JP4430920B2

JP4430920B2 - 超高圧プレス装置

Info

Publication number: JP4430920B2
Application number: JP2003390684A
Authority: JP
Inventors: 伯享仲井; 武雄西本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2023-11-20
Also published as: JP2005152903A

Description

本発明は、超高圧プレス装置に関し、特には人工ダイヤモンド、人工ＣＢＮなどの合成に使用される超高圧プレス装置に関するものである。

この種の超高圧プレス装置としては、プレス軸力を受担するプレスフレームの構造によって、線巻フレーム式プレス装置と４柱式プレス装置のあることが、例えば特開平４−１１１９９９号公報（特許文献１）に記載されている。

線巻フレーム式プレス装置は、プレス軸力を受担するプレスフレームが上ヨークと下ヨークとを支柱で連結し、その外周にピアノ線を巻付けたプレスフレームを備え、そのプレスフレーム内に主ラムと主シリンダよりなるプレス力量発生手段が設けられ、上下のアンビル台を介して高圧容器内の材料を圧縮するように構成されている。そして更に、この線巻フレーム式プレス装置では、下アンビル台は主ラム上に設けた可動テーブル上に備えられていて、この可動テーブルに取付けているガイドブロックを支柱に摺接してガイド手段としている。

一方、４柱式プレス装置は、プレスフレームが上下プラテンをナット等と４本の支柱を用いて連結した所謂４柱式のプレスフレームを備え、可動テーブルがブッシュを有して支柱をガイドとするガイド手段を備えて構成される他は、上述の線巻フレーム式プレス装置の構成と同様の構成を備えて構成されている。

そして、特許文献１においては、上述のプレス装置におけるガイド手段の不具合を改善した構成のプレス装置が提案されている。以下、特許文献１の第１図〜第４図を引用して示す図８〜図１１を参照して従来の改善されたプレス装置について説明する。

図示のプレス装置は線巻フレーム式プレス装置の例であり、プレスフレーム３１は基礎３２に据付け固定したベースフレーム３３に固定して立設してあり、下部ヨーク３４上には主ラム３５と主シリンダ３６よりなるプレス力量発生手段３７が設けられている。

図示の例では、主ラム３５が介在板３８を介して下部ヨーク３４上に固定され、該主ラム３５に主シリンダ３６が嵌合されているとともに該主シリンダ３６上に可動テーブル（可動盤）３９が固定されて施蓋しており、これによりシリンダ室４０に流体圧を作用させることでプレス荷重が付与可能とされている。

プレス軸心上に軸心を有するセンターピン４１が可動盤３９の下面に固定されており、主ラム３５にはセンターピン４１がブッシュ４２を介して嵌入するガイド孔４３が形成され、これによってガイド手段としての第１ガイド手段４４とされている。

プレスフレーム３１の支柱４５と独立し、且つ該支柱４５の対向面と直交する位置のベースフレーム３３上には、プレス軸心と平行な被摺動面部４６を対向面に有するガイドフレーム４７が立設固定してあり、前記可動盤３９又は主シリンダ３６外周部にガイドブロックで示す摺動面部４８が固定され、該摺動面部４８が前記被摺動面部４６に摺動可能に摺接されていて、これによってガイド手段としての第２ガイド手段４９とされている。

即ち、第１ガイド手段４４は、プレス軸心にあり、このプレス軸心はプレス荷重の変動（無負荷又は負荷）があってもその水平面内の位置は変化せず、基礎３２側から設置している第２ガイド手段４９との水平面内における相対位置が変化せず、これにより可動テーブル（可動受圧板）の動的精度は良好に保持される。

前記被摺動面部４６は図１１に示す如くガイドフレーム４７における立面板５０の外側に固定した平面視コ形の受金具５１に内外方向摺動可能として嵌合した第１ブロック５２と、立面板５０の内側でボルト５３等で取付けている前後の第２ブロック５４によって平面視コ字形凹部に形成され、この凹部に、摺動面部４８が凸部として雌雄嵌合されている。更に、前記第１ブロック５２は調整ボルト５５により、また、第２ブロック５４は調整ボルト５６により可調整自在とされており、第１ブロック５２はＸ方向を、第２ブロック５４はＹ方向をそれぞれ規制している。従って、図８〜１１に示すプレス装置の例では、プレス力量発生手段３７にプレス荷重を付与してプレス作業を実施するときの動的精度は、第１ガイド手段４４と第２ガイド手段４９とで保証されることになる。

なお、図において、５７は上部ヨーク、５８はピアノ線、５９は高圧容器、６０は上アンビル台、６１は下アンビル台をそれぞれ示す。また、６２は引戻しシリンダであって主シリンダ３６等を降下させる。６３は固定ボルトであって、調整ボルト５５で調整した後の第１ブロック５２固定する。６４は固定ボルトであって、調整ボルト５６で調整した後の第２ブロック５４を固定する。

ところで、上記従来のプレス装置では、上述したようにプレス力量発生手段３７を構成する主シリンダ３６に固定されている可動盤３９を上昇及び下降動作させることで処理が行われる。この時、第２ガイド手段としてベースフレーム３３上に、被摺動面部４６を有するガイドフレーム４７が立設固定され、可動盤３９又は主シリンダ３６の外周部に固定された摺動面部４８がそのガイドフレーム４７の被摺動面部４６に沿って上下方向に摺動することで可動盤３９に取付けられたアンビル台６１を真っ直ぐ上昇及び下降動作できる構造となっている。しかし、摺動面部４８は装置を分解する時のメンテナンスに支障ないようにするために、昇降ストロークに対して充分長く取ることができず昇降精度が悪くなる問題があった。また摺動面部４８が短いためシム調整によりアンビル台６１の傾きを調整することも調整が困難であった。一方、摺動面部４８を長くして精度を上げることは、特許文献１の図１０、１１のようにプレスフレームが歪むことなどから、芯を出すことが現実的に困難で長さに限界があった。

また、図１２は主シリンダを上昇（図１２ａ）と下降（図１２ｂ）させた状態の説明図である。主ラム３５に対して主シリンダ３６を上昇させる流体圧（油圧）はシリンダ室（斜線部）４０に導入され、油圧は普通１５〜７０ＭＰａの高圧の油圧を使用する。その圧力はシリンダ室４０で保持され、可動盤３９と主シリンダ３６の間のシール部（通常はＵパッキンやＯリング）６５、及び主シリンダ３６と主ラム３５の間のシール部（通常はＵパッキンやＯリング）６６でシールされる構造である。特にシール部６６は主シリンダ３６が移動するため主シリンダ３６の内周面Ａの影響を受けやすい。にも係わらず主シリンダ３６の内周面Ａは主シリンダ３６が上昇している状態（図１２ｂ）では油に満たされ錆などが発生することは無いが、下降した状態（図１２ａ）では空気中にさらされ非常に錆が発生しやすくなる。そのようなプレス装置では主シリンダ３６が上昇途中、錆による影響でシール部６６からモレを起こし圧力が設定値まで上がらないトラブルが発生することが多くなる。
特開平４−１１１９９９号公報

本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、第一の目的は、プレス軸心部の第１ガイド手段の有無にかかわらず、摺動面部を長く形成することなくシリンダなどの可動側部分の動的精度を高め得る超高圧プレス装置を提供するものである。また、第二の目的は、前記第一の目的と同時に、主シリンダの内周面の錆発生を防止した超高圧プレス装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明は以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明に係る請求項１の発明は、枠状のプレスフレームの内部に、上下一対のアンビル台を配置し、前記一対のアンビル台のいずれか一方を上下方向に可動とし、この可動とされたアンビル台と前記プレスフレームとの間にシリンダとラムとからなるプレス力量発生手段を配置し、このプレス力量発生手段によって前記上下一対のアンビル台の間に配置された被処理物を加圧する超高圧プレス装置において、前記シリンダの外周側部位と前記プレスフレームとの間に前記シリンダの上下方向の動きをガイドする第一ガイド手段を設け、前記シリンダの内周側部位と前記ラムとの間に前記シリンダの上下方向の動きをガイドする第二ガイド手段を設け、これら第一と第二のガイド手段が上下方向に離間した位置に配置されており、前記第二ガイド手段は、前記シリンダの下端面に取り付けられた第１ブロックと、この第１ブロックに着脱可能に係合する第２ブロックと、この第２ブロックの先端に前記ラムの外周面に当接する状態で取り付けられ、前記シリンダの昇降時に前記ラムの外周面に摺接するガイドとからなり、前記第１ブロックと前記第２ブロックの間に組み込まれるシムの厚みを調整することにより前記シリンダの昇降時の傾きの調整を行えるようにしたものであることを特徴とする超高圧プレス装置である。

また、本発明に係る請求項２の発明は、前記シリンダから前記ラムが出入する部分に円環状のシール部材を設けたこと特徴とする請求項１に記載の超高圧プレス装置である。

また、本発明に係る請求項３の発明は、前記第二ガイド手段が、前記シリンダの内周に沿って複数個に分割して着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超高圧プレス装置である。

また、本発明に係る請求項４の発明は、前記第二ガイド手段が、前記シリンダの内周に沿って複数個に分割して着脱可能に設けられているとともに、前記シール部材を跨ぐ状態で前記シリンダの内周側部位と前記ラムとの間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の超高圧プレス装置である。

本発明に係る請求項１の超高圧プレス装置によれば、シリンダの外周側部位に設けた第一ガイド手段とシリンダの内周側部位に設けた第二ガイド手段とを上下方向に離間した位置に配置しているので、第一と第二のガイド手段の摺動面部を必要以上に摺動方向に長く形成しなくても、シリンダなどの可動側部分の動的精度を高めることができ、シリンダなどの可動側部分の昇降が安定して行える。

本発明に係る請求項２の超高圧プレス装置によれば、上記請求項１に記載の超高圧プレス装置の構成に加えて、シリンダからラムが出入する部分に円環状のシール部材を設けているので、シリンダが降下した状態でもシリンダの内周面には作動油が行きわたりシリンダの内周面の錆発生が防止でき、錆の影響によるシール性の不具合が解消され、加圧時に圧力が設定値まで上がらないといったトラブルの発生が軽減される。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る超高圧プレス装置の正面図、図２は、図１の側断面図、図３は、図１のＡ−Ａ断面図、図４は、図１のＢ−Ｂ断面図、図５は、図３のＣ部拡大図、図６は、図２のＤ部拡大図、図７は、図４のＥ部拡大図である。

図示の超高圧プレス装置は、軸力を保持するための枠状のプレスフレーム１とその軸力を発生するためのプレス力量発生手段２によってプレス装置としての基本構造が構成されている。プレスフレーム１は、内側を長方形にくり抜かれた鋼板を複数枚積層した構造で、上ヨーク部３、下ヨーク部４、支柱部５より構成され、基礎６に据付け固定したベースフレーム７に下ヨーク部４を固定して立設されている。プレス力量発生手段２は、プレスフレーム１の下ヨーク部４上に固定された主ラム８とこの主ラム８に嵌合して設けられている主シリンダ９及びこの主シリンダ９の一方端に蓋のように設けられた可動盤１０とを備えて構成されている。なお、１２は、可動盤１０の上に設置された下アンビル台、また、１１は、上ヨーク部３側に設置された上アンビル台である。

なお、図示の実施形態では、下側に主ラム８と主シリンダ９を配置しているが、上下反対に配置してもよい。また、プレスフレーム１は、線巻フレーム式でも４柱式であってもよい。

プレスフレーム１の支柱部５と主シリンダ９の上部又は可動盤１０との間には第一ガイド手段１３が設けられている。この第一ガイド手段１３は、支柱部５の両側面に取付けたフレームガイド１４と、主シリンダ９の上部又は可動盤１０の外側面に取付けたサイドガイド１５と、これらフレームガイド１４とサイドガイド１５のそれぞれの摺動面に取付けたライナ１６、１７とで構成され（図３、５参照）、主シリンダ９の上部又は可動盤１０のサイドガイド１５が支柱部５のフレームガイド１４に沿って昇降及び下降を行う。なお、ライナ１６、１７としては潤滑性のある銅合金又は樹脂などが用いられ、摺動がスムーズに行われるようにされている。

主シリンダ９の内周側の下端部と主ラム８の外周面との間には第二ガイド手段１８が設けられている。この第二ガイド手段１８は、図６に詳細を示すように本実施形態では、主シリンダ９の下面４箇所に取付けた第１ブロック１９と、この第１ブロック１９に着脱可能に係合する第２ブロック２０と、その第２ブロック２０の先端に取付けたガイド２１とからなり、このガイド２１を主ラム８の外周面に摺接させることで構成されている。そして、この第二ガイド手段１８では、主シリンダ９及び可動盤１０の昇降時の傾きの調整は、前記第１ブロック１９と第２ブロック２０の間に組込まれたシムの厚みを調整して行うことが可能である。なお、前記ガイド２１は、上記ライナ１６、１７と同じように摺動性のある材料が使用される。

なお、この実施形態では、第二ガイド手段１８を主シリンダ９の下端に設けているが、もう少し上方に設けてもよい。

上記構成の超高圧プレス装置では、主ラム８と可動盤１０との間に作動油を導入することで主シリンダ９及び可動盤１０の部分を上昇させ、上側のアンビル台との距離を狭め、この間に取付けた被処理品を圧縮することで人工ダイヤモンドや人工ＣＢＮなどの合成が行われる。その際、上述したように、主シリンダ９の外周側上部に設けた第一ガイド手段１３と主シリンダ９の下端部の内周側部位に設けた第二ガイド手段１８とが上下方向に離間した位置に配置されているので、これら第一と第二のガイド手段１３、１８の摺動面部を摺動方向に長く形成しなくても、両ガイド１３と１８の離間した距離によって主シリンダ９及び可動盤１０の可動側部分の動的精度を高めることができ、主シリンダ９などの可動側部分の昇降が安定して行える。

そして更に、上記本発明例では、上述した構成に加えて更に次の如き構成が付加されている。即ち、主シリンダ９の下端部と主ラム８の外周面との間にリング状のパッキン（シール部材）２２が設けられている。このパッキン２２は、上記第二ガイド手段１８を構成する第１ブロック１９の内側の主シリンダ９の下面に取付けたリング状のパッキン受け２３とこのパッキン受け２３と主ラム８との間に設けられた、同じくリング状のパッキン材２４とで構成されており、第二ガイド手段１８がパッキン２２を跨ぐ状態に配置されている。従って、被処理品の圧縮成形が行われた後、主シリンダ９が降下した状態でも主シリンダ９の内周面には作動油が行きわたり主シリンダ９の内周面に錆が発生することがない。これにより、錆の影響によるシール性の不具合が解消され、加圧時に圧力が設定値まで上がらないといったトラブルの発生が軽減される。なお、図１又は２において、２５はベースフレーム７に設置された昇降用シリンダであって主シリンダ９の昇降を行う。

この実施形態のように、第二ガイド手段１８をシール部材２２を跨ぐように着脱可能に設けることで、シール部材２２のメンテナンス作業が容易になるとともに、第一ガイド手段１３と第二ガイド手段１８の距離を長くとれるので、ガイドの精度を向上することもできる。

なお、上記実施形態では、第二ガイド手段１８を主シリンダ９の下面に４箇所設ける場合を例に説明したが、本発明は、この例に限定されるものではなく、第１と第２のブロック１９、２０をリング状に形成して主シリンダ９の下面に設けるようにしてもよいし、３乃至６箇所程度の範囲で等間隔に設けてもよい。

このように第二ガイド手段１８を複数個に分割して設けた場合、ガイド手段の傾き調整が容易になるとともに、ガイドの精度を向上する点でも有利である。

また、上記実施形態では、従来のプレス装置で説明した、プレス軸心上に軸心を有するセンターピン４１を可動盤３９の下面に固定し、そのセンターピン４１を主ラム３５のガイド孔４３にブッシュ４２を介して嵌入する構成を備える場合を例に図示したが、本発明は、当該構成は無くても、主シリンダ９及び可動盤１０の可動側部分の動的精度を高めることができ、主シリンダ９などの可動側部分の昇降が安定して行える。ただし、当該構成が存在することは、より効果的であることは言うまでもない。

本発明に係る超高圧プレス装置の正面図である。図１の側断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。図３のＣ部拡大図である。図２のＤ部拡大図である。図４のＥ部拡大図である。従来のプレス装置全体の立面図である。図８の要部の立断面図である。図８の平面図である。図１０の一部拡大図である。従来のプレス装置における主シリンダの動作を説明する説明図であって、ａは上昇状態、ｂは下降状態の説明図である。

符号の説明

１：プレスフレーム２：プレス力量発生手段３：上ヨーク部
４：下ヨーク部５：支柱部６：基礎
７：ベースフレーム８：主ラム９：主シリンダ
１０：可動盤１１：上アンビル台１２：下アンビル台
１３：第一ガイド手段１４：フレームガイド１５：サイドガイド
１６、１７：ライナ１８：第二ガイド手段１９：第１ブロック
２０：第２ブロック２１：ガイド２２：パッキン
２３：パッキン受け２４：パッキン材２５：昇降用シリンダ

Claims

枠状のプレスフレームの内部に、上下一対のアンビル台を配置し、前記一対のアンビル台のいずれか一方を上下方向に可動とし、この可動とされたアンビル台と前記プレスフレームとの間にシリンダとラムとからなるプレス力量発生手段を配置し、このプレス力量発生手段によって前記上下一対のアンビル台の間に配置された被処理物を加圧する超高圧プレス装置において、前記シリンダの外周側部位と前記プレスフレームとの間に前記シリンダの上下方向の動きをガイドする第一ガイド手段を設け、前記シリンダの内周側部位と前記ラムとの間に前記シリンダの上下方向の動きをガイドする第二ガイド手段を設け、これら第一と第二のガイド手段が上下方向に離間した位置に配置されており、前記第二ガイド手段は、前記シリンダの下端面に取り付けられた第１ブロックと、この第１ブロックに着脱可能に係合する第２ブロックと、この第２ブロックの先端に前記ラムの外周面に当接する状態で取り付けられ、前記シリンダの昇降時に前記ラムの外周面に摺接するガイドとからなり、前記第１ブロックと前記第２ブロックの間に組み込まれるシムの厚みを調整することにより前記シリンダの昇降時の傾きの調整を行えるようにしたものであることを特徴とする超高圧プレス装置。
前記シリンダから前記ラムが出入する部分に円環状のシール部材を設けたこと特徴とする請求項１に記載の超高圧プレス装置。
前記第二ガイド手段が、前記シリンダの内周に沿って複数個に分割して着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超高圧プレス装置。
前記第二ガイド手段が、前記シリンダの内周に沿って複数個に分割して着脱可能に設けられているとともに、前記シール部材を跨ぐ状態で前記シリンダの内周側部位と前記ラムとの間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の超高圧プレス装置。