(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口扉を経て搬入される粉末原料を真空状態の雰囲気にする前室と、
前室の下流側にあって前室から搬送される粉末原料を掴み装置で断熱材に囲まれたモールド内に取り込み加圧及び加熱して加圧成形材とする通電ホットプレス室と、
通電ホットプレス室の下流側にあって通電ホットプレス室から搬送され高温加熱状態にある加圧成形材を所定の温度に冷却する冷却室と、
冷却室の下流にあって冷却室から搬送される加圧成形材を真空状態から大気中に戻して出口扉から搬出する後室と、
前室乃至後室まで順次下流側に粉末原料又は加圧成形材を搬送する搬送装置と、
前室乃至後室までの夫々の入口・出口に配置された気密性を有する仕切扉とを備え、
前記通電ホットプレス室は、前記粉末原料を加圧するとともに通電加熱する通電加熱装置と、前記モールドを囲み前記通電加熱装置とは独立に通電される抵抗ヒータで前記粉末原料を加熱する抵抗加熱装置とを有し、前記粉末原料に対して前記通電加熱装置による加圧及び加熱と前記抵抗加熱装置による加熱を同時に行う、ことを特徴とする連続ホットプレス装置。
【請求項２】
前記通電加熱装置は、モールド内に供給された粉末原料を加圧する上下の加圧ラムと、粉末原料と加圧ラム間に配置する発熱体と、上下の加圧ラム間に通電するラム通電装置とを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の連続ホットプレス装置。
【請求項３】
前記掴み装置は、モールドに粉末原料又は加圧成形材を着脱自在とする掴み部を設けた把持具と、該把持具を先端に取り付けモールドに対して前進・後退自在な液圧シリンダとを有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続ホットプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術説明】
本発明は、粉末原料を連続して加圧成形するための連続ホットプレス装置に関する。
【０００２】
ホットプレス装置は、粉末原料をモールド内に充填して高温下で加圧成形するものであり、従来から、（Ａ）抵抗加熱式、（Ｂ）誘導加熱式、（Ｃ）通電加熱式のいずれもバッチ式の加熱手段が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらのバッチ式の３方式において、まず（Ａ）抵抗加熱式のホットプレス装置は、粉末原料を充填したモールドを上下からラムで加圧しながら、モールドの外部の抵抗ヒータに通電し抵抗加熱によりモールドを介して粉末原料を加熱するものであり、▲１▼均熱性が高く、▲２▼操業のフレキシビリティが良好であるが、▲３▼加熱速度遅い欠点がある。
（Ｂ）誘導加熱式のホットプレス装置は、モールドの外部にコイルを巻き、粉末原料を加熱し、抵抗加熱式に比べると約３割程度加熱速度が早い利点があるが、均熱性、操業のフレキシビリティは劣る欠点がある。（Ｃ）通電加熱式のホットプレス装置は、上下のラム間に直流電流で通電し、粉末原料自体の発熱により、原料を直接加熱できるので、抵抗加熱式の１０倍の加熱速度が得られる利点を有するが、局部加熱されやすく均熱性、操業のフレキシビリティも劣る欠点がある。以上のようにいずれも、一長一短があるが、更にバッチ式のため、生産性が低く、効率も良くないという問題点もあった。
【０００４】
一方、上述の夫々の方式を連続化したホットプレス装置として、例えば「連続生産焼結成形装置」（特開昭６４−８２０１）等が提案されている。図３に模式的に示すように、連続生産焼結成形装置１は、主にコンベヤー２を貫設したトンネル体３と、トンネル体３内に入側より順次両側扉室４と、誘導電気炉５と、抵抗電気炉６と、ホットプレス成形機７と、両側扉室８と、扇風冷却する冷却室９と、ガス置換室１０等から構成されている。このように上流側から被処理圧粉体１１を送入し、各工程で焼結させホットプレス成形機で加圧成形して連続的に焼結物質を得ている。
【０００５】
しかし、図３に示すように従来の連続生産焼結成形装置１は、誘導電気炉５、抵抗電気炉６及びホットプレス成形機７が、夫々独立して配置されている構造であり、従って、上述のバッチ式と同様の問題点を生じる。更に、この配列だと室数も相当数あるので焼結ライン長も長くなり、また上部に誘導電気炉５及び抵抗電気炉６が配置され被処理圧粉体１１をパワーシリンダー１２で昇降させる構造のため設備の全高も高くなり工場建屋の設備コストが増大する。また、これと共に誘導電気炉５、抵抗電気炉６及びホットプレス成形機７へ被処理圧粉体１１の搬出入作業により、加熱・冷却の繰り返しにより省エネルギーの点からも問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、▲１▼粉末原料の均熱性を高め、▲２▼操業のフレキシビリティを良好にし、▲３▼早い加熱速度を得ることができ、▲４▼室数を減少して成形ラインを短縮化し、設備コストを削減し、かつ▲５▼加圧成形の連続化と省エネルギー化を図ることができる連続ホットプレス装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
入口扉を経て搬入される粉末原料を真空状態の雰囲気にする前室と、前室の下流側にあって前室から搬送される粉末原料を掴み装置で断熱材に囲まれたモールド内に取り込み加圧及び加熱して加圧成形材とする通電ホットプレス室と、通電ホットプレス室の下流側にあって通電ホットプレス室から搬送され高温加熱状態にある加圧成形材を所定の温度に冷却する冷却室と、冷却室の下流にあって冷却室から搬送される加圧成形材を真空状態から大気中に戻して出口扉から搬出する後室と、前室乃至後室まで順次下流側に粉末原料又は加圧成形材を搬送する搬送装置と、前室乃至後室までの夫々の入口・出口に配置された気密性を有する仕切扉とを備え、前記通電ホットプレス室は、前記粉末原料を加圧するとともに通電加熱する通電加熱装置と、前記モールドを囲み前記通電加熱装置とは独立に通電される抵抗ヒータで前記粉末原料を加熱する抵抗加熱装置とを有し、前記粉末原料に対して前記通電加熱装置による加圧及び加熱と前記抵抗加熱装置による加熱を同時に行う、ことを特徴とする連続ホットプレス装置が提供される。
【０００８】
上述の本発明によれば、前室から搬送される粉末原料を掴み装置で通電ホットプレス室に容易に取り込むことができる。また、断熱材に囲まれたモールド内に通電加熱装置とモールドを囲み抵抗加熱する抵抗加熱装置を併用したので、加圧と加熱が同時に効率的かつ強力に行い迅速かつ容易に加圧成形材にできる。更に、入口・出口には気密性を有する仕切扉を配置した前室と後室を設けたので粉末原料を大気から真空状態に又は加圧成形材を真空状態から大気の各雰囲気に容易かつ確実に変化できる。また、通電ホットプレス室で製造され高温加熱状態にある加圧成形材を冷却する冷却室を設けたので、迅速かつ効率的に所定の温度に下げることができる。このように前室乃至後室の４室から構成するホットプレス装置すなわち加圧成形の連続化を図ることができる。従って、上述の従来に連続生産焼結成形装置に比べ大幅に室数を削減でき、成形ラインを短縮化し、設備コストを低減し、省エネルギー化することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記通電加熱装置（５０）は、モールド内に供給された粉末原料を加圧する上下の加圧ラム（５１，５２）と、粉末原料と加圧ラム間に配置する発熱体（５５）と、上下の加圧ラム間に通電するラム通電装置（５６）を有する。
この構成によれば、上下の加圧ラム間で加圧と共に通電により発熱体が発熱して、その間に挟持された粉末材料を簡単に加熱でき、均熱性を高めることができる。更に、粉末材料の電気抵抗が小さく自己発電が少ない場合でも、発熱体により早い加熱速度を得ることができる。
【００１１】
更に、前記掴み装置は、モールドに粉末原料又は加圧成形材を着脱自在とする掴み部を設けた把持具と、該把持具を先端に取り付けモールドに対して前進・後退自在な液圧シリンダとを有する。この構成によれば、通電ホットプレス室と搬送装置（例えばチェーンコンベア）間で液圧シリンダと液圧シリンダの先端部に取り付けた把持具によって、粉末原料又は加圧成形材を簡単かつ迅速に取り込みや受け渡しができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による連続ホットプレス装置の全体構成断面図である。また図２は、図１のＸ−Ｘ矢視図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の連続ホットプレス装置２０は、成形ラインＰの上流側（本図では左側）から順次前室２１と、通電ホットプレス室２２と、冷却室２３及び後室２４の気密性を有し真空容器を形成する４室が連続して連結状態に配置されている。また、４室の夫々の出入口は、油圧シリンダ２５（本図では５本）で昇降（開閉）自在の気密性を有した５箇所の仕切扉２６乃至３０が配置されている。これらの仕切扉は、真空容器を形成する４室内部を密閉して常に一定の環境に保持できるようにしている。更に、粉末原料３１や加圧成形材３１´を４室に順次搬送する搬送装置（本実施形態ではチェーンコンベア）３２が成形ラインＰ方向に配置されている。
【００１４】
図１において、前室２１は、図示しない製造設備で製造され上流側から搬送された金属粉末の導電性粉末又はセラミックス粉末の非導電性の粉末原料３１を、大気中から搬入する入口用の仕切扉（入口扉）２６と、隣接する通電ホットプレス室２２との間で出口用の仕切扉２７で気密室を形成している。また、前室２１には、図示しない真空ポンプに接続する真空排気孔３５と、所定（例えばＮ2 、窒素ガス）のガス発生装置に接続するガス導入孔３６が取り付けられている。これにより、前室２１の内部をＮ2 ガスに置換させ、Ｎ2 ガス雰囲気に保持できる。
【００１５】
また、図１と図２において、前室２１の下流側に隣接し入口用の仕切扉２７と出口用の仕切扉２８で気密室を形成する通電ホットプレス室２２は、粉末原料３１を通電加熱加圧と抵抗加熱とを同時に行って加圧成形材３１´を製造する。この室内には、室内を減圧する図示しない真空ポンプに接続する真空排気孔３７が取り付けられている。なお、前室２１からチェーンコンベア３２で搬送される粉末原料３１を通電ホットプレス室２２内の加圧成形箇所（モールド３８）への取り込みは掴み装置４０で行う。
【００１６】
掴み装置４０は、通電ホットプレス室２２内であってチェーンコンベア３２を挟んでモールド３８と反対方向で、かつ直角方向に配置されている。更に掴み装置４０は、モールド３８に粉末原料３１又は加圧成形材３１´を着脱自在とする掴み部４１を設けた把持具４２と、該把持具４２を先端に取り付けモールド３８に対して前進・後退自在な液圧シリンダ４３とを有する。この把持具４２によって、粉末原料３１又は加圧成形材３１´を簡単かつ迅速に取り込みや受け渡しができる。
【００１７】
更に、通電ホットプレス室２２は、粉末原料３１を掴み装置４０で断熱材４４に囲まれたモールド３８内に取り込んで通電加熱加圧する通電加熱装置５０と、モールド３８を囲み抵抗加熱する抵抗加熱装置６０とで同時に加圧と加熱を行って加圧成形材３１´を製造している。
【００１８】
なお、通電加圧装置５０は、モールド３８内に供給された粉末原料３１を加圧する上加圧ラム５１と、下加圧ラム５２と、通電ホットプレス室２２の上下部に取り付けて上下加圧ラム５１、５２を夫々昇降させる上下油圧シリンダ５３、５４と、粉末原料３１と上加圧ラム５１間に配置する円形の発熱体５５と、上下の加圧ラム５１、５２間に通電する直流電源からなるラム通電装置５６を有する。
この構成により、上下の加圧ラム間で加圧と共に通電により発熱体が発熱して、その間に挟持された粉末材料を簡単に加熱でき、均熱性を高めることができる。
更に、粉末材料の電気抵抗が小さく自己発電が少ない場合でも、発熱体により早い加熱速度を得ることができる。
【００１９】
また、抵抗加熱装置６０は、モールド３８を囲む抵抗ヒータ６１であって、該抵抗ヒータ６１の通電によりモールド３８を外部から加熱する。かかる抵抗ヒータを用いて従来の抵抗加熱を併用することにより粉末原料の均熱性を更に高め、操業のフレキシビリティを更に良好とし、かつより早い加熱速度を得ることができる。このように、上述の通電加熱装置５０と抵抗加熱装置６０とを併用させたので、前後室等との連続化と省エネルギー化を図れると共に室数の削減と、成形ラインを短縮化して設備コストを削減させることができる。
【００２０】
更に、図１において、通電ホットプレス室２２の下流側に隣接し入口用の仕切扉２８と出口用の仕切扉２９で気密室を形成する冷却室２３は、モータ６５と、モータ６５で回転される冷却用ファン６６を備えている。従って、通電ホットプレス室２２で製造されチェーンコンベア３２で冷却室２３に搬送され両仕切扉２８と２９を閉じた後、高温加熱状態にある加圧成形材３１´を冷却用ファン６６でファン冷却して、対流伝熱により効率良く所定温度まで冷却させることができる。
【００２１】
また、図１において、冷却室２３の下流側に隣接し入口用の仕切扉２９と出口用の仕切扉（出口扉）３０で気密室を形成する後室２４は、図示しない真空ポンプに接続する真空排気孔７０と、Ｎ2 ガス発生装置に接続するガス導入孔７１が取り付けられている。これにより、冷却室２３から搬送され両仕切扉２９と３０を閉じた後、加圧成形材３１´を真空状態から大気中に戻すために後室２４の内部をＮ2 ガス雰囲気に置換しつつ、加圧成形材３１´の温度を更に効率的にかつ迅速に下げることができる。所定の温度に下げた後に、仕切扉２９を閉めた状態で出口扉３０を開けて加圧成形材３１´を最適な状態で図示しない下流側の製造設備に搬出することができる。
【００２２】
次に、図１と図２を参照して、本発明の連続ホットプレス装置２０を用いて粉末原料３１から加圧成形材３１´まで連続して行う成形工程を説明する。
(1) 先ず本発明の連続ホットプレス装置２０の前工程で製造され成形ラインＰを搬送される粉末原料３１を、前室２１の出口用の仕切扉２７を閉めた状態で入口扉２６を開けてチェーンコンベア３２に載置させて前室２１内に搬送する。
(2) 次に入口扉２６を閉めて密閉状態にした前室２１内で真空排気孔３５から大気を真空引きし、かつガス導入孔３６からＮ2 ガスを取り込んで大気をＮ2 ガス置換させ、Ｎ2 ガス雰囲気に保持する。
(3) 次に隣接し通電加熱装置５０と抵抗加熱装置６０から構成される通電ホットプレス室２２の入口側の仕切扉２７を開け、出口側の仕切扉２８を閉じた状態でチェーンコンベア３２に載置した粉末原料３１を、モールド３８と対向する位置に配置された掴み装置４０の液圧シリンダ４３の前で停止する。
(4) 次に仕切扉２７を閉めて密閉状態にした通電ホットプレス室２２内で真空排気孔３７から大気を真空引きし、真空状態にする。
(5) 次に通電加熱装置５０の下加圧ラム５２の先端部を、液圧シリンダ４０の把持具４２の掴み部４１で粉末原料３１を掴んで前進した場合に、粉末原料３１の上面と抵抗加熱装置６０の抵抗ヒータ６１の下面とが干渉しない隙間Ｃを確保できる距離Ｓ１まで下げる。
(6) 次にチェーンコンベア３２に載置した粉末原料３１を掴み部４１で掴んでモールド３８の直下で距離約Ｓ１を保持した下加圧ラム５２の先端部まで、液圧シリンダ４０で距離Ｓ２前進させて搬送し、待機中の下加圧ラム５２の先端部の上面に粉末原料３１を載置し、掴み部４１から解放する。
(7) 次に下油圧シリンダ５４で距離約Ｓ１上昇させた下加圧ラム５２の先端部に載置した粉末原料３１をモールド３８内に内蔵し、同時にモールド３８の真上に配置した下部に発熱体５５を有した上加圧ラム５１を上油圧シリンダ５３で下降させて、モールド３８内に内蔵した粉末原料３１の上面に接触させる。
(8) 次にモールド３８内に内蔵した粉末原料３１を、発熱体５５で接触させた状態で通電加熱装置５０のラム通電装置５６から直流電流を上下の加圧ラム５１、５２間に通電し加熱しかつ加圧し、同時に抵抗加熱装置６０の抵抗ヒータ６１でモールド３８を外部から加熱し、両装置を併用させることにより効率良くかつ強力に加熱と加圧でき、良質な加圧成形材３１´を成形することができる。
(9) 次に加圧成形材３１´を載置した下加圧ラム５２をモールド３８から抜き出した後に下油圧シリンダ５４で距離約Ｓ１下降させ、掴み部４１で掴んで液圧シリンダ４０で距離Ｓ２後退させてチェーンコンベア３２の位置まで搬送し、解放する。
(10)次に隣接し入口側の仕切扉２８を開け、出口側の仕切扉２９を閉じた状態でチェーンコンベア３２に載置した加圧成形材３１´を冷却室２３に搬送する。
(11)次に入口側の仕切扉２８を閉めて密封状態にし、高温加熱状態にある加圧成形材３１´を冷却用ファン６６でファン冷却して、対流伝熱で効率良く冷却する。
(12)次に隣接し入口側の仕切扉２９を開け、出口扉３０を閉じた状態でチェーンコンベア３２に載置した加圧成形材３１´を後室２４に搬送する。
(13)次に入口扉２９を閉めて密閉状態にした後室２４内で真空排気孔７０から真空状態から大気に戻すために、ガス導入孔３６からＮ2 ガスを取り込んで大気をＮ2 ガス置換させ、Ｎ2 ガス雰囲気に保持した状態で更に加圧成形材３１´を所定の温度まで下げる。
(14)所定の温度に下げた後に、仕切扉２９を閉めた状態で出口扉３０を開けて加圧成形材３１´を最適な状態で図示しない下流側の次工程の製造設備に搬出する。
【００２３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、本発明の連続ホットプレス装置は、▲１▼粉末原料の均熱性を高め、▲２▼操業のフレキシビリティを良好にし、▲３▼早い加熱速度を得ることができ、▲４▼室数を減少して成形ラインを短縮化し、設備コストを削減し、かつ▲５▼加圧成形の連続化と省エネルギー化を図ることができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による連続ホットプレス装置の全体構成断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】従来の連続生産焼結成形装置の模式図である。
【符号の説明】
１  連続生産焼結成形装置
２  コンベヤー
３  トンネル体
４  両側扉室
５  誘導電気炉
６  抵抗電気炉
７  ホットプレス成形機
８  両側扉室
９  冷却室
１０  ガス置換室
１１  被処理圧粉体
１２  パワーシリンダー
２０  連続ホットプレス装置
２１  前室
２２  通電ホットプレス室
２３  冷却室
２４  後室
２５  油圧シリンダ
２６、２７、２８、２９、３０  仕切扉（入口扉、出口扉）
３１  粉末原料
３１´  加圧成形材
３２  搬送装置（チェーンコンベア）
３５、３７、７０  真空排気孔
３６，７１  ガス導入孔
３８  モールド
４０  掴み装置
４１  掴み部
４２  把持具
４３  液圧シリンダ
４４  断熱材
５０  通電加熱装置
５１、５２  上下加圧ラム
５３、５４  上下油圧シリンダ
５５  発熱体
５６  ラム通電装置
６０  抵抗加熱装置
６１  抵抗ヒータ
６５  モータ
６６  冷却用ファン
Ｐ  成形ライン
Ｃ  隙間
Ｓ１、Ｓ２  距離
Ｎ2   窒素ガス
【図１】
0004550950.tif 000002
【図２】
0004550950.tif 000003
【図３】
0004550950.tif 000004