JP6510787B2 - 機械的振動によって微細に断片化された材料のプレス成形方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械的振動によって微細に断片化された材料のプレス成形方法及び装置に関する。

従来公知の機械的振動発生装置としては、シリンダ内にピストンを有し、偏心器あるいはカム機構により駆動する油圧液体脈動ジェネレータが知られている。カムの推力圧下で動くピストンは、当該ピストンの相互運動の振動数と等しい振動数でシリンダ中の液体中で変化する。液体の流れを制御するピストン、ディスク又はスリーブのような要素を備えた油圧ジェネレータも知られている。ピストンを備えるタイプの制御要素としては、スライド・ディストリビュータ（slide distributor）などが知られている。ディスク又はスリーブ形態の制御要素はその外周に穴が設けられており、当該外周にわたって、作動液体は油圧アクチュエータの作動スペースから周期的に排出されるか、あるいは、当該作動スペースに供給される。また、ハウジング中のベアリング上に載置されたディストリビューション・ロータ（distribution rotor）を備えた回転ディストリビュータをベースに設計され、外周に２つの凹部（くぼみ）を備えた油圧液体脈動ジェネレータも知られている。当該凹部内のスペースは、流入通路と流出通路の両方と連結されており、前記ロータの外面には、当該ロータ軸に平行に設けられ、かつ、ロータに設けられた凹部の内部のスペースに交互に（互い違いに）連結された溝が設けられている。本体の側部には、スリットが、液体の脈動流が油圧アクチュエータに導かれるように設けられている。

偏心器又はカム形態の制御要素を用いる解決策の欠点は、相互運動によって生ずるピストンの慣性によって達成し得る脈動振動数が低く制限されてしまうことであり、一方、ディスクやブッシュ形態の制御要素を備える設計では、流量（流速）と脈動振動数を高くすると装置のサイズ（寸法）が著しく大きくなってしまうという問題が生ずる。しかしながら、回転ディストリビューション・ロータを備えた設計では、流量（流速）と脈動振動数が高くなると許容レベルに維持された装置からノイズが発生するという主要な障害を引き起こす因子になる流れ抵抗を解決することにより、そのような欠点をなくすことができる。

本発明の目的は、高振幅かつ高振動数の機械的振動によって微細に断片化された材料のプレス成形方法及びコンパクトで効率的な装置を提供することにある。

機械的振動によって微細に断片化された材料のプレス成形をサポートする本発明の普遍的・万能な方法及び装置の特徴は、力のユニット（force unit）が、メインアクチュエータ（main actuator）、油圧バイブレータ、メインテーブル（main table）の下部本体ヨーク（lower body yoke）、押圧用テーブル（thrust table）、ポスト（posts）、４つの柱（four columns）、下部パンチプレート（lower punch plate）及びパンチ（punch）と、を備えて構成されていることにある。メインアクチュエータは、好ましくは、準静的圧力（quasi-static pressing force）をメインテーブルに、さらに、４つの柱を経由して下部パンチプレートに伝える。押圧用テーブルはポストによって永久に下部本体ヨークを連結されており、油圧バイブレータは付加する追加の原動力を下部パンチテーブルに伝える。２つのタイプの溝（grooves）が、一方の側で、ポート（port）の通路と永久に連結され、他方の側で、ロータの位置に依存して、フローガイド（flow guide）の２つのアームの１つと連結されていることが好ましい。さらには、前記通路は、ロータの位置に依存して、互い違いに設けられた溝の１つと直接連結し、かつ、アクチュエータのピストンの上方のスペースに連結すると共に、前記通路は、ロータの位置に依存して、互い違いに設けられた溝の別の１つと直接連結し、かつ、アクチュエータのピストンの下方のスペースに連結しているのが好ましい。さらに、互い違いに設けられた溝は、ロック付シールリングによって互いに分離しているのが好ましい。さらにまた、互い違いに設けられた溝は、ロータの外周に配置され、かつ、遠心力によってフローパルス・ジェネレータ（flow pulse generator）に対して押圧されたセパレータによって互いにしっかりと分離しているのが好ましい。

図１は、本発明の装置の一実施例を示す上面図及びそのＡ-Ａ断面図である。 図２は、図１に示す本発明の装置の全体斜視図である。 図３は、脈動流の方向変化の原理を説明するための本発明装置の要部図である。 図４は、同じく脈動流の方向変化の原理を説明するための本発明装置の要部図である。 図５は、本発明の装置の一実施例の全体を示す側面図である。

本発明の利点は、成形圧によってもたらされる準静的圧力を得られることにあり、そのような準静的圧力は高振幅かつ高振動数の付加的原動力と重ね合わせて用いることができることにある。機械的振動を発生するユニットは、流れ抵抗が小さく、高エネルギー効率を保証する高緊密さ有し、かつ、装置が発するノイズのレベルが低いことが特徴である。

本発明の実施態様例が図１〜図５に示されている。機械的振動によって微細に断片化された材料のプレス成形装置は、モータ（１）、ベルト・トランスミッション（２）を用いる駆動装置、アクチュエータ（４）に永久に連結されたフローパルス・ジェネレータ（３）と、を備えて構成されている。フローパルス・ジェネレータ（３）の供給口はポート（６）に連結されていて、液体貯蔵用容器への流出がポート（７）経由で発生する。フローパルス・ジェネレータ（３）のロータ（１７）の外周には、複数の溝が設けられている。溝（１０）は、一方の側で、ポート（６）の通路と永久に連結され、他方の側で、ロータ（１７）の位置に依存して、フローガイド（１８）の２つのアーム（１９、２０）の１つと連結されていて、溝（９）は、一方の側で、ポート（７）の通路と永久に連結され、他方の側で、ロータ（１７）の位置に依存して、フローガイド（１８）の２つのアーム（２１、２２）の１つと連結されており、さらには、通路（１２）は、ロータ（１７）の位置に依存して、互い違いに設けられた溝（８、９）の１つと直接連結し、かつ、アクチュエータのピストン（５）の上方のスペース（１３）に連結すると共に、通路（１４）は、ロータ（１７）の位置に依存して、互い違いに設けられた溝（１０、１１）の別の１つと直接連結し、かつ、アクチュエータのピストン（５）の下方のスペース（１６）に連結している。さらに、互い違いに設けられた溝（８、９）は、ロック（２４）付シールリング（２３）によって互いに分離している。さらにまた、互い違いに設けられた溝（８、９）は、ロータ（１７）の外周に配置され、かつ、遠心力によってフローパルス・ジェネレータ（３）の本体（２６）に対して押圧されたセパレータ（２５）によって分離している。

図３には、脈動流の方向変化の原理が示されている。スペース（２７）からの供給流はロータ（１７）の溝（１０）に到達する。ロータ（１７）のこの位置の溝（１０）がスリット（１４）に対向して位置しているので、供給流はスリット（１４）を通して流れ、さらにピストン（５；図１）の下方のスペース（１６；図１）に流れていく。ピストンの下方のスペース（１３；図１）からの流出はスリット（１２）を通して発生し、対向して位置するロータ（１７）の溝（９）を経由して流出スペース（２８）に流れていく。溝のピッチに対応する角度だけロータが回転すると、スペース（２７）からの供給流はロータ（１７）の溝（１１）に到達し、さらにフローガイド（１８）のアーム（２０）を通して到達すると共に、フローガイド（１８）のアーム（２１）を通してロータ（１７）の溝（８）に到達する。ロータ（１７）のこの位置の溝（８）がスリット（１２）に対向して位置しているので、供給流はスリット（１２）を通して流れ、さらにピストン（５；図１）の上方のスペース（１３；図１）に流れていく。ピストンの下方のスペース（１６；図１）からの流出はスリット（１４）を通して発生し、スリット（１２）に対向して位置するロータ（１７）の溝（８）を経由して、さらにフローガイド（１８）のアーム（１９）を通して到達すると共に、フローガイド（１８）のアーム（２２）を通してロータ（１７）の溝（９）に到達する。

アクチュエータによってもたらされる準静的圧力と付加的原動力との重ね合わせは、図５に示す力のユニット（force unit）において成就される。この力のユニットは、メインアクチュエータ（２９）、油圧バイブレータ（３７）、メインテーブル（３０）の下部本体ヨーク（３６）、押圧用テーブル（３１）、ポスト（３５）、４つの柱（３２）、下部パンチプレート（３３）及びパンチ（３４）と、を備えて構成されている。

メインアクチュエータ（２９）は、準静的圧力をメインテーブル（３０）に、さらに、４つの柱（３２）によって下部パンチプレート（３３）に伝える。押圧用テーブル（３１）はポスト（３５）によって永久に下部本体ヨーク（３６）と連結されている。油圧バイブレータ（３７）は、押圧用テーブル（３１）上に載置されていて当該押圧用テーブルと永久に連結されている。その油圧バイブレータ（３７）は、付加的原動力を下部パンチプレート（３３）に伝える。

高振幅かつ高振動数の機械的振動によって微細に断片化された材料のプレス成形をサポートする上記本発明の方法及びコンパクトで効率的な装置は、装置が発するノイズを低レベルに維持することができるので、特別な脈動プレスの基本的な構成要素あるいは従来公知のプレスの特別な脈動装置として、産業上広範囲な用途に用いられる。

１：モータ
２：ベルト・トランスミッション
３：フローパルス・ジェネレータ
４：アクチュエータ
５：アクチュエータ・ピストン
６、７：ポート
８、９、１０、１１：溝
１２、１４：通路（スリット）
１３、１６、２７、２８：スペース １７：ロータ
１８：ガイド
１９、２０、２１、２２：アーム
２３：シールリング
２４：ロック
２５：セパレータ
２６：本体
２９：メインアクチュエータ
３０：メインテーブル
３１：押圧用テーブル
３２：４つの柱
３３：下部パンチプレート
３４：パンチ
３５：ポスト
３６：ヨーク
３７：油圧バイブレータ

Claims (4)

1. 機械的振動によって微細に断片化した材料をプレス成形する方法であって、
   前記機械的振動が、メインアクチュエータ（２９）、油圧バイブレータ（３７）、メインテーブル（３０）の下部本体ヨーク（３６）、ポスト（３５）の押圧用テーブル（３１）、４つの柱（３２）、下部パンチプレート（３３）及びパンチ（３４）を備えて構成される力ユニットを用い、
   前記メインアクチュエータ（２９）が、準静的圧力をメインテーブル（３０）に伝え、さらに前記４つの柱（３２）により下部パンチプレート（３３）にも伝えると共に、前記押圧用テーブル（３１）が、前記ポスト（３５）によって前記下部本体ヨーク（３６）に連結されていて、該押圧用テーブル（３１）と固定されている油圧バイブレータ（３７）を可動させ、さらに該油圧バイブレータ（３７）が前記準静的圧力に加えて付加する原動力を前記下部パンチプレート（３３）に伝え、
   フローパルス・ジェネレータ（３）のロータ（１７）の外周に複数の溝が設けられ、そのうちの１つの溝（１０）は、一方の側でポート（６）の通路と連結しており、他方の側で、前記ロータ（１７）の位置に依存して、フローガイド（１８）のアーム（１９）又はアーム（２０）のいずれかに固定されていると共に、該他の１つの溝（９）は、一方の側でポート（７）の通路と連結しており、他方の側で、前記ロータ（１７）の位置に依存して、フローガイド（１８）のアーム（２１）又はアーム（２２）のいずれかに固定され、
   通路（１２）が、ロータ（１７）の位置に依存して、前記溝（８）又は溝（９）のいずれかと直接連結し、さらにアクチュエータ・ピストン（５）の上方のスペース（１３）と連結していると共に、他の通路（１４）が、ロータ（１７）の位置に依存して、他の溝（１０）又は溝（１１）のいずれかと直接連結し、さらにアクチュエータ・ピストン（５）の下方のスペース（１６）と連結し、
   前記溝（８、９）が前記溝（１０、１１）とロック（２４）付シールリング（２３）によって分離されていることを特徴とする方法。
2. 前記溝（８、９）は互い違いに設けられていると共に、ロータ（１７）の外周に配置され、かつ、遠心力によってフローパルス・ジェネレータ（３）の本体（２６）に対して押圧されたセパレータ（２５）によって分離していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 機械的振動によって微細に断片化した材料をプレス成形する装置であって、
   前記機械的振動を行う該プレスの力ユニットが、メインアクチュエータ（２９）、油圧バイブレータ（３７）、メインテーブル（３０）の下部本体ヨーク（３６）、ポスト（３５）の押圧用テーブル（３１）、４つの柱（３２）、下部パンチプレート（３３）及びパンチ（３４）を備えて構成され、
   前記メインアクチュエータ（２９）が、準静的圧力をメインテーブル（３０）に伝え、さらに前記４つの柱（３２）により下部パンチプレート（３３）にも伝えると共に、前記押圧用テーブル（３１）が、前記ポスト（３５）によって前記下部本体ヨーク（３６）に連結されていて、該押圧用テーブル（３１）と固定されている油圧バイブレータ（３７）を可動させ、さらに該油圧バイブレータ（３７）が前記準静的圧力に加えて付加する原動力を前記下部パンチプレート（３３）に伝え、
   フローパルス・ジェネレータ（３）のロータ（１７）の外周に複数の溝が設けられ、そのうちの１つの溝（１０）は、一方の側でポート（６）の通路と連結しており、他方の側で、前記ロータ（１７）の位置に依存して、フローガイド（１８）のアーム（１９）又はアーム（２０）のいずれかに固定されていると共に、該他の１つの溝（９）は、一方の側でポート（７）の通路と連結しており、他方の側で、前記ロータ（１７）の位置に依存して、フローガイド（１８）のアーム（２１）又はアーム（２２）のいずれかに固定され、
   通路（１２）が、ロータ（１７）の位置に依存して、前記溝（８）又は溝（９）のいずれかと直接連結し、さらにアクチュエータ・ピストン（５）の上方のスペース（１３）と連結していると共に、他の通路（１４）が、ロータ（１７）の位置に依存して、他の溝（１０）又は溝（１１）のいずれかと直接連結し、さらにアクチュエータ・ピストン（５）の下方のスペース（１６）と連結し、
   前記溝（８、９）が前記溝（１０、１１）とロック（２４）付シールリング（２３）によって分離されていることを特徴とする装置。
4. 前記溝（８、９）は互い違いに設けられていると共に、ロータ（１７）の外周に配置され、かつ、遠心力によってフローパルス・ジェネレータ（３）の本体（２６）に対して押圧されたセパレータ（２５）によって分離していることを特徴とする請求項３に記載の装置。

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