专利名称：用于加压成形电介质块的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于加压成形一电介质块的方法。
日本未审定的实用新型55-71697所介绍的一种众所周知的加压成形方法将结合
图17～19B进行描述。图17显示了一个模具507、一上冲头508和一下冲头509。随着下降，上冲头508进入模具507(见图18)，下冲头509位于模具507内。上冲头508和下冲头509分别具有芯轴510和511，它们分别垂直地可运动地在彼此偏心的位置插入上、下冲头508、509。在各自的弹簧512和513作用下，芯轴510和511彼此相向。
上述模压设备用于压制一具有孔516和一台阶515的电介质块520(图19A和19B)。在模压设备中，下冲头509的芯轴511被升高到预定高度，如图17所示，上冲头508下降，因此，压缩粉末电介质陶瓷514，同时芯轴510与芯轴511接触，如图18所示。因此，获得图19A和19B所示的电介质块520。
为了避免在台阶515的附近出现裂纹，粉末的电介质陶瓷514必须用此方式被压缩，即要被模压的陶瓷的密度在区域A1、A2和A3(图18)是相同的。
然而，在众所周知的加压成形方法中，通过控制弹簧512和513之间的弹性力的平衡，控制垂直的相对的芯轴510和511之间的接触部分的位置，难以准确地控制压力成形期间芯轴510和511彼此接触的界面的位置。因此，出现这样的问题，即区域A2内的陶瓷密度不同于区域A1和A3内陶瓷的密度，因此，台阶515附近可能出现裂纹。
因此，本发明的目的是提供一种用于加压成形电介质块的方法，此时，在压力成形期间，上、下芯轴之间的接触部分的位置可以被准确地控制，在电介质块的台阶附近不可能出现裂纹。
为实现此目的，根据本发明的一个方面，一种用于加压成形电介质块的方法使用加压成形设备，所述设备具有一上模和一下模，所述上模包括被配置有可滑动地运动的上芯轴的上冲头，所述下模包括一具有沟槽的模具和一被配置有可滑动地运动的下芯轴的下冲头，上冲头可在模具的沟槽内滑动地运动，下冲头被结合在模具的沟槽内。所述方法包括如下步骤当下芯轴从下冲头突出而伸进沟槽时，向沟槽内填充预定数量的粉末电介质材料；至少移动上模和下模中的一个，以便彼此接近并相互接触，使上芯轴的下表面和下芯轴的上表面在它们之间的界面彼此接触；向下冲头移动上芯轴和下芯轴，同时上、下芯轴在界面上保持彼此接触，并将所述界面移动到填充有粉末电介质材料的沟槽内的预定位置；利用上、下冲头之间的相对运动，在沟槽内压缩粉末电介质材料，同时上芯轴和下芯轴在界面保持彼此接触，因此，形成电介质块。
在用于加压成形电介质块并符合本发明所推荐示例的方法中，上、下芯轴的形状是圆柱形，r1代表下芯轴的半径，r2代表上芯轴的半径，p代表下芯轴的轴线和上芯轴的轴线之间的偏差，并满足表达式0≤p≤r1＋r2。
在上述转移步骤中，粉末电介质材料被分布在沟槽内，不能显著地向沟槽内的粉末电介质材料施加压力，以便形成电介质块1的形状，也不能在施压方向上扩展。因此，通过压缩沟槽内的粉末电介质材料，沟槽内的粉末电介质材料的密度基本上均匀。在电介质块上例如介质膜滤光片或电介质双工器(duplexer)所形成的孔的台阶部分的附近，不可能出现裂纹。
在这种布置中，上模和下模可以被独立地伺服控制，上、下芯轴之间的接触部分的位置可以被准确地控制，因此，可以更可靠地使沟槽内的粉末电介质材料的密度均匀。
通过结合附图对本发明所进行的描述，本发明别的特性和优点将变得清楚。
图1是利用本发明第一示例的加压成形方法所形成的电介质块的透视图；图2是图1所示电介质块的前视图；图3是一纵向断面图，示意性显示了用于加压成形图1所示电介质块的方法；图4是一纵向断面图，示意性显示了图3所示方法的后续步骤；图5是一纵向断面图，示意性显示了图4所示方法的后续步骤；图6是一纵向断面图，示意性显示了图5所示方法的后续步骤；图7是一纵向断面图，示意性显示了图6所示方法的后续步骤；图8是一利用符合本发明第二示例的加压成形方法所形成的电介质块的透视图；图9是图8所示电介质块的前视图10是一纵向断面图，示意性显示了用于加压成形图8所示电介质块的方法；图11是一纵向断面图，示意性显示了图10所示方法的后续步骤；图12是一纵向断面图，示意性显示了图11所示方法的后续步骤；图13是一纵向断面图，示意性显示了图12所示方法的后续步骤；图14是一纵向断面图，示意性显示了图13所示方法的后续步骤；图15是一利用符合本发明另一示例的加压成形方法所形成的电介质块的前视图；图16是一沿图15所示的电介质块的XVI-XVI线所作的断面图；图17是一纵向断面图，显示了众所周知的加压成形方法；图18是一纵向断面图，示意性显示了图17所示方法的后续步骤；图19A和19B分别是通过图17和18所示步骤所形成的电介质块的前视图和断面图。
下文将结合附图介绍一种符合本发明所推荐示例的用于加压成形电介质块的方法。
图1和图2显示了利用符合本发明第一示例的加压成形方法所形成的适用于介质膜滤光片的电介质块1。电介质块1具有一对同轴谐振器孔2a和2b，所述孔通过电介质块1的相反的表面1a和1b之间。同轴谐振器孔2a和2b分别包括具有圆形部分的大直径部分22a和22b和具有圆形部分的小直径部分23a和23b。
小直径部分23a和23b分别与大直径部分22a和22b不同心。在所推荐的示例中，同轴谐振器孔2a和2b的不同部分直径和位置满足表达式r1－r2≤p≤r1＋r2，此时r1代表每个大直径部分22a或22b的半径，r2代表每个小直径部分23a或23b的半径，p代表每个大直径部分22a或22b的轴线和每个小直径部分23a或23b的轴线之间的偏差(看图2)。同轴谐振器孔2a和2b用此方式彼此偏移，即从横截面方向看，每个小直径部分23a或23b被部分设置在每个大直径部分22a或22b的横截面的外边。被设置在大直径部分22a和小直径部分23a之间界面的台阶24a或被设置在大直径部分22b和小直径部分23b之间界面的台阶24b位于长度为L的同轴谐振器孔2a和2b的纵向中间点(L/2)。
大直径部分22a或22b的轴线和小直径部分23a或23b的轴线之间的偏移p的距离最好被如此设定，满足表达式0≤p≤r1＋r2，因此，p可能是0，也就是说，大直径部分22a或22b的轴线和小直径部分23a或23b的轴线可能重合。
参考图3，用于形成上述电介质块1的加压成形设备具有下模6和上模7。下模6包括一个模具5和一个下冲头61，所述下冲头6具有可相对于它滑动地运动的下芯轴71a和71b。在纵向视图上看，模具5具有矩形沟槽51。下芯轴71a和71b是半径为r1的圆柱体。上模7包括一个上冲头62和上芯轴72a和72b，上芯轴72a和72b可相对于上冲头62滑动地运动，下芯轴72a和72b是半径为r2的圆柱体。
下模6和上模7的位置被独立地被伺服控制。直流伺服电动机M1、M2、M3和M4分别驱动下芯轴71a和71b、模具5、上冲头62和上芯轴72a和72b在垂直方向上、下运动。测量作为基准平面的下冲头61的上表面到上冲头62的下表面的距离、下冲头61的上表面到上芯轴72a和72b的下表面的距离、下冲头61的上表面到下芯轴71a和71b的上表面的距离和下冲头61的上表面到模具5的上表面的距离，根据由此所获得的位置信息，直流伺服电动机M1、M2、M3和M4被数字化控制。“操作期间的实际位置”和“被设计的位置”(期望值的输入信号)之间的差别被控制，以便补偿。
下文将介绍用于形成上述电介质块1的加压成形方法。如图3所示，下芯轴71a和71b被升高到高度f1，加压成形设备被填充预定数量的粉末电介质材料4，所述材料4包括陶瓷例如钡-钛类型的陶瓷或钡-钛-钕类型的陶瓷(填充步骤)。根据第一示例，粉末电介质材料4被填充到沟槽51中并基本上到达与高度f1相同的高度。
上模7下降直到上冲头62和上芯轴72a和72b与下芯轴71a和71b的上表面接触为止，停止下降，如图4所示(接近步骤)。在后续步骤中，上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b的接触面分别形成同轴谐振器孔2a和2b的台阶24a和24b。
当上、下冲头保持静止时，上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b向下向着下冲头61滑动，如图5所示。当出现上述情况时，上芯轴72a和72b的下表面和下芯轴71a和71b的上表面分别保持彼此接触，因此，不对沟槽51内的粉末电介质材料4施加压力。
当上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b的之间的界面F在沟槽内51内到达预定位置，上芯轴72a72b和下芯轴71a和71b停止它们的向下运动(转移步骤)。
因此，粉末电介质材料4被分布在沟槽51内，因此，形成电介质块1的形状。此时，当下冲头61的上表面和上冲头62的下表面之间的距离是L1时，上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b之间的界面F位于距下冲头61的上表面L1/2，上冲头62与粉末电介质材料4接触。
如图6所示，模具5、上冲头62、上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b相对于下冲头61向下运动，压缩粉末电介质材料4，因此形成了电介质块1(压缩步骤)。上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b一起向下运动，并保持上表面和下表面彼此接触。上冲头62、上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b分别被伺服电动机M1、M2、M3和M4驱动而下降，所以在压缩步骤期间，上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b的之间的界面F在所有时间内都分别处于上冲头62的下表面和下冲头61的上表面之间的中间点。根据下芯轴71a和71b的下降动作，模具5也受伺服电动机M2的驱动而下降。具体地说，模具5的向下运动和下芯轴71a和71b的向下运动之间具有线性关系。
如图7所示，当压缩步骤被完成后，模具5和下芯轴71a和71b向下运动，上冲头62和上芯轴72a和72b向上运动，被模压后的电介质块1被取出(出料步骤)。
在上述方法的转移步骤中，沟槽51内的粉末电介质材料4没有被明显地被加压并分布在沟槽51内，以便被下模6和上模7形成被加压后的电介质块的形状。因此，沟槽51内的粉末电介质材料4被压缩，因此，沟槽51内的粉末电介质材料4的密度基本上是均匀的。因此在本发明所生产的电介质块1中，在同轴谐振器孔2a和2b的台阶24a和24b的附近区域不会出现裂纹。
由于上模7和下模6的位置分别独立地被伺服控制，上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b的之间的界面F被准确地控制，以保持在上、下模之间的中间位置，施加在沟槽内的粉末电介质材料上的压力保持基本上均匀，沟槽51内的粉末电介质材料4的密度保持基本上均匀。
(结合图8～14的第二示例)图8是利用符合本发明第二示例的加压成形方法所形成的电介质块的透视图。图9是图8所示的电介质块的前视图。与第一示例中的电介质块1相同，图8和9所示的电介质块被用于介质膜滤光片。电介质块2具有一对同轴谐振器孔2a和2c，所述孔通过电介质块2的相反的表面1a和1b之间。同轴谐振器孔2a和2c分别包括具有圆形部分的大直径部分22a和22c和具有圆形部分的小直径部分23a和23c。小直径部分23a的轴线和大直径部分22a的轴线偏心。小直径部分23c的轴线基本上与大直径部分22c的轴线同心。
下文将介绍用于形成上述电介质块2的加压成形设备。与第一示例中相同的元件使用相同的附图标记来代表，并不再进行介绍。
在图10中，加压成形设备具有一下模6和一上模7。下模6包括一个模具5和一个下冲头61，所述下冲头6具有可相对于它滑动地运动的下芯轴71a和71c。下芯轴71c包括一具有半径r1的圆柱体部分74a和一在圆柱体部分74a的上端与圆柱体部分74a同心连接的半径为r2的圆柱体部分74b，r2＜r1。下芯轴71c包括形成同轴谐振器孔2c的大直径部分22c的部分和形成同轴谐振器孔2c的小直径部分23c的另一部分，下芯轴71c被彼此形成整体的部分。上模7包括一个配置有上芯轴72a的上冲头62和孔62a，上芯轴72a可相对于上冲头62滑动地运动，下芯轴71c的圆柱体部分74b被插入孔62a(在空62a内，圆柱体部分74b滑动地运动)。
在符合第二示例的同轴谐振器孔2a和2c中，只要满足0≤p≤r1＋r2，0≤p≤r1－r2，小直径部分23a和23c可以分别与大直径部分22a和22c偏心，其中r1代表大直径部分22a或22c的半径，r2代表小直径部分23a或23c的半径，p代表大直径部分22a或22c的轴线和下直径部分23a或23c的轴线之间的偏差(看图9)，同轴谐振器孔2a具有这样的形状，即从横截面视图上看，小直径部分23a的横截面部分地位于大直径部分22a的横截面的外面。同轴谐振器孔2c具有这样的形状，即从横截面视图上看，小直径部分23c的横截面位于大直径部分22a的横截面内。
下模6和上模7的位置被独立地被伺服控制。直流伺服电动机M1、M2、M3、M4和M5分别垂直地驱动下芯轴71a、71c、模具5、上冲头62和上芯轴72a。测量作为基准平面的下冲头61的上表面到上冲头62的下表面的距离、下冲头61的上表面到上芯轴72a的下表面的距离、下冲头61的上表面到下芯轴71a和71c的上表面的距离和下冲头61的上表面到模具5的上表面的距离，根据由此所获得的位置信息，直流伺服电动机M1～M5被数字化控制。
下文介绍用于加压成形电介质块2的方法。如图10所示，下芯轴71a和71c被升高到高度f1，加压成形设备被填充预定数量的粉末电介质材料4(填充步骤)。根据第二示例，粉末电介质材料4被填充到沟槽51中并基本上到达与高度f1相同的高度。
上模7下降，直到上冲头62和上芯轴72a与下芯轴71a的上表面接触为止，停止下降，如图11所示(接近步骤)。在采用与第一示例相同方式的后续步骤中，上芯轴72a的下表面和下芯轴71a的下表面彼此接触的界面形成同轴谐振器孔2a的台阶24a。
当上芯轴的下表面和下芯轴的上表面保持彼此静止时，上芯轴72a和下芯轴71a向下向着下冲头61滑动，如图12所示，以便不对沟槽51内的粉末电介质材料4施加压力。当上芯轴72a和下芯轴71a之间的界面F在沟槽内51内到达预定位置，上芯轴72a和下芯轴71a停止它们的向下运动(转移步骤)。由于下芯轴71c的台阶73已经被设置在沟槽51内的预定位置上，根据第二示例，在转移步骤期间，不必垂直地移动下芯轴71c。
因此，粉末电介质材料4被分布在沟槽51内，以便形成电介质块2的形状。此时，当下冲头61的上表面和上冲头62的下表面之间的距离是L1时，上芯轴72a和下芯轴71a之间的界面F和下芯轴71c的台阶73位于距下冲头61的上表面L1/2处。
在图13中，模具5、上冲头62、上芯轴72a和下芯轴71a和71c相对于下冲头61向下运动，压缩粉末电介质材料4，因此形成了电介质块2(压缩步骤)。上芯轴72a和下芯轴71a一起向下运动，同时上表面和下表面在界面F彼此接触。上冲头62、下芯轴71a和71c和上芯轴72a分别被伺服电动机M1、M2、M4和M5驱动而下降，所以在压缩步骤期间，上芯轴72a和下芯轴71a之间的界面F和下芯轴71c的台阶73都处于上冲头62的下表面和下冲头61的上表面之间的中间点(中途点)。
如图14所示，当压缩步骤被完成后，模具5和下芯轴71a和71c向下运动，上冲头62和上芯轴72a向上运动，被模压后的电介质块2被取出(出料步骤)。根据下芯轴71a和7cb的下降动作，模具5也受伺服电动机M3的驱动而下降。具体地说，模具5的向下运动和下芯轴71a和71c的向下运动之间具有线性关系。
符合第二示例的加压成形方法与符合第一示例的加压成形方法具有相同的操作效果。
(结合图15和16的其它示例)本发明并不局限于第一和第二示例，在本发明的精神和范围内，可以进行不同的改进。例如但并不局限，下文将介绍几种改进。
虽然根据第一和第二示例，在接近步骤和转移步骤之间，上模7停止运动，可以在不停止上模7的情况下而从接近步骤进行到转移步骤。虽然在转移步骤和压缩步骤之间，上芯轴72a和72b和下芯轴71a和71b停止下降，可以在不停止下降的情况下，从转移步骤过渡到压缩步骤。
在接近步骤期间，下芯轴71a和71b的上表面可能从粉末电介质材料4的上表面伸出，所以上芯轴72a和72b分别和下芯轴71a和71b接触，两者之间没有粉末电介质材料4。
根据第一示例，通过上冲头62和上芯轴72a和下芯轴71a等向下向着下冲头61运动，同时下冲头61是固定的，粉末电介质材料4被压缩。另一种方案是，通过下冲头61向上运动和上冲头62向下运动，同时界面F被固定在上冲头62和下冲头61之间的中间位置，粉末电介质材料4可以被压缩。
可以在电介质块上形成任何数量和任何形状的同轴谐振器孔。例如本发明也适用于图15和16所示的电介质块11，所述电介质块11可以被用做电介质双工器。图15是电介质块11的前视图，图16是一沿图15所示的电介质块11的XVI-XVI线所作的断面图。电介质块11具有7个同轴谐振器孔9a～9g。
同轴谐振器孔9a～9c、9e和9g中的每个孔的大直径部分的轴线和小直径部分的轴线彼此偏移。同轴谐振器孔9e和9g中每个孔的小直径部分的横截面部分地位于大直径部分的横截面的外面。同轴谐振器孔9d和9f中每个孔的小直径部分和大直径部分同轴。同轴谐振器孔9d的小直径部分和大直径部分具有相同的半径。
同轴谐振器孔9a～9c的台阶、同轴谐振器孔9e和9g的台阶和同轴谐振器孔9f的台阶的位置在轴向彼此不同。此时上芯轴和下芯轴之间的界面和下芯轴的台阶被如此设置，所以在压缩期间，从各自接触部分和台阶到上冲头的下表面的距离与从各自接触部分和台阶到下冲头上表面的距离的比值被保持不变。虽然在第一和第二示例中使用圆柱形上、下芯轴，芯轴可以有别的形状的横截面，例如矩形或椭圆形。当使用矩形横截面的上、下芯轴时，可以形成具有矩形横截面的孔。圆形横截面的芯轴也可以与矩形横截面的芯轴一起被使用。例如圆形横截面的上芯轴也可以与矩形横截面的下芯轴一起被使用，用于形成同轴谐振器孔。
形成在电介质块上的同轴谐振器孔的大直径部分和小直径部分之间的半径关系并不局限于r1＞r2，可以是r1＜r2或r1＝r2。
虽然直流伺服电动机最好被用于垂直地移动上、下芯轴和类似元件，任何可以以预定精度控制位置的电动机、气缸或类似产品可以被使用。
上、下芯轴之间的偏移方向并不局限于水平方向，如图15所示，也可以在垂直或倾斜方向上偏移。
以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。
权利要求
1.一种使用用于加压成形电介质块的加压成形设备而加压成形电介质块的方法，所述设备具有一上模和一下模，所述上模包括被配置有可滑动地运动的上芯轴的上冲头，所述下模包括一具有沟槽的模具和一被配置有可滑动地运动的下芯轴的下冲头，上冲头可在模具的沟槽内滑动地运动，下冲头被结合在所述模具的沟槽内，所述方法包括当下芯轴从下冲头突出而伸进沟槽时，向沟槽内填充预定数量的粉末电介质材料；移动上模和下模中的至少一个，以便彼此接近并相互接触，使上芯轴的下表面和下芯轴的上表面在上下模间的交界面彼此接触；向下冲头移动上芯轴和下芯轴，同时上、下芯轴在界面上保持彼此接触，并将所述界面移动到填充有粉末电介质材料的沟槽内的预定位置；利用上、下冲头之间的相对运动，在沟槽内压缩粉末电介质材料，同时上芯轴和下芯轴在界面保持彼此接触，因此，形成电介质块。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于上模和下模的各组件的位置分别独立地被伺服控制。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于上、下芯轴的形状是圆柱形，r1代表下芯轴的半径，r2代表上芯轴的半径，p代表下芯轴的轴线和上芯轴的轴线之间的偏差，并满足表达式0≤p≤r1＋r2。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于上、下芯轴的形状是圆柱形，r1代表下芯轴的半径，r2代表上芯轴的半径，p代表下芯轴的轴线和上芯轴的轴线之间的偏差，并满足表达式0≤p≤r1＋r2。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于还包括，使用电介质块作为介质膜滤光片或电介质双工器的一部分。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于还包括，使用电介质块作为介质膜滤光片或电介质双工器的一部分。
7.根据权利要求2所述方法，其特征在于还包括，使用电介质块作为介质膜滤光片或电介质双工器的一部分。
8.根据权利要求3所述方法，其特征在于还包括，使用电介质块作为介质膜滤光片或电介质双工器的一部分。
全文摘要
在上芯轴和下芯轴保持彼此接触的同时,上芯轴和下芯轴滑动地移向下冲头,用一种方式使上芯轴和下芯轴之间的界面F被移动到沟槽内的预定位置,所述方式即压力没有被施加到分布在沟槽内的粉末电介质材料上。在上芯轴和下芯轴保持彼此接触的同时,沟槽内的粉末电介质材料被上冲头和下冲头所压缩,因此,形成了电介质块。
文档编号B29C43/00GK1330991SQ01123390
公开日2002年1月16日 申请日期2001年6月21日 优先权日2000年6月21日
发明者柳濑航, 樋口之雄 申请人:株式会社村田制作所