JPH1085994A - 冷間加圧成形方法及び冷間加圧成形装置に用いる成形 用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な方法で円筒形セラミックスの成形を行
うこと。 【解決手段】 成形用治具１９の中央部には、芯型２１
を配置し、この上端部に環状の上パンチ２２を取付け、
芯型２１の下端部は、芯型２１と一体的に形成された下
パンチ２３を設けている。上パンチ２２と下パンチ２３
との間には、筒状で上下パンチ２２，２３の外径を同形
とする加圧用ゴム型２４を芯型２１の軸心と同心的に配
設している。芯型２１と加圧用ゴム型２４の間は、上下
パンチ２２，２３で閉塞した環状空間を設け、この空間
にセラミックス２０の粉体を充填している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静水圧を使用して
セラミックス等の成形用粉体を加圧する冷間加圧成形方
法及び冷間加圧成形装置に用いる成形用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来における円筒形セラミック
スを専用に成形する冷間加圧成形装置（以下、ＣＩＰ装
置ともいう）１である。ＣＩＰ装置１は、主として外部
が圧力容器２、上蓋３及び下蓋４とで形成され、圧力容
器２内に円筒状の加圧用ゴム型５とこの軸孔を貫通する
芯型６を設け、これらの間に環状空間を形成し、ここに
セラミックス７の粉体を充填している。また、圧力容器
２の壁部と加圧用ゴム型５の間には、圧力室８及び流路
８ａを設け、圧力容器２の外部から液体を導入して圧力
室８を加圧できるようにしている。このようなＣＩＰ装
置１の構成で、圧力室８に液圧を加えると、圧力室８が
加圧されて、加圧用ゴム型５がセラミックス７の粉体を
加圧し、円筒状セラミックス７の成形体が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の円筒形セラミッ
クス専用のＣＩＰ装置１では、圧力容器２内に加圧用ゴ
ム型５や芯型６等が組込まれている。そのため、作成し
ようとするセラミックス成形体の形状に合わせて、加圧
用ゴム型５や芯型６等から成る成形用治具を交換しなけ
ればならず、その交換作業に時間を費やし、その都度精
緻な調整を行わなければならない。

【０００４】また、セラミックス７の粉体を圧力容器内
に充填するとき、自然落下のみで環状空間に充填してい
るので、充填率を向上することができない。そのため、
加圧用ゴム型５の変形を押さえるために、ゴムの材質が
制限されたり、加圧が繰り返し行われるため、ゴムの劣
化が起こりやすい。更に、成形時に加圧用ゴム型５の加
圧がセラミックス７の粉体の外周端縁部７ａと、それ以
外の部分とに差が生じ、成形されたセラミックス７の外
周端縁部７ａが突出し、セラミックス７の成形体の切削
加工を必要以上にしなければならない。一方、加圧用ゴ
ム型５では、そのセラミックス７の外周端縁部７ａに当
たる部分で、復元時にクラックが生じやすいという問題
点があった。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、円筒状セラミックス専用のＣＩＰ装置を使用せず
に、汎用性の高い一般的に使用されている全方向からの
静水圧を利用して被加圧物を加圧するＣＩＰ装置を使用
し、ＣＩＰ装置の本体と成形用治具を別体にして、加圧
用ゴム型や芯型等から成る成形用治具をＣＩＰ装置内に
出し入れできる円筒状セラミックスを成形する冷間加圧
成形方法及び冷間加圧成形装置に用いる治具を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１の発明は、円筒形の加圧用ゴム型
と、該加圧用ゴム型を軸方向に貫通する円柱状の芯型
と、該芯型の両端部に設けられ上記加圧用ゴム型の端部
開口を閉塞し、少なくとも一方が蓋材として上記芯型に
着脱可能な平板状のパンチとを備え、かつ、上記芯型と
加圧用ゴム型の間に設けた環状空間に成形用粉体を充填
した治具を、冷間加圧成形装置の圧力容器内に入れ、該
圧力容器内の液体の静水圧を利用して成形用粉体を加圧
することを特徴とする。また、本発明の請求項３の発明
は、圧力容器内で全方向からの静水圧を利用して被加圧
物を加圧する冷間加圧成形装置において、円筒形の加圧
用ゴム型と、該加圧用ゴム型を軸方向に貫通する円柱状
の芯型と、該芯型の両端部に設けられ上記加圧用ゴム型
の端部開口を閉塞し、少なくとも一方が蓋材として上記
芯型に着脱可能な平板状のパンチとを備え、かつ、上記
芯型と加圧用ゴム型の間に設けた環状空間に成形用粉体
を充填した治具を、上記圧力容器内に出し入れできるよ
うにしたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
冷間加圧成形方法及び冷間加圧成形装置に用いる成形用
治具ついて、図面を参照しながら説明する。

【０００８】図１は、一般に用いられている静水圧を利
用しているＣＩＰ装置１１を示す。ＣＩＰ装置１１は、
円筒状の圧力容器１２内の圧力室１３に水等の液体１４
を注入し、液体１４内に被加圧物１５を浸漬することに
より、圧力室１３内で受ける全方向からの静水圧を利用
して被加圧物１５を加圧する装置である。圧力室１３を
加圧する方法は、圧力容器１２の底板面１２ａを液圧で
加圧して圧力容器１２を上昇させ、上面が固定されたピ
ストン１６を、圧力容器１２に相対的に挿入させること
により、圧力室１３を加圧する。

【０００９】図２のＡ及びＢは、ＣＩＰ装置１１内で加
圧される成形用治具１９及びこの内部に充填されている
セラミックス２０を示す。図に示すように、成形用治具
１９は円柱形の芯型２１、平板状の上下パンチ２２，２
３及び加圧用ゴム型２４から成る。成形用治具１９の中
央部には、芯型２１を配置し、この上端部には、雄ねじ
２１ａを形成している。他方、環状の上パンチ２２に
は、内孔に雌ねじ２２ａを形成し、これらのねじを螺着
することにより、芯型２１と上パンチ２２を取付けてい
る。芯型２１の下端部は、芯型２１と一体的に形成され
た下パンチ２３を設けている。

【００１０】上パンチ２２と下パンチ２３との間には、
筒状で上下パンチ２２，２３の外径と同形である加圧用
ゴム型２４を、芯型２１の軸心と同心的に配置してい
る。芯型２１と加圧用ゴム型２４の間は、上下パンチ２
２，２３で閉塞した密閉環状空間を設け、この空間に成
形用粉体であるセラミックス２０の粉体を充填してい
る。なお、成形用治具１９は、この加圧用ゴム型２４以
外は剛性体である。

【００１１】成形用治具１９にセラミックス２０の粉体
を充填するときは、上パンチ２２を回転して外し、上部
から粉体を自然に流し込んでもよいが、図３に示すよう
に、振とう機２６により揺動させて、セラミックス２０
の粉体を自然に流し込んだときよりも約８％程度増し
て、充填率をよくする。この際、図３に示すように、加
圧用ゴム型２４の上面にこれと断面形状が同じであるス
ペーサ２７を設ける。スペーサ２７の厚さは、セラミッ
クス２０の粉体を増した分に相当する厚さにすれば、振
とう後に加圧用ゴム型２４の上縁とセラミックス２０の
粉体の上面がほぼ一致する。また、芯型２１の雄ねじ２
１ａ部には、ねじ部に粉体が付着しないように、シール
テープ２８を巻いている。セラミックス２０の粉体を充
填した後は、スペーサ２７を外し、上パンチ２２を取付
ける。

【００１２】セラミックス２０の粉体を充填した成形用
治具１９は、図１に示すＣＩＰ装置１１の圧力室１３に
配設し、セラミックス２０の粉体を加圧して、これを円
筒形に成形する。セラミックス２０の加圧用ゴム型２４
は、上下パンチ２２，２３の間で、セラミックス２０の
粉体を軸心方向に均等に加圧しながら成形する。この
際、セラミックス２０を均等に加圧しているので、成形
されたセラミックス２０の外周端部２０ａ（図２のＡ参
照）が突出するのを抑えられる。セラミックス２０の成
形後は、成形用治具１９ごと圧力室１３からセラミック
ス２０をＣＩＰ装置外に取り出す。セラミックス２０の
成形体の離型をスムーズにするためには、固体潤滑剤を
上下パンチ、芯型及び加圧用ゴム型へ塗布するとよい効
果が得られる。また、作成されたセラミックス２０の成
形体のスプリングバックが小さい場合は、芯型をテーパ
形状にする。なお、成形体の強度が小さく成形後に加工
しにくいものは、成形体のみを真空パックして、再度Ｃ
ＩＰ装置で加圧して成形するとよい。

【００１３】以上のように、本実施の形態では、成形用
治具１９を圧力室１３に出し入れするだけでよく、その
組立をＣＩＰ装置１１外で行う。そのため、ＣＩＰ装置
に成形用治具を組付ける作業やその調整がないため、作
業時間が大幅に減縮される。本実施の形態では、種々の
成形用治具１９を用意し、これを変更するだけで、容易
にセラミックスの成形体の寸法を変えることができる。
よって、多品種、少量のセラミックスの成形に向き、円
筒形セラミックス専用のＣＩＰ装置内の成形用治具の設
計寸法決定時の予備実験用としても活用できる。

【００１４】更に、ＣＩＰ装置１１と成形用治具１９を
別体にしたので、振とう機２６を用いてセラミックス２
０の粉体の充填率を向上することができる。粉体の充填
率を向上したことで、ＣＩＰ装置１１による繰り返し作
業による加圧用ゴム型２４類の劣化を防ぎ、加圧用ゴム
型類の高寿命化を図ることができる。また、加圧用ゴム
型２４の復元による寸法変化が小さくなることにより、
粉体の加圧ゴム型類へのくい込みがへり、復元時のセラ
ミックス２０の成形体のクラック発生を抑制できる。セ
ラミックス２０の成形体を作成した後は、表面加工等の
切削作業を行うが、粉体の充填率が高いので、粉体から
成形体を作成するまでの寸法変化が小さく、成形加工時
の加工する量が少なくなる。

【００１５】以下、成形用治具の変形例を示す。図４に
示す成形用治具２９は、図２に示す成形用治具１９に対
して上パンチ３０の固定方法が異なっている。図４のＡ
に示すように、芯型３１の上部に孔３１ａを形成し、上
パンチ３０にその孔３１ａと整列する孔３０ａ，３０ｂ
を形成している。そして、蓋材としての上パンチ３０を
芯型３１に固定するときは、それらの孔３０ａ，３０
ｂ，３１ａにそれと同径の丸棒を差込んで固定する。上
パンチ３０を外すときは、丸棒を孔３０ａ，３０ｂ，３
１ａから押し出して上パンチ３０を外す。このような成
形用治具２９の固定方法でも、図２に示す成形用治具１
９と同様な効果を奏する。

【００１６】上記した成形用治具１９，２９では、芯型
２１，３１と下パンチ２３，３２とが一体に形成されて
いるので環状空間が袋状になり、成形用治具１９，２９
のメンテナンスや離型が困難になる場合がある。このよ
うなときには、成形用治具１９，２９を取付ける際に、
上パンチ、加圧用ゴム型等の型同士の接触部にシールテ
ープを適当に施し、真空パックを行う。

【００１７】図５〜図７は、芯型と下パンチを別体にし
て、成形用治具の離型やメンテナンスを簡単に行うこと
ができる成形用治具である。図５に示す成形用治具３５
は、芯型３６の上下端部に雄ねじ３６ａ，３６ｂを形成
し、このねじ部に上下パンチ３７，３７を螺着できるよ
うにしている。上下パンチ３７，３７の周部には、孔３
７ａが各々２個宛形成され、ここに棒３８を差し込んで
小さな力で、上下パンチ３７，３７を回転しやすくして
いる。なお、成形用治具３５を真空パックするときは、
棒３８を外し孔３７ａにめくら栓で蓋をする。

【００１８】図６に示す成形用治具３９は、芯型４１の
上下端部に孔４１ａ，４１ｂを設け、図４と同じように
上下パンチ３０，３０を、芯型４１に固定している。図
７に示す成形用治具４３は、芯型４４の上部に雄ねじ４
４ａを形成し、下部に孔４４ｂを設けている。そして、
芯型４４の上部は上パンチ２２をねじで固定し、下部は
図示していない下パンチ３０の孔と芯型に形成した孔４
４ｂに棒を差し込んで、固定している。これらの成形用
治具３５，３９，４３についても、図２に示す成形用治
具１９と同じ効果を奏する。

【００１９】図８に示す成形用治具４５は、芯型２１及
び上下パンチ２２，２３は図２に示す成形用治具１９と
同じであるが、加圧用ゴム型４６が異なる。すなわち、
セラミックス２０の成形体の上部にフランジ２０ａがで
きるように、加圧用ゴム型４６の上部に、切込み４６ａ
を入れている。このような段部があるものは、充填率の
均一化が困難であり、従来例で説明した円筒形セラミッ
クス専用のＣＩＰ装置で作成するのは不向きである。本
実施の形態では、成形用治具４５を上記した振とう機２
６で揺動することで、粉体の充填率を均一化して、成形
体の作成を行うことができる。

【００２０】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

【００２１】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、冷間
加圧成形装置の圧力容器内から成形用治具を出し入れで
きるようにしたので、屋内で作業ができるとともに成形
用治具の構成部材である加圧用ゴム型とパンチを変更す
るだけで、容易にセラミックスの成形体の寸法を変える
ことができ汎用性が増した。よって、多品種、少量のセ
ラミックスの成形に向き、円筒形専用のＣＩＰ装置内の
成形用治具の設計寸法決定時の予備実験用としても活用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による冷間加圧成形装置の
概略正面図である。

【図２】Ａは、同冷間加圧成形装置に用いられる成形用
治具の平面図である。Ｂは、同正面図である。

【図３】同冷間加圧成形装置に用いられる成形用治具を
振とう機に載置している状態を示す正面図である。

【図４】Ａは、同冷間加圧成形装置に用いられる成形用
治具の変形例を示す平面図である。Ｂは、同正面図であ
る。

【図５】同冷間加圧成形装置に用いられる成形用治具の
他の変形例を示す正面図である。

【図６】同冷間加圧成形装置に用いられる成形用治具の
他の変形例を示す正面図である。

【図７】同冷間加圧成形装置に用いられる成形用治具の
他の変形例を示す正面図である。

【図８】同冷間加圧成形装置に用いられる成形用治具の
他の変形例を示す正面図である。

【図９】従来における円筒形セラミックス専用の冷間加
圧成形装置の概略正面図である。

【符号の説明】

１１ ＣＩＰ装置 １２ 圧力容器 １４ 液体 １９，２９，３５，３９，４３，４５ 治具 ２０ セラミックス ２１，３１，３５，４１，４４ 芯型 ２１ａ，３６ａ，３６ｂ，４４ａ 雄ねじ ２２，２３，３０，３２，３７ パンチ ２４，４６ 加圧用ゴム型 ３０ａ，３０ｂ，３１ａ，４４ｂ 孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形の加圧用ゴム型と、該加圧用ゴム
   型を軸方向に貫通する円柱状の芯型と、該芯型の両端部
   に設けられ上記加圧用ゴム型の端部開口を閉塞し、少な
   くとも一方が蓋材として上記芯型に着脱可能な平板状の
   パンチとを備え、かつ、上記芯型と加圧用ゴム型の間に
   設けた環状空間に成形用粉体を充填した治具を、冷間加
   圧成形装置の圧力容器内に入れ、該圧力容器内の液体の
   静水圧を利用して成形用粉体を加圧することを特徴とす
   る冷間加圧成形方法。
2. 【請求項２】 上記治具を真空パックして、上記圧力容
   器内で加圧して成る請求項１に記載の冷間加圧成形方
   法。
3. 【請求項３】 圧力容器内で全方向からの静水圧を利用
   して被加圧物を加圧する冷間加圧成形装置において、円
   筒形の加圧用ゴム型と、該加圧用ゴム型を軸方向に貫通
   する円柱状の芯型と、該芯型の両端部に設けられ上記加
   圧用ゴム型の端部開口を閉塞し、少なくとも一方が蓋材
   として上記芯型に着脱可能な平板状のパンチとを備え、
   かつ、上記芯型と加圧用ゴム型の間に設けた環状空間に
   成形用粉体を充填した治具を、上記圧力容器内に出し入
   れできるようにしたことを特徴とする冷間加圧成形装置
   に用いる成形用治具。
4. 【請求項４】 上記パンチを蓋材として芯型に装着する
   時に、芯型の端部に形成した雄ねじと、上記パンチに形
   成した雌ねじを締結して固定、または芯型と加圧用ゴム
   型に形成した貫通孔に固定棒を挿通して固定して成る請
   求項３に記載の冷間加圧成形装置に用いる成形用治具。