JPS61199002A - ホツトプレス装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、真空もしくは不活性ガス雰囲気中で被処理物
を加熱しながら一軸方向に押圧するホットプレス装置及
びその運転方法に係り、特にセラミックスや金属粉末の
抑圧焼結や金属類の拡散接合などに使用され感ものに関
する。

［従来の技術］ 従来のバッチ式ホットプレス装置は、第４図に示す如く
、竪形の一体密閉容器ａの上部が加熱室ｂ、下部が冷却
室Ｃとした別体構造になっている。断熱壁ｄで囲まれた
加熱室内に被処理物ｅを加熱する発熱体ｆが設けられ、
被処理物ｅを押圧する上ラムｑと下ラムｈとが、炉体を
貫通している。下ラムｈは固定式プレスフレームｉの下
部に取付けたプレスシリンダ」に連結されており、その
昇降により、加熱室すと冷ｆＪＩ室Ｃとの間で被処理物
ｅの搬送を兼ねている。

このように構成されたホットプレス装置の操作は、まず
、冷却室側面のドアｋを開いて冷却全Ｃ内に装入された
被処理物Ｃを下ラムｈの上端で受り、次いで加熱室すま
で押し、［げ、ドアｋを閉じてから炉内を真空に排気し
た後ホットプレスする。そして、処理完了後、炉内に冷
ｋ［ガスを導入し、成品を冷１１！ｃに降して所定温度
まで冷２．１１後、ドアｋを開き、成品を炉外へ取出す
。

したがって、成品の冷却中、加熱装置とプレス装置とは
作動を停止し、次の被処理物は炉外で待機したままとな
る。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、従来のバッチ式ホッ１−ブレス装自では、上
述したように成品を炉内から取出すまでは、次の被処理
物は炉外で￥ｉ機したままとなるので、操作上、プレス
装置、加熱電源、真空排気装置等の付属装置の稼動率が
悪く、１サイクルの処理時間に多大の処理時間を要する
こととなって生産性を上げることができなかった。

また、構造上においても、従来の装置では、プレスシリ
ンダｊが被処理物ｅの昇降を兼ねているため、シリンダ
ストロークが長くなると共に、深いビットｊ内にプレス
シリンダｊを収納しなければならず、設備全高が高くな
っていた。更に、プレス軸としての下ラムｈが長軸とな
り、ホットプレス中、軸心が外れて片押しの状態になり
易く、プレス操作が不安定になり、またプレスフレーム
ｉが固定式であるため、炉上蓋ｍを開いて炉内を保守点
検するのが困難であった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記従来の問題点を解消して、設備馬
ざを低くすると共にプレス軸を短くしてプレス操作を安
定にし、しかも保守員検が容易なホットプレス装置を提
供することである。

また、本発明の目的は、経済的な設備構成で、ホットプ
レス処理を半連続化して生産性を高め得るホットプレス
装置の運転方法を提供リ−ることである。

［発明の概要］ 上記目的に沿う本発明装置の構成は、バッチ式の竪形電
熱炉を、冷却室兼用の加熱室を有する炉本体と、被処理
物を装入するために開閉自在となした上・下蓋とに分割
し、その上・下蓋に一対のプレスラムを対向して貫通さ
せ、ラム間で被処理物を挾持するようにする一方、上記
電熱炉の外周を囲って上・下蓋より突出した一対のプレ
スラムと係合してプレスロンドの進出によりラム間でホ
ットプレスさせるプレスフレームを走行自在に設りて、
上記電熱炉をプレスフレームから解放することができる
ようにしたものである。

また、上記目的に沿う本発明方法の構成は、上記構成の
竪形電熱炉を複数基並設するとともに、上記構成のプレ
スフレームをこれら複数基の電熱炉に共通して使用する
ように少なくとも１台配置して、このプレスフレームを
移動させることにより各電熱炉を順次、あるいは交互に
ホットプレスＪるようにしたものである。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図〜第３図に基づいて説明すれば
以下の通りである。ここでは、ホットプレス装置として
セラミックス焼結用のホットプレス装置を、また加熱方
式は抵抗加熱方式を想定して述べるが、本発明はこれら
に限定されるものではなく、セラミックスの押出焼結以
外に、金属類の拡散接合やＦＲＭ　（繊維強化金属）の
製造など、より低温でホットプレスするホットプレス装
置にも、また抵抗加熱以外に誘導加熱方式など他の加熱
方式のものにも適用できる。

第１図及び第２図に示す如く、基本的なバッチ式ホット
プレス装置は、竪形電熱炉１とプレスフレーム２とから
組成される。

竪形電熱炉１を構成する炉本体は、竪形の水冷二重壁構
造をしており、炉上蓋３と、′円筒形の胴部４と、炉下
蓋５とに３分割され、胴部４を架構６に支持することに
よって全体が基台７より浮設される。

炉内には、断熱壁８で囲まれた冷却室兼用の加熱室９が
設けられ、この加熱室内に黒鉛製モールド１０が導入配
置されるとともに、その周囲にターミナルノズル１１か
ら加熱電源（図示せず）を供給される黒鉛製ヒータ１２
が取付けられる。

上記モールド１０内には、上パンチ１３と下バンブ１４
とに挟まれた被処理物としてのセラミックス原料１５が
充填され、これらは一体となって下ラム１６の上端に定
置される。

下ラム１６は炉下蓋５を貫通するとともに途中の鍔部１
７でラムガイド１８に支持されて、炉下器５より垂下す
る。また、上ラム１９は、炉−ト蓋３を貫通して上部の
リング２０でラムガイド２１に支持されて、上バンチ１
３の真上に炉り蓋３より垂下する。したがって、上・下
ラム１９．１６は共に上昇移動が許容される。

上記上・下パンチ１３．１４及びセラミックス原料１５
を一体化したモールド１０の炉内への装入と炉外への搬
出を炉本体の側方からではなく下方から行うため、炉下
器５は、例えばギャード七−タ駆動による複数のスクリ
ュージヤツキ２３により架構６に支持され、水平昇降さ
せることにより開［Ｊ自在となっている。これに対して
炉上蓋３は、単にボルト・ナツト等の手段によって胴部
４に着脱自在に取り付けである。

このようにして、一対の上下ラム１９．１６を炉本体に
内蔵した竪形電熱炉１が構成される。

一方、プレスフレーム２は第２図に示す如く、円型の鋼
板溶接構造をしており、架構６の外側に位置した左右に
プレス支柱２４．２４を有し、下部ペッド２５にシリン
ダロッド２６を昇降させるプレスシリンダとしての油圧
シリンダ２７が固定され、上部ベッド２８には圧力用量
は部２９が設けられている。そして、上記プレス支柱２
４の下部に車輪ユニット３０が取り付けられ、電熱炉１
下に敷設したレール３１上を油圧シリンダ３２により走
行するようになっている。

従って、炉下蓋５が閉じた状態でプレスフレーム２を移
動して、これで電熱炉１外周を囲う位置に持って来た後
、垂下している下ラム１６の下端にシリンダロッド２６
を軸合せして、下ラム１６を押し上げれば、上バンチ１
３が上ラム１９の下端に密着して上ラム１９を押し上げ
るが、上ラム１つの上端がプレスフレーム２の上部ベッ
ド２８の圧力用量は部２９に規制されるため、モールド
１０内のセラミックス原料１５はプレスされることにな
る。

このように、上記実施例の竪形電熱炉によれば、加熱・
冷却を１室で行うようにしたので、許容が小さくて欝み
、真空排気５Ａ置の真空ポンプ容量を大幅に小さくする
ことができると共に、雰囲気ガス使用量が少なく経済的
である。

また、プレスフレーム２を固定式ではなく移動式とした
ため、設備高さが低くなる。そして、プレスフレーム２
を移動式としたことに伴い、下ラム１６をシリンダロッ
ド２６から分離させたので、下ラム１６が可及的に短く
なり、しかも、この下ラム１６を上ラム１９と同様に炉
体貫通部のラムガイド１８．．２１によって案内支持す
るようにしたので押圧が極めて安定する。

更に、プレスフレーム２を退避させることにより、炉下
Ｍ５は勿論、炉上蓋３の開閉も容易であり、炉内の保守
点検を容易に行うことができる。

ところで、本実施例では上述した竪形電熱炉１を複数基
（図示例では２基）と、プレスフレーム２の少なくとも
１基とを第１図に示す如く組み合わぜて２炉式ホットプ
レス装置を構成ケる。即ち、２塁の竪形電熱炉１，１は
共通架構上に＃ｌ設置るが、架構支柱３３はプレスフレ
ーム２の移動範囲Ｒの外側に立て、プレスフレーム２の
移動中、下部ベッド２５と架構支柱３３とが干渉しない
ようにする。

なお、プレスフレーム２の上部ベッド２８には、炉上蓋
３を吊り上げて取り外すための品りビーム３４を取り付
け、炉上方からも炉内の保守真横ができるようにしであ
る。また、このビーム３４を使用して炉内部品の取付ｔ
ノ・取外しも行える。

さて、上述したような２炉式ボットプレス装置の運転方
法を第３図のタイムチャートに従って説明する。なお、
第１図中、左の炉をＮｏ、　１炉、右の炉をＮｏ　２炉
とする。同図においてＮＱＩ炉はホットプレス状態を、
ｋ２炉はモールド取替中の状態をそれぞれ示している。

まず、プレスフレーム２をＮα１炉から退避させ、Ｎ（
１１炉のスクリュージヤツキ２３を駆動して炉下蓋５を
下方へ降下させて開き、上・下バンチ１３゜１４を一体
化したモールド１０をローダ３５に載せて下ラム１６の
真上まで運ぶ（Ｓｌ　）。次いで下ラム１６を支持する
炉下蓋５をスクリューシャツ、ｌ１２３で上背ざＶてロ
ーダ３５から下ラム１６１＼［−ルド１０を受（〕渡し
、炉下蓋５を閉じる。

このとき炉内のモールド１０は加熱室９内の所定位置に
ヒツトされる。

次に、Ｎｏ、　１炉の真空引きを図示しない真空排気装
；ａにより真空排気口３６より行い（Ｇ＋）、炉内が所
定の真空度に到達侵、図示しない加熱電源を接続してヒ
ータ１２に通電し、真空加熱を開始する（Ｈｌ　）。そ
して、所定温度に達した時点ｉｒ＋）でプレスフレーム
２をＮα１炉へ移動させ、下ラム１６の下端でシリンダ
ロッド２６の軸合せ後、プレスシリンダ２７に油を供給
しシリンダロッド２６を前進させモールド１０を押し上
げて、モールド１０内のセラミックス原料１５をホット
プレスする（Ｐｌ　）。ここでは、常温から２０００℃
まで４時間で昇温し、２０００℃で更に４時間均熱後ヒ
ータ１２への通電を切り（Ｈ２）、このあと炉内に冷却
ガス導入口３７より冷却ガスを導入してモールド１０の
冷却を開始する（Ｇ２）。

一方、Ｎα２炉は、その時点（Ｇ２）でモールド１０の
挿入を完了しくＳ２）、引続いて真空引きを開始してお
り（Ｇ３）、加熱準備を終り次第ヒータ１２の通電をＮ
Ｑ　２炉側へ切替えて、Ｎα２炉の１１１１熱に入る（
Ｈ２）。なお、ＮＱＩ炉ではプレス操作を完了後（Ｐ２
）、シリンダロッド２６を後退させ、下ラム１６をラム
ガイド１８の支持位胃まで下降させたまま冷却を継続す
る。そして、シリンダロッド２６を後退させたプレスフ
レーム２を今度はＮｆｉ２炉側へ移動させ、ＮＱ　２炉
内のモールド１０が所定温度まで昇温した時点（Ｔ２）
で、ホラ１−プレスを開始する（Ｐ２）。

これとは逆に、２０００℃から１５０℃まで約８時間の
冷７３１を継続したＮｏ、　１炉では、冷却完了（す（
Ｔ３　）炉下蓋５を開き前述とは逆の順序で下ラム１６
上のモールド１０をローダ３５へ受渡し、Ｎα１炉のホ
ットプレス処理を完了する。

このようにして、２炉１．１間でプレスフレーム２を往
復移動させ、ホットプレス処理を交互に繰り返すことに
より、一方の炉のホットプレス処理が完了前に他方の炉
でホットプレス処理に入ることができるから、一方の炉
のホットプレス処理完了まで次の被処理物を炉外で待機
させる必要がなくなり、成品の生産サイクルは１炉によ
るバッチ運転の場合の約１７２に短縮され、生産性は約
２倍に向上し、連続運転に近づけることができる。

また、交互にホットプレスすることにより、プレス装置
を各炉間で兼用できると共に、真空冷却で２炉同時に真
空引きを必要とする場合以外は真空ポンプの容量は１炉
分でよい。このことは、真空加熱ではなく雰囲気加熱の
場合も同様である。

更に、ヒータへの通電を切換えるために炉体切咎鼎を追
加するだけで、加熱電源の容量は１炉分てよい。

なお、第１図〜第２図の実施例では、プレスフレーム２
の下部ベッド２５にプレスシリンダ２７を取り付番プて
炉下Ｍ５を開閉し、セラミックス原料１５を下方装入す
る場合について述べたが、これとは逆に炉上蓋３をシリ
ンダ等で開閉して上方装入することも可能である。

また、プレスシリンダ２７をプレスフレーム２の上部ベ
ッド２８に取り付けて、下ラム１６ではなく上ラム１９
で圧下する方式も可能であり、その場合にもセラミック
ス原料等の被処理物の装入は上方又は下方のいずれも適
用できる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。

（１）　　本発明装置によれば、加熱・冷却を１室で行
うため炉容が小さくなって設備高さを低くすることがで
き、またプレスラムとプレスロッドを分離してプレスロ
ッドを短くしたことによりプレス操作の安定化が図れ、
更には炉蓋を開閉自在としたことにより炉内の保守点検
が容易となる。

（２１また本発明方法によれば、複数のバッチ式電熱炉
を並設してこれらを移動式のプレスフレームで交互にホ
ットプレス処理することにより、各戸の完了を持つこと
なく各戸でラップしたホットプレス処理が行なえて生産
性を高める半連続化した処理ができ、また、プレス装置
、加熱電源、真空排気装置等ボットプレス処理に時系列
的に必要な装置を各炉間で兼用でさるため、各装置の稼
動率を向上さけて生産性の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置及び本発明方法を実施Ｊるためのホ
ットプレス装置の一実施例を示す正断面図、第２図は第
１図の側面図、第３図は第１図の装置の操作順序を説明
するタイジングチ１１−ト、第４図は従来のホットプレ
ス装置を示す概略正断面図である。 図中、１は竪形電熱炉、２はプレスフレーム、３は炉上
蓋、４はｆｆ１１部、５は炉下蓋、７は基台、９は冷却
室兼用の加熱室、１５は被処理物たるセラミックス原料
、１６は下ラム、１９は土ラム、２５は下部ベッド、２
６はシリンダロッド、２８は上部ベッド、３０は走行機
構としての車輪ユニット、３１はレールである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台より底部を浮かした炉本体を、冷却兼用の加
   熱室を内部に有する胴部と開閉自在な上・下の炉蓋とに
   ３分割し、この上・下蓋を貫通して胴部の加熱室で被処
   理物を挾持する一対のプレスラムを取付けた竪形電熱炉
   と、上記基台上に敷設したレールに沿って移動する走行
   機構を設けて、この機構に上記炉本体の上・下蓋を貫通
   する一対のプレスラムと係脱するプレスロッドを取付け
   た門型形状のプレスフレームとを備えたことを特徴とす
   るホットプレス装置。
2. （２）基台より底部を浮かした炉本体を、冷却兼用の加
   熱室を内部に有する胴部と開閉自在な上・下の炉蓋とに
   ３分割し、この上・下蓋を貫通して胴部の加熱室で被処
   理物を挾持する一対のプレスラムを取付けた竪形電熱炉
   を複数基並設するとともに、上記基台上に敷設したレー
   ルに沿って移動する走行機構を設けて、この機構に上記
   各炉本体の上・下蓋を貫通する一対のプレスラムと係脱
   するプレスロッドを取付けた門型形状のプレスフレーム
   を少なくとも１台配置して成るホットプレス装置を運転
   するに際して、通電加熱後の１の炉の冷却開始時点で被
   処理物装入を完了した他の１の炉側へ通電を切替えて該
   他の１の炉の加熱を開始し、次いでホットプレスのため
   に１の炉側にあるプレスフレームをホットプレスの完了
   後プレスロッドをラムより離脱させてから他の１の炉側
   へ移動させ、そのプレスロッドをラムに係合して該他の
   １の炉でホットプレスを開始させて、複数基の炉を順次
   ホットプレスするようにしたことを特徴とするホットプ
   レス装置の運転方法。
3. （３）上記プレスフレームが上記炉蓋を吊り上げるため
   の吊りビームを備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のホットプレス装置。