(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム型および上・下パンチで囲まれた処理室に挿脱自在として上記下パンチに備えられている金属製のマンドレルを備え、該マンドレルの外周に周方向に離れた２ヶ所以上の平面部分を形成し、該平面部分とゴム型とで２ヶ所以上の板状又はブロック状処理室を画成した板状又はブロック状製品の成形装置であって、
上記処理室の上側から粉体を充填すべくゴム型およびマンドレルの上部に対して上パンチを抜出し可能に取付け、上記処理室に充填した粉体をゴム型を介して等方圧で加圧成形した後の減圧後に板状又はブロック状製品が形成された状態のマンドレルをゴム型および上パンチに対して上記下パンチと一緒に抜出し可能に構成されていることを特徴とする板状又はブロック状製品の成形装置。
【請求項２】
マンドレルの外周に形成した平面部分が、曲面形状又は溝形状であることを特徴とする請求項１記載の板状又はブロック状製品の成形装置。
【請求項３】
上・下パンチの一方又は両方の粉体との接触部を、弾性スペーサで構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の板状又はブロック状製品の成形装置。
【請求項４】
マンドレルが下向径太のテーパー形状とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の板状又はブロック状製品の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状又はブロック状製品の成形装置に係り、より具体的にはマンドレル（心棒）を有するラバープレス（乾式ＣＩＰ）による１回の加圧処理によって複数個の板状又はブロック状製品を得る装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属、セラミックス等の粉末の加圧圧縮成形のひとつとして冷間等方加圧（ＣＩＰ）成形法があり、このうちでも、乾式（ドライバック方式）ＣＩＰ装置は、圧媒がゴム隔型で成形体から分離されており成形体の取扱い上圧媒が付着することもない等の利点あり、実開昭６２−１９８２３０号公報（従来例の１）および特開平１−１５４７０７号公報（従来例の２）等において公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の１では、１回の加圧処理によって板状又はブロック状成形体（板状又はブロック状製品）の多数個成形は可能であるが次のような課題があった。
（１）；成形体接触面が全てゴム又は軟質フィルムの仕切材であるため、成形体の寸法精度（特に板材としての平坦度）が悪く、このため、機械加工代が多くなって製品歩留まりが悪くなっていた。
【０００４】
（２）；成形型が多段積みであるため粉体充填ごとにゴム型の装着及び仕切材の装着作業が必要で生産性が低いものであった。
（３）；前（２）と同様な理由から成形体のハンドリングにも時間を要するものであった。従来例の２は、板状製品又は円筒状製品の多層成形技術であって、次のような課題があった。
【０００５】
（１）；１個のモールドに対し製品が１ヶしか成形できず生産性が低いものであった。
（２）；粉末との接触面が一面（ゴム部）以外は全て金型であるため、成形体の上下にカエリ、すなわち、象の足現象が起り、これは焼成時のフラックの原因となるし、また、ハンドリングも困難であった。
【０００６】
（３）；粉体の充填密度に斑が生じ易く、また金型（側面部）の肉厚が薄い場合には加圧処理のとき金型に曲げが生じて変形に至ることがあり、これを防止するため金型はある程度の剛性（肉厚）が必要となり、成形体寸法（サイズ）が大きくなると重量過大となってハンドリングが困難であった。
本発明は、前述した従来技術の課題を、マンドレル（心棒）を有するラバープレス（乾式ＣＩＰ）によって解決したものであり、高い生産性（多数個取り、粉末充填・ハンドリングが容易）及び高精度（板状又はブロック状製品の平坦度、良好な形状）が可能な板状又はブロック状製品の成形装置を提供することが目的である。
【０００７】
ここで、板状製品とは断面方形、断面曲形、断面半月形等の板材を、又ブロック状製品とは、長さ・幅に対する厚みの比率が高い部材を意味している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した目的を達成するために、次の技術的手段を講じている。すなわち、請求項１に係る板状又はブロック状製品の成形装置は、ゴム型および上・下パンチで囲まれた処理室に挿脱自在として上記下パンチに備えられている金属製のマンドレルを備え、該マンドレルの外周に周方向に離れた２ヶ所以上の平面部分を形成し、該平面部分とゴム型とで２ヶ所以上の板状又はブロック状処理室を画成した板状又はブロック状製品の成形装置であって、上記処理室の上側から粉体を充填すべくゴム型およびマンドレルの上部に対して上パンチを抜出し可能に取付け、上記処理室に充填した粉体をゴム型を介して等方圧で加圧成形した後の減圧後に板状又はブロック状製品が形成された状態のマンドレルをゴム型および上パンチに対して上記下パンチと一緒に抜出し可能に構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成を採用したことにより、１回の加圧処理で複数個の板状又はブロック状製品を加圧成形できるし、当該板状又はブロック状製品の平坦部はマンドレルの平面部分が金型として機能し変形し易いことから、平坦度が良好となるし、インライン方式（上パンチを取外した状態）による粉末充填も容易となったのである。
【００１０】
また、請求項２に係る本発明にあっては前述した請求項１の構成において、マンドレルの外周に形成した平面部分が、曲面形状又は溝形状であることを特徴とするものであり、このような構成を採用したことにより、板状又はブロック状製品の断面形状は、方形の他、曲形、半月形（三ヶ月形を含む）にも容易に成形できるのである。
【００１１】
更に、請求項３に係る本発明にあっては前述した請求項１又は２の構成において、上・下パンチの一方又は両方の粉体との接触部を、弾性スペーサで構成していることを特徴とするものであり、このような構成を採用したことにより、加圧処理時に金属、セラミックス等の粉体（粉末）はマンドレルの平面部分を除いて弾性材料（ゴム）と接触することから成形体（板状又はブロック状製品）の端部においてカエリ（象の足現象）が発生し難く、これ故に、後工程による焼成時のクラック防止ができるし、ハンドリング性も向上するのである。
【００１２】
また、請求項４に係る本発明にあっては前述した請求項１〜３の構成において、マンドレルが下向径太のテーパー形状とされていることを特徴とするものであり、このような構成を採用したことによって、加圧成形後に、マンドレルをゴム型から抜出すときおよび抜出した後にハンドリング（移送）するとき、テーパー形状によって成形体の倒れが防止でき、これ故に、成形体ハンドリング（次工程等への移送）の無人化が容易となるのである。
【００１３】
なお、マンドレルを下パンチに着脱自在（変換自在）に装着することにより、マンドレルを用いて円筒成形体の加圧成形と板状又はブロック状製品の加圧成形とに他の構成部材（ゴム型、圧力容器、上・下パンチ等）を共用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係る板状又はブロック状製品の成形装置（乾式ＣＩＰ装置）の実施形態について説明する。
【００１５】
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は第１実施の形態を示しており、図１（Ａ）において成形装置１は、圧媒（水、油、防錆潤滑剤を添加したエマルジョン液、エチレングリコール等）の導入・排出口２を有する円筒形の圧力容器３と、該圧力容器３の上・下開口部に嵌合固定されている円環形の上蓋４および下蓋５と、該上・下蓋４、５に挿脱自在として嵌合されている上・下パンチ６、７と、圧力容器３内に装着されている２重円筒状の加圧ゴム型８および成形ゴム型９（以下、単にゴム型９という）と、該ゴム型９および上・下パンチ６、７で囲まれた処理室に挿脱自在として下パンチ７に備えられている金属製のマンドレル１０と、前記上・下パンチ６、７の端面６Ａ、７Ａに係脱自在で圧媒による等方圧の加圧処理時の軸力を担持するプレスフレーム１１とで主構成されている。
【００１６】
なお、圧媒の導入・排出口２には図示しないが圧力発生装置部（ピストン、シリンダと逆止弁を組合せたもの）を初め減圧機構等が付帯されること勿論である。マンドレル１０には、その外周に２ヶ所以上（図では相対向して２ヶ所）の平面部分１２が形成されており、該平面部分１２とゴム型９とで２ヶ所以上の板状又はブロック状処理室１３が画成され、該処理室１３に充填した金属、セラミックス等の粉体１４をゴム型９を介して等方圧で加圧成形するように構成されている。
【００１７】
上パンチ６には、その中央部分にマンドレル１０の位置決め凹部６Ｂが形成されていて、この凹部６Ｂにマンドレル１０の上端部分が挿脱自在とされ、凹部６Ｂの外周縁には段差部を介して粉体との接触部１５が形成されている。下パンチ７にはマンドレル１０が着脱自在として立設されており、マンドレル１０下部の下パンチ７の周縁には段差部を介して粉体との接触部１６が形成され、該下パンチ７はマンドレル１０を立設した状態で図示しないリフタ装置等によって処理室にマンドレル１０を挿脱自在としている。
【００１８】
以上説明した第１実施形態の作用を説明すると、プレスフレーム１１を離脱した状態でリフタ装置等を利用してマンドレル１０を挿入セットすると、図では対向２ヶ所に処理室１３が画成され、上パンチ６を抜出した状態にして処理室１３の上側から粉体１４を充填し、この充填が完了すると上パンチ６を上蓋４に嵌合し、凹部６Ｂをマンドレル１０に被せるとともに、プレスフレーム１１を、上・下パンチ６、７の端面６Ａ、７Ａに係合し、ここに、加圧準備が完了する。
【００１９】
圧力発生装置部からの圧媒を、導入・排出口２を介して圧力容器３内に導入すると、ゴム型９を介して処理室１３に充填している粉体１４は、等方圧によって加圧成形（圧縮成形）され、このときの軸力はプレスフレーム１１にて担持するのである。所定の等方圧による加圧成形が終ると、減圧してゴム型９を復元（膨径）するとともにプレスフレーム１１を離脱し、リフタ装置等によって下パンチ７を抜き出すと、マンドレル１０には図１（Ｂ）（Ｃ）で示すように粉体を圧縮成形した板状又はブロック状製品１７が図示例では２枚が形成され、該製品１７はマンドレル１０による平面部分１２によって平坦度が良好なものとなっているのである。
【００２０】
なお、製品１７は後工程（例えば焼成工程）等にハンドリングされて、製品１７を離脱（離型）したマンドレル１０はリフタ装置等を介して圧力容器３に再セットされる。図２は本発明に係る成形装置の第２実施形態であり、上・下接触部としてゴム等の弾性スペーサ１８、１９を装着したものであり、その他の構成、作用は基本的に既述の第１実施形態と共通することから共通部分は共通符号を付している。
【００２１】
この第２実施形態では処理室１３に充填した粉体１４を等方圧にて加圧処理したとき、上・下接触部が金属であるときは接触部１５、１６が収縮しないため、カエリ（象の足現象）が生じるおそれがあることから、弾性スペーサ１８、１９を装着することにより、象の足が発生するのを防止したものであり、これによって、ハンドリング動作を容易とし、焼結時の割れの原因をなくすほか、粉末材料の歩留り低下を防止する。
【００２２】
これ故、弾性スペーサ１８、１９は、図示のように上下に装着することが望ましいが上下のいずれか一方に装着することもできる。図３および図５（Ａ）（Ｂ）を参照すれば明らかな通り、マンドレル１０に形成する平面部分１２は、図３に示すように曲面形状、図５（Ｂ）で示すように溝形状であっても良く、また、図５（Ａ）で示すように２ヶ所以上（図では４ヶ所）形成することができる。
【００２３】
なお、図示例では、平面部分１２はマンドレル１０の軸方向全長に亘って形成しているけれども、マンドレル１０の軸方向で間隔をおいて複数個（これを周方向に分数しても良い）形成しても良い。但し、平面部分を軸方向に間隔おいて形成したときは、粉体の充填にやや難があるもののこれはタッピング処理等によって回避可能である。
【００２４】
図４は本発明に係る成形装置の第３実施形態の主要部を示しており、マンドレル１０が下向径太のテーパー状に形成されたものであり、その他の構成と作用は既述と同様である。この第３実施形態によると、所定の加圧処理が終了してマンドレル１０を抜き出すときおよび抜き出してハンドリングするとき、マンドレル１０がテーパー状である故に、製品の倒れ等が防止できるのである。
【００２５】
さらに、上述の実施例はいずれも板状の製品の成形装置に係るものであるが、長さ・幅に対する厚みの比率が高く、板状の形というよりはブロック状（直方体状等）の形の製品を成形する成形装置にも本発明は適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、乾式ＣＩＰ装置を用いての板状又はブロック状製品の高い生産性及び高精度性が可能となったのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る板状又はブロック状製品の成形装置の第１実施形態を示し、（Ａ）は立断面図、（Ｂ）はハンドリング中の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ矢示図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ矢示図である。
【図２】  第２実施形態を示す立断面図である。
【図３】  マンドレルの他の例を示す平面図である。
【図４】  第３実施形態を示す要部の立断面図である。
【図５】  （Ａ）（Ｂ）はマンドレルの他の２例を示す平面図である。
【符号の説明】
１    板状又はブロック状製品の成形装置
３    圧力容器
６    上パンチ
７    下パンチ
１０  マンドレル
１２  平面部分
１３  処理室
１４  粉体
【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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