JP4130722B2 - 水硬性無機質成形物の製造方法および装置 - Google Patents
水硬性無機質成形物の製造方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水硬性無機質成形物の製造方法および装置に関し、詳しくは、セメントや石膏などの水硬性無機質成形材料を所定の形状の成形し硬化させて、建材製品などを製造する方法と、この方法に用いる装置とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
セメントなどの水硬性無機質成形材料を用いて、建築物の内外装材を製造することが行われている。例えば、セメント瓦などの製品が知られている。
水硬性無機質成形物を製造する方法として、水硬性無機質成形材料のスラリーを、一対の成形型の間に構成されるキャビィティに圧入し、キャビィティ内で水硬性無機質成形材料を脱水するとともに加圧し賦形することで、所望の立体形状を有する水硬性無機質成形物を得ている。水硬性無機質成形物は、必要に応じて、養生、乾燥、硬化、焼成などの工程を経て、最終製品となる。
【０００３】
水硬性無機質成形物の製造においては、水硬性無機質成形材料に含まれる水分の除去すなわち脱水が重要である。成形型への圧入を容易にするには、水硬性無機質成形材料に多量の水分を配合して流動性を高めておくことが好ましい。しかし、所定形状の水硬性無機質成形物に賦形して十分な強度その他の特性を発揮させるには、水硬性無機質成形材料から余分の水分を除去する必要がある。
【０００４】
例えば、特開昭５５−１２６４０８号公報（先行技術１）には、雄型が前後進可能に嵌め込まれた型板を、水抜板が設けられた雌型に当接させて型閉めし、水硬性無機質成形材料を圧入したあと、雌型の水抜板から吸引して脱水し、その後で雄型を前進させて加圧および賦形・硬化を行う技術が示されている。
特開平１−５１９０８号公報（先行技術２）には、成形型間に水硬性無機質成形材料を圧入したあと、片側の成形型側から真空吸引し、反対側の成形型に設けたラバープレス部材で押圧することにより、成形材料の脱水や賦形を効率的に行う技術が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記先行技術１では、雄型側に、雄型と型板とを別個に作動させるために２重の駆動系統が必要になり、成形装置が複雑になるという問題がある。
先行技術２では、弾力的に変形するラバープレス部材によって成形物の表面形状が決められるため、成形品の肉厚や表面形状が不均一あるいは不正確になり易いという問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、前記した水硬性無機質成形物の製造を能率的に行い、正確な形状の成形物を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる水硬性無機質成形物の製造方法は、開閉自在な一対の成形型間に構成されるキャビィティに水硬性無機質成形材料を圧入し、脱水および加圧賦形して水硬性無機質成形物を製造する方法であって、以下の工程を含む。
前記一対の成形型を型締め方向に移動させ、成形型の縁部同士が少なくとも一部に間隙をあけて嵌め合わされ、前記キャビィティの厚みが最終的に製造される水硬性無機質成形物の厚みよりも大きくなるように配置する工程(a) 。
【０００８】
キャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料の水分を、キャビィティの内面に有する水抜孔から脱水する工程(c) 。
前記工程(c) を継続しながら、前記成形型をさらに型締め方向に移動させ、水硬性無機質成形材料の厚みが目的とする水硬性無機質成形物の厚みになるようにキャビィティを狭め、水硬性無機質成形材料を加圧し賦形して水硬性無機質成形物を得る工程(d) 。
【０００９】
前記成形型を型開き方向に移動させ、成形型から水硬性無機質成形物を取り出す工程(e)。
前記工程 (b) から工程 (d) までの間に、前記縁部同士の間隙があいた状態から、この間隙がなくされた状態又はこの間隙が狭められた状態とする。
〔その他の製造方法〕
【００１０】
前記間隙が、成形型同士の型締め方向における距離の変化に対応して変更されることができる。
前記間隙が、キャビィティに圧入された水硬性無機質材料の圧力の変化に対応して変更されることができる。
前記間隙をなくした段階で、前記間隙を挟む縁部の少なくとも一方を間隙を閉じる方向に押圧することができる。
【００１１】
前記工程(b) でキャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料のうち、前記間隙からキャビィティの外にはみ出した水硬性無機質成形材料を切断して除去する工程(f) をさらに含むことができる。
前記工程(b) のあとで、前記圧入口に残留する水硬性無機質成形材料を排除する工程(g) をさらに含むことができる。
【００１２】
前記工程(b)が、前記縁部の少なくとも一方に配置される圧接ブロックを、相手側の縁部に対して弾力的に当接してこの相手側の縁部との間に前記圧入口を構成し、工程(b)から工程(d)の間、前記圧接ブロックを相手側の縁部に常に当接させておくことができる。
【００１３】
前記工程(b) でキャビィティに圧入される水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程(h) をさらに含み、前記工程(d) が、前記固形分割合によって成形型の型締め量を調整することができる。
前記工程(c) の前に、キャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程(i) をさらに含み、前記工程(d) が、前記圧入口に進退自在な閉鎖ピンを進出させて圧入口を塞ぐとともに、閉鎖ピンの進出量を前記固形分割合によって調整することができる。
【００１４】
前記工程(c) が、脱水している水硬性無機質成形材料の固形分割合を継続的に測定し、固形分割合が所定値になった時点で脱水を終了させることができる。
前記工程(b) でキャビィティに圧入される水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程(h) をさらに含み、前記工程(d) が、測定された固形分割合にもとづいて、キャビィティに開口する調圧部でキャビィティ内の水硬性無機質成形材料に加わる圧力を調整することができる。
【００１５】
前記工程(c) が、キャビィティを水抜孔から真空排気して脱水し、真空排気された空気を蓄圧しておき、前記工程(e) が、前記蓄圧された空気を、成形型と水硬性無機質成形物との間に吹き出して、水硬性無機質成形物を成形型から型外しすることができる。
〔水硬性無機質成形物の製造装置〕
前記製造方法には以下の製造装置が使用できる。
【００１６】
少なくとも一方が型締め型開き方向に移動自在な一対の成形型と、前記成形型の対向面に構成されるキャビィティと、前記キャビィティの内面に開口し、前記水硬性無機質成形材料が供給される圧入口と、少なくとも一方の成形型の型面に開口して多数が配置された水抜孔と、前記水抜孔の表面を覆う濾布と、前記キャビィティの外側で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされる縁部と、一対の成形型の何れかの前記縁部に進退自在に配置され、縁部同士の間隙を調整する間隙調整部材とを備えることができる。
【００１７】
前記キャビィティの外周で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされ、少なくとも一方が弾性体からなる縁部を備えることができる。
少なくとも一方の縁部に配置され、縁部の先端に向かって凹入された勾配部を備えることができる。
【００１８】
前記縁部を構成し、前記工程(a) で嵌め合わされる第１縁部と、前記縁部を構成し、前記工程(a) では嵌め合わされず工程(d) で嵌め合わされ、前記間隙からキャビィティの外にはみ出した水硬性無機質成形材料を切断して除去する第２縁部を備えることができる。
前記圧入口に配置され、圧入口に進退自在で、圧入口に残留する水硬性無機質成形材料を排除する閉鎖ピンを備えることができる。
【００１９】
前記縁部の少なくとも一方に配置され、前記工程(b) から工程(d) の何れの段階でも、相手側の縁部に対して弾力的に当接し、相手側の縁部との間に前記圧入口を構成する圧接ブロックを備えることができる。
前記圧入口を構成する圧接ブロックと相手側の縁部との何れか一方に、アンダーカット部とノッチ部とからなる水硬性無機質成形物の切断手段を備えることができる。
【００２０】
前記キャビィティが、圧入口から縁部側に向かって厚みが大きくなる勾配を有することができる。
少なくとも一方の成形型が、相手側の成形型に対して平行な状態と傾斜した状態との間で移行自在な傾動手段を備えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔基本工程〕
図１に示す概略コ字形をなす枠状の役物瓦Ｍを、セメントを主成分とする水硬性無機質成形材料を用いて製造する方法を、図２〜図６に工程毎に段階的に示している。
【００２２】
＜成形装置＞
図２に示すように、一対の成形型１０、２０のうち、上型１０は上下に昇降自在に配置され、下型２０は固定設置されている。上型１０の下を向いた型面は上方側に凹んだ雌型になっており、下型２０の上を向いた型面は上方側に突出する雄型になっている。
【００２３】
上型１０の型面には多数の通気孔１２が開口しており、通気孔１２は上型１０の裏面空間で通気配管１４に連通している。通気配管１４にはポンプ１５が設けられ、圧力空気の吹き出しおよび真空吸引の両方が可能になっている。
上型１０の型面外周には圧入口１６が開口している。圧入口１６は、上型１０の内部を空洞状に外側に延びており、上型１０の外周で供給配管１８に接続されている。供給配管１８は、成形に用いる水硬性無機質成形材料を圧送供給することができる。
【００２４】
下型２０の型面には多数の水抜孔２２が配置され、型面の裏側空間で水抜配管２４に接続されている。水抜配管２４にはポンプ１５を備え、真空吸引によって脱水を行う。水抜孔２２の表面には通水性および通気性を有する濾布２６が張り詰められている。
上型１０の型面の外周は中央側よりも下方に突出した縁部３０となっており、下型２０の型面の外周は中央側よりも凹んだ縁部４０となっており、上型１０と下型２０とを型締めしたときに、上型縁部３０の内周と下型縁部４０の外周とが互いに対面した状態で嵌め合わされる。
【００２５】
図２(b) (c) に示すように、上型縁部３０と下型縁部４０とが対面する個所において、下型縁部４０には位置決めブロック５０が突出して配置されており、上型縁部３０には位置決めブロック５０が嵌合する嵌合穴５２が設けられている。型締め時に、位置決めブロック５０と嵌合穴５２とが嵌合することで、上型１０と下型２０とが確実に位置決めされる。
【００２６】
上記のような構造を有する成形装置を用いて、水硬性無機質成形物を製造する方法を工程順に説明する。
＜材料圧入＞
図２に示す型開き状態から、上型１０を下降させる。
図３に示すように、上型縁部３０が下型縁部４０の外周に嵌め込まれる。上型１０の型面と下型２０の型面との間には成形用の空間すなわちキャビィティＣが構成される。
【００２７】
上型縁部３０と下型縁部４０との間には、成形材料Ｓが漏れない程度の部分的な隙間があいていても構わない。図３(c) に示すように、位置決めブロック５０も嵌合穴５２には嵌入していない。
上型１０と下型２０の具体的な間隔寸法は、最終的に製造する成形物Ｍの厚みに、加圧・賦形工程における圧縮分を加えた寸法に設定される。
【００２８】
この状態で、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣに、セメント等を水に分散させたスラリー状の水硬性無機質成形材料Ｓを圧入する。
上型１０と下型２０とが完全に型締めされておらず、キャビィティＣの隙間が広いので、成形材料Ｓの圧入はスムーズかつ迅速に行われ、キャビィティＣの隅々まで確実に行き渡る。
【００２９】
＜脱水＞
図４に示すように、成形材料Ｓの圧入後、あるいは、圧入途中から、下型２０の水抜配管２４から吸引することで、水抜孔２２および濾布２６を介して、キャビィティＣ内の水硬性無機質成形材料Ｓから水分を抜き取る。
成形材料Ｓの圧入が完了して脱水を開始する前、あるいは、脱水開始と同時、さらには、脱水が進行している途中の何れかの段階で、上型１０をさらに下降させる。上型１０の下降によるキャビィティＣの容積減少と成形材料Ｓからの脱水による容積減少とを同時に進行させることができる。
【００３０】
位置決めブロック５０せ嵌合穴５２に嵌合されて、上型１０と下型２０とが完全に位置決めされた状態になる。
この状態で、キャビィティＣの形状は、前記した成形物Ｍの形状にほぼ対応する形状になる。
＜加圧・賦形＞
脱水を継続しながら、上型１０を下型２０側に加圧すると、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓが固く締め付けられて、目的とする成形物Ｍの形状が賦形される。成形材料Ｓが加圧によって圧縮されることで、強度や耐久性などの特性が十分なものとなる。脱水された成形材料Ｓは経時的に水硬性が発揮されて硬化する。
【００３１】
＜型開き＞
脱水および加圧による賦形が十分に行われ、成形物Ｍが形成されれば、図５に示すように、上型１０による加圧を解除し、上型１０を上方に復帰させて型開きを行う。下型２０の水抜孔２２による脱水は終了させておく。
型開きを行う際には、上型１０の通気配管１４から真空吸引し、通気孔１２を介して成形物Ｍを吸着保持する。その結果、上型１０の上昇とともに成形物Ｍは下型２０の型面から容易に取り外される。
【００３２】
＜型外し＞
図６に示すように、上型１０の通気配管１４の真空吸引を止め、逆に圧力空気を供給する。圧力空気は、通気孔１２から成形物Ｍに吹き付けられて、成形物Ｍを上型１０から脱落する。上型１０から脱落した成形物Ｍは、手作業あるいは適宜の回収機構を用いて成形型１０、２０の間から取り出す。
【００３３】
取り出された成形物Ｍは、必要に応じて、養生や乾燥などの工程が行われて、最終製品となる。
〔間隙の変更〕
図７に示す実施形態は、成形材料の圧入工程で縁部同士の間隙を変更する。
図７(a) は、前記図３に示した成形材料の圧入工程における縁部の構造を示している。上型縁部３０には、先端からキャビィティＣおよび下型縁部４０の対向面側に向かって進退自在な間隙調整部材３４が配置されている。間隙調整部材３４は、上型縁部３０の外側に取り付けられたアクチュエータ３２によって進退駆動される。アクチュエータ３２は、シリンダやモータで駆動される。下型縁部４０の上端は間隙調整部材３４の途中位置に配置されている。
【００３４】
上型縁部３０が下型縁部４０の外側に嵌め合わされた状態で、間隙調整部材３４は、その先端面が上型縁部３０の内周側面と同一面に配置されている。間隙調整部材３４の先端面が下型縁部４０の外周面に当接する。間隙調整部材３４の上側部分は、下型縁部４０よりも上方のキャビィティＣに配置されるので、下型縁部４０には当接せず、隙間があいている。
【００３５】
この状態で、キャビィティＣに成形材料Ｓが圧入されると、成形材料ＳはキャビィティＣの外周部分に移動してくる。但し、間隙調整部材３４と下型縁部４０とが当接していると、成形材料Ｓが浸入していく狭い空間が密閉されていて、空気などの逃げ場がないので、キャビィティＣの隅まで成形材料Ｓが行き渡り難くなる。
【００３６】
図７(b) に示すように、間隙調整部材３４を退出させると、間隙調整部材３４の先端と下型縁部４０の外周側面との間に間隙δがあく。この間隙δは空気などの逃げ道になるので、キャビィティＣの外周部分に浸入してきた成形材料Ｓは、キャビィティＣの隅までスムーズかつ確実に行き渡り、成形材料Ｓの圧入が完了する。
【００３７】
図７(c) に示すように、成形材料Ｓの圧入が完了したあと、間隙調整部材３４を元の位置まで進出させて、下型縁部４０の外周側面に当接させ、間隙δをなくす。
この状態で、上型１０をさらに下降させて、脱水から加圧および賦形の各工程を行い、成形物Ｍを得る。上型１０が下降した状態では、下型縁部４０の上端が間隙調整部材３４の上端あるいは上型縁部３０の位置に配置されるので、加圧工程で間隙調整部材３４のところから圧力や成形材料Ｓが漏れ出る心配はない。成形物Ｍの外周縁形状は、上型縁部３０の内周面と下型縁部４０の外周面とで厳密に規定されるので、外周縁にバリが発生することが防止される。
【００３８】
〔間隙の制御〕
図８〜図１０に示す実施形態は、前記した間隙調整部材３４の動作を適切に制御する。
図８(a) (b) に示すように、成形装置の基本構造および間隙調整部材３４に関する構成は、前記図７の実施形態と共通している。図８(a) に示すように、マイクロコンピュータなどの演算機構を備えた制御装置６０を用いて成形装置の動作を制御する。図８(b) において、間隙調整部材３４の先端面と下型縁部２０の外周側面との間の間隙をδで示し、上型縁部３０の下端面と下型縁部４０の上端面との間の間隔をＬで示す。この間隔Ｌは、型締めストローク値と呼ぶ。
【００３９】
図８(a) に示すように、上型１０の昇降位置に関する情報すなわち型締めストローク値Ｌを制御装置６０に入力する。制御装置６０では、予め型締めストローク値Ｌと間隙δとの関係について設定された基準データと、前記型締めストローク値Ｌとを比較演算して、適切な間隙値δを求める。この適切な間隙値δにもとづいて、間隙調整部材３４を駆動するアクチュエータ３２に指令を出す。
【００４０】
図９は、型締めストローク値Ｌと間隙δの関係を示し、矢印で示す順番に制御が進行する。図１０は、図９の各段階に対応する縁部付近の動作状態を示す。
図１０(a) の段階、すなわち、上型縁部３０と下型縁部４０とが嵌め合わされて成形材料Ｓの圧入が開始された初期の段階では、間隙δは比較的に広いδ2 であり、成形材料Ｓの圧入に伴って押し出される空気などの逃げ道を広く確保している。型締めストローク値Ｌは徐々に狭くなってＬ2 になる。成形材料ＳはキャビィティＣ内を縁部側へと移動してくる。
【００４１】
図１０(b) の段階では、間隙調整部材３４を少し前進させて間隙δが少し狭いδ1 になる。型締めストローク値Ｌはさらに狭くなり、最終的にはＬ1 になる。成形材料Ｓは、下型縁部４０の上端位置まで入り込んでくる。
図１０(c) の段階では、間隙調整部材３４をさらに前進させて間隙δを０にする。上型１０はさらに下降し、型締めストローク値Ｌも最小値Ｌ0 になり、型締めが完了した状態である。
【００４２】
この状態で、加圧および賦形が行われ、成形物Ｍが得られる。その後、型開きが行われる。間隙調整部材３４は退出し、間隙δは大きくなり、型締めストローク値Ｌも大きくなる。
上記動作において、各段階における間隙δと型締めストローク値Ｌとの相関関係を、制御装置６０に予め設定された基準データにもとづいて経時的に演算し、間隙調整部材３４の動作指令を出す。
【００４３】
上記実施形態において、間隙調整部材３４の動作制御を、制御装置６０を用いずに、適宜個所に配置されたリミットスイッチによって行うことができる。具体的には、上型１０の下降に伴ってリミットスイッチが作動し、アクチュエータ３２が進退するようにしておけばよい。
上記実施形態では、上型１０の下降状態すなわち型締めストローク値Ｌに合わせて、間隙δを適切な値に調整あるいは設定することができる。間隙調整が簡単で、しかも、繰り返し再現性良く調整できる。その結果、水硬性無機質成形物Ｍの製造を、良好にかつ安定的に生産することができる。
【００４４】
〔圧力による間隙制御〕
図１１および図１２に示す実施形態は、間隙δの調整をキャビィティＣ内の成形材料Ｓの圧力にもとづいて行う。
図１１に示すように、成形装置の基本構造は前記図８の実施形態と共通している。下型２０の型面に圧力センサ６２が設けられている。制御装置６０では、圧力センサ６２で得られた成形材料Ｓの圧力値ｐが入力され、予め設定されている型内圧と間隙との関係を規定する基準データと比較演算され、その結果にもとづいて、間隙δを調整する指令をアクチュエータ３２に対して出す。
【００４５】
図１２は、型締めストローク値Ｌと間隙δの関係を示し、矢印で示す順番に制御が進行する。
上型縁部３０が下型縁部４０に嵌め合わされ成形材料Ｓの圧入を開始した初期段階では、間隙δは比較的に広いδ2 である。成形材料Ｓの圧入に伴って型内圧ｐは大きくなる。型内圧ｐ1 になると、間隙調整部材３４を前進させて、間隙δを間隙δ1 まで狭める。この状態で、さらに成形材料Ｓの圧入後期段階が進行する。
【００４６】
成形材料Ｓの圧入が終了し、型内圧ｐがｐ2 になると、間隙調整部材３４をさらに前進させて間隙δを０にする。この状態で、加圧および賦形が行われる。
加圧および賦形が終了すれば、間隙調整部材３４を後退させて間隙δを拡げるとともに、型開きを行い、製造された成形物Ｍを取り出す。
上記実施形態では、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓの水分含有率その他の材料特性のばらつきや、圧入量のばらつきなどを原因とする成形物Ｍの品質性能のばらつきを解消することができる。型内圧ｐは、成形性能に極めて大きな影響を与えるため、この型内圧ｐにもとづいて、各工程段階における間隙δを適切に設定することで、成形品Ｍの品質性能を安定させることができる。
【００４７】
〔間隙調整部材による押圧〕
図１３および図１４に示す実施形態は、間隙調整部材３４を下型縁部２０側に押圧する。
図１３に示すように、成形装置の基本構造は前記図１１の実施形態と共通している。制御装置６０では、圧力センサ６２で得られた成形材料Ｓの圧力値ｐが入力され、予め設定されている型内圧ｐと押圧力Ｆとの関係を規定する基準データと比較演算され、その結果にもとづいて、押圧力Ｆを調整する指令をアクチュエータ３２に対して出す。
【００４８】
図１３(b) に示すように、間隙調整部材３４を下型縁部２０の外周側面まで進出させた状態で、キャビィティＣ内の成形材料Ｓは、間隙調整部材３４と下型縁部２０との間から外部に漏れ出ようとする。間隙調整部材３４は、成形材料Ｓの圧力すなわち型内圧ｐで無理矢理に押し開かれることになる。この型内圧ｐに対向するために、間隙調整部材３４を押圧力Ｆで下型縁部２０側に押圧しておく。
【００４９】
図１４は、押圧力Ｆと型内圧ｐの関係を示し、矢印で示す順番に制御が進行する。
型内圧ｐがｐ1 のとき、Ｆ＜Ｆ1 であると、型内圧ｐに押圧力Ｆが負けて間隙δが生じてしまう。Ｆ≧Ｆ1 であれば間隙δは生じない。しかし、Ｆ＞Ｆ1 の場合は、押圧力Ｆが大きすぎるために加圧賦形時に下型縁部４０にかじりが生じてしまう。したがって、Ｆ＝Ｆ1 に設定すれば、間隙δは生じず、下型縁部４０のかじりも生じないないので最適となる。実用上は、上記のような問題が十分に小さくなるＦ≒Ｆ1 でもよい。
【００５０】
〔切断刃〕
図１５に示す実施形態は、縁部に切断機能を備えている。
図１５(a) に示すように、上型縁部３０の下端付近に段差を設けて、第１縁部３６と第２縁部３８とを配置している。下型縁部４０の上端付近にも段差を設けて、上型縁部３０の第１縁部３６および第２縁部３８にそれぞれ対応する第１縁部４６と第２縁部４８とを配置している。
【００５１】
上型縁部３０と下型縁部４０とを嵌め合わせて成形材料Ｓの圧入を行う際は、上型縁部３０の先端側の第１縁部３６が、下型縁部４０の第１縁部４６に当接した状態になる。第３縁部３８、４８同士の間には少し隙間があいている。
したがって、成形材料Ｓの圧入に伴って押し出される空気等は、第２縁部３８、４８の空間に入り込むことができる。成形材料Ｓの一部も第２縁部３８、４８の空間まで到達する。これによって、キャビィティＣの外周縁まで確実に成形材料Ｓを行き渡らせることができる。但し、第１縁部３６、４６は閉じられているので、成形材料Ｓが成形型１０、２０の外に漏れることはない。
【００５２】
図１５(b) に示すように、成形材料Ｓの圧入後に加圧および賦形を行う段階では、上型１０が下降してくる。上型縁部３０の第２縁部３８が、下型縁部４０の第２縁部４８の外周側面に当接する。第２縁部３８、４８よりも上方のキャビィティＣの形状に対応する成形物Ｍが成形されることになる。そのため、第２縁部３８、４８の間の空間まで浸入していた成形材料Ｓによって成形物Ｍの外周端に付随形成される余剰部Ｍ0 は、第２縁部３８、４８の当接によって剪断され、第２縁部３８、２８と第１縁部３６、４６との間の隙間に収容される。
【００５３】
成形型１０、２０を型開きして成形物Ｍを取り出し、余剰部Ｍ0 は廃棄することになる。成形物Ｍは、外周端部が正確に断ち切られた状態になり、バリの発生が防止できる。
上記動作において、第２縁部３８、４８は、いわゆる押し切り切断を行う切断刃として機能する。そこで、第２縁部３８の内周側面と下端面とで構成される刃部の角度θが、切断刃としての機能に影響を与える。通常は、刃部角度θ＝３０〜９０°に設定する。
【００５４】
上記実施形態では、成形物Ｍの製造と同時にバリ除去を果たすことができ、成形物Ｍの品質向上および作業工程の能率化を図ることができる。
〔圧入口の材料除去〕
図１６に示す実施形態は、圧入口１６に成形材料Ｓが残留する問題を解消する。
【００５５】
図１６(a) に示すように、圧入口１６とそれにつづく供給配管１８の間に、閉鎖装置７０を装着する。閉鎖装置７０は、シリンダ機構などからなるアクチュエータ７４で進退させられる閉鎖ピン７２を備えている。閉鎖ピン７２は、供給配管１８の途中から圧入口１６へと進出する。
キャビィティＣに成形材料Ｓを圧入する際には、閉鎖ピン７２は後退させておき、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣ内に成形材料Ｓを圧入する。
【００５６】
図１６(b) に示すように、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓを加圧・賦形する工程では、閉鎖ピン７２を進出させて圧入口１６を塞いでしまう。閉鎖ピン７２の先端は圧入口１６がキャビィティＣに開口している位置に配置され、周囲の型面と同一面を構成する。閉鎖ピン７２の進出は、加圧工程の開始前、開始と同時、開始後完了までの何れの段階で行ってもよい。
【００５７】
このようにして成形された成形物Ｍは、外周面に圧入口１６の形状に対応する凹凸形状が存在せず、滑らかな外周面を有するものとなる。従来行われていた、圧入口１６の形状に対応する突起を削除する仕上げ加工が不要になる。
なお、キャビィティＣに成形材料Ｓを圧入したあとで、閉鎖ピン７２を圧入口１６に進出させると、成形材料Ｓが存在していた空間容積が、閉鎖ピン７２が進出した体積分だけ狭くなる。その結果、成形材料Ｓが圧縮されることになる。このことは、加圧工程における成形材料Ｓの圧縮量を、閉鎖ピン７２の進出によって調整することが可能であることを意味する。
【００５８】
〔開放可能な圧入口〕
図１７に示す実施形態は、圧入口が開放可能に構成されている。
図１７(a) に示すように、上型１０の縁部３０の下端面に凹部８０を設け、凹部８０の中央に型外から型内へと通じる断面半円形の圧入溝８２を有している。
下型２０の縁部４０には、上型１０の凹部８０に対応する先端形状を有する圧接ブロック８４が、上下動可能に取り付けられている。圧接ブロック８４は、下部に取り付けられたバネ８８によって弾力的に上方側に付勢されている。圧接ブロック８４の上端面には、上型１０の圧入溝８２に対応する断面半円形の圧入溝８６が形成されている。
【００５９】
図１７(b) に示すように、上型１０を下型２０の上に下降させて、縁部３０、４９を嵌め合わせると、上型１０の凹部８０に下型２０の圧接ブロック８４が嵌入する。圧接ブロック８４が弾力的に上下移動することで、凹部８０に対して圧接ブロック８４が密着した状態になる。
上下の圧入溝８２、８６が合体して断面円形状の孔が、成形型の外部からキャビィティＣまで連通する。この圧入溝８２、８６が合体した孔を、前記各実施形態における圧入口１６として利用する。具体的には、成形型の外面に供給配管１８を接続して、成形材料Ｓを圧入すればよい。
【００６０】
図１７(c) に示すように、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓを加圧および賦形して成形物Ｍを得る工程では、上型１０が圧入工程よりもさらに下降してくる。しかし、上型１０の凹部８０が下降してくるのに合わせて下型２０の圧接ブロック８４が弾力的に下降するので、上型１０の下降の邪魔になることはない。圧入溝８２、８６による圧入口１６も維持されたままになる。
【００６１】
成形物Ｍが成形されたあと、型開きを行えば、図１７(a) の状態に戻る。この状態では、上型１０の圧入溝８２および下型２０の圧入溝８６が露出しているので、付着した成形材料Ｓや成形物Ｍの残渣などを取り除く作業が行い易い。
前記した実施形態において、製造工程中に型締めストロークＬを複数段階で変更する場合でも、型締めストロークＬの変更に関わらず、圧接ブロック８２の弾力的な移動によって、凹部８０と圧接ブロック８２とで構成される圧入口１６は適切な状態に維持され、成形材料Ｓが漏れ出したりすることが防げる。型締め動作に対して大きな抵抗を生じることもない。
【００６２】
〔固形分割合と圧縮代〕
図１８に示す実施形態は、成形材料Ｓの固形分割合に合わせて加圧時の圧縮代を調整する。
図１８(a) に示すように、成形型に成形材料Ｓを圧入する供給配管１８に、供給配管１８を通過する成形材料Ｓ中の固形分割合を検知する固形分センサ６４を備えている。固形分センサ６４の検知機構としては、固形分割合の変化によって変動する各種特性を検知するものが使用できる。具体的には、超音波、レーザー、ｐＨ値、電気抵抗、圧力などの変化を検知するセンサが使用できる。
【００６３】
固形分センサ６４の検知情報は制御装置６０に伝達される。制御装置６０は、成形材料Ｓの固形分割合に応じて、上型１０の下降動作を制御する。より具体的には、上型１０と下型２０との型締めストロークＬを調整する。
成形材料Ｓの圧入工程では、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣへと成形材料Ｓを圧入する。この段階では、上型１０と下型２０とは比較的に大きな型締めストローク値Ｌに配置されている。このとき、供給配管１８を通過する成形材料Ｓの固形分割合を固形分センサ６４で検知し、制御装置６０に記憶させておく。
【００６４】
図１８(b) に示すように、成形材料Ｓの圧入が終了し、上型１０をさらに下降させて加圧・賦形工程を行う際に、制御装置６０で演算された適切な圧縮代に合わせて上型１０の下降量あるいは型締めストローク値Ｌを調整する。
具体的には、成形材料Ｓの固形分割合が多い（水分が少ない）場合には、上型１０の下降量を少なくして、圧縮代を小さくする。この場合、成形材料Ｓからの脱水は少なくなる。逆に、成形材料Ｓの固形分割合が少ない（水分が多い）場合には、上型１０の下降量を多くして、圧縮代を大きくする。この場合は、成形材料Ｓからの脱水が多くなる。その結果、圧入された成形材料Ｓの固形分割合の違いに関わらず、賦形される成形物Ｍに含まれる水分量は成形物Ｍの性能や機能に取って適切な一定の値になる。成形物Ｍの強度は一定になり、安定した品質性能の成形物Ｍが得られる。
【００６５】
〔閉鎖ピンのストローク調整〕
図１９に示す実施形態は、図１８の実施形態で使用した固形分センサ６４を用いて、図１６の実施形態で使用している閉鎖装置７０の動作を制御する。
図１９(a) に示すように、圧入口１６には供給配管１８が接続され、供給配管１８の途中には閉鎖装置７０が取り付けられている。閉鎖装置７０の取付位置よりも上流側の供給配管１８には固形分センサ６４が取り付けられている。
【００６６】
成形材料Ｓの圧入工程では、閉鎖装置７０の閉鎖ピン７２は後退させておき、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣに成形材料Ｓを圧入する。このとき、供給配管１８を通過する成形材料Ｓの固形分割合を固形分センサ６４で検知し、制御装置６０に伝達しておく。
図１９(b) または図１９(c) に示すように、キャビィティＣに成形材料Ｓを圧入したあと、上型１０を下降させて加圧および賦形を行う際に、閉鎖装置７０の閉鎖ピン７２を進出させて、圧入口１６の少なくとも一部を閉鎖する。圧入口１６に存在していた成形材料Ｓは、キャビィティＣ側に押し込められて、キャビィティＣ内の成形材料Ｓの圧縮代を増やすことになる。
【００６７】
成形材料Ｓの固形分割合が多いときには、閉鎖ピン７２の進出量を少なくし、成形材料Ｓの圧縮代を少なくする〔図１９(b) 〕。成形材料Ｓの固形分割合が少ないときには、閉鎖ピン７２の進出量を多くし、成形材料Ｓの圧縮代を大きくする〔図１９(c) 〕。
その結果、製造される成形物Ｍは、密度のばらつきがなく、特性や機能のばらつきも少ない、品質性能の安定した均一な強度の成形物Ｍとなる。
【００６８】
〔キャビィティ内の固形分割合〕
図２０に示す実施形態は、キャビィティＣ内に圧入された成形材料Ｓの固形分割合を測定する。
図２０(a) に示すように、上型１０の型面に固形分センサ６４が取り付けられている。固形分センサ６４の検知情報は、図示しない制御装置に送られる。制御装置は、脱水工程や加圧・賦形工程の作動を制御する。
【００６９】
成形材料Ｓの圧入工程では、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣに成形材料Ｓを圧入する。キャビィティＣ内における成形材料Ｓの圧力が固形分センサ６４で検知される。
図２０(b) に示すように、上型１０を下降させて加圧および賦形を行うと同時に、上型１０の通気孔１２および下型２０の水抜孔２２から脱気および脱水を行う際にも、固形分センサ６４による成形材料Ｓの固形分割合の検知を継続して行う。
【００７０】
成形材料Ｓが加圧され脱水されるにつれて、固形分割合は増加していく。固形分割合が所定の値になった時点で、通気孔１２および水抜孔２２からの脱気および脱水を停止させる。加圧を終了し、型開きを行って、成形された成形物Ｍを取り出す。その結果、過剰な脱水を行うことがなく、固形分割合が一定で、寸法精度が良く、材料密度が均一な成形物Ｍが得られる。このような成形物Ｍは、強度が向上し品質性能が安定したものとなる。
【００７１】
〔成形材料の調圧〕
図２１に示す実施形態は、キャビィティＣ内における成形材料Ｓの圧力を調整する。
図２１(a) に示すように、圧入口１６に接続された供給配管１８に固形分センサ６４を備えておく。圧入口１６の反対側になるキャビィティＣの外周には、上型１０に調圧装置９０が取り付けられている。
【００７２】
調圧装置９０は、アクチュエータ９４で作動する調圧軸９２がキャビィティＣ側に向かって進退する。調圧装置９０の作動は、固形分センサ６４で得られた成形材料Ｓの固形分割合の情報にもとづいて制御される。
図２１(a) に示す成形材料Ｓの圧入工程では、調圧装置９０の調圧軸９２は退出させておく。供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣ内に成形材料Ｓを圧入する。このとき、供給配管１８を通過する成形材料Ｓの固形分割合を固形分センサ６４で測定しておく。
【００７３】
図２１(b) (c) に示すように、圧入工程のあと加圧および賦形を行うときに、成形材料Ｓの固形分割合にもとづいて、調圧装置９０における調圧軸９２の進退量を調整する。具体的には、成形材料Ｓの固形分割合が多い場合は、調圧軸９２の進出量を少なくする〔図２１(b) 〕。この場合、成形材料Ｓの圧縮代が小さくなる。成形材料Ｓの固形分割合が少ない場合は、調圧軸９２の進出量を多くする〔図２１(c) 〕。この場合、成形材料Ｓの圧縮代は大きくなる。
【００７４】
その結果、得られる成形物Ｍは、材料密度が適切で、強度などの特性に優れ、品質性能の安定したものとなる。
〔排気の蓄圧〕
図２２に示す実施形態は、脱水の際に真空排気された排気を蓄圧しておき、成形物Ｍの型外し時に利用する。
【００７５】
図２２(a) に示すように、上型１０の通気配管１４と下型２０の水抜配管２４とがループ状に連結されている。連結された配管経路の途中には、上型１０側から順番に、圧力バルブ１０２、エアータンク１０４、ボールバルブ１０６、トラップ１０８、真空ポンプ１１０およびトラップ１１２が装備されている。このうち、トラップ１０８、１１２は、フィルターに置き換えることもできる。
【００７６】
図２２(b) に示す脱水および加圧工程では、真空ポンプ１１０を作動させて、下型２０の水抜孔２２から脱水を行う。下型２０から水抜配管２４に排出された水分および排気は、まず、トラップ１１２で水分が除去される。真空ポンプ１１０からエアータンク１０４に送られた排気は、エアータンク１０４に蓄えられる。このとき、圧力バルブ１０２によって、エアータンク１０４に蓄えられた排気が上型１０側に送られるのを防止する。また、ボールバルブ１０６が取り付けられているので、エアータンク１０４の排気が、水抜配管２４側に戻ることはない。
【００７７】
図２２(c) に示すように、脱水および加圧工程が完了し、成形物Ｍが得られれば、上型１０を上昇させて型開きを行う。この段階では、真空ポンプ１１０の作動は停止させておく。成形物Ｍは、上型１０に固着した状態で上方に持ち上げられる。
図２２(d) に示すように、圧力バルブ１０２を開くと、エアータンク１０４に蓄えられた排気が圧力空気として通気配管１４に送りだされ、上型１０の通気孔１２から吹き出す。この圧力空気の吹き出しによって、上型１０の型面から成形物Ｍが分離されて型外しが行われる。
【００７８】
上記した型外し作業の際には、真空ポンプ１１０を作動させる必要がない。型外しのために別のポンプ手段や圧力空気の供給手段を備えておかなくてもよい。
したがって、型外しに要する装置が簡略化でき、型外し作業に必要な電力などの稼動エネルギーも削減される。
〔弾性体ブロック〕
図２３に示す実施形態では、一方の縁部に相手側の縁部に当接する弾性体ブロックを配置しておく。
【００７９】
図２３(a) に示すように、上型縁部３０の内周側面と下端面との角部に、ゴムなどの弾性体からなる弾性体ブロック３９を装着している。弾性体ブロック３９の先端角部は丸められている。弾性体ブロック３９は、上型縁部３０の内周側面よりも内側に突出している。下型縁部２０の外周側面と弾性体ブロック３９の内周側面との間の距離ｔを適宜に設定しておく。
【００８０】
図２３(b) に示すように、成形材料Ｓの圧入工程で上型１０を下降させていくと、最初に弾性体ブロック３９が下型縁部４０に当接する。弾性体ブロック３９は弾力的に変形し、下型縁部４０の外周側面に密着して圧接された状態になる。前記した距離ｔが、弾性体ブロック３９の変形量あるいは下型縁部４０に対する圧接力を決める。
【００８１】
金属などの剛性体からなる上型縁部３０が下端角部が、直接に下型縁部４０ の上端角部と接触したり食い込んだりした場合には、いわゆるカジリと呼ばれる現象が生じて、上型縁部３０および下型縁部４０が損傷するが、弾性体ブロック３９が存在することで、カジリ現象を避けることができる。しかも、弾性体ブロック３９は下型縁部４０に対して密着して圧接されているので、成形材料Ｓの漏れを確実に防止することができる。
【００８２】
図２３(c) に示すように、上型１０をさらに下降させて加圧および賦形工程を行う際にも、弾性体ブロック３９は下型縁部４０の外周側面に沿って摺動し、弾力的に下型縁部４０に当接する。これによって、加圧時における成形材料Ｓの漏れも確実に防ぐことができる。
〔縁部の勾配〕
図２４に示す実施形態は、縁部の先端に勾配を付けておく。
【００８３】
図２４(a) に示すように、上型縁部３０の内周側の先端角部が、先端側に向けて凹んだ勾配部３７になっている。
成形材料Ｓの圧入工程では、上型縁部３０の勾配部３７が、下型縁部４０の外周側面上端付近に配置される。下型縁部４０の外周側面と勾配部３７との間には、比較的に大きな間隙δ1 があいている。その結果、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓは、キャビィティＣの外周部分まで迅速かつスムーズに行き渡ることになる。
【００８４】
図２４(b) に示すように、上型１０を下降させて、加圧および賦形工程を行う際には、勾配部３７よりも上方の上型縁部３０の内周側面が下型縁部４０の外周側面と対面することになる。両者の間には間隙δ2 があいている。この間隙δ2 は、前記圧入工程での間隙δ1 よりもかなり狭くなっている。その結果、加圧によって成形材料Ｓあるいは成形物Ｍの一部が成形型の外に漏れるのを防止することができる。なお、圧入工程から加圧工程に移り加圧工程が進行するのに伴って、下型縁部４０に対面する勾配部３７の位置が変わるので、間隙δ1 から間隙δ2 へと徐々に間隙が狭くなっていく。
【００８５】
上記実施形態において、勾配部３７の勾配や長さを変更すれば、圧入工程での間隙δ1 と加圧工程での間隙δ2 を調整することができる。
〔切除機能付きの圧接ブロック〕
図２５および図２６に示す実施形態は、前記図１７に示した実施形態の圧接ブロック８４に成形物Ｍの余剰部を切除する機能を持たせている。
【００８６】
図２５(a) (b) に示すように、上型１０には凹部８０と圧入溝８２を有し、下型２０には、バネ８８によって弾力的に上下動する圧接ブロック８４を備えている。圧接ブロック８４の上面には上型１０の圧入溝８２と対になる圧入溝８６が形成されている。
さらに、圧接ブロック８４の圧入溝８６には、内周側の先端に鋭く上方に突出するノッチ部８９を備え、ノッチ８９部よりも外側で少し離れた位置にはアンダーカット部８７を備えている。アンダーカット部８７は断面がＶ字状をなして圧入溝８６を横断している。
【００８７】
図２６(a) に示すように、上型１０を下降させ、上下の圧入溝８２、８６を一体化させた状態で圧入溝８２、８６で構成される圧入口からキャビィティＣへ成形材料Ｓの圧入工程を行ったあと、上型１０をさらに下降させて、加圧および賦形を行って成形物Ｍを製造する。この間、上型１０の下降位置に関わらず、圧接ブロック８４は凹部８２に押しつけられていて、圧入口の形状を維持し、圧接ブロック８４と凹部８２との間から成形材料などが漏れるのを防ぐ。
【００８８】
圧接ブロック８４の圧入溝８６にはノッチ部８９およびアンダーカット部８７を有するが、圧入工程では、成形材料Ｓが上型１０側の圧入溝８２を主に通過することでキャビィティＣへの圧入が行われる。成形材料Ｓの一部は、圧入口である圧入溝８２、８６の内部まで配置され、加圧および賦形されて固化する。但し、下側の圧入溝８６ではノッチ部８９およびアンダーカット部８７の形状に沿った形で成形材料Ｓが存在し固化することになる。
【００８９】
図２６(b) に示すように、成形物Ｍが得られたあと、上型１０を上昇させて型開きを行うと、成形物Ｍは上型１０とともに上方に持ち上げられる。しかし、キャビィティＣの外周縁よりも外側の圧入溝８２、８６の内部で形成された成形物の余剰部Ｍ1 は、アンダーカット部８７がクサビ状に食い込んだ状態になっているので、圧接ブロック８４すなわち下型２０側に固定されたままになる。そして、余剰部Ｍ1 と成形物Ｍの境界にはノッチ部８９によって形成された脆弱なクビレがあるので、上型１０に付いて上昇する成形物Ｍと下型２０に固定されたままの余剰部Ｍ1 とは、ノッチ部８９の個所で破断し互いに分離される。
【００９０】
その結果、成形物Ｍの外周には、バリのない正確な外周縁形状が形成されることになる。成形物Ｍに圧入口の形状に対応する余剰部が付随したままにならないので、後工程として余剰部の切除工程を特別に実行する手間がかからない。
〔キャビィティの勾配〕
図２７に示す実施形態は、キャビィティに勾配を付けることで、成形材料Ｓの圧入を良好にする。
【００９１】
図２７(a) に示すように、上型１０と下型２０の間にキャビィティＣが構成されている。上型１０および下型２０の外周には互いに嵌め合わされる上型縁部３０および下型縁部４０が設けられている。上型１０の中央上部に成形材料Ｓの圧入口１６が配置されている。
上型１０の型面およひ下型２０の型面の何れも、中央から外周に向かって低くなる勾配が付けられている。但し、上型１０の型面に有する勾配よりも下型２０の型面に有する勾配のほうが強い勾配になっている。その結果、キャビィティＣの形状は、全体が中央から外周に向かって低くなるテーパー状をなすとともに、上下方向の空間高さすなわち隙間は、中央側が狭く外周側が広くなっている。
【００９２】
圧入口１６からキャビィティＣに成形材料Ｓを圧入すると、成形材料Ｓは中央から外周に向かって流れ込む。
図２７(a) から図２７(c) へと、上型１０が下降していき、圧入工程から加圧工程へと進んでいく。このとき、キャビィティＣの隙間は徐々に低くなっていくが、中央よりも外周のほうが比較的に隙間が広いので、成形材料Ｓは中央から外周へと押し出されるようにして移動していく。その結果、成形材料Ｓの圧入がスムーズに行われ、圧入工程が迅速に行われる。また、キャビィティＣの外周で隙間が広いので外周まで確実に成形材料Ｓが行き渡ることになる。
〔成形型の傾動〕
図２８に示す実施形態は、成形型を傾動させて成形材料Ｓの圧入を良好にする。
【００９３】
図２８(a) に示すように、上型１０と下型２０の間にキャビィティＣが構成される。キャビィティＣの外周では、上型縁部１０と下型縁部２０が嵌め合わされる。上型１０の外周には成形材料Ｓの圧入口１６が配置されている。
上型１０の上部には、傾動部１２０を備えている。傾動部１２０の外周のうち、上型１０に圧入口１６が配置された側の一端近くには上下方向に延びる長孔１２６を有し、他端近くには水平方向に延びる長孔１２４を有している。上型１０の上部に固定された支持ガイド１２２、１２８がそれぞれ長孔１２４、１２６に嵌入していて、上型１０は傾動部１２０に支持された状態になっている。
【００９４】
傾動部１２０のうち、上下方向に延びる長孔１２６の少し内側位置には、傾動部１２０から下方に向かって進退自在な押動部材１３０を備えている。押動部材１３０は、図示しないがシリンダ機構やモータなどの駆動機構によって作動させられる。
押動部材１３０の先端は、上型１０の上面に当接しており、押動部材１３０で上型１０を下方に押し動かす。押動部材１３０に近い上型１０の外周端部では、傾動部１２０の垂直長孔１２６に対して上型１０の支持ガイド１２８が上下方向に移動可能になっているので、押動部材１３０で押された上型１０は下方に移動する。但し、押動部材１３０から離れた上型１０の外周端部では、傾動部１２０の水平長孔１２２に上型１０の支持ガイド１２２が嵌合しているので、こちら側では上型１０が下方に移動することはできない。そのため、上型１０は全体として、支持ガイド１２４を基点にして、支持ガイド１２８側が下方側に回動するように移動し、上型１０が水平状態に対して傾動することになる。
【００９５】
成形材料Ｓの圧入工程では、圧入口１６からキャビィティＣへと成形材料Ｓを圧入する。
このとき、予め押動部材１３０を下方に進出させて、上型１０の圧入口１６側が低くなるように傾けておく。水平状態で固定された下型２０に対して上型１０が傾くと、上型１０と下型２０の間に構成されるキャビィティＣは、圧入口１６側の高さすなわち隙間が狭く、圧入口１６の反対側の高さすなわち隙間が広くなる。
【００９６】
この状態でキャビィティＣに圧入された成形材料Ｓは、キャビィティＣの狭いほうから広いほうへと移動することになるので、圧入に伴う抵抗が少なくスムーズに移動していく。
図２８(b) に示すように、上型１０および傾動部１２０を一体的に下降させていくと、キャビィティＣの上下方向の隙間が狭くなっていくが、相対的に圧入口１６側が狭くて成形材料Ｓが流れていく方向が広くなっているので、上型１０の下降に伴って成形材料Ｓを流れ方向に付勢する作用が生じ、成形材料ＳがキャビィティＣの端部まで迅速かつ確実に圧入されることになる。
【００９７】
図２８(c) に示すように、キャビィティＣの全体に必要量の成形材料Ｓが圧入されれば、圧入工程は完了し、つづいて加圧工程を開始する。傾動部１２０および上型１０を下方に下降させて下型２０に加圧するとともに、押動部材１３０を上方に退出させる。上型１０の片端に対する押し付け力がなくなるので、上型１０は傾動状態から水平状態に戻る。傾動部１２０と上型１０を下型２０側に加圧する加圧力が、上型１０を強制的に水平状態に戻す作用を発揮する。
【００９８】
この状態におけるキャビィティＣの形状は、目的とする成形物Ｍの形状に正確に対応しているので、このまま加圧および賦形が行われれば、目的形状の成形物Ｍを得ることができる。
【００９９】
【発明の効果】
本発明の水硬性無機質成形物の製造方法および装置は、成形材料の圧入工程ではキャビィティの厚みを少し拡げておいて成形材料の圧入をスムーズに行わせ、脱水から加圧および賦形工程で、キャビィティの厚みを所定の厚みに狭めて、正確な形状の成形物を製造することができる。
【０１００】
その結果、型締めおよび加圧圧縮のための駆動系統を２系統にしなくても、正確な形状の成形物を能率的に製造することができ、水硬性無機質成形物の品質性能を高め生産性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本工程を表し、成形物の外形を示す斜視図
【図２】 製造工程を段階的に表し、最初の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図３】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図４】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図５】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図６】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図７】 別の実施形態を段階的に示す要部拡大断面図
【図８】 別の実施形態を表す装置構成図(a) およびＡ部拡大図(b)
【図９】 型締めストロークと間隙の変化を示すグラフ図
【図１０】 縁部付近の動作を段階的に示す断面図
【図１１】 別の実施形態を表す装置構成図
【図１２】 型内圧と間隙の変化を示すグラフ図
【図１３】 別の実施形態を表す装置構成図(a) およびＡ部拡大図(b)
【図１４】 型内圧と押圧力の関係を示すグラフ図
【図１５】 別の実施形態を段階的に示す装置要部の拡大断面図
【図１６】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図１７】 別の実施形態を段階的に示す装置要部の断面図および側面図
【図１８】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図１９】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２０】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２１】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２２】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２３】 別の実施形態を段階的に示す要部拡大断面図
【図２４】 別の実施形態を段階的に示す要部拡大断面図
【図２５】 別の実施形態を示す断面図(a) およびＢ部拡大図(b)
【図２６】 製造工程を段階的に示す断面図および側面図
【図２７】 製造工程を段階的に示す断面図
【図２８】 製造工程を段階的に示す断面図
【符号の説明】
１０ 上型
１２ 通気孔
１４ 通気配管
１６ 圧入口
１８ 供給配管
２０ 下型
２２ 水抜孔
２４ 水抜配管
２６ 濾布
３０、４０ 縁部
３４ 間隙調整部材
６０ 制御装置
６２ 圧力センサ
６４ 固形分センサ
Ｃ キャビィティ
Ｍ 成形物
Ｓ 成形材料
δ 間隙
Ｌ 型締めストローク値
【発明の属する技術分野】
本発明は、水硬性無機質成形物の製造方法および装置に関し、詳しくは、セメントや石膏などの水硬性無機質成形材料を所定の形状の成形し硬化させて、建材製品などを製造する方法と、この方法に用いる装置とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
セメントなどの水硬性無機質成形材料を用いて、建築物の内外装材を製造することが行われている。例えば、セメント瓦などの製品が知られている。
水硬性無機質成形物を製造する方法として、水硬性無機質成形材料のスラリーを、一対の成形型の間に構成されるキャビィティに圧入し、キャビィティ内で水硬性無機質成形材料を脱水するとともに加圧し賦形することで、所望の立体形状を有する水硬性無機質成形物を得ている。水硬性無機質成形物は、必要に応じて、養生、乾燥、硬化、焼成などの工程を経て、最終製品となる。
【０００３】
水硬性無機質成形物の製造においては、水硬性無機質成形材料に含まれる水分の除去すなわち脱水が重要である。成形型への圧入を容易にするには、水硬性無機質成形材料に多量の水分を配合して流動性を高めておくことが好ましい。しかし、所定形状の水硬性無機質成形物に賦形して十分な強度その他の特性を発揮させるには、水硬性無機質成形材料から余分の水分を除去する必要がある。
【０００４】
例えば、特開昭５５−１２６４０８号公報（先行技術１）には、雄型が前後進可能に嵌め込まれた型板を、水抜板が設けられた雌型に当接させて型閉めし、水硬性無機質成形材料を圧入したあと、雌型の水抜板から吸引して脱水し、その後で雄型を前進させて加圧および賦形・硬化を行う技術が示されている。
特開平１−５１９０８号公報（先行技術２）には、成形型間に水硬性無機質成形材料を圧入したあと、片側の成形型側から真空吸引し、反対側の成形型に設けたラバープレス部材で押圧することにより、成形材料の脱水や賦形を効率的に行う技術が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記先行技術１では、雄型側に、雄型と型板とを別個に作動させるために２重の駆動系統が必要になり、成形装置が複雑になるという問題がある。
先行技術２では、弾力的に変形するラバープレス部材によって成形物の表面形状が決められるため、成形品の肉厚や表面形状が不均一あるいは不正確になり易いという問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、前記した水硬性無機質成形物の製造を能率的に行い、正確な形状の成形物を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる水硬性無機質成形物の製造方法は、開閉自在な一対の成形型間に構成されるキャビィティに水硬性無機質成形材料を圧入し、脱水および加圧賦形して水硬性無機質成形物を製造する方法であって、以下の工程を含む。
前記一対の成形型を型締め方向に移動させ、成形型の縁部同士が少なくとも一部に間隙をあけて嵌め合わされ、前記キャビィティの厚みが最終的に製造される水硬性無機質成形物の厚みよりも大きくなるように配置する工程(a) 。
【０００８】
キャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料の水分を、キャビィティの内面に有する水抜孔から脱水する工程(c) 。
前記工程(c) を継続しながら、前記成形型をさらに型締め方向に移動させ、水硬性無機質成形材料の厚みが目的とする水硬性無機質成形物の厚みになるようにキャビィティを狭め、水硬性無機質成形材料を加圧し賦形して水硬性無機質成形物を得る工程(d) 。
【０００９】
前記成形型を型開き方向に移動させ、成形型から水硬性無機質成形物を取り出す工程(e)。
前記工程 (b) から工程 (d) までの間に、前記縁部同士の間隙があいた状態から、この間隙がなくされた状態又はこの間隙が狭められた状態とする。
〔その他の製造方法〕
【００１０】
前記間隙が、成形型同士の型締め方向における距離の変化に対応して変更されることができる。
前記間隙が、キャビィティに圧入された水硬性無機質材料の圧力の変化に対応して変更されることができる。
前記間隙をなくした段階で、前記間隙を挟む縁部の少なくとも一方を間隙を閉じる方向に押圧することができる。
【００１１】
前記工程(b) でキャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料のうち、前記間隙からキャビィティの外にはみ出した水硬性無機質成形材料を切断して除去する工程(f) をさらに含むことができる。
前記工程(b) のあとで、前記圧入口に残留する水硬性無機質成形材料を排除する工程(g) をさらに含むことができる。
【００１２】
前記工程(b)が、前記縁部の少なくとも一方に配置される圧接ブロックを、相手側の縁部に対して弾力的に当接してこの相手側の縁部との間に前記圧入口を構成し、工程(b)から工程(d)の間、前記圧接ブロックを相手側の縁部に常に当接させておくことができる。
【００１３】
前記工程(b) でキャビィティに圧入される水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程(h) をさらに含み、前記工程(d) が、前記固形分割合によって成形型の型締め量を調整することができる。
前記工程(c) の前に、キャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程(i) をさらに含み、前記工程(d) が、前記圧入口に進退自在な閉鎖ピンを進出させて圧入口を塞ぐとともに、閉鎖ピンの進出量を前記固形分割合によって調整することができる。
【００１４】
前記工程(c) が、脱水している水硬性無機質成形材料の固形分割合を継続的に測定し、固形分割合が所定値になった時点で脱水を終了させることができる。
前記工程(b) でキャビィティに圧入される水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程(h) をさらに含み、前記工程(d) が、測定された固形分割合にもとづいて、キャビィティに開口する調圧部でキャビィティ内の水硬性無機質成形材料に加わる圧力を調整することができる。
【００１５】
前記工程(c) が、キャビィティを水抜孔から真空排気して脱水し、真空排気された空気を蓄圧しておき、前記工程(e) が、前記蓄圧された空気を、成形型と水硬性無機質成形物との間に吹き出して、水硬性無機質成形物を成形型から型外しすることができる。
〔水硬性無機質成形物の製造装置〕
前記製造方法には以下の製造装置が使用できる。
【００１６】
少なくとも一方が型締め型開き方向に移動自在な一対の成形型と、前記成形型の対向面に構成されるキャビィティと、前記キャビィティの内面に開口し、前記水硬性無機質成形材料が供給される圧入口と、少なくとも一方の成形型の型面に開口して多数が配置された水抜孔と、前記水抜孔の表面を覆う濾布と、前記キャビィティの外側で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされる縁部と、一対の成形型の何れかの前記縁部に進退自在に配置され、縁部同士の間隙を調整する間隙調整部材とを備えることができる。
【００１７】
前記キャビィティの外周で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされ、少なくとも一方が弾性体からなる縁部を備えることができる。
少なくとも一方の縁部に配置され、縁部の先端に向かって凹入された勾配部を備えることができる。
【００１８】
前記縁部を構成し、前記工程(a) で嵌め合わされる第１縁部と、前記縁部を構成し、前記工程(a) では嵌め合わされず工程(d) で嵌め合わされ、前記間隙からキャビィティの外にはみ出した水硬性無機質成形材料を切断して除去する第２縁部を備えることができる。
前記圧入口に配置され、圧入口に進退自在で、圧入口に残留する水硬性無機質成形材料を排除する閉鎖ピンを備えることができる。
【００１９】
前記縁部の少なくとも一方に配置され、前記工程(b) から工程(d) の何れの段階でも、相手側の縁部に対して弾力的に当接し、相手側の縁部との間に前記圧入口を構成する圧接ブロックを備えることができる。
前記圧入口を構成する圧接ブロックと相手側の縁部との何れか一方に、アンダーカット部とノッチ部とからなる水硬性無機質成形物の切断手段を備えることができる。
【００２０】
前記キャビィティが、圧入口から縁部側に向かって厚みが大きくなる勾配を有することができる。
少なくとも一方の成形型が、相手側の成形型に対して平行な状態と傾斜した状態との間で移行自在な傾動手段を備えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔基本工程〕
図１に示す概略コ字形をなす枠状の役物瓦Ｍを、セメントを主成分とする水硬性無機質成形材料を用いて製造する方法を、図２〜図６に工程毎に段階的に示している。
【００２２】
＜成形装置＞
図２に示すように、一対の成形型１０、２０のうち、上型１０は上下に昇降自在に配置され、下型２０は固定設置されている。上型１０の下を向いた型面は上方側に凹んだ雌型になっており、下型２０の上を向いた型面は上方側に突出する雄型になっている。
【００２３】
上型１０の型面には多数の通気孔１２が開口しており、通気孔１２は上型１０の裏面空間で通気配管１４に連通している。通気配管１４にはポンプ１５が設けられ、圧力空気の吹き出しおよび真空吸引の両方が可能になっている。
上型１０の型面外周には圧入口１６が開口している。圧入口１６は、上型１０の内部を空洞状に外側に延びており、上型１０の外周で供給配管１８に接続されている。供給配管１８は、成形に用いる水硬性無機質成形材料を圧送供給することができる。
【００２４】
下型２０の型面には多数の水抜孔２２が配置され、型面の裏側空間で水抜配管２４に接続されている。水抜配管２４にはポンプ１５を備え、真空吸引によって脱水を行う。水抜孔２２の表面には通水性および通気性を有する濾布２６が張り詰められている。
上型１０の型面の外周は中央側よりも下方に突出した縁部３０となっており、下型２０の型面の外周は中央側よりも凹んだ縁部４０となっており、上型１０と下型２０とを型締めしたときに、上型縁部３０の内周と下型縁部４０の外周とが互いに対面した状態で嵌め合わされる。
【００２５】
図２(b) (c) に示すように、上型縁部３０と下型縁部４０とが対面する個所において、下型縁部４０には位置決めブロック５０が突出して配置されており、上型縁部３０には位置決めブロック５０が嵌合する嵌合穴５２が設けられている。型締め時に、位置決めブロック５０と嵌合穴５２とが嵌合することで、上型１０と下型２０とが確実に位置決めされる。
【００２６】
上記のような構造を有する成形装置を用いて、水硬性無機質成形物を製造する方法を工程順に説明する。
＜材料圧入＞
図２に示す型開き状態から、上型１０を下降させる。
図３に示すように、上型縁部３０が下型縁部４０の外周に嵌め込まれる。上型１０の型面と下型２０の型面との間には成形用の空間すなわちキャビィティＣが構成される。
【００２７】
上型縁部３０と下型縁部４０との間には、成形材料Ｓが漏れない程度の部分的な隙間があいていても構わない。図３(c) に示すように、位置決めブロック５０も嵌合穴５２には嵌入していない。
上型１０と下型２０の具体的な間隔寸法は、最終的に製造する成形物Ｍの厚みに、加圧・賦形工程における圧縮分を加えた寸法に設定される。
【００２８】
この状態で、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣに、セメント等を水に分散させたスラリー状の水硬性無機質成形材料Ｓを圧入する。
上型１０と下型２０とが完全に型締めされておらず、キャビィティＣの隙間が広いので、成形材料Ｓの圧入はスムーズかつ迅速に行われ、キャビィティＣの隅々まで確実に行き渡る。
【００２９】
＜脱水＞
図４に示すように、成形材料Ｓの圧入後、あるいは、圧入途中から、下型２０の水抜配管２４から吸引することで、水抜孔２２および濾布２６を介して、キャビィティＣ内の水硬性無機質成形材料Ｓから水分を抜き取る。
成形材料Ｓの圧入が完了して脱水を開始する前、あるいは、脱水開始と同時、さらには、脱水が進行している途中の何れかの段階で、上型１０をさらに下降させる。上型１０の下降によるキャビィティＣの容積減少と成形材料Ｓからの脱水による容積減少とを同時に進行させることができる。
【００３０】
位置決めブロック５０せ嵌合穴５２に嵌合されて、上型１０と下型２０とが完全に位置決めされた状態になる。
この状態で、キャビィティＣの形状は、前記した成形物Ｍの形状にほぼ対応する形状になる。
＜加圧・賦形＞
脱水を継続しながら、上型１０を下型２０側に加圧すると、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓが固く締め付けられて、目的とする成形物Ｍの形状が賦形される。成形材料Ｓが加圧によって圧縮されることで、強度や耐久性などの特性が十分なものとなる。脱水された成形材料Ｓは経時的に水硬性が発揮されて硬化する。
【００３１】
＜型開き＞
脱水および加圧による賦形が十分に行われ、成形物Ｍが形成されれば、図５に示すように、上型１０による加圧を解除し、上型１０を上方に復帰させて型開きを行う。下型２０の水抜孔２２による脱水は終了させておく。
型開きを行う際には、上型１０の通気配管１４から真空吸引し、通気孔１２を介して成形物Ｍを吸着保持する。その結果、上型１０の上昇とともに成形物Ｍは下型２０の型面から容易に取り外される。
【００３２】
＜型外し＞
図６に示すように、上型１０の通気配管１４の真空吸引を止め、逆に圧力空気を供給する。圧力空気は、通気孔１２から成形物Ｍに吹き付けられて、成形物Ｍを上型１０から脱落する。上型１０から脱落した成形物Ｍは、手作業あるいは適宜の回収機構を用いて成形型１０、２０の間から取り出す。
【００３３】
取り出された成形物Ｍは、必要に応じて、養生や乾燥などの工程が行われて、最終製品となる。
〔間隙の変更〕
図７に示す実施形態は、成形材料の圧入工程で縁部同士の間隙を変更する。
図７(a) は、前記図３に示した成形材料の圧入工程における縁部の構造を示している。上型縁部３０には、先端からキャビィティＣおよび下型縁部４０の対向面側に向かって進退自在な間隙調整部材３４が配置されている。間隙調整部材３４は、上型縁部３０の外側に取り付けられたアクチュエータ３２によって進退駆動される。アクチュエータ３２は、シリンダやモータで駆動される。下型縁部４０の上端は間隙調整部材３４の途中位置に配置されている。
【００３４】
上型縁部３０が下型縁部４０の外側に嵌め合わされた状態で、間隙調整部材３４は、その先端面が上型縁部３０の内周側面と同一面に配置されている。間隙調整部材３４の先端面が下型縁部４０の外周面に当接する。間隙調整部材３４の上側部分は、下型縁部４０よりも上方のキャビィティＣに配置されるので、下型縁部４０には当接せず、隙間があいている。
【００３５】
この状態で、キャビィティＣに成形材料Ｓが圧入されると、成形材料ＳはキャビィティＣの外周部分に移動してくる。但し、間隙調整部材３４と下型縁部４０とが当接していると、成形材料Ｓが浸入していく狭い空間が密閉されていて、空気などの逃げ場がないので、キャビィティＣの隅まで成形材料Ｓが行き渡り難くなる。
【００３６】
図７(b) に示すように、間隙調整部材３４を退出させると、間隙調整部材３４の先端と下型縁部４０の外周側面との間に間隙δがあく。この間隙δは空気などの逃げ道になるので、キャビィティＣの外周部分に浸入してきた成形材料Ｓは、キャビィティＣの隅までスムーズかつ確実に行き渡り、成形材料Ｓの圧入が完了する。
【００３７】
図７(c) に示すように、成形材料Ｓの圧入が完了したあと、間隙調整部材３４を元の位置まで進出させて、下型縁部４０の外周側面に当接させ、間隙δをなくす。
この状態で、上型１０をさらに下降させて、脱水から加圧および賦形の各工程を行い、成形物Ｍを得る。上型１０が下降した状態では、下型縁部４０の上端が間隙調整部材３４の上端あるいは上型縁部３０の位置に配置されるので、加圧工程で間隙調整部材３４のところから圧力や成形材料Ｓが漏れ出る心配はない。成形物Ｍの外周縁形状は、上型縁部３０の内周面と下型縁部４０の外周面とで厳密に規定されるので、外周縁にバリが発生することが防止される。
【００３８】
〔間隙の制御〕
図８〜図１０に示す実施形態は、前記した間隙調整部材３４の動作を適切に制御する。
図８(a) (b) に示すように、成形装置の基本構造および間隙調整部材３４に関する構成は、前記図７の実施形態と共通している。図８(a) に示すように、マイクロコンピュータなどの演算機構を備えた制御装置６０を用いて成形装置の動作を制御する。図８(b) において、間隙調整部材３４の先端面と下型縁部２０の外周側面との間の間隙をδで示し、上型縁部３０の下端面と下型縁部４０の上端面との間の間隔をＬで示す。この間隔Ｌは、型締めストローク値と呼ぶ。
【００３９】
図８(a) に示すように、上型１０の昇降位置に関する情報すなわち型締めストローク値Ｌを制御装置６０に入力する。制御装置６０では、予め型締めストローク値Ｌと間隙δとの関係について設定された基準データと、前記型締めストローク値Ｌとを比較演算して、適切な間隙値δを求める。この適切な間隙値δにもとづいて、間隙調整部材３４を駆動するアクチュエータ３２に指令を出す。
【００４０】
図９は、型締めストローク値Ｌと間隙δの関係を示し、矢印で示す順番に制御が進行する。図１０は、図９の各段階に対応する縁部付近の動作状態を示す。
図１０(a) の段階、すなわち、上型縁部３０と下型縁部４０とが嵌め合わされて成形材料Ｓの圧入が開始された初期の段階では、間隙δは比較的に広いδ2 であり、成形材料Ｓの圧入に伴って押し出される空気などの逃げ道を広く確保している。型締めストローク値Ｌは徐々に狭くなってＬ2 になる。成形材料ＳはキャビィティＣ内を縁部側へと移動してくる。
【００４１】
図１０(b) の段階では、間隙調整部材３４を少し前進させて間隙δが少し狭いδ1 になる。型締めストローク値Ｌはさらに狭くなり、最終的にはＬ1 になる。成形材料Ｓは、下型縁部４０の上端位置まで入り込んでくる。
図１０(c) の段階では、間隙調整部材３４をさらに前進させて間隙δを０にする。上型１０はさらに下降し、型締めストローク値Ｌも最小値Ｌ0 になり、型締めが完了した状態である。
【００４２】
この状態で、加圧および賦形が行われ、成形物Ｍが得られる。その後、型開きが行われる。間隙調整部材３４は退出し、間隙δは大きくなり、型締めストローク値Ｌも大きくなる。
上記動作において、各段階における間隙δと型締めストローク値Ｌとの相関関係を、制御装置６０に予め設定された基準データにもとづいて経時的に演算し、間隙調整部材３４の動作指令を出す。
【００４３】
上記実施形態において、間隙調整部材３４の動作制御を、制御装置６０を用いずに、適宜個所に配置されたリミットスイッチによって行うことができる。具体的には、上型１０の下降に伴ってリミットスイッチが作動し、アクチュエータ３２が進退するようにしておけばよい。
上記実施形態では、上型１０の下降状態すなわち型締めストローク値Ｌに合わせて、間隙δを適切な値に調整あるいは設定することができる。間隙調整が簡単で、しかも、繰り返し再現性良く調整できる。その結果、水硬性無機質成形物Ｍの製造を、良好にかつ安定的に生産することができる。
【００４４】
〔圧力による間隙制御〕
図１１および図１２に示す実施形態は、間隙δの調整をキャビィティＣ内の成形材料Ｓの圧力にもとづいて行う。
図１１に示すように、成形装置の基本構造は前記図８の実施形態と共通している。下型２０の型面に圧力センサ６２が設けられている。制御装置６０では、圧力センサ６２で得られた成形材料Ｓの圧力値ｐが入力され、予め設定されている型内圧と間隙との関係を規定する基準データと比較演算され、その結果にもとづいて、間隙δを調整する指令をアクチュエータ３２に対して出す。
【００４５】
図１２は、型締めストローク値Ｌと間隙δの関係を示し、矢印で示す順番に制御が進行する。
上型縁部３０が下型縁部４０に嵌め合わされ成形材料Ｓの圧入を開始した初期段階では、間隙δは比較的に広いδ2 である。成形材料Ｓの圧入に伴って型内圧ｐは大きくなる。型内圧ｐ1 になると、間隙調整部材３４を前進させて、間隙δを間隙δ1 まで狭める。この状態で、さらに成形材料Ｓの圧入後期段階が進行する。
【００４６】
成形材料Ｓの圧入が終了し、型内圧ｐがｐ2 になると、間隙調整部材３４をさらに前進させて間隙δを０にする。この状態で、加圧および賦形が行われる。
加圧および賦形が終了すれば、間隙調整部材３４を後退させて間隙δを拡げるとともに、型開きを行い、製造された成形物Ｍを取り出す。
上記実施形態では、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓの水分含有率その他の材料特性のばらつきや、圧入量のばらつきなどを原因とする成形物Ｍの品質性能のばらつきを解消することができる。型内圧ｐは、成形性能に極めて大きな影響を与えるため、この型内圧ｐにもとづいて、各工程段階における間隙δを適切に設定することで、成形品Ｍの品質性能を安定させることができる。
【００４７】
〔間隙調整部材による押圧〕
図１３および図１４に示す実施形態は、間隙調整部材３４を下型縁部２０側に押圧する。
図１３に示すように、成形装置の基本構造は前記図１１の実施形態と共通している。制御装置６０では、圧力センサ６２で得られた成形材料Ｓの圧力値ｐが入力され、予め設定されている型内圧ｐと押圧力Ｆとの関係を規定する基準データと比較演算され、その結果にもとづいて、押圧力Ｆを調整する指令をアクチュエータ３２に対して出す。
【００４８】
図１３(b) に示すように、間隙調整部材３４を下型縁部２０の外周側面まで進出させた状態で、キャビィティＣ内の成形材料Ｓは、間隙調整部材３４と下型縁部２０との間から外部に漏れ出ようとする。間隙調整部材３４は、成形材料Ｓの圧力すなわち型内圧ｐで無理矢理に押し開かれることになる。この型内圧ｐに対向するために、間隙調整部材３４を押圧力Ｆで下型縁部２０側に押圧しておく。
【００４９】
図１４は、押圧力Ｆと型内圧ｐの関係を示し、矢印で示す順番に制御が進行する。
型内圧ｐがｐ1 のとき、Ｆ＜Ｆ1 であると、型内圧ｐに押圧力Ｆが負けて間隙δが生じてしまう。Ｆ≧Ｆ1 であれば間隙δは生じない。しかし、Ｆ＞Ｆ1 の場合は、押圧力Ｆが大きすぎるために加圧賦形時に下型縁部４０にかじりが生じてしまう。したがって、Ｆ＝Ｆ1 に設定すれば、間隙δは生じず、下型縁部４０のかじりも生じないないので最適となる。実用上は、上記のような問題が十分に小さくなるＦ≒Ｆ1 でもよい。
【００５０】
〔切断刃〕
図１５に示す実施形態は、縁部に切断機能を備えている。
図１５(a) に示すように、上型縁部３０の下端付近に段差を設けて、第１縁部３６と第２縁部３８とを配置している。下型縁部４０の上端付近にも段差を設けて、上型縁部３０の第１縁部３６および第２縁部３８にそれぞれ対応する第１縁部４６と第２縁部４８とを配置している。
【００５１】
上型縁部３０と下型縁部４０とを嵌め合わせて成形材料Ｓの圧入を行う際は、上型縁部３０の先端側の第１縁部３６が、下型縁部４０の第１縁部４６に当接した状態になる。第３縁部３８、４８同士の間には少し隙間があいている。
したがって、成形材料Ｓの圧入に伴って押し出される空気等は、第２縁部３８、４８の空間に入り込むことができる。成形材料Ｓの一部も第２縁部３８、４８の空間まで到達する。これによって、キャビィティＣの外周縁まで確実に成形材料Ｓを行き渡らせることができる。但し、第１縁部３６、４６は閉じられているので、成形材料Ｓが成形型１０、２０の外に漏れることはない。
【００５２】
図１５(b) に示すように、成形材料Ｓの圧入後に加圧および賦形を行う段階では、上型１０が下降してくる。上型縁部３０の第２縁部３８が、下型縁部４０の第２縁部４８の外周側面に当接する。第２縁部３８、４８よりも上方のキャビィティＣの形状に対応する成形物Ｍが成形されることになる。そのため、第２縁部３８、４８の間の空間まで浸入していた成形材料Ｓによって成形物Ｍの外周端に付随形成される余剰部Ｍ0 は、第２縁部３８、４８の当接によって剪断され、第２縁部３８、２８と第１縁部３６、４６との間の隙間に収容される。
【００５３】
成形型１０、２０を型開きして成形物Ｍを取り出し、余剰部Ｍ0 は廃棄することになる。成形物Ｍは、外周端部が正確に断ち切られた状態になり、バリの発生が防止できる。
上記動作において、第２縁部３８、４８は、いわゆる押し切り切断を行う切断刃として機能する。そこで、第２縁部３８の内周側面と下端面とで構成される刃部の角度θが、切断刃としての機能に影響を与える。通常は、刃部角度θ＝３０〜９０°に設定する。
【００５４】
上記実施形態では、成形物Ｍの製造と同時にバリ除去を果たすことができ、成形物Ｍの品質向上および作業工程の能率化を図ることができる。
〔圧入口の材料除去〕
図１６に示す実施形態は、圧入口１６に成形材料Ｓが残留する問題を解消する。
【００５５】
図１６(a) に示すように、圧入口１６とそれにつづく供給配管１８の間に、閉鎖装置７０を装着する。閉鎖装置７０は、シリンダ機構などからなるアクチュエータ７４で進退させられる閉鎖ピン７２を備えている。閉鎖ピン７２は、供給配管１８の途中から圧入口１６へと進出する。
キャビィティＣに成形材料Ｓを圧入する際には、閉鎖ピン７２は後退させておき、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣ内に成形材料Ｓを圧入する。
【００５６】
図１６(b) に示すように、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓを加圧・賦形する工程では、閉鎖ピン７２を進出させて圧入口１６を塞いでしまう。閉鎖ピン７２の先端は圧入口１６がキャビィティＣに開口している位置に配置され、周囲の型面と同一面を構成する。閉鎖ピン７２の進出は、加圧工程の開始前、開始と同時、開始後完了までの何れの段階で行ってもよい。
【００５７】
このようにして成形された成形物Ｍは、外周面に圧入口１６の形状に対応する凹凸形状が存在せず、滑らかな外周面を有するものとなる。従来行われていた、圧入口１６の形状に対応する突起を削除する仕上げ加工が不要になる。
なお、キャビィティＣに成形材料Ｓを圧入したあとで、閉鎖ピン７２を圧入口１６に進出させると、成形材料Ｓが存在していた空間容積が、閉鎖ピン７２が進出した体積分だけ狭くなる。その結果、成形材料Ｓが圧縮されることになる。このことは、加圧工程における成形材料Ｓの圧縮量を、閉鎖ピン７２の進出によって調整することが可能であることを意味する。
【００５８】
〔開放可能な圧入口〕
図１７に示す実施形態は、圧入口が開放可能に構成されている。
図１７(a) に示すように、上型１０の縁部３０の下端面に凹部８０を設け、凹部８０の中央に型外から型内へと通じる断面半円形の圧入溝８２を有している。
下型２０の縁部４０には、上型１０の凹部８０に対応する先端形状を有する圧接ブロック８４が、上下動可能に取り付けられている。圧接ブロック８４は、下部に取り付けられたバネ８８によって弾力的に上方側に付勢されている。圧接ブロック８４の上端面には、上型１０の圧入溝８２に対応する断面半円形の圧入溝８６が形成されている。
【００５９】
図１７(b) に示すように、上型１０を下型２０の上に下降させて、縁部３０、４９を嵌め合わせると、上型１０の凹部８０に下型２０の圧接ブロック８４が嵌入する。圧接ブロック８４が弾力的に上下移動することで、凹部８０に対して圧接ブロック８４が密着した状態になる。
上下の圧入溝８２、８６が合体して断面円形状の孔が、成形型の外部からキャビィティＣまで連通する。この圧入溝８２、８６が合体した孔を、前記各実施形態における圧入口１６として利用する。具体的には、成形型の外面に供給配管１８を接続して、成形材料Ｓを圧入すればよい。
【００６０】
図１７(c) に示すように、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓを加圧および賦形して成形物Ｍを得る工程では、上型１０が圧入工程よりもさらに下降してくる。しかし、上型１０の凹部８０が下降してくるのに合わせて下型２０の圧接ブロック８４が弾力的に下降するので、上型１０の下降の邪魔になることはない。圧入溝８２、８６による圧入口１６も維持されたままになる。
【００６１】
成形物Ｍが成形されたあと、型開きを行えば、図１７(a) の状態に戻る。この状態では、上型１０の圧入溝８２および下型２０の圧入溝８６が露出しているので、付着した成形材料Ｓや成形物Ｍの残渣などを取り除く作業が行い易い。
前記した実施形態において、製造工程中に型締めストロークＬを複数段階で変更する場合でも、型締めストロークＬの変更に関わらず、圧接ブロック８２の弾力的な移動によって、凹部８０と圧接ブロック８２とで構成される圧入口１６は適切な状態に維持され、成形材料Ｓが漏れ出したりすることが防げる。型締め動作に対して大きな抵抗を生じることもない。
【００６２】
〔固形分割合と圧縮代〕
図１８に示す実施形態は、成形材料Ｓの固形分割合に合わせて加圧時の圧縮代を調整する。
図１８(a) に示すように、成形型に成形材料Ｓを圧入する供給配管１８に、供給配管１８を通過する成形材料Ｓ中の固形分割合を検知する固形分センサ６４を備えている。固形分センサ６４の検知機構としては、固形分割合の変化によって変動する各種特性を検知するものが使用できる。具体的には、超音波、レーザー、ｐＨ値、電気抵抗、圧力などの変化を検知するセンサが使用できる。
【００６３】
固形分センサ６４の検知情報は制御装置６０に伝達される。制御装置６０は、成形材料Ｓの固形分割合に応じて、上型１０の下降動作を制御する。より具体的には、上型１０と下型２０との型締めストロークＬを調整する。
成形材料Ｓの圧入工程では、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣへと成形材料Ｓを圧入する。この段階では、上型１０と下型２０とは比較的に大きな型締めストローク値Ｌに配置されている。このとき、供給配管１８を通過する成形材料Ｓの固形分割合を固形分センサ６４で検知し、制御装置６０に記憶させておく。
【００６４】
図１８(b) に示すように、成形材料Ｓの圧入が終了し、上型１０をさらに下降させて加圧・賦形工程を行う際に、制御装置６０で演算された適切な圧縮代に合わせて上型１０の下降量あるいは型締めストローク値Ｌを調整する。
具体的には、成形材料Ｓの固形分割合が多い（水分が少ない）場合には、上型１０の下降量を少なくして、圧縮代を小さくする。この場合、成形材料Ｓからの脱水は少なくなる。逆に、成形材料Ｓの固形分割合が少ない（水分が多い）場合には、上型１０の下降量を多くして、圧縮代を大きくする。この場合は、成形材料Ｓからの脱水が多くなる。その結果、圧入された成形材料Ｓの固形分割合の違いに関わらず、賦形される成形物Ｍに含まれる水分量は成形物Ｍの性能や機能に取って適切な一定の値になる。成形物Ｍの強度は一定になり、安定した品質性能の成形物Ｍが得られる。
【００６５】
〔閉鎖ピンのストローク調整〕
図１９に示す実施形態は、図１８の実施形態で使用した固形分センサ６４を用いて、図１６の実施形態で使用している閉鎖装置７０の動作を制御する。
図１９(a) に示すように、圧入口１６には供給配管１８が接続され、供給配管１８の途中には閉鎖装置７０が取り付けられている。閉鎖装置７０の取付位置よりも上流側の供給配管１８には固形分センサ６４が取り付けられている。
【００６６】
成形材料Ｓの圧入工程では、閉鎖装置７０の閉鎖ピン７２は後退させておき、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣに成形材料Ｓを圧入する。このとき、供給配管１８を通過する成形材料Ｓの固形分割合を固形分センサ６４で検知し、制御装置６０に伝達しておく。
図１９(b) または図１９(c) に示すように、キャビィティＣに成形材料Ｓを圧入したあと、上型１０を下降させて加圧および賦形を行う際に、閉鎖装置７０の閉鎖ピン７２を進出させて、圧入口１６の少なくとも一部を閉鎖する。圧入口１６に存在していた成形材料Ｓは、キャビィティＣ側に押し込められて、キャビィティＣ内の成形材料Ｓの圧縮代を増やすことになる。
【００６７】
成形材料Ｓの固形分割合が多いときには、閉鎖ピン７２の進出量を少なくし、成形材料Ｓの圧縮代を少なくする〔図１９(b) 〕。成形材料Ｓの固形分割合が少ないときには、閉鎖ピン７２の進出量を多くし、成形材料Ｓの圧縮代を大きくする〔図１９(c) 〕。
その結果、製造される成形物Ｍは、密度のばらつきがなく、特性や機能のばらつきも少ない、品質性能の安定した均一な強度の成形物Ｍとなる。
【００６８】
〔キャビィティ内の固形分割合〕
図２０に示す実施形態は、キャビィティＣ内に圧入された成形材料Ｓの固形分割合を測定する。
図２０(a) に示すように、上型１０の型面に固形分センサ６４が取り付けられている。固形分センサ６４の検知情報は、図示しない制御装置に送られる。制御装置は、脱水工程や加圧・賦形工程の作動を制御する。
【００６９】
成形材料Ｓの圧入工程では、供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣに成形材料Ｓを圧入する。キャビィティＣ内における成形材料Ｓの圧力が固形分センサ６４で検知される。
図２０(b) に示すように、上型１０を下降させて加圧および賦形を行うと同時に、上型１０の通気孔１２および下型２０の水抜孔２２から脱気および脱水を行う際にも、固形分センサ６４による成形材料Ｓの固形分割合の検知を継続して行う。
【００７０】
成形材料Ｓが加圧され脱水されるにつれて、固形分割合は増加していく。固形分割合が所定の値になった時点で、通気孔１２および水抜孔２２からの脱気および脱水を停止させる。加圧を終了し、型開きを行って、成形された成形物Ｍを取り出す。その結果、過剰な脱水を行うことがなく、固形分割合が一定で、寸法精度が良く、材料密度が均一な成形物Ｍが得られる。このような成形物Ｍは、強度が向上し品質性能が安定したものとなる。
【００７１】
〔成形材料の調圧〕
図２１に示す実施形態は、キャビィティＣ内における成形材料Ｓの圧力を調整する。
図２１(a) に示すように、圧入口１６に接続された供給配管１８に固形分センサ６４を備えておく。圧入口１６の反対側になるキャビィティＣの外周には、上型１０に調圧装置９０が取り付けられている。
【００７２】
調圧装置９０は、アクチュエータ９４で作動する調圧軸９２がキャビィティＣ側に向かって進退する。調圧装置９０の作動は、固形分センサ６４で得られた成形材料Ｓの固形分割合の情報にもとづいて制御される。
図２１(a) に示す成形材料Ｓの圧入工程では、調圧装置９０の調圧軸９２は退出させておく。供給配管１８から圧入口１６を経てキャビィティＣ内に成形材料Ｓを圧入する。このとき、供給配管１８を通過する成形材料Ｓの固形分割合を固形分センサ６４で測定しておく。
【００７３】
図２１(b) (c) に示すように、圧入工程のあと加圧および賦形を行うときに、成形材料Ｓの固形分割合にもとづいて、調圧装置９０における調圧軸９２の進退量を調整する。具体的には、成形材料Ｓの固形分割合が多い場合は、調圧軸９２の進出量を少なくする〔図２１(b) 〕。この場合、成形材料Ｓの圧縮代が小さくなる。成形材料Ｓの固形分割合が少ない場合は、調圧軸９２の進出量を多くする〔図２１(c) 〕。この場合、成形材料Ｓの圧縮代は大きくなる。
【００７４】
その結果、得られる成形物Ｍは、材料密度が適切で、強度などの特性に優れ、品質性能の安定したものとなる。
〔排気の蓄圧〕
図２２に示す実施形態は、脱水の際に真空排気された排気を蓄圧しておき、成形物Ｍの型外し時に利用する。
【００７５】
図２２(a) に示すように、上型１０の通気配管１４と下型２０の水抜配管２４とがループ状に連結されている。連結された配管経路の途中には、上型１０側から順番に、圧力バルブ１０２、エアータンク１０４、ボールバルブ１０６、トラップ１０８、真空ポンプ１１０およびトラップ１１２が装備されている。このうち、トラップ１０８、１１２は、フィルターに置き換えることもできる。
【００７６】
図２２(b) に示す脱水および加圧工程では、真空ポンプ１１０を作動させて、下型２０の水抜孔２２から脱水を行う。下型２０から水抜配管２４に排出された水分および排気は、まず、トラップ１１２で水分が除去される。真空ポンプ１１０からエアータンク１０４に送られた排気は、エアータンク１０４に蓄えられる。このとき、圧力バルブ１０２によって、エアータンク１０４に蓄えられた排気が上型１０側に送られるのを防止する。また、ボールバルブ１０６が取り付けられているので、エアータンク１０４の排気が、水抜配管２４側に戻ることはない。
【００７７】
図２２(c) に示すように、脱水および加圧工程が完了し、成形物Ｍが得られれば、上型１０を上昇させて型開きを行う。この段階では、真空ポンプ１１０の作動は停止させておく。成形物Ｍは、上型１０に固着した状態で上方に持ち上げられる。
図２２(d) に示すように、圧力バルブ１０２を開くと、エアータンク１０４に蓄えられた排気が圧力空気として通気配管１４に送りだされ、上型１０の通気孔１２から吹き出す。この圧力空気の吹き出しによって、上型１０の型面から成形物Ｍが分離されて型外しが行われる。
【００７８】
上記した型外し作業の際には、真空ポンプ１１０を作動させる必要がない。型外しのために別のポンプ手段や圧力空気の供給手段を備えておかなくてもよい。
したがって、型外しに要する装置が簡略化でき、型外し作業に必要な電力などの稼動エネルギーも削減される。
〔弾性体ブロック〕
図２３に示す実施形態では、一方の縁部に相手側の縁部に当接する弾性体ブロックを配置しておく。
【００７９】
図２３(a) に示すように、上型縁部３０の内周側面と下端面との角部に、ゴムなどの弾性体からなる弾性体ブロック３９を装着している。弾性体ブロック３９の先端角部は丸められている。弾性体ブロック３９は、上型縁部３０の内周側面よりも内側に突出している。下型縁部２０の外周側面と弾性体ブロック３９の内周側面との間の距離ｔを適宜に設定しておく。
【００８０】
図２３(b) に示すように、成形材料Ｓの圧入工程で上型１０を下降させていくと、最初に弾性体ブロック３９が下型縁部４０に当接する。弾性体ブロック３９は弾力的に変形し、下型縁部４０の外周側面に密着して圧接された状態になる。前記した距離ｔが、弾性体ブロック３９の変形量あるいは下型縁部４０に対する圧接力を決める。
【００８１】
金属などの剛性体からなる上型縁部３０が下端角部が、直接に下型縁部４０ の上端角部と接触したり食い込んだりした場合には、いわゆるカジリと呼ばれる現象が生じて、上型縁部３０および下型縁部４０が損傷するが、弾性体ブロック３９が存在することで、カジリ現象を避けることができる。しかも、弾性体ブロック３９は下型縁部４０に対して密着して圧接されているので、成形材料Ｓの漏れを確実に防止することができる。
【００８２】
図２３(c) に示すように、上型１０をさらに下降させて加圧および賦形工程を行う際にも、弾性体ブロック３９は下型縁部４０の外周側面に沿って摺動し、弾力的に下型縁部４０に当接する。これによって、加圧時における成形材料Ｓの漏れも確実に防ぐことができる。
〔縁部の勾配〕
図２４に示す実施形態は、縁部の先端に勾配を付けておく。
【００８３】
図２４(a) に示すように、上型縁部３０の内周側の先端角部が、先端側に向けて凹んだ勾配部３７になっている。
成形材料Ｓの圧入工程では、上型縁部３０の勾配部３７が、下型縁部４０の外周側面上端付近に配置される。下型縁部４０の外周側面と勾配部３７との間には、比較的に大きな間隙δ1 があいている。その結果、キャビィティＣに圧入された成形材料Ｓは、キャビィティＣの外周部分まで迅速かつスムーズに行き渡ることになる。
【００８４】
図２４(b) に示すように、上型１０を下降させて、加圧および賦形工程を行う際には、勾配部３７よりも上方の上型縁部３０の内周側面が下型縁部４０の外周側面と対面することになる。両者の間には間隙δ2 があいている。この間隙δ2 は、前記圧入工程での間隙δ1 よりもかなり狭くなっている。その結果、加圧によって成形材料Ｓあるいは成形物Ｍの一部が成形型の外に漏れるのを防止することができる。なお、圧入工程から加圧工程に移り加圧工程が進行するのに伴って、下型縁部４０に対面する勾配部３７の位置が変わるので、間隙δ1 から間隙δ2 へと徐々に間隙が狭くなっていく。
【００８５】
上記実施形態において、勾配部３７の勾配や長さを変更すれば、圧入工程での間隙δ1 と加圧工程での間隙δ2 を調整することができる。
〔切除機能付きの圧接ブロック〕
図２５および図２６に示す実施形態は、前記図１７に示した実施形態の圧接ブロック８４に成形物Ｍの余剰部を切除する機能を持たせている。
【００８６】
図２５(a) (b) に示すように、上型１０には凹部８０と圧入溝８２を有し、下型２０には、バネ８８によって弾力的に上下動する圧接ブロック８４を備えている。圧接ブロック８４の上面には上型１０の圧入溝８２と対になる圧入溝８６が形成されている。
さらに、圧接ブロック８４の圧入溝８６には、内周側の先端に鋭く上方に突出するノッチ部８９を備え、ノッチ８９部よりも外側で少し離れた位置にはアンダーカット部８７を備えている。アンダーカット部８７は断面がＶ字状をなして圧入溝８６を横断している。
【００８７】
図２６(a) に示すように、上型１０を下降させ、上下の圧入溝８２、８６を一体化させた状態で圧入溝８２、８６で構成される圧入口からキャビィティＣへ成形材料Ｓの圧入工程を行ったあと、上型１０をさらに下降させて、加圧および賦形を行って成形物Ｍを製造する。この間、上型１０の下降位置に関わらず、圧接ブロック８４は凹部８２に押しつけられていて、圧入口の形状を維持し、圧接ブロック８４と凹部８２との間から成形材料などが漏れるのを防ぐ。
【００８８】
圧接ブロック８４の圧入溝８６にはノッチ部８９およびアンダーカット部８７を有するが、圧入工程では、成形材料Ｓが上型１０側の圧入溝８２を主に通過することでキャビィティＣへの圧入が行われる。成形材料Ｓの一部は、圧入口である圧入溝８２、８６の内部まで配置され、加圧および賦形されて固化する。但し、下側の圧入溝８６ではノッチ部８９およびアンダーカット部８７の形状に沿った形で成形材料Ｓが存在し固化することになる。
【００８９】
図２６(b) に示すように、成形物Ｍが得られたあと、上型１０を上昇させて型開きを行うと、成形物Ｍは上型１０とともに上方に持ち上げられる。しかし、キャビィティＣの外周縁よりも外側の圧入溝８２、８６の内部で形成された成形物の余剰部Ｍ1 は、アンダーカット部８７がクサビ状に食い込んだ状態になっているので、圧接ブロック８４すなわち下型２０側に固定されたままになる。そして、余剰部Ｍ1 と成形物Ｍの境界にはノッチ部８９によって形成された脆弱なクビレがあるので、上型１０に付いて上昇する成形物Ｍと下型２０に固定されたままの余剰部Ｍ1 とは、ノッチ部８９の個所で破断し互いに分離される。
【００９０】
その結果、成形物Ｍの外周には、バリのない正確な外周縁形状が形成されることになる。成形物Ｍに圧入口の形状に対応する余剰部が付随したままにならないので、後工程として余剰部の切除工程を特別に実行する手間がかからない。
〔キャビィティの勾配〕
図２７に示す実施形態は、キャビィティに勾配を付けることで、成形材料Ｓの圧入を良好にする。
【００９１】
図２７(a) に示すように、上型１０と下型２０の間にキャビィティＣが構成されている。上型１０および下型２０の外周には互いに嵌め合わされる上型縁部３０および下型縁部４０が設けられている。上型１０の中央上部に成形材料Ｓの圧入口１６が配置されている。
上型１０の型面およひ下型２０の型面の何れも、中央から外周に向かって低くなる勾配が付けられている。但し、上型１０の型面に有する勾配よりも下型２０の型面に有する勾配のほうが強い勾配になっている。その結果、キャビィティＣの形状は、全体が中央から外周に向かって低くなるテーパー状をなすとともに、上下方向の空間高さすなわち隙間は、中央側が狭く外周側が広くなっている。
【００９２】
圧入口１６からキャビィティＣに成形材料Ｓを圧入すると、成形材料Ｓは中央から外周に向かって流れ込む。
図２７(a) から図２７(c) へと、上型１０が下降していき、圧入工程から加圧工程へと進んでいく。このとき、キャビィティＣの隙間は徐々に低くなっていくが、中央よりも外周のほうが比較的に隙間が広いので、成形材料Ｓは中央から外周へと押し出されるようにして移動していく。その結果、成形材料Ｓの圧入がスムーズに行われ、圧入工程が迅速に行われる。また、キャビィティＣの外周で隙間が広いので外周まで確実に成形材料Ｓが行き渡ることになる。
〔成形型の傾動〕
図２８に示す実施形態は、成形型を傾動させて成形材料Ｓの圧入を良好にする。
【００９３】
図２８(a) に示すように、上型１０と下型２０の間にキャビィティＣが構成される。キャビィティＣの外周では、上型縁部１０と下型縁部２０が嵌め合わされる。上型１０の外周には成形材料Ｓの圧入口１６が配置されている。
上型１０の上部には、傾動部１２０を備えている。傾動部１２０の外周のうち、上型１０に圧入口１６が配置された側の一端近くには上下方向に延びる長孔１２６を有し、他端近くには水平方向に延びる長孔１２４を有している。上型１０の上部に固定された支持ガイド１２２、１２８がそれぞれ長孔１２４、１２６に嵌入していて、上型１０は傾動部１２０に支持された状態になっている。
【００９４】
傾動部１２０のうち、上下方向に延びる長孔１２６の少し内側位置には、傾動部１２０から下方に向かって進退自在な押動部材１３０を備えている。押動部材１３０は、図示しないがシリンダ機構やモータなどの駆動機構によって作動させられる。
押動部材１３０の先端は、上型１０の上面に当接しており、押動部材１３０で上型１０を下方に押し動かす。押動部材１３０に近い上型１０の外周端部では、傾動部１２０の垂直長孔１２６に対して上型１０の支持ガイド１２８が上下方向に移動可能になっているので、押動部材１３０で押された上型１０は下方に移動する。但し、押動部材１３０から離れた上型１０の外周端部では、傾動部１２０の水平長孔１２２に上型１０の支持ガイド１２２が嵌合しているので、こちら側では上型１０が下方に移動することはできない。そのため、上型１０は全体として、支持ガイド１２４を基点にして、支持ガイド１２８側が下方側に回動するように移動し、上型１０が水平状態に対して傾動することになる。
【００９５】
成形材料Ｓの圧入工程では、圧入口１６からキャビィティＣへと成形材料Ｓを圧入する。
このとき、予め押動部材１３０を下方に進出させて、上型１０の圧入口１６側が低くなるように傾けておく。水平状態で固定された下型２０に対して上型１０が傾くと、上型１０と下型２０の間に構成されるキャビィティＣは、圧入口１６側の高さすなわち隙間が狭く、圧入口１６の反対側の高さすなわち隙間が広くなる。
【００９６】
この状態でキャビィティＣに圧入された成形材料Ｓは、キャビィティＣの狭いほうから広いほうへと移動することになるので、圧入に伴う抵抗が少なくスムーズに移動していく。
図２８(b) に示すように、上型１０および傾動部１２０を一体的に下降させていくと、キャビィティＣの上下方向の隙間が狭くなっていくが、相対的に圧入口１６側が狭くて成形材料Ｓが流れていく方向が広くなっているので、上型１０の下降に伴って成形材料Ｓを流れ方向に付勢する作用が生じ、成形材料ＳがキャビィティＣの端部まで迅速かつ確実に圧入されることになる。
【００９７】
図２８(c) に示すように、キャビィティＣの全体に必要量の成形材料Ｓが圧入されれば、圧入工程は完了し、つづいて加圧工程を開始する。傾動部１２０および上型１０を下方に下降させて下型２０に加圧するとともに、押動部材１３０を上方に退出させる。上型１０の片端に対する押し付け力がなくなるので、上型１０は傾動状態から水平状態に戻る。傾動部１２０と上型１０を下型２０側に加圧する加圧力が、上型１０を強制的に水平状態に戻す作用を発揮する。
【００９８】
この状態におけるキャビィティＣの形状は、目的とする成形物Ｍの形状に正確に対応しているので、このまま加圧および賦形が行われれば、目的形状の成形物Ｍを得ることができる。
【００９９】
【発明の効果】
本発明の水硬性無機質成形物の製造方法および装置は、成形材料の圧入工程ではキャビィティの厚みを少し拡げておいて成形材料の圧入をスムーズに行わせ、脱水から加圧および賦形工程で、キャビィティの厚みを所定の厚みに狭めて、正確な形状の成形物を製造することができる。
【０１００】
その結果、型締めおよび加圧圧縮のための駆動系統を２系統にしなくても、正確な形状の成形物を能率的に製造することができ、水硬性無機質成形物の品質性能を高め生産性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本工程を表し、成形物の外形を示す斜視図
【図２】 製造工程を段階的に表し、最初の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図３】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図４】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図５】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図６】 次の工程を示す断面図(a) 、断面図(b) と直交する方向の断面図(b) および位置決めブロック付近の側面図(c)
【図７】 別の実施形態を段階的に示す要部拡大断面図
【図８】 別の実施形態を表す装置構成図(a) およびＡ部拡大図(b)
【図９】 型締めストロークと間隙の変化を示すグラフ図
【図１０】 縁部付近の動作を段階的に示す断面図
【図１１】 別の実施形態を表す装置構成図
【図１２】 型内圧と間隙の変化を示すグラフ図
【図１３】 別の実施形態を表す装置構成図(a) およびＡ部拡大図(b)
【図１４】 型内圧と押圧力の関係を示すグラフ図
【図１５】 別の実施形態を段階的に示す装置要部の拡大断面図
【図１６】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図１７】 別の実施形態を段階的に示す装置要部の断面図および側面図
【図１８】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図１９】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２０】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２１】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２２】 別の実施形態を段階的に示す断面図
【図２３】 別の実施形態を段階的に示す要部拡大断面図
【図２４】 別の実施形態を段階的に示す要部拡大断面図
【図２５】 別の実施形態を示す断面図(a) およびＢ部拡大図(b)
【図２６】 製造工程を段階的に示す断面図および側面図
【図２７】 製造工程を段階的に示す断面図
【図２８】 製造工程を段階的に示す断面図
【符号の説明】
１０ 上型
１２ 通気孔
１４ 通気配管
１６ 圧入口
１８ 供給配管
２０ 下型
２２ 水抜孔
２４ 水抜配管
２６ 濾布
３０、４０ 縁部
３４ 間隙調整部材
６０ 制御装置
６２ 圧力センサ
６４ 固形分センサ
Ｃ キャビィティ
Ｍ 成形物
Ｓ 成形材料
δ 間隙
Ｌ 型締めストローク値
Claims (21)
- 開閉自在な一対の成形型間に構成されるキャビィティに水硬性無機質成形材料を圧入し、脱水および加圧賦形して水硬性無機質成形物を製造する方法であって、
前記一対の成形型を型締め方向に移動させ、成形型の縁部同士が少なくとも一部に間隙をあけて嵌め合わされ、前記キャビィティの厚みが最終的に製造される水硬性無機質成形物の厚みよりも大きくなるように配置する工程(a)と、
前記キャビィティに開口する圧入口からキャビィティに水硬性無機質成形材料を圧入する工程(b)と、
キャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料の水分を、キャビィティの内面に有する水抜孔から脱水する工程(c)と、
前記工程(c)を継続しながら、前記成形型をさらに型締め方向に移動させ、水硬性無機質成形材料の厚みが目的とする水硬性無機質成形物の厚みになるようにキャビィティを狭め、水硬性無機質成形材料を加圧し賦形して水硬性無機質成形物を得る工程(d)と、
前記成形型を型開き方向に移動させ、成形型から水硬性無機質成形物を取り出す工程(e)とを含み、
前記工程 (b) から工程 (d) までの間に、前記縁部同士の間隙があいた状態から、この間隙がなくされた状態又はこの間隙が狭められた状態とする
水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記間隙が、成形型同士の型締め方向における距離の変化に対応して変更される
請求項１に記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記間隙が、キャビィティに圧入された水硬性無機質材料の圧力の変化に対応して変更される
請求項１に記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記間隙をなくした段階で、前記間隙を挟む縁部の少なくとも一方を間隙を閉じる方向に押圧する
請求項１乃至３のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (b) でキャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料のうち、前記間隙からキャビィティの外にはみ出した水硬性無機質成形材料を切断して除去する工程 (f) をさらに含む
請求項１に記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (b) のあとで、前記圧入口に残留する水硬性無機質成形材料を排除する工程 (g) をさらに含む
請求項１乃至５のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (b) が、前記縁部の少なくとも一方に配置される圧接ブロックを、相手側の縁部に対して弾力的に当接してこの相手側の縁部との間に前記圧入口を構成し、工程 (b) から工程 (d) の間、前記圧接ブロックを相手側の縁部に常に当接させておく
請求項１乃至６のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (b) でキャビィティに圧入される水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程 (h) をさらに含み、
前記工程 (d) が、前記固形分割合によって成形型の型締め量を調整する
請求項１乃至７のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (c) の前に、キャビィティに圧入された水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程 (i) をさらに含み、
前記工程 (d) が、前記圧入口に進退自在な閉鎖ピンを進出させて圧入口を塞ぐとともに、閉鎖ピンの進出量を前記固形分割合によって調整する
請求項１乃至８のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (c) が、脱水している水硬性無機質成形材料の固形分割合を継続的に測定し、固形分割合が所定値になった時点で脱水を終了させる
請求項１乃至９のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (b) でキャビィティに圧入される水硬性無機質成形材料の前記圧入口付近における固形分割合を測定する工程 (h) をさらに含み、
前記工程 (d) が、測定された固形分割合にもとづいて、キャビィティに開口する調圧部でキャビィティ内の水硬性無機質成形材料に加わる圧力を調整する
請求項１乃至１０のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 前記工程 (c) が、キャビィティを水抜孔から真空排気して脱水し、真空排気された空気を蓄圧しておき、
前記工程 (e) が、前記蓄圧された空気を、成形型と水硬性無機質成形物との間に吹き出して、水硬性無機質成形物を成形型から型外しする
請求項１乃至１１のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造方法。 - 請求項１に記載の水硬性無機質成形物の製造方法に用いる装置であって、
少なくとも一方が型締め型開き方向に移動自在な一対の成形型と、
前記成形型の対向面に構成されるキャビィティと、
前記キャビィティの内面に開口し、前記水硬性無機質成形材料が供給される圧入口と、
少なくとも一方の成形型の型面に開口して多数が配置された水抜孔と、
前記水抜孔の表面を覆う濾布と、
前記キャビィティの外側で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされる縁部と、
一対の成形型の何れかの前記縁部に進退自在に配置され、縁部同士の間隙を調整する間隙調整部材と
を備える水硬性無機質成形物の製造装置。 - 請求項１に記載の水硬性無機質成形物の製造方法に用いる装置であって、
少なくとも一方が型締め型開き方向に移動自在な一対の成形型と、
前記成形型の対向面に構成されるキャビィティと、
前記キャビィティの内面に開口し、前記水硬性無機質成形材料が供給される圧入口と、
少なくとも一方の成形型の型面に開口して多数が配置された水抜孔と、
前記水抜孔の表面を覆う濾布と、
前記キャビィティの外周で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされ、少なくとも一方が弾性体からなる縁部と
を備える水硬性無機質成形物の製造装置。 - 請求項２に記載の水硬性無機質成形物の製造方法に用いる装置であって、
少なくとも一方が型締め型開き方向に移動自在な一対の成形型と、
前記成形型の対向面に構成されるキャビィティと、
前記キャビィティの内面に開口し、前記水硬性無機質成形材料が供給される圧入口と、
少なくとも一方の成形型の型面に開口して多数が配置された水抜孔と、
前記水抜孔の表面を覆う濾布と、
前記キャビィティの外側で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされる縁部と、
少なくとも一方の縁部に配置され、縁部の先端に向かって凹入された勾配部と
を備える水硬性無機質成形物の製造装置。 - 請求項５に記載の水硬性無機質成形物の製造方法に用いる装置であって、
少なくとも一方が型締め型開き方向に移動自在な一対の成形型と、
前記成形型の対向面に構成されるキャビィティと、
前記キャビィティの内面に開口し、前記水硬性無機質成形材料が供給される圧入口と、
少なくとも一方の成形型の型面に開口して多数が配置された水抜孔と、
前記水抜孔の表面を覆う濾布と、
前記キャビィティの外側で成形型に配置され、成形型を型締め方向に移動させたときに互いに嵌め合わされる縁部と、
前記縁部を構成し、前記工程 (a) で嵌め合わされる第１縁部と、
前記縁部を構成し、前記工程 (a) では嵌め合わされず工程 (d) で嵌め合わされ、前記間隙からキャビィティの外にはみ出した水硬性無機質成形材料を切断して除去する第２縁部と
を備える水硬性無機質成形物の製造装置。 - 前記圧入口に配置され、圧入口に進退自在で、圧入口に残留する水硬性無機質成形材料を排除する閉鎖ピン
を備える請求項１３乃至１６のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造装置。 - 前記縁部の少なくとも一方に配置され、前記工程 (b) から工程 (d) の何れの段階でも、相手側の縁部に対して弾力的に当接し、相手側の縁部との間に前記圧入口を構成する圧接ブロック
を備える請求項１３乃至１６のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造装置。 - 前記圧入口を構成する圧接ブロックと相手側の縁部との何れか一方に、アンダーカット部とノッチ部とからなる水硬性無機質成形物の切断手段を備える
請求項１８に記載の水硬性無機質成形物の製造装置。 - 前記キャビィティが、圧入口から縁部側に向かって厚みが大きくなる勾配を有する
請求項１３乃至１９のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造装置。 - 少なくとも一方の成形型が、相手側の成形型に対して平行な状態と傾斜した状態との間で移行自在な傾動手段を備える
請求項１３乃至１９のいずれかに記載の水硬性無機質成形物の製造装置。
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