JPH11226976A - 加圧式成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 損傷や材料への気泡の巻き込みを防ぎ、維持
管理が簡単で、しかも設定された均一な加圧力を確保す
る。 【解決手段】 炉体９内を加熱するヒータ１１を備えた
電気炉本体１と、炉体９内にセットされた成形型７の型
押しピストン２１に荷重を加える錘り２９とを備えた構
造とし、錘り支持機構１７によって、前記錘り２９を支
持し、型押しピストン２１への荷重を解除する支持状態
と、錘りの支持を解除し、型押しピストン２１へ錘り２
９の荷重を加える支持解除状態とすることで、錘り２９
の荷重によって型押しピストン２１に均一な加圧力を作
用させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、小型の加圧成形
に適する加圧式成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型の成形品を作る加圧式成形装
置の概要は、成形型に入れられた材料を型ごと加熱しな
がら軟化させ、成形型に設けられた型押しピストンを、
加圧装置によって加圧することで、成形品が得られる構
造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】成形型の型押しピスト
ンを加圧する加圧装置は、シリンダとピストンとから成
り、シリンダ内の空気圧を上げることにより、ピストン
を加圧するエアーシリンダタイプのものが使用されてい
る。

【０００４】ところで、このようなエアーシリンダタイ
プの加圧装置を用いて小型の成型品を得る場合には、成
形型の損傷等を防ぐために比較的低い圧力で加圧する必
要がある。また、成形材料内に気泡が入らないよう微速
で動作する動作条件を必要とする。この結果、エアーシ
リンダとピストンロッドとの間の摩擦が原因となって、
円滑な動作が得られないという所謂ステックスリップ現
象が生じる。

【０００５】ステックスリップ現象は、エアーシリンダ
の円滑な動作を欠くため、加圧中の圧力が均一にならな
い。しかも、設定された圧力になりにくい。このため
に、成形品の成形不良を生じさせる要因となっている。
また、エアーシリンダタイプの加圧装置は、空気圧を供
給するためのコンプレッサ等の付帯設備を必要とし、コ
スト面及び設置スペースの面でも望ましくない。

【０００６】また、成形型を炉体内へセットする時に、
炉床板の上面に位置決め用の目印が設けられているが、
例えば、続けて作業を続ける場合に、炉内が高温の時に
成形型をとり出し、再び新たな成形型をセットする時
に、目印の確認がしずらく、正確な位置に位置決めする
ことが困難となる。

【０００７】この場合、位置決め治具を用いる手段が考
えられるが、別途位置決め治具を用意しておかなければ
ならず、部品管理工数の面で望ましくない。

【０００８】また、成形品の材料によっては、成形完了
後も長時間、高温状態におかれると材質が変化し、材料
のもつ性質を１００％発揮できなくなる恐れがあった。
例えば、義歯を作る歯科用材料等において、その影響が
顕著にあらわれるため、成形から成形終了時までの温度
管理が重要なウエイトとなる。

【０００９】そこで、この発明は、前記した課題の解消
を図った加圧式成形装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、成形型の出し入れが可能な炉体内に、
炉体内を加熱するヒータを備えた電気炉本体と、炉体内
にセットされた成形型の型押しピストンに荷重を加える
錘りと、錘りを支持し、型押しピストンへの荷重を解除
する支持状態と、錘りの支持を解除し、型押しピストン
へ錘りの荷重を加える支持解除状態とに切換え可能な錘
り支持機構とから成る。

【００１１】そして、好ましい実施形態として、錘り支
持機構を、型押しピストンへ錘りの荷重を加える支持解
除時に、低荷重から高荷重へ段階的に荷重が加わるよう
錘りの支持を複数回にわたって解除するようにする。

【００１２】あるいは、炉体内に、成形型をセットする
出し入れ可能な炉床板を設け、炉床板の上面に、前後左
右の四方向の動きの内、少なくとも三方向の成形型の動
きを規制し位置決めを図る位置決め部を設ける。

【００１３】あるいは、炉体内を加熱するヒータを、錘
りの支持を解除した支持解除完了時から所定時間経過後
に、制御部からの信号によって成形温度より低い温度に
コントロールする。

【００１４】かかる加圧式成形装置によれば、成形型に
入れられた材料は、ヒータにより加熱され順次軟化す
る。材料の軟化に対応して、成形型の型押しピストンに
は、まず低い荷重が作用し、次いで高い荷重が段階的に
作用する。

【００１５】この時、型押しピストンには、錘りによっ
て正確で均一な荷重を加えることが可能となるため、材
料には、設定された加圧力が確実に加わり、精度よい成
形品が得られる。同時に最終の錘りによる成形完了時か
ら所定時間経過後、制御部からの信号によって、成形温
度より低い温度に管理される。この結果、材料の変質を
小さく抑えることができる。なお、低い荷重及び高い荷
重は、成形材料の性質に応じて変動できるようにしてお
くことが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図１７の図面を参
照しながらこの発明の実施の形態について具体的に説明
する。

【００１７】図１において、１は加圧式成形装置３の電
気炉本体を示している。電気炉本体１は、開閉扉５を開
けることで、成形型７の出し入れが可能となっている。
電気炉本体１の炉体９内には、前記成形型７を加熱する
ヒータ１１と、炉体９内の温度を管理する温度センサ１
３が設けられ、温度センサ１３によって検知された信号
は、炉内温度情報として制御部１５に入力される。

【００１８】制御部１５は、前記した温度センサ１３
と、後述する錘り支持機構１７からの信号に基づいてヒ
ータ１１の温度管理が行なわれるようになっている。

【００１９】成形部７は、図４に示す如く、型７ａ内に
充填された材料１９を加圧する型押しピストン２１を有
し、図２に示す如く、耐熱性の材料で作られた炉床板２
３の上面にセットされている。

【００２０】型押しピストン２１は、電気炉本体１の天
井部を上下に貫通するよう配置された上下動可能な押圧
ロッド２５によって、押圧されるようになっている。

【００２１】押圧ロッド２５は、所定の荷重を有し、低
圧の錘りとしての機能を備えており、型押しピストン２
１を押圧する押圧面２５ａは、型押しピストン２１と若
干の軸心位置のずれが発生しても、確実に押圧出来るよ
う広い面積を備えたフランジ状の形状となっている。

【００２２】炉床板２３は、開閉扉５を開けることで交
換可能となっていて、上面には、成形型７の動きを規制
する位置決め部２７が設けられている。位置決め部２７
は、図２に示す如く、成形型７の前後左右の動きを規制
する円形状の底の浅い２重の窪部２７ａ，２７ｂの形状
となっている。

【００２３】これにより、成形型７の大きさにより、径
の大きい窪部２７ａ、又は、図３に示す如く、径の小さ
い窪部２７ｂを選択することで対応が図れる。

【００２４】この場合、径の異なる位置決め部２７を有
する炉床板２３を複数アタッチメントとして用意するこ
とで、いずれの大きさの成形型７に対しても対応するこ
とが出来る。

【００２５】なお、位置決め部２７としては、窪部タイ
プに特定されない。例えば、図５に示す如く、前後左右
の内、前方が開放された半円形の突条部あるいは、コ字
状の突条部のタイプであってもよい。特に、この実施形
態にあっては、セット時に、成形型７を持ち上げる、動
作が不要になると共に、滑らせることでセットできるメ
リットがある。

【００２６】一方、錘り支持機構１７は、図７，図８に
示す如く、錘り２９を支持する錘りケース３１と、錘り
ケース３１を支持する昇降台３３と、昇降台３３を上下
動させる上下に長い送りねじ３５と、送りねじ３５を正
転又は逆転させる駆動モータ３７とを有する構造となっ
ている。

【００２７】錘りケース３１は、底板３９を有する前面
及び上面が開放された断面コ字状の形状となっていて、
前面及び上面は、着脱可能な化粧カバー４１により閉塞
されている。

【００２８】錘りケース３１の底板３９の中央部位に
は、低圧の錘りとして機能する前記押圧ロッド２５の上
端部が貫通した開口４３が設けられ、底板３９を挟んで
押圧ロッド２５の上方には、開口４３より径の大きい上
位側フランジ４５が後付けされている。また、下方に
は、開口４３より径の大きい下位側フランジ４７が設け
られている。

【００２９】上位側フランジ４５は、錘りケース３１の
上昇により、底板３９が上位側フランジ４５に当り、さ
らに、上昇することで、型押しピストン２１から離れた
押圧ロッド２５の吊下げ支持用として機能とする。

【００３０】下位側フランジ４７は、錘りケース３１の
下降により、押圧ロッド２５が型押しピストン２１と当
接した後、さらに、下降し、底板３９が下位側フランジ
４７に当ることで、押圧ロッド２５の低荷重と錘りケー
ス３１全体の荷重を受け止める高重受け止め用として機
能する。

【００３１】錘りケース３１の背部には、本体ケース４
９内に配置された上下に長い左右のガイドレール５１に
沿って転動可能な一対のガイド輪５３を有する取付けブ
ラケット５５と、昇降台３３によって支持された水平支
持部５７ａを有する支持ブラケット５７がそれぞれ設け
られている。

【００３２】支持ブラケット５７の水平支持部５７ａに
は、前記送りねじ３５の先端が貫通した摺動支持体５９
がＣ型リング６１によって装着支持され、昇降台３３の
上面によって接触支持されるようになっている。

【００３３】摺動支持体５９は、摺動性のよい黄銅製の
円筒状に形成され、昇降台３３の上面に、中心軸線Ｘに
近接してリング状に接触するようになっている。

【００３４】昇降台３３は、前記送りねじ３５と螺合し
合う上下に貫通した雌ねじを有し、上面には、ねじ６３
によって昇降台回り止め板６５が取付けられている。

【００３５】昇降台回り止め板６５から延長されたドグ
部６５ａは、本体ケース４９に固着された検知スイッチ
取付プレート６７に設けられた上下に長いガイド溝６９
内に摺動自在に臨んでいる。

【００３６】これにより、昇降台３３は、図１１に示す
如く前記送りねじ３５の正転又は逆転により、最上位ａ
１、中間位置ａ２、最下位ａ３への昇降が可能となって
いる。

【００３７】錘りケース３１の内部には、図７に示す如
く、錘り板７３がセットされ、錘り板７３と、前記押圧
ロッド２５とで錘り２９を構成している。

【００３８】錘り板７３は、中央部位が開口７３ａし錘
りケース３１の底板３９から多段に積重ねられた構造と
なっていて、錘り板７３の数を調整することで、正確で
均一な高荷重が確保される高荷重用の錘りとなってい
る。なお、多段に積重ねられた錘り板７３の中央部位
は、開口７３ａによって上下に長い空間部７５が作られ
るようになる。

【００３９】錘り２９を構成する押圧ロッド２５は、単
独で低荷重用の錘りとして機能しているが、図１５に示
す如く、一枚あたり重量が軽い錘り板７１を、前記押圧
ロッド２５の上位側フランジ４５の上に多段に積重ねる
構造とすることが望ましい。これにより、錘り板７１の
数を調整することで、正確で均一な低荷重の調整が行な
えるようになる。

【００４０】押圧ロッド２５と錘り２９と昇降台３３と
の関係は、図１１，図１２に示す如く、昇降台３３が最
上位ａ１に位置する時、押圧ロッド２５は、上位側フラ
ンジ４５が錘りケース３１の底板３９によって支持され
る。これにより、型押しピストン２１から離れた吊下げ
支持状態が確保され型押しピストン２１は、無荷重の状
態となる。

【００４１】次に、図１１，図１３に示す如く、昇降台
３３が最上位ａ１から下降し、中間位置ａ２に位置する
時、押圧ロッド２５は、成形型７の型押しピストン２１
の上端と接触し合うと共に、錘りケース３１の底板３９
が上位側フランジ４５から離れることで、押圧ロッド２
５の支持が解除される。これにより、型押しピストン２
１には、押圧ロッド２５による低荷重が作用する状態と
なる。

【００４２】次に、図１１，図１４に示す如く、昇降台
３３がさらに下降し、最下位ａ３に位置する時、錘りケ
ース３１の底板３９は押圧ロッド２５の下位側フランジ
４７と当接し、昇降台３３による支持が解除される。こ
れにより、型押しピストン２１には、押圧ピストン２５
のプラス錘り板７３を含む全荷重が２段階にわたって作
用する状態となる。

【００４３】この場合、荷重が２段階にわたって作用す
るだけでなく、３段階にわたって作用するようにしても
よい。

【００４４】例えば、図１６、図１７に示す如く、押圧
ロッド２５を兼ねる第１錘りＷ１の外に、第２錘りＷ
２、第３錘りＷ３を設ける。一方、第１錘りＷ１となる
押圧ロッド２５に、図１６に示す如く押圧ロッド２５を
吊下げ支持する第１フランジＦ１と、第２錘りＷ２が作
用する第２フランジＦ２と、第３錘りＷ３が作用する第
３フランジＦ３をそれぞれ設ける。そして、図１７に示
す如く、昇降台３３が第１支持解除位置３３ａの時、押
圧ロッド２５の支持が解除され、第１錘りＷ１が、ま
た、第２支持解除位置３３ｂの時、第２フランジＦ２を
介して第１錘りＷ１と第２錘りＷ２が、また、第３支持
解除位置３３Ｃの時、第２、第３フランジＦ２、Ｆ３を
介して第１、第２、第３錘りＷ１、Ｗ２、Ｗ３がそれぞ
れ成形型７の型押しピストン２１に順次作用する構造と
するものである。

【００４５】駆動モータ３７は、本体ケース４９内に据
付けられ、正転及び逆転の回転動力は、ウォームとウォ
ームホイールの噛み合い部７７により減速されて、前記
送りねじ３５に伝達されるようになっている。

【００４６】駆動モータ３７は、第１，第２，第３検知
スイッチ７９，８１，８３からの検知信号が制御部１５
に入力されることで、その検知信号に基づき制御部１５
からの信号によって作動制御される。

【００４７】第１検知スイッチ７９は、図８に示す如く
検知スイッチ取付プレート６７に取付けられ、昇降台３
３が最上位ａ１に位置したことを検知する位置検知用と
なっていて、昇降台回り止め板６５のドグ部６５ａが第
１検知スイッチ７９のスイッチ端子７９ａを叩くこと
で、その検知信号が制御部１５に入力される。これによ
り、駆動モータ３７は、再度、操作スイッチの信号が制
御部１５に入力されるまで作動停止を維持し続ける。

【００４８】第２検知スイッチ８１は、検知スイッチ取
付プレート６７に取付けられ、昇降台３３が最上位ａ１
から中間位置ａ２へ下降したことを検知する位置検知用
となっていて、昇降台回り止め板６５のドグ部６５ａ
が、第２検知スイッチ８１のスイッチ端子８１ａを叩く
ことで、その検知信号が制御部１５に入力される。

【００４９】これにより、駆動モータ３７は一定時間作
動停止するようになっている。

【００５０】第３検知スイッチ８３は、検知スイッチ取
付プレート６７に取付けられていて、昇降台３３が最下
位ａ３に下降したことを検知する位置検知用となってい
て、昇降台回り止め板６５のドグ部６５ａが第３検知ス
イッチのスイッチ端子８３ａを叩くことで、その検知信
号が制御部１５に入力される。これにより、駆動モータ
３７は作動停止するようになっている。

【００５１】制御部１５は、第３検知スイッチ８３から
の検知信号が入力されることで、前記駆動モータ３７の
作動を停止する一方、一定時間経過後において、前記ヒ
ータ１１を、高温の成形温度から低温度に切換え制御す
るようになっている。

【００５２】このように構成された加圧式成形装置３に
おいて、成形手順について説明する。まず、送りねじ３
５を回転させて昇降台３３を最上位ａ１まで上昇させ
る。これにより、押圧ロッド２５は、錘りケース３１に
よって上昇した吊下げ状態に支持される（図１２）。

【００５３】次に、炉体９内に成形材料１９が入れられ
た成形型７を位置決め部２７にセットする。セットされ
た成形型７は位置決め部２７によって前後・左右に動く
ことなく位置決めされる。

【００５４】次に、ヒータ１１によって炉体９内を加熱
するが、この時、予めヒータ１１で炉体９内を加熱して
おき、加熱された炉体９内へ成形型７をセットする手段
としてもよい。

【００５５】ヒータ１１によって加熱された材料１９は
順次軟化する。と同時に昇降台３３を中間位置ａ２まで
下降させる。これにより、低荷重の錘りとなる押圧ロッ
ド２５が型押しピストン２１に作用する（図４
（ｂ））。型押しピストン２１は、軟化した材料１９を
ゆっくり型７ａ内へ押圧するため、成形型７の損傷の発
生及び成形材料１９内への気泡の巻き込みは起きない。

【００５６】一定時間経過後、昇降台３３を最下位ａ３
へ下降させると、錘りケース３１の底部３９は押圧ロッ
ド２５の下位側フランジ４７と当接し、低荷重用となる
押圧ロッド２５に加えて高荷重用の錘り板７３が段階的
に型押しピストン２１に作用する。この結果、材料１９
は設定された加圧力によって型７ａ内面へ強く確実に押
しつけられ、正確にかたどりされた成形品が得られる
（図４（ｃ））。

【００５７】高荷重用の錘り板７３が作用した一定時間
経過後、炉体９内の温度は、高温の成形温度から低い温
度に制御される。これにより、成形材料１９が成形完了
後も長時間にわたって高温度の雰囲気内におかれること
がなくなり、材料の変質を防ぐことができる。

【００５８】一方、昇降台３３の上下動時に、昇降台３
３の上面には、円筒状の摺動支持体５３によって、中心
軸線Ｘから大きく外れることなく荷重がリング状に均一
に作用するため、昇降台３３に偏位したモーメント荷重
が作用しなくなる。この結果、送りねじ３５との間でか
たよった当りがなくなり昇降台３３の円滑な上下動が確
保される。

【００５９】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の加圧
式成形装置によれば、次のような効果を奏する。

【００６０】（１）錘りによって、材料に適する設定さ
れた弱い加圧力から強い加圧力へ段階的に、しかも、均
一に加圧することができる。このため、成形型の損傷や
成形体への気泡の巻き込みが防止され、正確な成形品を
得ることができる。

【００６１】（２）前後・左右の四方向の内、少なくと
も一方向の動きを規制する位置決め部によって、炉体内
の熱等に影響されることなく成形型を正しい位置に正確
にセットすることができる。

【００６２】（３）成形完了後、成形品は、高温の状態
に長時間にわたっておかれることがなくなり、材料の材
質変化を最小に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる加圧式成形装置の概要説明
図。

【図２】炉床板の位置決め部に成形型をセットした説明
図。

【図３】径の小さい位置決め部に成形型をセットした別
の実施形態を示す図２と同様の説明図。

【図４】成形型の動作説明図。

【図５】位置決め部の別の実施形態を示した説明図。

【図６】位置決め部の別の実施形態を示した説明図。

【図７】錘りケースの概要斜視図。

【図８】錘り支持機構の分解説明図。

【図９】送りねじ、昇降台、支持ブラケットの関係を示
した説明図。

【図１０】錘り支持機構を平面からみた概要断面図。

【図１１】第１，第２，第３検知スイッチと昇降台との
関係を示した説明図。

【図１２】昇降台が最上位の時の動作説明図。

【図１３】昇降台が中間位置の時の動作説明図。

【図１４】昇降台が最下位の時の動作説明図。

【図１５】押圧ピストンに錘り板を設けた図１と同様の
概要説明図。

【図１６】荷重が３段階にわたって順次作用するように
した別の実施形態の説明図。

【図１７】第１錘り、第１、第２錘り、第１、第２、第
３錘りの順に荷重が作用するようにした図１６の動作
図。

【符号の説明】

１ 電気炉本体 ７ 成形型 ９ 炉体 １１ ヒータ １７ 錘り支持機構 ２１ 型押しピストン ２５ 押圧ロッド ２９ 錘り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 豊 東京都中央区日本橋中洲６番９号 ヤマト ラボテック株式会社内 (72)発明者 大野 秀樹 山口県徳山市御影町１番１号 株式会社ト クヤマ内 (72)発明者 関野 雅人 山口県徳山市御影町１番１号 株式会社ト クヤマ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形型の出し入れが可能な炉体内を加熱
   するヒータを備えた電気炉本体と、炉体内にセットされ
   た成形型の型押しピストンに荷重を加える錘りと、錘り
   を支持し、型押しピストンへの荷重を解除する支持状態
   と、錘りの支持を解除し、型押しピストンへ錘りの荷重
   を加える支持解除状態とに切換え可能な錘り支持機構と
   から成ることを特徴とする加圧式成形装置。
2. 【請求項２】 錘り支持機構は、型押しピストンへ錘り
   の荷重を加える支持解除時に、低荷重から高荷重へ段階
   的に荷重が加わるよう錘りの支持を複数回にわたって解
   除することを特徴とする請求項１記載の加圧式成形装
   置。
3. 【請求項３】 炉体内に、成形型をセットする出し入れ
   可能な炉床板を設け、炉床板の上面に、前後左右の四方
   向の動きの内、少なくとも三方向の成形型の動きを規制
   し位置決めを図る位置決め部を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の加圧式成形装置。
4. 【請求項４】 炉体内を加熱するヒータは、錘りの支持
   を解除した支持解除完了時から所定時間経過後に、制御
   部からの信号によって成形温度より低い温度にコントロ
   ールされることを特徴とする請求項１記載の加圧式成形
   装置。