JP3859945B2

JP3859945B2 - 等方加圧成形方法および成形装置

Info

Publication number: JP3859945B2
Application number: JP2000229462A
Authority: JP
Inventors: 譲岡田; 久雄松野
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: JP2002035995A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温の液体を用いることにより、加熱と等方加圧を行い被加圧物の成形を行う方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力容器内に被加圧物を収納し、当該圧力容器を密閉した状態で液体を供給し、液体を介して被加圧物に圧力を加え、成形する装置が知られている。この場合、液体を介して加圧することにより等方加圧を実現することができる。さらに液体を高温のものとすれば、加熱しつつ加圧を行うことも可能となる。このような、加熱しつつ等方加圧を行う装置が、例えば実公平４−４４３５８号公報に記載されている。
【０００３】
このような装置を用いて、積層コンデンサなどの積層電子部品の成形が行われている。積層コンデンサは、所定形状の導電体のシートとセラミックグリーンシートを交互に積層し、加圧し、同時に加熱して各層間のバインダを硬化させ、さらにセラミックを焼成して製造される。所定形状の導電体が電極となり、焼成されたセラミック層が絶縁体となる。実際には、これを所定の形状に切り出して、回路素子として使用する。導電体シートとセラミックグリーンシートを積層した状態では、前記グリーンシートが柔らかく、形状が一定とならない。そのため、導電体シートとグリーンシートの積層体は、板状部材の上に載置され、この状態で加熱加圧が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、加工前の状態が不定形な被加工物は、加工終了まで所定の形状に保持するための保持手段が必要となる。前記の積層体の場合は、板状部材が保持手段として用いられる。被加工物は、保持手段と共に圧力容器に収納され、ここで加工時の所定温度まで、温度上昇が行われる。このとき、保持手段の温度も加工時の所定温度まで上昇させる必要があり、このために、加圧前の温度上昇に時間を要し、圧力容器を使用する時間が長くなる。この圧力容器を使用する時間でタクトタイムが決定されるために、タクトタイムを短くすることができない、すなわち生産性を高めることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであり、加工時間を短縮することができる成形方法および装置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】
前述の課題を解決するために本発明にかかる等方加圧成形方法は、圧力容器に収納する前に、被加圧物を、これを所定の形状に保持する保持手段に保持された状態であらかじめ予熱槽に蓄えられた高温の液体により加熱する。保持手段および被加工物が暖められた状態で圧力容器内に収納されるので、圧力容器内における温度上昇に要する時間は短縮される。したがって、圧力容器を使用する時間を短縮することができ、タクトタイムの短縮が可能となる。具体的には、圧力容器内で加圧成形を行っている際に、これと並行して、圧力容器とは別の場所で次に成形すべき被加圧物を予熱しておく。
【０００７】
また、本発明にかかる等方加圧成形装置は、前記被加圧物を、所定の形状に保持するための保持手段に保持された状態で、加圧成形を行う前に、あらかじめ予熱槽に蓄えられた高温の液体により加熱しておく予熱装置を圧力容器とは別個に有している。予熱装置を別個に設けたことにより、加圧成形と予熱を並行して行うことができ、タクトタイムの短縮を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の装置の配置を示す平面図である。本装置は、成形前のワークをバスケットに載置する、および成形後のワークをバスケットから取り出す、搬入搬出ステーション１０と、バスケットに載置されたワークを加圧成形前にあらかじめ加熱する予熱ステーション１２と、予熱されたワークを加熱しつつ加圧する加圧成形ステーション１４を有している。これらのステーションの間には、ガイドレール１６，１８が設けられ、ガイドレールに沿って、ワークを載置したバスケットが移動する。
【０００９】
図２は、搬入搬送ステーション１０と予熱ステーション１２をより詳しく示す正面図である。加圧成形ステーション１４は、紙面奥方向に位置するが、本図においては省略する。バスケット２０の内部には、ワーク２２を載置する棚または受け（以下、単に棚と記す）２４が設けられている。バスケット２０は、ワーク２２が搭載された後、ガイドレール１６上を移動し、予熱ステーション１２に送られる。予熱ステーション１２には、予熱ケース２６が配置されており、搬送されてきたバスケット２０は、この中に送られる。そして、シャット２８により予熱ケースの開口部が閉じられる。この状態で予熱ケース２６内に、ダクト３０を介して温風ブロア３２から温風が送られる。温風の温度は、ワークの耐熱温度などを考慮して定められる。
【００１０】
図３には、ワーク２２の詳細が示されている。加圧成形の対象である積層体３４は、積層コンデンサ用の素材であって、所定形状の導電体のシートとセラミックグリーンシートを交互に積層したものである。積層体３４は柔らかいので、単体ではその形状を維持することができずプレート３６上にあらかじめ載置されている。プレート３６は、ステンレス製であるが、十分な剛性と、良好な熱伝導性、さらには耐食性を有していれば、他の材料でもかまわない。さらに、積層体３４とこれを載せたプレート３６は、フィルム３８により密封されている。
【００１１】
図４は、加圧成形ステーション１４をより詳しく示す側面図である。予熱終了後、バスケット２０は、ガイドレール１６，１８によって加圧成形ステーション１４に送られる。加圧成形ステーション１４では、バスケット２０は圧力容器４０のふた４２に吊り下げられる。一方、圧力容器４０は恒温槽４４内の温水に浸っている。恒温槽４４内の温水は、循環ポンプ４６により配管４８，５０を通って圧力容器４０内に送られる。圧力容器４０からあふれた温水は、恒温槽４４に収容される。温水は、不図示の加熱手段により、積層体３４の加工に適切な温度に維持されている。ふた４２に吊り下げられたバスケット２０は、ふた４２と共に下降して圧力容器４０内に投入、収納される。ふた４２が圧力容器４０の開口部をふさぐと、ピン５２がふた４２を貫通し、図５に示すように、ふた４２と圧力容器４０を結合した状態とする。
【００１２】
図５は、加圧成形の工程の説明図である。バスケット２０に載置されたワーク（図示省略）は、圧力容器４０内に収納されている。前述の予熱によってワーク２２の温度は高められており、ワーク２２を温水内に浸漬後、早期に加圧を開始することができる。弁５４を閉じ、昇圧ポンプ５６を駆動し、配管４８，５０により恒温槽４４内の温水を更に圧力容器４０内に送り、容器内の圧力を高める。所定の圧力に達すると、所定時間この圧力が維持される。この間に、温水による加熱と加圧により、セラミックグリーンシートが加圧成形され、硬化する。所定時間が経過すると弁５４，５８を開け、圧力容器４０内の圧力を開放する。
【００１３】
圧力開放後、ピン５２を抜き、ふた４２を上昇させ、バスケット２０をガイドレール１８上に載置する。そして、ガイドレール１８，１６上を送られて、搬入搬出ステーションに送られ、ここでバスケット２０から加圧成形後のワーク２２が取り出される。
【００１４】
図６は、バスケット２０の動きを示す図である。本装置は、バスケットを２個備えており、図において符号２０Ａ，２０Ｂが付されている。２個のバスケットを備えることで、それぞれ別の工程を並行して実行できるので、全体としてタクトタイムを短縮することができる。（ａ）において、バスケット２０Ａは、加圧成形終了後、圧力容器４０から回収された状態である。一方、バスケット２０Ｂは、予熱が終了した状態である。（ｂ）に示すように、まずバスケット２０Ａが搬入搬出ステーション１０に送られ、ついで（ｃ）に示すように、バスケット２０Ｂが加圧成形ステーション１４に送られる。
【００１５】
搬入搬出ステーション１０に送られたバスケット２０Ａには、ワーク２２が搬入される。（ｄ）のように、搬入が終了すると、バスケット２０Ａは、予熱ステーション１２に送られ、ここでワーク２２を加熱する。一方、これと並行してバスケット２０Ｂは、圧力容器４０内に投入され、ワーク２２を所定温度に加熱した後、加圧成形が開始される。所定圧力まで昇圧された後、この圧力を所定時間維持し、その後圧力を開放する。バスケット２０Ｂが圧力容器４０から回収され、一方、バスケット２０Ａのワークに対する加熱が終了すると、（ａ）のバスケット２０Ａとバスケット２０Ｂが入れ替わった状態となる。
【００１６】
以上のように、バスケット２０Ｂに搭載されたワークに対して加圧成形を行っている間に、バスケット２０Ａのワークに対して予熱を行うことにより、圧力容器内で昇圧前に行う加熱を省略または短縮することができる。よって、タクトタイムを短縮することができる。
【００１７】
前述の実施形態において、予熱は温風により行われたが、高温の液体を蓄えた槽を設け、この液体にバスケットごと浸して予熱を行うようにすることもできる。この場合は、温風による予熱に比して、容易にワーク内の温度むらを減じることができる。また、前記の高温の液体は、加圧成形装置の恒温槽４４に蓄えられている温水を利用することができる。
【００１８】
また、本実施形態の場合、積層体３４に対してプレート３６の熱容量が大きく、プレート３６にのみ加熱を行うような予熱方法であっても、前述のような効果を奏することができる。このような加熱方法としては、予熱ケース２６内で、プレート３６の下面に対向するようにジュール熱によるヒータ、誘導電流によるヒータなどを配置し、これにより加熱を行うことが考えられる。さらにまた、被加圧物およびこれを保持する部材は平板状に限らず、どのような形状であってもよい。
【００１９】
また、バスケットを２個より多く備えるようにしてもよい。このようにすれば、例えば、前述の実施形態においてバスケットを３個とし、それぞれを搬送搬入ステーション、予熱ステーション、加圧成形ステーションに配置し、３カ所で並行して作業を進めることができる。この場合、ガイドレールを加圧成形ステーションの反対側に向けて延長し、バスケットの退避位置を設ける必要がある。
【００２０】
図７には、各ステーションの配置の他の例が示されている。（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を示している。加圧成形装置本体１００は、加圧成形ステーション１１４を含む。搬入搬出ステーション１１０は、加圧成形ステーション１１４に投入するための位置（図中符号１１３で示す位置）より低い位置に配置されている。また、予熱ステーション１１２は、搬入搬出ステーション１１０とほぼ同じ高さに配置されている。
【００２１】
搬入搬出ステーション１１０において、バスケットの所定位置にワークを載置する。バスケットは、ガイドレールなどに沿って予熱ステーション１１２に送られる。予熱ステーション１１２では、前述のような方法でワークに対し加熱が実行される。加熱が終了すると、バスケットはリフトなどによって、投入待機位置１１３に上昇され、ここから加圧成形ステーション１１４に送られる。加圧成形終了後、バスケットは、再び投入待機位置１１３に戻され、ここからガイドレールなどに沿って搬出待機位置１１１に送られる。投入待機位置１１３と搬出待機位置１１１はほぼ同じ高さに位置する。バスケットは、搬出待機位置１１１からリフトにより下降し、搬入搬出ステーション１１０に送られる。
【００２２】
この構成によれば、搬入搬出ステーションの高さを、加圧成形装置本体、特に投入待機位置１１３とは別個に設定でき、作業性の向上などを図ることができる。また、バスケットが、搬入搬出ステーション１１０、予熱ステーション１１２、投入待機位置１１３、搬出待機位置１１１の間で、一方向に周回する。したがって、バスケットを３個とすると退避のための位置を設けなければならなかった前述の実施形態に比して、新たな構成を設ける必要がないことが分かる。
【００２３】
図８には、各ステーションの配置の他の例が示されている。（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を示している。加圧成形装置本体２００は、加圧成形ステーション２１４を含む。搬入搬出ステーション２１０は、加圧成形ステーション２１４に投入するための位置（図中符号２１３で示す位置）より低い位置に配置されている。
【００２４】
搬入搬出ステーション２１０において、バスケットの所定位置にワークを載置する。バスケットは、リフトなどで上昇された後、ガイドレールなどに沿って予熱ステーション２１２に送られる。予熱ステーション２１２では、前述のような方法でワークに対し加熱が実行される。加熱が終了すると、バスケットはガイドレールに沿って、投入待機位置１１３に移動され、ここから加圧成形ステーション２１４に送られる。加圧成形終了後、バスケットは、再び投入待機位置２１３に戻され、ここからガイドレールなどに沿って搬出待機位置２１１に送られる。投入待機位置２１３と搬出待機位置２１１はほぼ同じ高さに位置する。バスケットは、搬出待機位置２１１からリフトにより下降し、搬入搬出ステーション２１０に送られる。
【００２５】
この構成によれば、搬入搬出ステーションの高さを、加圧成形装置本体、特に投入待機位置２１３とは別個に設定でき、作業性の向上などを図ることができる。また、装置全体の設置面積を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の装置の概略配置を示す図である。
【図２】搬送搬入ステーションおよび予熱ステーションの説明図である。
【図３】ワークの詳細を示す図である。
【図４】加圧成形ステーションの説明図である。
【図５】加圧成形ステーションおよび加圧成形工程の説明図である。
【図６】本実施形態の装置の動作説明図である。
【図７】各ステーションの配置の他の例を示す図である。
【図８】各ステーションの配置のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０搬入搬出ステーション、１２予熱ステーション、１４加圧成形ステーション、２０バスケット、２２ワーク、２６予熱ケース、３２温風ブロア、３４積層体（被加圧物）、３６プレート（保持手段）、４０圧力容器、４２ふた、４６循環ポンプ、５６昇圧ポンプ。

Claims

被加圧物を、これを所定の形状に保持するための保持手段により保持された状態で、高温の液体を蓄えた予熱槽に浸漬して、あらかじめ加熱する予熱工程と、
前記予熱工程後、予熱槽より取り出された被加圧物を、前記保持手段に保持された状態でこれと共に圧力容器内に収納し、圧力容器内に高温の液体を注入して加熱し、前記液体を介して等方加圧を行う成形行程と、
を有し、
前記成形行程中に、次に成形を行う被加圧物に対し前記予熱工程により加熱を行う、
等方加圧成形方法。
請求項１に記載の等方加圧成形方法において、前記圧力容器は、恒温槽内の温水に浸かっており、前記予熱槽の高温の液体として、前記恒温槽内の温水が利用される、等方加圧成形方法。
被加圧物を収納する圧力容器内に高温の液体を注入し、当該液体により加熱すると共に、当該液体を介して被加圧物を等方加圧して成形を行う等方加圧成形装置であって、
前記被加圧物は、これを所定の形状に保持するための保持手段に保持された状態で前記圧力容器内に投入され、
前記圧力容器と別に設けられ、高温の液体を蓄えた予熱槽を含み、前記被加圧物と前記保持手段を前記圧力容器に投入する前に、あらかじめ予熱槽で浸漬し加熱する予熱装置、
を有する、等方加圧成形装置。
請求項３に記載の等方加圧成形装置において、前記圧力容器は、恒温槽内の温水に浸かっており、前記予熱槽の高温の液体として、前記恒温槽内の温水が利用される、等方加圧成形装置。