JP3622995B2 - 成形体製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は成形体製造装置に関し、更に詳しくは、加圧成形されてなる成形体を破損することなく容易にこれを取り出すことができ、成形体製造の歩留高くして成形体を製造することのできる成形体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来の積層体の一例として積層コンデンサが知られている。この積層コンデンサはセラミックユニットの内部に複数層の内部電極が形成され、その両端部に内部電極と電気的に接続された外部電極とを形成してなる。
【０００３】
このような積層コンデンサを製造する方法として、従来では、セラミック製のグリーンシート上に所定形状、たとえば長方形の電極を複数形成しておき、このような複数の電極が形成されたグリーンシートを複数枚積層してなる積層シートを剛体プレスで圧着する方法が知られている。剛体プレスによる圧着工程では、金型における下型内へ積層した積層体成形用試料を入れ、上型で積層シートを加圧することにより、内部電極を有するグリーンシート同士あるいは内部電極を有しないグリーンシートと内部電極を有するグリーンシートとを圧着し、これを一体化する。圧着一体化後は、得られたセラミックス積層体を所定の形状たとえば直方体に切断してチップにし、これを焼成した後に両側に外部電極を形成している。
【０００４】
しかしながら、内部電極の形成された部分と形成されていない部分とでシートの厚みに差が生じるので、剛体プレスを用いて圧着する方法では、内部電極の形成されていない部分の成形密度が上がらず、この部分で層剥れが生じ易いという問題がある。
【０００５】
特に、グリーンシートの積層枚数が増える程、圧着時における密度差が顕著となるので、その影響が大きい。このために、多層の積層コンデンサなどの積層体を製造する場合は、圧着不良による不良品が生じ易く、歩留りが悪くなるという問題がある。
【０００６】
また、剛体プレスによる圧着方法は、加圧した時に金型に歪みを生じるので、上型と下型との作用位置によって力の加わり方が異なり、加圧力の不均一を生じ易くなり、これまた層剥れの原因になっている。
【０００７】
さらに、剛体プレスで圧着すると、焼成後のチップがほぼ完全な直方体になるので、これに外部電極を形成すると外部電極の厚み分だけ直方体から突出するようになるから、基板への実装性が低下するという問題もある。
【０００８】
この発明者は、このような問題点を解消する加圧成形体製造装置として、凹陥部を有する圧力容器本体と、前記凹陥部に密嵌される突出部を備えた蓋部材と、前記凹陥部に張設され、突出部側に形成されたところの、積層シートを収容する積層シート収容空間と圧力媒体収容空間とに区画する弾性部材と、加圧成形時に突出部が凹陥部から飛び出ることがないように蓋部材を規制する固定部材とを備えてなる加圧成形体製造装置について検討し、その改良についても検討している。
【０００９】
この加圧成形体製造装置においては、前記積層シート収容空間内に、複数のグリーンシートからなる積層シートを収容した金型が配置され、前記圧力媒体収容空間内に圧力媒体を圧入することにより、前記弾性部材と突出部の前記弾性部材に対面する面とで前記積層シートが加圧され、所定時間の加圧の後に積層体が形成される。
【００１０】
この加圧成形体製造装置においては、積層シートを加圧成形した後に得られる積層体を金型から取り出す際、積層体の周縁部が金型の内周面に強固に接着してしまっていて、金型から積層体を取り出すのが非常に困難であるという問題点のあることが判明した。金型から積層体を無理に取り出すと、積層体の周縁部が破損することが多く、破損のない積層体を歩留良く製造することができない。
【００１１】
また、このような加圧成形体製造装置で製造される積層体の厚みは、その一例を挙げると、１〜５ｍｍであり、積層体の一辺の長さは５０〜３００ｍｍである。したがって、このような大きさの積層体を製造するための前記凹陥部の直径は、装置規模により変化するものの、多くの場合、７〜５０ｃｍである。またその凹陥部の深さは１〜７ｃｍである。このような規模の凹陥部に密嵌される突出部を備えた蓋部材の外径は通常１０〜７０ｃｍである。この蓋部材は、片持ち状態で支持され、しかもこの蓋部材は支持部材を中心にして前記圧力容器本体の開口部上方からそれより退避した位置へと、またその逆方向に回動することができるようになっている。
【００１２】
蓋部材が片持ち状態で支持されているから、蓋部材はごくわずかに傾斜した状態になることが多い。片持ち状態で支持されることによりごくわずかに傾斜した状態となっている蓋部材を下降させて、突出部を凹陥部内に挿入しようとすると、突出部が円滑に凹陥部内に挿入されず、突出部の縁が凹陥部の内周面にぶつかることが多々あった。突出部の縁が凹陥部の内周面にぶつかったまま無理に突出部を凹陥部内に挿入すると凹陥部の内周面に傷がついて、凹陥部に突出部を装着したときの密嵌性が損なわれると言う問題を生じる。
【００１３】
また、凹陥部内に突出部を装着する場合、凹陥部内の空気の逃げ場がないので、凹陥部内の空気が突出部の挿入により圧縮されることになる。この圧縮空気の抵抗が大きくて、突出部を凹陥部内に完全に挿入するのに相当の力を要し、その分装置の大型化を余儀なくされる。凹陥部内に突出部を完全に挿入し終えたとしても、次に凹陥部から突出部を引き抜くときに、突出部の引き抜きにより凹陥部内が減圧になるから、突出部の引き抜きが非常に困難になる。
【００１４】
この発明は前記事情に基づいて完成された。
【００１５】
すなわち、この発明の目的は、前記問題点を解決することにある。
【００１６】
この発明の目的は、加圧成形により得られた成形体を破損することなく完全な形で取り出すことができ、歩留良く成形体を製造することのできる成形体製造装置を提供することにある。
【００１７】
この発明の他の目的は、圧力容器本体における凹陥部に挿入本体を挿入装着し、あるいは脱着する際にトラブルを生じることがなく、前記凹陥部への挿入本体の装着および脱着を容易かつ円滑に行うことのできる成形体製造装置を提供することにある。
【００１８】
この発明の目的は、圧力容器本体における凹陥部に挿入本体を装着し、あるいは脱着する際にトラブルなどを生じることがなく、前記凹陥部への蓋部材の装着および脱着を容易かつ円滑に行うことができ、しかも加圧成形時に発生するガスを除去することができ、これによってボイドや亀裂などの傷のない成形体を歩留り良く製造することのできる成形体製造装置を提供することにある。
【００１９】
【前記課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、（１） (a) 貫通状態の内部空間を有するシリンダー本体とこのシリンダー本体の内部空間よりも大きな内部空間を有する有底のシリンダー底体とで形成されたシリンダー、及び、このシリンダー内に挿入されるピストンを備え、 (b) シリンダー内にピストンを挿入することによりそのシリンダーの内周面とピストンの先端面とで被加圧素材収容空間を形成し、
(c) 前記シリンダー底体における内部空間内にエアーを圧入することによりピストンを前記シリンダー本体の内部空間内で進行させるピストン駆動手段を備え、かつ
(d) 前記被加圧素材収容空間内を加圧するときに前記ピストンがシリンダー内から押し出されるのを防止するピストン規制手段を備えてなる挿入本体と、
（２） 前記挿入本体を挿入可能に開口する開口部に向かう内部端面を有する凹陥部と、その凹陥部内に前記挿入本体を挿入した場合に、前記被加圧素材収容空間に収容された成形素材に直接に接触する凹陥部内位置に、液密に張設された弾性部材と、前記弾性部材と凹陥部内の内周面と前記内部端面とで形成される圧力媒体収容空間内に圧力媒体を圧入し、圧力媒体を圧入することにより前記弾性部材を介して被加圧素材収容空間内に収容された成形素材を加圧する加圧手段圧力容器本体と、
（３） 加圧成形時には圧力容器本体および凹陥部に挿入された挿入本体を固定する規制部材を備えてなる固定手段とを備えてなることを特徴とする成形体製造装置であり、
請求項２に記載の発明は、前記シリンダーには、前記被加圧素材収容空間内のエアーを排気し、また、被加圧素材収容空間内にエアーを導入するエアー導出入手段を備えてなる前記請求項１に記載の成形体製造装置であり、
請求項３に記載の発明は、被加圧素材収容空間内を加熱する素材加熱手段を有してなる前記請求項１または２に記載の成形体製造装置である。
【００２０】
【作用】
この発明の成形体製造装置は次のように操作される。
【００２１】
加圧成形操作を行う前には、固定手段は、圧力容器本体および挿入本体から退避した位置にある。また挿入本体は圧力容器本体の凹陥部から脱着した状態にある。
【００２２】
シリンダーの内周面とピストンの先端面とで形成される被加圧素材収容空間内に、成形素材を収容する。
【００２３】
成形素材を被加圧素材収容空間内に収容した状態の挿入本体を、圧力容器本体の凹陥部に挿入する。この挿入と同時に、エアー導出入手段により、被加圧素材収容空間内のエアーを排気する。そうすると、凹陥部内の弾性部材、凹陥部の内周面、シリンダーの挿入先端面およびピストンの端面で形成される閉空間内が減圧になる。挿入本体の外部は大気圧がかかっているので、前記閉空間内が減圧になることにより、この挿入本体は大気圧に押されて迅速に凹陥部内に挿入される。
【００２４】
凹陥部内へ挿入本体を挿入することにより、挿入本体の圧力容器本体への装着を完了した後に、前記固定手段により、圧力容器本体および挿入本体を固定する。
【００２５】
次いで、加圧手段による加圧力が弾性部材を介して成形素材に印加される。加圧力は、成形素材を介して、ピストンの端面にも印加される。ピストンの端面に印加された加圧力により、ピストン自体を前記弾性部材から退避させる方向に力が働くのであるが、このシリンダーに設けられたピストン規制手段により、ピストンの前記弾性部材からの退避移動が阻止される。そしてピストンの端面に印加された加圧力は、ピストンを介してシリンダー自体に印加され、シリンダー自体を凹陥部から脱着させる力となって作用する。ところが、シリンダーおよびピストンを有する挿入本体は、前記固定手段で固定され、また加圧容器本体自体も前記固定手段で固定されているので、前記加圧力により、挿入本体が凹陥部から脱着することもなく、また固定された挿入本体から加圧容器本体が抜け出ることもない。その結果、加圧容器本体および挿入本体が固定手段により固定されていることにより、加圧手段により印加された加圧力は、被加圧素材収容空間内の加圧素材に印加され、加圧素材の加圧成形が行われる。
【００２６】
加圧成形中に、加熱手段で加圧素材を加熱することにより、加圧素材を加圧焼成することができる。
【００２７】
加圧素材の加圧成形操作中に、前記エアー導出入手段により素材収容空間内のエアーを排気することにより、加圧素材中に含まれている気体あるいは加熱手段による加熱により発生する気体が素材収容空間から排出される。したがって、得られる成形体中には残留気体によるボイドや亀裂の発生がなくなる。
【００２８】
加圧手段による加圧素材の加圧を行い始めてから所定時間の経過後に、その加圧手段による加圧操作を停止する。
【００２９】
次いで、挿入本体を装着した加圧容器本体から固定手段を退避させる。
【００３０】
次いで、圧力容器本体の凹陥部から挿入本体を脱着する。このとき、エアー導出入手段により、素材収容空間内にエアーを導入し、素材収容空間内を大気圧よりも大きな気圧にする。素材収容空間内のエアー圧力により、挿入本体が凹陥部から迅速に脱着する。
【００３１】
圧力容器本体から挿入本体を脱着した後に、ピストン駆動手段を駆動することにより、素材収容空間内に収容されている成形体をピストンで素材収容空間内から押し出す。
【００３２】
素材収容空間は、シリンダーの内周面およびピストンの先端面により形成されるので、素材収容空間内に収容されている成形体は、ピストンの先端面により、素材収容空間から押し出され、しかもピストン先端面に載置された成形体は、その周縁部に破損を生じすることがない。
【００３３】
成形体を素材収容空間内から押し出した後、ピストンを元の状態に戻し、次の成形操作に備える。
【００３４】
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明することによりこの発明を更に詳細に説明する。
【００３５】
図１に示すように、この発明の一実施例である成形体製造装置１は、圧力容器本体２と、挿入本体３と、固定手段であるヨーク４とを有する。
【００３６】
圧力容器本体２は、上端面と円周外面と下端面とを有する略円筒状体をなす。この圧力容器本体２の下端面には、その下端面において開口する開口部とその開口部に向かう内部端面とを有する略円形の凹陥部５が設けられている。
【００３７】
この凹陥部５の内部には、この凹陥部５を前記開口部側の空間と内部端面側の空間とに二分するように、弾性部材６が張設されている。
【００３８】
この弾性部材６と前記内部端面と凹陥部５の内周面とで、圧力媒体収容空間７が形成される。この圧力媒体収容空間７には、圧力媒体たとえば加圧液が圧入される。圧力媒体収容空間７内に圧力媒体が液密に充填されねばならないので、この弾性部材６は液密に凹陥部５内に張設されている。
【００３９】
この実施例においては、後述するように挿入本体３を凹陥部５内に挿入した場合に、素材収容空間内に収容された成形素材に直接に接触する形態になっている。この弾性部材６は適度の弾性を有するので、成形素材に直接に接触したとしても、成形素材あるいはそれを加圧成形して得られる成形体に悪影響を与えることはないのであるが、成形体を破損することなく、より一層確実に成形体を得るには、この弾性部材６の、前記開口部に向かう表面に、弾性を有する保護部材を貼着しておくのが好ましい。
【００４０】
この圧力容器本体２には、圧力媒体供給路８が設けられていて、圧力媒体供給路８の開口部が、圧力媒体収容空間７を形成する内部端面および凹陥部５の内周面のいずれか適宜の位置に開口する。圧力容器本体２に形成された圧力媒体供給路８は、図示しない配管を通じて圧力媒体供給手段に接続される。この圧力媒体供給手段は、圧力媒体を吸引吐出するポンプ、このポンプと前記圧力媒体供給路８とを接続する配管および必要に応じて設けられる開閉弁等を有して形成される。
【００４１】
挿入本体３は、シリンダー９とピストン１０とを有してなる。
【００４２】
図１に示すように、シリンダー９は、シリンダー本体１１とシリンダー底体１２とを有し、シリンダー底体１２にシリンダー本体１１を積み重ねてなる。
【００４３】
図２に示すように、シリンダー本体１１は、挿入本体３を前記凹陥部５内に挿入するときに凹陥部５の内周面に摺接する外周面１３と、シリンダー９の上面から見て長方形の水平断面形状をなす第１内部空間１４とを有する略円筒状体をなす。この第１内部空間１４は、シリンダー本体１１の端面から他方の端面へと貫通する貫通状態に形成される。このシリンダー本体１１の外周面には、図１には示されてはいないが、通常、Ｏリングがシリンダー本体１１の外周面を一巡するように装着されていて、後述する素材収容空間内のエアーを排気したときに、この凹陥部５の内周面とシリンダー本体１１の外周面との間隙から外気が素材収容空間内に漏入しないようになっている。
【００４４】
シリンダー底体１２は、前記シリンダー本体１１と同じ直径を有する有底筒状体であり、このシリンダー底体１２に前記シリンダー本体１１を積み重ねた場合に、シリンダー本体１１の外周面１３と面一になるように形成された外周面１５と、前記シリンダー本体１１に形成された第１内部空間１４の水平断面形状である長方形の対角線の長さよりも大きな直径を有する円柱状の第２内部空間１６とを有する。
【００４５】
この実施例においては、シリンダー底体１２には、その内周面に開口する第１エアー導出入路１７が設けられ、この第１エアー導出入路１７は、図示しない第１エアー供給排出手段に結合されている。
【００４６】
ここで、この第１エアー供給排出手段は、前記第１エアー導出入路１７を介して、シリンダー９内にエアーを供給し、またシリンダー９内のエアーを排気することのできる機能を有するように形成され、例えば前記第１エアー導出入路１７に結合された配管、エアーを吸引吐出するポンプ、必要に応じて介装される弁装置等を備えて形成される。
【００４７】
このシリンダー底体１２は、第２内部空間１６における底面に開口する第２エアー導出入路１８が設けられ、この第２エアー導出入路１８は、図示しない第２エアー供給排出手段に結合されている。この第２エアー導出入路１８を介して、第２内部空間１６内にエアーが導入され、第２内部空間１６内のエアーが吸引排気されるようになっている。
【００４８】
ここで、この第２供給排出手段は、前記第２エアー導出入路１８を介して、第２内部空間１６内にエアーを供給し、また第２内部空間１６内のエアーを排気することのできる機能を有するように形成され、例えば前記第２エアー導出入路１８に結合された配管、エアーを吸引吐出するポンプ、必要に応じて介装される弁装置等を備えて形成される。
【００４９】
また、このシリンダー底体１２の上にシリンダー本体１１を積み重ねたときに、このシリンダー底体１２の上端面とシリンダー本体１１の下端面との間が気密になるように、例えば図３に示すように、シリンダー底体１２の上面とシリンダー本体１１の下端面との間にＯリング１９が介装されている
前記ピストン１０は、ピストン本体２０とフランジ部２１とを有する。
【００５０】
前記ピストン本体２０は、前記シリンダー本体１１の内周面を摺動可能とする外周面を備えてなる四角柱体をなし、ピストン本体２０の下端にフランジ部２１が設けられている。このピストン本体２０の外周面には、前記フランジ部２１からピストン本体２０の先端面近傍まで連続する溝２２が適宜の数だけ設けられている。
【００５１】
フランジ部２１は、前記シリンダー底体１２の第２内部空間１６の内部直径にほぼ同じ直径を有する円盤状をなす。このフランジ部２１の周面には、Ｏリング２３が、この周面を一巡するように装着されていて、前記シリンダー底体１２における第２内部空間１６をなす内周壁とこのフランジ部２１の周面との間隙が気密に閉塞され、しかも、このフランジ部２１が前記シリンダー底体１２内を上下に移動するのに支障がないようにされている。
【００５２】
このピストン１０におけるフランジ部２１がシリンダー底体１２の第２内部空間１６における底面に接地しているときに、ピストン本体２０の先端面は、シリンダー本体１１の先端面よりも更に下方の位置になるように、また、ピストン１０が移動してフランジ部２１がシリンダー本体１１の下端面に当接したときにはピストン本体２０の先端面がシリンダー本体１１の先端面に少なくとも一致するように、ピストン１０およびシリンダー９の各部寸法が決定される。
【００５３】
このように設計することにより、ピストン１０におけるフランジ部２１がシリンダー底体１２の第２内部空間１６における底面に接地するように、シリンダー９内にピストン１０を配置すると、ピストン本体２０の上端面とシリンダー本体１１の内周面とで、水平断面が四角形の素材収容空間２４が形成される。
【００５４】
固定手段であるヨーク４は、垂直に立設された一対の垂直部２５と、その垂直部２５の上部および下部で水平に架け渡すように平行に設けられた上部水平部２６および下部水平部２７とを有し、これら一対の垂直部２５、上部水平部２６および下部水平部２７は一体になっている。この上部水平部２６および下部水平部２７と一対の垂直部２５で形成される開口部（以下においてこの開口部を作用開口部２８と称する。）は、挿入本体３を装着した圧力容器本体２を収容するに必要な大きさを有する。換言すると、挿入本体３を装着した圧力容器本体２をこの作用開口部２８内に収容した場合に、上部水平部２６の下面が挿入本体３の上面よりわずかのクリアランスをもって高い位置にあり、下部水平部２７の上面が圧力容器本体２の下面に位置し、一対の垂直部２５の相互の間隔が前記圧力容器本体２の直径よりも十分に大きな長さになるように設計される。なお、圧力容器本体２は、適宜の手段例えばフレーム（図示せず。）などによって支持される。
【００５５】
このヨーク４は、たとえば水平に配置された一対のレール（以下において水平レールと称する。）上を跨座して摺動するガイドを備えることなどによって水平移動自在に構成される。そして、素材収容空間２４内に成形素材たとえば積層シートを配置するときには、圧力容器本体２から挿入本体３を取り外す必要から、この圧力容器本体２から退避した位置にヨーク４が待機し、加圧成形をするときにはこのヨーク４の作用開口部２８に、挿入本体３を装着した圧力容器本体２を収容するようにヨーク４が移動する。このヨーク４の駆動源としては、特に制限がないのであるが、この実施例においては、エアーシリンダー（図示せず。）が使用される。このヨーク４の駆動源として、電動モータを使用しても差し支えない。
【００５６】
このヨーク４には、加熱手段が設けられる。加熱手段としては、素材収容空間２４内に収容された積層シートを加圧操作中にこの積層シートを加熱することができるように構成される限りその構造には特に制限がない。この実施例においては、ヨーク４における一対の垂直部２５、上部水平部２６および下部水平部２７に電熱ヒータ（図示せず。）を設けることにより加熱手段が構成される。
【００５７】
次に上記構成の成形体製造装置の作用について以下に説明する。
【００５８】
先ず、初期状態として、ヨーク４が例えば水平移動することにより、圧力容器本体２および挿入本体３から退避した位置に大気している。そして、図５に示すように、挿入本体３が圧力容器本体２の凹陥部５から脱着した状態、つまり挿入本体３が圧力容器本体２から分離した状態になっている。挿入本体３の初期状態としては、成形素材を素材収容空間２４内に収容する便宜から、挿入本体３が圧力容器本体２の下面から十分に離れた位置に挿入本体３が待機していても良いし、また、挿入本体３の上面と圧力容器本体２の下面との高さ寸法はそれほど大きくはないけれども、挿入本体３が圧力容器本体２の直下から水平移動して退避した位置に待機していても良い。
【００５９】
いずれにしても、挿入本体３における素材収容空間２４内に成形素材を挿入する。
【００６０】
ここで、成形素材としては、粉体そのものであっても良いが、この発明の成形体製造装置の機能を良く発揮することのできるものとして、表面に導電性層を設けてなるセラミック製のグリーンシート、および複数枚のこのグリーンシートを圧着するなどして、各グリーンシートが分離しないように処理されてなる積層物を挙げることができる。
【００６１】
このグリーンシートは、通常セラミックスとバインダーとを有する坏土を所定の厚みに成形してから所定の大きさに切り出すなどして得られた所定形状の（多くの場合は、方形あるいは長方形である。なお、この実施例では長方形である。）セラミックスシートの表面に、導電性塗料などで導電性層を形成してなる。
【００６２】
また別の態様としての成形素材として、セラミックス製の薄いシートを積み重ね、必要に応じて軽く押圧することによりシート相互を接着させてなり、あるいは必要に応じて軽く焼成することによりシート相互を結着させてなり、あるいはシートの形成に使用されたバインダーによってシート相互が軽く接着されてなる積層物を挙げることができる。
【００６３】
図５に示すように、素材収容空間２４内に前記成形素材Ｐを収容する場合、素材収容空間２４内のピストン本体２０の先端面に剥離シート２９を載置しておくのが好ましい。剥離シート２９をピストン本体２０の先端面に設けておくと、ピストン本体２０の先端面に成形体が結着することを防止し、ピストン本体２０の先端面から成形体を容易に分離することができる。
【００６４】
成形素材はとして前記グリーンシートや積層物を使用する場合、通常それらは非常に厚みが小さい。したがって、所定枚数のグリーンシートや積層物を前記素材収容空間２４内に収容しても、収容されたグリーンシートや積層物の上面と、シリンダー本体１１の先端面との間に余剰空間が生じることがある。そのような場合には、その余剰空間内にスペーサとしての柔軟部材を介装させておくのが良い。
【００６５】
このスペーサの配置の態様として、スペーサをピストン本体２０の先端面に直接に載置し、そのスペーサの上に剥離シート２９を載置し、更にその剥離シート２９の上に成形素材を配置し、その成形素材の上面に更に剥離シート２９を載置し、成形素材の上面に配置された剥離シート２９の上面がシリンダー本体１１の先端面とほぼ同一面となるようにする態様、また、ピストン本体２０の先端面に剥離シート２９を載置し、その剥離シート２９の上に成形素材を載置し、その成形素材の上面に更に剥離シート２９を載置し、その剥離シート２９の上面にスペーサを載置して、そのスペーサの上面とシリンダー本体１１の先端面とがほぼ同一面になるようにする態様を挙げることができ、いずれの態様であっても良い。
【００６６】
図１に示すように、このようにして素材収容空間２４内に成形素材を装填した後に、挿入本体３を圧力容器本体２の凹陥部５内に挿入する。
【００６７】
この挿入時に、第１エアー供給排出手段を駆動することにより、素材収容空間２４内のエアーを排気する。この場合、図４に示すように、シリンダー本体１１の内周面とピストン本体２０の外周面とには微細な間隙があるので、この微細な間隙を通じて素材収容空間２４内のエアーが排気される。また、ピストン本体２０の周面には、溝２２が設けられているので、前記間隙を通過するエアーの通過抵抗が小さく、迅速に素材収容空間２４内を減圧にすることができる。
【００６８】
この素材収容空間２４内を減圧にすると、挿入本体３は大気圧に押圧されて迅速に凹陥部５内に装填される。挿入本体３が完全に凹陥部５内に装填された状態では、素材収容空間２４内に収容された最上部の部材たとえばスペーサあるいは剥離シート２９が弾性部材６に接触した状態になっている。また、弾性部材６における挿入本体３側の表面に保護部材が設けられているときには、素材収容空間２４内に収容された最上部の部材たとえばスペーサあるいは剥離シート２９が保護部材に接触した状態になっている。
【００６９】
第１エアー供給排出手段の駆動を継続し、素材収容空間２４内を減圧状態にしておく。
【００７０】
次いで、ヨーク４を移動させて、ヨーク４の上部水平部２６を圧力容器本体２の上面に位置させ、同時に、ヨーク４の下部水平部２７を挿入本体３の下面、この実施例では、シリンダー底体１２の下面に位置させる。
【００７１】
この状態で、圧力媒体収容空間７内に圧力媒体を圧入する。圧力媒体の圧入により、圧力媒体による加圧力が、素材収容空間２４内の成形素材に印加される。同時にこの圧力媒体による加圧力は、シリンダー９及びピストン１０を凹陥部５内から外に押し出すような方向の力となってシリンダー９およびピストン１０に印加されるが、挿入本体３におけるシリンダー底体１２の下面にはヨーク４の下部水平部２７が配置されていて、シリンダー底体１２が移動不可能に前記下部水平部２７が挿入本体３を固定している。また同時に、圧力媒体による加圧力は、圧力容器本体２が上方に移動させる方向に、圧力容器本体２に印加されるのであるが、圧力容器本体２の上面がヨーク４の上部水平部２６により移動不可能に固定されている。したがって、圧力媒体による加圧力は、成形素材に集中し、成形素材が加圧成形される。
【００７２】
また、このヨーク４に設けられた加熱手段により前記素材収容空間２４内が加熱されるのであれば、前記圧力媒体による加圧力と加熱手段による加熱とで、加熱加圧成形が行われる。
【００７３】
加圧成形あるいは加熱加圧成形を行っているときに、第１エアー供給排出手段により素材収容空間２４内のエアーを排気し続けているので、成形素材中に存在する気体あるいは加熱により成形素材中の成分が分解して発生する分解ガスが、素材収容空間２４内から排出される。その結果、成形素材中に残留する気体あるいは加熱により発生する分解ガスが残留することにより発生するであろうところの、成形体中のボイドの発生を有効に防止することができる。
【００７４】
圧力媒体の圧入による素材収容空間２４内の成形素材の加圧を所定時間継続してから、圧力媒体の圧入を停止し、圧力媒体収容空間７内の圧力媒体を除去する。
【００７５】
ヨーク４を初期状態の位置に退避させる。
【００７６】
圧力容器本体２の凹陥部５から挿入本体３を脱着する。この場合、第１エアー供給排出手段を駆動して素材収容空間２４内にエアーを圧入して、素材収容空間２４内を大気圧以上の圧力にする。素材収容空間２４内にエアーを圧入すると、第１アー供給手段を駆動して素材収容空間２４内を減圧にした際に、成形素材の粉体がシリンダー本体１１の内周面とピストン本体２０の外周面との間隙に落ち込んでいることがあるのであるが、第１エアー供給排出手段を駆動して素材収容空間２４内にエアーを圧入すると、前記間隙に落ち込んだ粉体が、素材収容空間２４側に吹き出される。したがって、シリンダー本体１１の内周面とピストン本体２０の外周面との間隙に粉体が侵入することによる、ピストン１０の摺動阻害が、防止される。
【００７７】
また、第１エアー供給排出手段を駆動して素材収容空間２４内を大気圧以上の圧力にすると、挿入本体３が凹陥部５から迅速に押し出される。
【００７８】
凹陥部５から挿入本体３が押し出され、圧力容器本体２と挿入本体３とが分離した後に、第２エアー供給排出手段を駆動して、第２エアー導出入路１８を介して、ピストン１０におけるフランジ部２１の底面とシリンダー底体１２の上面との間にエアーを圧入する。フランジ部２１の周面にはＯリングが介装されているので、フランジ部２１の底面と、シリンダー底体１２の上面と、シリンダー底体１２の内周面とで、気密空間が形成されている。したがって、図６に示されるように、この気密空間にエアーを圧入することにより、ピストン本体２０が上昇し、素材収容空間２４内に形成されている成形体が、ピストン本体２０の先端面により、素材収容空間２４内から押し出される。
【００７９】
このとき、成形体の縁片部がシリンダー本体１１の内周面に強固に固結していることがあったとしても、ピストン本体２０の先端面における縁辺部がシリンダー本体１１の内周面を摺動していくので、成形体の縁辺部を破損することなく、成形体を素材収容空間２４内から押し出していく。
【００８０】
以上のようにして成形体を加圧成形し、加圧成形により得られた成形体を、縁辺部の破損なく、素材収容空間２４から取り出すことができる。
【００８１】
上記実施例においては、シリンダー底体１２の底面がピストン規制手段になっている。
【００８２】
この発明においては、圧力媒体による加圧時に、その圧力媒体の加圧力がピストン１０に印加されることによりピストン１０が退避しようとするのを阻止する機能を有するのがピストン規制手段である。したがって、この発明においては、前記機能を有する限り種々のピストン規制手段を当業者の設計変更事項として案出することができる。
【００８３】
前記実施例においては、ピストン駆動手段が、フランジ部とシリンダー底体の底面とで形成される気密空間と、その気密空間に圧入され、あるいは強制排気されるエアーとで、ピストンを上下動可能に形成されているが、ピストンを上下動させる機能を有する限り前記実施例に示される機構に限定されるものではない。
【００８４】
【発明の効果】
この発明によると、成形体の縁辺部を破損することなく、歩留良く成形体を製造することのできる成形体製造装置を提供することができる。
【００８５】
この発明によると、挿入本体を圧力容器本体の凹陥部内に迅速に装填することができて、操作性の良好な成形体製造装置を提供することができる。
【００８６】
この発明によると、粉体を焼成し、かつ加圧成形することのできる成形体製造装置を提供することができる。
【００８７】
この発明によると、挿入本体を圧力容器本体の凹陥部内に迅速に装填することができ、加圧成形、および加熱加圧成形を行うことができ、しかも成形体をその縁辺部を破損することなく容易に取り出すことができ、歩留良く成形体を製造することのできる成形体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例である成形体製造装置を示す説明図であり、圧力容器本体の凹陥部内に挿入本体が装着され、ヨークが圧力容器本体の上面を規制し、かつ挿入本体の底面を規制している状態を示している。
【図２】図２は、この発明の一実施例である成形体製造装置におけるシリンダー本体の上面を示す上面図である。
【図３】図３はこの発明の一実施例である成形体製造装置における挿入本体の構造を示す断面説明図である。
【図４】図４は、この発明の一実施例である成形体製造装置におけるシリンダー本体の内周面とピストン本体の外周面との間にわずかのクリアランスがあることを示すために、図３における破線の円で示した部分を拡大して示した断面説明図である。
【図５】図５は、この発明の一実施例である成形体製造装置における圧力容器本体と挿入本体とを分離した状態を示す断面説明図である。
【図６】図６は、この発明の一実施例である成形体製造装置におけるシリンダー本体における素材収容空間から、ピストンで成形体を押し出した状態を示す断面説明図である。
【符号の簡単な説明】
１・・・成形体製造装置、２・・・圧力容器本体、３・・・挿入本体、４・・・ヨーク、５・・・凹陥部、６・・・弾性部材、７・・・圧力媒体収容空間、８・・・圧力媒体供給路、９・・・シリンダー、１０・・・ピストン、１１・・・シリンダー本体、１２・・・シリンダー底体、１３・・・外周面、１４・・・第１内部空間、１５・・・外周面、１６・・・第２内部空間、１７・・・第１エアー導出入路、１８・・・第２エアー導出入路、１９・・・Ｏリング、２０・・・ピストン本体、２１・・・フランジ部、２２・・・溝、２３・・・Ｏリング、２４・・・素材収容空間、２５・・・垂直部、２６・・・上部水平部、２７・・・下部水平部、２８・・・作用開口部。
【産業上の利用分野】
この発明は成形体製造装置に関し、更に詳しくは、加圧成形されてなる成形体を破損することなく容易にこれを取り出すことができ、成形体製造の歩留高くして成形体を製造することのできる成形体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来の積層体の一例として積層コンデンサが知られている。この積層コンデンサはセラミックユニットの内部に複数層の内部電極が形成され、その両端部に内部電極と電気的に接続された外部電極とを形成してなる。
【０００３】
このような積層コンデンサを製造する方法として、従来では、セラミック製のグリーンシート上に所定形状、たとえば長方形の電極を複数形成しておき、このような複数の電極が形成されたグリーンシートを複数枚積層してなる積層シートを剛体プレスで圧着する方法が知られている。剛体プレスによる圧着工程では、金型における下型内へ積層した積層体成形用試料を入れ、上型で積層シートを加圧することにより、内部電極を有するグリーンシート同士あるいは内部電極を有しないグリーンシートと内部電極を有するグリーンシートとを圧着し、これを一体化する。圧着一体化後は、得られたセラミックス積層体を所定の形状たとえば直方体に切断してチップにし、これを焼成した後に両側に外部電極を形成している。
【０００４】
しかしながら、内部電極の形成された部分と形成されていない部分とでシートの厚みに差が生じるので、剛体プレスを用いて圧着する方法では、内部電極の形成されていない部分の成形密度が上がらず、この部分で層剥れが生じ易いという問題がある。
【０００５】
特に、グリーンシートの積層枚数が増える程、圧着時における密度差が顕著となるので、その影響が大きい。このために、多層の積層コンデンサなどの積層体を製造する場合は、圧着不良による不良品が生じ易く、歩留りが悪くなるという問題がある。
【０００６】
また、剛体プレスによる圧着方法は、加圧した時に金型に歪みを生じるので、上型と下型との作用位置によって力の加わり方が異なり、加圧力の不均一を生じ易くなり、これまた層剥れの原因になっている。
【０００７】
さらに、剛体プレスで圧着すると、焼成後のチップがほぼ完全な直方体になるので、これに外部電極を形成すると外部電極の厚み分だけ直方体から突出するようになるから、基板への実装性が低下するという問題もある。
【０００８】
この発明者は、このような問題点を解消する加圧成形体製造装置として、凹陥部を有する圧力容器本体と、前記凹陥部に密嵌される突出部を備えた蓋部材と、前記凹陥部に張設され、突出部側に形成されたところの、積層シートを収容する積層シート収容空間と圧力媒体収容空間とに区画する弾性部材と、加圧成形時に突出部が凹陥部から飛び出ることがないように蓋部材を規制する固定部材とを備えてなる加圧成形体製造装置について検討し、その改良についても検討している。
【０００９】
この加圧成形体製造装置においては、前記積層シート収容空間内に、複数のグリーンシートからなる積層シートを収容した金型が配置され、前記圧力媒体収容空間内に圧力媒体を圧入することにより、前記弾性部材と突出部の前記弾性部材に対面する面とで前記積層シートが加圧され、所定時間の加圧の後に積層体が形成される。
【００１０】
この加圧成形体製造装置においては、積層シートを加圧成形した後に得られる積層体を金型から取り出す際、積層体の周縁部が金型の内周面に強固に接着してしまっていて、金型から積層体を取り出すのが非常に困難であるという問題点のあることが判明した。金型から積層体を無理に取り出すと、積層体の周縁部が破損することが多く、破損のない積層体を歩留良く製造することができない。
【００１１】
また、このような加圧成形体製造装置で製造される積層体の厚みは、その一例を挙げると、１〜５ｍｍであり、積層体の一辺の長さは５０〜３００ｍｍである。したがって、このような大きさの積層体を製造するための前記凹陥部の直径は、装置規模により変化するものの、多くの場合、７〜５０ｃｍである。またその凹陥部の深さは１〜７ｃｍである。このような規模の凹陥部に密嵌される突出部を備えた蓋部材の外径は通常１０〜７０ｃｍである。この蓋部材は、片持ち状態で支持され、しかもこの蓋部材は支持部材を中心にして前記圧力容器本体の開口部上方からそれより退避した位置へと、またその逆方向に回動することができるようになっている。
【００１２】
蓋部材が片持ち状態で支持されているから、蓋部材はごくわずかに傾斜した状態になることが多い。片持ち状態で支持されることによりごくわずかに傾斜した状態となっている蓋部材を下降させて、突出部を凹陥部内に挿入しようとすると、突出部が円滑に凹陥部内に挿入されず、突出部の縁が凹陥部の内周面にぶつかることが多々あった。突出部の縁が凹陥部の内周面にぶつかったまま無理に突出部を凹陥部内に挿入すると凹陥部の内周面に傷がついて、凹陥部に突出部を装着したときの密嵌性が損なわれると言う問題を生じる。
【００１３】
また、凹陥部内に突出部を装着する場合、凹陥部内の空気の逃げ場がないので、凹陥部内の空気が突出部の挿入により圧縮されることになる。この圧縮空気の抵抗が大きくて、突出部を凹陥部内に完全に挿入するのに相当の力を要し、その分装置の大型化を余儀なくされる。凹陥部内に突出部を完全に挿入し終えたとしても、次に凹陥部から突出部を引き抜くときに、突出部の引き抜きにより凹陥部内が減圧になるから、突出部の引き抜きが非常に困難になる。
【００１４】
この発明は前記事情に基づいて完成された。
【００１５】
すなわち、この発明の目的は、前記問題点を解決することにある。
【００１６】
この発明の目的は、加圧成形により得られた成形体を破損することなく完全な形で取り出すことができ、歩留良く成形体を製造することのできる成形体製造装置を提供することにある。
【００１７】
この発明の他の目的は、圧力容器本体における凹陥部に挿入本体を挿入装着し、あるいは脱着する際にトラブルを生じることがなく、前記凹陥部への挿入本体の装着および脱着を容易かつ円滑に行うことのできる成形体製造装置を提供することにある。
【００１８】
この発明の目的は、圧力容器本体における凹陥部に挿入本体を装着し、あるいは脱着する際にトラブルなどを生じることがなく、前記凹陥部への蓋部材の装着および脱着を容易かつ円滑に行うことができ、しかも加圧成形時に発生するガスを除去することができ、これによってボイドや亀裂などの傷のない成形体を歩留り良く製造することのできる成形体製造装置を提供することにある。
【００１９】
【前記課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、（１） (a) 貫通状態の内部空間を有するシリンダー本体とこのシリンダー本体の内部空間よりも大きな内部空間を有する有底のシリンダー底体とで形成されたシリンダー、及び、このシリンダー内に挿入されるピストンを備え、 (b) シリンダー内にピストンを挿入することによりそのシリンダーの内周面とピストンの先端面とで被加圧素材収容空間を形成し、
(c) 前記シリンダー底体における内部空間内にエアーを圧入することによりピストンを前記シリンダー本体の内部空間内で進行させるピストン駆動手段を備え、かつ
(d) 前記被加圧素材収容空間内を加圧するときに前記ピストンがシリンダー内から押し出されるのを防止するピストン規制手段を備えてなる挿入本体と、
（２） 前記挿入本体を挿入可能に開口する開口部に向かう内部端面を有する凹陥部と、その凹陥部内に前記挿入本体を挿入した場合に、前記被加圧素材収容空間に収容された成形素材に直接に接触する凹陥部内位置に、液密に張設された弾性部材と、前記弾性部材と凹陥部内の内周面と前記内部端面とで形成される圧力媒体収容空間内に圧力媒体を圧入し、圧力媒体を圧入することにより前記弾性部材を介して被加圧素材収容空間内に収容された成形素材を加圧する加圧手段圧力容器本体と、
（３） 加圧成形時には圧力容器本体および凹陥部に挿入された挿入本体を固定する規制部材を備えてなる固定手段とを備えてなることを特徴とする成形体製造装置であり、
請求項２に記載の発明は、前記シリンダーには、前記被加圧素材収容空間内のエアーを排気し、また、被加圧素材収容空間内にエアーを導入するエアー導出入手段を備えてなる前記請求項１に記載の成形体製造装置であり、
請求項３に記載の発明は、被加圧素材収容空間内を加熱する素材加熱手段を有してなる前記請求項１または２に記載の成形体製造装置である。
【００２０】
【作用】
この発明の成形体製造装置は次のように操作される。
【００２１】
加圧成形操作を行う前には、固定手段は、圧力容器本体および挿入本体から退避した位置にある。また挿入本体は圧力容器本体の凹陥部から脱着した状態にある。
【００２２】
シリンダーの内周面とピストンの先端面とで形成される被加圧素材収容空間内に、成形素材を収容する。
【００２３】
成形素材を被加圧素材収容空間内に収容した状態の挿入本体を、圧力容器本体の凹陥部に挿入する。この挿入と同時に、エアー導出入手段により、被加圧素材収容空間内のエアーを排気する。そうすると、凹陥部内の弾性部材、凹陥部の内周面、シリンダーの挿入先端面およびピストンの端面で形成される閉空間内が減圧になる。挿入本体の外部は大気圧がかかっているので、前記閉空間内が減圧になることにより、この挿入本体は大気圧に押されて迅速に凹陥部内に挿入される。
【００２４】
凹陥部内へ挿入本体を挿入することにより、挿入本体の圧力容器本体への装着を完了した後に、前記固定手段により、圧力容器本体および挿入本体を固定する。
【００２５】
次いで、加圧手段による加圧力が弾性部材を介して成形素材に印加される。加圧力は、成形素材を介して、ピストンの端面にも印加される。ピストンの端面に印加された加圧力により、ピストン自体を前記弾性部材から退避させる方向に力が働くのであるが、このシリンダーに設けられたピストン規制手段により、ピストンの前記弾性部材からの退避移動が阻止される。そしてピストンの端面に印加された加圧力は、ピストンを介してシリンダー自体に印加され、シリンダー自体を凹陥部から脱着させる力となって作用する。ところが、シリンダーおよびピストンを有する挿入本体は、前記固定手段で固定され、また加圧容器本体自体も前記固定手段で固定されているので、前記加圧力により、挿入本体が凹陥部から脱着することもなく、また固定された挿入本体から加圧容器本体が抜け出ることもない。その結果、加圧容器本体および挿入本体が固定手段により固定されていることにより、加圧手段により印加された加圧力は、被加圧素材収容空間内の加圧素材に印加され、加圧素材の加圧成形が行われる。
【００２６】
加圧成形中に、加熱手段で加圧素材を加熱することにより、加圧素材を加圧焼成することができる。
【００２７】
加圧素材の加圧成形操作中に、前記エアー導出入手段により素材収容空間内のエアーを排気することにより、加圧素材中に含まれている気体あるいは加熱手段による加熱により発生する気体が素材収容空間から排出される。したがって、得られる成形体中には残留気体によるボイドや亀裂の発生がなくなる。
【００２８】
加圧手段による加圧素材の加圧を行い始めてから所定時間の経過後に、その加圧手段による加圧操作を停止する。
【００２９】
次いで、挿入本体を装着した加圧容器本体から固定手段を退避させる。
【００３０】
次いで、圧力容器本体の凹陥部から挿入本体を脱着する。このとき、エアー導出入手段により、素材収容空間内にエアーを導入し、素材収容空間内を大気圧よりも大きな気圧にする。素材収容空間内のエアー圧力により、挿入本体が凹陥部から迅速に脱着する。
【００３１】
圧力容器本体から挿入本体を脱着した後に、ピストン駆動手段を駆動することにより、素材収容空間内に収容されている成形体をピストンで素材収容空間内から押し出す。
【００３２】
素材収容空間は、シリンダーの内周面およびピストンの先端面により形成されるので、素材収容空間内に収容されている成形体は、ピストンの先端面により、素材収容空間から押し出され、しかもピストン先端面に載置された成形体は、その周縁部に破損を生じすることがない。
【００３３】
成形体を素材収容空間内から押し出した後、ピストンを元の状態に戻し、次の成形操作に備える。
【００３４】
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明することによりこの発明を更に詳細に説明する。
【００３５】
図１に示すように、この発明の一実施例である成形体製造装置１は、圧力容器本体２と、挿入本体３と、固定手段であるヨーク４とを有する。
【００３６】
圧力容器本体２は、上端面と円周外面と下端面とを有する略円筒状体をなす。この圧力容器本体２の下端面には、その下端面において開口する開口部とその開口部に向かう内部端面とを有する略円形の凹陥部５が設けられている。
【００３７】
この凹陥部５の内部には、この凹陥部５を前記開口部側の空間と内部端面側の空間とに二分するように、弾性部材６が張設されている。
【００３８】
この弾性部材６と前記内部端面と凹陥部５の内周面とで、圧力媒体収容空間７が形成される。この圧力媒体収容空間７には、圧力媒体たとえば加圧液が圧入される。圧力媒体収容空間７内に圧力媒体が液密に充填されねばならないので、この弾性部材６は液密に凹陥部５内に張設されている。
【００３９】
この実施例においては、後述するように挿入本体３を凹陥部５内に挿入した場合に、素材収容空間内に収容された成形素材に直接に接触する形態になっている。この弾性部材６は適度の弾性を有するので、成形素材に直接に接触したとしても、成形素材あるいはそれを加圧成形して得られる成形体に悪影響を与えることはないのであるが、成形体を破損することなく、より一層確実に成形体を得るには、この弾性部材６の、前記開口部に向かう表面に、弾性を有する保護部材を貼着しておくのが好ましい。
【００４０】
この圧力容器本体２には、圧力媒体供給路８が設けられていて、圧力媒体供給路８の開口部が、圧力媒体収容空間７を形成する内部端面および凹陥部５の内周面のいずれか適宜の位置に開口する。圧力容器本体２に形成された圧力媒体供給路８は、図示しない配管を通じて圧力媒体供給手段に接続される。この圧力媒体供給手段は、圧力媒体を吸引吐出するポンプ、このポンプと前記圧力媒体供給路８とを接続する配管および必要に応じて設けられる開閉弁等を有して形成される。
【００４１】
挿入本体３は、シリンダー９とピストン１０とを有してなる。
【００４２】
図１に示すように、シリンダー９は、シリンダー本体１１とシリンダー底体１２とを有し、シリンダー底体１２にシリンダー本体１１を積み重ねてなる。
【００４３】
図２に示すように、シリンダー本体１１は、挿入本体３を前記凹陥部５内に挿入するときに凹陥部５の内周面に摺接する外周面１３と、シリンダー９の上面から見て長方形の水平断面形状をなす第１内部空間１４とを有する略円筒状体をなす。この第１内部空間１４は、シリンダー本体１１の端面から他方の端面へと貫通する貫通状態に形成される。このシリンダー本体１１の外周面には、図１には示されてはいないが、通常、Ｏリングがシリンダー本体１１の外周面を一巡するように装着されていて、後述する素材収容空間内のエアーを排気したときに、この凹陥部５の内周面とシリンダー本体１１の外周面との間隙から外気が素材収容空間内に漏入しないようになっている。
【００４４】
シリンダー底体１２は、前記シリンダー本体１１と同じ直径を有する有底筒状体であり、このシリンダー底体１２に前記シリンダー本体１１を積み重ねた場合に、シリンダー本体１１の外周面１３と面一になるように形成された外周面１５と、前記シリンダー本体１１に形成された第１内部空間１４の水平断面形状である長方形の対角線の長さよりも大きな直径を有する円柱状の第２内部空間１６とを有する。
【００４５】
この実施例においては、シリンダー底体１２には、その内周面に開口する第１エアー導出入路１７が設けられ、この第１エアー導出入路１７は、図示しない第１エアー供給排出手段に結合されている。
【００４６】
ここで、この第１エアー供給排出手段は、前記第１エアー導出入路１７を介して、シリンダー９内にエアーを供給し、またシリンダー９内のエアーを排気することのできる機能を有するように形成され、例えば前記第１エアー導出入路１７に結合された配管、エアーを吸引吐出するポンプ、必要に応じて介装される弁装置等を備えて形成される。
【００４７】
このシリンダー底体１２は、第２内部空間１６における底面に開口する第２エアー導出入路１８が設けられ、この第２エアー導出入路１８は、図示しない第２エアー供給排出手段に結合されている。この第２エアー導出入路１８を介して、第２内部空間１６内にエアーが導入され、第２内部空間１６内のエアーが吸引排気されるようになっている。
【００４８】
ここで、この第２供給排出手段は、前記第２エアー導出入路１８を介して、第２内部空間１６内にエアーを供給し、また第２内部空間１６内のエアーを排気することのできる機能を有するように形成され、例えば前記第２エアー導出入路１８に結合された配管、エアーを吸引吐出するポンプ、必要に応じて介装される弁装置等を備えて形成される。
【００４９】
また、このシリンダー底体１２の上にシリンダー本体１１を積み重ねたときに、このシリンダー底体１２の上端面とシリンダー本体１１の下端面との間が気密になるように、例えば図３に示すように、シリンダー底体１２の上面とシリンダー本体１１の下端面との間にＯリング１９が介装されている
前記ピストン１０は、ピストン本体２０とフランジ部２１とを有する。
【００５０】
前記ピストン本体２０は、前記シリンダー本体１１の内周面を摺動可能とする外周面を備えてなる四角柱体をなし、ピストン本体２０の下端にフランジ部２１が設けられている。このピストン本体２０の外周面には、前記フランジ部２１からピストン本体２０の先端面近傍まで連続する溝２２が適宜の数だけ設けられている。
【００５１】
フランジ部２１は、前記シリンダー底体１２の第２内部空間１６の内部直径にほぼ同じ直径を有する円盤状をなす。このフランジ部２１の周面には、Ｏリング２３が、この周面を一巡するように装着されていて、前記シリンダー底体１２における第２内部空間１６をなす内周壁とこのフランジ部２１の周面との間隙が気密に閉塞され、しかも、このフランジ部２１が前記シリンダー底体１２内を上下に移動するのに支障がないようにされている。
【００５２】
このピストン１０におけるフランジ部２１がシリンダー底体１２の第２内部空間１６における底面に接地しているときに、ピストン本体２０の先端面は、シリンダー本体１１の先端面よりも更に下方の位置になるように、また、ピストン１０が移動してフランジ部２１がシリンダー本体１１の下端面に当接したときにはピストン本体２０の先端面がシリンダー本体１１の先端面に少なくとも一致するように、ピストン１０およびシリンダー９の各部寸法が決定される。
【００５３】
このように設計することにより、ピストン１０におけるフランジ部２１がシリンダー底体１２の第２内部空間１６における底面に接地するように、シリンダー９内にピストン１０を配置すると、ピストン本体２０の上端面とシリンダー本体１１の内周面とで、水平断面が四角形の素材収容空間２４が形成される。
【００５４】
固定手段であるヨーク４は、垂直に立設された一対の垂直部２５と、その垂直部２５の上部および下部で水平に架け渡すように平行に設けられた上部水平部２６および下部水平部２７とを有し、これら一対の垂直部２５、上部水平部２６および下部水平部２７は一体になっている。この上部水平部２６および下部水平部２７と一対の垂直部２５で形成される開口部（以下においてこの開口部を作用開口部２８と称する。）は、挿入本体３を装着した圧力容器本体２を収容するに必要な大きさを有する。換言すると、挿入本体３を装着した圧力容器本体２をこの作用開口部２８内に収容した場合に、上部水平部２６の下面が挿入本体３の上面よりわずかのクリアランスをもって高い位置にあり、下部水平部２７の上面が圧力容器本体２の下面に位置し、一対の垂直部２５の相互の間隔が前記圧力容器本体２の直径よりも十分に大きな長さになるように設計される。なお、圧力容器本体２は、適宜の手段例えばフレーム（図示せず。）などによって支持される。
【００５５】
このヨーク４は、たとえば水平に配置された一対のレール（以下において水平レールと称する。）上を跨座して摺動するガイドを備えることなどによって水平移動自在に構成される。そして、素材収容空間２４内に成形素材たとえば積層シートを配置するときには、圧力容器本体２から挿入本体３を取り外す必要から、この圧力容器本体２から退避した位置にヨーク４が待機し、加圧成形をするときにはこのヨーク４の作用開口部２８に、挿入本体３を装着した圧力容器本体２を収容するようにヨーク４が移動する。このヨーク４の駆動源としては、特に制限がないのであるが、この実施例においては、エアーシリンダー（図示せず。）が使用される。このヨーク４の駆動源として、電動モータを使用しても差し支えない。
【００５６】
このヨーク４には、加熱手段が設けられる。加熱手段としては、素材収容空間２４内に収容された積層シートを加圧操作中にこの積層シートを加熱することができるように構成される限りその構造には特に制限がない。この実施例においては、ヨーク４における一対の垂直部２５、上部水平部２６および下部水平部２７に電熱ヒータ（図示せず。）を設けることにより加熱手段が構成される。
【００５７】
次に上記構成の成形体製造装置の作用について以下に説明する。
【００５８】
先ず、初期状態として、ヨーク４が例えば水平移動することにより、圧力容器本体２および挿入本体３から退避した位置に大気している。そして、図５に示すように、挿入本体３が圧力容器本体２の凹陥部５から脱着した状態、つまり挿入本体３が圧力容器本体２から分離した状態になっている。挿入本体３の初期状態としては、成形素材を素材収容空間２４内に収容する便宜から、挿入本体３が圧力容器本体２の下面から十分に離れた位置に挿入本体３が待機していても良いし、また、挿入本体３の上面と圧力容器本体２の下面との高さ寸法はそれほど大きくはないけれども、挿入本体３が圧力容器本体２の直下から水平移動して退避した位置に待機していても良い。
【００５９】
いずれにしても、挿入本体３における素材収容空間２４内に成形素材を挿入する。
【００６０】
ここで、成形素材としては、粉体そのものであっても良いが、この発明の成形体製造装置の機能を良く発揮することのできるものとして、表面に導電性層を設けてなるセラミック製のグリーンシート、および複数枚のこのグリーンシートを圧着するなどして、各グリーンシートが分離しないように処理されてなる積層物を挙げることができる。
【００６１】
このグリーンシートは、通常セラミックスとバインダーとを有する坏土を所定の厚みに成形してから所定の大きさに切り出すなどして得られた所定形状の（多くの場合は、方形あるいは長方形である。なお、この実施例では長方形である。）セラミックスシートの表面に、導電性塗料などで導電性層を形成してなる。
【００６２】
また別の態様としての成形素材として、セラミックス製の薄いシートを積み重ね、必要に応じて軽く押圧することによりシート相互を接着させてなり、あるいは必要に応じて軽く焼成することによりシート相互を結着させてなり、あるいはシートの形成に使用されたバインダーによってシート相互が軽く接着されてなる積層物を挙げることができる。
【００６３】
図５に示すように、素材収容空間２４内に前記成形素材Ｐを収容する場合、素材収容空間２４内のピストン本体２０の先端面に剥離シート２９を載置しておくのが好ましい。剥離シート２９をピストン本体２０の先端面に設けておくと、ピストン本体２０の先端面に成形体が結着することを防止し、ピストン本体２０の先端面から成形体を容易に分離することができる。
【００６４】
成形素材はとして前記グリーンシートや積層物を使用する場合、通常それらは非常に厚みが小さい。したがって、所定枚数のグリーンシートや積層物を前記素材収容空間２４内に収容しても、収容されたグリーンシートや積層物の上面と、シリンダー本体１１の先端面との間に余剰空間が生じることがある。そのような場合には、その余剰空間内にスペーサとしての柔軟部材を介装させておくのが良い。
【００６５】
このスペーサの配置の態様として、スペーサをピストン本体２０の先端面に直接に載置し、そのスペーサの上に剥離シート２９を載置し、更にその剥離シート２９の上に成形素材を配置し、その成形素材の上面に更に剥離シート２９を載置し、成形素材の上面に配置された剥離シート２９の上面がシリンダー本体１１の先端面とほぼ同一面となるようにする態様、また、ピストン本体２０の先端面に剥離シート２９を載置し、その剥離シート２９の上に成形素材を載置し、その成形素材の上面に更に剥離シート２９を載置し、その剥離シート２９の上面にスペーサを載置して、そのスペーサの上面とシリンダー本体１１の先端面とがほぼ同一面になるようにする態様を挙げることができ、いずれの態様であっても良い。
【００６６】
図１に示すように、このようにして素材収容空間２４内に成形素材を装填した後に、挿入本体３を圧力容器本体２の凹陥部５内に挿入する。
【００６７】
この挿入時に、第１エアー供給排出手段を駆動することにより、素材収容空間２４内のエアーを排気する。この場合、図４に示すように、シリンダー本体１１の内周面とピストン本体２０の外周面とには微細な間隙があるので、この微細な間隙を通じて素材収容空間２４内のエアーが排気される。また、ピストン本体２０の周面には、溝２２が設けられているので、前記間隙を通過するエアーの通過抵抗が小さく、迅速に素材収容空間２４内を減圧にすることができる。
【００６８】
この素材収容空間２４内を減圧にすると、挿入本体３は大気圧に押圧されて迅速に凹陥部５内に装填される。挿入本体３が完全に凹陥部５内に装填された状態では、素材収容空間２４内に収容された最上部の部材たとえばスペーサあるいは剥離シート２９が弾性部材６に接触した状態になっている。また、弾性部材６における挿入本体３側の表面に保護部材が設けられているときには、素材収容空間２４内に収容された最上部の部材たとえばスペーサあるいは剥離シート２９が保護部材に接触した状態になっている。
【００６９】
第１エアー供給排出手段の駆動を継続し、素材収容空間２４内を減圧状態にしておく。
【００７０】
次いで、ヨーク４を移動させて、ヨーク４の上部水平部２６を圧力容器本体２の上面に位置させ、同時に、ヨーク４の下部水平部２７を挿入本体３の下面、この実施例では、シリンダー底体１２の下面に位置させる。
【００７１】
この状態で、圧力媒体収容空間７内に圧力媒体を圧入する。圧力媒体の圧入により、圧力媒体による加圧力が、素材収容空間２４内の成形素材に印加される。同時にこの圧力媒体による加圧力は、シリンダー９及びピストン１０を凹陥部５内から外に押し出すような方向の力となってシリンダー９およびピストン１０に印加されるが、挿入本体３におけるシリンダー底体１２の下面にはヨーク４の下部水平部２７が配置されていて、シリンダー底体１２が移動不可能に前記下部水平部２７が挿入本体３を固定している。また同時に、圧力媒体による加圧力は、圧力容器本体２が上方に移動させる方向に、圧力容器本体２に印加されるのであるが、圧力容器本体２の上面がヨーク４の上部水平部２６により移動不可能に固定されている。したがって、圧力媒体による加圧力は、成形素材に集中し、成形素材が加圧成形される。
【００７２】
また、このヨーク４に設けられた加熱手段により前記素材収容空間２４内が加熱されるのであれば、前記圧力媒体による加圧力と加熱手段による加熱とで、加熱加圧成形が行われる。
【００７３】
加圧成形あるいは加熱加圧成形を行っているときに、第１エアー供給排出手段により素材収容空間２４内のエアーを排気し続けているので、成形素材中に存在する気体あるいは加熱により成形素材中の成分が分解して発生する分解ガスが、素材収容空間２４内から排出される。その結果、成形素材中に残留する気体あるいは加熱により発生する分解ガスが残留することにより発生するであろうところの、成形体中のボイドの発生を有効に防止することができる。
【００７４】
圧力媒体の圧入による素材収容空間２４内の成形素材の加圧を所定時間継続してから、圧力媒体の圧入を停止し、圧力媒体収容空間７内の圧力媒体を除去する。
【００７５】
ヨーク４を初期状態の位置に退避させる。
【００７６】
圧力容器本体２の凹陥部５から挿入本体３を脱着する。この場合、第１エアー供給排出手段を駆動して素材収容空間２４内にエアーを圧入して、素材収容空間２４内を大気圧以上の圧力にする。素材収容空間２４内にエアーを圧入すると、第１アー供給手段を駆動して素材収容空間２４内を減圧にした際に、成形素材の粉体がシリンダー本体１１の内周面とピストン本体２０の外周面との間隙に落ち込んでいることがあるのであるが、第１エアー供給排出手段を駆動して素材収容空間２４内にエアーを圧入すると、前記間隙に落ち込んだ粉体が、素材収容空間２４側に吹き出される。したがって、シリンダー本体１１の内周面とピストン本体２０の外周面との間隙に粉体が侵入することによる、ピストン１０の摺動阻害が、防止される。
【００７７】
また、第１エアー供給排出手段を駆動して素材収容空間２４内を大気圧以上の圧力にすると、挿入本体３が凹陥部５から迅速に押し出される。
【００７８】
凹陥部５から挿入本体３が押し出され、圧力容器本体２と挿入本体３とが分離した後に、第２エアー供給排出手段を駆動して、第２エアー導出入路１８を介して、ピストン１０におけるフランジ部２１の底面とシリンダー底体１２の上面との間にエアーを圧入する。フランジ部２１の周面にはＯリングが介装されているので、フランジ部２１の底面と、シリンダー底体１２の上面と、シリンダー底体１２の内周面とで、気密空間が形成されている。したがって、図６に示されるように、この気密空間にエアーを圧入することにより、ピストン本体２０が上昇し、素材収容空間２４内に形成されている成形体が、ピストン本体２０の先端面により、素材収容空間２４内から押し出される。
【００７９】
このとき、成形体の縁片部がシリンダー本体１１の内周面に強固に固結していることがあったとしても、ピストン本体２０の先端面における縁辺部がシリンダー本体１１の内周面を摺動していくので、成形体の縁辺部を破損することなく、成形体を素材収容空間２４内から押し出していく。
【００８０】
以上のようにして成形体を加圧成形し、加圧成形により得られた成形体を、縁辺部の破損なく、素材収容空間２４から取り出すことができる。
【００８１】
上記実施例においては、シリンダー底体１２の底面がピストン規制手段になっている。
【００８２】
この発明においては、圧力媒体による加圧時に、その圧力媒体の加圧力がピストン１０に印加されることによりピストン１０が退避しようとするのを阻止する機能を有するのがピストン規制手段である。したがって、この発明においては、前記機能を有する限り種々のピストン規制手段を当業者の設計変更事項として案出することができる。
【００８３】
前記実施例においては、ピストン駆動手段が、フランジ部とシリンダー底体の底面とで形成される気密空間と、その気密空間に圧入され、あるいは強制排気されるエアーとで、ピストンを上下動可能に形成されているが、ピストンを上下動させる機能を有する限り前記実施例に示される機構に限定されるものではない。
【００８４】
【発明の効果】
この発明によると、成形体の縁辺部を破損することなく、歩留良く成形体を製造することのできる成形体製造装置を提供することができる。
【００８５】
この発明によると、挿入本体を圧力容器本体の凹陥部内に迅速に装填することができて、操作性の良好な成形体製造装置を提供することができる。
【００８６】
この発明によると、粉体を焼成し、かつ加圧成形することのできる成形体製造装置を提供することができる。
【００８７】
この発明によると、挿入本体を圧力容器本体の凹陥部内に迅速に装填することができ、加圧成形、および加熱加圧成形を行うことができ、しかも成形体をその縁辺部を破損することなく容易に取り出すことができ、歩留良く成形体を製造することのできる成形体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例である成形体製造装置を示す説明図であり、圧力容器本体の凹陥部内に挿入本体が装着され、ヨークが圧力容器本体の上面を規制し、かつ挿入本体の底面を規制している状態を示している。
【図２】図２は、この発明の一実施例である成形体製造装置におけるシリンダー本体の上面を示す上面図である。
【図３】図３はこの発明の一実施例である成形体製造装置における挿入本体の構造を示す断面説明図である。
【図４】図４は、この発明の一実施例である成形体製造装置におけるシリンダー本体の内周面とピストン本体の外周面との間にわずかのクリアランスがあることを示すために、図３における破線の円で示した部分を拡大して示した断面説明図である。
【図５】図５は、この発明の一実施例である成形体製造装置における圧力容器本体と挿入本体とを分離した状態を示す断面説明図である。
【図６】図６は、この発明の一実施例である成形体製造装置におけるシリンダー本体における素材収容空間から、ピストンで成形体を押し出した状態を示す断面説明図である。
【符号の簡単な説明】
１・・・成形体製造装置、２・・・圧力容器本体、３・・・挿入本体、４・・・ヨーク、５・・・凹陥部、６・・・弾性部材、７・・・圧力媒体収容空間、８・・・圧力媒体供給路、９・・・シリンダー、１０・・・ピストン、１１・・・シリンダー本体、１２・・・シリンダー底体、１３・・・外周面、１４・・・第１内部空間、１５・・・外周面、１６・・・第２内部空間、１７・・・第１エアー導出入路、１８・・・第２エアー導出入路、１９・・・Ｏリング、２０・・・ピストン本体、２１・・・フランジ部、２２・・・溝、２３・・・Ｏリング、２４・・・素材収容空間、２５・・・垂直部、２６・・・上部水平部、２７・・・下部水平部、２８・・・作用開口部。
Claims (3)
- （１） (a) 貫通状態の内部空間を有するシリンダー本体とこのシリンダー本体の内部空間よりも大きな内部空間を有する有底のシリンダー底体とで形成されたシリンダー、及び、このシリンダー内に挿入されるピストンを備え、 (b) シリンダー内にピストンを挿入することによりそのシリンダーの内周面とピストンの先端面とで被加圧素材収容空間を形成し、
(c) 前記シリンダー底体における内部空間内にエアーを圧入することによりピストンを前記シリンダー本体の内部空間内で進行させるピストン駆動手段を備え、かつ
(d) 前記被加圧素材収容空間内を加圧するときに前記ピストンがシリンダー内から押し出されるのを防止するピストン規制手段を備えてなる挿入本体と、
（２） 前記挿入本体を挿入可能に開口する開口部に向かう内部端面を有する凹陥部と、その凹陥部内に前記挿入本体を挿入した場合に、前記被加圧素材収容空間に収容された成形素材に直接に接触する凹陥部内位置に、液密に張設された弾性部材と、前記弾性部材と凹陥部内の内周面と前記内部端面とで形成される圧力媒体収容空間内に圧力媒体を圧入し、圧力媒体を圧入することにより前記弾性部材を介して被加圧素材収容空間内に収容された成形素材を加圧する加圧手段圧力容器本体と、
（３） 加圧成形時には圧力容器本体および凹陥部に挿入された挿入本体を固定する規制部材を備えてなる固定手段とを備えてなることを特徴とする成形体製造装置。 - 前記シリンダーには、前記被加圧素材収容空間内のエアーを排気し、また、被加圧素材収容空間内にエアーを導入するエアー導出入手段を備えてなる前記請求項１に記載の成形体製造装置。
- 被加圧素材収容空間内を加熱する素材加熱手段を有してなる前記請求項１または２に記載の成形体製造装置。
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