WO2019131440A1 - ホットプレス装置 - Google Patents

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WO2019131440A1
WO2019131440A1 PCT/JP2018/047006 JP2018047006W WO2019131440A1 WO 2019131440 A1 WO2019131440 A1 WO 2019131440A1 JP 2018047006 W JP2018047006 W JP 2018047006W WO 2019131440 A1 WO2019131440 A1 WO 2019131440A1
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WO
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press
punch
press ram
pressing
ram
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/047006
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English (en)
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Inventor
田中　俊郎
英樹 河本
吉田　拓真
小西　博之
Original Assignee
株式会社Ihi
株式会社Ｉｈｉ機械システム
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Publication date
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Definitions

  • the present disclosure relates to a hot press apparatus.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-247445, filed Dec. 25, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a hot press apparatus that press-molds two samples while heating a sample.
  • a heater for heating is provided on the side of the upper and lower punches arranged in the vertical direction, and a powdery sample is accommodated between the upper and lower punches.
  • the uniformity of the distribution of pressing force is maintained when the pressing surface in contact with the sample is large in the upper and lower punches, that is, when the larger sample is subjected to hot pressing. It is difficult. That is, on the pressing surface of the upper punch, the pressing force in the vicinity of the portion facing the upper ram on the back surface is larger than the pressing force on the outer peripheral portion of this portion. Further, on the pressing surface of the lower punch, the pressing force in the vicinity of the portion facing the lower ram on the back surface is larger than the pressing force on the outer peripheral portion of this portion.
  • This indication is made in view of the situation mentioned above, and aims at maintaining the uniformity of distribution of pressure, even if the size of the press side of a punch becomes large.
  • a hot press apparatus includes a heating furnace, a pair of upper and lower punches facing each other in the heating furnace, a lower press ram connected to the lower surface of the lower punch, and An upper press ram connected to the upper surface of the upper punch; and a pressing device connected to one or both of the lower press ram and the upper press ram and pressing the pair of punches closer to each other; And / or the upper press rams comprise a plurality of separate press rams spaced apart, one end of each being connected to the pair of punches.
  • the pressing device is connected to the upper press ram
  • the upper press ram is a single main press ram provided on the pressing device side, the plurality of individual press rams, and the main press.
  • a connecting member for connecting to the press ram is
  • the upper punch and the lower punch respectively have a pressing surface that contacts an object to be processed disposed between the upper punch and the lower punch, and a side opposite to the pressing surface.
  • a back surface may be provided, the pressing surface and the back surface may each be rectangular, and the plurality of individual press rams may be disposed near and at the center of four apexes on the back surface.
  • the upper punch and the lower punch respectively have a pressing surface that contacts an object to be processed disposed between the upper punch and the lower punch, and a side opposite to the pressing surface.
  • a back surface, the pressing surface and the back surface are respectively circular, and the plurality of individual press rams are arranged at equal angular positions around the center at the back surface and the periphery of the back surface. It is also good.
  • the heating furnace includes a furnace body, a heat insulation container accommodating the pair of punches in the furnace body, and a heating element provided around the pair of punches in the heat insulation container.
  • the heat insulation container may have a plurality of openings through which the plurality of individual press rams pass.
  • FIG. 7 is a front view showing another example of arrangement of individual press rams in an embodiment of the present disclosure.
  • the hot press apparatus A includes the support mechanism 1, the heating furnace 2, the hydraulic cylinder 3 (pressing device), the lower punch 4, the lower press ram 5, the upper punch 6, the upper press ram 7, and the expansion and contraction. Part 8 is provided.
  • the hot press apparatus A performs a predetermined process on the workpiece W by pressing the workpiece W accommodated between the lower punch 4 and the upper punch 6 in a vacuum heating environment.
  • the process (hot press process) to be applied to the process object W by the hot press apparatus A is, for example, a diffusion bonding process to a plurality of process objects W stacked one on top of the other or a sintering process to the process object W in powder form.
  • the to-be-processed object W in a diffusion bonding process consists of several members piled up and down, and the to-be-processed object W in sintering process is a powder body accommodated in the predetermined container.
  • the support mechanism 1 is a metal frame provided so as to surround the heating furnace 2 and is a strength member that receives the reaction force of the hydraulic cylinder 3 (pressing device).
  • the support mechanism 1 is provided with the lower frame 1a, the upper frame 1b, and the several connection rod 1c so that it may illustrate.
  • the lower frame 1a is provided at the lower part of the hot press A and is a substantially flat plate-like strength member having a substantially rectangular outer diameter.
  • the lower frame 1a is fixed to the installation floor of the hot pressing device A.
  • the upper frame 1b is a strength member formed in substantially the same shape as the lower frame 1a, and is in parallel opposition above the lower frame 1a at a predetermined distance.
  • the plurality of connecting rods 1c are provided so as to extend between the lower frame 1a and the upper frame 1b, and fix the lower frame 1a and the upper frame 1b.
  • the connecting rod 1c is provided, for example, in the vicinity of each vertex (four places) of the lower frame 1a and the upper frame 1b in a rectangular shape.
  • the heating furnace 2 has a vertically placed cylindrical outer shape, and is fixed on the lower frame 1a in a state of being surrounded by a plurality of connection rods 1c. That is, the heating furnace 2 is fixed in a state in which it is sandwiched between the lower frame 1a and the upper frame 1b in the vertical direction and surrounded by the plurality of connecting rods 1c in the horizontal direction.
  • the heating furnace 2 is provided with the furnace body 2a, the heat insulation container 2b, the heater 2c (heat generating body), and the ram accommodating part 2d.
  • the furnace body 2a is a vertically placed cylindrical vacuum chamber.
  • the heat insulating container 2b is made of a heat insulating material vertically installed and cylindrically provided in the furnace body 2a, and accommodates the lower punch 4 and the upper punch 6.
  • the heat insulation container 2b is provided with the lower press ram 5 (individual press ram) and the some opening 2e which the separate press ram 7a mentioned later penetrates.
  • the opening / closing door which is not shown in figure is provided in the furnace body 2a and the heat insulation container 2b.
  • the open / close door is for accommodating the object to be treated W before treatment in the heat insulation container 2b, that is, in the heating furnace 2, and for taking out the object to be treated W after treatment to the outside.
  • the heater 2c is a heating element provided around the lower punch 4 and the upper punch 6 in the heat insulation container 2b. That is, the heater 2 c is disposed so as to surround the workpiece W and the lower punch 4 and the upper punch 6, and uniformly heats the workpiece W and the lower punch 4 and the upper punch 6.
  • the ram accommodating portion 2 d is a hollow portion provided to project to the upper portion of the heating furnace 2 and accommodates a part of the upper press ram 7.
  • the heating furnace 2 is provided with a vacuum pump (not shown) as an accessory.
  • the internal atmosphere of the heating furnace 2 is set to a predetermined vacuum atmosphere by operating a vacuum pump.
  • the vacuum pump and the heater 2c are controlled by a control device (not shown).
  • the control device controls the operation of various controlled parts such as the vacuum pump and the heater 2c based on detection values of various sensors attached to the heating furnace 2 and the upper frame 1b and the like and a dedicated control program stored in advance. Wear control device.
  • the hydraulic cylinder 3 is a pressing device fixed to the upper portion or upper frame 1 b of the support mechanism 1.
  • the hydraulic cylinder 3 is provided with a movable rod 3a which can move up and down.
  • the tip (lower end) of the movable rod 3a is connected to the first end (upper end) of the upper press ram 7 in a state of sandwiching the guide member 8.
  • the hydraulic cylinder 3 presses the upper punch 6 located on the upper side of the pair of punches, that is, the lower punch 4 and the upper punch 6 closer to the lower punch 4.
  • the operation of the hydraulic cylinder 3 is controlled by the control device.
  • the lower punch 4 is located on the lower side in the heating furnace 2, and includes a pressing surface 4a that abuts on the lower end of the workpiece W and a back surface 4b (lower surface) parallel to the pressing surface 4a.
  • the pressing surface 4 a and the back surface 4 b are flat and square in a front view.
  • the lower press ram 5 is a plurality of rod-like members that connect the back surface 4 b (lower surface) of the lower punch 4 and the lower frame 1 a of the support mechanism 1.
  • the lower press rams 5 are configured as a plurality of individual press rams which extend in the vertical direction and are arranged at predetermined intervals in the horizontal direction, and the first end (upper end) of each is connected to the back surface 4b (lower surface) of the lower punch 4 ing.
  • the lower press rams 5 (individual press rams) are arranged in the vicinity of and in the center of four apexes on the back surface 4 b of the lower punch 4 which is rectangular. That is, between the lower punch 4 and the lower frame 1a, a total of five lower press rams 5 (individual press rams) extend in the vertical direction and are provided at predetermined intervals in the horizontal direction.
  • the upper punch 6 is located on the upper side in the heating furnace 2 and includes a pressing surface 6 a that contacts the upper end of the workpiece W and a back surface 6 b (upper surface) parallel to the pressing surface 6 a.
  • the pressing surface 6 a and the back surface 6 b are flat and square having the same shape as the pressing surface 4 a and the back surface 4 b of the lower punch 4.
  • the upper punch 6 is set to have a size and posture overlapping the lower punch 4 when viewed from above or below.
  • the upper punch 6 and the lower punch 4 are a pair of punches facing each other in the vertical direction.
  • the upper press ram 7 includes a plurality of individual press rams 7a, a single main press ram 7b and a connecting member 7c.
  • the individual press rams 7 a are rod-like members provided on the upper punch 6 side between the back surface 6 b (upper surface) of the upper punch 6 and the upper frame 1 b.
  • the plurality of individual press rams 7 a extend in the vertical direction and are arranged at predetermined intervals in the horizontal direction, and each first end (lower end) is connected to the back surface 6 b (upper surface) of the upper punch 6.
  • the individual press rams 7a are arranged near and in the center of four apexes on the back surface 6b of the upper punch 6 which is rectangular as shown in FIGS. 2A to 2C. That is, between the upper punch 6 and the upper frame 1b, a total of five individual press rams 7a extend in the vertical direction and are provided at predetermined intervals in the horizontal direction.
  • the main press ram 7b is a single rod-like member provided so as to extend in the vertical direction between the upper punch 6 and the upper frame 1b on the upper frame 1b side, that is, on the hydraulic cylinder 3 side (pressing device side).
  • the main press ram 7b is a rod-like member having a diameter larger than that of the individual press ram 7a, and is provided coaxially with the individual press ram 7a disposed at the center on the back surface 6b of the upper punch 6.
  • the connecting member 7c is a member for connecting the plurality of individual press rams 7a and the single main press ram 7b.
  • the lower surface of the connecting member 7c is connected to the second end (upper end) of the plurality of individual press rams 7a, and the upper surface of the connecting member 7c is connected to the second end (lower end) of the single main press ram 7b.
  • the stretchable portion 8 is a stretchable cylindrical member surrounding the circumferential surface of the main press ram 7 b of the upper press ram 7.
  • the first end of the telescopic portion 8 is fixed to the movable rod 3a, and the second end of the telescopic portion 8 is connected to the upper end of the ram storage portion 2d.
  • a circular opening is formed at the upper end of the ram housing 2d, and the second end of the stretchable portion 8 is connected to the vicinity of the outer periphery of the opening of the ram housing 2d.
  • the expanding and contracting portion 8 is a buffer member that secures the airtightness in the heating furnace 2 while realizing the up and down movement of the upper press ram 7.
  • the expansion-contraction part 8 is provided with one cylindrical pipe
  • the object to be treated W is accommodated in the heating furnace 2, and when the operator inputs an instruction to start the process to the control device, the control device operates the respective control portions to operate the object W to be treated The predetermined process starts.
  • the hot press apparatus A operates the vacuum pump to set the atmospheric pressure in the heating furnace 2 to the target degree of vacuum (processing pressure) and starts energization of the heater 2c to set the atmospheric temperature in the heating furnace 2 Is set to a predetermined target temperature (processing temperature). Then, when the inside of the heating furnace 2 is set to the above processing pressure and processing temperature, the hot press A starts operation of the hydraulic cylinder 3 and presses the workpiece W with a predetermined target load (processing load). .
  • the contact portion 6 b of the upper punch 6 is in a posture along the upper end of the workpiece W.
  • the upper press ram 7 is provided with a plurality of individual press rams 7a arranged at predetermined intervals on the back surface 6b of the square upper punch 6 in a front view, the pressing surface 6a of the square upper punch 6 is viewed in a front view Apply an equal pressure to the surface.
  • the lower press ram 5 is provided with a total of five (plural) individual press rams arranged at a predetermined interval on the back surface 4b of the square lower punch 4 in a front view, the pressing of the square lower punch 4 in a front view An equal reaction force is applied to the surface 4a.
  • the hot press apparatus A even if the dimensions of the pressing surfaces of the pair of punches, that is, the lower punch 4 and the upper punch 6 become large, the uniformity of the distribution of the pressing force on the pressing surface 6a is maintained. It is possible.
  • the upper press ram 7 in the hot press apparatus A includes a plurality of individual press rams 7a, a single main press ram 7b, and a connecting member 7c that couples the plurality of individual press rams 7a and the single main press ram 7b. Therefore, even if the dimensions of the pressing surfaces of the pair of punches, that is, the lower punch 4 and the upper punch 6 become large, it is possible to maintain the uniformity of the distribution of the pressing force on the pressing surface 6a and secure stable pressing force. It is possible to act on the treatment W.
  • the upper press ram 7 in the hot press apparatus A includes a total of five individual press rams 7 a arranged near and at the center of four apexes on the back surface 6 b of the square upper punch 6 in a front view. Therefore, a more even pressing force is applied to the pressing surface 6a of the square upper punch 6 in a front view.
  • the lower press ram 5 includes a total of five individual press rams arranged near and at the center of four apexes on the back surface 4b of the square lower punch 4 in a front view. Therefore, a more even reaction force is applied to the pressing surface 4 a of the square lower punch 4 in a front view. According to such a hot press apparatus A, even if the dimensions of the pressing surfaces of the pair of punches become large, it is possible to more reliably maintain the uniformity of the distribution of the pressing force.
  • the heating furnace 2 in the hot press apparatus A includes a furnace body 2a, a heat insulation container 2b and a heater 2c (heating element), and the heat insulation container 2b is inserted with the individual press rams 7a and the lower press rams 5 (individual press rams) of the upper press ram 7.
  • a plurality of openings 2e For example, the individual press rams 7a and the lower press rams 5 (individual press rams) result in comparison with the case where the heat insulators are not installed on the upper and lower surfaces of the heat insulating container 2b provided with the individual press rams 7a and lower press rams 5 (individual press rams). Thermal escape from the inside of the heat insulation container 2b can be minimized.
  • the lower punch 4 and the upper punch 6 are square (rectangular) in the front view in the above embodiment, the present disclosure is not limited thereto.
  • the shapes of the lower punch and the upper punch that is, the shapes of the pressing surface and the back surface in the lower punch and the upper punch may be various shapes according to the shape of the object W to be treated. For example, as in the lower punch 4A and the upper punch 6A shown in FIG.
  • the individual press rams are disposed centrally on the back surfaces 4n and 6n They are arranged at equal angular positions around the center near the periphery of 4n and 6n.
  • the individual press rams are disposed at the center on the back surface 4n, 6n and a total of five individual press rams are arranged around the center at every 90 ° around the periphery of the back surface 4n, 6n.
  • the individual press rams are arranged centrally on the back surfaces 4q and 6q. In the vicinity of the periphery of the back surfaces 4q and 6q, a total of seven may be disposed at every 60 ° around the center.
  • the division of angles around the center of the back surfaces 4 q and 6 q is not limited to 90 ° or 60 °. Moreover, you may delete the separate press ram arrange
  • the individual press rams 7a are disposed in the vicinity of and at the center of four apexes on the back surface 6b of the rectangular upper punch 6, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the individual press rams 7a may be arranged only in the vicinity of four apexes.
  • the shape of the upper punch 6 in a front view is a polygon other than a rectangle
  • the individual press rams 7a may be disposed only in the vicinity of each vertex of this polygon.
  • the individual press rams 7a may be disposed at the center of such polygons.
  • upper press ram 7 was constituted by a plurality of individual press rams 7a, a single main press ram 7b, and connecting member 7c, this indication is not limited to this.
  • the upper press ram 7 may be configured by only a plurality of individual press rams 7a.
  • lower press ram 5 was constituted from a plurality (five) separate press rams, this indication is not limited to this.
  • the lower press ram 5 may be constituted by a single cylindrical body having a relatively large diameter.
  • the lower press ram 5 may have the same configuration as the upper press ram 7.
  • hydraulic cylinder 3 pressing device
  • a hydraulic cylinder may be connected to either or both of the lower press ram 5 and the upper press ram 7. That is, instead of the upper press ram 7, a hydraulic cylinder (pressing device) may be connected to the lower press ram 5, or hydraulic cylinders (pressing devices) may be separately connected to each of the lower press ram 5 and the upper press ram 7. .
  • the atmospheric pressure in the heating furnace 2 was set to predetermined
  • heating may be performed under normal pressure, and the hydraulic cylinder 3 may be operated in this heating state to press the workpiece W.
  • the to-be-processed object W was pressed with the single hydraulic cylinder 3 in the said embodiment, this indication is not limited to this.
  • a plurality of lower pressing units including the lower press ram 5 and the lower punch 4 are disposed adjacent to each other, and a plurality of upper pressing units including the hydraulic cylinder 3, the upper press ram 7 and the upper punch 6 are disposed adjacent to each other.
  • the processing object W may be pressed by the unit.
  • a plurality of objects to be processed W may be accommodated in the heating furnace 2, and the objects to be processed W may be separately pressed by the lower pressing unit and the upper pressing unit.
  • the diffusion bonding process and the sintering process have been described for the hot press process performed by the hot press apparatus A, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the present disclosure can be used for various hot pressing processes other than the diffusion bonding process and the sintering process.
  • support mechanism 1 was provided as a strength member which receives a reaction force of hydraulic cylinder 3 (pressing device), this indication is not limited to this.
  • the reaction force of the hydraulic cylinder 3 (pressing device) may be received by the heating furnace 2 by giving the heating furnace 2 a sufficient strength.
  • the stretchable portion 8 can also be omitted.
  • a Hot pressing apparatus Support mechanism 1a Lower frame 1b Upper frame 1c Connecting rod 2 Heating furnace 2a Furnace body 2b Heat insulation container 2c Heater (heating element) 2d ram housing 2e opening 3 hydraulic cylinder (pressing device) 3a Movable rod 4 lower punch 4a pressing surface 5 lower press ram (individual press ram) 6 upper punch 6a pressing surface 6b rear surface 7 upper press ram 7a individual press ram 7b main press ram 7c connecting member 8 telescopic portion

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Abstract

本開示のホットプレス装置（Ａ）は、加熱炉（２）と、加熱炉内において上下に対向する上パンチ（６）及び下パンチ（４）からなる一対のパンチと、下パンチの下面に接続する下プレスラム（５）と、上パンチの上面に接続する上プレスラム（７）と、下プレスラム及び上プレスラムのいずれか一方あるいは両方に接続され、一対のパンチを近づけるように押圧する押圧装置（３）と、を備え、下プレスラム及び／あるいは上プレスラムは、間隔を空けて配置され、各々の一端が一対のパンチに連結される複数の個別プレスラム（５、７ａ）を備える。

Description

ホットプレス装置
　本開示は、ホットプレス装置に関する。
　本願は、２０１７年１２月２５日に日本に出願された特願２０１７－２４７４４５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　下記特許文献１には、試料を加熱しながら二つのパンチで加圧成形するホットプレス装置が開示されている。このホットプレス装置においては、上下方向に配置された上パンチと下パンチとの側方に加熱用のヒータが設けられ、上パンチと下パンチとの間に粉末状の試料が収容される。上ラムを介して上パンチを上側油圧シリンダで押し下げると共に下ラムを介して下パンチを下側油圧シリンダで押し上げることにより、試料を加熱しながら加圧成形（ホットプレス処理）する。
日本国実公平０５－１４１５６号公報
　ところで、上述した従来のホットプレス装置では、上パンチ及び下パンチにおいて試料に当接する押圧面が大きい場合、つまりより大きな試料についてホットプレス処理を施す場合に、押圧力の分布の均一性を維持することが困難である。すなわち、上パンチの押圧面では、背面の上ラムに対峙する部位の近傍の押圧力がこの部位の外周部位の押圧力よりも大きくなる。また、下パンチの押圧面では、背面の下ラムに対峙する部位の近傍の押圧力がこの部位の外周部位の押圧力よりも大きくなる。
　本開示は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、パンチの押圧面の寸法が大きくなっても押圧力の分布の均一性を維持することを目的とする。
　本開示の一態様のホットプレス装置は、加熱炉と、前記加熱炉内において上下に対向する上パンチ及び下パンチからなる一対のパンチと、前記下パンチの下面に接続される下プレスラムと、前記上パンチの上面に接続される上プレスラムと、前記下プレスラム及び前記上プレスラムのいずれか一方あるいは両方に接続され、前記一対のパンチを近づけるように押圧する押圧装置と、を備え、前記下プレスラム及び／あるいは前記上プレスラムは、間隔を空けて配置され、各々の一端が前記一対のパンチに連結される複数の個別プレスラムを備える。
　上記一態様のホットプレス装置において、前記押圧装置は前記上プレスラムに接続されており、前記上プレスラムは、前記押圧装置側に設けられた単一の主プレスラムと、前記複数の個別プレスラムと前記主プレスラムとを連結する連結部材と、をさらに備えていてもよい。
　上記一態様のホットプレス装置において、前記上パンチ及び前記下パンチはそれぞれ、前記上パンチと前記下パンチとの間に配置される被処理物に当接する押圧面と、前記押圧面と反対側の背面とを備え、前記押圧面及び前記背面はそれぞれ矩形であり、前記複数の個別プレスラムは、前記背面において４つの頂点近傍及び中心に配置されていてもよい。
　上記一態様のホットプレス装置において、前記上パンチ及び前記下パンチはそれぞれ、前記上パンチと前記下パンチとの間に配置される被処理物に当接する押圧面と、前記押圧面と反対側の背面とを備え、前記押圧面及び前記背面はそれぞれ円形であり、前記複数の個別プレスラムは、前記背面における中心、及び前記背面の周縁近傍における前記中心周りに等角度の複数位置に配置されていてもよい。
　上記一態様のホットプレス装置において、前記加熱炉は、炉体と、前記炉体内において前記一対のパンチを収容する断熱容器と、前記断熱容器内において前記一対のパンチの周囲に設けられた発熱体と、を備え、前記断熱容器は、前記複数の個別プレスラムが挿通する複数の開口を備えていてもよい。
　本開示によれば、パンチの押圧面寸法が大きくなっても押圧力の分布の均一性を維持することが可能である。
本開示の一実施形態に係るホットプレス装置Ａの全体構成を示す正面図である。 本開示の一実施形態における個別プレスラムと上パンチの連結構造を示す斜視図である。 本開示の一実施形態における個別プレスラムと上パンチの連結構造を示す側面図である。 本開示の一実施形態における個別プレスラムと上パンチの連結構造を示す上面図である。 本開示の一実施形態における個別プレスラムの配置例を示す正面図である。 本開示の一実施形態における個別プレスラムの別の配置例を示す正面図である。
　以下、図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。本実施形態に係るホットプレス装置Ａは、図１に示すように支持機構１、加熱炉２、油圧シリンダ３（押圧装置）、下パンチ４、下プレスラム５、上パンチ６、上プレスラム７及び伸縮部８等を備えている。
　ホットプレス装置Ａは、下パンチ４と上パンチ６との間に収容した被処理物Ｗを真空加熱環境下において押圧することによって、被処理物Ｗに所定の処理を施す。ホットプレス装置Ａによって被処理物Ｗに施す処理（ホットプレス処理）は、例えば上下に重ねられた複数の被処理物Ｗに対する拡散接合処理あるいは紛体状の被処理物Ｗに対する焼結処理等である。なお、拡散接合処理における被処理物Ｗは、上下に重ねられた複数の部材からなり、また焼結処理における被処理物Ｗは、所定容器に収容された紛体である。
　支持機構１は、加熱炉２を囲むように設けられた金属製の枠体であり、油圧シリンダ３（押圧装置）の反力を受ける強度部材である。支持機構１は、図示するように、下部フレーム１ａ、上部フレーム１ｂ及び複数の連結ロッド１ｃを備えている。下部フレーム１ａは、ホットプレス装置Ａの下部に設けられ、略平板状かつ外径が略矩形状の強度部材である。下部フレーム１ａは、ホットプレス装置Ａの設置フロアに固定される。上部フレーム１ｂは、下部フレーム１ａと略同一形状に形成された強度部材であり、下部フレーム１ａの上方に所定距離を隔てて平行対峙している。
　複数の連結ロッド１ｃは、下部フレーム１ａと上部フレーム１ｂとの間に差し渡すように設けられており、下部フレーム１ａと上部フレーム１ｂとを固定する。連結ロッド１ｃは、例えば矩形状の下部フレーム１ａ及び上部フレーム１ｂの各頂点（４ヶ所）近傍部位に設けられている。
　加熱炉２は、縦置き円筒状の外形を備え、複数の連結ロッド１ｃに囲まれた状態で下部フレーム１ａの上に固定されている。すなわち、加熱炉２は、上下方向において下部フレーム１ａと上部フレーム１ｂとに挟まれた状態、かつ、水平方向において複数の連結ロッド１ｃに囲まれた状態で固定されている。
　また、加熱炉２は、炉体２ａ、断熱容器２ｂ、ヒータ２ｃ（発熱体）、ラム収容部２ｄを備えている。炉体２ａは、縦置き円筒状の真空チャンバである。断熱容器２ｂは、炉体２ａ内に縦置き円筒状に設けられた断熱材からなり、下パンチ４及び上パンチ６を収容する。断熱容器２ｂは、下プレスラム５（個別プレスラム）及び後述する個別プレスラム７ａが挿通する複数の開口２ｅを備える。
　なお、炉体２ａ及び断熱容器２ｂには、図示しない開閉扉が設けられている。開閉扉は、断熱容器２ｂ内つまり加熱炉２内に処理前の被処理物Ｗを収容すると共に処理後の被処理物Ｗを外部に取出するためのものである。
　ヒータ２ｃは、断熱容器２ｂ内において下パンチ４及び上パンチ６の周囲に設けられた発熱体である。すなわち、ヒータ２ｃは、被処理物Ｗ並びに下パンチ４及び上パンチ６を取り囲むように配置されており、被処理物Ｗ並びに下パンチ４及び上パンチ６を均一に加熱する。ラム収容部２ｄは、加熱炉２の上部に突出して設けられた中空部位であり、上プレスラム７の一部を収容する。
　ここで、加熱炉２には、図示しない真空ポンプが補機として設けられている。加熱炉２の内部雰囲気は、真空ポンプが作動することによって所定の真空雰囲気に設定される。また、真空ポンプ及びヒータ２ｃは、図示しない制御装置によって制御される。制御装置は、加熱炉２や上部フレーム１ｂ等に装着された各種センサの検出値及び予め記憶する専用の制御プログラムに基づいて真空ポンプ及びヒータ２ｃ等、各種の被制御部の作動を制御するソフトウエア制御装置である。
　油圧シリンダ３は、支持機構１の上部つまり上部フレーム１ｂに固定される押圧装置である。油圧シリンダ３は、上下動自在な可動ロッド３ａを備えており、可動ロッド３ａの先端（下端）がガイド部材８を挟んだ状態で上プレスラム７の第１端（上端）に接続されている。油圧シリンダ３は、一対のパンチつまり下パンチ４と上パンチ６のうち、上側に位置する上パンチ６を下パンチ４に近づけるように押圧する。なお、油圧シリンダ３は、上記制御装置によって動作が制御される。
　下パンチ４は、加熱炉２内において下側に位置しており、被処理物Ｗの下端に当接する押圧面４ａ及び押圧面４ａに平行な背面４ｂ（下面）を備えている。押圧面４ａ及び背面４ｂは、平面かつ正面視で正方形である。
　下プレスラム５は、下パンチ４の背面４ｂ（下面）と支持機構１の下部フレーム１ａとを連結する複数の棒状部材である。下プレスラム５は、鉛直方向に延び、かつ水平方向に所定間隔を空けて配置され、各々の第１端（上端）が下パンチ４の背面４ｂ（下面）に連結する複数の個別プレスラムとして構成されている。下プレスラム５（個別プレスラム）は、矩形である下パンチ４の背面４ｂにおいて４つの頂点近傍及び中心に配置されている。すなわち、下パンチ４と下部フレーム１ａとの間には、合計５本の下プレスラム５（個別プレスラム）が、鉛直方向に延び、かつ水平方向に所定間隔を空けて設けられている。
　上パンチ６は、加熱炉２内において上側に位置しており、被処理物Ｗの上端に当接する押圧面６ａ及び押圧面６ａに平行な背面６ｂ（上面）を備えている。押圧面６ａ及び背面６ｂは、平面かつ下パンチ４の押圧面４ａ及び背面４ｂと同形状の正方形である。上パンチ６は、上方あるいは下方から見た場合に、下パンチ４と重なる大きさかつ姿勢に設定されている。上パンチ６及び下パンチ４は、上下に対向する一対のパンチである。
　上プレスラム７は、複数の個別プレスラム７ａ、単一の主プレスラム７ｂ及び連結部材７ｃを備えている。個別プレスラム７ａは、上パンチ６の背面６ｂ（上面）と上部フレーム１ｂとの間において上パンチ６側に設けられた棒状部材である。複数の個別プレスラム７ａは、鉛直方向に延び、かつ水平方向に所定間隔を空けて配置され、各々の第１端（下端）が上パンチ６の背面６ｂ（上面）に連結する。個別プレスラム７ａは、図２Ａ～Ｃに示すように矩形である上パンチ６の背面６ｂにおいて４つの頂点近傍及び中心に配置されている。すなわち、上パンチ６と上部フレーム１ｂとの間には、合計５本の個別プレスラム７ａが鉛直方向に延び、かつ水平方向に所定間隔を空けて設けられている。
　主プレスラム７ｂは、上パンチ６と上部フレーム１ｂとの間において上部フレーム１ｂ側つまり油圧シリンダ３側（押圧装置側）に、鉛直方向に延びるよう設けられた単一の棒状部材である。主プレスラム７ｂは、個別プレスラム７ａよりも大径の棒状部材であり、上パンチ６の背面６ｂにおいて中心に配置された個別プレスラム７ａと同軸状に設けられている。
　連結部材７ｃは、複数の個別プレスラム７ａと単一の主プレスラム７ｂとを連結する部材である。連結部材７ｃの下面は複数の個別プレスラム７ａの第２端（上端）に接続され、連結部材７ｃの上面は単一の主プレスラム７ｂの第２端（下端）に接続されている。
　伸縮部８は、上プレスラム７の主プレスラム７ｂの周面を囲む伸縮自在な円筒状部材である。伸縮部８の第１端は可動ロッド３ａに固定され、伸縮部８の第２端はラム収容部２ｄの上端に接続されている。図示するようにラム収容部２ｄの上端には円形の開口が形成されており、伸縮部８の第２端は、ラム収容部２ｄの開口の外周近傍に接続されている。伸縮部８は、上プレスラム７の上下動を実現しつつ加熱炉２内の密閉性を確保する緩衝部材である。なお、伸縮部８は、例えば１つの円筒管と、円筒管の上下に各々設けられた一対の円筒状ジャバラを備えている。
　次に、本実施形態に係るホットプレス装置Ａの動作について詳しく説明する。
　ホットプレス装置Ａでは、被処理物Ｗが加熱炉２内に収容され、また作業者が制御装置に処理の開始指示を入力すると、制御装置によって各被制御部が操作されて被処理物Ｗに対する所定の処理が開始する。
　最初に、ホットプレス装置Ａは、真空ポンプを作動させて加熱炉２内の雰囲気圧力を目標真空度（処理圧力）に設定すると共にヒータ２ｃへの通電を開始して加熱炉２内の雰囲気温度を所定の目標温度（処理温度）に設定する。そして、ホットプレス装置Ａは、加熱炉２内が上記処理圧力及び処理温度に設定されると、油圧シリンダ３の作動を開始させて被処理物Ｗを所定の目標荷重（処理荷重）で押圧する。
　すなわち、油圧シリンダ３が作動すると、初期状態として被処理物Ｗの上方に位置していた上パンチ６が徐々に降下し、上パンチ６の押圧面６ａが被処理物Ｗの上端に接触する。ここで、上述したように上パンチ６の当接部６ｂは、被処理物Ｗの上端に沿った姿勢となる。
　ここで、上プレスラム７は、正面視で正方形の上パンチ６の背面６ｂにおいて所定間隔を空けて配置された複数の個別プレスラム７ａを備えるので、正面視で正方形の上パンチ６の押圧面６ａに対して均等な押圧力を作用させる。
　また、下プレスラム５は、正面視で正方形の下パンチ４の背面４ｂにおいて所定間隔を空けて配置された合計５本（複数）の個別プレスラムを備えるので、正面視で正方形の下パンチ４の押圧面４ａに対して均等な反力を作用させる。
　したがって、本実施形態に係るホットプレス装置Ａによれば、一対のパンチつまり下パンチ４及び上パンチ６の押圧面の寸法が大きくなっても、押圧面６ａにおける押圧力の分布の均一性を維持することが可能である。
　また、ホットプレス装置Ａにおける上プレスラム７は、複数の個別プレスラム７ａ、単一の主プレスラム７ｂ、及び複数の個別プレスラム７ａと単一の主プレスラム７ｂとを連結する連結部材７ｃを備える。したがって、一対のパンチつまり下パンチ４及び上パンチ６の押圧面の寸法が大きくなっても、押圧面６ａにおける押圧力の分布の均一性を維持することが可能であると共に安定した押圧力を被処理物Ｗに作用させることが可能である。
　また、ホットプレス装置Ａにおける上プレスラム７は、正面視で正方形の上パンチ６の背面６ｂにおいて４つの頂点近傍及び中心に配置された合計５本の個別プレスラム７ａを備える。したがって、正面視で正方形の上パンチ６の押圧面６ａに対してより均等な押圧力を作用させる。また、下プレスラム５は、正面視で正方形の下パンチ４の背面４ｂにおいて４つの頂点近傍及び中心に配置された合計５本の個別プレスラムを備える。したがって、正面視で正方形の下パンチ４の押圧面４ａに対してより均等な反力を作用させる。このようなホットプレス装置Ａよれば、一対のパンチの押圧面の寸法が大きくなっても押圧力の分布の均一性をより確実に維持することが可能である。
　さらに、ホットプレス装置Ａにおける加熱炉２は、炉体２ａ、断熱容器２ｂ及びヒータ２ｃ（発熱体）を備え、断熱容器２ｂが上プレスラム７の個別プレスラム７ａ及び下プレスラム５（個別プレスラム）が挿通する複数の開口２ｅを備える。したがって、例えば個別プレスラム７ａ及び下プレスラム５（個別プレスラム）が設けられる断熱容器２ｂの上面及び下面に断熱材を設置しない場合に比較して、個別プレスラム７ａ及び下プレスラム５（個別プレスラム）に起因する断熱容器２ｂ内からの熱逃げを最小限に抑制することができる。
　なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、下パンチ４及び上パンチ６を正面視で正方形（矩形）としたが、本開示はこれに限定されない。下パンチ及び上パンチの形状つまり下パンチ及び上パンチにおける押圧面及び背面の形状は、被処理物Ｗの形状に応じて種々の形状が考えられる。例えば、図３Ａに示す下パンチ４Ａ及び上パンチ６Ａのように、押圧面４ｍ、６ｍ及び背面４ｎ、６ｎが円形の場合には、個別プレスラムは、背面４ｎ、６ｎにおいて中心に配置されると共に背面４ｎ、６ｎの周縁近傍において上記中心周りに等角度の位置に配置される。
　すなわち、図３Ａのパターンでは、個別プレスラムは、背面４ｎ、６ｎにおいて中心に配置されると共に背面４ｎ、６ｎの周縁近傍において上記中心周りに９０°の角度毎に合計で５本配置される。一方、図３Ｂに示す下パンチ４Ｂ及び上パンチ６Ｂのように、押圧面４ｐ、６ｐ及び背面４ｑ、６ｑが円形の場合であっても、個別プレスラムは、背面４ｑ、６ｑにおいて中心に配置されると共に背面４ｑ、６ｑの周縁近傍において上記中心周りに６０°の角度毎に合計で７本配置されてもよい。なお、背面４ｑ、６ｑの中心周りの角度割りは、上記９０°あるいは６０°に限定されるものではない。また、必要に応じて背面４ｎ、６ｎの中心に配置される個別プレスラムを削除してもよい。
（２）上記実施形態では、矩形の上パンチ６の背面６ｂにおいて４つの頂点近傍及び中心に個別プレスラム７ａを配置したが、本開示はこれに限定されない。例えば、４つの頂点近傍のみに個別プレスラム７ａを配置してもよい。また、上パンチ６の正面視形状が矩形以外の多角形の場合には、この多角形の各頂点近傍のみに個別プレスラム７ａを配置してもよい。さらに、このような多角形においても中心に個別プレスラム７ａを配置してもよい。
（３）上記実施形態では、上プレスラム７を複数の個別プレスラム７ａ、単一の主プレスラム７ｂ及び連結部材７ｃによって構成したが、本開示はこれに限定されない。例えば上プレスラム７を複数の個別プレスラム７ａのみによって構成してもよい。
（４）上記実施形態では、下プレスラム５を複数（５本）の個別プレスラムから構成したが、本開示はこれに限定されない。例えば下プレスラム５については、直径が比較的大きな単一の円筒体によって構成してもよい。また、下プレスラム５については、上プレスラム７と同一構成としてもよい。
（５）上記実施形態では、上プレスラム７のみに油圧シリンダ３（押圧装置）を接続したが、本開示はこれに限定されない。下プレスラム５及び上プレスラム７のいずれか一方あるいは両方に油圧シリンダ（押圧装置）を接続してもよい。すなわち、上プレスラム７に代えて下プレスラム５に油圧シリンダ（押圧装置）を接続してもよく、また下プレスラム５及び上プレスラム７の各々に油圧シリンダ（押圧装置）を個別に接続してもよい。
（６）上記実施形態では、真空ポンプによって加熱炉２内の雰囲気圧力を所定の真空雰囲気に設定したが、本開示はこれに限定されない。例えば常圧状態で加熱し、この加熱状態において油圧シリンダ３を作動させて被処理物Ｗを押圧してもよい。
（７）上記実施形態では、単一の油圧シリンダ３で被処理物Ｗを押圧したが、本開示はこれに限定されない。下プレスラム５及び下パンチ４からなる複数の下部押圧ユニットを隣接配置すると共に油圧シリンダ３、上プレスラム７及び上パンチ６からなる複数の上部押圧ユニットを隣接配置し、複数の下部押圧ユニット及び上部押圧ユニットによって被処理物Ｗを押圧してもよい。なお、この場合に、加熱炉２内に複数の被処理物Ｗを収容し、下部押圧ユニット及び上部押圧ユニットによって被処理物Ｗを個別に押圧してもよい。
（８）上記実施形態では、ホットプレス装置Ａが行うホットプレス処理について、拡散接合処理や焼結処理について説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示は、拡散接合処理や焼結処理以外の様々なホットプレス処理に用いることができる。
（９）上記実施形態では、油圧シリンダ３（押圧装置）の反力を受ける強度部材として支持機構１を設けたが、本開示はこれに限定されない。例えば、加熱炉２を十分な強度を付与することにより、加熱炉２で油圧シリンダ３（押圧装置）の反力を受けるようにしてもよい。また、この場合には伸縮部８も省略できる。
　本開示によれば、パンチの押圧面寸法が大きくなっても押圧力の分布の均一性を維持することが可能である。
　Ａ　ホットプレス装置
　１　支持機構
　１ａ　下部フレーム
　１ｂ　上部フレーム
　１ｃ　連結ロッド
　２　加熱炉
　２ａ　炉体
　２ｂ　断熱容器
　２ｃ　ヒータ（発熱体）
　２ｄ　ラム収容部
　２ｅ　開口
　３　油圧シリンダ（押圧装置）
　３ａ　可動ロッド
　４　下パンチ
　４ａ　押圧面
　５　下プレスラム（個別プレスラム）
　６　上パンチ
　６ａ　押圧面
　６ｂ　背面
　７　上プレスラム
　７ａ　個別プレスラム
　７ｂ　主プレスラム
　７ｃ　連結部材
　８　　伸縮部

Claims (5)

  1. 　加熱炉と、
    　前記加熱炉内において上下に対向する上パンチ及び下パンチからなる一対のパンチと、
    　前記下パンチの下面に接続される下プレスラムと、
    　前記上パンチの上面に接続される上プレスラムと、
    　前記下プレスラム及び前記上プレスラムのいずれか一方あるいは両方に接続され、前記一対のパンチを近づけるように押圧する押圧装置と、を備え、
    　前記下プレスラム及び／あるいは前記上プレスラムは、間隔を空けて配置され、各々の一端が前記一対のパンチに連結される複数の個別プレスラムを備えるホットプレス装置。
  2. 　前記押圧装置は前記上プレスラムに接続されており、
    　前記上プレスラムは、
    　前記押圧装置側に設けられた単一の主プレスラムと、
    　前記複数の個別プレスラムと前記主プレスラムとを連結する連結部材と、
    　をさらに備える請求項１に記載のホットプレス装置。
  3. 　前記上パンチ及び前記下パンチはそれぞれ、前記上パンチと前記下パンチとの間に配置される被処理物に当接する押圧面と、前記押圧面と反対側の背面とを備え、前記押圧面及び前記背面はそれぞれ矩形であり、
    　前記複数の個別プレスラムは、前記背面において４つの頂点近傍及び中心に配置される請求項１または２に記載のホットプレス装置。
  4. 　前記上パンチ及び前記下パンチはそれぞれ、前記上パンチと前記下パンチとの間に配置される被処理物に当接する押圧面と、前記押圧面と反対側の背面とを備え、前記押圧面及び前記背面はそれぞれ円形であり、
    　前記複数の個別プレスラムは、前記背面における中心、及び前記背面の周縁近傍における前記中心周りに等角度の複数位置に配置される請求項１または２に記載のホットプレス装置。
  5. 　前記加熱炉は、
    　炉体と、
    　前記炉体内において前記一対のパンチを収容する断熱容器と、
    　前記断熱容器内において前記一対のパンチの周囲に設けられた発熱体と、を備え、
    　前記断熱容器は、前記複数の個別プレスラムが挿通する複数の開口を備える請求項１～４のいずれか一項に記載のホットプレス装置。
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