JP5825732B1

JP5825732B1 - 縦型のセラミック押出成形装置

Info

Publication number: JP5825732B1
Application number: JP2015029083A
Authority: JP
Inventors: 哲也宮崎
Original assignee: 宮崎鉄工株式会社
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-02-17
Also published as: JP2016150511A

Abstract

【課題】スクリュー式の混練供給装置と縦型のスクリュー式押出成形装置による押出成形装置におけるスクリューの加圧作用を可及的に低減し、スクリューによるセラミック坏土の攪拌作用を大幅に向上させ、攪拌不足による坏土の密度不均一や、物性不均一を可及的に低減できる押出成型機のスクリュー構造の提供。【解決手段】縦型の押出成型機上部の供給口に混練供給機が接続され、当該混練供給機のスクリュー１１ａに加圧作用を分担させ、押出成型機のスクリュー１１ａに加圧作用を分担させないセラミック押出成形装置であって、押出成型機のスクリュー１１ａ上部でそのネジ山１１ａｒ（リード）に欠損部１１ｇを設け、欠損部１１ｇの数をｎ、一つの欠損部の螺旋方向幅をｗとする時、ｗ?ｎが２０〜８０ｍｍであり、欠損部１１ｇが複数であるとき、欠損部１１ｇが上記押出成型機のスクリュー１１ａの回転軸に対して反対側に配置されているセラミック押出成形装置。【選択図】図３

Description

この出願の発明は縦型のセラミック押出成形装置に関するものであり、均質なセラミック成形品を安定的に無停止で連続成形することを可能にし、しかも押出成型機のスクリューにかかる負荷を可及的に低減することで、押出成型機の構造を小型にし、その製造コストを低減することができるものである。

セラミック押出成形装置は、金型を備えた押出成形装置と当該押出成形装置にセラミック坏土を混練調製して供給する混練供給装置を組み合わせたものであるが、その押出成形装置は横型押出方式によるものと縦型押出方式によるものとに大別され、また、プランジャー式とスクリュー式に大別される。
横型押出方式のものは押出成形された成形体が自重によって変形（撓み等）するという問題があるが、縦型押出方式のものにはそのような問題がない。また、プランジャー式のものは押出シリンダーの構造が簡単で廉価であり大型製品の押出成形を比較的容易に行うことができるが、しかし、押出成形が間欠的であるので効率的でなく、また押出成形品の品質の均一性、品質の安定性に問題がある。
そして、成形品の構造、要求される成形精度、成形能率、さらに押出成形装置の製造コスト等を勘案して、縦型か横型か、プランジャー式かスクリュー式かの選択がなされる。

さらに、セラミック押出成形装置には、混練供給装置のスクリューと押出成形装置のスクリューとを一本の回転軸に設けて混練供給装置及び押出成形装置をコンパクトに構成したもの（以下、これを「一軸型」という。例えば特開平９−９４８１８号公報）と、スクリューによる混練供給装置とスクリューによる押出成形装置とを別々のものとして、縦型の押出成形装置に対して混練供給装置を横方向に配置したもの（以下、これを「二軸型」という。例えば、特許文献２）がある。
一軸型と二軸型は、混練供給装置で混練し加圧されたセラミック坏土を押出成形装置に連続供給し、これを押出成形装置でさらに攪拌混練しながら加圧して金型を通して押し出す点で違いはないが、二軸型の方が混練供給装置と押出成形装置によって２段階で加圧して金型から押し出すことができるので、無停止の高圧押出によって、複雑で精密な構造の成形品を高品質、高寸法精度で成形するのが容易である。また、一軸型に比して二軸型の方が押出成形装置の機構構造が複雑で大型になり製造コストが高くまた運転コストが高いが、設計の自由度は高い。このように一軸型と二軸型はその得失においていろいろの違いがある。
なお、上記のセラミック押出成形装置は押出成形装置と、当該押出成形装置にセラミック坏土を混練調整して供給する混練供給装置によるものであり、押出成形装置は下端に金型を備えた押出成型機と駆動装置によるものであり、さらに混練供給装置は混練供給機と真空脱気装置とセラミック坏土調整装置によるものである。したがって、連続して押出成形される成形体を切り出し搬送し収納する受取等付属装置は、本明細書における「セラミック押出成形装置」に含まれない。

〔従来技術とその問題点〕
この出願の発明はスクリュー式で二軸型で縦型のセラミック押出成形装置であるが、この発明に関連するプランジャー式押出成型機による従来技術として特開平７−３２３３５号公報（特許文献１）のものがあり（図４参照）、また、スクリュー式押出成型機による従来技術として特許第５５７８６９６号公報（特許文献２）のものがある（図５参照）。

１．特許文献１のものについて
特許文献１のもの（図４）は、混練供給装置４１をプランジャー式押出成型機４２の横方向の供給口に接続してある（以下、これを「従来技術１」という）。
上記の混練供給装置４１は、スクリュー式の混練供給機４１ｂと真空脱気装置４１ｃとセラミック坏土調整装置４１ａによるものである。そして、押出成型機４２は押出シリンダー４２１、プランジャー４２２、油圧シリンダー４２３、さらに金型４２ｄによるものである。このものでは、押出成型機４２のプランジャー４２２の１ストローク毎に押出成形が中断され、またセラミック坏土が間欠的に供給されるので、セラミック坏土の混練供給、押出成形が断続して繰り返されることになり、そのために成形品の品質の均一性が損なわれ、また品質の安定性が損なわれる可能性が大きい。

さらに、この従来技術１では、混練供給機４１ｂが接続されている押出成型機４２の押出シリンダー４２１の一つの横方向供給口から混練調整されたセラミック坏土が供給され、押出シリンダー４２１内を一方向に拡散しながら流れるので（図４（ｃ））、供給口近傍のａ点と供給口から遠いｂ点ではその密度が不均一になる。このために押出シリンダー４２１内のセラミック坏土の密度分布が不均一になり、そのままの状態でプランジャー４２２で押されて金型４２ｄから押し出されるので、成形体の密度分布にバラツキを生じ、品質が安定しなくなる。この問題解決のために、特許文献１の発明では押出シリンダー４２の中心軸に対して対称に複数の供給口を設けて、上記密度分布を改善する工夫がなされている（詳細は特許文献１参照）。

２．特許文献２のものについて
縦型の押出成型機をスクリュー式にして無停止連続で押出成形を行えるようにしたものが特許文献２に記載されている（従来技術２）。
この従来技術２のもの（図５）は、従来技術１のものと同様の混練供給装置５６を備えている。混練供給装置５６は上段のセラミック坏土調整装置５６ａ、下段の混練供給機５６ｂ、及び真空脱気装置５６ｃによるものであり、押出成型機５７はシリンダー５７ａとスクリュー５７ｂによるものである。そして、この押出成型機５７は下端に金型５７ｃを備え、その上端に電動モーター５７ｄと変速機５７ｅによる駆動装置がある。

従来技術２のものは混練供給装置５６の混練供給機５６ｂのスクリューによる加圧と押出成形装置の押出成型機５７のスクリュー５７ｂによる加圧との２段階加圧によって、高圧での連続押出成形を容易にし、高圧で連続押出成形することによって高品質で安定した押出成形を可能にしたものである（詳細は特許文献２参照）。
従来技術２のものの押出成型機５７はスクリュー式であるので、セラミック坏土はシリンダー５７ａ内でスクリュー５７ｂで攪拌されながら加圧される。このために、スクリュー５７ｂとの強い摩擦によりセラミック坏土に大きな残留応力を生じ、また、スクリュー５７ｂとの摩擦による摩擦熱の影響を強く受け、この熱的影響による成形品の品質への影響が大きく、残留応力、残留歪などが残るという問題があり、また、混練供給機５６ｂのスクリューによって加圧され、さらに押出成型機５７のスクリュー５７ｂによって加圧されるので、当該押出成型機５７が高圧高負荷になり、従来技術１の縦型のプランジャー式押出成型機に比して押出成形装置（押出成型機とその駆動装置によるもの）の製造コストが高く、またメンテナンスコストが高くなるという問題がある。

従来技術１のプランジャー式押出成型機における問題点、すなわち、押出成形能率が劣る点、及び押出シリンダー内のセラミック杯土の密度分布が不均一になりそのために成形品の均質性が損なわれる点については、従来技術２に倣ってスクリュー式にすることで解消することができ、また、その際に押出シリンダー内でのスクリューによる加圧を低減することによって、押出成型機の高圧高負荷による上記問題は低減される。
以上のことから、上記の２段階加圧方式による高圧押出成形の問題を低減するために、混練供給機のスクリューに加圧作用を分担させ、押出成型機のスクリューに加圧作用を分担させない方式を採用することが想到される（以下これを本発明の「前提技術」という）。

ところが、押出成型機のスクリューを大径で短尺のものにするなどの機構構造上の工夫とスクリューの低速回転制御等によって当該スクリューによる加圧作用が生じないようにすると、当該スクリューによる攪拌作用が低下し、セラミック坏土の密度不均一の問題、物性（硬さ、粘性、流動性等）不均一の問題が残ることになる。
そこで、上記問題を効果的に解消することを目的とし、スクリュー式の混練供給装置と縦型のスクリュー式押出成形装置によるセラミック押出成形装置を前提として、押出成型機のスクリュー（押出スクリュー）による加圧作用を可及的に低減するについて、当該スクリューによるセラミック坏土の攪拌作用を大幅に向上させて、攪拌不足によるセラミック坏土の密度不均一や、物性不均一を可及的に低減できるように、押出成型機のスクリューの構造を工夫すること、これが本発明の技術的課題である。

（１）技術手段
上記課題を解決するための技術手段は、縦型の押出成型機上部の供給口に混練供給機が接続されていて、当該混練供給機のスクリューに加圧作用を分担させ、押出成型機のスクリューに加圧作用を分担させないセラミック押出成形装置を前提として、次の（イ）（ロ）（ハ）によるものである。
（イ）押出成型機のスクリュー上部においてそのネジ山（リード）に欠損部を設けたこと、
（ロ）上記欠損部の数をｎ、一つの欠損部の螺旋方向幅をｗとするとき、ｗ×ｎが２０〜８０ｍｍであること。
（ハ）上記欠損部が複数であるとき、欠損部が上記押出成型機のスクリューの回転軸に対して反対側に配置されていること。
なお、「スクリュー上部」はスクリューの中間部よりも上方部分を意味し、セラミック坏土供給口に近い部分を意味する。

（１）−１．作用
押出成型機のスクリュー１１ａの上部においてそのネジ山１１ａｒに欠損部１１ｇが設けられているので、混練供給機から押し込まれたセラミック坏土が、上記スクリューの上部に取り込まれてスクリューのネジ溝１１ａｇを下方に流れる。そして、その流れｆ２の一部が上記欠損部１１ｇを通って上記ネジ山１１ａｒの上方に抜ける流れｆ３になり、このネジ山の上方への流れｆ３が当該ネジ山の上方のネジ溝１１ａｇを流れる流れｆ１と合流し、そしてまたセラミック坏土が欠損部１１ｇに絡んで引きずられるので、スクリュー上部において攪拌作用が高められる。
したがって、押出成型機のスクリュー１１ａがほとんど加圧作用を生じないものでも、所要の攪拌作用を奏することができる。

また、上記欠損部１１ｇの螺旋方向幅ｗと数ｎはセラミック坏土の硬さや粘性、押出スクリューの構造（ネジ山の外径、高さ、ピッチ等）、押出スクリューの回転速度（又は、単位時間当たりの処理量）など様々な条件によって異なるので最適値が一概に定まるものではない。したがって、螺旋方向幅ｗと数ｎを個々の押出成型機の設計条件に応じて適宜選択する他はない。
他方、上記幅ｗ×数ｎが上記（ロ）の範囲の未満であるとネジ山の上方に抜ける流れｆ３が不足し、逆に範囲以上であると同流れｆ３が過剰になって順方向への送り作用が大きく低下し、また不安定になる。しかし、上記のｗ×ｎが上記範囲内にあることで、実際上必要な送り作用と攪拌作用が得られる。
したがって、個々の機械設計においては、上記範囲内において上記ｗ×ｎを適宜選択すればよい。
また、欠損部１１ｇが複数であるときはこれがスクリューの回転軸に対して反対側に配置されることで、攪拌抵抗、押出抵抗がスクリューの全周においてバランスし、スクリューによる攪拌作用と送り作用が円滑になされる。
なお、上記作用の説明における符号（ｆ１，ｆ２，ｆ３，１１ｇ等）については図３を参照されたい。

（２）実施態様
（２）−１．実施態様１
実施態様１は上記解決手段を前提として次の（ニ）（ホ）によるものである。
（ニ）上記押出成型機のスクリューのネジ山の高さをＨとするとき、上記欠損部の深さｈをｈ＝０．５〜１．０Ｈとすること、
（ホ）１つの欠損部のネジ山の切断面が押出成型機のスクリューの回転軸に対して直角方向の切断面であること。

（２）−２．実施態様２
実施態様２は上記解決手段又は実施態様１を前提として次の（ヘ）（ト）によるものである。
（ヘ）上記押出成型機のスクリューのネジ山が当該スクリューの回転軸に対称の2条ネジであること、
（ト）上記欠損部による流路の形状が四角形であること。

（２）−３．実施態様の作用
上記欠損部はスクリューの上部に設けられるので、セラミック坏土を金型に所定速さで安定的に送るスクリューの計量作用に支障を生じることはなく、スクリューの回転速度を加減することで押出速度が加減される。
なお、ネジ山の高さＨに対する欠損部１１ｇの深さｈが浅いほど欠損部による上記作用、すなわち、上記ネジ山の上方へ抜ける流れとセラミック坏土の絡みつきによる攪拌作用（ネジ溝に沿うセラミック坏土の流れの上層部及び下層部に対する攪拌作用）が低いが、同高さＨに対する深さｈが５０％以上であれば、相当に有効である。

また、１つの欠損部の深さｈが上記（ニ）の範囲未満であると、ネジ山の上方に抜ける流れｆ３が不足することになり、これによる攪拌作用が下層まで及ばず、セラミック坏土の流れ全体に及ばないことになるが、上記範囲内にあると同攪拌作用をセラミック坏土の流れの広い範囲に及ぼすことができる。
さらに、上記（ホ）によって欠損部１１ｇによる流路が回転軸に対して直角の平面で回転するので、セラミック坏土がネジ山の欠損部にスムーズに流入し、したがって、当該流れｆ３によって効果的に攪拌作用を奏する。

押出シリンダーのスクリュー（押出スクリュー）については、これが１条のネジ山によるものも２条のネジ山によるものも周知であり、いずれを採用するかは、これらのスクリューの得失を勘案して適宜選択できることであるが、１条のネジ山によるものにもこの発明は適用可能であって、所期の攪拌作用を奏する。しかし、その攪拌作用をスクリューで送られるセラミック坏土全体に均等に及ぼすには上記（ヘ）のとおり２条のネジ山によるものであるのが好ましい。

〔欠損部による流路の形状及びその流路面積について〕
以上の解決手段、実施態様の記載における「欠損部」については、スクリューのネジ山を旋盤で切削加工したほぼ四角形の流路形状を想定しているが、この欠損部はスクリューのネジ溝を下方に流れるセラミック坏土に所要の上方への分流ｆ３を生じさせるものであり、このことからすれば四角形状の流路でなければならないものではなく、逆三角形、台形でも所期の作用効果を奏することができる。したがって、欠損部による流路の形状については逆三角形、台形でもよいが、この場合は分流ｆ３の流路面積が四角形状のものとほぼ同等であればよい。
上記のとおりであるが、ネジ溝に沿って流れるセラミック坏土の流れの上層から下層までの広い範囲で均等に分流させるのが望ましいので、この意味においても流路の形状は四角形状が望ましく、また、旋盤による切削加工による場合は四角形状の方が加工が容易であり、上記欠損部への流入がスムーズであるので好ましい。

ハニカム構造体等の大径（例えば３００ｍｍ）の中空円筒状成形品が、比較的低圧での押出成形に適しているので、本発明はこれらの密度が均一なセラミック成形品を無停止連続で能率的に成形するのに適している。
そしてまた、この発明による押出成型機はその押出スクリューが加圧作用を負担せず、攪拌と押出作用を負担するものであるから、スクリュー長さが極めて短くてすみ（例えば１．２５〜２．０のピッチ数）、低速で回転制御することができるから、駆動用電動モーター、減速機等も小型にすることができ、さらに、押出成型機内のセラミック坏土と押出スクリューとの摩擦熱の発生が抑制されるので押出成形のための消費電力が低減され、また、押出シリンダー冷却のための負荷が低減される。
以上のことから、縦型のセラミック押出成形装置の製造コストを大幅に低減することでき、またその運転コストを大幅に低減することができる。

また、スクリュー上部のネジ山の欠損部による攪拌手段は押出スクリューのネジ山に設けたものであって押出スクリューの一部である。
したがって、押出スクリューと別個に特別の攪拌手段を付設するものではなく、したがって、そのために押出スクリューの軸を長くする必要はないから、軸が長くなることによって押出シリンダーが大きくなるという問題はない。
また、ネジ山の一部を旋盤加工によって切除することで欠損部を形成できるのでその成形加工が極めて容易である。

さらにまた、スクリューの一部に欠損部を設けてセラミックの一部をその上のネジ溝に分流させ、欠損部に絡んだセラミック坏土をスクリューの回転で引きずらせることによって攪拌させるのであるから、例えば攪拌羽根の剪断作用で攪拌するものに比して攪拌が緩やかであって抵抗が小さい。したがって、攪拌抵抗によって駆動モーター出力が大きくなることはなく、また、攪拌に伴う発熱は少ないので押出シリンダーに対する冷却負荷が増加することもない。

は本発明の実施例の全体正面図は受取等付属装置の概略及びその動作を示す正面図で、（ａ）は受取等付属装置が上昇した状態、（ｂ）は下降途中の状態、（ｃ）は降下した状態を示す。（ａ）は受取等付属装置とコンベアとの関係を概略的に示す側面図、（ｂ）は同正面図（ａ）は押出成形装置のスクリューの正面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）はネジ山の欠損部拡大した拡大図（ａ）、（ｂ）は従来技術１の全体を模式的に示す正面図、（ｃ）は押出シリンダーに供給されるセラミック坏土の押出シリンダー内での密度分布を模式的に示す説明図は従来技術２の全体を模式的に示す縦断面図

次いで、図１、図２、図２−１、図３を参照しながら実施例を説明する。
この実施例は、縦型でスクリュー式の押出成形装置１と、セラミック坏土を混練調整して連続供給する混練供給装置２による、外径３００ｍｍのハニカム構造体（例えば、ＤＰＦ（デイーゼル微粒子捕集フィルター）を無停止連続で押出成形する押出成形装置にこの発明を適用した例である。
この実施例における「押出成形装置」、「受取等付属装置」、「スクリューの構造」等について順次説明する。

１．セラミック押出成形装置
１−１．機構
セラミック押出成形装置は１本の押出スクリューによる縦型の押出成形装置１と、混練供給装置２によるものである。当該混練供給装置２は、上記押出成形装置１のシリンダー１１ｃ上部の供給口に接続されている混練供給機２１と、真空脱気装置２２と、セラミック坏土調整装置２３によるものであり、上記シリンダーの下端に成形金型Ｄを備えている。

〔押出成形装置〕
押出成形装置１は、押出成型機１１と駆動装置１２から成る。
上記押出成形装置１の押出成型機１１は内径２５６ｍｍのシリンダー１１ｃ、延長管１１ｄ、抵抗管１１ｅを備え、長さ約４３０ｍｍの１本のスクリュー１１ａを備えているもので、上記抵抗管１１ｅの下端に成形金型Ｄが取り付けられている。そして、スクリューの毎分回転数（仕様）は１〜１１回であり、押出圧力（仕様）は２００kg/cm² 以下であるが、実際の押出圧力は押出成形される成形体ｐの大きさ及び構造、セラミック坏土の物性（硬さや粘性度等）、成形速度の如何等によって異なり、スクリュー１１ａの回転速度はセラミック坏土の物性と必要な成形速度の如何等によって異なる。
なお、金型Ｄは成形体ｐの形状構造に応じて取り替えられるものであり、金型ケーシング１１ｆに内装されており、当該金型ケーシング１１ｆは上記抵抗管１１ｅの下端に着脱自在に取り付けられている。そして、金型Ｄとスクリュー１１ａとのほぼ中間部に抵抗板１１ｂを備えている。この抵抗板１１ｂは多数の小孔を有するステンレス鋼板である。そして上記小孔の直径はシリンダー１１ｃの内面に近いほど大きく中心に近いほど小さく、これによってシリンダー１１ｃ内のセラミック坏土の流れを均一にする作用を奏する。

〔混練供給装置〕
混練供給装置２は、混練供給機２１と真空脱気装置２２とセラミック坏土調整装置２３から成る。
上記混練供給装置２の混練供給機２１は内径１０１．５ｍｍのシリンダーと長さ１４００ｍｍの一本のスクリュー２１ａによるものであり、押出成型機１１のシリンダー１１ｃの供給口と上記スクリュー２１ａ先端との間に抵抗板２１ｂとフィルター２１ｃとがある。
上記スクリュー２１ａは毎分３〜３３回（仕様）で回転して、これによってセラミック坏土を混練しながら加圧して一定の速度で押出成型機１１に送り出す。上記フィルター２１ｃはステンレス鋼製のフィルタ−であり、抵抗板２１ｂは多数の小孔（例えば直径５ｍｍ）を有するステンレス鋼製の円板である。そして抵抗板２１ｂはフィルター２１ｃに対する支持板であり、また、セラミック坏土の流れを均一にする作用を奏する。セラミック坏土は当該混練供給機２１のフィルター２１ｃによって１００μｍ以上の異物が捕捉され、また、抵抗板２１ｂを経て押出成型機１１のシリンダー１１ｃ上部の供給口に送り込まれる。

〔セラミック坏土調整装置〕
上記混練供給装置２のセラミック坏土調整装置２３は、内径６０ｍｍのシリンダーと１本のスクリューによるものであり、セラミック素材と添加材等を攪拌してセラミック坏土を調整し、真空脱気装置２２によって脱気するものである。
そしてこれは、混練供給機２１の上方に配置され、真空脱気装置２２を介して混練供給機２１の後部に接続されており、また、その後部にセラミック素材等を供給するホッパー２３ａが設けられている。そして、ホッパー２３ａからセラミック坏土調整装置２３に投入されたセラミック素材及び添加材等はそのスクリューによって攪拌され、真空脱気装置２２に送られて脱気され、混練供給機２１に取込まれて混練調整され加圧されて押出成型機１１に送り込まれる。

１−２．動作
セラミック坏土はセラミック坏土調整装置２３で調整され真空脱気装置２２で脱気されて混練供給機２１に供給される。そして、混練供給機２１のスクリュー２１ａで混練されながら加圧され、フィルター２１ｃで１００μｍ以上の異物が捕捉され、抵抗板２１ｂの小孔を通過して押出成型機１１のシリンダー１１ｃの上部（スクリュー１１ａの上部）に押し込まれる。
そして押出成型機１１のシリンダー１１ｃの上部に供給されたセラミック坏土は、その後、押出成型機１１のスクリュー１１ａに取り込まれ、そして下方に押され成形金型Ｄから押し出されてセラミック成形体ｐが成形される。
押出成型機１１のスクリュー１１ａは大径であり低速で回転し、混練供給機２１のスクリュー２１ａは小径であり押出成型機１１のスクリュー１１ａよりも高速で回転する。そして、このスクリュー２１ａはセラミック坏土を混練し加圧して押出成型機１１のシリンダー１１ｃに送り込み、押出成型機１１のスクリュー１１ａはセラミック坏土を攪拌しながら金型Ｄから押し出す。このときの金型Ｄからの押出速度（成形速度）はスクリュー１１ａの回転速度を制御することによって加減される。

なお、押出成型機１１のシリンダー１１ｃは密封されており、スクリュー１１ａは大径・短尺（この実施例ではネジ山のピッチ数１．７５）で、主にセラミック坏土の攪拌を目的とするものであり、これによる加圧はほとんど無く、その上方の入口側内圧と下方の出口側内圧はほぼ等しい。他方、混練供給機２１のスクリュー２１ａは小径・長尺のもので、攪拌・混練及び強い加圧作用を奏する。
また、上記のように、押出成型機１１のスクリュー１１ａは攪拌を目的とするものであるから当該スクリュー１１ａとの摩擦でセラミック坏土の一部が著しく加熱されてしまうことはなく、したがって、局部的な著しい加熱による影響は大きく低減される。

１−３．押出成形速度と成形精度等
押出成型機１１の押出速度はそのスクリュー１１ａの回転速度にほぼ比例するので（ただし高圧領域では直線的な比例関係にはない）、スクリュー１１ａの回転速度を制御し、また、所要圧力で押し出されるように混練供給機２１のスクリュー２１ａの回転速度を制御する。
セラミック坏土の物性（可塑性、流動性、粘性等）は成形精度に大きく影響するので、この物性は安定していなければならない。このために、セラミック坏土がセラミック坏土調整装置２３で攪拌され、混練供給機２１によって混練されてその物性が適切に調整される。
そしてまた、セラミック坏土の押出速度（押出圧力）は成形精度に大きく影響するので、これらは安定して制御されなければならず、また、セラミック坏土の押出速度が安定するように押出成型機１１のスクリュー１１ａと混練供給機２１のスクリュー２１ａの回転速度が制御される。

１−４．押出成形速度の制御
押出成型機１１のスクリュー１１ａの回転速度は、セラミックス坏土の物性が所定レベルに調整されて押出成形装置１に供給されることを前提として個々の成形品に応じて制御される。
セラミック坏土がセラミック坏土調整装置２３で攪拌され、混練供給機２１のスクリュー２１ａによって混練加圧されて押出成型機１１に供給される。そして押出成型機１１に供給されたセラミック坏土はそのスクリュー１１ａによって攪拌されて密度が均一化され、また抵抗板１１ｂでその流れ（シリンダー内における外周部と内部の流れ）が均一化されて金型Ｄに送られる。

２．受取等付属装置
２−１．機構
縦型の押出成形装置では成形体ｐは下方に伸長するので、横型の押出成形装置のように伸長した成形体ｐが自重で変形（湾曲等）することはなく、当該変形に伴う内部歪みを生じることもない。しかし、縦型の押出成形装置の場合は、伸長した成形体ｐに自重による下方への引っ張り力がかかり、そのために垂直方向への内部歪みを生じる。したがって、成形体ｐの下端を受け皿等の成形体保持手段で支承し、成形体が伸長するのに同調して保持装置を下降させて自重による歪みを防止し、成形体ｐが所定長さに伸長したとき成形金型Ｄの直ぐ下方位置で切断して所定高さの成形品ｐ１（例えば、上記ＤＰＦやＤＯＰ（ディーゼル用酸化触媒）等の、例えば直径３００ｍｍの大型ハニカム構造体）を切り取ってこれを安全に収容する必要がある。受取等付属装置４はこのためのものである。

受取等付属装置４の上記成形体保持手段の昇降駆動機構およびその昇降制御は従来周知の事項であり（この点は、特許文献１，２の従来技術が備えているものであって当業者の常識であるが、他に、必要なら特開２００３−３１１７２６号公報も参照されたい）、この点は本発明の要旨外のことであるからその詳細の説明は省略し、その概要を説明する。
受取等付属装置４は前後左右４本の支柱４ｐに昇降自在に支持されたセッターテーブル１０を有しており、当該セッターテーブル１０の支持フレームに切断機４ａが取り付けられている。
セッターテーブル１０にセッター（受け皿等）１０ａが装着され、この状態でセッターテーブル１０及び切断装置４ａが上昇し（図２（ａ））、伸長する成形体ｐの下端をセッター１０ａで支承する。
上記セッターテーブル１０が供給コンベアＣ１まで降下したとき（図２（ｃ））、成形品ｐ１を載せたセッター１０ａが受取りコンベアＣ２に送り出されて新たなセッター１０ａに入れ替えられる。
上記セッターテーブル１０は負荷センサーｓを備えていて当該負荷センサーでセッター１０ａ上の成形体ｐによる負荷（重さ）を検知し、その負荷の大きさに応じた負荷信号を制御装置に送信する。そして、制御装置は負荷信号によってセッターテーブル１０の下降及び下降速度を制御する。

〔切断装置〕
また上記切断装置４ａは従来周知のものであって、種々の機構のものが知られている（このことは例示するまでもなく従来周知慣用のことであり、当業者の常識であるが、必要なら一例として上記周知例を参照されたい）。そして、この切断装置４ａの詳細は本発明の要旨外のことであるから、その詳細についての説明は省略し、その概要を説明する。
切断装置４ａはワイヤーカッターｃによってセラミック成形体ｐを水平方向に繰り返し切断して切り出すものであり、ワイヤーをリールに巻き取ってこれを長手方向に走らせるワイヤ駆動装置を有し、当該ワイヤー及び駆動装置を水平方向に往復動させる往復駆動機構を備えている。ワイヤを長手方向に走らせながら水平面内で移動させることによって当該ワイヤーで成形体ｐが水平に切断され、所定高さの成形品ｐ１が切り出される（図２（ｂ））。
なお、このワイヤーカッターｃによる切断装置４ａは従来周知のものであるから、その詳細の説明は省略する。必要なら上記特許文献１，２、上記周知文献等を参照されたい。

〔コンベア〕
コンベアは、セッター１０ａをセッターテーブル１０に供給する供給コンベアＣ１と、セッター１０ａとともに成形品ｐ１を受取る受取コンベアＣ２によるものであって、一般的なベルトコンベア及びローラーコンベアによるものである。そしてこれらは、受取等付属装置４の昇降動作に連動してその動作が制御される。

２−２．動作
金型Ｄによる押出成形が連続的になされている状態で、セッター１０ａを装着したセッターデーブル１０が所定位置まで上昇し、セッター１０ａによって成形体ｐの下端を支承する。そして、成形体ｐによるセッター１０ａにかかる負荷が所定以上になると、これがセッターテーブル１０の負荷センサーｓによって検知され、その検知信号によって昇降装置が作動し、セッターテーブル１０が降下する。このときの降下速度は負荷センサーｓによる上記負荷信号（負荷センサーの押し込み量と同じ）の大きさに応じて制御され、上記負荷が一定に維持されるようにセッターテーブル１０の降下が制御される。これによって、自重による歪みが成形体ｐに生じることは防止される。
そして、成形体ｐが伸長するに伴ってセッターテーブル１０が所定の位置まで降下するとこれが適宜の位置センサーによって検知され、その検知信号によって切断装置４ａが作動して所定高さで切断する（図２（ｂ））。そして、成形品ｐ１が切り取られると、セッターテーブル１０が所定位置まで速やかに降下される

切断装置４ａで成形体ｐを切断するのに要する時間は成形体ｐの太さやその内部構造の密度等によって異なるが、例えば成形体ｐの直径が３００mmの上記ＰＤＦの上記ＰＤＦのハニカム構造体の場合、その所要時間は４０秒程度である。他方、セッターテーブル１０の降下は、上記のとおり負荷センサーの負荷検知信号によって制御され、切断装置４ａはセッターテーブル１０と共に降下する。そして、上記所要時間内にセッターテーブル１０が成形体ｐに対して相対的に上下方向に変位することはないので切断装置４ａによる切断は水平になされ、その切断面は平滑である。

成形体ｐが切断装置４ａで切断されて所定高さの成形品ｐ１が切り出されると、これが検知されてセッターテーブル１０の降下制御が切り替わって速やかに受取コンベアＣ２の位置まで下降する。そして成形品ｐ１を載せたセッター１０ａが受取コンベアＣ２に送り出され、次のセッター１０ａが供給コンベアＣ１からセッターテーブル１０に供給される。するとセッターテーブル１０が所定速度で所定位置まで速やかに上昇し、その後、再び成形体ｐの下端をセッター１０ａで支承し、負荷センサーｓの負荷信号によって再び降下し始め、セッター１０ａにかかる負荷が一定になるように降下が制御される。
以上の動作が繰り返されるので、セラミック成形体ｐの成形及び成形品ｐ１の切り取りは無停止で連続的になされる。

なお、セッターテーブル１０の降下制御については、成形体ｐの成形速度（伸長速度）を計測し、この成形速度信号に基づいてセッターテーブル１０の降下を制御することもでき、この場合、セッターテーブル１０の降下速度を成形速度に同期させて制御することは周知であり、従来技術２（特許文献２）におけるものがその一例である。

３．押出成型機のスクリューの構造
以上がこの発明の実施例の全体である。次いで、この発明の特徴について説明する。
本発明の特徴は、縦型の押出成型機（単に「縦型押出成型機」ともいう）におけるスクリュー（縦型スクリュー）１１ａの構造である。そしてそのスクリュー１１ａの構造は図３に示すとおりであり、軸心対称の２条のネジ山１１ａｒによるもの（2条ネジ）であり、その外径が２５０mm、ネジ山の高さＨが５０mm、ネジ山の厚さが２２mm、ネジ山のピッチが１２０mmである。そしてまた、スクリュー１１ａの有効長Ｌは３１０mmであり、ピッチ数は１．７５である。

スクリュー１１ａの各ネジ山１１ａｒの上端から約１／２ピッチ分（１／２リード）だけ下方のところ（スクリュー上部）に欠損部１１ｇが設けられている。この欠損部１１ｇは、スクリューの回転軸に対して直角な上下の切断面によるものであり、欠損部１１ｇの幅（すなわちネジ山の螺線方向における欠損部の幅）ｗは２０mm、深さｈはネジ山の高さと等しい５０mmである。
スクリュー１１ａは反時計方向に回転し、この回転によりネジ山１１ａｒで下方に押されてセラミック坏土がネジ溝１１ａｇ内を螺旋状に下方に流れる（この流れが主流ｆ１，ｆ２である。図３参照）。このとき、欠損部１１ｇは水平方向に回転するので、ネジ山１１ａｒの下側のネジ溝１１ａｇの流れｆ２の一部が欠損部１１ｇに流入して上方のネジ溝１１ａｇへ分流される。この分流ｆ３が上側の主流ｆ１への流れとなり当該主流ｆ１に合流して混合される。
例えば、直径２９０mm、壁厚０．１６mmの上記ＰＤＦのハニカム構造体を押出成形する場合、このスクリュー１１ａによれば、押出成型機１１のシリンダー１１ｃの入口側圧（混練供給機２１による供給圧力と同じ）が５８kg/cm²で、出口側圧（押出圧）が５３kg/cm²のとき、回転数１rpmで、例えば、硬さ１２（日本硝子（株）の硬度計による）のセラミックを毎分５０mmの速さで押し出すことができる。そして、金型Ｄから押出された成形体ｐの硬さのバラツキ及び密度のバラツキは、欠損部１１ｇがない従来のスクリューによる場合に比して極めて小さい。
なお、スクリュー１１ａは１条のネジ山でも３条のネジ山でも実施可能であるが、ネジ山の条数が多いほどネジ溝の幅が狭く、このためにセラミック坏土取り込み能力、搬送能力が低下する。したがって、３条以上であることによる格別の利点はない。

４．その他の事項について
本発明は、二軸型の押出成形装置の加圧作用を奏しない押出スクリューに適用することで以上の通りの作用効果を奏するものであり最も有効であるが、加圧作用を奏するものであっても欠損部１１ｇによる攪拌手段を設けることによって同様に攪拌作用を奏する。なぜなら、ネジ溝に取り込まれると直ぐにセラミックが緩やかに攪拌され、その後に混練、加圧されて金型に送られるからである。
また、同様の理由で、混練供給機２１のスクリュー２１ａについても適用可能であり、有効である。

特開平７−３２３３５号公報特許第５５７８６９６号公報

１：押出成形装置
１１：押出成型機
１１ａ：スクリュー（押出スクリュー）
１１ａｒ：ネジ山
１１ａｇ：ネジ溝
１１ｂ：抵抗板
１１ｃ：シリンダー
１１ｄ：延長管
１１ｅ：抵抗管
１１ｆ：金型ケーシング
１１ｇ：欠損部
２：混練供給装置
２１：混練供給機
２１ａ：スクリュー（混練スクリュー）
２１ｂ：抵抗板
２１ｃ：フィルター
２２：真空脱気装置
２３：セラミック坏土調整装置
２３ａ：ホッパー
４：受取等付属装置
４ａ：切断装置
４ｐ：支柱
１０：セッターテーブル
１０ａ：セッター
ｃ：ワイヤーカッター
Ｃ１：供給コンベア
Ｃ２：受取コンベア
Ｄ：金型（成形金型）
ｆ１，ｆ２：セラミック坏土の主流（ネジ溝に沿う流れ）
ｆ３：セラミック坏土の欠損部への分流
Ｈ：ネジ山の高さ
ｈ：欠損部の深さ
Ｌ：スクリューの有効長
ｐ：成形体
ｐ１：成形品
ｓ：負荷センサー
ｗ：欠損部の幅（螺旋方向の幅）

Claims

縦型の押出成型機上部の供給口に混練供給機が接続されていているセラミック押出成形装置において、
上記縦型の押出成型機のスクリュー上部のネジ山（リード）に欠損部が設けられてあり、
上記欠損部の数をｎ、一つの欠損部の螺旋方向幅をｗとするとき、ｗ×ｎが２０〜８０ｍｍであり、これによりスクリューのネジ溝１１ａｇを下方に流れるセラミック坏土の流れｆ２の一部が上記欠損部１１ｇを通ってねじ山の上方に抜ける流れｆ３となり、当該流れｆ３が上記ネジ山の上方のネジ溝１１ａｇを流れるセラミック坏土の流れｆ１と合流するようになっており、
上記欠損部が複数であるとき、欠損部が上記押出成型機のスクリューの回転軸に対して反対側に配置されていることを特徴とするセラミック押出成形装置。
縦型の押出成型機上部の供給口に混練供給機が接続されていて、当該混練供給機のスクリューに加圧作用を分担させ、縦型の押出成型機のスクリューに加圧作用を分担させないセラミック押出成形装置において、
上記縦型の押出成型機のスクリュー上部のネジ山（リード）に欠損部が設けられてあり、
上記欠損部の数をｎ、一つの欠損部の螺旋方向幅をｗとするとき、ｗ×ｎが２０〜８０ｍｍであり、これによりスクリューのネジ溝１１ａｇを下方に流れるセラミック坏土の流れｆ２の一部が上記欠損部１１ｇを通ってねじ山の上方に抜ける流れｆ３となり、当該流れｆ３が上記ネジ山の上方のネジ溝１１ａｇを流れるセラミック坏土の流れｆ１と合流するようになっており、
上記欠損部が複数であるとき、欠損部が上記押出成型機のスクリューの回転軸に対して反対側に配置されていることを特徴とするセラミック押出成形装置。
上記ネジ山の高さをＨとするとき、上記欠損部の深さｈがｈ＝0．５Ｈ〜１．０Ｈであり、
上記欠損部のネジ山の切断面がスクリューの回転軸に対して直角方向の切断面であることを特徴とする請求項１のセラミック押出成形装置。
上記ネジ山が上記スクリューの回転軸に対称の2条ねじであり、
上記欠損部による流路の形状が四角形であることを特徴とする請求項１のセラミック押出成形装置。