JPH0716794A - ホットプレス装置 - Google Patents

ホットプレス装置

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JPH0716794A
JPH0716794A JP16717393A JP16717393A JPH0716794A JP H0716794 A JPH0716794 A JP H0716794A JP 16717393 A JP16717393 A JP 16717393A JP 16717393 A JP16717393 A JP 16717393A JP H0716794 A JPH0716794 A JP H0716794A
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chamber
preheating
hot press
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cooling
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JP16717393A
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Soichi Takahashi
惣一 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 サイクルタイムを短縮させて生産効率を向上
させることのできるホットプレス装置を提供する。 【構成】 ホットプレス装置24は、第1予熱室A、第
2予熱室Bからなる予熱室C、ホットプレス室D、冷却
室Eの3室が連設されて構成されている。さらに、モー
ルドMを各室間にわたって移送させるためのチェーンプ
ッシャ式搬送装置33、34、35が第1予熱室A、第
2予熱室Bおよび冷却室Eにそれぞれ設置されている。
また、第1、第2予熱室A、Bおよびホットプレス室D
には内部のモールドMを加熱するヒータが備えられ、ホ
ットプレス室DにはモールドM内部の試料を押圧する押
圧軸が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスの押圧焼
結、粉末冶金、各種材料の拡散接合、等に使用されるホ
ットプレス装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】多室型連続式のホットプレス装置は、単
室型バッチ式のホットプレス装置に比べて生産効率やエ
ネルギ効率の点で有利であるので、近年、広く用いられ
るようになってきている。
【0003】図9に多室型連続式のホットプレス装置の
一従来例を示す。このホットプレス装置は、装置本体1
の中央部に断熱材によりホットプレス室2を形成すると
ともに、その前段に前室3を、また、後段に冷却室4を
それぞれ配置してなる3室型のものであって、モールド
5(被処理物)を前室3からホットプレス室2、冷却室
4へと移送して連続的に処理を行なうように構成されて
いる。
【0004】前記モールド5は、粉末状の試料6が充填
された円筒状のダイス7の上下に、それぞれ上パンチ
8、下パンチ9が装着されたものである。
【0005】ホットプレス室2は、その上下に上部プレ
スラム10、下部プレスラム11がそれぞれ設けられて
いるとともに、内部にヒータ12が取り付けられてお
り、下部プレスラム11の上端に前記モールド5を載置
し、ヒータ12によりモールド5を加熱しつつ、プレス
シリンダ13を作動させて下部プレスラム11を押し上
げてその底面を図示しないストッパで支持し、上部プレ
スラム10により上パンチ8をダイス7に対して相対的
に押し下げてモールド5内の試料6を高温下で押圧する
ようになっている。
【0006】前室3は処理前のモールド5を収納してお
くためのもの、また、冷却室4は処理後のモールド5を
冷却するためのものであって、前室3には、その前部に
挿入口を開閉するためのドア14が設けられているとと
もに、後部にはホットプレス室2に通じる通路を開閉す
るための中間ドア15が設けられ、また、冷却室4に
は、その後部に抽出口を開閉するためのドア16が設け
られているとともに、前部にはホットプレス室2に通じ
る通路を開閉するための中間ドア17が設けられてい
る。前記中間ドア15はホットプレス室の前部に設けら
れているドア18とともに、また、前記中間ドア17は
ホットプレス室の後部に設けられているドア19ととも
に、それぞれエアシリンダ20、21によって上方に引
き上げられるようになっている。
【0007】そして、ホットプレス室2、前室3、冷却
室4は、それらの内部の真空度や温度等の雰囲気を各々
個別に調整できるようになっており、そのための真空排
気装置や、雰囲気ガスの供給装置、温度制御装置等が備
えられている。
【0008】また、前室3および冷却室4の内部には、
それぞれ、伸縮自在とされてその先端部をホットプレス
室2内に進入させ得るテレスコピック型の搬送装置2
2、23が設けられ、前室3内の搬送装置22によって
処理前のモールド5が前室3からホットプレス室2へ移
送され、また、冷却室4内の搬送装置23によって処理
後のモールド5がホットプレス室2から冷却室4に取り
出されるようになっている。
【0009】前記従来のホットプレス装置では、前室3
内に収納しておいたモールド5を搬送装置22によって
ホットプレス室2内に移送し、中間ドア15およびドア
18を閉じてホットプレス室2内を所定の真空度および
温度に調整した後、そこでホットプレス処理を行ない、
処理終了後には、中間ドア17およびドア19を開いて
モールド5を搬送装置23によって冷却室4に移送し、
そこで所定時間冷却した後、抽出口から取り出す。な
お、モールド5を前室3からホットプレス室2に移送す
る際、ホットプレス室2から冷却室4に移送する際に
は、それらの間のドアや中間ドアを開閉するに先立って
双方の室内を同一雰囲気に調整する。
【0010】そして、モールド5を前室3からホットプ
レス室2に移送したら直ちに次に処理すべきモールド5
を前室3に収納し、また、ホットプレス処理の終了した
モールド5を冷却室4に移送したら前室3内のモールド
5を直ちにホットプレス室2に移送して連続的に処理を
行なうことにより、バッチ式により処理する場合に比べ
てサイクルタイムを短縮することができ、生産性を向上
させることができるものである。たとえば、処理時間と
してホットプレスに要する時間が9時間(プレスに先立
つ昇温時間としての6時間を含む)、冷却に要する時間
が3時間である場合には、バッチ式ホットプレス装置で
はサイクルタイムが12時間となるが、前記の3室型連
続式ホットプレス装置では、ホットプレスと冷却とを同
時に行なうことができるので、図10に示したようにサ
イクルタイムを9時間に短縮することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のホットプレス装置では、ホットプレス室2内におい
てモールド5を低温状態から加熱するため、図10に示
したようにかなりの昇温時間(前記の例の場合には6時
間)を要するものである。したがって、そのサイクルタ
イムはバッチ式のものよりは短縮できるものの、必ずし
も十分に満足し得るものではない。このため、サイクル
タイムをより短縮することを目的として、前記3室型の
ホットプレス装置における前室3の代わりに予熱室を設
け、モールド5をホットプレス室2に移送する前に予熱
室において予熱することでホットプレス室2における昇
温時間を短縮させることが検討されている。
【0012】ところが、通常、一連のホットプレス処理
においては、全体の処理時間中に占める昇温時間の割合
がかなり大きい場合が多く、特に、高温下でのホットプ
レスになる程、その傾向は強くなってくる。また、時に
よっては、比較的低温下でのホットプレスにおいても脱
脂等の目的で長時間加熱を必要とする場合があり、それ
とは逆に、昇温時間に比べて長い冷却時間を必要とする
場合もある。すなわち、一連の処理においては、昇温時
間、ホットプレス時間、冷却時間の各処理時間が大きく
異なる場合が多いので、たとえホットプレス装置が予熱
室、ホットプレス室、冷却室の3室を備えていても、各
室における処理時間がアンバランスなため、3室を備え
た利点が充分生かされないという問題があった。
【0013】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、サイクルタイムを短縮させて生産
効率を向上させることのできるホットプレス装置を提供
することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1記載のホットプレス装置は、装置本体内
に、複数の予熱室と、ホットプレス室と、冷却室と、こ
れら各室間にわたって前段の室から後段の室へとモール
ドを間欠的に搬送する搬送装置とを備えてなり、前記複
数の予熱室は、各室の予熱時間がほぼ同一時間に設定さ
れるとともに、前記予熱時間における各室の加熱容量の
合計が、これら各室をモールドが通過したときに該モー
ルドが設定された予熱温度になるように設定され、前記
搬送装置は、前記各室へのモールドの搬送を同期してな
すように構成されていることを特徴とするものである。
【0015】また、請求項2記載のホットプレス装置
は、前記冷却室が、複数の冷却室からなることを特徴と
するものである。
【0016】
【作用】請求項1記載のホットプレス装置によれば、複
数の予熱室は、各室の予熱時間が同一時間に設定される
とともに、前記予熱時間における各室の加熱容量の合計
が、これら各室をモールドが通過したときに該モールド
が設定された予熱温度になるように設定されているの
で、ホットプレス処理に要する予熱が複数の予熱室にお
ける均等な時間に分割されて行なわれ、さらに、各室に
おいて当該の処理が完了したモールドは搬送装置により
同期的に搬送されて、一連の処理が円滑に進行する。
【0017】また、請求項2記載のホットプレス装置に
よれば、冷却室が複数の冷却室で構成されているので、
ホットプレス処理における全冷却時間が複数の冷却室に
おける冷却時間に分割される。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図8を
参照して説明する。図1に示すように、本実施例のホッ
トプレス装置は、装置本体24の内部に、第1予熱室
A、第2予熱室Bからなる予熱室C、ホットプレス室
D、冷却室Eを直線状に連設してなる3室型のものであ
って、各室の前後をドアで仕切り、各室がそれぞれ密閉
された独立の雰囲気でモールドMを処理するものであ
る。
【0019】予熱室Cをなす第1予熱室Aおよび第2予
熱室Bは、その内部に取り付けられているヒータ25、
26によってモールドMを2段階に分けて予熱するため
のもの、ホットプレス室Dはヒータ27によりモールド
Mを加熱しつつ、上部プレスラム28、下部プレスラム
29によってプレスを行なうためのもの、冷却室Eはホ
ットプレス処理のなされたモールドMを冷却するための
ものである。
【0020】モールドMは、内部に粉末状の試料が充填
される円筒状のダイスと、その上下に装着される上パン
チ30、下パンチ31とが一体となったものであるが、
このホットプレス装置では2軸の押圧軸が備えられてい
るため、2個のモールドMが1個のトレー32上に載置
され、搬送装置33、34、35によって装置内を移送
されるようになっている。
【0021】そして、このホットプレス装置では、図1
に示すように、第1予熱室Aの外側に配置されている外
部ローダ36から装入ドア37を通して第1予熱室A内
に挿入したモールドMを、第1予熱室A、第2予熱室B
および冷却室Eの底部に設けられているチェーンプッシ
ャ式搬送装置(詳細は後述)33、34、35により各
室間にわたって順次前方に移送していってホットプレス
処理を行ない、処理のなされたモールドMを搬出ドア3
8から冷却室Eの外側に配置されている外部アンローダ
39に取り出すようにされたものである。
【0022】図1ないし図3に示すように、予熱室Cお
よびホットプレス室Dは、それぞれ密閉された容器内に
断熱壁40、41、42で囲まれた加熱室を内蔵してお
り、各加熱室内には、所定の温度パターンで加熱が行な
えるように制御される第1予熱室ヒータ25、第2予熱
室ヒータ26およびホットプレス室ヒータ27がそれぞ
れ備えられている。
【0023】また、冷却室Eは、その壁部が水冷2重壁
構造とされており、冷却室E内部のモールドMは自然放
冷によって冷却されるようになっている。
【0024】また、図1に示すように、予熱室Cの前
部、冷却室Eの後部、予熱室Cとホットプレス室Dの
間、ホットプレス室Dと冷却室Eの間にはそれぞれ、装
入ドア37、搬出ドア38、中間入口ドア43、中間出
口ドア44が設けられており、これらのドアは全てOリ
ングによって気密が保持された、いわば気密式ドアであ
る。また、第1予熱室A、第2予熱室Bおよびホットプ
レス室D内の前後部にはそれぞれ第1予熱室入口ドア4
5、第1予熱室出口ドア46、第2予熱室入口ドア4
7、第2予熱室出口ドア48、ホットプレス室入口ドア
49、ホットプレス室出口ドア50が設けられており、
これらのドアは加熱室の断熱壁40、41、42の一部
を構成する、断熱式ドアである。これら全ての気密式ド
ア、断熱式ドアはモールドMの出入りに対応してエアシ
リンダ51、51…によって開閉するようにされてい
る。さらに、これらのドアのうち、第2予熱室入口ドア
47は第1予熱室出口ドア46と、ホットプレス室入口
ドア49は中間入口ドア43と、ホットプレス室出口ド
ア50は中間出口ドア44と連動して開閉するようにさ
れている。
【0025】図3に示すように、ホットプレス室Dの上
下には、上部プレスフレーム52から吊り下げられた形
態で設けられた上部プレスラム28、下部プレスフレー
ム53に対して上向きに取り付けられたプレスシリンダ
54によって押し上げられる下部プレスラム29がそれ
ぞれ2軸設けられている。そして、トレー32に載せら
れた2個のモールドMは、搬送装置34によって第2予
熱室Bからホットプレス室Dの定位置に移送されてきた
後、プレスシリンダ54を作動させることによって下部
プレスラム29により下パンチ31が押し上げられる
と、モールドM全体が若干持ち上げられて上部プレスラ
ム28に当接された上パンチ30との間に挟み込まれた
状態となり、プレスシリンダ54をさらに作動させてモ
ールドMを押し上げることで上パンチ30をダイスに対
して相対的に押し下げ、これによってダイス内に充填し
た試料を押圧するようになっている。押圧完了後は、下
部プレスラム29を下降させ、モールドMをトレー32
上に降ろした後、このトレー32をホットプレス室Dか
ら冷却室Eへ移送する。
【0026】つぎに、モールドMの搬送については、前
述したように、2個のモールドMを前記2軸の押圧軸に
一致した間隔に載置したトレー32を1組として取り扱
うようにされており、このトレー32を各室の底部にそ
れぞれ列をなして設けられたフリーローラ55上に載
せ、第1予熱室A、第2予熱室Bおよび冷却室Eに設置
されたチェーンプッシャ式搬送装置33、34、35に
よって搬送するようにしている。ここで、第1予熱室A
の搬送装置33は第1予熱室Aから第2予熱室Bへの搬
送に、第2予熱室Bの搬送装置34は第2予熱室Bから
ホットプレス室Dへの搬送に、冷却室Eの搬送装置35
はホットプレス室Dから冷却室Eへの搬送に使用される
ようになっている。すなわち、このホットプレス装置2
4において、モールドMの搬送経路は水平方向にほぼ一
直線上に延びたものとなっている。
【0027】チェーンプッシャ式搬送装置33、34、
35は、図5および図6に示すように、リンクチェーン
56の先端にドッグプレート57を連結し、さらに、ド
ッグプレート57の先端にプッシャチルチング58を回
動可能に連結し、かつリンクチェーン56およびドッグ
プレート57の側面にはサイドローラ59を取り付けて
おき、スプロケット(図示せず)をギヤードモータ(図
示せず)で回転させて、リンクチェーン56をチェーン
ガイド60に沿って往復動作させるようにしたものであ
る。そして、各チェーンプッシャ式搬送装置33、3
4、35は、各室における処理が終了したときに同期し
て作動するように、間欠運転されるように構成されてい
る。
【0028】つぎに、モールドMをホットプレス室Dに
装入および搬出する方法について図7を参照して説明す
る。なお、本ホットプレス装置24は、スイッチ(図示
せず)を操作して装置を始動させると、制御装置(図示
せず)により自動運転されるようになっている。
【0029】まず、モールドMの載ったトレー32が第
1予熱室Aに装入される際には、予熱室Cの装入ドアが
開き、外部ローダを介してトレー32が第1予熱室Aの
手前(F)の位置まで押し込まれる。そこで、トレー3
2の開口部32aに、第1予熱室Aの搬送装置33のプ
ッシャチルチング58が掛合されるとともに、第1予熱
室入口ドア45が開き、第1予熱室Aの定位置(G)の
位置までトレー32が押し込まれる。次いで、ドッグプ
レート57が第1予熱室A手前の(F)の位置に戻され
る。
【0030】つぎに、第1予熱室Aでの予熱処理終了
後、トレー32が第2予熱室Bに装入される際には、第
1予熱室入口ドア45、第1予熱室出口ドア46、およ
びこれに連動した第2予熱室入口ドア47が開き、プッ
シャチルチング58がトレー32の端面に当接され、第
2予熱室Bの定位置(H)の位置までトレー32が押し
込まれる。次いで、ドッグプレート57が第1予熱室A
手前の(F)の位置に戻される。
【0031】また、第2予熱室Bでの予熱終了後、トレ
ー32がホットプレス室Dに装入される際には、第2予
熱室入口ドア47および第2予熱室出口ドア48が開
き、第2予熱室Bの搬送装置34のプッシャチルチング
58aがトレー32の端面に当接される((H)の位
置)とともに、中間入口ドア43およびホットプレス室
入口ドア49が開き、昇降レール61が第2予熱室Bお
よびホットプレス室Dのローラガイド62と同じ高さに
なるように上昇された後、トレー32がドッグプレート
57aによってホットプレス室Dの定位置(I)の位置
まで押し込まれる。次いで、ドッグプレート57aが第
2予熱室B手前の(J)の位置に戻される。
【0032】つぎに、ホットプレス処理の終わったモー
ルドMが冷却室Eに搬出される際には、中間出口ドア4
4およびホットプレス室出口ドア50が開き、冷却室E
の搬送装置35のドッグプレート57bがホットプレス
室Dへ導入される。そこで、トレー32の開口部32a
にプッシャチルチング58bが掛合されて、トレー32
が(K)の位置からホットプレス室D外の(L)の位置
まで引き出され、さらに、ドッグプレート57bはホッ
トプレス室Dの方向へ前進して、(M)の位置でトレー
32の端面にプッシャチルチング58bが当接されなが
ら、冷却室Eの定位置(N)の位置までトレー32が搬
出される。そして、冷却完了後は、冷却室Eの搬出ドア
38が開き、外部アンローダ39のダクバー(図示せ
ず)で冷却室Eの外部にトレー32が引き出される。
【0033】前記構成のホットプレス装置24では、モ
ールドMを第1予熱室Aおよび第2予熱室Bに装入して
予熱を行なった後、ホットプレス室Dに移送してホット
プレスを行ない、次いで、冷却室Eに移送して冷却した
後に、搬出するという一連の工程を連続的に行なうもの
であるが、特に、ホットプレス室Dの前段に設けた第
1、第2予熱室A、Bにおいて予熱を行なうようにした
ことによって、図10に示した従来の3室型の装置にお
けるホットプレス室での昇温時間が各予熱室での予熱時
間に置き換えられ、したがって、サイクルタイムをより
短縮し得るものである。
【0034】たとえば、前述した例と同様に、昇温時間
(予熱時間)が6時間、ホットプレス時間が3時間、冷
却時間が3時間である場合には、第1予熱室Aおよび第
2予熱室Bの加熱能力を調整して、低温から所定温度ま
での昇温を第1予熱室Aで3時間行ない、所定温度から
ホットプレス温度までの昇温を第2予熱室Bで3時間行
なうようにする。すなわち、6時間の昇温時間を第1予
熱室Aと第2予熱室Bで3時間ずつ分配すれば、モール
ドMを装置内各室にそれぞれ3時間ずつ収納させれば良
いことになり、その場合は、図8に示すように、サイク
ルタイムを従来の9時間から3時間にすることができる
ので、従来の3室型のホットプレス装置に比べて生産効
率を格段に向上させることができる。
【0035】本実施例で採用したチェーンプッシャ式搬
送装置33、34、35の構造によると、可動部である
リンクチェーン56およびドッグプレート57が、モー
ルドMの移送時に極めて短時間のみ第1、第2予熱室
A、Bあるいはホットプレス室Dの高温雰囲気内を通過
するだけなので、搬送装置33、34、35の前記可動
部が熱によるダメージをそれほど受けることもないため
故障の可能性も少なく、信頼性の高いものとすることが
できる。
【0036】前述したように、搬送装置33、34、3
5の可動部が多量の熱を受けることがないので、熱損失
が少なくなるのみならず、第1予熱室Aと第2予熱室
B、および第2予熱室Bとホットプレス室Dはドアのみ
で隔てられ隣り合って連設されているので、モールドM
が第1予熱室Aから第2予熱室Bへ、あるいは第2予熱
室Bからホットプレス室Dへ移送される間に低温雰囲気
内を通ることがなく、温度降下を小さくすることができ
る。
【0037】また、このホットプレス装置24の押圧方
式は、下部プレスラム29をプレスシリンダ54によっ
て押し上げる、いわゆる下押し方式であり、モールドM
が持ち上げられた状態で押圧されるので、下部プレスラ
ム29および上部プレスラム28の両方による押圧効果
が得られ、押圧力をモールドM全体に均一に分布させる
効果を奏することができる。
【0038】なお、本実施例のホットプレス装置24に
おいては、第1、第2予熱室A、Bを設けたことに加え
て、ホットプレス室DにモールドMの押圧軸を2軸設け
たことにより単軸の場合に比べて生産効率は倍増した
が、この押圧軸をさらに多く設置してもよく、そのよう
にすればさらに生産効率を向上させる効果がある。ま
た、予備プレスやコールドプレスを行なう必要がある場
合には、第1、第2予熱室A、Bや冷却室Eに押圧軸を
設けてもよい。
【0039】さらに、本実施例では、下部プレスラム2
9をプレスシリンダ54によって押し上げる下押しを行
なうように構成したが、それに加えて、上部プレスラム
28をプレスシリンダによって押し下げるように構成
し、上部プレスラム28による上押しを行なったり、下
部プレスラム29と上部プレスラム28の双方による両
押しを行なうことも可能である。
【0040】なお、本実施例においては、ホットプレス
装置24に予熱室を複数設けた場合について説明した
が、予熱室の数にかかわらず、冷却室を複数個設けても
よい。この場合、全冷却時間が複数個の各冷却室におけ
る冷却時間に分配されるので、特に、長い冷却時間を必
要とするホットプレス処理の場合に適用すれば、サイク
ルタイムを短縮することができ、生産効率を向上させる
効果を奏することができる。
【0041】また、本実施例においては、冷却室の冷却
は自然放冷方式を採用したが、これに代えて、ファンを
設けることによって強制対流冷却方式としてもよい。ま
た、ホットプレス室D前後部のドアについては、気密式
ドアと断熱式ドアとを連動させて開閉させるように構成
したが、これらを連動させずに各ドアがエアシリンダに
より独立して昇降するように構成することもできる。
【0042】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項1
記載のホットプレス装置は、装置内に複数の予熱室を備
えているので、一連の処理における全予熱時間が複数の
加熱室における均等な予熱時間に分割され、搬送装置に
よって予熱室内で設定された予熱温度まで予熱されたモ
ールドが円滑に各室にわたって同期して搬送されるの
で、サイクルタイムの短縮、生産効率の向上を図ること
ができるものである。
【0043】また、請求項2記載のホットプレス装置に
よれば、装置内に複数の冷却室を備えているので、全冷
却時間が複数の冷却室における冷却時間に分配されるの
で、予熱室を複数設けた場合と同様に、サイクルタイム
の短縮、生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のホットプレス装置の一実施例を示す正
断面図である。
【図2】同実施例の予熱室部分を示す側断面図である。
【図3】同実施例のホットプレス室部分を示す側断面図
である。
【図4】同実施例の冷却室部分を示す側断面図である。
【図5】同実施例におけるチェーンプッシャ式搬送装置
の先端部を示す側面図である。
【図6】同正面図である。
【図7】前記チェーンプッシャ式搬送装置の動作手順を
示す図である。
【図8】本発明のホットプレス装置の処理工程を説明す
るための図である。
【図9】従来のホットプレス装置の一例を示す正断面図
である。
【図10】従来のホットプレス装置の処理工程を説明す
るための図である。
【符号の説明】
A 第1予熱室 B 第2予熱室 C 予熱室 D ホットプレス室 E 冷却室 M モールド 24 ホットプレス装置 33、34、35 チェーンプッシャ式搬送装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置本体内に、複数の予熱室と、ホット
    プレス室と、冷却室と、これらの順に各室間にわたって
    前段の室から後段の室へとモールドを間欠的に搬送する
    搬送装置とを備えてなり、 前記複数の予熱室は、各室の予熱時間がほぼ同一時間に
    設定されるとともに、 該予熱時間における各室の加熱容量の合計が、これら各
    室をモールドが通過したときに該モールドが設定された
    予熱温度になるように設定され、 前記搬送装置は、前記各室へのモールドの搬送を同期し
    てなすように構成されていることを特徴とするホットプ
    レス装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のホットプレス装置におい
    て、前記冷却室が、複数の冷却室からなることを特徴と
    するホットプレス装置。
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