(57)【要約】【課題】原料を押出成形するとともに、得られた成形体を進行方向に引き取りながら所定の長さで切断する時に、その切断面が変形するという問題がある。【解決手段】原料を押出成形するとともに、得られた成形体２０を進行方向に引き取りながら搬送し、所定の長さで切断する切断手段を有する押出成形装置１１であって、上記切断手段は、成形体に対して傾けた状態で動作するようにした切断刃２１と、該切断刃２１を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を押出成形するとともに、得られた成形体を進行方向に引き取りながら搬送し、所定の長さで切断する切断手段を有する押出成形装置であって、上記切断手段は、成形体に対して傾けた状態で動作するようにした切断刃と、該切断刃を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする押出成形装置。
【請求項２】
原料を押出成形するとともに、得られた成形体を進行方向に引き取りながら搬送し、所定の長さで切断する切断手段を有する押出成形装置であって、上記切断手段は、上記成形体の進行方向に対して垂直に動作するようにした切断刃を有し、かつ上記成形体の進行方向と並行して自走するとともに、上記切断手段の自走速度と上記成形体の搬送速度が略同一であることを特徴とする押出成形装置。
【請求項３】
上記切断刃の厚さが０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の押出成形装置。
【請求項４】
上記切断刃がスリットを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形装置を用いて、原料を押出成形し、所定長さに切断することを特徴とする押出成形方法。
【請求項６】
請求項１に記載の押出成形装置を用いた押出成形方法であって、上記切断刃の切断速度３ｍｍ／秒以上、切断刃温度５００〜８００℃、切断刃と成形体との成す角度７０〜８０°とすることを特徴とする請求項５記載の押出成形方法。
【請求項７】
請求項４に記載の押出成形装置を用いた押出成形方法であって、筒状の成形体を押出成形するとともに、上記スリットが成形体の貫通孔部を通過する位置に設けられ、かつ上記切断刃のスリットの幅が成形体の内径より０．１ｍｍ以上大きいことを特徴とする押出成形方法。
【請求項８】
上記原料としてセラミックスを用いることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等で光ファイバの接続に用いる光通信用割スリーブやフェルール等を押出成形するための装置とこれを用いた押出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信用フェルール等の筒状体の製造において押出成形が用いられている。
【０００３】
ここでフェルール４１は、ジルコニア等のセラミックスなどからなり、図４に示すような筒状体で、貫通孔２１ｂに光ファイバ４２の端部を保持し、一対のフェルール４１をスリーブ４３の両端から挿入して、内部で凸球面状に加工した端面同士を当接させるようにした構造となっている。
【０００４】
このフェルール４１は、図１に示すような押出成形機１１及び引取機１２によって製造される。まずジルコニア等のセラミックス材料を混練したものを押出成形機１１のホッパー１３に投入し、材料が押出スクリュー１４によって圧縮されながら、先端に取り付けた金型１５から押し出される。押し出された成形体２０は、連結している引取機１２のコロ１６またはコンベアベルトなどによって押出方向に搬送され、所定のＬ寸となる位置に設けられたセンサー１８に達すると、引取機１２の切断刃２１が動作して進行方向に進んでいる状態で切断される。切断された成形体２０は、さらにコロ１６またはコンベアベルトなどによって搬送され、収納装置１９によってサヤまたはトレイなどに収納される。
【０００５】
この切断機１７における切断方式には、切断刃の両端を支持してギロチンのように切断する方式や、図２（ａ）のように切断刃２１の片端を支持してモータに付け、回転切断するものなどがある。また使用する切断刃２１は、成形体の大きさ、材質などによって厚さや幅が選定されるが、ジルコニア等のセラミックス材料の場合、押出直後の成形体２０は粘りがあるため強度を必要とし、通常は厚さｔが０．５ｍｍ程度、幅ｄが１０ｍｍ程度のものが用いられることが多い。
【特許文献１】特開２００２−１８４６４６号公報
【特許文献２】特開２００３−５７４５１号公報
【特許文献３】特開２００４−１４８７４７号公報
【特許文献４】特開２００２−２４８６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし従来の方法では、成形体２０を切断した時に、その切断面２０ａが変形するという問題があった。特に筒状体ではその影響が大きく、内径の大きく肉厚の小さい製品では完全に潰れてしまう場合がある。またフェルール４１のように内径が小さい製品では、その貫通孔２０ｂが塞がりやすく、一度塞がってしまうと成形体２０の金型先端から切断部までの間で貫通孔２０ｂ部の圧力が下がるため、内径が圧縮されて縮小し、寸法が安定しないという問題がある。
【０００７】
ここで切断面２０ａが変形する原因として考えられるのは、切断刃２１と成形体２０の間の抵抗が大きいと成形体２０を形成している材料が引きずられるためである。このため切断刃２１に潤滑剤を塗布する方法があるが、潤滑剤の飛散を防ぎ、効果を維持するためには切断速度を低くしなければならず、結果として切断刃２１が成形体２０を切断通過する時間が長くなるため、押し出されてくる成形体２０の流れを阻害することとなり、成形体切断時の抵抗が増して逆に変形が大きくなる場合がある。
【０００８】
また、切断刃２１の側面にテフロン（登録商標）などの潤滑性の良いコーティングを施す方法があるが、コーティングによって刃の厚さｔが厚くなるため、成形体切断時の抵抗が増大し、逆に変形が大きくなる場合がある。
【０００９】
さらに特に高粘度の成形体２０の場合は、粘りによる抵抗に加えて、切断刃２１の強度を必要とするため刃の厚さｔ、幅ｄを大きくしなければならず、成形体切断時の抵抗がより大きくなって変形しやすくなる。
【００１０】
一方、一般的には切断刃２１を加熱することは知られているが（特許文献１〜４）、上述したようなセラミックスの筒状体に対しては用いられていなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
原料を押出成形するとともに、得られた成形体を進行方向に引き取りながら搬送し、所定の長さで切断する切断手段を有する押出成形装置であって、上記切断手段は、成形体に対して傾けた状態で動作するようにした切断刃と、該切断刃を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
また原料を押出成形するとともに、得られた成形体を進行方向に引き取りながら搬送し、所定の長さで切断する切断手段を有する押出成形装置であって、上記切断手段は、上記成形体の進行方向に対して垂直に動作するようにした切断刃を有し、かつ上記成形体の進行方向と並行して自走するとともに、上記切断手段の自走速度と上記成形体の搬送速度が略同一であることを特徴とする。
【００１３】
また上記切断刃の厚さが０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
また上記切断刃がスリットを有することを特徴とする。
【００１５】
また上記押出成形装置を用いて、原料を押出成形し、所定長さに切断することを特徴とする押出成形方法である。
【００１６】
また上記切断刃の切断速度３ｍｍ／秒以上、切断刃温度５００〜８００℃、切断刃と成形体との成す角度７０〜８０°とすることを特徴とする。
【００１７】
また筒状の成形体を押出成形するとともに、上記スリットが成形体の貫通孔部を通過する位置に設けられ、かつ上記切断刃のスリットの幅が成形体の内径より０．１ｍｍ以上大きいことを特徴とする。
【００１８】
さらに上記原料としてセラミックスを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の押出成形体用切断機によれば、押出成形され進行方向に進んでいる成形体を引き取りながらＬ寸切断した時に、その切断面の変形を防ぐことができる。また成形体が内径０．５ｍｍ以下の筒状体の場合に、切断面における貫通孔の閉塞を防ぎ、安定した内径寸法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の押出成形体用切断機の一実施形態を示す側面図である。また図２（ａ）は本発明の押出成形体用切断機の一実施形態を示す斜視図である。
【００２２】
ジルコニア等のセラミックス材料は混練機で混錬された後、押出成形機１１のホッパー１３に投入され、押出スクリュー１４によって圧縮されながら、先端に取り付けた金型１５から押し出される。押し出された成形体２０は、連結している引取機１２のコロ１６またはコンベアベルトなどによって押出方向に搬送される。コンベアベルトはモータによって回転しており、成形体２０は引っ張られる形で搬送される。一方コロ１６の場合は、後方の一部または全部がモータによって回転しており、一部の場合では、前方では成形体２０は押出の推進力によってコロ１６上を移動するが、後方で引っ張られる形で搬送されることになる。
【００２３】
そして成形体２０の先端が所定のＬ寸となる位置に設けられたセンサー１８に達すると、引取機１２に付属している押出成形体用の切断機１７に信号が送られ、切断刃２１が動作してＬ寸切断される。この時、成形体２０にはコロ１６またはコンベアベルトの回転による張力がかかっているため、切り口がすぐに分離しやすくなっており、切断性を良くすることができる。切断された成形体２０は、さらにコロ１６またはコンベアベルトの回転によって後方に搬送される。ここで切断から１秒程度、コロ１６またはコンベアベルトの回転を速くすることによって、切断された成形体２０と押し出されてくる成形体２０の間の距離をとり、切断された成形体２０が収納装置１９によって収納される時間を稼ぐことができる。
【００２４】
収納装置１９から先は別のコンベアベルトとなり、切断された成形体２０が収納装置１９に達すると、コロ１６またはコンベアベルトが停止してベルトが開き、成形体２０が落下する。落下した成形体２０はコンベアベルトの下に設置されたサヤまたはトレイなどに収納される。
【００２５】
次に、成形体２０の切断手段について詳しく説明する。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、成形体２０の切断手段は切断刃２１を有しており、該切断刃２１の片端は、切断刃支持部２２によって保持され、この支持部２２がモータ２３に付けられている。ここで切断刃２１は、図３（ａ）に示すように、厚さｔが０．１５ｍｍ以下で、幅ｄは１０ｍｍ程度の大きさである。ここで厚さｔを０．１５ｍｍ以下としたのは、０．１５ｍｍを超えると切断抵抗が増して切断面２１ａが変形するためである。切断刃２１の先端は、断面形状が山形または半山形となっており、切り口がすぐに離れて切断性が良くなるようになっている。切断刃２１の材質は工具鋼等である。
【００２７】
また、切断刃支持部２２が付けられたモータ２３は、サーボモータなどの高速回転が可能なタイプであり、切断刃２１の切断速度３ｍｍ／秒以上とする。ここで切断刃２１の切断速度を３ｍｍ／秒以上としたのは、切断時間が長いと切断刃２１が成形体２０を切断通過する時間が長くなるため、押し出されてくる成形体２０の流れを阻害することとなり、成形体切断時の抵抗が増して切断面２１ａの変形が大きくなるためである。そしてより好ましくは切断刃２１の切断速度を３０ｍｍ／秒以上とする。切断刃２１はセンサー１８の信号を受けて一回転し、成形体２０を切断した後、所定の位置に戻って待機する。この時の待機位置は成形体２０の切断位置に対して１８０度程度離れた位置とする。これは回転を開始してから加速がかかった状態で成形体２０を切断するためである。
【００２８】
ここで、本発明では、上記切断手段が具備する切断刃２１を成形体２０に対して傾けた状態で動作させることを特徴としている。これは、図２（ｂ）に示すように、成形体２０の進行方向と切断刃２１の側面との成す角度αが９０°の場合、切断刃２１は成形体２０の進行方向に対して垂直に動作するが、一方で、成形体２０が押出方向に移動しているため、その切断面２１ａは図２（ｂ）のような斜め形状となり、切断距離が長くなって抵抗が増し、切断面２１ａの変形が大きくなるという問題がある。
【００２９】
そして、切断刃２１を成形体２０に対して傾けた状態で動作するとは、図２（ｃ）に示すように、切断刃２１及び支持部２２が、成形体２０の進行方向に対して垂直ではない所定の角度αで傾けた状態で取り付けられ、切断刃２１が角度αだけ傾斜を有する状態で動作し、成形体２０を切断することである。これにより、切断面２０ａが成形体２０に垂直となり、切断距離が最短となって抵抗を小さくすることができ、切断面２０ａの変形を防ぐことができる。
【００３０】
また、上記角度αは７０〜８０°であることが好ましい。これは、角度αが８０°を超えると前記の効果が十分得られず、また７０°より小さいと刃先の進入角度が急となり、逆に切断抵抗が増して切断面２０ａが変形する可能性があるためである。
【００３１】
さらに、本発明では、上記切断手段は切断刃２１を加熱する加熱手段を有している。これにより、切断刃２１の摩擦抵抗を下げ、成形体切断時の抵抗をなくして、切断面２１ａの変形を防ぐことができる。また成形体２０の内径０．５ｍｍ以下、特にフェルール４１のように内径０．２ｍｍ以下の筒状体の場合に、切断面２０ａにおける貫通孔２０ｂの閉塞を防ぎ、安定した内径寸法を得ることができる。
【００３２】
なお、切断刃２１は加熱装置２４に接続され、５００〜８００℃の範囲で保持されることが好ましい。これは、５００℃より低いと切断刃２１の摩擦抵抗を下げるのが十分でなくなり、切断面２０ａの変形を生じやすくなり、一方、８００℃を超えると切断刃２１の耐久性が低くなる可能性があるためでる。
【００３３】
この加熱装置２４としては、図２（ａ）に示すように加熱装置２４の電熱線を切断刃２１に直接接続する方式がある。この電熱線はニクロム線などであり、切断刃２１の基部に取り付けて、熱伝導で加熱する。電熱線は細くて長い状態とし、切断刃２１の回転に対して混線しないように配置する。また切断刃２１への取り付け部以外の部分は、耐熱被覆を施す。また他の方法として切断刃２１の待機位置に電熱ヒーターまたはガス炎を設け、待機静止中に加熱する方法がある。電熱ヒーターの場合は、待機静止中の切断刃２１を挟み込むようなコの字形とし、その間隙はできるだけ小さくして、輻射熱で加熱する。ヒーターはニクロム線などの電熱線とする。またガス炎の場合は、待機静止中だけトーチに点火し、切断刃２１に炎が直接当たって加熱する。以上の加熱方式において、切断刃近傍に熱電対を設置し、加熱温度の管理ができるようにする。
【００３４】
また、成形体２０を切断する位置には分割されたガイド２５があり、切断刃２１はこのガイド２５間を通過して回転する。この時、切断刃２１はガイド２５の押出成形機側端面に沿うように回転する。これによって切断時に成形体２０をガイド２５下部で支えることができるため、切断性を良くすることができる。
【００３５】
成形体２０の内径０．５ｍｍ以下、特にフェルール４１のように内径０．２ｍｍ以下でかつ、ジルコニア等のセラミックス材料のように高粘度の筒状体の場合に、切断面２０ａにおける貫通孔２０ｂの閉塞を防ぐためには、切断刃２１は成形体２０を切断通過する時間を短くすることが重要であり、幅ｄが小さい方が望ましいが、強度も必要であり、限界がある。このため強度を維持しつつ、貫通孔部の切断通過時間を短くするのに図３（ｂ）に示すような形状のスリット２１        ｃを備えた切断刃２１を使用する。この切断刃２１は、切断刃２１の成形体２０の貫通孔部を切断通過する位置に、成形体２０の内径より０．１ｍｍ以上大きな幅のスリット２１ｃを設けており、貫通孔部を通過する部分の切断刃２１の幅ｄを最低限の範囲で実質的に短くしている。スリット２１ｃの先はＲ形状とし、このような形状とすることで単に切断刃２１の幅ｄを同じだけ短くした場合に比べて高い強度とすることができる。
【００３６】
また、本発明では、成形体２０の切断手段が成形体２０の進行方向に対して垂直に動作するようにした切断刃２１を有し、かつ成形体２０の進行方向と並行して自走するとともに、上記切断手段と成形体２０の搬送速度を略同一となるようにすることを特徴としている。
【００３７】
上記切断手段を自走させるために、切断刃２１を有し、さらに、支持部２２及びモーター２３で構成した切断手段をエアースライドまたはボールネジに連結し、これにより、成形体２０の押出進行方向に並行して双方向に自走することを可能にした。ここで、切断手段を自走させる設定にした場合、図５に示すように、搬送されている成形体２０の先頭が自走式切断用センサー５１に達すると、切断手段が初期位置５２から成形体２０の押出進行方向と同方向に自走を開始する。そして切断手段が切断位置５３に達すると、加熱された切断刃２１が回転して成形体２０のＬ寸切断が行われ、切断手段は元の初期位置５２に高速移動する。
【００３８】
この時の切断手段の自走速度は、成形体２０の搬送速度と同様になるように設定するが、別のセンサーで測定した成形体２０の搬送速度をフィードバックし、完全に同期させても良い。ここで自走速度を成形体２０の搬送速度と同様になるように設定するのは、切断刃２１と成形体２０の相対速度差をゼロに近くするとともに、さらに、切断刃２１を成形体２０の進行方向に対して垂直（角度αが９０°）に動作させることで、切断刃２１が成形体２０を切断通過する際に、押し出されてくる成形体２０の流れを阻害することをなくし、成形体切断時の抵抗を低減して切断面２１ａの変形を小さくできるからである。
【００３９】
以上のように切断手段を自走させる設定にした場合には、切断刃２１と成形体２０との成す角度αを９０°とし、成形体２０の進行方向に対して垂直に動作するようにする。これにより、切断刃２１と成形体２０の相対速度差がゼロに近いので、切断面２１ａが図２（ｂ）のように斜め形状になることがないためである。
【実施例】
【００４０】
以下本発明の実施例を説明する。
【００４１】
まず、ジルコニアを主成分とし、イットリア、アルミナ等を含有した原料粉末に押出成形に必要なバインダーとして結合剤、潤滑剤、可塑剤をそれぞれ混合した材料を押出成形機に投入し、成形体外径が約φ４ｍｍ、成形体内径が約φ０．２ｍｍとなるような金型を取り付けて、光通信用フェルールの押出成形を行った。成形体は引取機にて引き取り、Ｌ寸が約７００ｍｍになるように押出成形体用切断機にて切断し、収納装置にてサヤに収納した。そして乾燥及び焼成を行い、焼結体の状態で切断による変形の度合いを調査した。
【００４２】
変形の度合いの調査は、次の２つの方法で行った。１つはフェルール焼結体の内径寸法をゲージで測定し、そのばらつきの幅を求めたもので、押出成形〜引取時に切断性が悪くなって内径が閉塞することがあった場合に生じる内径寸法の不安定性を評価した。他の１つはフェルール焼結体の外径真円度を接触式の真円度測定器にて測定したもので、切断面の変形量を評価した。
【００４３】
そして成形体の切断において、切断刃温度、切断速度、切断刃の厚さｔ、切断刃の傾き、切断刃のスリットの有無、および切断手段の自走の有無の条件を変化させて評価用の各試料を作製した。
【００４４】
ここで切断刃の温度は、切断刃の近傍に設置した熱電対によって測定した。切断速度は、モータに取り付けた切断刃の回転数を回転数計によって測定し、切断刃の周速を算出して求めた。結果を表１に示す。
【表１】
2006116940.tif 000003
【００４５】
表１から明らかなように、本発明による切断刃を加熱して、切断刃を傾斜させた試料（Ｎｏ．２〜６、８〜１５）は、内径寸法ばらつきが０．７〜２．８μｍ、また外径真円度が０．９〜２．９μｍと良く、切断による変形を小さくできることがわかった。
【００４６】
特に切断刃温度を５００〜８００℃、切断刃の切断速度３ｍｍ／秒以上、切断刃の傾きを７０〜８０°、切断刃の厚さｔを０．１５ｍｍ以下、切断刃にスリットを設けた試料（Ｎｏ．４、６、１３、１４）は、内径寸法ばらつきが０．５〜０．８μｍ、また外径真円度が０．７〜１．２μｍと特に良いことがわかった。
【００４７】
ただし切断刃温度を９００℃とした試料Ｎｏ．１５は、変形は小さいが折損までの切断回数が少なく、実用的でないことがわかった。
【００４８】
さらに、試料Ｎｏ．１０を作製した条件で、切断刃の角度αを９０°とし、さらに、切断手段を成形体の進行方向と並行に自走させ、切断手段の自走速度と成形体の搬送速度を同一として成形体の切断を行った試料では、内径寸法ばらつきが０．３μｍ、また外径真円度が０．６μｍと非常に良いことがわかった。
【００４９】
これに対して本発明の範囲外である切断刃を加熱しなかった試料Ｎｏ．１及び切断刃を傾斜させなかった試料Ｎｏ．７は、内径寸法ばらつきが４．１〜５．２μｍ、また外径真円度が４．４〜４．８μｍと特に悪く、切断による変形が大きいことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の押出成形装置を示す側面図である。
【図２】（ａ）は本発明の押出成形装置に用いる切断機を示す斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）は成形体に対する切断刃の傾きを示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の押出成形装置に用いる切断刃を示す正面及び側面図であり、（ｂ）は本発明の押出成形装置に用いるスリット付き切断刃を示す正面図である。
【図４】光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の押出成形装置に用いる切断機を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１：押出成形機
１２：引取機
１３：ホッパー
１４：押出スクリュー
１５：金型
１６：コロ
１７：切断機
１８：センサー
１９：収納装置
２０：成形体
２０ａ：切断面
２０ｂ：貫通孔
２１：切断刃
２１ｃ：スリット
２２：支持部
２３：モーター
２４：加熱装置
２５：ガイド
４１：フェルール
４２：光ファイバ
４３：スリーブ
５１：自走式切断用センサー
５２：初期位置
５３：切断位置
【図１】
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【図２】
2006116940.tif 000005
【図３】
2006116940.tif 000006
【図４】
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【図５】
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