JPH09277225A - 湿式成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湿式成形装置において、スラリーの固形分濃
度を安定させ、成形体の寸法精度を安定させること。 【解決手段】 セラミックスラリーを攪拌する攪拌機を
備えたスラリー槽と、スラリーを金型５内に注入するモ
ータ６付きディスペンサー４と、スラリーを攪拌機１２
からディスペンサー４まで送給し、さらにディスペンサ
ー４から攪拌機１２まで戻すための循環回路７と、循環
回路７に設けられたスラリー中の空気を捕集する空気抜
き手段９と、成形体の厚みを安定させるためにディスペ
ンサー４によるスラリーの注入量を調整する制御手段と
を備え、成形体の厚みと目標値との偏差から比例積分制
御によりスラリーの注入量を決定してディスペンサー４
のモータ６を駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスラリ
ーを加圧脱水して成形体を得るための湿式成形装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックを成形するための方法とし
て、原料粉末を水に分散させたスラリーを金型内に注入
し、加圧脱水する湿式成形法がある。この方法における
湿式成形装置では、一般に加圧力一定で成形するため、
成形体の厚さは金型内に注入されるスラリー量とスラリ
ーの固形分濃度によって決定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固液分
散系であるスラリーの固形分濃度を安定させるために
は、スラリーの配合や粘度設計を変えなければならない
が、最終製品の品質を無視することはできないので成形
体品質とトレードオフの関係になることが多く、スラリ
ーの固形分濃度が不安定になることを避けることは困難
であるのが実情である。

【０００４】そのため、一定容積のスラリーを供給する
湿式成形装置では、一定時間ごとにスラリーの固形分濃
度をチェックし、スラリーの供給量を補正しなくてはな
らない。また、スラリーの供給量を補正したとしても、
スラリーの固形分濃度が不安定であるために、ある範囲
で成形体の厚みはばらつくことになる。その結果、寸法
精度の高い成形体を安定して得ることができないという
問題点がある。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、スラリーの固形分濃度を安定させ、成形体の寸法精
度を向上させることが可能な湿式成形装置の提供を目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の湿式成形装置は、セラミックスラリーを攪
拌する攪拌機を備えたスラリー槽と、スラリーを金型内
に注入するディスペンサーと、スラリーを前記スラリー
槽からディスペンサーまで送給し、さらにディスペンサ
ーから前記スラリー槽まで戻すための循環回路と、成形
体の厚みを安定させるために前記ディスペンサーによる
スラリーの注入量を調整する制御手段とを備えたことを
特徴としている。上記構成によれば、澱みなくスラリー
を攪拌、循環させることが可能で、スラリーの固形分濃
度を安定させることができる結果、スラリーの注入量の
自動制御を容易に行うことが可能になり、成形体の厚み
にばらつきが少なくなるため、寸法精度が高めて製品の
品質を向上させることができる。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、前記攪拌
機が、平板状の攪拌羽根と、この攪拌羽根の回転数を調
整する回転数調整手段とを備えていることを特徴として
いる。上記構成によれば、スラリーを澱みなく攪拌する
ことが可能になり、一様な固形分濃度を得ることができ
るようになる。

【０００８】また、請求項３に記載の発明は、前記循環
回路に、スラリー中の空気を捕集して抜き出す空気抜き
手段が設けられていることを特徴としている。上記構成
によれば、スラリーに混入した空気を排除して固形分濃
度を均一にすることができるとともにスムーズな循環を
行うことができるようになる。

【０００９】また、請求項４に記載の発明は、前記ディ
スペンサーがモータにより駆動されて、スラリーの注入
量が調整されるように構成されているとともに、前記制
御手段が、成形体の厚みと目標値との偏差から比例積分
制御によりスラリーの注入量を決定してディスペンサー
のモータを駆動制御するように構成されていることを特
徴としている。上記構成によれば、精度よくスラリーの
注入量を補正することが可能で、最適な条件で成形を行
うことができるようになり、一層寸法精度を高めること
が可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を示して
その特徴とするところをさらに詳しく説明する。図１は
本発明の一実施形態にかかる湿式成形装置の構成を示す
図である。

【００１１】この湿式成形装置において、セラミック原
料を分散媒に分散させたスラリーを溜めるスラリー槽１
は、回転軸２ａに取り付けられた平板状の攪拌羽根２
と、この攪拌羽根２の回転数を調整するモータ３からな
る回転数調整手段とを備えてなる攪拌機１２を有してい
る。攪拌羽根２はスラリーに空気をかみ込ませないよう
に３〜３０ｒｐｍで回転され、スラリーを澱みなく攪拌
することができるように構成されている。

【００１２】スラリーを金型５内に注入するディスペン
サー４は、パルスモータあるいはサーボモータなどのモ
ータ６の駆動によってその一端から供給されたスラリー
を他端から金型５に注入し、このモータ６を制御するこ
とによってスラリーの注入量を任意に調整することがで
きるように構成されている。

【００１３】また、スラリーをスラリー槽１からディス
ペンサー４まで送給し、さらに金型５に注入されなかっ
たスラリーをディスペンサー４からスラリー槽１まで戻
すための回路として循環回路７が設けられている。この
循環回路７において、スラリー槽１とディスペンサー４
との間には、スラリーを送るための循環ポンプ８が介装
され、また循環ポンプ８とディスペンサー４との間に
は、スラリー中の空気を捕集して抜き出す空気抜き手段
９が介装されている。この空気抜き手段９は、スラリー
を一時貯溜する容器１０の上面にバルブ１１を配設する
ことにより形成されており、容器１０の上部に溜まった
空気はバルブ１１を一定時間ごとに開放することによっ
て系外に放出される。

【００１４】そして、この湿式成形装置においては、セ
ラミック成形体の厚みを安定させるために、ディスペン
サー４によるスラリーの注入量を調整する制御手段とし
て制御装置Ａが設けられている。制御装置Ａは、図１及
び図２に示すように、金型５内において加圧脱水されて
成形された成形体の厚みとメモリされている厚みの目標
値に基づいてディスペンサー４を駆動させるモータ６の
駆動制御を行うものである。すなわち、測定された成形
体の厚みと目標値との偏差から比例積分制御によりスラ
リーの注入量を補正して、この注入量になるようにモー
タ６を制御する。ここで、注入量は以下の補正式に基づ
いて決定される。

【００１５】補正量＝(ゲイン)×(偏差)＋(ゲイン)×
(積分定数)×(Σ偏差／ｎ) ゲイン ：補正のかかり具合を調整する定数 積分定数：比例型と積分型補正のバランスをとる定数 偏差 ：（測定値）−（目標値） ｎ ：積分型補正に何回分の偏差を用いるかを表す
設定数

【００１６】上式において、前項は比例型制御を行うも
ので、偏差にゲインを掛けて補正値とする。また、後項
は積分型制御を行うもので、過去ｎ回分（積分個数とし
て設定可）の偏差の平均（移動平均）にゲインと積分定
数を掛けて補正値とする。そして、これらの二つの補正
値を加算して、次回のスラリーの注入量が決定される。

【００１７】このような比例積分制御を用いて、ゲイン
＝２、積分個数＝５、積分定数＝０．２５という設定で
実験を行ったところ、従来４％あった成形体の厚みのば
らつきが２％に改善された。

【００１８】上記構成において、スラリー槽１に供給さ
れた原料のスラリーは、攪拌羽根２が一定速度で回転す
ることによって、空気をかみ込むことなく、なおかつ澱
みなく一様に攪拌される。そして、循環ポンプ８の駆動
によって、スラリー槽１の下部から流出したスラリーは
容器１０に達する。

【００１９】ここを通過中に、スラリーに混入した空気
が浮上して容器１０の上部に補集され、バルブ１１の開
放により容器１０から放出される。これによって、スラ
リーが効率よく送給され、スラリーの循環が安定する。

【００２０】空気抜きされたスラリーは、ディスペンサ
ー４に供給され、ディスペンサー４の内部を攪拌されな
がら押し出され、制御装置Ａによって補正された所定量
だけが金型５内に注入される。そして、金型５内で加圧
脱水され、所定の厚み（寸法）を有する成形体が形成さ
れる。そして、金型５に注入されなかった余分なスラリ
ーはスラリー槽１に戻され、再び送給されて循環するこ
とになる。

【００２１】このように、スラリーを攪拌して循環させ
ることにより、スラリーの澱みがなくなり、スラリーの
固形分濃度を安定化させることができるようになるた
め、スラリー供給の自動制御が可能となる。また、比例
積分制御によりスラリーの注入量が決定されるので、オ
フセットが少なく、精度の高い厚みコントロールを行な
うことが可能になり、成形体の寸法精度を安定させて品
質を向上させることができる。

【００２２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、セラミックスラリーを構成するセラミ
ック原料の種類、スラリーの固形分濃度、金型の具体的
な形状、ディスペンサーの構造、制御手段の具体的な構
成などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応
用、変形を加えることができる。

【００２３】

【発明の効果】上述のように、本願発明の湿式成形装置
は、セラミックスラリーを攪拌する攪拌機を備えたスラ
リー槽と、スラリーを金型内に注入するモータ付きディ
スペンサーと、スラリーをスラリー槽からディスペンサ
ーまで送給し、さらにディスペンサーからスラリー槽ま
で戻すための循環回路と、成形体の厚みを安定させるた
めにディスペンサーによるスラリーの注入量を調整する
制御手段とを備えて構成されているので、澱みなくスラ
リーを攪拌、循環させることが可能になり、スラリーの
固形分濃度を安定させることができる。その結果、スラ
リーの注入量の自動制御を容易に行うことが可能にな
り、成形体の厚みにばらつきが少なくなるため、寸法精
度を高めて製品の品質の向上を図ることができる。

【００２４】また、スラリー槽に、平板状の攪拌羽根
と、この攪拌羽根の回転数を調整する回転数調整手段と
を備えてなる攪拌機を設けることにより、スラリーを澱
みなく攪拌することが可能になり、固形分濃度を均一に
保持することが可能になる。

【００２５】また、循環回路に、スラリー中の空気を捕
集する空気抜き手段を設けることにより、スラリーに混
入した空気を排除することが可能で、固形分濃度を均一
にできるとともにスムーズな循環を行うことができる。

【００２６】また、比例積分制御を行ってスラリーの注
入量を決定することにより、精度よくスラリーの注入量
を補正することが可能になり、最適な条件で成形を行う
ことができるため、より一層寸法精度を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる湿式成形装置の概
略構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる湿式成形装置の比
例積分制御系の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ スラリー槽 ２ａ 回転軸 ２ 攪拌羽根 ３ モータ ４ ディスペンサー ５ 金型 ６ モータ ７ 循環回路 ８ 循環ポンプ ９ 空気抜き手段 １０ 容器 １１ バルブ １２ 攪拌機 Ａ 制御手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックスラリーを攪拌する攪拌機を備
   えたスラリー槽と、 スラリーを金型内に注入するディスペンサーと、 スラリーを前記スラリー槽からディスペンサーまで送給
   し、さらにディスペンサーから前記スラリー槽まで戻す
   ための循環回路と、 成形体の厚みを安定させるために前記ディスペンサーに
   よるスラリーの注入量を調整する制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする湿式成形装置。
2. 【請求項２】前記攪拌機が、平板状の攪拌羽根と、この
   攪拌羽根の回転数を調整する回転数調整手段とを備えて
   いることを特徴とする請求項１に記載の湿式成形装置。
3. 【請求項３】前記循環回路に、スラリー中の空気を捕集
   して抜き出す空気抜き手段が設けられていることを特徴
   とする請求項１または２に記載の湿式成形装置。
4. 【請求項４】前記ディスペンサーがモータにより駆動さ
   れて、スラリーの注入量が調整されるように構成されて
   いるとともに、前記制御手段が、成形体の厚みと目標値
   との偏差から比例積分制御によりスラリーの注入量を決
   定してディスペンサーのモータを駆動制御するように構
   成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載の湿式成形装置。