JP2010115699A - 加圧成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧成形装置において、成形物を覆うゴム部材やシール部材のはみ出しや挟み込みによる破損を確実に防止できる。
【解決手段】加圧成形装置１００は、プレスフレーム１５によりバックアップシリンダ１２が支持され、バックアップシリンダ１２の上に下加圧台１０が載置されている。下加圧台１０の上には、加圧ゴム３及び成形ゴム５が加圧ゴム押え６により取り付けられている。加圧成形装置１００は、上加圧台１４に取り付けられた加圧プレート７と成形圧力容器８とにより成形加圧室３２を形成し、成形圧力容器８が押圧され、ばね機構９により移動する。加圧成形前における外枠ゴムシートの初期厚さＴ２と成形圧力容器８に挿通される加圧プレート７の深さＴ３がＴ２＜Ｔ３の関係を満足するように設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート状の成形物を、成形物に加圧媒体が接触しない乾式により加圧成形する加圧成形装置に関する。

従来から、平面部材と、この平面部材で保護部材を介して被加圧成形物を上下に挟み付ける加圧手段とを有する加圧成形装置がある。
この加圧成形装置による加圧成形に際しては、たとえば、先ず平面部材の表面に被加圧成形物を載置し、その上を保護部材で覆い、平面部材と加圧手段とで被加圧成形物を挟み付ける。次いで加圧手段により、被加圧成形物を平面部材に対して押圧する。この平面部材は加圧成形時には移動不可能に規制されているので、押圧手段による押圧力によって、被加圧成形物は平面部材と押圧手段とにより強固に挟み付けられ押圧される。一定時間の押圧により、被加圧成形物が固結してなる加圧成形物が得られる。

このような加圧成形装置は、例えば、特開平１０−６３２３号公報（特許文献１）や、特開平１０−８５９９６号公報（特許文献２）に開示されている。
特許文献１においては、被加圧成形物に加圧媒体が接触することを防ぐシール部材を中板と端板とよりなる圧力容器により挟み込み、支持部材にて形状保持している。加圧及び加熱によるシール部材の伸びを吸収するため、シール部材の加圧面に窪み部と凸部とからなる伸び代を設ける技術が開示されている。なお、シール部材と被加圧成形物との間に設けられる保護ゴムは、下ピストンの上昇と共に、圧力容器内に挿入されるものとなっている。

特許文献２においては、被加圧成形物を下板ならびに型ゴムと共にピストン上に載せ、中板（圧力容器本体）内に挿入する加圧成形装置が開示されている。被加圧成形物に加圧媒体が接触することを防ぐシールゴム、ならびにシールゴムと被加圧成形物との間に設けられる保護ゴムは中板（圧力容器本体）内に装着されている。
特開平１０−６３２３号公報 特開平１０−８５９９６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、それぞれ以下のような問題点がある。
特許文献１に開示された技術については、加圧は加温状態で行なわれ、シール部材はゴム材質であるため、圧力容器等の金属部材より、線膨張率が大きく、加圧時には弛みを生じた状態で加圧されることになり、皺が発生して被加圧成形物に転写される可能性がある。また、保護ゴムも加温により伸びており、下ピストンの外径と圧力容器の内径とが適切な径寸法でない場合には、保護ゴムやシール部材などのはみ出しや噛み込みが起こる可能性がある。

特許文献２に開示された技術については、構造上、シールゴムは必然的に下向き加圧となり、加温による伸びに加え、加圧流体の重量と残圧とによりシールゴムは下方に大きく膨らむこととなる。また、被加圧成形物が載置された下板が中板（圧力容器本体）に嵌入されるので、下板の外径と圧力容器の内径とが適切な径寸法でない場合には、被加圧成形物上の型ゴムや前述のシールゴムがはみ出したり噛み込んだりして損傷する可能性がある。
このように、シート状の成形物を、成形物に加圧媒体が接触しない乾式により加圧成形する装置では、成形物を覆う保護ゴムや型ゴムなどのゴム部材が存在し、このような部材を被加圧成形物と共に圧力容器に挿入する場合、圧力容器の寸法（径や深さ）が不適切であると、圧力容器の挿入開口部からはみ出たり噛み込んだりするといった不都合が、従来より存在していた。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、成形物を覆うゴム部材やシール部材のはみ出しや噛み込みによる破損を防止でき、確実な乾式等方圧加圧処理を実現できる加圧成形装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる加圧成形装置は、被加圧成形物を上方から加圧する上加圧台と、前記上加圧台と対向すると共に前記被加圧成形物を下方から加圧する下方加圧台と備える加圧成形装置であって、前記下加圧台には、前記被加圧成形物及び被加圧成形物を取り囲む外枠弾性部材を下方から支持する成形用弾性部材と、該成形用弾性部材の下方に配備され且つ加圧成形時に前記成形用弾性部材に下方から加圧力を付与する加圧用弾性部材と、が設けられ、前記上加圧台には、前記外枠弾性部材が挿入すると共に前記下加圧台で押し上げられることで深さが浅くなるよう構成された成形圧力容器が設けられ、加圧成形前における前記外枠弾性部材の厚さＴ２と前記成形圧力容器の深さＴ３とが、Ｔ２＜Ｔ３の関係を満足するように設定されていることを特徴とする。

この加圧成形装置によると、上加圧台に設けられた成形圧力容器は、その深さが変化するように構成されていて、処理前には、成形圧力容器の深さＴ３は、外枠弾性部材の初期厚さＴ２より大きいが、加圧（予圧）に従い成形圧力容器の深さＴ３が縮まり、成形圧力容器の深さＴ３は、処理前の被加圧成形物の厚さと概略同等となる。
そのため、処理前には、外枠弾性部材が成形圧力容器内に確実に入り込むこととなり、はみ出したりする不都合を確実に回避できる。
加えて、加圧中は、外枠弾性部材の変形に応じて、予圧時に成形圧力容器の深さＴ３が変わるので、密閉された成形圧力容器内に処理前の被加圧成形物と外枠弾性部材とで充満させることができ、外枠弾性部材の変形により、被加圧成形物の周囲に側圧を与えることができる。成形圧力容器の深さＴ３が変化することにより、外枠弾性部材に従来のような伸び代（凹部、窪み部）を設置する必要がなくなる。

好ましくは、前記上加圧台の下面には、前記成形圧力容器が下方付勢力を発生する弾性体機構を介して取り付けられているとよい。
また、前記下加圧台には、当該下加圧台を上方に押し上げるバックアップシリンダが備えられているよい。
このように構成すると、バックアップシリンダを用いて、被加圧成形物に対する予圧が容易に行える。また、予圧処理において、加圧用弾性部材を膨張させる必要が無くなるため、加圧用弾性部材のゴムの変形量を少なくでき裂損の危険性を少なくすることができる。従来の成形室に比して浅い成形室となるので、空気が逃げやすく特別の脱気孔を設ける必要がなくなる。

また、前記加圧用弾性部材の内部に形成された圧力室と前記バックアップシリンダ内とを連通する連通路が設けられ、前記連通路には、前記圧力室の圧力がバックアップシリンダ内の圧力より高くなることを防止する圧力調整手段が設けられているとよい。
このように構成すると、万が一、バックアップシリンダ内の圧力が減少した場合でも同時に加圧ゴム液圧室の圧力も減少するので、加圧ゴムが無負荷で膨張することを防止できる。また、何らかの原因で、加圧ゴム液圧室の圧力が上昇したとしても、同時にバックアップシリンダ内の圧力も上昇するため、下加圧台が上加圧台から外れることは無い。

さらに好ましくは、加圧成形後の減圧時に、前記加圧用弾性部材の圧力室の圧力を大気圧以下とすることができるよう構成されているとよい。
この構成であると、減圧時に、加圧ゴム液圧室ラインを大気圧以下にして、加圧ゴムを加圧ゴムサポートプレートに密着させることができる。
また、前記上加圧台及び下加圧台は、プレスフレームに支持されており、前記上加圧台は、前記プレスフレームの外方に延びる上加圧台ガイドに移動自在に懸架されて、下加圧台に対し非対向とすることが可能となるように構成することは好ましい。

こうすることで、メンテナンス時に、上加圧台を下加圧台の上方位置から外すことができるようになり、下加圧台との間の開口の狭さを解消して、作業容易性を確保できる。

本発明の加圧成形装置によれば、成形物を覆うゴム部材やシール部材の挟み込みによる破損を防止でき、確実な加圧成形処理が行える。

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は本実施形態に係る加圧成形装置１００の概略を示す側面図である。図２は本実施形態に係る加圧成形装置１００の概略を示す正面図である。
加圧成形装置１００は、内部開放の門型のプレスフレーム１５を有し、このプレスフレーム１５の下側にバックアップシリンダ１２が設けられている。このバックアップシリンダ１２の上には、間座１１（スペーサ部材）を介して下加圧台１０が載置されている。バックアップシリンダ１２が伸長することで下加圧台１０が上方へ移動する。

下加圧台１０の上には、加圧ゴム３（加圧用弾性部材）が設けられ、その上に被加圧成形物１が載置される成形ゴム５（成形用弾性部材）が配備されている。加圧ゴム３及び成形ゴム５は下加圧台１０に対して加圧ゴム押え６により取り付けられている。
間座１１の内部には、加圧ゴム３内に形成された空間、すなわち加圧ゴム３の液圧室３１とバックアップシリンダ１２内とが連通路３０で接続されており、この連通路３０の途中には、液圧室３１の圧力がバックアップシリンダ１２内の圧力より高くなることを防止する圧力調整手段（逆止弁１８）が設けられている。この逆止弁１８は、バックアップシリンダ１２側に圧媒が自由に流れる機能を備える。

下加圧台１０の上方であって対向する位置には上加圧台１４が設けられ、この上加圧台１４は、プレスフレーム１５の上側に取り付けられている。上加圧台１４の下面には、平面視リング状の成形圧力容器８が取り付けられ、この成形圧力容器８の上底（すなわち、上加圧台１４の下面）には、成形圧力容器８の内周壁に隙間無く嵌り込む加圧プレート７が設けられている。この加圧プレート７もゴムで構成され、加圧プレート７と成形圧力容器８とにより成形加圧室３２が形成されている。なお、加圧プレート７は金型（金属）で構成されてもよくゴムに限定されない。

成形圧力容器８は、前記下加圧台１０で押し上げられることで、成形加圧室３２の深さが浅くなるよう構成されている。具体的には、成形圧力容器８は、上加圧台１４の下面に設けられたばね機構９（弾性部材機構）により吊り下げられている。ばね機構９は成形圧力容器８を下側に付勢する力を発生するものとなっている。
下加圧台１０には下ヒータ１６が組込まれており、上加圧台１４には上ヒータ１７が組み込まれている。上ヒータ１７と下ヒータ１６とは独立に所定温度に制御でき、全体として被加圧成形物１を所定温度に均熱できる。

さらに、図２に示すように、加圧成形装置１００は、上加圧台１４をプレスフレーム１５外に取り出すことができるように、上加圧台１４を上加圧台ガイド２００から懸架している。上加圧台ガイド２００は、プレスフレーム１５の上側から外側に向けて略水平に延びており、この上加圧台ガイド２００に対し上加圧台１４は摺動自在となっている。
このようにすると、上加圧台１４を下加圧台１０に対し非対向とし、上加圧台１４を下加圧台１０の上方位置から外すことができて、その結果、加圧ゴム３、成形ゴム５及び加圧ゴム押え６の上方を開放することが可能となる。そのため、メンテナンス時に、上加圧台１４と下加圧台１０との間の開口の狭さを解消して作業容易性を確保できる。

同様に、プレスフレーム１５外に取り出した上加圧台１４に取り付けられた加圧プレート７及び成形圧力容器８の点検が容易になる。
本実施形態に係る加圧成形装置１００は、加圧成形前における、外枠ゴムシートの初期厚さＴ２と成形圧力容器８の深さＴ３（すなわち、成形圧力容器８内に挿入された加圧プレート７の深さ）が、Ｔ２＜Ｔ３の関係を満足することを特徴とする。
以下、これについて詳しく説明する。
図３に、被加圧成形物１を取り囲む外枠ゴムシート２（外枠弾性部材）、加圧プレート７及び成形圧力容器８の部分拡大図を示す。

図３に示すように、被加圧成形物１は矩形あるいは円形のシート状であり、その厚さはＴ１である。被加圧成形物１は、外枠ゴムシート２（厚さＴ２）に収納され、被加圧成形物１の外周は、その出し入れに支障のない程度に外枠ゴムシート２よりわずかに小さくなっている。外径が円形である外枠ゴムシート２も成形圧力容器８（深さＴ３）の内径に入いるため、外枠ゴムシート２の外径は成形圧力容器８の内径よりわずかに小さい。
成形圧力容器８の深さＴ３は、外枠ゴムシート２の厚さＴ２より大きく、被加圧成形物１と外枠ゴムシート２が成形圧力容器８内に完全に入ってから加圧できるようになっている。ゆえに、外枠ゴムシート２が成形圧力容器８内に入りきらず、成形圧力容器８の開口側縁部からはみ出て挟み込まれることによる破損を確実に防止できる。

成形圧力容器８は、ばね機構９で支持されているので、成形圧力容器８の深さは変化して最適にすることができる。すなわち、処理前には成形圧力容器の深さＴ３は外枠ゴムシート２の厚さＴ２より大きいが、加圧（予圧）に従い成形圧力容器の深さＴ３が縮まり、成形圧力容器の深さＴ３は、本加圧処理前の被加圧成形物の厚さＴ１と概略同等となる。このとき、成形圧力容器８の深さＴ３及び外枠ゴムシート２の厚さＴ２が、被加圧成形物１の厚さＴ１と略同等となる。
この時（すなわち予圧時に）、外枠ゴムシート２の変形に応じて、密閉された成形圧力容器８内を処理前の被加圧成形物１と外枠ゴムシート２とで充満させることができる。また、外枠ゴムシート２の変形により、被加圧成形物１の周囲に側圧（被加圧成形物１を側方から内側に押さえる力）を与えることができる。このように、被加圧成形物１の外周部に配置した外枠ゴムシート２を本加圧前に圧縮し、成形物１を支持してその径方向の変位を制限することで、被加圧成形物１の位置ズレや割れやダレを防止できるようになる。

成形圧力容器８の深さＴ３が変化することにより、外枠ゴムシート２に従来のような凹部（窪み部）を設置する必要がなくなる。また、予圧をバックアップシリンダ１２で行なうので加圧ゴム３の変形量が少なく、浅い成形室となるので特別の脱気孔を設ける必要はなくなる。
なお、図１，図２から明らかなように、本実施形態に係る加圧成形装置１００は、バックアップシリンダ１２などに圧力を供給する液圧配管（連通路３０など）を全て被加圧成形物１の下方側に配置している。そのため、液漏れが発生したとしても、被加圧成形物１が汚れることを防止できる。加圧ゴム３の液重量による膨れも防ぐことができる。

加圧成形装置１００に処理前の被加圧成形物１が搬入された後における、加圧成形装置１００の処理動作（予圧処理動作、加圧処理動作）について説明する。
図４に加圧成形装置１００における加圧前予圧状態を示す側面図を示す。図５に加圧成形装置１００における加圧状態を示す側面図を示す。
まず、予圧処理動作として、加圧前に、低圧ポンプ１９からの圧媒（液圧）をバックアップシリンダ１２のみに導き（油圧ユニットの方向切換弁は図示せず）、間座１１を介して下加圧台１０を、加圧ゴム押え６の上面が成形圧力容器８の下面に当たるまで上昇させる。

更にバックアップシリンダ１２を、外枠ゴムシート２の厚さＴ２が処理前の被加圧成形物１の厚さＴ１になるまで上昇させると、外枠ゴムシート２の内外径部分の隙間がなくなり、成形圧力容器８内は処理前の被加圧成形物１と外枠ゴムシート２とで充満され、外枠ゴムシート２の変形により、そのポアソン比に相当到する分の側圧が処理前の被加圧成形物１の外周に加わることとなる。このとき、ばね機構９の弾性力に抗して成形圧力容器８が上昇するので、成形圧力容器８の深さＴ３は、外枠ゴムシート２の厚さＴ２及び処理前の被加圧成形物１の厚さＴ１と概略同等になる。なお、成形圧力容器８には、ばね機構９の弾性力が下方に加わっており隙間が開くことはない。

次に、加圧処理動作として、増圧機２０（高圧ポンプ）を作動させて、圧媒をバックアップシリンダ１２と加圧ゴム３との内部に同時に導き、成形ゴム５を膨らまして、処理前の被加圧成形物１と外枠ゴムシート２とを加圧する。被加圧成形物１は、前述の加圧力と、加圧プレート７の反力と外枠ゴムシート２のポアソン比に相当する分の側圧とにより、ほぼ等方圧が付加されることになる。なお、予圧時に成形圧力容器８内が処理前の被加圧成形物１と外枠ゴムシート２とで充満されていることが、等方圧を付加させることに大いに影響している。

また、加圧による加圧ゴム３の変形が少ないので、加圧ゴム３においては伸び代のための弛みは必要ない。バックアップシリンダ１２の内径は加圧ゴム３の外径より大きくなっているものの、バックアップシリンダ１２から付与される加圧力は、加圧ゴム押え６を介して成形圧力容器８から上加圧台１４に確実に伝えられる。このため隙間が開くことはない。
さらには、下加圧台１０を上昇させ、外枠ゴムシート２を成形圧力容器８内に挿入することから明らかなように、予圧・加圧に処理において、金属部品同士が脱着することがないため、金属接触による焼付きを防止可能な加圧成形装置となっている。

被加圧成形物１に対して等方圧加圧処理を行った後の減圧処理動作は、まず加圧ゴム３側の圧力を開放し、その後、バックアップシリンダ１２側の圧力を開放する。なお、万一、誤操作でバックアップシリンダ１２側の圧力を先に開放した場合には、間座１１内に設けられた連通路３０の逆止弁１８が機能して、加圧ゴム３側の圧力とバックアップシリンダ１２側の圧力とを同一にして、圧力がかかっている間に成形圧力容器８が開放されることを防ぐこととなっている。
ところで、かかる逆止弁１８すなわち圧力調整手段を加圧成形装置１０の外部に設けることも考えられるが、その場合、外部にある逆止弁１８までの配管抵抗等のため、動作遅れを生じたり、差圧が生じたりする。本実施形態の逆止弁１８は、このような問題を回避して、加圧ゴム３が無負荷で過膨張することを防止できる。

また、間座１１を設けることにより、加熱される下加圧台１０の熱がバックアップシリンダ１２に伝わり難くできる。
なお、減圧処理後に液圧室３１に残圧があると、加圧ゴム３は過膨張状態となるので、増圧機２０を動作させ、液圧室３１を若干負圧（大気圧以下）にし、加圧ゴム３を加圧ゴムサポートプレート４に密着させるとよい。負圧を発生させる手段は増圧機２０に限らず、エゼクタのようなものでもよい。
以上のように予圧処理→加圧処理→減圧処理を行なうことにより、被加圧成形物１の乾式等方圧加圧処理を適切に行なうことができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

加圧成形装置の概略を示す側面図である。 加圧成形装置の概略を示す正面図である。 成形圧力容器の近傍の拡大断面図である。 加圧成形装置の予圧処理状態を示す側面図である。 加圧成形装置の加圧処理状態を示す側面図である。

符号の説明

１ 被加圧成形物
２ 外枠ゴムシート
３ 加圧ゴム
４ 加圧ゴムサポートプレート
５ 成形ゴム
６ 加圧ゴム押え
７ 加圧プレート
８ 成形圧力容器
９ ばね機構
１０ 下加圧台
１１ 間座
１２ バックアップシリンダ
１３ ラム
１４ 上加圧台
１５ プレスフレーム
１６ 下ヒータ
１７ 上ヒータ
１８ 逆止弁
１９ 低圧ポンプ
２０ 増圧機
３０ 連通路
３１ 加圧ゴムの液圧室
３２ 成形加圧室
１００ 加圧成形装置
２００ 上加圧台ガイド
Ｔ１ 被加圧成形物厚さ
Ｔ２ 外枠ゴムシート厚さ
Ｔ３ 成形圧力容器の初期深さ

Claims (6)

1. 被加圧成形物を上方から加圧する上加圧台と、前記上加圧台と対向すると共に前記被加圧成形物を下方から加圧する下方加圧台と備える加圧成形装置であって、
   前記下加圧台には、前記被加圧成形物及び被加圧成形物を取り囲む外枠弾性部材を下方から支持する成形用弾性部材と、該成形用弾性部材の下方に配備され且つ加圧成形時に前記成形用弾性部材に下方から加圧力を付与する加圧用弾性部材と、が設けられ、
   前記上加圧台には、前記外枠弾性部材が挿入すると共に前記下加圧台で押し上げられることで深さが浅くなるよう構成された成形圧力容器が設けられ、
   加圧成形前における前記外枠弾性部材の厚さＴ２と前記成形圧力容器の深さＴ３とが、Ｔ２＜Ｔ３の関係を満足するように設定されていることを特徴とする加圧成形装置。
2. 前記上加圧台の下面には、前記成形圧力容器が下方付勢力を発生する弾性体機構を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の加圧成形装置。
3. 前記下加圧台には、当該下加圧台を上方に押し上げるバックアップシリンダが備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧成形装置。
4. 前記加圧用弾性部材の内部に形成された圧力室と前記バックアップシリンダ内とを連通する連通路が設けられ、
   前記連通路には、前記圧力室の圧力がバックアップシリンダ内の圧力より高くなることを防止する圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の加圧成形装置。
5. 加圧成形後の減圧時に、前記加圧用弾性部材の圧力室の圧力を大気圧以下とすることができるよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の加圧成形装置。
6. 前記上加圧台及び下加圧台は、プレスフレームに支持されており、
   前記上加圧台は、前記プレスフレームの外方に延びる上加圧台ガイドに移動自在に懸架されて、下加圧台に対し非対向とすることが可能となっている請求項１〜５のいずれかに記載の加圧成形装置。

Images