加工物が位置するように構成されてもよいことは当然である。

そして、図７に示したように、上部キャップ１３０と下部ボルスター１５２との間に備えられた離隔シリンダー部１５３を作動させることによって、上部キャップ１３０から下部ボルスター１５２を上部に離隔させ、第３の駆動機構１５７を作動させることによって、離隔した上部キャップ１３０と下部ボルスター１５２との間に離脱防止ブロック１５５が位置するようにブロック移動ガイド１５６の両側に位置した離脱防止ブロック１５５を移動させる。

前記のように、被加工物の成形が準備されると、上部キャップ１３０の注入口１３３を介して圧力ベッセル１２０の内部に冷間等方圧成形を行う流体を注入する。

このとき、流体は、高圧ポンプを通じて圧力ベッセル１２０の内部に注入され、圧力ベッセル１２０の圧力を上昇させることができる。

一方、図８に示したように、圧力ベッセル１２０に供給される流体によって圧力ベッセル１２０の圧力が高くなると、圧力ベッセル１２０の内部では被加工物の冷間等方圧成形を行うと同時に、圧力ベッセル１２０の上部キャップ１３０が上部に移動し、上部ボルスター１５１と下部ボルスター１５２との間に位置する被加工物を加圧する形態で一般プレス成形を行う。

このとき、プレス部１５０が被加工物を加圧する圧力は、類似するサイズを有する通常の公知の油圧プレス装置の場合において圧力シリンダーに加えられる圧力が３５０ｂａｒ未満の圧力であるのに比べると、１０００ｂａｒ〜７０００ｂａｒに至る遥かに大きい圧力であるので、プレス部１５０は、通常のプレス装置に比べると、より緻密な組織を有する被加工物を成形することができる。

ここで、本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、冷間等方圧成形及びプレス成形を同時に行わず、冷間等方圧成形及びプレス成形のうちいずれか一つの成形のみを行えることは当然である。

併せて、成形を終了した後は、圧力ベッセル１２０を加圧する流体の加圧力を解除するために排出バルブ１４５を開放し、排出管１４７を介して圧力ベッセル１２０に注入された流体を外部に排出し、成形を行うために作動していた各構成の作動順序とは逆順に各構成が動作し、初期状態に復帰する。

そして、初期状態で第２の駆動機構１２６が作動して下部キャップ１４０を開放し、圧力ベッセル１２０に残留した流体を完壁に外部に排出することもできる。

一方、図９に示したように、本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００には、圧力ベッセル１２０の上端部分を中心にデッキプレート２１０が設置される。

このデッキプレート２１０は、作業者が作業を行う作業レベルを区画するが、デッキプレート２１０の下部は、圧力発生ユニット、モールド洗浄槽、貯水槽、フィルターユニット、及び油圧構成品などが収容されて整備が行われるピットレベルに区画され、デッキプレート２１０の上部は、作業者が作業を行うグランドレベルに区画される。（未説明の図面符号２５０は、グランドレベルからピットレベルに進入するための点検用階段である。）

ここで、本発明に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、特別な整備以外は、冷間等方圧プレスと一般プレスに必要な全ての作業、例えば、被加工物の装入及び装出などの作業を全てグランドレベルで行えるので、作業者の動線を最小化し、製品の生産性を向上させることができる。

したがって、本発明の実施例に係る冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備１００は、冷間等方圧成形と一般プレス成形を同時に行うことによって、成形に要される時間を短縮させることができ、比較的簡単な構造によって製作費用を節減させることができる。

また、従来のプレス成形時の圧力（概して３５０ｂａｒ未満）より高い圧力（１０００ｂａｒ〜７０００ｂａｒ）でプレス成形を行うことによって、より緻密な組織を有する被加工物を成形することができる。

また、冷間等方圧成形時に使用される流体でプレス成形を行うことによって、流体の消耗量を最小化することができる。

また、冷間等方圧成形と一般プレス成形に必要な全ての作業をグランドレベルで行えるので、作業者の動線を最小化し、製品の生産性を向上させることができる。

以上では、本発明の実施例を説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものでなく、本発明の実施例から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって容易に変更され、均等なものと認められる範囲の全ての変更及び修正を含む。

本発明は、半導体、光学レンズ、工具などの組織が緻密且つ均一な製品を製造する製造分野に利用可能である。

１００ 冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備
１１０ メインフレーム
１１１、１１２ ヨーク
１１３ ヨークワイヤ
１１４ 階段
１１５ シリンダー移動ガイド
１１６ ラックギア部
１１７ 支柱
１２０ 圧力ベッセル
１２１ ベッセルワイヤ
１２５ 底板
１２６ 第２の駆動機構
１２７ 走行機構
１２８ ピニオン
１３０ 上部キャップ
１３１ 上部フランジ
１３２、１４２ シール部材
１３３ 注入口
１３５ チェックバルブ
１４０ 下部キャップ
１４１ 下部フランジ
１４３ 排出口
１４５ 排出バルブ
１４７ 排出管
１５０ プレス部
１５１ 上部ボルスター
１５２ 下部ボルスター
１５３ 離隔シリンダー部
１５３ａ ピストン
１５３ｂ シリンダー溝
１５５ 離脱防止ブロック
１５６ ブロック移動ガイド
１５７ 第３の駆動機構
１５９ 第１の駆動機構

Claims (11)

1. 中央が貫通した形態のメインフレームと、
   前記メインフレームの貫通した部分に支持され、内部に注入される流体によって冷間等方圧成形を行う圧力ベッセルと、
   前記圧力ベッセルに充填される流体によって前記圧力ベッセルの上部で上下にスライディング移動可能に設置され、ピストンの機能を行い、前記圧力ベッセルの上部を開放または閉鎖する上部キャップと、
   前記圧力ベッセルの下部を開放または閉鎖する下部キャップと、
   前記上部キャップと前記メインフレームとの間に備えられ、前記圧力ベッセルからスライディング移動する前記上部キャップの加圧力によってプレス成形を行うプレス部と、を含むことを特徴とする冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
2. 前記プレス部は、
   前記メインフレームの貫通した部分の上部に結合される上部ボルスターと、
   前記上部キャップの上部に結合される下部ボルスターと、
   前記上部ボルスターに備えられ、前記下部ボルスターを支持すると同時に、前記下部ボルスターを上下に移動させる第１の駆動機構と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
3. 前記プレス部は、
   前記上部ボルスターと前記上部キャップとの間に位置し、前記下部ボルスターと前記上部キャップとの間を離隔させる離隔シリンダー部と、
   前記離隔シリンダー部によって離隔した前記下部ボルスターと前記上部キャップとの間に挿入され、前記上部キャップが前記圧力ベッセルから離脱することを防止する離脱防止ブロックと、をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
4. 前記プレス部は、
   前記下部ボルスターの両側に突出して前記離脱防止ブロックの移動をガイドするブロック移動ガイドをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
5. 前記圧力ベッセルは、
   前記圧力ベッセルと前記下部キャップとが結合される底板をさらに含み、
   前記メインフレームは、
   前記メインフレームの貫通した部分の外側に突出し、前記圧力ベッセルが前記メインフレームから離脱したり、前記圧力ベッセルが前記メインフレームに復帰するように前記底板の移動をガイドするシリンダー移動ガイドをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
6. 前記底板は、
   前記圧力ベッセルで前記下部キャップを上下に移動させ、前記圧力ベッセルを開放または閉鎖する第２の駆動機構をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
7. 前記底板は、
   前記シリンダー移動ガイドで前記底板を移動させる走行機構を含むことを特徴とする、請求項５に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
8. 前記底板は、
   前記底板の位置を調節するピニオンを含み、
   前記シリンダー移動ガイドは、前記ピニオンと噛み合い、前記底板が正確な位置に置かれるようにガイドするラックギア部を含むことを特徴とする、請求項５に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
9. 前記圧力ベッセルは、
   前記圧力ベッセルに巻き取られ、前記圧力ベッセルの耐久性を増大させるベッセルワイヤを含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
10. 前記メインフレームは、
    前記メインフレームの上部及び下部に互いに対向するように配置され、前記メインフレームに伝達される加圧力を分散させる半円状のヨークを含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。
11. 前記メインフレームは、
    前記メインフレームに巻き取られ、前記メインフレームの耐久性を増大させるヨークワイヤを含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷間等方圧プレスと一般プレス複合装備。