JPH0260712A - セラミックスの低圧モールディング法における成形原料の鋳込み圧力自動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成形モールドに成形原料を圧入して鋳込む際
に、成形原料内に空気が巻き込まれ、この空気によって
成形物の内部に気孔が発生するのを防止したセラミック
スの低圧モールディング法における成形原料の鋳込み圧
力自動制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、セラミックスは、プレス成形法、押し出し成形法
、射出成形法などによって成形されている。

プレス成形法、押し出し成形法は、成形物の形状が単純
な場合は適しているが、それが複雑になると、後加工が
不可欠となる。また、射出成形法によると、複雑な形状
の成形物の成形が可能であるが、その最大射出圧力は、
はぼ１５００ｋｇｆ／−にまでなり、非常に高圧である
ので、成形機のシリンダ、金型などの摩耗が著しい。

低圧モールディング法は、スラリー状の成形原料を比較
的低圧（最大圧力はぼ５ｋｇｆ／ａｊ）で成形モールド
に圧入して鋳込む方法であり、成形物の寸法精度、及び
生産性の双方が高いため、セラミックスの成形に多用さ
れている。

最初に、この低圧モールディング法について、簡単に説
明する。

第１０図において、成形原料１はスラリー状になって原
料タンク２内に収容されている。原料タンク２には、加
温装置（図示せず）が装着されていて、内部に収容され
ているスラリー状の成形原料１は加温されていると共に
、原料タンク２に内装されたかく拌羽根３が駆動モータ
４によって低速回転されており、原料タンク２内の成形
原料１は、かく拌羽１１３によってかく拌されている。

原料タンク２には、空気パイプ５．６を介してそれぞれ
圧縮機７及び真空ポンプ８が接続されており、圧縮機７
から原料タンク２内に圧縮空気が供給されるようになっ
ていると共に、真空ポンプ８によって、原料タンク２の
内部、及びこれに収容されているスラリー状の成形原料
ｌが脱気されるようになっている。

原料タンク２の底部には、フィードパイプ９が接続され
、このフィードパイプ９の先端部は、下方の成形モール
ド１１ｂに接続されている。成形モールドｌｌａ、ｌｌ
ｂは、原料タンク２に収容されている成形原料ｌの最高
位の液面よりも高い位置に設けられている。

上下の成形モールドｌｌａ、Ｉｌｂには、それぞれ冷却
水パイプ１２が接続されて、成形モールド１１ａ、ｌｌ
ｂを水冷するように構成されている。

成形時において、上方の成形モールドｌｌａは、加圧用
シリンダ１３によって下方の成形モールド１１ｂに押し
付けられるようになっている。なお、図中１４は、空気
パイプ５．６の接続部分に設けられた切換弁を示す。

密閉された原料タンク２内において、スラリー状の成形
原料１を加温すると共に、真空ポンプ８によって脱気し
た状態で、この成形原料１をかく拌羽根３によってかく
拌する。その後に、切換弁１４を切換えて、圧縮１１７
から原料タンク２内に圧縮空気を供給して、原料タンク
２に収容されている成形原料１の液面に空気圧を作用さ
せ、この空気圧によって、原料タンク２内の成形原料１
を、フィードパイプ９を通して成形モールドｌｌａ、ｌ
ｌｂノキャビティ１５に圧入して鋳込む。

キャビティ１５に成形原料Ｉが完全に充満された後に、
冷却水パイプ１２がら供給される冷却水によって成形モ
ールド１１ａ、１１ｂを水冷することにより、キャビテ
ィ１５に充満されている成形原料１を固化し、その後に
脱型すると、目的の成形物が成形される。

従来の低圧モールディング法は、圧縮機７がらの圧縮空
気を原料タンク２内に直接供給していたので、原料タン
ク２内の成形原料１の液面には、当初から最大の空気圧
が作用する。

このため、第９図に示されるように、成形モールドｌｌ
ａ、ｌｌｂのキャビティ１５には、スラリ状の成形原料
１が急激に鋳込まれて充満されるため、成形原料１と一
緒になってキャビティ１５内に巻き込まれた空気は、成
形モールドｌｌａ、ｌｌｂの間に設けられた微小な空気
抜き溝から抜は出すことができない。この結果、成形原
料１の内部に空気が巻き込まれ、この空気によって成形
物の内部に多数の小さな気孔が発生し、成形物の価値が
減殺されたり、或いは使用不能となる場合もあった。

これを防止するため、圧縮機と原料タンクとを接続する
空気パイプに手動操作の圧力制御弁を取付け、作業者が
この圧力制御弁を手動で操作し、原料タンクに供給され
る圧縮空気の圧力を段階的に昇圧して、上記した不具合
を解消する方法も考えられる。しかし、手動操作である
ために作業者の勘に依存することになり、量産する場合
における圧力制御の再現性が乏しいと共に、成形物が変
わった場合には、これに対応した鋳込み圧力の制御をし
なければならないが、手動ではこれに十分に対応するこ
とができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記したような従来のセラミックスの低圧モ
ールディング法の有する不具合に鑑み、成形モールドに
圧入される成形原料の鋳込み圧力が徐々に昇圧するよう
に自動制御して、成形モールドに成形原料を圧入して鋳
込む際に、成形原料内に空気が巻き込まれ、これにより
成形物の内部に気孔が発生するのを防止すると共に、種
々の成形物に対し、これに最適な鋳込み圧力の制御を行
えるようにすることを課題としてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明の採用した手段は、原
料タンクに収容されている成形原料の液面に低圧の空気
圧を作用させ、この空気圧によって原料タンク内の成形
原料を成形モールドに圧入して鋳込みを行うセラミック
スの低圧モールディング法において、コイルに流れる電
流値に比例してソレノイドの吸引力が変化して、二次圧
力が自動的に変化する構成の電磁式圧力制御弁を使用し
、この電磁式圧力制御弁によって、原料タンク内の成形
原料の液面に作用する空気圧を徐々に昇圧させて、原料
タンク内の成形原料を成形モールドに圧入して鋳込むこ
とである。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。な
お、上記した「従来の技術」の項目で説明した部分と同
一部分には同一符号を付し、重複説明を避けて、本発明
の特徴的部分についてのみ説明する。

圧縮機７と原料タンク２とを結ぶ空気バイブ５に、電磁
式圧力制御弁Ａが取付けられ、この電磁式圧力制御弁Ａ
によって、圧縮機７から原料タンク２に供給される圧縮
空気の圧力を徐々に昇圧させている。

電磁式圧力制御弁Ａは、第３図に示されるように、弁本
体２１に、−次圧ボート２２．二次圧ボート２３及び排
気ボート２４の三種類のボートが設けられ、この弁本体
２１にスプール２５が内装された一種のスプール弁であ
る。

このスプール２５は、比例ソレノイド２６の吸引力Ｆ１
と、フィードバック通路２７を通ってスプール２５の端
面に作用する二次圧力による力Ｆｔ（この力Ｆ２の方向
は比例ソレノイド２６の吸引力Ｆ、と反対の方向である
）との均衡によって作動される。

比例ソレノイド２６は、通常のソレノイドと同様に、固
定鉄心２８と、可動鉄心２９と、コイル３１とから成り
、コイル３１に通電することにより生ずる吸引力Ｆ１を
ブツシュビン３２を介してスプール２５に作用させる構
成のものであるが、この吸引力Ｆ１が、コイル３１に流
れる電流値に比例する点が、通常のソレノイドと異なる
。

そして、第３図（イ）に示される状態は、比例ソレノイ
ド２６の吸引力ＦＩと、二次圧力による力Ｆ２とが等し
くなっていて、二次圧ボート２３は、スプール２５のラ
ンド２５ａによって閉塞されている。

第３図（イ）に示される状態において、比例ソレノイド
２６のコイル３１に流れる電流を小さくすると、比例ソ
レノイド２６の吸引力Ｆ１が、二次圧力による力Ｆ８よ
りも小さくなって、同図（ロ）に示されるように、スプ
ール２５は左動して二次圧ボート２３が開かれる。これ
により容器（本実施例における原料タンク２に相当する
）に収容されている圧縮空気は、二次圧ボート２３から
排気ボート２４に流れて排気されることにより二次圧力
が下がり、二次圧力による力Ｆ、が吸引力Ｆ、に等しく
なると、スプール２５が右動して、二次圧ボート２３は
再度閉塞される。

また、第３図（イ）に示される状態において、比例ソレ
ノイド２６のコイル３１に流れるｉｉｔ流を大きくする
と、比例ソレノイド２６の吸引力Ｆ。

が、二次圧力による力Ｆ２よりも大きくなって、同図（
ハ）に示されるように、スプール２５は右動して二次圧
ボート２３が開かれる。

これにより、−次圧ポート２２から二次圧ホト２３に圧
縮空気が流れ、容器に収容されている圧縮空気の圧力は
、更に高くなる。容器に収容されている圧縮空気の圧力
が高くなることにより、二次圧力による力Ｆ２が大きく
なって、比例ソレノイド２６の吸引力Ｆ、に等しくなる
と、スプール２５が左動して、二次圧ボート２３は再度
閉塞される。

電磁式圧力制御弁Ａにおいて、比例ソレノイド２６のコ
イル３１に流れる電流と、二次圧力との関係は、第４図
に示されるように正比例の関係にあり、よって、比例ソ
レノイド２６のコイル３１に流れる電流値を制御するこ
とにより、二次圧力を制御することができる。電磁式圧
力制御弁Ａの二次圧力は、原料タンク２に収容されてい
る成形原料ｌの液面に作用する。

電磁式圧力制御弁Ａの上記した作用によって、原料タン
ク２内の成形原料１の液面に作用する空気圧Ｐを自動制
御し、この空気圧Ｐによって、スラリー状の成形原料１
を成形モールドｌｌａ、ｌｌｂのキャビティ１５に圧入
して鋳込むのである。

即ち、第２図に示されるように、成形物に対して最適の
加圧ステップを選択して制御装置３３に入力すると、こ
れに応じて圧力設定ボリューム３４が作動して、比例ソ
レノイド２６のコイル３１に流れる電流が変化する。こ
れにより電磁式圧力制御弁への二次圧力が、例えば第５
図に示されるように、時間の経過に応じてステップ状に
昇圧され、この二次圧力が、原料タンク２に収容されて
いる成形原料１の液面に作用する。

なお、成形原料１の液面に作用する二次圧力は、圧力検
出器３５によって検出されて、その結果が制御装置３３
にフィードバックされ、これにより成形原料１の液面に
作用する二次圧力の昇圧状況が、選択した加圧ステップ
になるようにしである。

成形物が変わった場合には、これに応じて制御装置３３
に入力する加圧ステップを変更し、成形物に応じて最適
の加圧ステップを選択する。第６図及び第７図に、時間
に対する二次圧力の変化が、第５図に示されるものと異
なる例が示されており、比例ソレノイド２６のコイル３
１に流れる電流を変化させることにより、いろいろな加
圧ステップをつくり出すことができる。

このように、成形原料１の液面に作用する空気圧Ｐを徐
々に昇圧させると、成形モールド１１ａ。

１１ｂのキャビティ１５に鋳込まれるスラリー状の成形
原料１の鋳込み圧力が、徐々に大きくなるので、キャビ
ティ１５に鋳込まれる成形原料１の鋳込み量の時間に対
する変化は、第９図に示されるようになる。

よって、成形原料１と一緒になってキャビティ１５に巻
き込まれた空気は、成形モールドｌｌａ。

１１ｂの間の空気抜き溝から抜は出ることが可能となり
、鋳込まれる成形原料１の内部に空気を巻き込むことが
無くなるか、或いは少なくなって、成形物の内部に小さ
な気孔が発生するのを防止できると共に、成形毎に全く
同一の鋳込み圧力が再現されるので、量産における成形
物の品質を一定にすることができる。

〔発明の効果〕

本発明は、コイルに流れる電流値に比例してソレノイド
の吸引力が変化して、二次圧力が自動的に変化する構成
の電磁式圧力制御弁を使用し、この電磁式圧力制御弁に
よって、原料タンク内の成形原料の液面に作用する空気
圧を徐々に昇圧させて、原料タンク内の成形原料を成形
モールドに圧入して鋳込むので、成形原料の鋳込み圧力
が徐々に高くなり、この結果、鋳込まれる成形原料の内
部に空気を巻き込むことが無くなるか、或いは少なくな
って、成形物の内部に小さな気孔が発生するのを防止で
きると共に、成形毎に全く同一の鋳込み圧力が再現され
、量産における成形物の品質を一定にすることができる
。

また、電磁式圧力制御弁を構成している比例ソレノイド
のコイルに流れる電流を変化させることにより、成形物
に最適なように鋳込み圧力を自在に変化させることがで
きるので、種々の形状の成形物の成形に自在に対応する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は、本発明を説明するための図であ
って、第１図は、本発明を実施するための低圧モールデ
ィング装置の概略図、第２図は、本発明による成形原料
の鋳込み圧力自動制御方法のブロック線図、第３図（イ
）ないしくハ）は、いずれも本発明の実施に使用する電
磁式圧力制御弁Ａの原理を説明するための図、第４図は
、電磁式圧力制御弁Ａを構成している比例ソレノイド２
６のコイル３１に流れる電流と、二次圧力との関係を示
す図、第５図ないし第７図は、いずれも電磁式圧力制御
弁Ａによって得られる時間に対する二次圧力の変化の状
況を示す図、第８図は、本発明の低圧モールディング法
における時間と鋳込み量の関係を示す図である。 第９図及び第１０図は、従来の低圧モールディング法を
説明するための図であって、第９図は、時間と鋳込み量
の関係を示す図、第１Ｏ図は、低圧モールディング装置
の概略図である。 本発明を構成している主要部分の符号の説明は以下の通
りである。 Ａ：電磁式圧力制御弁 Ｐ：成形原料の液面に作用する空気圧 １：成形原料　　　　　２：原料タンク７：圧縮機　１
１ａ、Ｉｌｂ：成形モールド２６：比例ソレノイド　　
３１：コイル特許出願人　ト　ヨ　タ　自動車　株式会
社株式会社 ノリタケカンパニーリミテド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原料タンクに収容されている成形原料の液面に低圧の空
   気圧を作用させ、この空気圧によって原料タンク内の成
   形原料を成形モールドに圧入して鋳込みを行うセラミッ
   クスの低圧モールディング法において、 コイルに流れる電流値に比例してソレノイドの吸引力が
   変化して、二次圧力が自動的に変化する構成の電磁式圧
   力制御弁を使用し、この電磁式圧力制御弁によって、原
   料タンク内の成形原料の液面に作用する空気圧を徐々に
   昇圧させて、原料タンク内の成形原料を成形モールドに
   圧入して鋳込むことを特徴とするセラミックスの低圧モ
   ールディング法における成形原料の鋳込み圧力自動制御
   方法。