KR20070045286A - 공이 및 그것을 이용한 회전식 압축 성형기 - Google Patents

공이 및 그것을 이용한 회전식 압축 성형기 Download PDF

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KR20070045286A
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가부시키가이샤 기쿠수이세이사쿠쇼
가부시키가이샤산와카가쿠켄큐쇼
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Abstract

중심 공이와 그 중심 공이의 외주를 둘러싸는 외부 공이로 이루어지고, 이 중심 공이와 외부 공이가 어느 쪽이나 슬라이드 가능하며 또한 가압 가능한 공이로서, 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치를 제한하는 상대 위치 제한 수단을 가지고, 이 상대 위치 제한 수단이, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝보다 돌출하는 제 1 위치와, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝과 대략 일치하는 제 2 위치를 제한함과 동시에, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부로 퇴피하는 제 3 위치를 제한하지 않는 것인 공이 및 이 이중구조의 공이를 구비한 회전식 압축 성형기.

Description

공이 및 그것을 이용한 회전식 압축 성형기{MALLET AND ROTARY COMPRESSION FORMING MACHINE USING THE SAME}
본 발명은, 분립체(粉粒體) 등의 성형 재료를 압축하여 성형품을 제조하기 위해서 사용하는 공이 및 그것을 이용한 회전식 압축 성형기에 관한 것으로, 구체적으로는, 이중구조의 공이, 및 그것을 이용하여, 핵을 가지는 성형품 등 복수의 파트(part)로 이루어지는 성형품의 제조를 가능하게 하는 회전식 압축 성형기에 관한 것이다.
분립체 등으로 대표되는 성형 재료를 압축 고체화하여 성형품을 제조하는 방법은, 광범위한 산업 분야에 있어서 범용(汎用)되고 있고, 예를 들면, 의약품이나 식품(기능성 식품, 일반 식품)뿐만 아니라, 반도체 봉지(封止) 수지의 성형, 전지 관련 제품의 성형, 분말 야금(冶金) 관련 제품의 성형, 전자 기능 부품의 성형 등의 전자재료 분야, 농약이나 위생(sanitary) 제품의 분야에도 이용되고 있다. 그 중에서, 의약품 분야에 있어서는, 성형품 중에 내핵을 가지는 성형품은, 내핵(중심정(錠))의 주위에 외층으로 하는 성형 재료를 배치하여 압축 성형하여 만들기 때문에, 유핵정(有核錠)으로 불리고 있다.
종래, 유핵정과 같은 핵을 가지는 성형품은, 미리 다른 타정기(打錠機)로 성 형품으로서의 핵을 제조하고, 그 성형품으로서의 핵을 외층 성형 재료가 공급 충전된 유핵 타정기의 모르타르(mortar) 내에 공급한 후, 더욱 외층 성형 재료를 공급, 압축 성형하는 방법으로 제조하고 있었다. 이 제조 방법에서는, 일반적인 압축 성형품을 제조하는 방법에 비해 작업량이 많아, 생산 효율이 낮은 것이 큰 문제가 되고 있었다. 또, 무핵이나 다핵, 핵의 위치의 엇갈림 등의, 핵 공급에 관련한 문제가 있기 때문에, 품질 보증또, 핵 공급의 감시나 최종 성형품의 검사에 복잡한 기구·장치가 필요하게 되어, 기계의 대형화, 복잡화라고 하는 상황을 일으키고 있다.
그래서, 본원 발명자 등은, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 분립체 등 성형 재료로부터 효율적으로 한 번에 유핵 성형품을 제조하는 방법 및 장치를 고안하기에 이르렀다. 이 방법은, 모르타르와 상하 공이를 가지고, 적어도 상부 공이가, 바람직하게는 상하 양쪽 모두의 공이가, 중심 공이와 그 중심 공이의 외주를 둘러싸는 외부 공이의 이중구조로 이루어지며, 이 중심 공이와 외부 공이가 어느 쪽도 슬라이드 가능함과 동시에 압축 조작이 가능한 압축 성형 수단을 이용한, 유핵 성형품의 제조 방법이다. 이 제조 방법은, 기본적으로는 상하 이중구조의 공이를 사용하고, 핵용 성형 재료와 외층용 성형 재료의 각각의 공급 충전 공정과, 핵용 성형 재료 및/또는 외층용 성형 재료의 압축 성형 공정과, 핵을 함유하는 성형품 전체의 압축 성형 공정을 포함하는 것이다. 여기에서는, 이 방법을 실시하기 위한 회전식 압축 성형기로서, 중심 공이, 외부 공이의 각각의 압축 조작을 독립적으로 실시하는 형체의 것이 기재된 것으로, 압축 기구가 복잡하게 되어 있다. 또, 유 핵이 아닌 타입의 성형품을 제조하는 회전식 압축 성형기를 개시하는 특허문헌 2에 있어서도, 마찬가지의 상황이다.
또한, 본원 발명자 등은, 상술과 같은 유핵 성형품의 제조 방법을 실시하기 위한 장치로서, 특허문헌 3에 기재한 회전식 압축 성형기를 고안하기에 이르렀다. 이 특허문헌 3에 기재한 회전식 압축 성형기의 이중구조의 공이인 상부 공이는, 중심 공이의 머리 부분이 외부 공이의 머리 부분에서부터 돌출할 수 있도록 구성되고, 중심 공이의 머리 부분이 외부 공이의 머리 부분에서부터 가장 돌출한 상태로 중심 공이를 외부 공이에 맞물리게 함과 동시에 중심 공이의 공이 끝과 외부 공이의 공이 끝이 대략 갖추어지는 상태로 하여, 양자가 일체로 작동할 수 있도록 하고 있다. 이 타입의 이중구조 상부 공이는, 중심 공이의 공이 끝과 외부 공이의 공이 끝이 대략 갖추어지는 상태와 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝보다 돌출한 상태를 가능하게 하지만, 외부 공이의 공이 끝이 중심 공이의 공이 끝보다 돌출한 상태는 구조상 불가능하다.
한편, 이중구조의 공이인 하부 공이는, 중심 공이의 머리 부분을 외부 공이의 단부보다 돌출시킨 구조로, 공이 끝과는 반대 측에 있어서 중심 공이가 가장 외부 공이 내부에 들어간 상태, 즉, 중심 공이를 중심 공이의 공이 끝 방향으로 향하여 외부 공이 내부에 최대한 밀어넣은 상태로, 중심 공이와 외부 공이를 맞물림 시킴과 동시에 중심 공이의 공이 끝과 외부 공이의 공이 끝이 대략 갖추어지는 상태로 하여, 양자가 일체로 작동할 수 있도록 하고 있다. 이 타입의 이중구조의 하부 공이는, 중심 공이의 공이 끝과 외부 공이의 공이 끝이 대략 갖추어지는 상태와 외 부 공이의 공이 끝이 중심 공이의 공이 끝보다 돌출한 상태를 가능하게 하지만, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝보다 돌출한 상태는 구조상 불가능하다. 이와 같이, 특허문헌 3에 기재한 이중구조의 공이는 맞물림 시켜 작동시키기 때문에, 회전식 압축 성형기의 압축 기구는 간략화되지만, 공이의 움직임은 제한된다.
그 밖에 이중구조의 공이로서는, 중심 공이 고정형의 이중구조의 공이를 들 수 있다. 예를 들면, 의약품이나 식품으로서 이용되는 트로키(troche) 등의 성형품 중심부분이 관통하여 공동화(空洞化)하고 있는 성형품 등은, 중심 공이 고정형의 이중구조의 공이를 이용하여 제조된다. 중심 공이 고정형의 이중구조의 공이는, 하부 공이가 중심 공이와 외부 공이를 가지는 이중구조로서, 상부 공이가 압축시, 하부 중심 공기를 상부 공이 내부에 격납 가능한 상부 공이 중심으로 공동을 가지는 공이이다. 이 하부 중심 공이 및 상부 중심 공이용의 공동에 의해, 성형품의 중심부가 공동화하고 있는 성형품을 제조할 수 있다. 이 예는 중심 공이를 고정한 이중구조의 공이이지만, 중심 공이를 자유롭게 슬라이드 가능하게 한 이중구조의 공이로서는, 상술한 특허문헌 1에 기재한 이중구조의 공이 이외에, 세라믹, 페라이트(ferrite) 성형 등의 성형에 이용하는 중심 공이 이동형의 이중구조의 공이를 들 수 있다(비특허문헌 1). 이 이중구조의 공이의 중심 공이, 외부 공이의 슬라이드는, 압축 성형기에 배치된 각각의 공이 궤도에 의해 독립적으로 안내되고, 압축시에 있어서는, 중심 공이 및 외부 공이의 각각 설치된 압축 성형기로부터의 가압을 받아들이는 압축부에 의해 독립하여 압축되기 때문에, 통례, 이것들 이중구조의 공이에 있어서의 압축에 있어서는, 특허문헌 3에 기재한 이중구조의 공이와 같은 중 심 공이와 외부 공이가 맞물려 압축하는 구조를 가지지 않는다.
특허문헌 1 : 국제공개 제WO01/98067호 팜플렛
특허문헌 2 : 국제공개 제WO03/018302호 팜플렛
특허문헌 3 : 국제공개 제WO02/090098호 팜플렛
비특허문헌 1 : 세라믹스 분말 성형에 의한 형상 부여의 과제와 대책 - 분말 CNC 다단 프레스의 특징과 과제 - 분체(粉體)공학회지38, p184 - 190(2001)
<발명이 해결하고자 하는 과제>
본원 발명자 등은, 상술한 특허문헌 3에 기재한 이중구조의 공이를 가지는 회전식 압축 성형기를 사용하여 유핵 성형품을 제조하는 경우에, 최종 압축 공정에 이를 때까지의 외층용 성형 재료 및/또는 핵용 성형 재료의 압축 성형 공정 후에, 각층의 중량 및 두께가 적절한가를 관리하기 위한 각층의 검체(檢體) 채취에 있어서, 일부의 검체의 샘플링(sampling)이 곤란하다라고 하는 것을 알았다. 그것은, 하부 공이의 공이 끝 형상이 R면, 특히 곡율 반경이 작은 R면(깊은 R면)일 때에, 예를 들면, 성형품 바닥부의 파트가 되는 외층 가(假)성형품이 박층인 경우이다. 하부 공이의 공이 끝이 R면을 가지기 때문에, 중심 공이의 공이 끝과 외부 공이의 공이 끝이 연속한 R면을 가지도록 공이 끝을 갖추고, 하부 공이의 공이 끝이 회전반(盤)과 동일한 수준이 되는 상태로 밀어 올려도, 중심 공이의 공이 끝 위의 가성형품의 높이가 회전반의 면보다 낮은 경우도 있고, 이와 같은 경우에, 회전반의 면에 설치된 샘플링을 위한 스크레이퍼(scraper)가 성형품에 닿지 않기 때문이다. 이와 같이, 각층의 검체의 샘플링을 할 수 없으면, 성형품 제조 공정 중의 품질 보증을 할 수 없게 된다.
또, 특허문헌 3에 기재한 이중구조의 공이의 상부 공이는, 중심 공이만에 의한 압축 조작에 있어서는, 외부 공이의 머리 부분보다 돌출한 중심 공이의 머리 부분만을 가압할 필요가 있고, 중심 공이와 외부 공이를 갖춘 상태에서의 압축 조작에 있어서는, 중심 공이의 머리 부분을 회피한 상태로 외부 공이의 머리 부분만을 가압할 필요성이 있다. 그 때문에, 공이의 머리 부분 형상은, 통상의 공이에 비해 크고 복잡한 구조를 가지고 있었다. 즉, 회전식 압축 성형기의 고속 운전에 필수가 되는 공이의 소형화가 곤란하게 되어, 저속 운전을 피할 수 없게 되어 있었다.
또한, 특허문헌 3에 기재한 이중구조의 공이를 이용한 회전식 압축 성형기에 의해 유핵 성형품을 제조한 경우, 이 성형기의 제조 조건에 의해서는, 성형품의 측면 강도가 낮은 성형품이 생기는 것을 알았다. 즉, 유핵 성형품의 측면 외층 부분의 분말 밀도가 충분하지 않고, 성형품의 강도가 저하하는 경우가 있는 것을 알았다. 그래서, 본원 발명은, 이것들 제조 공정 및 성형품 그 자체에 관한 모든 문제를, 한꺼번에 해결하기 위해서 이루어진 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상술한 모든 문제를 해결하기 위해서는, 특허문헌 3에 기재한 이중구조의 공이의 특징인 중심 공이와 외부 공이의 맞물림이라고 하는 발상(發想)을 남긴 채, 직접적으로 압축하는 공이를 중심 공이나 외부 공이의 어느 것으로 한정하고, 게다가, 공이의 움직임의 자유도를 올릴 필요가 있다. 본원 발명자 등은, 이와 같은 착안을 기초로, 맞물림의 유무를 가변하게 한다고 하는 발상에 이르러, 본 발명을 완성했다. 즉, 본 발명은, 이하에 기재하는 공이 및 그것을 이용한 회전식 압축 성형기이다.
본 발명의 공이는, 중심 공이와 그 중심 공이의 외주를 둘러싸는 외부 공이로 이루어지고, 이 중심 공이와 외부 공이가 어느 쪽도 슬라이드 가능하고 또한 가압 가능한 공이로서, 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치를 제한하는 상대 위치 제한 수단을 가지고, 이 상대 위치 제한 수단이, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝보다 돌출하는 제 1 위치와, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝과 대략 일치하는 제 2 위치를 제한함과 동시에, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부로 퇴피하는 제 3 위치를 제한하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상대 위치 제한 수단은, 중심 공이와 외부 공이의 맞물림의 유무를 바꾸는 것에 의해 기능하는 것으로, 기본적으로는, 공이 가압 방향에 있어서의 중심 공이와 외부 공이의 상대적인 위치(상대 위치)를 조정하여 제한하는 수단으로서, 중심 공이와 외부 공이의 독립한 움직임을 가능하게 하는 범위를 가변적으로 제한하는 것이다. 즉, 상대 위치 제한 수단인 작동 위치에 있어서, 중심 공이의 공이 끝과 외부 공이의 공이 끝의 위치 관계를 상기 제 1 위치에, 또, 상대 위치 제한 수단인 맞물림 위치에 있어서는, 중심 공이의 공이 끝과 외부 공이의 공이 끝의 위치 관계를 상기 제 2 위치로 규정하는 것이다. 또, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부로 퇴피하는 제 3 위치를 제한하지 않는 것은, 제 3 위치가 특정 위치에 제한되지 않는 것을 가리키고, 중심 공이의 공이 끝의 위치가 외부 공이의 공이 끝 내부의 임의의 위치까지 퇴피할 수 있는 상태를 가리키는 것이다. 이 제 3 위치에 있어서의 각각의 공이 끝의 위치 관계는, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부에 있는 상태, 바꾸어 말하면, 외부 공이의 공이 끝이 중심 공이의 공이 끝의 위치보다 돌출한 상태를 가리키는 것이다.
상기 상대 위치 제한 수단은, 예를 들면, 중심 공이에 설치되는 제 1 제한체와 외부 공이에 설치되는 제 2 제한체로 이루어지고, 제 1 제한체 및 제 2 제한체는 모두 환상(環狀)으로 오목부와 볼록부를 구비하는 요철부를 가지고 이루어지며, 제 1 제한체와 제 2 제한체는, 제 1 제한체의 요철부와 제 2 제한체의 요철부가 대향하도록 설치되고, 제 1 제한체와 제 2 제한체의 적어도 한쪽이 중심 공이의 공이 축에 대해 회동 가능하며, 이 회동의 결과, 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접할 수 있는 위치, 또는 양쪽 모두의 제한체의 볼록부끼리가 맞닿을 수 있는 위치가 되는 것을 나타낸다. 이와 같은 구성의 상대 위치 제한 수단에 있어서는, 상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접했을 때에 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치가 제 1 위치가 되고, 상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 볼록부끼리가 맞닿았을 때에 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치가 제 2 위치가 된다. 또, 제 1 제한체와 제 2 제한체가 떨어진 상태로, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부로 퇴피하는 제 3 위치가 된다.
상술한 바와 같은 제한체에 있어서는, 제 1 제한체가 중심 공이의 공이 축에 대해 회동 가능하고, 상기 제 2 제한체가 중심 공이의 공이 축에 대해 회동하지 않는 구조를 가지는 것이 바람직한 것으로서 들 수 있다. 또, 제한체의 위치에 대해서는, 제 1 제한체가 중심 공이의 공이 끝과는 반대의 중심 공이의 머리 부분 근방에 설치되고, 제 2 제한체가 외부 공이의 공이 끝과는 반대의 외부 공이의 단부 근방에 설치된 것이 바람직한 것으로서 들 수 있다. 이와 같은 제한체의 회동을 제어하는 수단으로서는, 상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 회동 가능한 한쪽의 제한체에 장착되고, 외부의 회동 구동 수단으로 안내되는 것에 의해, 상기 회동 가능한 한쪽의 제한체의 회동을 제어하는 회동 제어 수단이 바람직한 것으로서 들 수 있다. 이 회동 제어 수단의 형태는, 특히 한정되지 않고, 예를 들면 평면에서 볼 때 벨(bell) 형태의 판 모양물을 예시할 수 있다.
한편, 본 발명의 회전식 압축 성형기는, 상기한 이중구조를 가지는 공이를 이용한 회전식 압축 성형기이다. 즉, 프레임 내에 회전반을 회전 가능하게 배치하고, 그 회전반에 모르타르 구멍을 가지는 모르타르를 소정의 피치(pitch)로 설치한과 동시에, 각 모르타르의 상하에 상부 공이 및 하부 공이가 상하 슬라이드 가능하게 유지되며, 상부 공이 및 하부 공이가, 중심 공이와 그 중심 공이의 외주를 둘러싸는 외부 공이로 이루어져, 이 중심 공이와 외부 공이가 어느 쪽도 슬라이드 가능함과 동시에 압축 조작이 가능하고, 성형 재료를 각각의 모르타르 내 또는 하부 외부 공이에 둘러싸인 하부 중심 공이 위의 공간에 공급하는 복수의 성형 재료 공급 충전부와, 하부 외부 공이에 둘러싸인 하부 중심 공이 위의 공간에 공급 충전된 성형 재료를 압축 성형하기 위해서 상부 중심 공이와 하부 중심 공이를 가압 조작하는 예(豫)압축 수단과, 마지막 공급 충전부에 의해 공급 충전된 성형 재료를 포함한 성형품 전체를 압축 성형하기 위해서, 상부 공이 및 하부 공이를 가압 조작하는 본(本)압축 수단을 구비한 회전식 압축 성형기로서, 적어도 상부 공이가, 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치를 제한하는 상대 위치 제한 수단을 가지고, 이 상대 위치 제한 수단이, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝보다 돌출하는 제 1 위치와, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝과 대략 일치하는 제 2 위치를 제한함과 동시에, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부로 퇴피하는 제 3 위치를 제한하지 않는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 회전식 압축 성형기에 있어서는, 더 하부 공이에 대해서도, 상부 공이 동일한 상대 위치 제한 수단을 가지는 공이로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상대 위치 제한 수단 및 제한체 등, 공이에 관계하는 부분에 대해서는, 상기 설명대로이다. 본 발명의 회전식 압축 성형기 내에는, 상기 회동 가능한 제한체의 회동을 제어하는 회동 제어 수단을 안내하는 회동 구동 수단을 구비하고 있다. 예를 들면, 회동 제어 수단이, 평면에서 볼 때 벨 형태의 판 모양물인 경우, 회동 구동 수단은, 상기 회동 제어 수단을 안내하는 궤도의 폭, 및 이 궤도의 안쪽 벽면과 공이의 중심축의 수평 궤적과의 사이의 거리를 바꾸는 것에 의해서, 회동 제어 수단의 회동을 제어하고 있다.
본 발명의 회전식 압축 성형기는, 예를 들면, 예압축 수단에 의해 성형 재료를 압축한 후에, 마지막 성형 재료 공급 충전부에 있어서, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치가 제 1 위치가 되고, 더욱 공급 충전된 성형 재료를 포함한 성형품 전체의 본압축시에, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치가 제 2 위치가 되는 형태로 할 수 있다. 즉, 상대 위치 제한 수단이, 상술과 같이 제 1 제한체와 제 2 제한체로 이루어지는 실시 형태에 있어서는, 마지막 성형 재료 공급 충전부에 있어서, 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접한 상태로 함으로써, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치를 제 1 위치로 한다. 또한, 공급 충전된 성형 재료를 포함한 성형품 전체의 본압축을 위해서, 양쪽 모두의 제한체의 볼록부끼리가 맞닿은 상태로 함으로써, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치를 제 2 위치로 한다.
또한, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치가 제 1 위치로부터 제 2 위치가 되는 사이에, 성형 재료를 압축하는 예압축 수단을 가지는 형태로 할 수도 있다. 즉, 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접한 상태로부터, 양쪽 모두의 제한체의 볼록부끼리가 맞닿은 상태가 되는 사이에, 성형 재료를 압축하는 예압축 수단을 더하는 것이다.
본 발명의 회전식 압축 성형기는, 성형 재료 공급 충전부가, 제 1 성형 재료를 공급하는 제 1 성형 재료 공급 충전부와, 제 2 성형 재료를 공급하는 제 2 성형 재료 공급 충전부로 이루어지고, 예압축 수단이 제 1 성형 재료를 압축하기 위한 예압축 수단으로 이루어지는 형태로 할 수 있다. 이러한 형태에 있어서는, 또한, 제 2 성형 재료를 상부 중심 공이와 상부 외부 공이에 의해 예압축하는 수단을 설치할 수도 있다.
본 발명의 회전식 압축 성형기는 또, 성형 재료 공급 충전부가, 제 1 성형 재료를 공급하는 제 1 성형 재료 공급 충전부와, 제 2 성형 재료를 공급하는 제 2 성형 재료 공급 충전부와, 제 3 성형 재료를 공급하는 제 3 성형 재료 공급 충전부로 이루어지고, 예압축 수단이, 제 1 성형 재료를 압축하기 위한 제 1 예압축 수단과, 제 2 성형 재료를 압축하기 위한 제 2 예압축 수단이로 이루어지는 형태로 할 수도 있다.
<발명의 효과>
본원 발명의 공이는, 특히 상부 공이로서 사용하는 경우에, 종래와 같은 복잡한 공이 머리 부분 구조로 할 필요가 없이, 공이 전체를 소형화할 수 있기 때문에, 회전식 압축 성형기에 사용했을 경우에, 그 고속 운전을 가능하게 할 수 있다. 그런데도, 맞물리게 하여 압축 조작을 할 수 있기 때문에, 회전식 압축 성형기의 압축 수단은, 복잡화하지 않는다.
또, 공이의 움직임의 자유도가 높기 때문에, 본원 발명의 공이를 회전식 압축 성형기의 하부 공이에 사용했을 경우에도, 여러 가지 효과가 있다. 우선 첫 번째는, 도중(途中)에 제조되는 가성형품, 즉, 하부 공이 위의 회전반의 면에서 아래쪽에 위치하는 가성형품을 시료로서 채취하는 것이 가능하게 되고, 성형품 제조 공정 중의 품질 보증이 가능하게 된다. 또, 특히 유핵 성형품을 제조하는 경우에는, 하부 중심 공이를 하부 외부 공이로부터 돌출시킨 상태로 마지막 외층용 성형 재료의 공급 충전 공정을 실시하는 것에 의해, 성형품 측면 부분의 외층용 성형 재료의 충전 밀도를 높일 수 있기 때문에, 성형품의 강도를 올리는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기와 같이 하부 중심 공이를 하부 외부 공이로부터 돌출시킨 상태로 마지막 외층용 성형 재료의 공급 충전 공정을 실시하는 경우는, 핵용 성형 재료의 공급 충전 공정의 전에 행해지는 외층용 성형 재료의 공급 충전 공정을 생략하는 것도 가능하게 되기 때문에, 2회의 성형 재료의 공급 충전 공정으로, 유핵 성형품을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 회전식 압축 성형기의 일실시 형태를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 회전식 압축 성형기의 일실시 형태에 있어서, 유핵 성형품의 제조 공정의 흐름과 회전반의 작동에 대한 공이의 움직임을 전개하여 나타내는 전개도.
도 3은 동일한 실시 형태 상부 공이의 단면도.
도 4는 동일한 실시 형태의 제 1 제한체의 사시도.
도 5는 동일한 실시의 형태에 있어서의, 제 1 성형 재료 충전시(a) 및 제 1 예압축시(b)의 상부 공이 및 하부 공이 상태를 나타내는 주요부 확대 단면도.
도 6은 동일한 실시의 형태에 있어서의, 제 2 성형 재료 충전시(a) 및 제 2 예압축시(b)의 상부 공이 및 하부 공이 상태를 나타내는 주요부 확대 단면도.
도 7은 동일한 실시의 형태에 있어서의, 제 3 성형 재료 충전시(a) 및 가압축시(b)의 상부 공이 및 하부 공이 상태를 나타내는 주요부 확대 단면도.
도 8은 동일한 실시의 형태에 있어서의, 본압축시(a) 및, 성형품 취출시(b)의 상부 공이 및 하부 공이 상태를 나타내는 주요부 확대 단면도.
도 9는 동일한 실시의 형태에 있어서의 회전식 압축 성형기에 구비된, 제한체 안내 레일 폭, 및 이 궤도의 안쪽 벽면과 공이의 중심축의 수평 궤적과의 사이 의 거리를 바꾸는 것에 의해서, 회동의 제어를 실시하는 회동 제어 및 구동 수단의 작동을 나타내는 모식도.
도 10은 동일한 실시 형태에 있어서의 압축 성형 공정의 원리를 나타내는 원리 설명도.
도 11은 본 발명의 일실시 형태인, 외부 공이 선단부 내면에, 선단에 향하여 넓히는 테이퍼면을 구비하는 하부 공이의 공이 끝의 확대 단면도.
도 12는 제 1 및 제 2 제한체의 변형예를 나타내는 사시도.
도 13은 회동 제어 수단의 변형예를 나타내는 사시도.
도 14는 회동 제어 수단 및 회동 구동 수단의 다른 형태로서, (a) 제한체 위의 돌기를 회동 구동 수단인 외부 돌기와 접촉시켜 제한체를 회동하는 형태, (b) 제한체에 배치한 톱니바퀴 회동 구동 수단의 톱니와 치합(齒合)시켜 제한체를 회동하는 형태, (c) 제한체에 배치한 톱니바퀴를, 치합하는 톱니 부착 암(arm)의 왕복에 의해 제한체를 회동하는 형태, (d) 제한체에 배치한 마찰체와, 이 마찰체와 마찰 접촉하는 회동 구동 수단에 의해 제한체를 회동하는 형태, (e) 제한체에 배치 한 자석과 회동 구동 수단의 자석과의 반발력 또는 흡인력에 의해 제한체를 회동하는 형태.
도 15는 본 발명의 공이의 일실시 형태(도 3에 대응하는 것)의 특히 상대 위치 제한 수단의 부분을 나타내는 사시도.
도 16은 본 발명의 회전식 압축 성형기의 다른 일실시 형태에 있어서, 유핵 성형품의 제조 공정의 흐름과 회전반의 작동에 대한 공이의 움직임을 전개하여 나 타내는 전개도.
<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>
여기에서는, 본 발명의 이중구조의 공이 및 회전식 압축 성형기, 또한 그것들을 이용한 유핵 성형품 등의 제조 공정에 대하여, 그 실시의 한 형태를, 도1 ~ 도 16을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서에 있어서, 성형 재료라고 하는 용어는, 습식, 건식의 양자를 포함한 분립체 등, 성형 가능한 모든 재료이며, 또, 분립체라고 하는 용어는, 분말, 과립, 및 그것과 비슷한 것을 모두 포함하여 사용하고 있다. 성형 재료로서는, 바람직하게는 분립체를 사용한다.
우선, 본 발명의 회전식 압축 성형기의 일실시 형태로서, 유핵 성형품을 제조하는 회전식 압축 성형기에 대하여 설명한다. 이 실시 형태의 회전식 압축 성형기는, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)에 후술하는 본 발명의 이중구조의 공이를 사용하고 있다.
제 1 도에 나타내는 바와 같이, 이 회전식 압축 성형기는, 프레임(1) 내에 회전반(3)을 일어선 샤프트(2)를 통하여 수평 회전 가능하게 설치하고, 그 회전반(3)의 원주 방향으로 모르타르 구멍(4a)을 가지는 모르타르(4)를 복수, 소정의 피치(pitch)로 설치함과 동시에, 각 모르타르(4)의 상하에 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)를 상하 슬라이드 가능하게 유지시키고 있다. 상부 공이(5), 하부 공이(6)의 각각의 선단 즉 공이 끝을 모르타르 구멍(4a)에 삽입한 상태로, 제 2 도에 나타내는 예압축 수단인 상부 제 1 예압축 롤(7A), 하부 제 1 예압축 롤(8A), 상부 제 2 예압축 롤(7B) 및 하부 제 2 예압축 롤(8B)과, 본압축 수단인 상부 본압축 롤(7C) 및 하부 본압축 롤(8C)과의 사이를 차례차례 상술한 순서로 통과시키면, 모르타르 구멍(4a) 내 또는 그 내부의 하부 외부 공이(62) 내에 충전한 성형 재료를 압축 성형할 수 있도록, 각 상부 압축 롤(7A, 7B, 7C)과 각 하부 압축 롤(8A, 8B, 8C)이 일어선 샤프트(2)를 중심으로 하여 회전반(3)의 상하 위치에 배치하고 있다.
성형 재료의 충전기구는, 제 1, 제 2 및 제 3 성형 재료 공급 충전부(PSD1, PSD2, PSD3)(도 2)가, 각각 대응하는 성형 재료를 저장하는 호퍼(hopper)와, 호퍼에서 공급되는 성형 재료를 모르타르 구멍(4a)에 공급하는 오픈 피드 슈(open feed shoe), 교반(攪拌) 피드 슈 등의 성형 재료 공급 충전 장치를 조합하여 구성되는 것이다. 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)는, 제 2 도에 나타내는 바와 같이, 모르타르(4)가 상부 제 1 예압축 롤(7A) 및 하부 제 1 예압축 롤(8A)의 위치에 이르기 전의 위치에 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 제 2 성형 재료 공급 충전부(PSD2)는, 모르타르(4)가 상부 제 2 예압축 롤(7B) 및 하부 제 2 예압축 롤(8B)의 위치에 이르기 전의 위치에, 제 3 성형 재료 공급 충전부(PSD3)는, 모르타르(4)가 상부 본압축 롤(7C) 및 하부 본압축 롤(8C)의 위치에 이르기 전의 위치에 배치되어 있다. 또, 이러한 성형 재료 공급 충전부(PSD1, PSD2, PSD3)는, 이 분야에서 널리 알려져 있는 성형 재료 공급 충전 장치를 사용할 수 있으므로, 제 2 도에 있어서는, 그 배치 위치만을 나타내는 것이다.
일어선 샤프트(2)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 하단 근방에 고정된 웜 휠(worm wheel)(22)이 회전하는 것에 의해 회전한다. 웜 휠(22)은, 웜(23)과 치합 (齒合)하고 있고, 주동(主動) 모터(25)의 구동력이 V 벨트(24)를 통하여 전달된다.
프레임(1) 내에는, 상부 중심 공이(51)와 상부 외부 공이(52)의 각각의 슬라이드를 안내하기 위한 상부 중심 공이의 가이드 레일(31)과 상부 외부 공이의 가이드 레일(32)이, 일어선 샤프트(2)의 상단 근방에 설치되어 있다. 상부 중심 공이의 가이드 레일(31)과 상부 외부 공이의 가이드 레일(32)에 의해, 상부 중심 공이(51)와 상부 외부 공이(52)는, 성형 재료의 충전되는 위치의 근방에서 가장 높은 위치까지 안내되고, 각 상부 롤(7A, 7B, 7C)에 이르는 위치에서는, 그 각 상부 롤(7A, 7B, 7C) 아래로 들어가는 낮은 위치까지 안내된다.
또, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 각각의 슬라이드를 안내하기 위한 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)과 하부 외부 공이의 가이드 레일(33)이, 회전반(3)의 아래쪽에 장착되어 있다. 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)과 하부 외부 공이의 가이드 레일(33)에 의해, 하부 중심 공이(61) 및 하부 외부 공이(62)는, 제 1, 제 2 및 제 3 분량 레일(35, 36, 37) 사이를 승강 안내된다. 즉, 하부 중심 공이(61)는, 제 2 도에 나타내는 각 롤(7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C) 사이를 통과할 때까지는, 그 머리 부분(61b)이 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)을 슬라이드 이동하는 것에 의해, 하부 외부 공이(62)와는 독립적으로 상하 방향으로 이동하여, 제 1, 제 2 및 제 3 분량 레일(35, 36, 37)까지 안내되는 것이다. 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)은, 제 1, 제 2 및 제 3 분량 레일(35, 36, 37)과는 달리, 모르타르(4) 내의 압축 성형품을 취출할 때까지는, 하부 중심 공이(61)를 대략 일정한 높이에서 안내한다.
또한, 상부 중심 공이의 가이드 레일(31)의 하부 위치, 및 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)의 위쪽 위치에, 상부 중심 공이(51)에 설치되는 제 1 제한체(51c) 및 하부 중심 공이(61)에 설치되는 제 1 제한체(61c)의 회동 제어를 행하기 위한 제한체 안내 레일(31a, 33a)이 각각 일체로 배치되어 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 회전반(3)의 회전에 의해 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)가, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1), 상부 및 하부 제 1 예압축 롤(7A, 8A), 제 2 성형 재료 공급 충전부(PSD2), 제 2 예압축 롤(7B, 8B), 제 3 성형 재료 공급 충전부(PSD3), 본압축 롤(7C, 8C)의 순서로 진행하여, 유핵 성형품을 제조하는 것이다. 이 실시 형태에 있어서는, 제 1 성형 재료(PD1)와 제 3 성형 재료(PD3)와는 동일한 것이며, 핵이 되는 제 2 성형 재료(PD2)는 그것들과는 다르다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 압축 롤로서 원반 모양의 롤을 이용하여 공이를 가압하고 있지만, 압축 조작이 가능한 수단이면, 어떠한 압축 수단을 이용하여도 상관없다. 예를 들면, 롤 이외에 범용되는 궤도 그 자체에 의한 압축이나 소형의 연속한 복수 롤에 의한 압축 등, 어느 것을 이용하여도 상관없다. 또한, 예압축과 본압축으로 압축 방법이 달라도 상관없지만, 본압축에 있어서는, 고압력에서의 압축을 가능하게 할 수 있도록 롤을 이용하는 것이 바람직하다.
도 2의 실시 형태에 있어서는, 상부 및 하부 제 1 예압축 롤(7A, 8A), 제 2 예압축 롤(7B, 8B), 본압축 롤(7C, 8C)의 3개소의 압축 롤이 배치되어 있지만, 필요에 따라서 압축부위를 증설하는 경우가 있다. 예를 들면, 마지막 성형 재료 공급 충전부(PSD3)의 뒤쪽 위치, 본압축 롤(7C, 8C)을 통과하기 전(前) 위치에, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치가 제 1 위치로부터 제 2 위치가 되는 사이에, 성형 재료를 압축하는 예압축 수단을 설치하는 형태를 들 수 있다.
상술한 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치가 제 1 위치로부터 제 2 위치가 되는 동안의 예압축에 대해서는, 유핵 성형품의 성형품 측면 부분의 외층용 성형 재료의 충전 밀도를 높여, 성형품의 강도를 올리기 위해서, 하부 외부 공이(62)를 끌어올려 하부 외부 공이의 공이 끝(62d)을 하부 중심 공이의 공이 끝(61d)에 갖추는 단계에서, 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 하부 외부 공이(62)를 하부 중심 공이의 공이 끝(61d)의 방향으로 끌어올리는 사이, 하부 공이(6) 위의 성형품 및 성형 재료를 상부 공이(5)에 의해 연속적으로 가압하는 것이다. 또, 바람직하게는 없지만, 연속적으로 가압하지 않고, 일시적 혹은 간헐적으로 가압하여도 좋다.
다음에, 본 발명의 이중구조의 공이의 일실시 형태에 대해서, 주로 도3 ~ 도 13을 이용하여 상세하게 설명한다. 이 실시 형태에 있어서는, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)의 양쪽 모두가 본 발명의 이중구조의 공이를 사용하고 있으므로, 이러한 도면에 나타나는 상부 공이(5)를 중심으로 그 구조를 설명한다.
이 상부 공이(5)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상부 중심 공이(51)와, 그 상부 중심 공이(51)의 외주를 둘러싸는 상부 외부 공이(52)와, 상대 위치 제한 수단(도 15에 외관도을 나타낸다)을 구성하는 한 쌍의 제한체인 제 1 제한체(51c) 및, 제 2 제한체(52c)를 적어도 구비하여 이루어진다. 상부 중심 공이(51)는, 상부 외부 공이(52) 내에 슬라이드 가능하고 또한 가압 가능하게 구비되는 것으로, 몸통부(51a)와, 그 몸통부(51a)의 상단에 형성되는 머리 부분(51b)과, 머리 부분(51b)의 아래쪽에 장착되는 상대 위치 제한 수단인 제 1 제한체(51c)와, 몸통부(51a)의 하단에서부터 연장시킨 공이 끝(51d)을 구비하고 있다. 공이 끝(51d)은, 제조되는 성형물의 내부에 내장되는 성형물, 예를 들면 유핵 성형품의 경우의 핵의 외경에 대응하는 외경을 가지고 있다. 머리 부분(51b)은, 통상, 몸통부(51a)보다 큰 외형을 가지고, 상부 중심 공이의 가이드 레일(31)에 안내되어 슬라이드한다.
다음에 상부 외부 공이(52)에 대하여 설명한다. 상부 중심 공이(51)의 외주를 둘러싸는 상부 외부 공이(52)는, 원통 형상을 하고 있고, 상부 중심 공이(51)의 몸통부(51a)가 수용된 몸통부(52a)와, 몸통부(52a)의 상단부에 장착되는 상대 위치 제한 수단을 구성하는 제 2 제한체(52c)와, 상부 중심 공이(51)의 공이 끝(51d)의 외주를 둘러싸는 공이 끝(52d)을 가지고 있다. 몸통부(52a)의 상단 근방에는 가이드 롤러(52e)를 설치하고 있고, 상부 외부 공이의 가이드 레일(32) 위를 슬라이드 이동한다. 공이 끝(52d)은, 모르타르 구멍(4a)의 내경과 대략 동일한 외경을 가지고 있다.
상대 위치 제한 수단을 구성하는 제 1 제한체(51c)는, 상부 중심 공이(51)의 상단부인 머리 부분(51b)의 아래쪽, 바꾸어 말하면 몸통부(51a)의 상단 부분에, 상부 중심 공이(51)의 공이 축에 대해 회동 가능하게 장착되어 있다. 즉, 제 1 제한체(51c)는, 상부 중심 공이(51)와 함께 상하 이동하지만, 상부 중심 공이(51)에 대해서 독립하여 회동한다. 제 1 제한체(51c)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 환상의 기대부(基臺部)(51cd)에, 볼록부(51ca)와 오목부(51cb)가 교대로 형성되어 이루어지는 것이고, 볼록부(51ca)와 오목부(51cb)는, 아래쪽, 즉 제 2 제한체(52c)의 방향으로 향하여 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 볼록부(51ca)와 오목부(51cb)가, 5개씩 형성되어 있다. 제 1 제한체(51c)는, 회동 제어 수단인 평면에서 볼 때 벨 형태의 판 모양물(51cc)과 일체로 형성되어 있다. 이 벨 형태의 판 모양물(51cc)은, 회동 구동 수단인 제한체 안내 레일(31a)에 의해, 진행 방향에 대한 횡방향의 움직임이 제한된 상태로 안내되고, 그 안내되는 궤도의 폭, 즉 제한체 안내 레일(31a)의 폭, 및 이 궤도의 안쪽 벽면과 공이의 중심축의 수평 궤적과의 사이의 거리를 바꾸는 것에 의해서, 회동이 제어되는 것이다. 또, 본 명세서에서 말하는, 제한체의 회동을 제어하는 회동 제어 수단은, 제한체 안내 레일(31a) 등의 공이의 외부에 설치되는 회동 구동 수단에 의해 제어되는 대상을 나타낸다.
벨 형태의 판 모양물(51cc)에는, 제 1 제한체(51c)를 상부 중심 공이(51)에 회동 가능하게 장착하기 위한 제한체 떨어짐 방지 핀(51f)을 나사식으로 부착하는 나사 구멍(51cf)을 설치하고 있다. 이 제한체 떨어짐 방지 핀(51f)에 대응하여, 상부 중심 공이(51)의 머리 부분(51b)의 근방에는, 환상(環狀)의 홈(51cz)을 설치하고 있다. 제 1 제한체(51c)는, 제 3 도에 나타내는 바와 같이, 중심 공이(51)가 관통한 상태로, 나사 구멍(51cf)에 나합(螺合)된 제한체 떨어짐 방지 핀(51f)의 선단부가 환상의 홈(51cz)에 맞물리는 것에 의해, 회동할 수 있는 상태로 상부 중심 공이(51)와 함께 상하 이동이 가능하게 되도록 장착되어 있다.
한편, 제 2 제한체(52c)는, 제 1 제한체(51c)와 기본적으로 동일한 형태로, 그 오목부(52ca)와 볼록부(52cb)를 위쪽, 즉 제 1 제한체(51c)의 방향으로 향하여 상부 중심 공이(51)의 공이 축에 대하여 회동하지 않도록, 상부 외부 공이(52)에 장착되어 있다. 이 때문에, 제 2 제한체(52c)에는 회동 제어 수단인 벨 형태의 판 모양물은 부착되지 않고, 또 상기 벨 형태의 판 모양물(51cc)은 일체로 되지 않는다. 또한, 도 15에 있어서, (a)는, 도 5의 (b)에 도시한 상부 외부 공이(52)와 상부 중심 공이(51)의 위치 관계에 대응하는 상대 위치 제한 수단을 도시하는 것이고, 마찬가지로, (b)는 도 7의 (b)의 것에, (c)는 도 7의 (a)의 것에 각각 대응하는 것이다.
이 실시 형태에 있어서는, 하부 공이(6)도 상술한 상부 공이(5)와 기본적으로 동일한 형태를 가지고 있다. 즉, 이 하부 공이(6)는, 하부 중심 공이(61)와 그 하부 중심 공이(61)의 외주를 둘러싸는 하부 외부 공이(62)로 이루어진다. 하부 중심 공이(61)는, 하부 외부 공이(62) 내에 슬라이드 가능하고 또한 가압 가능하게 구비됨으로써, 몸통부(61a)와, 그 몸통부(61a)의 상단에 형성되는 머리 부분(61b)과, 머리 부분(61b)의 위쪽에 장착되는 상대 위치 제한 수단인 제 1 제한체(61c)와, 몸통부(61a)의 상단에서부터 연장시킨 공이 끝(61d)을 구비하고 있다. 이 하부 중심 공이(61)에 있어서의 제 1 제한체(61c)에 있어서도, 벨형 판모양체(61cc)가 일체로 형성되어 있다. 또, 하부 외부 공이(62)는, 원통 형상을 하고 있고, 하부 중심 공이(61)의 몸통부(61a)가 수납되는 몸통부(62a)와, 몸통부(62a)의 하단부에 장착되는 상대 위치 제한 수단을 구성하는 제 2 제한체(62c)와, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)의 외주를 둘러싸는 공이 끝(62d)을 가지고 있다. 또한, 상 부 공이(5)와 하부 공이(6)의 차이점은, 길이 치수 및, 하부 중심 공이의 공이 끝(61d)의 하부 외부 공이의 공이 끝(62d)으로부터의 돌출의 정도 등이다.
이하에, 본 발명의 이중구조의 공이 및 회전식 압축 성형기를 이용한 유핵 성형품의 제조 공정에 따라서, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)의 작동, 및 그것을 안내하기 위한 회전식 압축 성형기의 관계에 대하여 상세하게 설명한다. 또, 본 실시의 형태에 있어서의 유핵 성형품은, 외층이 되는 제 1 성형 재료(PD1), 핵이 되는 제 2 성형 재료(PD2), 및 외층이 되는 제 3 성형 재료(PD3)의 각각의 공급 충전 및 압축 공정을 거쳐 제조된다.
처음으로, 제 1 성형 재료(PD1)를 공급 충전하기 위해서, 하부 중심 공이(61)가, 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)에 의해 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)까지 안내되고, 이어서, 제 1 분량 레일(35)에 의해 충전하는 제 1 성형 재료(PD1)의 양에 맞추어, 소정의 높이로 유지된다. 이것과 동시에, 하부 외부 공이(62)는, 그 공이 끝(62d)이 모르타르(4)의 상면과 대략 일치하도록, 하부 외부 공이의 가이드 레일(33)에 의해 안내되어, 그 위치에 유지된다. 이 상태에 있어서, 모르타르 구멍(4a) 내의 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d) 위의, 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)에 둘러싸인 공간에, 유핵 성형품의 외층을 형성하는 제 1 성형 재료(PD1)가, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)에 의해 충전된다. 여기서는, 하부 공이(6)의 제 1 제한체(61c)와, 제 2 제한체(62c)와는 떨어진 상태에 있고, 즉, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치는, 제 3 위치에 유지되는 것이다.
이 때, 상부 공이(5)는, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)에 있어서, 제 1 성형 재료(PD1)의 충전에 간섭하지 않도록 유지된다. 즉, 상부 공이(5)는, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)에 이를 때까지, 바람직하게는 상부 중심 공이(51)의 공이 끝(51d)이 상부 외부 공이(52)의 공이 끝(52d)에서부터 돌출하지 않는 상태로, 상부 중심 공이(51)가 상부 중심 공이의 가이드 레일(31)에 의해, 또 상부 외부 공이(52)가 상부 외부 공이의 가이드 레일(32)에 의해, 최고 위치까지 안내된다. 그리고, 상부 공이(5)는 그 위치를 유지한 상태로, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)에 이르러, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)를 통과한다(도 5의 (a)).
모르타르 구멍(4a) 내의 상술한 공간에, 제 1 성형 재료(PD1)가 충전된 후, 상부 공이(5)가, 제 1 예압축 롤(7A)에 이를 때까지, 상부 외부 공이(52)가 그 공이 끝(52d)을 모르타르(4)의 상면과 대략 일치하는 위치까지 상부 외부 공이의 가이드 레일(32)에 의해 안내된다. 단, 공이 끝(52d)은 모르타르(4)의 상면과 접하지 않는다. 그리고, 상부 공이(5)가 제 1 예압축 롤(7A)을 통과할 때, 상부 중심 공이(51)의 공이 끝(51d)이 제 1 성형 재료(PD1)의 충전된 상술한 모르타르 구멍(4a) 내의 공간에 삽입된다.
이 때, 상부 공이(5)의 제 1 제한체(51c)와 제 2 제한체(52c)는, 제 1 제한체(51c)의 오목부(51cb)에 제 2 제한체(52c)의 볼록부(52ca)가 진입한 상태가 된다. 따라서, 상부 중심 공이(51)와 상부 외부 공이(52)의 상대 위치는, 제 1 위치로 제한된다. 이 상부 중심 공이(51)와 상부 외부 공이(52)의 위치 관계에 있어서, 제 1 예압축에 있어서는, 상부 중심 공이(51)만이 상부 제 1 예압축 롤(7A)에 의해 가압 조작되므로, 제 1 제한체(51c)와 제 2 제한체(52c)는, 그 상하 방향에 있어서 맞닿게 하지 않는 것이 바람직하다. 또, 이 제 1 예압축에 있어서, 하부 공이(6)의 하부 중심 공이(62)는, 상부 중심 공이(51)의 공이 끝(51d)의 상기 모르타르 구멍(4a)의 내부 공간 사이로의 삽입시에 생기는 제 1 성형 재료(PD1)가 흘러넘침을 방지하기 위해, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)에서의 높이보다 약간 낮은 위치에 유지되고 있다.
이와 같이 하여, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)가 제 1 예압축 롤(7A, 8A) 사이를 통과하는 것에 의해 가압 조작되어, 제 1 성형 재료(PD1)가 예압축된다. 이것에 의해, 핵성형품 부분의 아래쪽에 위치하는 외층 부분이 성형되는 것이다. 또, 이 제 1 예압축시에는, 상부 외부 공이(52)와 하부 외부 공이(62)의 각각의 공이 끝(52d, 62d)는, 맞닿지 않도록 상부 외부 공이의 가이드 레일(32) 및 하부 외부 공이의 가이드 레일(33)에 의해 위치가 유지된다(도 5의 (b)).
다음에, 제 2 성형 재료(PD2)를 공급 충전하기 위해서, 제 1 성형 재료(PD1)가 충전될 때까지와 동일하게 하여, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)가 제 2 성형 재료 공급 충전부(PSD2)까지 안내된다. 제 2 성형 재료 공급 충전부(PSD2)에서는, 제 1 예압축에 의해 얻어진 유핵 성형품의 외층 부분의 상면, 즉, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d) 위의 제 1 성형 재료(PD1)로 성형된 가성형품 위의, 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)에 둘러싸인 공간에, 제 2 성형 재료(PD2)가 충전된다. 이 때에, 하부 중심 공이(61)는, 제 2 분량 레일(36)에 의해 위치 조정되어, 소정량의 제 2 성형 재료(PD2)가 충전된다(도 6의 (a)). 이 때, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치는, 제 3 위치에 위치하는 것이다.
이상과 같이 하여, 예압축에 의해 얻어진 외층 부분의 상면에 제 2 성형 재료(PD2)가 적층된 후, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)가 제 2 예압축 롤(7B, 8B) 사이를 통과하여, 외층 부분 및 제 2 성형 재료(PD2)가 일체가 되도록 상부 중심 공이(51)와 하부 중심 공이(61)에 의해 압축되어, 외층과 핵의 가성형품이 성형된다. 또, 이 제 2 예압축에 있어서도, 제 1 제한체(51c)와 제 2 제한체(52c)의 위치 관계는, 제 1 예압축의 경우와 같다(도 6의 (b)).
마지막으로, 제 3 성형 재료(PD3)를 공급 충전하기 위해서, 하부 공이(6)는, 하부 중심 공이(61)가 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)에 의해 제 2 예압축시의 높이를 유지한 상태로, 하부 외부 공이(62)가 하부 외부 공이의 가이드 레일(33)에 의해 강하되어, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)이, 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)에서부터 돌출한 상태가 된다. 또, 상부 공이(5)에 있어서는, 상기한 제 1 및 제 2 성형 재료 공급 충전부(PSD1, PSD2)와 마찬가지로, 제 3 성형 재료(PD3)의 모르타르 구멍(4a) 내로의 충전에 간섭하지 않는 높이에 유지되고 있다.
이 때, 하부 공이(6)의 제 1 제한체(61c)의 오목부(61cb)에, 제 2 제한체(62c)의 볼록부(62ca)가 진입하고, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)이 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)에서부터 돌출하는 위치 관계가 된다. 즉, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치는, 제 1 위치에 제한된다. 또, 이 상태에 있어서, 하부 공이(6)의 제 1 제한체(61c)와 제 2 제한체(62c)는, 그 상하 방향에 있어서 맞닿고 있지 않다. 이 상태로 제 3 성형 재료(PD3)를 모르타르 구 멍(4a) 내에 충전한다. 충전된 제 3 성형 재료(PD3)는, 상기 제 2 예압축 후의 성형물의 측면과 그 윗부분에 퇴적한다. 또, 여기에서는, 하부 외부 공이(62)를 내리면서, 제 3 성형 재료(PD3)를 충전할 수도 있다(도 7의 (a)). 또, 도 7의 (a)에서는, 최종적으로 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)이 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)에서부터 돌출하는 상태가 될 때까지 제 3 성형 재료(PD3)의 충전이 실시되고 있지만, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)과 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)의 공이 끝이, 갖추어진 상태로, 제 3 성형 재료(PD3)를, 모르타르 구멍(4a) 내에 충전하는 것도 가능하다.
이와 같이 하여 제 3 성형 재료(PD3)가 모르타르 구멍(4a) 내에 충전된 후, 본압축 롤(7C, 8C)에 이를 때까지, 상부 공이(5)는, 상부 중심 공이(51)와 상부 외부 공이(52)의 각각의 공이 끝(51d, 52d)을 일치시킨 상태, 즉 제 2 위치에 유지된 상태로 한다. 이 때, 상부 중심 공이(51)와 상부 외부 공이(52)의 각각의 공이 끝(51d, 52d)을 갖추기 하기 위해, 상부 공이(5)에 구비된, 벨 형태의 판 모양물을 가지는 제 1 제한체(51cc)을 회동시켜, 제 1 제한체(51c)의 볼록부(51ca)와, 제 2 제한체(52)의 볼록부(52ca)끼리가 맞닿은 상태로 한다. 그리고, 이와 같이 상부 중심 공이(51)와 상부 외부 공이(52)의 상대 위치를 제 2 위치로 제한한 상태에 있어서, 제 1 제한체(51c)와 제 2 제한체(52c)의 맞닿음에 의해, 상부 중심 공이(51)의 머리 부분(51b)에 더해진 가압 조작력이 제 1 제한체(51c) 및 제 2 제한체(52c)를 통하여 상부 외부 공이(52)에도 전달되는 상태가 된다.
또, 제 1 제한체(51c)의 회동 제어는, 이하와 같이 하여 실시하는 것이다. 벨 형태의 판 모양물(51cc)과 일체로 형성된 제 1 제한체(51c)의 회동을 제어하기 위해서, 벨 형태의 판 모양물(51cc)을 안내하는 제한체 안내 레일(31a)의 일어선 샤프트(2) 측의 안쪽 벽면(31aa)은, 상부 공이(5)의 중심축의 수평 궤적(5t)에 가까워진다, 바꾸어 말하면, 제한체 안내 레일(31a)의 안쪽 벽면(31aa)과 수평 궤적(5t)과의 사이의 거리가 작아지도록 형성되어 있다(도 9). 그리고, 이와 같이 상기 거리가 좁아진 제한체 안내 레일(31a)의 부분을 벨 형태의 판 모양물(51cc)이 통과하는 것에 의해, 이 벨 형태의 판 모양물(51cc)에 대해서 안쪽 벽면(31aa)으로부터 제동력(마찰력)이 가해진다. 이와 같은 안쪽 벽면(31aa)에 대하여, 제한체 안내 레일(31a)의 바깥쪽 벽면(31ab)은, 제 1 제한체(51c)의 회동에 지장이 되지 않는 정도로 수평 궤적(5t)에서부터 멀어지도록 형성되어 있다. 이 때문에, 바깥쪽 벽면(31ab)에 있어서는, 안쪽 벽면(31aa)과 비교하여 벨 형태의 판 모양물(51cc)에 작용하는 제동력이 작아진다. 이와 같이, 제한체 안내 레일(31a)의 안쪽 벽면(31aa)과 바깥쪽 벽면(31ab)으로, 벨 형태의 판 모양물(51cc)에 작용하는 제동력에 차이가 생기기 때문에, 그 제동력의 차이에 의해서 벨 형태의 판 모양물(cc)에 회전력이 생기는 것이다. 즉, 벨 형태의 판 모양물(51cc)을 비간헐(非間歇)형 캠 운동시켜서, 제 1 제한체(51c)를 소정의 방향 예를 들면 반시계 방향으로 소정량 회동시키는 회동 제어를 실시한다.
이와 같이, 상부 공이(5)를, 상부 중심 공이의 가이드 레일(31) 및 상부 외부 공이의 가이드 레일(32)에 의해 하부 공이(6) 방향으로 저하시켜, 최종적으로 각각의 공이 끝(51d, 52d)이 갖추어진 상태로, 모르타르(4) 내의 외층과 핵의 가성 형품을 포함한 제 3 성형 재료(PD3)를 상부 공이(5)에 의해 눌러 붙여 가압축하면서, 하부 공이(6)의 하부 외부 공이(62)를 하부 외부 공이의 가이드 레일(33)에 의해 들어올리는 것에 의해, 제 3 성형 재료(PD3)의 특히 측면 부분이 가압축된 상태가 된다. 또, 하부 외부 공이(62)만을 상부 공이(5) 방향으로 밀어 올림으로써, 하부 공이(6)의 제 1 제한체(61c)의 볼록부(61ca)와 제 2 제한체(62c)의 오목부(62cb)의 맞물려 들어간 상태가 해제되어, 후술하는 제 1 제한체(61c)의 회동을 가능하게 하는 것이다(도 7의 (b)). 이 맞물려 들어간 상태의 해제는, 하부 중심 공이(61)만을 하부 공이(6)의 머리 부분(61b) 방향으로 끌어내리는 것도 가능하고, 또한, 하부 외부 공이(62)가 밀어올림과 하부 중심 공이(61)의 끌어내림을 조합하는 것도 가능하다. 또, 여기에서, 공이의 구조 및 운동상 바람직하게는 없지만, 하부 공이(6)의 제 1 제한체(61c)의 볼록부(61ca)와 제 2 제한체(62c)의 오목부(62cb)의 맞물려 들어간 상태를 완전하게 해제하지 않고, 제 1 제한체(61c)의 볼록부(61ca) 및, 제 2 제한체(62c)의 오목부(62cb)가 서로 항상 점 혹은 면 접촉한 상태로 제 1 제한체(61c)의 회동을 실시할 수도 있다.
그리고 이 후, 상술한 상부 공이(5)와 마찬가지로, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 각각의 공이 끝(61d, 62d)을 갖추기 위해, 하부 공이(6)에 구비된, 벨 형태의 판 모양물(61cc)을 가지는 제 1 제한체(61c)를 회동시켜, 제 1 제한체(61c)의 볼록부(61ca)와 제 2 제한체(62)의 볼록부(62ca)끼리가 맞닿은 상태, 즉 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치가 제 2 위치에 제한된 상태로 한다. 또, 제 1 제한체(61c)의 회동 제어는, 상부 공이(5)에 있어서의 제 1 제한체(51c)의 경우와 같다. 이것에 의해서, 하부 공이(6)의 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)과 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)이 일치하고, 하부 중심 공이(61)의 머리 부분(61b)에 가해진 가압 조작력이 제 1 제한체(61c) 및 제 2 제한체(62c)를 통하여 하부 외부 공이(62)에도 전달되는 것이다.
이와 같이, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)에 있어서, 각각의 중심 공이(51, 61)와 외부 공이(52, 62)의 공이 끝(51d, 52d, 61d, 62d)을 갖추고, 그것들이 대략 일치한 상태로, 상부 공이 및 하부 공이가 본압축 롤(7C, 8C) 사이를 통과하는 것에 의해, 모르타르 구멍(4a) 내의 유핵 성형품을 성형한다(도 8의 (a)).
성형된 모르타르 구멍(4a) 내의 유핵 성형품은, 하부 공이(6)의 중심 공이(61), 외부 공이(62)의 공이 끝(61d, 62d)이 갖추어진 상태, 즉, 제 1 제한체(61c)의 볼록부(61ca)와 제 2 제한체(62)의 볼록부(62ca)끼리가 맞닿은 상태를 유지한 채로, 하부 중심 공이의 가이드 레일(34)에 의해 밀어 올릴 수 있어, 모르타르 구멍(4a) 밖으로 배출된다(도 8의 (b)). 또, 경우에 따라서는, 하부 공이(6)의 제 1 제한체(61c)의 오목부(61cb)에, 제 2 제한체(62c)의 볼록부(62ca)가 진입하여, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)이 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)에서부터 돌출한 상태로, 모르타르 구멍(4a) 내의 유핵 성형품을 밀어내, 기체(機體) 밖으로 배출하는 것도 가능하다.
이 후, 상부 공이(5) 및 하부 공이(6)가 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)에 도달하기까지, 상부 중심 공이(51) 및 상부 외부 공이(52)와 하부 중심 공이(61) 및 하부 외부 공이(62)의 상대 위치는, 제 1 제한체(51c, 61c)를 회동 제어 하는 것에 의해 변경되는 것이다. 이 회동 제어는, 상술한 회동 제어(반시계 방향으로 회전시키는 제어)와는 반대로, 예를 들면 제 1 제한체(51c)에 대해서는, 제한체 안내 레일(31a)의 바깥쪽 벽면(31ab)을 수평 궤적(5t)에 접근하여, 안쪽 벽면(31aa)을 제 1 제한체(51c)의 회동의 지장이 되지 않는 정도로 수평 궤적(5t)로부터 멀어지도록 형성하여, 수평 궤적(5t)과 안쪽 벽면(31aa) 및, 바깥쪽 벽면(31ab)의 거리를 조정하는 것에 의해 행해지는 것이다.
이상의 유핵 성형품의 제조 공정의 일련의 흐름을, 도 10에 일괄하여 도시한다. 동일한 도에 있어서, (a)는 상술한 도 5의 (a)의 공정에 대응하는 것이고, 마찬가지로, 동일한 도의 (b), (c), (d), (e), (f), (g) 및 (h)는 각각, 도 5의 (b), 도 6의 (a), 도 6의 (b), 도 7의 (a), 도 7의 (b), 도 8의 (a), 및 도 8의 (b)의 공정에 대응하는 것이다.
본 실시 형태에 있어서는, 환상의 제 1 제한체(51c, 61c)와 제 2 제한체(52c, 62c)에 의해 중심 공이(51, 61)와 외부 공이(52, 62)의 각각의 공이 끝(51d, 61d)의 상대 위치를 조정할 수 있기 때문에, 중심 공이(51, 61)와 외부 공이(52, 62)의 자유로운 슬라이드를 유지하면서, 공이(5, 6)의 구조를 간소화 더욱 소형화할 수 있다. 또한, 제 1 제한체(51c, 61c)와 제 2 제한체(52c, 62c)에 의해, 중심 공이(51, 61)에 가해진 가압 조작력을 외부 공이(52, 62)에 전달하는 것이 가능하게 되기 때문에, 압축 롤의 구조가 복잡하게 되는 것을 회피할 수 있다. 또, 공이 및, 압축 롤(7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C)의 간소화에 의해, 기계적 강도를 올릴 수 있기 때문에, 내구성을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
또, 외층의 일부와 핵이 예압축된 공정의 후, 이 가성형품을 모르타르 구멍(4a) 내에 하부 중심 공이(61)에 의해 밀어올려 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)이 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)보다 돌출한 상태가 만들어진다. 그 후, 이 상태하에 있어서, 모르타르 구멍(4a) 내의 공간에 제 3 성형 재료(PD3)가 충전되어, 더욱 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)을 상대적으로 상승시켜 특히 측면 부분을 가압축하고, 각각의 공이 끝(61d, 62d)을 일치시킨 상태로 본압축을 실시하므로, 성형된 압축 성형품의 측면 부분의 성형 재료 밀도가 필연적으로 높아진다. 따라서, 압축 성형품의 측면 부분의 강도를 증가할 수 있어, 성형품 측면의 마손성(摩損性)을 개선할 수 있다.
게다가, 하부 공이(6)에 있어서, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)을 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)보다 돌출시키는 것이 가능하기 때문에, 각 압축 공정 후의 가성형품의 검사를 위해서, 용이하게 샘플링을 실시할 수 있다. 당연한 일이면서, 가성형품의 두께가 극단적으로 얇은 것에 있어도, 스크레이퍼에 의해 샘플링을 실시할 수 있다.
본 발명의 회전식 압축 성형기는, 상술과 마찬가지로, 하부 공이에 본 발명의 공이를 사용했을 경우에, 하부 외부 공이(62) 내로의 제 1 성형 재료의 공급 충전 및 예압축 후에, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)을 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)보다 충분히 돌출시켜 모르타르(4) 내에 제 2 성형 재료(PD2)의 충전을 실시하면, 그 후의 전체 성형 공정을 실시하기 위해서 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)과 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)을 갖추는 과정, 즉, 제 1 위치로 부터 제 2 위치로 하는 과정에서, 공급 충전된 제 2 성형 재료(PD2)가, 제 1 성형 재료 성형품의 아래쪽에 돌아 들어가서 이것을 덮는 현상을 확인할 수 있었다. 즉, 이것은, 2개소의 성형 재료 공급 충전부만으로 유핵 성형품을 제조하는 것이 가능하다고 하는 것이다. 이 실시 형태의 회전식 압축 성형기는, 성형 재료 공급 충전부가, 제 1 성형 재료(PD1)를 공급하는 제 1 성형 재료 공급 충전부와, 제 2 성형 재료를 공급하는 제 2 성형 재료 공급 충전부로 이루어지고, 예압축 수단으로서는, 제 1 성형 재료를 압축하기 위한 제 1 예압축 수단을 가지고 있다. 또, 이 실시 형태에 있어서는, 하부 중심 공이(61)의 공이 끝(61d)과 하부 외부 공이(62)의 공이 끝(62d)을 갖추는 과정, 즉, 제 1 위치로부터 제 2 위치로 하는 과정에서 예압축하는 것이 바람직하기 때문에, 예압축 수단으로서 제 2 성형 재료(PD2)를 압축하기 위한 제 2 예압축 수단을 추가하는 것이 바람직하다. 이것에 대응하는 유핵 성형품의 제조 공정의 흐름을 전개도인 도 16에 나타낸다.
이것은, 2개소의 성형 재료 공급 충전부로 이루어지는 실시 형태뿐만 아니라, 상술한 3개소의 성형 재료 공급 충전부(PSD1, PSD2, PSD3)로 이루어지는 실시 형태에도 적합한 것이지만, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 하는 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 슬라이드에는, 3개의 방법이 고려된다. 즉, 하부 외부 공이(62)를 끌어올려 하부 외부 공이의 공이 끝(62d)을 하부 중심 공이의 공이 끝(62d)에 갖추는 방법, 하부 중심 공이(61)를 끌어내려 하부 중심 공이의 공이 끝(61d)을 하부 외부 공이의 공이 끝(62d)에 갖추는 방법, 및, 하부 외부 공이(62)를 끌어올림과 동시에 하부 중 심 공이(61)를 끌어내리는 것에 의해 각각의 공이 끝(61d, 62d)을 갖추는 방법이다. 어느 방법을 채택하여도, 상부 공이(5)에 의한 가압을 하는 것이 바람직하고, 그 가압은, 궤도 그 자체 혹은 압축 롤에 의해 실시할 수 있다. 이것들 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 슬라이드의 차이와 기대하는 효과에 맞춘 바람직한 예압축의 형태가 존재하므로, 이하에 설명한다.
제 2 성형 재료(PD2)가 제 1 성형 재료 성형품의 아래쪽에 돌아 들어가서 이것을 덮는 효과(돌아 들어가는 효과로 한다)를 기대하는 경우, 즉, 2개소의 성형 재료 공급 충전부만으로 유핵 성형품을 제조하는 방법에 있어서는, 하부 중심 공이(61)를 끌어내려 하부 중심 공이의 공이 끝(61d)을 하부 외부 공이의 공이 끝(62d)에 갖추는 방법이 가장 바람직하다. 이 경우의 예압축은, 하부 중심 공이(61)의 끌어내림을 개시하기 직전에 일시적으로 예압축을 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 하부 중심 공이(61)의 인하를 개시하기 직전, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상대 위치가 제 1 위치 상태에서, 하부 공이(6) 위의 성형품 및 성형 재료를 상부 공이(5)에 의해 일시적으로 가압하는 것이다. 또, 바람직하게는 없지만, 하부 중심 공이(61)의 끌어내림 개시 후에 일시적으로 가압하여도 좋다.
또, 상술한 돌아 들어가는 효과에 더하여, 측면 밀도의 상승의 효과도 기대하는 경우에 있어서는, 하부 외부 공이(62)를 끌어올림과 동시에 하부 중심 공이(61)를 끌어내리는 것에 의해 각각의 공이 끝(61d, 62d)을 갖추는 방법이 가장 바람직하다. 이 경우의 예압축은, 하부 중심 공이(61)와 하부 외부 공이(62)의 상 대 위치를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 하는 사이, 연속적으로 예압축을 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 양(兩) 공이 끝(61d, 62d)이 갖추어지도록, 하부 외부 공이(62)를 끌어내림과 동시에 하부 중심 공이(61)를 끌어올리는 사이, 하부 공이(6) 위의 성형품 및 성형 재료를 상부 공이(5)에 의해 제 2 위치가 될 때까지 연속적으로 가압하는 방법이다.
또, 상술한 돌아 들어가는 효과를 기대하기 위한 예압축 방법은, 2개소의 성형 재료 공급 충전부로 이루어지는 실시 형태뿐만 아니라, 3개소의 성형 재료 공급 충전부로 이루어지는 실시 형태에도 응용할 수 있다. 이 경우는, 성형품의 하부 외부 공이 선단 내주의 접촉 부분에 발생하는 것이 있는 링 모양의 제 2 성형 재료의 콘터미네이션(contamination)을 개선할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기한 실시 형태 이외에도, 본 발명의 이중구조의 공이 및 회전식 압축 성형기를 이용하여, 상술한 유핵 성형품과는 다른 성형품을 제조할 수도 있다. 예를 들면, 성형품의 한 면으로부터 핵을 인식할 수 있는, 핵 박아 넣음 형의 성형품 등은, 상기 2개소의 성형 재료 공급 충전부로 이루어지는 형태의 회전식 압축 성형기를 이용하여, 돌아 들어가는 효과가 나오지 않도록 하는 것에 의해, 용이하게 제조할 수 있다. 또, 3개소의 성형 재료 공급 충전부로 이루어지는 형태의 회전식 압축 성형기를 이용한 경우에서도, 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1)에 성형 재료를 공급하지 않거나, 혹은 동일한 공급 충전부에 핵이 되는 제 2 성형 재료(PD2)를 공급하는 것에 의해, 용이하게, 핵 박아 넣음 형의 성형품을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 회전식 압축 성형기의 제 1 성형 재료 공급 충전부(PSD1) 및, 거기에 따른 가이드 레일 및 압축 롤을 증설(增設)하는 것에 의해, 증설 수에 따른 수의 핵 혹은 외층을 가지는 복수 핵 성형품을 제조할 수도 있다(국제공개공 제WO01/98067호 팜플렛의 도 2 참조).
상기 실시 형태에 있어서, 특히 하부 외부 공이(62)에 대해서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 그 하부 외부 공이의 공이 끝(62d)의 내벽이, 공이 끝 방향으로 향하여 넓히는 테이퍼 내면(62db)을 가지는 것이어도 좋다. 이 테이퍼 내면(62db)는, 하부 외부 공이의 공이 끝(62d)의 내벽의 소정 위치로부터 선단으로 향하여 그 내경이 연속하여 커지고 있는 구조를 가지고, 이 구조에 의해, 하부 중심 공이의 공이 끝(61d) 위의 제 1 성형 재료(PD1) 및 제 2 성형 재료(PD2)에 의한 가성형품을 모르타르 구멍(4a)에 밀어올릴 때에, 하부 외부 공이(62)의 선단부 내면과 제 1 성형 재료(PD1) 및 제 2 성형 재료(PD2)에 의한 가성형품과의 마찰을 경감하여, 제 1 성형 재료(PD1) 및 제 2 성형 재료(PD2)에 의한 가성형품이 깎임을 방지하고, 깍인 성형 재료에 기인하는 오염에 의해 발생하는 유핵 성형품 바닥부의 오염을 방지하는 것이 가능하게 된다.
이 경우의 하부 공이는, 역시 본 발명의 이중구조의 공이를 사용하여도 좋고, 국제공개 제WO02/090098호 팜플렛에 기재한 하부 공이 타입의 이중구조의 공이를 사용할 수도 있다. 그 밖에도, 제조하는 성형품 다음으로는, 통상의 공이를 사용하는 것도 가능하다. 본 발명의 회전식 압축 성형기는, 기본적으로는, 국제 공개 제WO02/090098호 팜플렛이나 국제 공개 제WO03/018302호 팜플렛에 기재한 것에 근 사한 구조이지만, 그 근본적인 차이는, 사용하는 이중구조의 공이가 상술과 같은 상대 위치 제한 수단을 가지고 있는 것, 또한, 그 상대 위치 제한 수단에 의한 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치 제한을 가능하게 하는 안내 수단을 가지고 있는 것이다. 이 안내 수단은, 예를 들면, 상대 위치 제한 수단을 구성하는 제한체의 회동을 안내하기 위한 제한체 안내 레일(31a, 33a)이다.
제 1 제한체 및 제 2 제한체에 대해서는, 상술한 실시 형태의 것 이외에, 도 12에 나타내는 형상의 것으로서 좋다. 구체적으로는, 제 1 제한체(151c)는, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 환상의 부재의 내부에, 그 지름 방향에 있어서 돌출하는 볼록부(151ca) 및 함몰하는 오목부(151cb)를 구비한 것이다. 또, 동일한 도에 있어서는, 회동 제어 수단의 도시를 생략하고 있다. 회동 제어 수단은, 상술한 실시 형태와 동일하여도 좋다. 이와 같은 제 1 제한체(151c)에 대한 제 2 제한체(152c)는, 환상의 부재의 외주부에, 그 지름 방향에 있어서 돌출하는 볼록부(152ca) 및, 함몰하는 오목부(152cb)를 구비하는 것이다.
그 밖에도, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 제한체(251c)는, 환상의 부재의 중심축 방향의 면에, 원주 방향으로 소정 피치로 원형의 구멍을 설치하여 오목부(252cb)를 형성함과 동시에, 그 오목부(252cb) 사이에 존재하는 부분을 볼록부(252ca)로 하는 것이다. 또, 동일한 도에 있어서는, 회동 제어 수단은 상술한 실시 형태와 동일하여도 좋기 때문에 그 도시를 생략하고 있다. 이와 같은 제 1 제한체(251c)에 대한 제 2 제한체(252c)는, 환상의 부재의 중심축 방향의 면에, 중심축 방향으로 돌출하는 원주로 이루어지는 볼록부(252ca)를 갖춤과 동시에, 그 볼 록부(252ca)의 사이에 존재하는 부분을 오목부(252cb)로 하는 것이다. 이 경우, 볼록부(252ca)는, 제 1 제한체(251c)의 오목부(252cb)의 피치에 일치하여 형성된다.
이와 같이, 제 1 제한체와 제 2 제한체는, 볼록부와 오목부로서 쌍을 이루어 기능하는 것이면, 그 형상이나 수는 도시한 것으로 한정되지 않다. 즉, 볼록부 및 오목부의 개개의 형상으로서는, 원주, 삼각기둥, 사각기둥, 다각기둥, 원추, 삼각뿔, 사각뿔, 다각뿔 등을 들 수 있다. 또한 상술한 조합 등, 제 1 및 제 2 제한체의 슬라이드, 볼록부와 볼록부 및 오목부와 볼록부의 맞닿을 때의 압력 전달이 부드럽게 실시되는 형상이면, 어느 형상을 선택하여도 좋다.
마찬가지로, 제한체가 가지는 오목부 및 볼록부의 수는, 볼록부와 볼록부 및 오목부와 볼록부의 맞닿은 상태를 가능하게 하면 특히 한정되지 않는다. 그렇지만, 극단적으로 볼록부와 오목부가 많은 경우, 각각이 형상적으로 폭이 좁고 날씬하게 되기 때문에, 볼록부와 오목부의 맞닿음 위치의 변경 및 맞닿을 때의 압력 전달 등에 있어서, 볼록부와 오목부의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두의 손상 등의 장해가 밸생할 가능성이 있다. 또, 극단적으로 볼록부와 오목부가 적은 경우, 예를 들면 볼록부와 오목부가 각각 1개소씩인 경우 등은, 맞닿을 때의 압력 전달 등에 있어서, 중심 공이 축에 대해 수직 방향으로 불균등한 압력의 전달을 할 가능성도 있다. 그 때문에, 이중구조의 공이의 몸통부 직경, 혹은 볼록부와 오목부의 크기를 고려하여, 볼록부와 오목부와는 복수 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 제한체 및 제 2 제한체에 배치되는 볼록부와 오목부는, 각각의 공이 몸통부면에 따르도록 환상으로 대향하여 배치되지만, 본 명세서에서 나타내는 환상은, 공이 몸통부 면에 따르는 형상이면 모두 환상이라고 해석되며, 반드시 원형 모양의 환상 혹은 다각 모양일 필요는 없고, 환상의 일부 혹은 상기 형상의 조합 등도 포함한다. 그렇지만, 공이의 소형화나 취급 등의 편리성을 고려하면, 볼록부와 오목부는, 공이 몸통부 면에 따라, 원형의 환상으로 배치되는 것이 바람직하다.
또, 상기 실시 형태에서는, 회동 제어 수단으로서, 평면에서 볼 때 벨 형태의 판 모양물(51cc)을 설명했지만, 그 형상은, 벨 형태 이외에도, 삼각형, 사다리꼴, 혹은 원의 일부를 잘라낸 형상 등, 삼각 모양의 형상을 포함하는 것이다. 이 경우, 예를 들면, 도 13에 나타내는 평에서 볼 때 거의 타원형의 판체(151cc)에 있어서는, 그 긴 지름의 거의 중앙에 대응하는 외주면에, 제한체 안내 레일의 안쪽 벽면 및 바깥쪽 벽면에, 각각 슬라이드할 때에 마찰력에 의해 제한체에 회전력을 발생시켜, 더욱 회동을 규제하는 팽창해 나가는 부분(151ccx, 151ccy)과, 그 이외의 외주면(151cz)를 구비한 형상이면, 어느 형상을 이용하여도 상관없다.
또한, 회동 제어 수단에는, 상술한 바와 같은 벨 형태 등의 판 모양물을 회동 구동 수단인 제한체 안내 레일에 의해 제어하는 것 이외에서도, 도 14에 나타내는 여러 가지 회동 제어 수단을 이용하여도 좋다. 또, 동일한 도에 있어서, 화살표α는, 도시하지 않는 회전반의 회전 방향을, 또, 화살표 β는, 회동 제어 수단의 회동 방향을 나타내는 것이다. 또, 회동 제어 수단은, 제한체에 일체로 설치되는 것이다. 예를 들면, 도 14의 (a)은, 제 1 제한체(351c)에 1개소 혹은 복수 개소의 회동 제어 수단인 돌기(351cp)를 가지고, 소정의 개소에서, 이 돌기(351cp)에 회동 구동 수단인 외부 돌기(331a)를 접촉시키는 것에 의해, 외부로부터 힘을 가하여 회동을 제어하는 구성이다.
도 14의 (b)는, 제 1 제한체(451c)의 외주에 회동 제어 수단인 톱니(451ct)를 설치하고, 이 톱니(451ct)와 상술한 제한체 안내 레일(31a)에 준하는, 소정의 규칙에 의해 톱니(431aa)를 가지는 회동 구동 수단인 내부 기어 구조체(431a)의 직접 접촉에 의해, 제 1 제한체(451c)의 회동을 제어하는 구성이다.
도 14의 (c)는, 상기의 제 1 제한체(451c)를, 홈(531a) 내를 슬라이드 이동하는 캠(도시하지 않음)과 연동하는 톱니 부착 암(531ab)을 이용하여, 랙 앤 피니언(rack-and-pinion) 구조에 의해 제 1 제한체(451c)를 회동시키는 구성이다. 이 예의 경우, 홈(531a)과 톱니 부착 암(531ab)이 회동 구동 수단을 구성한다.
도 14의 (d)는, 고무 등의 소재를 이용하는 것에 의해, 제 1 제한체(651c)에 설치한 회동 제어 수단인 마찰체(651cf)와 제한체 안내 레일(631a) 위의 마찰체(631af)를 소정의 위치로 접촉시켜, 회동을 제어하는 구성이다.
또한, 도 14의 (e)와 같이, 제한체 안내 레일(731a)의 소정 위치에 설치한 회동 구동 수단인 자석(영구자석 또는 전자석)(731am)과, 제 1 제한체(751c)에 설치한 회동 제어 수단인 자석(751cm)과의 사이에서, 자력에 의한 반발력 또는 흡인력을 이용하여 회동을 제어하는 구성이다. 이와 같이, 제 1 제한체의 회동의 제어를 가능하게 하는 형태이면 어느 것을 이용하여도 좋다. 또, 그 소재도 특히 한정되는 것은 아니다.
이상, 본 발명을 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 이상에 설명한 실시 형태 로 한정되는 것이 아니고, 또, 각부의 구성은 도시예로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.
이와 같이, 본 발명은, 분립체 등의 성형 재료를 압축하여 성형품을 제조하기 위해서 사용하는 공이 및 그것을 이용한 회전식 압축 성형기에 관한 것으로, 구체적으로는, 이중구조의 공이, 및 그것을 이용하여, 핵을 가지는 성형품 등 복수의 파트로 이루어지는 성형품의 제조를 가능하게 하는 회전식 압축 성형기에 이용 가능하다.

Claims (21)

  1. 중심 공이와 그 중심 공이의 외주를 둘러싸는 외부 공이로 이루어지고, 이 중심 공이와 외부 공이가 어느 쪽이나 슬라이드 가능하고 또한 가압 가능한 공이로서, 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치를 제한하는 상대 위치 제한 수단을 가지고, 이 상대 위치 제한 수단이, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝에서 돌출하는 제 1 위치와, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝과 대략 일치하는 제 2 위치를 제한함과 동시에, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부로 퇴피하는 제 3 위치를 제한하지 않는 공이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상대 위치 제한 수단이, 중심 공이에 설치되는 제 1 제한체와 외부 공이에 설치되는 제 2 제한체로 이루어지고, 제 1 제한체 및 제 2 제한체는 모두 환상(環狀)으로 오목부와 볼록부를 구비하는 요철부를 가지고 이루어지며, 제 1 제한체와 제 2 제한체는, 제 1 제한체의 요철부와 제 2 제한체의 요철부가 대향하도록 설치되고, 제 1 제한체와 제 2 제한체의 적어도 한쪽이 중심 공이의 공이 축에 대하여 회동 가능하며, 이 회동의 결과, 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접할 수 있는 위치, 또는 양쪽 모두의 제한체의 볼록부끼리가 맞닿을 수 있는 위치가 되는 공이.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 제한체가 중심 공이의 공이 축에 대하여 회동 가능하고, 상기 제 2 제한체가 중심 공이의 공이 축에 대하여 회동하지 않는 구조를 가지는 공이.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 제한체가, 중심 공이의 공이 끝과는 반대의 중심 공이의 머리 부분 근방에 설치되고, 상기 제 2 제한체가, 외부 공이의 공이 끝과는 반대의 외부 공이 단부 근방에 설치된 공이.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 회동 가능한 한쪽의 제한체에 장착되고, 외부의 회동 구동 수단에 의해 안내되는 것에 의해, 상기 회동 가능한 한쪽의 제한체의 회동을 제어하는 회동 제어 수단을 가지는 공이.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 회동 제어 수단이 평면에서 볼 때 벨 형태의 판 모양물로 이루어지는 공이.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접했을 때에 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치가 제 1 위치가 되고, 상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 볼록부끼리가 맞닿았을 때에 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치가 제 2 위치가 되는 공이.
  8. 제 1항에 있어서,
    안쪽에 중심 공이를 끼워 통하게 하는 외부 공이 선단부 내면에, 선단으로 향하여 넓어지는 테이퍼면을 구비하는 공이.
  9. 프레임 내에 회전반을 회전 가능하게 배치하고, 그 회전반에 모르타르 구멍을 가지는 모르타르를 소정의 피치로 설치함과 동시에, 각 모르타르의 상하에 상부 공이 및 하부 공이가 상하 슬라이드 가능하게 유지되고, 상부 공이 및 하부 공이가, 중심 공이와 그 중심 공이의 외주를 둘러싸는 외부 공이로 이루어지며, 이 중심 공이와 외부 공이가 어느 쪽이나 슬라이드 가능함과 동시에 압축 조작이 가능하고, 성형 재료를 각각의 모르타르 내 또는 하부 외부 공이에 둘러싸인 하부 중심 공이 위의 공간에 공급하는 복수의 성형 재료 공급 충전부와, 하부 외부 공이에 둘러싸인 하부 중심 공이 위의 공간에 공급 충전된 성형 재료를 압축 성형하기 위해서 상부 중심 공이와 하부 중심 공이를 가압 조작하는 예압축 수단과, 마지막 공급 충전부에 의해 공급 충전된 성형 재료를 포함한 성형품 전체를 압축 성형하기 위해서, 상부 공이 및 하부 공이를 가압 조작하는 본압축 수단을 구비하는 회전식 압축 성형기로서,
    적어도 상부 공이가, 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치를 제한하는 상대 위치 제한 수단을 가지고, 이 상대 위치 제한 수단이, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝보다 돌출하는 제 1 위치와, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝과 대략 일치하는 제 2 위치를 제한함과 동시에, 중심 공이의 공이 끝이 외부 공이의 공이 끝 내부로 퇴피하는 제 3 위치를 제한하지 않는 것인 회전식 압축 성형기.
  10. 제 9항에 있어서,
    또한 하부 공이가, 상부 공이 같은 상대 위치 제한 수단을 가지는 회전식 압축 성형기.
  11. 제 9항 또는 제 10에 있어서,
    상기 상대 위치 제한 수단이, 중심 공이에 설치되는 제 1 제한체와 외부 공이에 설치되는 제 2 제한체로 이루어지고, 제 1 제한체 및 제 2 제한체는 모두 환상으로 오목부와 볼록부를 구비한 요철부를 가지고 이루어지며, 제 1 제한체와 제 2 제한체는, 제 1 제한체의 요철부와 제 2 제한체의 요철부가 대향하도록 설치되고, 제 1 제한체와 제 2 제한체의 적어도 한쪽이 중심 공이의 공이 축에 대하여 회동 가능하며, 이 회동의 결과, 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접할 수 있는 위치, 또는 양쪽 모두의 제한체의 볼록부끼리가 맞닿을 수 있는 위치가 되는 회전식 압축 성형기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 제한체가 중심 공이의 공이 축에 대하여 회동 가능하고, 상기 제 2 제한체가 중심 공이의 공이 축에 대하여 회동하지 않는 구조를 가지는 회전식 압축 성형기.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 제한체가, 중심 공이의 공이 끝과는 반대의 중심 공이의 머리 부분 근방에 설치되고, 상기 제 2 제한체가, 외부 공이의 공이 끝과는 반대의 외부 공이의 단부 근방에 설치된 회전식 압축 성형기.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 회동 가능한 한쪽의 제한체에, 상기 회동 가능한 제한체의 회동을 제어하는 회동 제어 수단을 장착하게 되고, 상기 회동 제어 수단을 안내하는 회동 구동 수단을 회전식 압축 성형기 내에 구비하는 회전식 압축 성형기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 회동 제어 수단이, 평면에서 볼 때 벨 형태의 판 모양물로 이루어지고, 상기 회동 구동 수단이 상기 회동 제어 수단을 안내하는 궤도의 폭, 및 이 궤도의 안쪽 벽면과 공이의 중심축의 수평 궤적과의 사이의 거리를 바꾸는 것에 의해서, 상기 회동 제어 수단의 회동을 제어하는 회전식 압축 성형기.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 한쪽의 제한체의 볼록부와 다른 한쪽의 제한체의 오목부가 근접했을 때에 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치가 제 1 위치가 되고, 상기 제 1 제한체와 제 2 제한체의 볼록부끼리가 맞닿았을 때에 중심 공이와 외부 공이의 상대 위치가 제 2 위치가 되는 회전식 압축 성형기.
  17. 제 11항에 있어서,
    예압축 수단에 의해 성형 재료를 압축한 후에, 마지막 성형 재료 공급 충전부에 있어서, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치가 제 1 위치가 되고, 또한 공급 충전된 성형 재료를 포함한 성형품 전체의 본압축시에, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치가 제 2 위치가 되는 회전식 압축 성형기.
  18. 제 17항에 있어서,
    또한, 하부 중심 공이와 하부 외부 공이의 상대 위치가 제 1 위치로부터 제 2 위치가 되는 사이에, 성형 재료를 압축하는 예압축 수단을 가지는 회전식 압축 성형기.
  19. 제 9항에 있어서,
    성형 재료 공급 충전부가, 제 1 성형 재료를 공급하는 제 1 성형 재료 공급 충전부와, 제 2 성형 재료를 공급하는 제 2 성형 재료 공급 충전부로 이루어지고, 예압축 수단이, 제 1 성형 재료를 압축하는 것인 회전식 압축 성형기.
  20. 제 19항에 있어서,
    또한, 제 2 성형 재료를 상부 중심 공이와 상부 외부 공이에 의해 예압축하는 수단을 가지는 회전식 압축 성형기.
  21. 제 9항에 있어서,
    성형 재료 공급 충전부가, 제 1 성형 재료를 공급하는 제 1 성형 재료 공급 충전부와, 제 2 성형 재료를 공급하는 제 2 성형 재료 공급 충전부와, 제 3 성형 재료를 공급하는 제 3 성형 재료 공급 충전부로 이루어지고, 예압축 수단이, 제 1 성형 재료를 압축하기 위한 제 1 예압축 수단과, 제 2 성형 재료를 압축하기 위한 제 2 예압축 수단으로 이루어지는 회전식 압축 성형기.
KR1020077004373A 2004-08-26 2005-08-24 공이 및 그것을 이용한 회전식 압축 성형기 KR101172926B1 (ko)

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