(57)【要約】【課題】加圧成形後の切削加工時に切削すべき範囲を、小さくすることにより切削時間を短縮し、更に、密度が均一な円筒状セラミック成形体を成形することができる静水圧加圧成形型を提供する。【解決手段】円柱状の芯金１と、芯金１の一方の端部１ａに配設された蓋部２と、芯金１の他方の端部１ｂに配設された底部３と、芯金１との間に空間を形成するように蓋部２から底部３に亘って配設された円筒状の成形用ゴム型４とを備え、蓋部２の芯金１側を向く面と、底部３の芯金１側を向く面とが、いずれも芯金１に直交する平面であり、底部３及び成形用ゴム型の内表面４ａに接するように配置された円筒形状の底部側ゴムリング７と、蓋部２及び成形用ゴム型の内表面４ａに接するように配置された円筒形状の蓋部側ゴムリング８とを更に備えた静水圧加圧成形型１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯金と、前記芯金の一方の端部に着脱可能に配設された蓋部と、前記芯金の他方の端部に配設された底部と、前記芯金との間に空間を形成するように前記蓋部から前記底部に亘って配設された円筒状の成形用ゴム型とを備え、
前記蓋部の前記芯金側を向く面と、前記底部の前記芯金側を向く面とが、いずれも前記芯金に直交する平面であり、
前記底部及び成形用ゴム型の内表面に接し、前記芯金との間に空間を形成しながら前記芯金を内部に通すように配置された円筒形状の底部側ゴムリングと、前記蓋部及び成形用ゴム型の内表面に接し、前記芯金との間に空間を形成しながら前記芯金を内部に通すように配置された円筒形状の蓋部側ゴムリングとを更に備えた静水圧加圧成形型。
【請求項２】
前記底部側ゴムリングの中心軸方向の長さが、前記芯金の長さの５〜３０％であり、前記蓋部側ゴムリングの中心軸方向の長さが、前記芯金の長さの５〜３０％である請求項１に記載の静水圧加圧成形型。
【請求項３】
前記底部側ゴムリングの内周の直径が、前記成形用ゴム型の内周の直径の５０〜９５％であり、前記蓋部側ゴムリングの内周の直径が、前記成形用ゴム型の内周の直径の５０〜９５％である請求項１又は２に記載の静水圧加圧成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静水圧加圧成形型に関し、さらに詳しくは、加圧成形後の切削加工時に切削すべき範囲を、小さくすることにより切削時間を短縮し、更に、密度が均一な円筒状セラミック成形体を成形することができる静水圧加圧成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
碍管のような円筒形状のセラミック成形体を加圧成形する方法として、静水圧加圧成形（以下、「ＣＩＰ成形」ということがある。）を挙げることができる。一般に、ＣＩＰ成形は、粉末充填、加圧、減圧、成形体取り出しの各工程からなり、円筒形状のセラミック成形体の成形に好適に用いられる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＣＩＰ成形により成形された円筒状セラミック成形体は、高電圧絶縁体部品である碍管として使用する場合、図３に示すように、円筒状の中央部２２と、中央部２２の外側面から外方に延伸する複数の鍔部２３とを備える形状に切削加工される。碍管２１は、鍔部２３が、中央部２２の一方の端部側に向かって傾斜するように形成されている。図３は、碍管２１の中心軸を含む平面で切断した断面を示す模式図である。
【非特許文献１】Ｐ．Ｊ．Ｊａｍｅｓ編、海江田義也訳、「ＨＩＰとＣＩＰ」、日刊工業新聞社、昭和６１年８月２２日、ｐ９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
円筒状のセラミック成形体を切削加工し、図３に示すような碍管２１を作製する場合、多くの範囲を切削加工する必要があるため製造時間が長くかかっていた。特に、両端部が、切削加工範囲が広く、切削加工に時間を要する部分であった。高電圧絶縁体部品である碍管は、表面漏洩距離を伸ばすため、複数の鍔部を有しているが、両端部に金具を取り付けるため、両端部には鍔部を形成することができず、広い範囲に亘って細い円筒形状にする必要がある。
【０００５】
また、静水圧加圧成形型を用いて加圧成形する場合、円筒状セラミック成形体の端部が成形用ゴム型により十分に押圧されないため、円筒状セラミック成形体の端部の密度が低くなるという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加圧成形後の切削加工時に切削すべき範囲を、小さくすることにより切削時間を短縮し、更に、密度が均一な円筒状セラミック成形体を成形することができる静水圧加圧成形型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によって以下の静水圧加圧成形型が提供される。
【０００８】
［１］  円柱状の芯金と、前記芯金の一方の端部に着脱可能に配設された蓋部と、前記芯金の他方の端部に配設された底部と、前記芯金との間に空間を形成するように前記蓋部から前記底部に亘って配設された円筒状の成形用ゴム型とを備え、前記蓋部の前記芯金側を向く面と、前記底部の前記芯金側を向く面とが、いずれも前記芯金に直交する平面であり、前記底部及び成形用ゴム型の内表面に接し、前記芯金との間に空間を形成しながら前記芯金を内部に通すように配置された円筒形状の底部側ゴムリングと、前記蓋部及び成形用ゴム型の内表面に接し、前記芯金との間に空間を形成しながら前記芯金を内部に通すように配置された円筒形状の蓋部側ゴムリングとを更に備えた静水圧加圧成形型。
【０００９】
［２］  前記底部側ゴムリングの中心軸方向の長さが、前記芯金の長さの５〜３０％であり、前記蓋部側ゴムリングの中心軸方向の長さが、前記芯金の長さの５〜３０％である［１］に記載の静水圧加圧成形型。
【００１０】
［３］  前記底部側ゴムリングの内周の直径が、前記成形用ゴム型の内周の直径の５０〜９５％であり、前記蓋部側ゴムリングの内周の直径が、前記成形用ゴム型の内周の直径の５０〜９５％である［１］又は［２］に記載の静水圧加圧成形型。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明の静水圧加圧成形型によれば、成形用ゴム型の内表面に接するように底部側ゴムリングと蓋部側ゴムリングとを備えるため、得られる円筒状セラミック成形体が、両端部が細く形成された円筒状の成形体になる。これにより、円筒状のセラミック成形体の切削加工を行う際に最も切削範囲の広い両端部を切削する必要がなく、切削時間を短縮することができる。更に、本発明の静水圧加圧成形型を用いて加圧成形すると、円筒状セラミック成形体の両端部が、成形用ゴム型の内側に配置された底部側ゴムリング及び蓋部側ゴムリングによりそれぞれ十分に押圧されるため、円筒状セラミック成形体の両端部の密度が低くなることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１３】
本発明の静水圧加圧成形型の一の実施形態は、図１に示すように、円柱状の芯金１と、芯金１の一方の端部１ａに着脱可能に配設された蓋部２と、芯金１の他方の端部１ｂに配設された底部３と、芯金１の外側を覆うとともに芯金１との間に空間（成形用空間）Ｖ１を形成するように蓋部２から底部３に亘って配設された円筒状の成形用ゴム型４と、成形用ゴム型４の外側を覆うように蓋部２から底部３に亘って配設され、複数の貫通孔６が形成された円筒状の孔付外筒部５とを備えるものである。そして、本実施形態の静水圧加圧成形型１００は、更に、蓋部２の芯金１側を向く面（蓋部の内表面）２ａと、底部３の芯金１側を向く面（底部の内表面）３ａとが、いずれも芯金１に直交する平面である。更に、底部３及び成形用ゴム型４の内表面４ａに接し、芯金１との間に空間を形成しながら芯金１を内部に通すように配置された円筒形状の底部側ゴムリング７と、蓋部２及び成形用ゴム型４の内表面４ａに接し、芯金１との間に空間を形成しながら芯金１を内部に通すように配置された円筒形状の蓋部側ゴムリング８とを備えるものである。図１は、本発明の静水圧加圧成形型の一実施形態の、中心軸を含む平面で切断した断面を示す模式図である。
【００１４】
本実施形態の静水圧加圧成形型１００を用いて、例えば円筒形状の碍管を成形する場合、まず、蓋部２を開け、蓋部側ゴムリング８をはずした状態で、セラミック粉末を成形用空間Ｖ１の、蓋部側ゴムリング８を配置したときの最下部に相当する位置まで充填し、その後蓋部側ゴムリング８を配置し、その後に、残りの空間にセラミック粉末を充填し、その後、蓋部２を閉める。その後、静水圧加圧成形型１００を圧力容器９内に入れ、圧力容器９内に加圧媒体を圧入し、成形用ゴム型４を中心軸方向に押圧することにより、セラミック粉末を圧縮成形して円筒形状の成形体を得ることができる。その後、加圧媒体を圧力容器９内から外部に流出させ、成形用ゴム型４を復元させて、成形用空間Ｖ１内を常圧に戻し、円筒形状の成形体を取り出す。このとき、得られた円筒形状のセラミック成形体１１は、図２に示すように、底部側ゴムリング及び蓋部側ゴムリングにより、両端部１２，１２が他の部分１３よりも細く形成されたものとなる。図２は、本実施形態の静水圧加圧成形型１００により成形された円筒状のセラミック成形体の、中心軸を含む平面で切断した断面を示す模式図である。加圧媒体としては、防食及び潤滑性の添加剤の入った水等を使用することができる。また、加圧媒体を圧入するときの圧力は５０〜２００ＭＰａであることが好ましい。５０ＭＰａより低いと、十分に圧縮成形できないことがあり、２００ＭＰａより高いと、装置に負担がかかりすぎることがある。加圧媒体は加圧ポンプによって供給される。また、本実施形態の静水圧加圧成形型１００を用いて成形される円筒状のセラミック成形体の材料であるセラミック粉末としては、陶石、長石、粘土等の碍子原料を微粉砕したセラミック粉末を挙げることができる。環境問題等を考慮すると有機バインダー等を用いないことが好ましい。
【００１５】
このように、本実施形態の静水圧加圧成形型１００によれば、成形用ゴム型の内表面４ａに接するように底部側ゴムリング７と蓋部側ゴムリング８とを備えるため、加圧成形時に、円筒状のセラミック成形体の両端部を底部側ゴムリング７及び蓋部側ゴムリング８がそれぞれ押圧するため、得られる円筒状セラミック成形体が、両端部が細く形成されたものになる。これにより、円筒状のセラミック成形体の切削加工を行う際に最も切削範囲の広い両端部分を切削する必要がなく、切削時間を短縮することができる。更に、本実施形態の静水圧加圧成形型１００を用いて加圧成形すると、円筒状セラミック成形体の両端部が、成形用ゴム型４の内側に配置された底部側ゴムリング７及び蓋部側ゴムリング８によりそれぞれ十分に押圧されるため、円筒状セラミック成形体の両端部の密度が低くなることを抑制することができる。また、蓋部２の芯金１側を向く面（蓋部の内表面）２ａと、底部３の芯金１側を向く面（底部の内表面）３ａとが、いずれも芯金１に直交する平面であるため、得られる円筒形状の成形体が、両端面が平行、且つ円筒形状の内周面と直交する形状となる。これにより、優れた高電圧絶縁体部品である碍管（円筒状のセラミック成形体）を形成することが可能となる。
【００１６】
本実施形態の静水圧加圧成形型１００においては、円筒状の底部側ゴムリング７が、底部３及び成形用ゴム型の内表面４ａに接し、芯金１との間に空間を形成しながら芯金１を内部に通すように配置されている。そのため、底部側ゴムリング７の外径は、成形用ゴム型４の内径より若干小さいことが好ましい。具体的には、底部側ゴムリング７の外径は、成形用ゴム型４の内径をＤ（ｍｍ）としたときに、Ｄ−１〜Ｄ−２（ｍｍ）であることが好ましい。Ｄ−２（ｍｍ）より小さいと、底部側ゴムリング７と成形用ゴム型４との間にセラミック粉末が入り込むため、所望の形状が得られないことがある。また、Ｄ−１（ｍｍ）より大きいと、底部側ゴムリング７が、成形用ゴム型４の内側に入らないことがある。また、底部側ゴムリング７の内径（内周の直径）は、成形用ゴム型４の内径（内周の直径）に対して、５０〜９５％であることが好ましい。５０％より小さいと、得られる円筒状のセラミック成形体の端部の中心軸に直交する断面の直径が、所望の大きさとならないことがあり、９５％より大きいと、底部側ゴムリングによる、円筒状セラミック成形体の密度を均一にする効果が、小さくなることがある。また、底部側ゴムリング７は、芯金１と同軸になるように配置されることが好ましい。
【００１７】
また、底部側ゴムリング７の中心軸方向の長さは、成形される円筒状のセラミック成形体の、外径が細くなった端部の中心軸方向の長さに応じて適宜決定することができる。例えば、芯金１の長さの５〜３０％であることが好ましい。
【００１８】
本実施形態の静水圧加圧成形型１００においては、円筒状の蓋部側ゴムリング８が、蓋部２及び成形用ゴム型の内表面４ａに接し、芯金１との間に空間を形成しながら芯金１を内部に通すように配置されている。そのため、蓋部側ゴムリング８の外径は、成形用ゴム型４の内径より若干小さいことが好ましい。具体的には、蓋部側ゴムリング８の外径は、成形用ゴム型４の内径をＤ（ｍｍ）としたときに、Ｄ−１〜Ｄ−２（ｍｍ）であることが好ましい。Ｄ−２（ｍｍ）より小さいと、蓋部側ゴムリング８と成形用ゴム型４との間にセラミック粉末が入り込むため、所望の形状が得られないことがある。また、Ｄ−１（ｍｍ）より大きいと、蓋部側ゴムリング８が、成形用ゴム型４の内側に入らないことがある。また、蓋部側ゴムリング８の内径（内周の直径）は、成形用ゴム型４の内径（内周の直径）に対して、５０〜９５％であることが好ましい。５０％より小さいと、得られる円筒状のセラミック成形体の端部の中心軸に直交する断面の直径が、所望の大きさとならないことがあり、９５％より大きいと、蓋部側ゴムリング８による、円筒状セラミック成形体の密度を均一にする効果が、小さくなることがある。蓋部側ゴムリング８は、芯金１と同軸になるように配置されることが好ましい。
【００１９】
また、蓋部側ゴムリング８の中心軸方向の長さは、成形される円筒状のセラミック成形体の、外径が細くなった端部の中心軸方向の長さに応じて適宜決定することができる。例えば、芯金１の長さの５〜３０％であることが好ましい。
【００２０】
底部側ゴムリング７及び蓋部側ゴムリング８の、中心軸方向における両端面は、中心軸に直交する平面であることが好ましい。また、底部側ゴムリング７及び蓋部側ゴムリング８の内表面は滑らかな面であることが好ましい。
【００２１】
底部側ゴムリング７及び蓋部側ゴムリング８の材質としては、天然ゴム等を挙げることができる。
【００２２】
本実施形態の静水圧加圧成形型１００においては、芯金１の長さ及び中心軸に直交する断面の直径は、作製する円筒状の成形体の大きさに合わせて適宜決定することができ、例えば、５００〜４０００ｍｍのものを好適に用いることができる。また、芯金１の材質は、普通鋼のような金属材質が好ましい。
【００２３】
本実施形態の静水圧加圧成形型１００においては、蓋部２及び底部３は、円盤状であり、且つ、互いに対向する面（蓋部の内表面２ａと底部の内表面３ａ）が平面状であることが好ましい。また、蓋部２及び底部３は、図１に示すように、成形用ゴム型４及び孔付外筒部５を備えるため、円盤形状に対して段差が形成されるように加工されたものが好ましい。そして、図１に示すように、段差部分に、成形用ゴム型４を嵌め込むことが好ましい。また、蓋部２及び底部３は、それぞれ複数の円盤状部材を積層したものであってもよい。また、蓋部２及び底部３は、それぞれの中心が、芯金１の中心軸上に、位置するように配置されることが好ましい。蓋部２及び底部３の厚さ及び外径は、作製する円筒状の成形体の大きさに合わせて適宜決定することができる。蓋部２及び底部３の材質は、普通鋼のような金属材質が好ましい。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の静水圧加圧成形型１００においては、成形用ゴム型４は、円筒状であり、芯金１の外側を覆うとともに芯金１との間に空間（成形用空間）Ｖ１を形成するように蓋部２から底部３に亘って配設される。成形用空間Ｖ１は、成形用ゴム型４、芯金１、蓋部２及び底部３により囲まれて形成される空間である。成形用ゴム型４は、圧力媒体により外周側から押圧され、円筒内部の空間側（成形用空間Ｖ１側）に凹むように変形し、成形用空間Ｖ１内を加圧する。これにより、成形用空間Ｖ１内に充填されたセラミック粉末が円筒状に成形される。このとき、底部側ゴムリング７及び蓋部側ゴムリング８が配置されるセラミック成形体の両端部は、他の部分より細く形成される。成形用ゴム型４の長さは、図１に示すように、蓋部２及び底部３の両方に固定できる長さであれば特に限定されない。また、成形用ゴム型４の外径は、作製する円筒状のセラミック成形体の大きさに合わせて適宜決定することができる。成形用ゴム型４の肉厚は、５〜３０ｍｍが好ましい。成形用ゴム型４の材質は、天然ゴム等を挙げることができる。成形用ゴム型４を蓋部２及び底部３に取り付けるときには、固定バンドで締め付ける方法で取り付けることが好ましい。
【００２５】
本実施形態の静水圧加圧成形型１００は、鍔部の外径２５０〜６００ｍｍ、中央部の外径２５０〜６００ｍｍ、高さ５００〜４０００ｍｍの、図３に示すような、円筒状の碍管２１を製造するのに好適に用いることができる。
【００２６】
本実施形態の静水圧加圧成形型１００の製造方法は特に限定されず、公知の金属加工方法、ゴム成形方法及びこれらの組み立て方法により製造することができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２８】
（実施例１）
長さ７８０ｍｍ×直径９０ｍｍの円柱状の芯金の一方の端部に、直径３００ｍｍの円盤状の蓋部を配置し、芯金の他方の端部に直径３００ｍｍの円盤状の底部を配置し、長さ１７０ｍｍ×内径１９０ｍｍ（肉厚５５ｍｍ）の底部側ゴムリングを芯金と同軸になるようにして底部の内表面に配置し、長さ１７０ｍｍ×内径１９０ｍｍ（肉厚５５ｍｍ）の蓋部側ゴムリングを芯金と同軸になるようにして蓋部の内表面に接する位置に配置し、芯金との間に空間を形成して蓋部から底部に亘るように、内径３００ｍｍ（肉厚１５ｍｍ）の円筒状の成形用ゴム型を、固定バンドで締め付ける方法で蓋部及び底部に固定し、図１に示すような静水圧加圧成形型を作製した。蓋部は着脱可能にするため、芯金には固定せず、底部は、ボルト締めで芯金に固定した。また、蓋部の内表面及び底部の内表面が、いずれも芯金に直交する平面であった。芯金、蓋部、底部及び外筒部の材質は、普通鋼とした。また、成形用ゴム型の材質は、天然ゴムとした。また、底部側ゴムリング及び蓋部側ゴムリングの材質は、天然ゴムとした。以下の方法で、円筒状のセラミック成形体を作成し、成形体密度評価及び切削加工評価を行った。成形体密度評価の結果を表１に示し、切削加工評価の結果を表２に示す。
【００２９】
（円筒状のセラミック成形体作製）
静水圧加圧成形型を、底部を下にして配置し、静水圧加圧成形型の蓋部を開け、蓋部側ゴムリングを外した状態で、陶石、長石、及び粘土を含有するセラミック粉末を成形用空間に充填し、蓋部側ゴムリングを装着し、蓋部を閉じて、加圧媒体である水を、加圧用空間に１００ＭＰａで圧入し、セラミック粉末を成形して円筒状のセラミック成形体を得た。得られた円筒状のセラミック成形体は、外径２４０ｍｍ、内径９０ｍｍ、高さ７８５ｍｍの円筒状であった。
【００３０】
（成形体密度評価）
円筒状のセラミック成形体の、下端部（底部に接していた側の端部）、下端部から中心軸方向に２０ｍｍ離れた位置、下端部から中心軸方向に４０ｍｍ離れた位置、下端部から中心軸方向に１８０ｍｍ離れた位置、及び下端部から中心軸方向に３９０ｍｍ離れた位置の密度（ｇ／ｃｍ３）を測定する。各測定位置においては、円筒状のセラミック成形体の中心軸方向に直交する断面における、内表面から１０ｍｍの位置（内表面部）、内表面から４０〜５０ｍｍの位置（中間部）、及び内表面から６５〜７５ｍｍの位置（外表面部）の３箇所について測定する。円筒状のセラミック成形体の各箇所の密度測定は、アルキメデス法で行った。
【００３１】
（切削加工評価）
円筒状のセラミック成形体をＮＣ旋盤にて切削加工して、図３に示す碍管を作製し、切削加工に要した時間を計測した。作製する碍管の形状としては、図３において、径が細くなっている中央部２２の外径を１９０ｍｍ、中心軸方向長さを１７３ｍｍとし、鍔部２３の厚さを２０ｍｍとし、鍔部２３の数を８枚とし、隣り合う鍔部２３、２３間の距離を４０ｍｍとする。尚、鍔部２３の外径は、円筒状のセラミック成形体の両端部を除いた部分の外径と同じとする。
【００３２】
【表１】
2010076294.tif 000003
【００３３】
【表２】
2010076294.tif 000004
【００３４】
（比較例１）
底部側ゴムリング及び蓋部側ゴムリングを用いなかった以外は、実施例１と同様にして静水圧加圧成形型を作製した。実施例１の場合と同様に、円筒状のセラミック成形体を作製し、成形体密度評価及び切削加工評価を行った。成形体密度評価の結果を表１に示し、切削加工評価の結果を表２に示す。
【００３５】
表１、２より、底部側ゴムリング及び蓋部側ゴムリングを用いた実施例１の静水圧加圧成形型は、加圧成形後の切削加工時に切削すべき範囲を、小さくすることにより切削時間を１４％短縮することができ、更に、両端部の密度の低下が抑制された（表１における、下端部からの距離０ｍｍ、２０ｍｍ及び４０ｍｍの欄を参照）円筒状セラミック成形体を成形することができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
複数の鍔部を有し、両端部の密度の低下が抑えられた碍管を、短時間で成形するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の静水圧加圧成形型の一実施形態の、中心軸を含む平面で切断した断面を示す模式図である。
【図２】本発明の静水圧加圧成形型の一実施形態により成形された円筒状のセラミック成形体の、中心軸を含む平面で切断した断面を示す模式図である。
【図３】碍管の中心軸を含む平面で切断した断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：芯金、１ａ：一方の端部、１ｂ：他方の端部、２：蓋部、２ａ：蓋部の内表面、３：底部、３ａ：底部の内表面、４：成形用ゴム型、４ａ：成形用ゴム型の内表面、５：孔付外筒部、６：貫通孔、７：底部側ゴムリング、８：蓋部側ゴムリング、９：圧力容器、１１：円筒状のセラミック成形体、１２：端部、１３：他の部分、２１：碍管、２２：中央部、２３：鍔部、１００：静水圧加圧成形型、Ｖ１：成形用空間。
【図１】
2010076294.tif 000005
【図２】
2010076294.tif 000006
【図３】
2010076294.tif 000007