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発明の名称 ラム押出成形装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−193433
公開日 平成10年(1998)7月28日
出願番号 特願平8−351272
出願日 平成8年(1996)12月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】津川 友士
発明者 河内 正治 / 中村 幸治 / 山本 誠吾 / 山下 正憲
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 加熱手段(6)を有するシリンダ状の成形金型(4)と、成形金型(4)に供給された成形材料に加圧力を与えるラム(2)とを有するラム押出成形装置において、成形金型(4)の成形品出口部に、外部からの圧力流体の供給に追従して成形品を挟圧する挟圧手段(7)を設けてあることを特徴とするラム押出成形装置。
【請求項2】 挟圧手段(7)は、成形金型(4)の成形品出口部に対して固定された固定部材(72)と、固定部材(72)に対してスライド可能に連結されたスライド部材(73)と、スライド部材(73)のスライドに追従してスライド方向と直交する方向に往復動するようにアーム部材(75)(76)を介して連結された挟圧部材(74)とを含み、固定部材(72)とスライド部材(73)とは、スライド部材(73)のスライドを行なわせるための圧力流体が供給される圧力流体室(72a)を両者の間に形成してある請求項1に記載のラム押出成形装置。
【請求項3】 ラム(2)による成形材料に対する加圧力、加圧力のピーク圧力および成形品が成形金型(4)から押出されないように保持した状態における加圧力を入力として圧力流体の供給を制御する圧力流体制御手段(83)をさらに含む請求項1または請求項2に記載のラム押出成形装置。
【請求項4】 成形材料は、ポリテトラフルオロエチレンである請求項1から請求項3の何れかに記載のラム押出成形装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は加熱手段を有するシリンダ状の成形金型と、成形金型に供給された成形材料に加圧力を与えるラムとを有するラム押出成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと略称する)などを成形材料として用い、長尺の成形品を得る成形装置の一種として、従来からラム押出成形装置が知られている。このラム押出成形装置を用いて長尺の成形品を得る場合には、加熱した直管状の成形金型(ダイ)にPTFE原料粉末を間欠的に投入し、圧縮、焼結、冷却を連続的に行う。そして、例えば、20mmφ以上の太物丸棒、5〜18mmφの細物丸棒で原料PTFEを使い分けることが知られている(プラスチック加工技術ハンドブック、1042〜1049頁、高分子学会編、日刊工業新聞社、1995年発行を参照)。
【0003】しかし、20mmφ以上の太物丸棒用の原料PTFEを採用してラム押出成形を行なう場合であっても、成形品の直径が大きくなりすぎると、成形金型から押し出された部分の重量が大きくなり、成形金型に上部から押し込んだ成形材料に十分な押し付け圧力をかけることができなくなってしまい、ひいては、焼成した成形品のつながり部の強度低下、未融着、多孔質化などの不都合が発生してしまう。
【0004】また、これらの不都合の発生を避けることができる運転条件(熱膨張に起因する成形材料と成形金型との間の抵抗と、これに見合う押圧力)を設定することは困難であり、また、運転条件の設定ができた場合であっても、単位時間当たりの生産量が大幅に低下してしまうという新たな不都合が発生してしまう。このような不都合を解消させるために、本願の発明者らは、図10および図11に示す構成のブレーキ装置を成形金型の成形品出口部に取り付けることを提案した。
【0005】このブレーキ装置は、成形金型の成形品出口部に取り付けられる筒状のケーシング91の所定位置(例えば、120度ずつずれた回転対称位置)に押圧機構92を取り付けてなるものである。この押圧機構92は、ケーシング91の所定位置に取り付けられた固定筒体93と、固定筒体93に対して往復動可能に螺合する可動筒体94と、ケーシング91の壁部、固定筒体93および可動筒体94を貫通するネジ軸95と、ケーシング91の内部に位置するようにネジ軸95の先端部に取り付けられた押圧体96と、押圧体96をスライド筒体94から離れる方向に付勢するバネ97と、ネジ軸95と螺合して押圧体96の移動距離を規制するナット98とを有している。
【0006】この構成のブレーキ装置を採用した場合には、ナット98を操作することにより押圧体96の位置を成形品の外径に対応させるとともに、可動筒体94を操作することにより押圧体96による成形品に対する押圧力を調整することができ、例えば、ナット98を操作してスライド筒体94の移動距離を長くするとともに、可動筒体94を固定筒体93にネジ込むことにより、成形金型の成形品出口部から押し出された成形品を押圧体96によって挟圧することができ、成形金型を長くすることなく、押し付け圧力が不足するという不都合の発生を未然に防止することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図10および図11に示す構成のブレーキ装置を成形金型の成形品出口部に取り付けた場合であっても、各可動筒体94の操作量、ナット98の操作量は操作者が手動操作で調節しているだけであるから、必ずしも最適な抵抗を与えることができる状態になるとは限らず、しかも、各可動筒体94の操作量を互いに等しくすること、各ナット98の操作量を互いに等しくすることが困難であり、押圧体96により挟圧されている部分の中心軸と成形金型の中心軸とを一致させることが殆ど不可能になってしまう。具体的には、成形品に与える抵抗が大きすぎると成形品に座屈が発生し、抵抗が少なすぎると焼成した成形品のつながり部の強度低下、未融着、多孔質化などが発生してしまう。そして、このような不都合の発生が確認されるのは、ある程度ラム押出成形装置を動作させて長尺の成形品を製造した後であるから、この間における成形材料、熱および時間が無駄になってしまう。また、各可動筒体94の操作量、ナット98の操作量を変化させる等の上述の不都合が発生する蓋然性が高い。
【0008】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ラム押出成形装置の成形金型から押し出される成形品に与える抵抗を簡単に調節することができ、しかも成形金型から押し出された成形品の中心軸と成形金型の中心軸とを一致させることができるラム押出成形装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1のラム押出成形装置は、成形金型の成形品出口部に、外部からの圧力流体の供給に追従して成形品を挟圧する挟圧手段を設けたものである。請求項2のラム押出成形装置は、挟圧手段として、成形金型の成形品出口部に対して固定された固定部材と、固定部材に対してスライド可能に連結されたスライド部材と、スライド部材のスライドに追従してスライド方向と直交する方向に往復動するようにアーム部材を介して連結された挟圧部材とを含み、固定部材とスライド部材とは、スライド部材のスライドを行なわせるための圧力流体が供給される圧力流体室を両者の間に形成してあるものを採用している。
【0010】請求項3のラム押出成形装置は、ラムによる成形材料に対する加圧力、加圧力のピーク圧力および成形品が成形金型から押出されないように保持した状態における加圧力を入力として圧力流体の供給を制御する圧力流体制御手段をさらに含むものである。請求項4のラム押出成形装置は、成形材料として、PTFEを採用するものである。
【0011】ここで、PTFEとしては、テトラフルオロエチレンの単独重合体のみならず、溶融流動性を付与しない程度の少量の他の共重合体を共重合させて変性させた変性PTFEも含む。この共重合体としては、ヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、パーフルオロ(アルコキシビニルエーテル)、トリフルオロエチレン及びパーフルオロアルキルエチレンなどが挙げられる。共重合体の共重合割合はその種類によって異なるが、例えば、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、またはパーフルオロ(アルコキシビニルエーテル)を用いる場合には、通常2重量%未満、好ましくは0.001〜1重量%の範囲共重合することができる。
【0012】
【作用】請求項1のラム押出成形装置であれば、成形金型の成形品出口部に、外部からの圧力流体の供給に追従して成形品を挟圧する挟圧手段を設けてあるので、挟圧手段によって成形品を挟圧して所定の抵抗を与えることができ、成形金型に上部から押し込んだ成形材料に十分な押し付け圧力をかけることができ、ひいては、焼成した成形品のつながり部の強度低下、未融着、多孔質化などの不都合の発生を未然に防止することができる。そして、成形品に与える抵抗の大きさは、圧力流体の圧力、供給量を制御することにより簡単に制御できるのであるから、従来のブレーキ装置と比較して、抵抗の大きさの制御を簡単に達成することができる。また、成形材料と成形金型との間の抵抗を全く考慮する必要がなくなるので、任意の成形材料を用いて所望のサイズの成形品を得ることができる。
【0013】請求項2のラム押出成形装置であれば、挟圧手段として、成形金型の成形品出口部を包囲する状態で固定された固定部材と、固定部材に対してスライド可能に連結されたスライド部材と、スライド部材のスライドに追従してスライド方向と直交する方向に往復動するようにアーム部材を介して連結された挟圧部材とを含み、固定部材とスライド部材とは、スライド部材のスライドを行なわせるための圧力流体が供給される圧力流体室を両者の間に形成してあるものを採用しているので、請求項1と同様の作用を達成することができる。
【0014】請求項3のラム押出成形装置であれば、ラムによる成形材料に対する加圧力、加圧力のピーク圧力および成形品が成形金型から押出されないように保持した状態における加圧力を入力として圧力流体の供給を制御する圧力流体制御手段をさらに含んでいるので、圧力流体の供給を自動化することができるほか、請求項1または請求項2と同様の作用を達成することができる。
【0015】請求項4のラム押出成形装置であれば、成形材料として、ポリテトラフルオロエチレンを採用しているので、ポリテトラフルオロエチレンからなる成形品を得ることができるほか、請求項1から請求項3と同様の作用を達成することができる。
【0016】
【発明の実施の態様】以下、添付図面を参照して、この発明のラム押出成形装置の実施の態様を詳細に説明する。図1はラム押出成形装置の構成を概略的に示す縦断面図である。このラム押出成形装置は、従来公知のように、油圧シリンダ1により往復動させられるラム2と、PTFE粉末などからなる成形材料を間欠的に供給するホッパ3と、ホッパ3から供給される成形材料を一時的に収容し、圧縮、焼結、冷却を連続的に行わせることによって所定の外径の成形品を得、順次押し出す成形金型4と、成形品出口部を含む所定範囲を除いて成形金型4の全外周を包囲する加熱外筒5と、加熱外筒5の外周に互いに間隔を存して設けたバンドヒータ6と、成形金型4の成形品出口部に取り付けられたブレーキ装置(挟圧手段)7とを有している。したがって、バンドヒータ6が設けられている範囲が、成形材料を高温にして焼結を行わせる焼成部となり、焼成部から成形品出口部までの範囲が成形品を自然冷却するための冷却部となる。
【0017】図2はブレーキ装置7の構成を詳細に示す側面図、図3は縦断面図、図4は要部の平面図である。ただし、図3において、左半分が押圧状態を、右半分が非押圧状態をそれぞれ示している。このブレーキ装置7は、成形金型4の成形品出口部に取り付けられる位置決め用のコネクタ71と、コネクタ71により位置決めされる固定筒部材(固定部材)72と、固定筒部材72の内部に往復動可能に設けられる可動筒部材(スライド部材)73と、固定筒部材72および可動筒部材73の下方に位置する複数個の押圧部材74と、固定筒部材72の外周部所定位置と各押圧部材74の所定位置とを連結する平行リンク部材75と、可動筒部材73の外周部所定位置と各押圧部材74の所定位置(この実施態様では、押圧部材74と平行リンク部材75との連結部の一方)とを連結するリンク部材76と、固定筒部材72の外周部所定位置に設けられ、かつラム押出成形装置を支持する枠体(図示せず)の所定位置に対してチェーンなどの連結部材77で吊り下げ状に連結される連結用部材78とを有している。
【0018】また、前記固定筒部材72と可動筒部材73とは、往復動可能に係合されているとともに、両者間の気密が確保されている。そして、固定部材72の内面所定位置に所定長さのリング状の凹所72aが形成され、可動筒部材73の外面所定位置に凹所72aよりも短い長さのリング状の凸部73aが形成されている。もちろん、凹所72aと凸部73aとは気密的に係合されている。さらに、凹所72aのうち、凸部73aにより区画される各室と連通する圧力流体供給口72b、72cが設けられている。
【0019】また、前記平行リンク部材75とリンク部材76との連結は、可動筒部材73が成形金型4に向かって移動されたことに応答して押圧部材74を成形品の外周面を押圧する方向に移動させるように設定してある。さらに、押圧部材74のうち、成形品と接する部分は、成形品の外形に適合するように設定してあるとともに、成形品の移動方向の上流側のエッジ部分にアールを設けて、くい込みを生ずることなく成形品がスムーズに移動するようにしてある。また、押圧部材74のうち、成形品と接する部分は、成形品がPTFE製である場合に、例えば、PTFE製もしくは軟質金属である真鍮製であることが好ましく、成形品に傷をつけたり、変形させたりするという不都合の発生を未然に防止することができる。
【0020】前記コネクタ71は、全体が成形金型4の外径とほぼ等しい内径を有する筒体であり、その端部側には、固定筒部材72を収容するための大径の段部71dが形成されている。そして、段部71dが形成されていない端部側は、ほぼ180°の範囲にわたって他の部分と分離され、かつ取り付けボルト71aによって一体化されるように構成している(図5参照)。したがって、段部71dの内奥面が成形金型4の端面と一致するようにコネクタ本体71bを成形金型4にはめ込んだ状態で位置決めし、この状態において取り付けボルト71aによって、前記分離された部分71cをコネクタ本体71bと一体化して、コネクタ71の成形金型4に対する取り付けを達成することができる。
【0021】図6はブレーキ装置7を制御するための制御部の構成を概略的に示すブロック図である。この制御部は、油圧シリンダ1によりラム2に与えている圧力を電気信号に変換する圧力変換器81と、圧力変換器81から出力される電気信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ82と、A/Dコンバータ82から出力されるデジタル信号を入力として、圧力流体供給量を示す信号を出力する制御器83と、制御器83から出力される信号を入力としてブレーキ装置7に供給する圧力空気の量を制御する電空変換器84とを有している。
【0022】前記制御器83は、ピークの圧力および成形品保持時の圧力が予め設定されており、A/Dコンバータ82から出力されるデジタル信号と、予め設定されているピークの圧力および成形品保持時の圧力とに基づいて圧力流体供給量を示す信号を得て出力するものである。さらに詳細に説明する。成形材料の間欠的な投入、圧縮、焼結、冷却を連続的に行うラム押出成形装置において、シリンダ装置1によりラム2を動作させることに伴なって、シリンダ装置1による圧力は、図7に実線で示すように変化することが好ましいのであるが、ブレーキ装置7を設けていない場合には、図7に破線で示すように、ピーク圧力に到達した後の圧力の低下が大きくなりすぎ、焼成した成形品のつながり部の強度低下、未融着、多孔質化などの不都合が発生してしまうという可能性がある。したがって、ブレーキ装置7を用いて成形品に抵抗を与えることによって、成形品の移動を規制すれば、圧力の低下を理想状態に近づけることができる。また、圧力の低下を理想状態に近づけるためには、シリンダ装置1による圧力(終端圧力)に反比例するように押圧部材74による把持力を変化させればよく(図8参照)、また、シリンダ装置1によりラム2を動作させるに当たって、ピーク圧力に達するまでの間は、成形品の直径およびぶら下がり長さ(成形金型4から押し出されている部分の長さ)に基づいて定まる把持力を押圧部材74により与え、ピーク圧力に達した後は、成形品の移動を許容すべく押圧部材74による把持力を減少させればよい(図9参照)。ただし、図9のピーク圧力に達するまでの把持力については、予め設定した一定値に設定しておくことが可能である。すなわち、図8および図9の関係を満足する制御則を制御器83に持たせておけばよく、シリンダ装置1による圧力を入力として押圧部材74による把持力を適正値にすべく自動制御を達成することができる。
【0023】以上の構成のラム押出成形装置を用いて成形品を製造する場合には、シリンダ装置1による圧力に応答してブレーキ装置7を動作させ、押圧部材74により成形品を把持して抵抗の不足分を補うことにより、適正な抵抗を与え、焼成した成形品のつながり部の強度低下、未融着、多孔質化などの不都合が発生してしまうという不都合の発生を未然に防止することができる。この結果、任意の成形材料を用いて押出成形品を得ることができる。特に、従来はラム押出成形装置で利用することができないとされていた成形材料(大径の成形品を製造する場合における小径成形品用の成形材料、フィラーが混入された成形材料など)を用いることができ、成形材料の選択の自由度を著しく高めることができる。
【0024】なお、以上の実施態様においては、ブレーキ装置7を自動制御する場合について説明したが、ブレーキ装置7の自動制御を行わない場合であっても、圧力流体の供給量を制御するだけで全ての押圧部材74の動作量を互いに等しくすることができるので、成形品に与える抵抗を制御するための作業を著しく簡単化できる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明は、従来のブレーキ装置と比較して、抵抗の大きさの制御を簡単に達成することができる、また、成形材料と成形金型との間の抵抗を全く考慮する必要がなくなるので、任意の成形材料を用いて所望のサイズの成形品を得ることができるという特有の効果を奏する。
【0026】請求項2の発明は、請求項1と同様の効果を奏する。請求項3の発明は、圧力流体の供給を自動化することができるほか、請求項1または請求項2と同様の効果を奏する。請求項4の発明は、請求項1から請求項3と同様の効果を奏する。




 

 


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