(57)【要約】【課題】  簡単な装置構成により、成形終了後の成形ゴム型の内周面に付着している成形かけらを確実に除去することができるようにした、乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置を提供すること。【解決手段】  乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置において、成形ゴム型５の上方より該成形ゴム型５内へ上下方向に進退可能に設けられ、成形後に上・下パンチが成形ゴム型５内から退避すると、成形ゴム型５内へ下降前進される軸部材２１と、軸部材２１に固着され、成形ゴム型５の内周面に当接して該内周面に付着している成形かけらを除去する除去部材２２と、除去部材２２の下方に位置させて軸部材２１に設けたエア吹き出し孔２３を有して、成形ゴム型５の内周面に向けて圧縮エアを吹き付けて内周面に付着している成形かけらを除去するエアブロー手段２３，２４，２５と、を備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器の上下開口端を上・下蓋及び上・下パンチで閉塞し、前記圧力容器と加圧ゴム型との隙間に圧力媒体を導入して、前記圧力容器内に配設されている成形ゴム型に供給された粉末材料を等方的に加圧成形する乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置において、
前記成形ゴム型の上方より該成形ゴム型内へ上下方向に進退可能に設けられ、成形後に上・下パンチが成形ゴム型内から退避すると、前記成形ゴム型内へ下降前進される軸部材と、前記軸部材に設けられ、前記成形ゴム型の内周面に当接して該内周面に付着している成形かけらを除去する除去部材と、前記除去部材の下方に位置させて前記軸部材に設けたエア吹き出し孔を有して、前記成形ゴム型の内周面に向けて圧縮エアを吹き付けて内周面に付着している成形かけらを除去するエアブロー手段と、を備えていることを特徴とする乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置。
【請求項２】
前記軸部材を回転自在に支持して回転駆動する清掃用回転駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インライン式の乾式冷間等方圧加圧装置に備えられて、各サイクル毎に成形終了後の成形ゴム型の内周面に付着している成形かけらを確実に除去することができるようにした、乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷間等方圧加圧法は、水などの液体を圧力媒体とし、主として通常１００ＭＰａ以上の高い等方圧力を粉末材料に加え、中実棒状体、円筒体、有底円筒体などの種々な形状に成形する技術であり、セラミックスや粉末冶金の分野で有力な成形法として利用されている。この冷間等方圧加圧法を実施するための冷間等方圧加圧装置は、ゴム型を直接液中に入れて加圧する湿式によるものと、圧力容器内に組み込まれたゴム型を介して加圧する乾式によるものとがある。そして、乾式冷間等方圧加圧装置（以下、乾式ＣＩＰ装置ともいう）は、成形ゴム型を圧力容器内に常時装着した状態で成形ゴム型に粉末材料を供給するインライン式と、成形ゴム型を圧力容器から外部へ取り出して成形ゴム型に粉末材料を供給するオフライン式とに大別される。このうち、インライン式の乾式ＣＩＰ装置は、オフライン式のものに比べて、粉末材料の供給手段、成形体の取り出し手段などの付帯的機能の構成が簡単で動作も単純で工程時間が短くてすむので生産コストの点で優れており、主に、流動性の良好なセラミックス粉末の成形に適用されている。
【０００３】
このようなインライン式の乾式ＣＩＰ装置では、成形終了後、次サイクルに先立ち、圧力容器内に配設されている成形ゴム型の内面に付着している小さな成形かけら（成形かす）を除去する成形ゴム型清掃装置が必要である。成形かけらが成形ゴム型内面に付着したまま次サイクルの粉末材料に混入すると、成形体に割れを発生させる原因となるので、成形かけらを除去する必要がある。
【０００４】
従来、インライン式の乾式ＣＩＰ装置の成形ゴム型清掃装置としては、成形ゴム型内面に圧縮エアを吹き付けるようにしたものが一般的である。例えば、成形ゴム型を収容している圧力容器の上開口端を閉塞するための上蓋に、成形ゴム型に粉末材料を供給するための給粉口と、圧縮エア通気口とを設けたものが知られている。
【０００５】
この上蓋に圧縮エア通気口を設けた成形ゴム型清掃装置は、圧力容器の上開口端を閉塞するための上パンチの昇降位置により給粉口及び圧縮エア通気口と成形ゴム型との連通状態が変化し、給粉時には給粉口から粉末材料を供給すると同時に圧縮エア通気口からは脱気し、エアブロー時には給粉口が塞がり圧縮エア通気口から圧縮エアを成形ゴム型内に送り込み、かつ成形ゴム型下方を開放することで成形ゴム型内周面に付着している成形かけらを下方へ排除するようにしたものである。
【特許文献１】特許第３０９１４０３号公報（図１、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし前述した従来の成形ゴム型清掃装置では、エアブローのみによるものであるから、付着性の高い粉末材料の場合、成形終了後の成形ゴム型の内周面に付着している成形かけらを除去できないおそれがある。
【０００７】
成形かけらが付着残存する部位は、主に、図８に示すように、成形ゴム型５１内周面における上パンチ先端部と嵌合していた被嵌合部分Ａ、及び、成形ゴム型５１内周面における下パンチ（マンドレル兼用下パンチ）頂部に臨んでいたアール形状の段差凹部部分Ｂである。前記被嵌合部分Ａの成形かけらについては、付着性の高い粉末材料の場合には頑固な付着であり、機械的接触による除去でなく、エアブローでは除去が困難である。また、前記段差凹部部分Ｂの成形かけらについては、エアブローによる除去が可能なものの、前記従来の成形ゴム型清掃装置では、圧縮エアの流れ方向が上方から下方へ向かう流れであるため、段差凹部部分Ｂに向けて圧縮エアの吹き付けを行うことができず、成形かけらの除去が十分でないおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、インライン式の乾式冷間等方圧加圧装置に備えられる成形ゴム型清掃装置であって、簡単な装置構成により、成形終了後の成形ゴム型の内周面に付着している成形かけらを確実に除去することができるようにした、乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するため、本願発明では次の技術的手段を講じている。
【００１０】
請求項１の発明は、圧力容器の上下開口端を上・下蓋及び上・下パンチで閉塞し、前記圧力容器と加圧ゴム型との隙間に圧力媒体を導入して、前記圧力容器内に配設されている成形ゴム型に供給された粉末材料を等方的に加圧成形する乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置において、前記成形ゴム型の上方より該成形ゴム型内へ上下方向に進退可能に設けられ、成形後に上・下パンチが成形ゴム型内から退避すると、前記成形ゴム型内へ下降前進される軸部材と、前記軸部材に設けられ、前記成形ゴム型の内周面に当接して該内周面に付着している成形かけらを除去する除去部材と、前記除去部材の下方に位置させて前記軸部材に設けたエア吹き出し孔を有して、前記成形ゴム型の内周面に向けて圧縮エアを吹き付けて内周面に付着している成形かけらを除去するエアブロー手段と、を備えていることを特徴とする乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置において、前記軸部材を回転自在に支持して回転駆動する清掃用回転駆動手段を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置によれば、成形後に上・下パンチが成形ゴム型内から退避し、成形ゴム型内へ軸部材を下降前進させて、除去部材が、成形ゴム型内周面における上パンチ先端部と嵌合していた被嵌合部分全周にわたって当接することにより、成形かけらが残存しやすい前記被嵌合部分に付着している成形かけらを確実に取り去って下方へ排出することができる。また、エアブロー手段によって軸部材に設けられたエア吹き出し孔から、成形ゴム型内周面における下パンチ（マンドレル兼用下パンチ）頂部に臨んでいた段差凹部部分に向けて圧縮エアを吹き付けることにより、成形かけらが残存しやすい前記段差凹部部分に付着している成形かけらを確実に取り去って下方へ排出することができる。
【００１３】
よって、成形ゴム型内へ進退可能に設けられた軸部材と、この軸部材に設けられた除去部材と、この除去部材の下方に位置させて前記軸部材に設けたエア吹き出し孔を有するエアブロー手段とを備えるという簡単な装置構成により、装置のコストアップを抑制し、短時間で清掃動作が終了してサイクルタイムの延長による生産性低下を最小限に抑えて、成形ゴム型の内周面に付着している成形かけらを確実に除去することができる。
【００１４】
請求項２の乾式冷間等方圧加圧装置の成形ゴム型清掃装置によれば、軸部材を回転させることで、除去部材が成形ゴム型内周面に回転しながら当接し、回転するエア吹き出し孔から成形ゴム型内周面の全周にわたってまんべんなく圧縮エアが吹き付けられるので、成形ゴム型内周面に付着している成形かけらをより確実に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の成形ゴム型清掃装置が備えられた乾式冷間等方圧加圧装置による加圧成形時を示す断面説明図、図２は図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置に備えられた本発明の一実施形態による成形ゴム型清掃装置を示す断面説明図、図３は図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での成形終了後の上・下パンチの退避を示す断面説明図である。
【００１６】
このインライン式の乾式ＣＩＰ装置は、本実施形態では有底円筒状の成形体Ｐを加圧形成するものであり、円筒状の圧力容器１と、圧力容器１内に配設された加圧ゴム型４及び成形ゴム型５と、圧力容器１の上開口を閉塞するための上蓋６と、圧力容器１の下開口を閉塞するための下蓋９とを備えている。さらに、この乾式ＣＩＰ装置は、上パンチ用昇降台１１に取り付けられて、上蓋６の開口部及び成形ゴム型５の上パンチ導入空間５ａ内へ進退可能に設けられた上パンチ１０と、下パンチ用昇降台１３に取り付けられて、下蓋９の開口部及び成形ゴム型５の下パンチ導入空間５ｂ内へ進退可能に設けられた下パンチ（マンドレル兼用下パンチ）１２と、加圧時に圧力容器１に発生する軸方向荷重を支持するためのプレスフレーム１４及びバックアップシリンダ１５と、成形ゴム型清掃装置２０とを備えている。３は圧力容器１を支持する圧力容器支持架台であり、７は上蓋６内に形成された給粉路である。
【００１７】
成形ゴム型５は、本実施形態では有底円筒状の成形体Ｐを加圧形成するためのものであり、先細り状に縮径した円柱状空間をなす上パンチ導入空間５ａと、この上パンチ導入空間５ａの下端開口に連なり、上パンチ導入空間５ａよりも内径寸法が大であり、ドーム状頂部空間を有して円柱状空間をなす下パンチ導入空間５ｂとを備えている。上パンチ導入空間５ａの下部部分は、成形ゴム型５内周面における上パンチ先端部（上パンチゴムヘッド）１０ａと嵌合する被嵌合部分Ａによって画成されている。また、前記ドーム状頂部空間は、成形ゴム型５内周面の段差凹部部分Ｂによって画成されている。
【００１８】
成形ゴム型清掃装置２０は、図２に示すように、基端（上端）が上パンチ用昇降台１１に固定されて上下方向に延びる外観円柱状の軸部材２１と、中空円柱状をなし、軸部材２１の先端（下端）近くの周面に嵌め込み着脱可能に固着した除去部材２２と、除去部材２２の下方に位置させて軸部材２１に設けた複数のエア吹き出し孔２３を有して、成形ゴム型５内周面に向けて圧縮エアを吹き付けて内周面に付着している成形かけらを除去するエアブロー手段とにより構成されている。除去部材２２の材質としては、例えば、軟質ゴム，スポンジなどの弾性体、プラスチックなどの硬質材が挙げられ、弾性体が望ましいが、成形ゴム型５内周面とかかわり合うことができれば弾性体でなくてもよい。除去部材２２は、摩耗した場合に取替え容易なように着脱可能となっている。なお、前述したように上パンチ用昇降台１１には上パンチ１０が取り付けられており、軸部材２１は、この実施形態では昇降動作と水平移動動作を行う上パンチ用昇降台１１に、上パンチ１０と所定の間隔をあけて取り付けられている。
【００１９】
エアブロー手段は、軸部材２１の先端部内に形成され、軸部材２１の軸心より水平に放射状に延びて軸部材２１外周面に開口する複数のエア吹き出し孔２３と、軸部材２１内に形成されて上下方向に延びる流路であって、先端部分において前記複数のエア吹き出し孔２３に連通し、基端が軸部材２１基端に開口する圧縮エア導入路２４と、板状をなす上パンチ用昇降台１１内に形成され、圧縮エア導入路２４の基端開口に連通して、図示しない圧縮エア供給源からの圧縮エアが開閉弁を介して供給される圧縮エア供給路２５とにより構成されている。この実施形態では、９０°ピッチをなして４個のエア吹き出し孔２３が設けられている。エア吹き出し孔２３は、除去部材２２の下方に位置している。
【００２０】
このように構成される乾式ＣＩＰ装置において、図１に示すように、加圧成形に際しては、成形ゴム型清掃装置２０は退避されており、給粉路７より成形ゴム型５内に粉末材料Ｍを供給し、上パンチ１０を成形ゴム型５の上パンチ導入空間５ａ内へ下限まで下降させた後、プレスフレーム１４を移動させて圧力容器１の中心にセットしてこれを支持する。そして、加圧ゴム型４外周の圧力室２内に圧媒（液体）を供給することにより、加圧ゴム型４を介して成形ゴム型５に圧力を伝達して、成形ゴム型５内の粉末材料Ｍの圧縮成形を行う。
【００２１】
図３は図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での成形終了後の上・下パンチの退避を示す断面説明図である。
【００２２】
粉末材料Ｍの圧縮成形が完了すると、図３に示すように、プレスフレーム１４及びバックアップシリンダ１５を移動させ、上パンチ１０を上昇退避させる一方、下パンチ１２を下降退避させて、成形体Ｐを下パンチ１２とともに下方に引き出す。
【００２３】
図４は図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での圧力容器上方への成形ゴム型清掃装置のセットを示す断面説明図である。
【００２４】
次いで、図４に示すように、上パンチ用昇降台１１を図における右方向へ水平移動させ、上パンチ１０に代えて成形ゴム型清掃装置２０を圧力容器１の上方に位置させて、成形ゴム型清掃装置２０の軸部材２１を圧力容器１の上方、かつ圧力容器１の軸心線上にセットする。この間に、成形体取り出し装置１６により、下パンチ１２からの成形体Ｐの取り外しが進められる。
【００２５】
図５は図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での成形ゴム型清掃装置による清掃を示す断面説明図である。
【００２６】
次いで、成形ゴム型清掃装置２０による成形ゴム型５の清掃が行われる。図５に示すように、上パンチ用昇降台１１を下降させることで成形ゴム型５内へ軸部材２１を下降前進させて、除去部材２２が、成形ゴム型５内周面における上パンチ先端部１０ａと嵌合していた被嵌合部分Ａ全周にわたって当接することにより、成形かけらが残存しやすいこの被嵌合部分Ａに付着している成形かけらを確実に取り去って下方へ排出することができる。
【００２７】
また、同時に、４つのエア吹き出し孔２３から、成形ゴム型５内周面における下パンチ１２頂部に臨んでいた段差凹部部分Ｂに向けて圧縮エアを所定時間吹き付けることにより、成形かけらが残存しやすい段差凹部部分Ｂに付着している成形かけらを確実に取り去って下方へ排出することができる。このとき、除去部材２２が成形ゴム型５内周面に押圧されて気密に密着し、除去部材２２によって成形ゴム型５内を閉塞して上下の通気を遮断するため、エア吹き出し孔２３からのエアが上方に進入することがない。これにより、給粉路７からのエアの逆流も発生せず、エアブロー効果を十分に発揮することができる。
【００２８】
図６は図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での成形ゴム型清掃装置の退避後の成形ゴム型への給粉を示す断面説明図である。
【００２９】
成形ゴム型５の清掃が終了すると、上パンチ用昇降台１１の上昇と図における左方向へ水平移動とにより、成形ゴム型清掃装置２０に代えて再び上パンチ１０を圧力容器１の上方に位置させ、しかる後、上パンチ１０を成形ゴム型５の上パンチ導入空間５ａ内への下降途中で停止させ、給粉装置８により成形ゴム型５内への粉末材料Ｍの給粉を行う。なお、このとき、下パンチ１２はすでに上昇されて上限位置にセットされているようになっている。給粉完了後、上パンチ１０を成形ゴム型５の上パンチ導入空間５ａ内へ下限まで下降させた後、プレスフレーム１４を移動させて圧力容器１の中心にセットしてこれを支持する。そして、成形ゴム型５内の粉末材料Ｍの圧縮成形を行う（図１）。
【００３０】
このように、成形ゴム型５内へ進退可能に設けられた軸部材２１と、この軸部材２１に固着された除去部材２２と、この除去部材２２の下方に位置させて軸部材２１に設けた複数のエア吹き出し孔２３を有するエアブロー手段２３とを備えるという簡単な装置構成により、装置のコストアップを抑制し、短時間で清掃動作が終了してサイクルタイムの延長による生産性低下を最小限に抑えて、成形ゴム型５の内周面に付着している成形かけらを確実に除去することができる。
【００３１】
図７は本発明の別の実施形態による成形ゴム型清掃装置を示す断面説明図である。ここで、前記図２に示す成形ゴム型清掃装置と同一あるいは相当部分には図２と同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。
【００３２】
図７に示すように、上パンチ用昇降台１１上に電動モータ２６が取り付けられており、軸部材２１は、その基端部が電動モータ２６のモータ回転軸２６ａに外嵌されて着脱可能に固定されるとともに、上パンチ用昇降台１１内に設けられた軸受２７によって回転自在に支持されている。なお、回転駆動用アクチュエータとして、電動モータ２６に代えて、空圧又は油圧アクチュエータを用いるようにしてもよい。
【００３３】
３０は軸部材２１に設けられ、軸部材２１の内外を貫通する通気孔であり、この実施形態では２個の通気孔３０が設けられている。２９は上パンチ用昇降台１１内に設けられ、軸部材２１の通気孔３０に連通する通気用環状溝であり、この通気用環状溝２９と圧縮エア供給路２５とが接続されている。２８は上パンチ用昇降台１１内に設けられ、通気用環状溝２９からの圧縮エアの漏れを防ぐためのパッキン（シール部材）である。圧縮エア供給路２５からの圧縮エアは、通気用環状溝２９から回転している軸部材２１の通気孔３０を通って該軸部材２１先端のエア吹き出し孔２３まで送り込まれるようになっている。
【００３４】
エア吹き出し孔２３、圧縮エア導入路２４、通気孔３０、通気用環状溝２９及び圧縮エア供給路２５は、除去部材２２の下方に位置させて軸部材２１に設けた複数のエア吹き出し孔２３を有して、成形ゴム型５内周面に向けて圧縮エアを吹き付けて内周面に付着している成形かけらを除去するエアブロー手段を構成している。また、電動モータ２６及び軸受２７は、軸部材２１を回転自在に支持して回転駆動する清掃用回転駆動手段を構成している。
【００３５】
このように構成される成形ゴム型清掃装置２０'によれば、軸部材２１を回転させることで、除去部材２２が成形ゴム型５内周面に回転しながら当接し、回転するエア吹き出し孔２３から成形ゴム型５内周面の全周にわたってまんべんなく圧縮エアが吹き付けられるので、成形ゴム型５内周面に付着している成形かけらをより確実に除去することができる。
【００３６】
なお、成形ゴム型清掃装置２０，２０'において、清掃に際し、軸部材２１の下降による清掃動作を、軸部材２１の下降（清掃）→上昇（戻し）→下降（清掃）というように、複数回行うようにしてもよい。これにより、清掃効果をより十分に発揮することができる。また、成形かけらの付着強度に応じて昇降回数（清掃動作の回数）を設定することも可能である。
【００３７】
また、軸部材２１を回転させる前記成形ゴム型清掃装置２０'において、軸部材２１の回転方向を正転／逆転と切り換えるようにしてもよい。これにより、除去部材２２の成形ゴム型５内周面との接触状態が変化することで成形かけらの除去に有効に作用し、清掃効果がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の成形ゴム型清掃装置が備えられた乾式冷間等方圧加圧装置による加圧成形時を示す断面説明図である。
【図２】図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置に備えられた本発明の一実施形態による成形ゴム型清掃装置を示す断面説明図である。
【図３】図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での成形終了後の上・下パンチの退避を示す断面説明図である。
【図４】図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での圧力容器上方への成形ゴム型清掃装置のセットを示す断面説明図である。
【図５】図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での成形ゴム型清掃装置による清掃を示す断面説明図である。
【図６】図１に示す乾式冷間等方圧加圧装置での成形ゴム型清掃装置の退避後の成形ゴム型への給粉を示す断面説明図である。
【図７】本発明の別の実施形態による成形ゴム型清掃装置を示す断面説明図である。
【図８】従来技術の問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…圧力容器
４…加圧ゴム型
５…成形ゴム型
５ａ…上パンチ導入空間
５ｂ…下パンチ導入空間
６…上蓋
７…給粉路
９…下蓋
１０…上パンチ
１０ａ…上パンチ先端部
１１…上パンチ用昇降台
１２…下パンチ
１３…下パンチ用昇降台
２０，２０'…成形ゴム型清掃装置
２１…軸部材
２２…除去部材
２３…エア吹き出し孔
２４…圧縮エア導入路
２５…圧縮エア供給路
２６…電動モータ
２６ａ…モータ回転軸
２７…軸受
２８…パッキン
２９…通気用環状溝
３０…通気孔
Ｐ…成形体
Ｍ…粉末材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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