JP2784716B2

JP2784716B2 - 陶磁器の成形方法及び成形装置

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Publication number: JP2784716B2
Application number: JP6022244A
Authority: JP
Inventors: 健伊賀
Original assignee: AIZU GAISHI KK; ARUTATSUKU KK
Current assignee: AIZU GAISHI KK; ARUTATSUKU KK
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JPH07227822A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、型枠内に収めた坏土
に、押型を回転させながら又は回転させずに押し付けて
プレス成形する方法に於いて、坏土に振動を与えつつプ
レスすることにより、坏土の密度分布が不均等であった
り、成形品の形状が複雑であっても、成形不良品が殆ど
生ぜず、又、成形品の強度が高められる様にした陶磁器
の成形方法及び成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、形状が複雑な送電用碍子を作る
には、泥漿を鋳込成形する方法が行われて来た。然しこ
の成形法は作業能率がすこぶる悪いうえに、成形品の寸
法精度や強度特性が劣るので、最近では、プレス成形と
ロクロ成形とを折衷した成形法が採用される様になって
来た。この成形法の概略は、図７に示した様に、取外し
式の底板５２を備えた型枠５１内に納めた所定量の坏土
５０Ａに、押型（丸鏝）５３を回転させながら押し付け
て、先ず、碍子の内側形状をプレス成形する。次に、図
８の様に突上用のシリンダー５４で押上げて脱型し成形
素地５０Ｂの外形を、旋盤様の切削機を使って削り上げ
る。完成した成形素地は、十分に乾燥させたうえ、釉薬
を掛けて焼成される。尚、「特開平４−２９２９０３」
には、大形で一体成形が困難な為に、分割成形法によっ
て作らざるを得ない陶磁器に就いて、成形品の組合わせ
時の接着用坏土の密度が不均一になる問題を解消する為
の技術が示されている。この技術は、オーガーを備えた
土練機から押出された坏土を分割成形した下部接合部に
収め、この成形品を、振幅５０〜８０ｍｍ、振動数２８
〜３０回／分の条件下で振動させて、坏土を接合部に満
遍なく落ち着かせた後、落ち着いた坏土に上部成形品を
押し付けてプレス成形するという、二段階の作業工程を
含んでいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記のプ
レス成形とロクロ成形の折衷法によると、製品の形状が
複雑になるにつれて、乾燥段階で素地に亀裂が入る傾向
が次第に顕著になって来る。この亀裂発生の主因は、オ
ーガーを内蔵した真空土練機の混練押出しにより、坏土
の密度分布が、粗な層と密な層とが交互に重なった積層
状態になってしまう。この様な坏土に無理に押型を押付
けると密度分布は益々偏ってしまい、生じた内部応力が
限界に達すると亀裂が発生し易くなる。そして、成形品
の形状が複雑になる程、坏土の押圧に伴って生ずる内部
応力が大きくなるし、又、成形品の各部位毎の密度のバ
ラ付きが大きくなることも亀裂発生の要因となる。この
様な不都合は、「特開平４−２９２９０３」の方法によ
っては解消出来ない。そこで、本発明の目的は、プレス
成形とロクロ成形の折衷法において、その成形過程で、
坏土の密度分布を強制的に均等化させると共に、坏土の
組織を緻密化させる作用力が生ずる様に構成した、陶磁
器の成形方法及び成形装置を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
の、本発明による陶磁器の成形方法は、成型品の外形に
倣った複雑な凹凸形状を備える押型を、該押型を支持す
る縦向きの回転軸の周りに回転させながら、振動させつ
つある型枠に収めた杯土に押し付けて成形を行うことを
特徴とする。前記振動の振動数は、５〜１００回／秒、
好ましくは１０〜５０回／秒とし、振幅は、０．０５ｍ
ｍ〜３．０ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍに
するとよい。又、本発明による陶磁器の成形装置は、装
置本体Ａの基盤３に弾性支持部材５を介して支持された
振動台６と、該振動台６に着脱自在に載置される型枠１
と、該型枠１内に収容した杯土に押付けられる上型３１
又は下型４１と、前記上型３１又は下型４１を下降動又
は上昇動させる上型下降手段３４又は下型上昇手段４
４、及びこれ等両手段の駆動制御装置と、前記振動台６
を所定の振動数と振幅で振動させる起振機構８，１１と
を具備する構成にするとよい。そして、前記起振機構
８，１１は、前記振動台６にカム外周面を接触させて該
振動台６に振動を与える偏心カム８ａを備える構成と
し、複数の前記偏心カム８ａの夫々のカム外周面を、互
いに非同期的に個別に前記振動第６に接触させて、複雑
な振動を起こさせる様にするとよい。又、前記起振機構
８，１１によって発生させた振動が、前記型枠１に直接
伝えられる様にしてもよい。更に、前記上型３１又は下
型４１を垂直軸周りに回転させる型回転手段３３，４
３、及びこの回転速度を上型３１及び下型４１の外形や
杯土の性質に応じて経時変化させる回転制御装置を設
け、前記上型下降手段３４及び下型上昇手段４４の上下
動を、成形品の外形や杯土の性質等に応じて経時変化さ
せる駆動制御装置を付設するとよい。前記上型３１又は
下型４１は、前記駆動制御装置によって、所定の周期と
ストロークで上下及び前後（又は円周）方向に揺動させ
る様にするとよい。そして、前記弾性支持部材５は、ウ
レタンゴム製のブロックで構成するとよい。

【０００５】

【作用】本発明の成形方法によれば、坏土を収めた型枠
を、振動数が、５〜１００回／秒、好ましくは１０〜５
０回／秒、振幅が、０.０５ｍｍ〜３.０ｍｍ、好ましく
は０.１ｍｍ〜１.０ｍｍの条件下で振動させつつ、成形
品の外形に倣った凹凸形状を備える押型を坏土に押し付
けることによって、水分を２０％近く含んだ坏土は、丁
度、地震発生時に流動化現象を起こした地盤と同様に著
しく流動性を帯びるので、オーガーを備え真空土練機か
ら押し出されたままの、原料粒子の粒度分布が極めて不
均等な坏土でも、密度分布の方向に左右されず、押型に
圧迫されても内部応力を発生し難くなる。従って、成形
済み坏土の乾燥時に亀裂が生ずる恐れは殆ど無くなり、
同時に、振動を受けた坏土は組織が著しく緻密化するの
で、完成陶磁器の強度特性等が目立って向上する。型枠
に及ぼす最適の振動数及び振幅は、坏土の組織や成形品
の形状如何によって大きく左右されるが、様々の実験結
果によれば、概ね上記の数値範囲内に納めるのが、上記
効果と必要以上の振動を与えないという見地からして適
当である。又、本発明の成形装置によれば、型枠１を保
持する振動台６は、弾性支持部材５を介して基盤３に組
付けてあるので、この弾性支持部材５の振動特性が振動
台６の振動状態をより複雑化させて、密度分布の均等化
及び組織緻密化の効果がより高められる。更に、成形品
の外形や使用坏土の性質に応じて、押型（上型３１，下
型４１）の回転数や上下動速度を、予め試行錯誤により
設定した作動プログラムに従って経時的に自動変化させ
ることによって、未熟な作業者でも、押型の押圧に伴っ
て坏土内に大きな応力が発生したり、成形品中に空気が
残存したり、欠損部分が出来る不具合を略完全に無くせ
る。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明を送電用碍子を成形する場合
に適用した一実施例に就いて、図１〜６を参照しながら
説明する。成形装置の要部を成す装置本体Ａの構成を示
した図１〜図３に於いて、１は成形用の型枠で、全体と
して円筒形をなし、その内周面下端部には、着脱式の底
板２を受止めるフランジ部１ａを周設し、外周面上部に
は、据置用フランジ部１ｂを周設している（図３参
照）。

【０００７】３は装置本体Ａの基盤で（図１,４参
照）、この基盤３上の左右両側には、夫々角柱状をした
架台部４，４を、前後方向に平行状に取着している。架
台部４，４の夫々の対向側面には、ウレタンゴム製で角
柱ブロック状の弾性支持部材５，５を、夫々嵌合式に取
着している。６は角盤状をした振動台で、対置された１
組の弾性支持部材５，５の対向側面間で挟持されてい
る。この挟持面には嵌合用の凹凸条を設けている。

【０００８】振動台６には、型枠１を落とし込ませてそ
の据置用フランジ部１ｂを受止める、型枠保持孔（図示
略）を設けている。据置用フランジ部１ｂは、その複数
箇所を振動台６にボルト止して、振動中の型枠１がガタ
付かない様にしている。

【０００９】１組の架台部４，４には、夫々の前後両端
近くに、各１組づつの軸受７，７が左右に対向状に組込
まれている（図１，３参照）。対向して位置するた各１
組の軸受７，７間には、弾性支持部材５，５及び振動台
６を貫通した状態で、回転軸８，８を架設している。そ
の為、弾性支持部材５及び振動台６の前後両端近くに、
回転軸８の挿通穴５ａ，６ｂを夫々左右方向に設けてい
る。

【００１０】回転軸８の軸径は一様ではなく、図１，３
に示した様に、振動台６を貫通する径大部分８ａの左右
両側に、径小部分８ｂ，８ｂを夫々一体に連ねた形態を
備えている。この実施例では、径大部分８ａの軸径は１
７ｍｍ、径小部分８ｂの軸径８ｂは１５ｍｍに設定して
いる。然も、径大部分８ａは、図３に誇張して示した様
に、両側の径小部分８ｂに対して同軸状ではなくて、偏
心状に連結されている。その為、径大部分８ａは、後述
する様に偏心カムとして作用する。この実施例では、径
小部分８ｂに対する径大部分８ａの偏心量（両軸のズレ
距離）を、０.２５ｍｍに設定している。そして、振動
台６の前後の軸挿通孔６ｂ，６ｂの左右両端部には、図
１，３に示した様に、回転軸８の径大部分８ａの左右両
端部を挿嵌させるニードルベアリング９を夫々組付けて
いる。

【００１１】各回転軸８の径小部分８ｂの右端は架台部
４の側方に突出させてあり、この突出部分にプーリー１
０を夫々取着している。一方、基盤３上の右側（図示中
で）部分には、両回転軸８，８を同期的に回転させる主
モータ１１が据置かれている。主モータ１１の回転数
は、付設の回転制御装置（図示略）により、所定の作動
プログラムに従って経時変化させられる。そして、モー
タ軸１２に取着したプーリー１３と、２つのプーリー１
０，１０の間に、タイミングベルト１４をトライアング
ル状に掛着している。

【００１２】図４，図５は、成形装置の全体構成を示し
ている。２１は角筒状の主柱で、その中間高さ位置に、
横長矩形状の側盤２２を主柱２１対してＴ字形の配置で
連結している。側盤２２には、平行する二条のガイドレ
ール２３，２３を横向きに設けている。このガイドレー
ル２３，２３には、装置本体Ａを載架した移動台２４
を、左右動可能に組付けている。

【００１３】側盤２２の左端には、移動台２４を左右動
させる移動用シリンダー２５を設置し、側盤２２の左端
に近くの下方には、型枠１内で成形された成形物を型枠
１の上方に押し出す押出用シリンダー２６を配設してい
る。

【００１４】主柱２１には、型枠１内に上下両側から夫
々押し込まれる上型３１と下型４１とを、夫々上下動及
び回転動可能に組付けている。３２は上型３１を垂下支
持する支軸で、その上端には、上型３１を所要の速度で
回転させるモータ３３を組付けている。図５の３４は、
上型３１を上下動させる上下動用シリンダー（上型下降
手段）で、その作動杆と支軸３２とは、ブラケット３５
及び支軸３２に支持部材３６を介して連結されている。
下型４１も、上型３１と同様に、支軸４２及び支持部材
４６に支持されて、モータ４３及び上下動用シリンダー
（下型上昇手段）４４により、回転及び上下動される。
４５はブラケットである。

【００１５】モータ３３，４３は、付設の回転制御装置
（図示略）によって、その回転数を予め設定した作動プ
ログラムに従って経時変化させられる様にしている。
又、上下動用シリンダー３４，４４も、付設の駆動制御
装置（図示略）によって、その上下動速度を予め設定し
た作動プログラムに従って経時変化させ、又、必要に応
じて、任意の周期とストロークを以て上下に揺動させら
れる様にしている。

【００１６】次に、上記構成の作用を説明する。成形装
置の作動待機時には、移動台２４はガイドレール２３の
左端に移動されている。又、上型３１及び下型４１は、
夫々上昇又は下降し切った位置にもたらされている。成
形装置の作動開始に先立って、主モータ１１、モータ３
３，４３の夫々の回転数、及び上下動シリンダー３４，
４４の夫々の上下動を経時変化させるプログラムを、予
め、個々の成形品の形状や使用坏土の性質に最も適合す
る様に試行錯誤により決定したデータに従って、夫々の
制御装置にインプットして置く。

【００１７】そして、図示を省いた坏土供給装置、又は
手作業によって、型枠１内に所定量の坏土を収めたう
え、移動台２４を上型３１の直下位置にもたらす。この
状態で成形装置の起動スイッチを押すと、回転軸８が所
定の回転プログラムに従って、例えば、最初は３０回／
秒の早さで回転し始め、又、上下動用シリンダー３４，
４４が所定の駆動プログラムに従って下降及び上昇動し
始める。

【００１８】回転軸８は、その左右両側の径小部分８
ｂ，８ｂを、基盤３に固定した軸受７に夫々支持されて
いるので、径小部分８ｂ，８ｂはブレ無く正常に回転す
る。然し、この径小部分８ｂ，８ｂ間に一体に介在され
た径大部分８ａは、径小部分に対して０.２５ｍｍだけ
偏心状態にある。その為、径大部分８ａの軸心線は、径
小部分８ａの軸心延長線の周りに、０.２５ｍｍの回転
半径で回転されることになる。

【００１９】そして、振動台６を貫通する回転軸８の径
大部分８ａは、この振動台６の左右両側に組付けたニー
ドルベアリング９，９に挿嵌されている。又、振動台６
は、その左右両端を弾性支持部材５，５に挟持されてい
る。従って、振動台６は弾性支持部材５の弾性限度内に
於いて、三次元方向に可逆的に変位可能である。その
為、振動台６は、回転軸８の回転に伴って上下及び前後
方向に夫々０.５ｍｍの振幅で、３０回／秒の振動数で
激しいく揺動されることになる。

【００２０】従って、振動台６に載架された型枠１内の
坏土も、この極めて短い振動周期で激しく揺動される。
その為、土練機に掛けたままの、密度分布の不均等さが
縞目模様になって現れていた坏土も、この縞目が自由に
動き、発明者自身が驚いた程、その密度分布を均等化さ
れる。この様な顕著な効果が得られる理由としては、上
述の如き特定範囲の振幅と振動数の振動を坏土が受ける
と、坏土中に２０％近く含まれた水分が、丁度、地震発
生時に地盤に流動化現象を起させる地下水の様な作用を
坏土に及ぼす為ではないかと推測される。

【００２１】ともあれ、一方では、例えば図７，８に示
した様に複雑な外形をしている為に、坏土の表面への接
触面積が刻々に変化する上型３１及び下型４１を、坏土
の上下から押し付ける速さも、無造作に等速で押し付け
るのではなく、上下動用シリンダー３４，４４の駆動制
御装置によって、この接触面積の経時変化に対応する様
に自動的に経時変化される。これによって、振動による
密度分布の均等化作用が、上型３１及び下型４１による
押圧力により妨げられ様にし、又、この押圧力によって
密度分布が殊更に不均等化しない様にする効果が得られ
る。然も、激しい振動は、坏土の組織を著しく緻密化さ
せる効果も同時にもたらす。例えば、図７，８に示した
形状の碍子の場合には、焼成収縮を、前述の従来技術で
作られたものに比べて、１〜２％少なくすることが出来
た。

【００２２】更に、上型３１及び下型４１を、単に連続
的に下降（上昇）動させて行くと、型の表面の凹部の空
気が逃げ場を失って封じ込められ、成形不良品となる恐
れが多分にある。然し、上型３１及び下型４１を適宜の
周期とストロークで上下に揺動させつつ下降（上昇）動
させて行くけば、凹部の空気は型枠外へ脱出する機会を
与えられるので、未充填空隙の発生による成形不良は略
完全に無くすことが出来る。

【００２３】尚、図６に矢印ａを付して示した様に、振
動台６の前後２本の回転軸８，８は、径小部分８ｂに対
する径大部分８ａの偏心方向を、軸周りに互いに１８０
度ずらしてもよい。この様にすれば、振動台６は、単な
る前後方向の水平振動の他に、シーソーの様に上下方向
に揺動するので、ウレタンゴム製で角柱状の弾性支持部
材５の振動特性も大いに関与して、振動台６の振動の仕
方は更に複雑になり、密度分布の均等化効果、及び坏土
組織の緻密化効果をより高められる。

【００２４】上記構成に於いて、細部の構造は適宜に設
計変更しても、本発明の目的は達成される。例えば、振
動台６には、回転軸８を水平向きでなく、垂直向きに組
付ければ、振動台６を前後・左右方向に振動させること
も出来る。又、起振機構を構成する偏心カムの外周面
を、型枠１の外周面に直接々触させる様にしてもよい。
そして、振動台６の振幅は、回転軸８を、その径小部分
８ｂ及び径大部分８ａの両軸の偏心距離が異なったもの
に取り換えることによって、任意に変えることが出来
る。更には、起振機構は、偏心カムを用いる形式のもの
に限られず、周知の様々のタイプのものを使用出来る。
そして、弾性支持部材５は、金属ばねを用いてもよい。
尚、製品の形状が、上型３１，下型４１の支軸３２，４
２の軸周りに非対称な為に、上型３１，下型４１を回転
させられない場合でも、本発明による上述の効果は十分
に得られる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明によって明らかな様に、本発
明の陶磁器の成形方法及び成形装置によれば、以下に列
挙した如き実用上の様々の優れた効果が得られる。ａ）オーガーを備えた真空土練機に掛けたままの、原
料粒子の密度分布が不均等で組織の粗い坏土でも、その
成形過程で、振幅と振動数が特定された振動を与え続け
ることによって、粒度分布が著しく均等化し、且つ、組
織が緻密化する。ｂ）その為、例えば送電用碍子の様に外形が複雑な大
型成形品でも、従来技術では悩まされて来た、乾燥過程
での亀裂発生のトラブルは略完全に解消する。ｃ）又、成形製品の強度その他の諸特性が顕著に向上
する。ｄ）複数の起振機構が、互いに非同期的に個別に振動
台を振動させる様に構成すれば、弾性支持部材の固有の
振動特性もあずかって、振動台は極めて複雑に振動する
ので、振動による上記効果は更に高められる。ｅ）起振機構が発生させた振動を、直接に型枠に及ぼ
す様にしても、坏土の性質や成形品の形状に最も適合し
た振動を発生させることが出来る。ｆ）上型及び下型の回転速度を、此等の型の外形や坏
土の性質等に応じて自動的に経時変化させる回転制御装
置を付属させれば、成形品乾燥時の亀裂発生の要因とな
る内部応力の発生を最小限に留められる。ｇ）同様に、上型及び下型の昇降手段の上下動を、成
形品の外形や坏土の性質等に応じて自動的に経時変化さ
せる駆動制御装置を付設すれば、手動で上型や下型の上
下動速度を調節するのと違って、未熟練作業者でも、内
部応力が殆ど発生しない良品を、極めて簡単に成形出来
る。ｈ）又、上型及び下型の昇降手段によって、此等の型
を所定の周期とストロークで上下に揺動させれば、残存
空気の封じ込めによって欠損個所が生ずる恐れも殆どな
くなる。ｉ）弾性支持部材５を、ウレタンゴム等のゴム製ブロ
ックで構成すれば、成形装置の構造を簡素化出来る上
に、この部材の振動特性も関与して、より複雑でより有
効な振動を起こさせることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、要部の部分縦断側面
図である。

【図２】同上、要部の平面図である。

【図３】同上、振動台の構成を説明した部分破断斜視図
である。

【図４】同上、成形装置全体の正面図である。

【図５】同上、成形装置全体の側面図である。

【図６】同上、振動台の側面図である。

【図７】従来技術を示すもので、成形装置の作動開始時
の状態の見取図である。

【図８】同上、作動完了時の状態の見取図である。

【符号の説明】

Ａ装置本体１型枠２底板３基盤３ａ刳抜孔４架台部５弾性支持部材５ａ軸挿通孔６振動台６ａ軸挿通孔７軸受８回転軸（起振機構）８ａ径大部分（偏心カム）８ｂ径小部分９ニードルベアリング１０，１３プーリー１１主モータ（起振機構）１２モータ軸１４タイミングベルト２１主柱２２側盤２３ガイドレール２４移動台２５移動用シリンダー２６押出用シリンダー３１上型（押型）４１下型（押型）３２，４２支軸３３，４３モータ（回転手段）３４，４４上下動用シリンダー（上型又は下型の下降
又は上昇動手段）３５，４５ブラケット３６，４６支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B28B 3/02 B28B 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】成型品の外形に倣った複雑な凹凸形状を
備える押型を、該押型を支持する縦向きの回転軸の周り
に回転させながら、振動させつつある型枠に収めた杯土
に押し付けて成形を行うことを特徴とする陶磁器の成形
方法。
【請求項２】前記振動の振動数は、５〜１００回／
秒、好ましくは１０〜５０回／秒であり、振幅は、０，
０５ｍｍ〜３，０ｍｍ、好ましくは０，１ｍｍ〜１，０
ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の陶磁器の成
形方法。
【請求項３】装置本体Ａの基盤３に弾性支持部材５を
介して支持された振動台６と、該振動台６に着脱自在に載置される型枠１と、該型枠１内に収容した杯土に押付けられる上型３１又は
下型４１と、前記上型３１又は下型４１を下降動又は上昇動させる上
型下降手段３４又は下型上昇手段４４、及びこれ等両手
段の駆動制御装置と、前記振動台６を所定の振動数と振幅で振動させる起振機
構８，１１とを具備することを特徴とする陶磁器の成形
装置。
【請求項４】前記起振機構８，１１は、前記振動台６
にカム外周面を接触させて該振動台６に振動を与える偏
心カム８ａを備えることを特徴とする請求項３記載の陶
磁器の成形装置。
【請求項５】複数の前記偏心カム８ａの夫々のカム外
周面を、互いに非同期的に個別に前記振動第６に接触さ
せて、複雑な振動を起こさせる様にしたことを特徴とす
る請求項４記載の陶磁器の成形装置。
【請求項６】前記起振機構８，１１によって発生させ
た振動が、前記型枠１に直接伝えられる様にしたことを
特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の陶磁器の成
形装置。
【請求項７】前記上型３１又は下型４１を垂直軸周り
に回転させる型回転手段３３，４３、及びこの回転速度
を上型３１及び下型４１の外形や杯土の性質に応じて経
時変化させる回転制御装置を備えることを特徴とする請
求項３〜６のいずれかに記載の陶磁器の成形装置。
【請求項８】前記上型下降手段３４及び下型上昇手段
４４の上下動を、成形品の外形や杯土の性質等に応じて
経時変化させる駆動制御装置を備えることを特徴とする
請求項３〜７のいずれかに記載の陶磁器の成形装置。
【請求項９】前記上型３１又は下型４１は、前記駆動
制御装置によって、所定の周期とストロークで上下及び
前後（又は円周）方向に揺動させる様にしたことを特徴
とする請求項３〜８のいずれかに記載の陶磁器の成形装
置。
【請求項１０】前記弾性支持部材５は、ウレタンゴム
製ブロックから成ることを特徴とする請求項３〜９のい
ずれかに記載の陶磁器の成形装置。