(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスラリーを撹拌する撹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ためのディスペンサーであって、モータにより駆動され、スラリーの注入量を調整することができるように構成されたディスペンサーと、
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、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前記ディスペンサーのモータを駆動制御して、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。
【請求項２】
前記撹拌機が、平板状の撹拌羽根と、この撹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。
【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。
【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撹拌する撹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ためのディスペンサーであって、モータにより駆動され、スラリーの注入量を調整することができるように構成されたディスペンサーと、
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、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前記ディスペンサーのモータを駆動制御して、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撹拌、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。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を向上させることができる。
また、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決定してディスペンサーのモータを駆動制御することにより、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を備えているので、精度よくスラリーの注入量を補正して、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。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記撹拌機が、平板状の撹拌羽根と、この撹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撹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】
【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。
【００１０】
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撹拌羽根２と、この撹拌羽根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撹拌機１２を有している。撹拌羽根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撹拌することができるように構成されている。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、撹拌羽根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撹拌される。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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の内部を撹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。
【００２０】
このように、スラリーを撹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。
【００２１】
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。
【００２２】
【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撹拌する撹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ためのディスペンサーであって、モータにより駆動され、スラリーの注入量を調整することができるように構成されたディスペンサーと、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、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前記ディスペンサーのモータを駆動制御して、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撹拌、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。
さらに、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ことにより、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を備えているので、精度よくスラリーの注入量を補正して、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。
【００２３】
また、スラリー槽に、平板状の撹拌羽根と、この撹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撹拌機を設けることにより、スラリーを澱みなく撹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。
【００２４】
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。
【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              撹拌羽根
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              撹拌機
Ａ              制御手段
【図１】
0003687189.tif 000002
【図２】
0003687189.tif 000003