JP5578696B2 - セラミック成形体の連続成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、寸法精度のよいセラミック成形体を連続して成形できる、セラミックの押出成形装置に関する。

従来、セラミック成形体の押出成形装置としては横方向に押し出す横押出型の成形装置が次工程でのセッティング等を考慮して広く用いられてきているが、この横押出型成形装置で大型のセラミック成形体を製造すると、所定の長さまで押し出される間に自重により変形し、寸法精度のよい製品が得られないという問題があった。
これを解決するため、特開昭６３−２３０３０４号公報には「セラミック成形体を下方に押出し成形する方法において、押出しダイスを介して下向きに押出される成形体を保持することにより、押出し成形体の変形を防止しつつ所定長さにて切断するセラミックの押出し成形方法と押出し成形装置」の発明が開示されている。
特開昭６３−２３０３０４号公報

上記の縦押し成形装置は、シリンダに投入したセラミック坏土をプランジャーで押出すことによった押出ダイスに圧入する構造であり、シリンダ内のセラミック坏土がなくなる都度プランジャーを引き上げてセラミック坏土を補充しなければならず、同形のセラミック成形体を大量に生産するときにはその手間と、間欠的な製造となるために製品の均一性への不安とが問題になる。
本発明の課題は、前記縦押出し成形装置の問題点に鑑み、セラミックの混練から成形までを一連して行えるように構成し、寸法精度のよいセラミック成形体を連続して製造できる量産に適した縦押出型のセラミック成形装置を提供することにある。

本発明者は上記課題を下記の手段により解決した。

（１）縦型シリンダと、その上方側面に開設されたセラミック坏土の供給口と、底部に取着される金型を装着する金型ケースと、前記供給口に供給されたセラミック坏土を縦送りするための前記縦型シリンダ内に縦設した一本のスクリューとからなり、セラミック坏土を下方に送出して前記金型ケース内に装着した金型から連続して押し出す縦型押出機と、
セラミック微粉末を含むセラミック原料を混練、脱気してセラミック坏土を調製し、前記セラミック坏土の供給口から縦型押出機に供給するために前記縦型シリンダの上方に横設されたスクリュー式混練機と、
前記金型から下方に押し出されるセラミック成形体の下面を支える支持板を載置し、前記縦型押出機から押し出されるセラミック成形体の成形速度に同期して下降させ、セラミック成形体の自重による変形を防止する成形体保持機構と、
前記金型から押し出されるセラミック成形体が所定の長さに達した時に、前記セラミック成形体３を切断する切断機構と、
で構成されてなることを特徴とするセラミック成形体の連続成形装置。

（２）前記切断機構が、支持軸に回転、及び上下移動可能に装着され、その一方の端部付近が凹字形状に切り込まれた縦板でなる基板と、前記基板の凹字形状の角部４箇所に配設された４個の回転軸と、前記４個の回転軸にチエンソー状に捲回されたベルト状の切断刃とからなる切断部本体と、
前記基板の凹字形状に切り込まれた側の端部とは異なる側の端部に、そのピストン桿の先端を装着し、前記支持軸を回転軸として切断部本体を水平方向に９０°回転させるエアシリンダと、
前記エアシリンダ取り付けたスライド板を、前記セラミック成形体の成形速度に同期して支持軸に沿って下降させる電動スライダと、
で構成されてなることを特徴とする前項（１）に記載のセラミック成形体の連続成形装置。

（３）前記成形体保持機構が、金型から押し出されるセラミック成形体の下部を支える支持板を載置した成形体保持部と、該成形体保持部を下降させる電動スライダとからなり、
前記セラミック成形体が所定に長さに達するまではセラミックの押出速度に同期して下降し、所定の長さに達し前記切断機構によって切断された後はセラミック成形体を載置した支持板を迅速に下降させて下方に配置された製品移載部に移載し、さらに前記金型から引き続き押し出されてくるセラミック成形体の下部に別の支持板を当接して支えるよう制御されてなることを特徴とする前項（１）又は（２）のいずれか１項に記載のセラミック成形体の連続成形装置。

（４）前記製品移載部が、複数の電動ローラを載置したテーブルでなり、かつ、前記成形体保持部からの移載箇所に存在する電動ローラが、前記成形体保持部を前記電動ローラの下方まで下降させられるように切断されていることを特徴とする前項（３）に記載のセラミック成形体の連続成形装置。

（５）前記切断機構、成形体保持機構、及び製品移載部が、移動台車上に一体として配設されていることを特徴とする前項（３）又は（４）のいずれか１項に記載のセラミック成形体の連続成形装置。

本発明のセラミック成形体の連続成形装置によって、下記の効果が発揮できる。
〈１〉請求項１の発明によれば
本発明のセラミック成形体の連続成形装置が、
縦型シリンダと、その上方側面に設けられたセラミック坏土の供給口と、底部に取着される金型を装着する金型ケースと、前記供給口に供給されたセラミック坏土を縦送りするための前記縦型シリンダ内に縦設した一本のスクリューとからなり、セラミック坏土を下方に送出して前記金型ケース内に装着した金型から連続して押し出す縦型押出機と、
セラミック微粉末を含むセラミック原料を混練、脱気してセラミック坏土を調製し、前記セラミック坏土の供給口から縦型押出機に供給するために前記縦型シリンダの上方に横設されたスクリュー式混練機と、
前記金型から下方に押し出されるセラミック成形体の下面を支える支持板を載置し、前記縦型押出機から押し出されるセラミック成形体の成形速度に同期して下降させ、セラミック成形体の自重による変形を防止する成形体保持機構と、
前記金型から押し出されるセラミック成形体が所定の長さに達した時に、前記セラミック成形体を切断する切断機構と、
で構成されているので、
従来のセラミック杯土を横方向に押し出す成形装置に存在したセラミック成形体の自重による変形が防止でき、寸法精度のよい品質の揃ったセラミック成形体の連続製造が可能となり、セラミック成形体の生産効率向上が図れる。
そしてまた、セラミック微粉末含むセラミック原料の混練、脱気によるセラミック坏土の調製から、セラミック成形体の成形までが一貫して連続的に実施でき、かつ、従来のセラミック杯土を横方向に押し出す成形装置に存在したセラミック成形体の自重による変形が防止でき、さらに加えて、前記セラミック坏土が、前記スクリュー式混練機から縦型シリンダに加圧されて供給され、縦送りスクリューによってさらに加圧されて金型から押し出されるので、緻密で寸法精度のよい品質の揃ったセラミック成形体の連続製造が可能となり、セラミック成形体の生産効率向上が図れる。

〈２〉請求項２の発明によれば
前記切断機構が、支持軸に回転、及び上下移動可能に装着され、その一方の端部付近が凹字形状に切り込まれた縦板でなる基板と、前記基板の凹字形状の角部４箇所に配設された４個の回転軸と、前記４個の回転軸にチエンソー状に捲回されたベルト状の切断刃とからなる切断部本体と、
前記基板の凹字形状に切り込まれた側の端部とは異なる側の端部に、そのピストン桿の先端を装着し、前記支持軸を回転軸として切断部本体を水平方向に９０°回転させるエアシリンダと、
前記エアシリンダに取り付けたスライド板を、前記セラミック成形体の成形速度に同期して支持軸に沿って下降させる電動スライダと、
で構成されているので、セラミック成形体と切断刃は常に同じ速度で下降し、その相対位置には変化がなく、したがってその切断面は水平となり、切断後に補正作業を行う必要がなく、品質の向上とともに作業効率の向上が図れる。

〈３〉請求項３及び４の発明によれば、
前記成形体保持機構が、金型から押し出されるセラミック成形体の下部を支える支持板を載置した成形体保持部と、該成形体保持部を下降させる電動スライダとからなり、
前記セラミック成形体が所定に長さに達するまではセラミック成形体の押出速度に同期して下降し、所定の長さに達し前記切断機構によって切断された後はセラミック成形体を載置した支持板を迅速に下降させて下方に配置された製品移載部に移載し、さらに前記金型から引き続き押し出されてくるセラミック成形体の下部に別の支持板を当接して支えるよう制御されてなり、
そして前記製品移載部が、複数の電動ローラを載置したテーブルでなり、かつ、前記成形体保持部からの移載箇所に存在する電動ローラが、前記成形体保持部を前記電動ローラの下方まで下降させられるように切断されているので、所定長さに切断されたセラミック成形体は、確実・迅速に製品移載部に移載され電動ローラによって成形体保持機構上から製品移載部の製品取出端に移動でき、作業効率の向上が図れる。

〈４〉請求項５の発明によれば、
前記切断機構、成形体保持機構、及び製品移載部が、移動台車の上に一体として配設されているので、前記縦型押出機から容易に離脱でき、前記縦型押出機の清掃、メンテナンスが容易となり、また、縦型押出機の下部に設置するときには、切断機構、成形体保持機構、及び製品移載部の相互位置に配慮する必要がなく、前記縦型押出機との位置関係のみ確認すればよく、作業効率の向上が図れる。

本発明のセラミックの縦押出型成形装置の実施するための最良の形態を、実施例の図に基づいて説明する。
図１は本発明のセラミック成形体の連続成形装置の概要を示す構成図、図２は本発明の主要部の構成図、図３は成形体保持機構の構成図、図４は切断機構の構成図、図５−１、図５−２はセラミック成形体の成形工程の説明図、図６は切断作用の説明図である。
図において１は縦型押出機、１ａは縦型シリンダ、１ｂはセラミック坏土の供給口、１ｃは金型ケース、１ｄは縦送りスクリュー、２は金型、３はセラミック成形体、４は成形体保持機構、５は切断機構、５Ａは切断機構の支持軸、６はスクリュー式混練機、６ａは原料投入口、６ｂは上段供給スクリュー、６ｃは剪断力調整式混練部、６ｄは真空脱気室、６ｅは下段供給スクリュー、７は製品移載部、７ａは電動ローラ、８は台車であり、また４１は支持板、４２は成形体保持部、４３は電動スライダ、５１は基板、５２は回転軸、５３は切断刃、５４は端部、５５はエアシリンダ、５６はスライド板、５７は電動スライダ、５８は回転・摺動軸受、５９は摺動軸受を示す。

本発明のセラミック縦押出成形装置は、図１および図２に示すように、
縦型シリンダ１ａと、その上方部に開設されたセラミック坏土の供給口１ｂと、底部に取着される金型２を装着する金型ケース１ｃと、前記供給口１ｂに供給されたセラミック坏土を縦送りするための前記縦型シリンダ内に縦設した一本のスクリュー１ｄとからなり、セラミック坏土を下方に送出して前記金型ケース１ｃ内に装着した金型２から連続して押し出す縦型押出機１と、セラミック微粉末を含むセラミック原料を混練、脱気してセラミック坏土を調製し、前記セラミック坏土の供給口１ｂから縦型押出機１に供給するために前記縦型シリンダの上方に横設されたスクリュー式混練機６と、前記金型２から下方に押し出されるセラミック成形体３の下面を支える支持板４１を載置し、前記縦型押出機１から押し出されるセラミック成形体３の成形速度に同期して下降させ、セラミック成形体３の自重による変形を防止する成形体保持機構４と、
前記金型２から押し出されるセラミック成形体３が所定の長さに達した時に、前記セラミック成形体３を切断する切断機構５と、で構成されている。
なお、図１、図２においては、セラミック坏土の供給口１ｂを縦型シリンダ１ａの上方
側面として示したが側面に限られるものでなく、縦型シリンダ１ａの上面に開設されてもよい。

そして、前記成形体保持機構４は、図３（ａ）の上面図及び（ｂ）の側面図に示すように、金型２から押し出されるセラミック成形体３の下部を支える支持板４１を載置した成形体保持部４２と、該成形体保持部４２を上下させる電動スライダ４３と、から構成されている。
前記電動スライダ４３は、セラミック成形体３が所定の長さに達するまではセラミック成形体が押し出される速度に同期して成形体保持部４２を降下させ、前記セラミック成形体３が所定の長さに達して切断機構５によって切断された後は、切断されたセラミック成形体３を搭載した支持板４１を迅速に下降させて下方に配置された製品移載部７に移載し、さらに前記金型２から引き続き押し出されてくるセラミック成形体３の下部を支える別の支持板４１を載置するために急上昇させるよう制御される構造となっている。

また、前記切断機構５は、図４（ａ）の上面図及び（ｂ）の側面図に示すように、支持軸５Ａに回転・摺動軸受５８を介して回転、及び上下移動可能に装着され、その一方の端部付近が凹字形状に切り込まれた縦板でなる基板５１と、前記基板５１の凹字形状の角部４箇所に配設された４個の回転軸５２と、前記４個の回転軸５２にチエンソー状に捲回されたベルト状の切断刃５３とからなる切断部本体と、
前記基板５１の凹字形状に切り込まれた側の端部と異なる側の端部５４にそのピストン桿の先端を装着し、前記支持軸５Ａを回転軸として前記切断部本体を水平方向に９０°回転させるエアシリンダ５５と、
前記エアシリンダ５５を取り付け、摺動軸受５９を介して支持軸５Ａに装着されたスライド板５６を、前記セラミック成形体３の成形速度に同期して支持軸５Ａに沿って下降させる電動スライダ５７とで構成されている。

さらに、前記製品移載部７は、複数の電動ローラ７ａ…を載置したテーブルでなり、かつ、前記成形体保持部４２から移載される箇所に存在するいくつかの電動ローラ７ａ…が、前記成形体保持部４２を前記電動ローラ７ａ…の下方まで下降させられるように切断されており、さらに前記切断機構５、成形体保持機構４、及び製品移載部７が図１に示すように移動台車８の上に一体として配設されている。

次いで本発明のセラミックのセラミック成形体の連続成形装置の作用について説明する。
図１に示すスクリュー式混練機６の原料投入口６ａに投入されたセラミック微粉末を含むセラミック原料は、スクリュー式混練機６の上段供給スクリュー６ｂの回転によって練り合わされつつ前方に移動し、該上段供給スクリュー６ｂの先端部に備えられた剪断力調整式混練部６ｃに送り込まれ壁面との剪断力によって緻密で流動性に富んだセラミック坏土に調製され、真空脱気室６ｄに送り込まれる。そして前記真空脱気室６ｄにおいて混練中にセラミック坏土に混入した空気等の気体を除去し、気泡を含まない稠密なセラミック坏土とされ、下段供給スクリュー６ｅによって縦型押出成形装置１の上部に備えられたセラミック坏土の供給口１ｂ（図２参照）に供給される。

供給口１ｂから縦型押出機１に供給されたセラミック坏土は、前記縦型シリンダ１ａの内部に縦設された一本のスクリュー１ｄによって下方に送出され、抵抗管を介し、金型ケース１ｃに装着された金型２からセラミック成形体３に成形されて連続して押し出される。
金型２から押し出されるセラミック成形体は、図５−１（ａ）に示すように、その下面
を支持板４１で支えられ、さらに該支持板４１は電動スライダ４３によってセラミック成
形体３が押し出される速度に同期して下降する成形体保持部４２に載置され、自重による伸び等の変形を抑えつつ成形が進められる。
そして前記セラミック成形体３が所定の長さに達すると、図５−１（ｂ）に示すように
切断機構５によって切断される。なお、切断作用については後述する。

切断が終わるとこれまでセラミック成形体３が押し出される速度に同期して前記成形体保持部４２を下降させていた電動スライダ４３は、その下降速度を速め、切断されたセラミック成形体３が搭載された支持板４１を下方の製品移載部７の電動ローラ７ａ…上に移載する〔図５−２（ｃ）参照〕。
そして製品移載部７に移載されたセラミック成形体３は、支持板４１ともども前記電動ローラ７ａ…の作動によって前記製品移載部７の製品出力端に移動され、前記製品移載部７まで下降していた前記成形体保持部４２は急上昇して、金型２から引き続き押し出されてくるセラミック成形体３の下面を支える支持板４１を載置する〔図５−２（ｄ）参照〕。
この成形体保持部４２が切断されたセラミック成形体３を前記製品移載部７に移載し、再上昇して引き続き押し出されるセラミック成形体３の下面を支える支持板４１を載置するためには、セラミック成形体３が金型２から押し出される速度に比べて可能な限り迅速である必要がある。このため電動スライダ４３の駆動、速度設定は、可変抵抗器によって行えるよう構成されている。
上記作用を繰り返すことによって、セラミック成形体３を連続して成形することができる。

次いでセラミック成形体の切断作用を図６によって説明する。図６（ａ）はセラミック成形体が所定の長さにまだ達しておらず、切断部本体が待機の状態にあるとき、（ｂ）は切断機構が作動し、切断部本体が４５°回転したとき、そして（ｃ）は切断部本体が９０°回転して切断が終了したときの、それぞれの時点における切断部本体の位置、およびエアシリンダ５５の状態を示す。
図６（ａ）の待機の状態において金型２から押し出されたセラミック成形体３が所定の長さに達すると、基板５１に配設された４個の回転軸５２…にチエンソー状に捲回されたベルト状の切断刃５３が回転を始めるとともに、エアシリンダ５５が作動し、前記基板５１を支持軸５Ａを回転軸として水平方向に回転移動を開始する。そして前記エアシリンダ５５が取り付けられたスライド板５６が電動スライダ５７の作動によって支持軸５Ａに沿って前記セラミック成形体が押し出される速度に同期して下降を始める。
切断刃５３がセラミック成形体３の側面に当接するとセラミック成形体３の切断が始まるが、エアシリンダ５５が、セラミック成形体が押し出される速度に同期して下降していることから、切断刃５３も支持軸５Ａに沿ってセラミック成形体３が押し出される速度に同期して下降しているので、切断刃５３による切断は、その切断面が水平を保ちながら進行する〔図６（ｂ）参照〕。
前記エアシリンダ５５による基板５１の回転が９０°に達すると前記セラミック成形体３の切断は完了する〔図６（ｃ）参照〕。そして電動スライダ５７が逆回転して、切断機構５を支持軸５Ａに沿って上昇させ、次に押し出されてくるセラミック成形体３の切断に備える。この際エアシリンダ５５の動作は停止され、次回の切断は、図６（ｃ）の状態から始まり、図６（ｂ）に状態を経て、図６（ａ）の状態で完了する。
以後はこの回転の向きを交互に変える９０°回転による切断によってセラミック成形体３の連続しての製造が行われる。
切断後の作用は前述したとおりである。

本発明のセラミック成形体の連続成形装置の概要を示す構成図 本発明の主要部の構成図 成形体保持機構の構造図 切断機構の構造図 セラミック成形体の成形工程の説明図 セラミック成形体の成形工程の説明図 切断作用の説明図

符号の説明

１：縦型押出機
１ａ：縦型シリンダ
１ｂ：セラミック坏土の供給口
１ｃ：金型ケース
１ｄ：縦送りスクリュー
２：金型
３：セラミック成形体
４：成形体保持機構
５：切断機構
５Ａ：切断機構の支持軸
６：スクリュー式混練機
６ａ：原料投入口
６ｂ：上段供給スクリュー
６ｃ：剪断力調整式混練部
６ｄ：真空脱気室
６ｅ：下段供給スクリュー
７：製品移載部
７ａ：電動ローラ
８：台車
４１：支持板
４２：成形体保持部
４３：電動スライダ
５１：基板
５２：回転軸
５３：切断刃
５４：端部
５５：エアシリンダ
５６：スライド板
５７：電動スライダ
５８：回転・摺動軸受
５９：摺動軸受

Claims (5)

1. 縦型シリンダ１ａと、その上方側面に開設されたセラミック坏土の供給口１ｂと、底部に取着される金型２を装着する金型ケース１ｃと、前記供給口１ｂに供給されたセラミック坏土を縦送りするための前記縦型シリンダ内に縦設した一本のスクリュー１ｄとからなり、セラミック坏土を下方に送出して前記金型ケース１ｃ内に装着した金型２から連続して押し出す縦型押出機１と、
   セラミック微粉末を含むセラミック原料を混練、脱気してセラミック坏土を調製し、前記セラミック坏土の供給口１ｂから縦型押出機１に供給するために前記縦型シリンダの上方に横設されたスクリュー式混練機６と、
   前記金型２から下方に押し出されるセラミック成形体３の下面を支える支持板４１を載置し、前記縦型押出機１から押し出されるセラミック成形体３の成形速度に同期して下降させ、セラミック成形体３の自重による変形を防止する成形体保持機構４と、
   前記金型２から押し出されるセラミック成形体３が所定の長さに達した時に、前記セラミック成形体３を切断する切断機構５と、
   で構成されてなることを特徴とするセラミック成形体の連続成形装置。
2. 前記切断機構５が、支持軸５Ａに回転、及び上下移動可能に装着され、その一方の端部付近が凹字形状に切り込まれた縦板でなる基板５１と、前記基板５１の凹字形状の角部４箇所に配設された４個の回転軸５２…と、前記４個の回転軸５２にチエンソー状に捲回されたベルト状の切断刃５３とからなる切断部本体と、
   前記基板５１の凹字形状に切り込まれた側の端部とは異なる側の端部５４に、そのピストン桿の先端を装着し、前記支持軸５Ａを回転軸として切断部本体を水平方向に９０°回転させるエアシリンダ５５と、
   前記エアシリンダ５５に取り付けたスライド板５６を、前記セラミック成形体の成形速度に同期して支持軸５Ａに沿って下降させる電動スライダ５７と、
   で構成されてなることを特徴とする請求項１に記載のセラミック成形体の連続成形装置。
3. 前記成形体保持機構４が、金型２から押し出されるセラミック成形体３の下部を支える支持板４１を載置した成形体保持部４２と、該成形体保持部４２を下降させる電動スライダ４３とからなり、
   前記セラミック成形体３が所定に長さに達するまではセラミック成形体の押出速度に同期して下降し、所定の長さに達し前記切断機構５によって切断された後はセラミック成形体３を載置した支持板４１を迅速に下降させて下方に配置された製品移載部７に移載し、さらに前記金型２から引き続き押し出されてくるセラミック成形体３の下部に別の支持板４１を当接して支えるよう制御されてなることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のセラミック成形体の連続成形装置。
4. 前記製品移載部７が、複数の電動ローラ７ａ…を載置したテーブルでなり、かつ、前記成形体保持部４２からの移載箇所に存在する電動ローラ７ａが、前記成形体保持部４２を前記電動ローラ７ａ…の下方まで下降させられるように切断されてなることを特徴とする請求項３に記載のセラミック成形体の連続成形装置。
5. 前記切断機構５、成形体保持機構４、及び製品移載部７が移動台車８の上に一体として配設されてなることを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載のセラミック成形体の連続成形装置。