(57)【要約】【課題】  たとえば金属やセラミック、またはこれらの混合物の粉体を含む泥漿（流体）に遠心力を作用させて固形状の成形体を得るときに、偏積を防止して緻密かつ均質な粉体の充填組織を有した成形体が得られるようにすること。【解決手段】  公転により作用する遠心力で成形型１１内の流体２１中の原料粉体２２を沈降させて成形体を得る遠心成形方法であって、上記公転中に、公転軸３３とは方向を異にする軸を中心に上記成形型１１を自転させて、公転に伴うコリオリ力によって生じる流体２２の対流を抑制して、偏積を防止する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
公転により作用する遠心力で成形型内の流体中の原料粉体を沈降させて成形体を得る遠心成形方法であって、
上記公転中に、公転軸とは方向を異にする軸を中心に上記成形型を自転させる
遠心成形方法。
【請求項２】
前記自転が、回転手段で積極的に行われる
請求項１に記載の遠心成形方法。
【請求項３】
公転軸によって回転される回転部に、成形型を取付けた遠心成形装置であって、
上記回転部または回転部と成形型との間に、上記公転軸とは方向を異にする軸を中心に成形型を自転可能にする関節部が設けられた
遠心成形装置。
【請求項４】
前記成形型を自転させるための回転手段が設けられた
請求項３に記載の遠心成形装置。
【請求項５】
前記自転の回転数が、１分間に１回から数１０回に設定された
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の遠心成形方法または遠心成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば金属やセラミック、またはこれらの混合物の粉体を含む泥漿（流体）に遠心力を作用させて固形状の成形体を得るための遠心成形方法および遠心成形装置に関し、より詳しくは、偏積を防止して緻密かつ均質な粉体の充填組織を有した成形体が得られるようにするための技術である。
【背景技術】
【０００２】
遠心成形方法は、粉体を水やその他の液体中に分散して泥漿とし、この泥漿を成形型に注入してから成形型を遠心機にかけて泥漿中の粉体を遠心力により成形型の底部に沈降させて成形を行うというものである（下記特許文献１参照）。
【０００３】
この遠心成形方法では、成形中の遠心力による遠心分離作用により、泥漿中に混入したゴミや気泡が成形体の上下部に排除されるため、成形体の粉体充填組織が、機械的に圧力を加えて成形した圧粉体のそれよりも均質性にすぐれるという有利な特徴を有する。
【０００４】
この特徴は、遠心力を大きくすることにより向上する。具体的には、重力倍数数千倍の高遠心力下において上述のようなゴミや気泡の除去、および粉体充填組織の密度の高さが得られる。
【０００５】
しかし、この遠心成形方法では、遠心成形中にコリオリの力が作用するので、泥漿の対流現象が生じ、成形体における粉体充填密度の均質性の点でまだ改良の余地があった。
【０００６】
すなわち、上述のように他の成形方法よりも均質性に優れるが、遠心力が大きくなればなるほどコリオリ力により対流は激しくなるので、遠心成形による上述の特徴的な効果を減殺してしまうおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−６５５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明は、コリオリ力により生じる対流を抑制して、遠心成形方法におけるメリットを充分に発揮させることができるようにすることを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのための手段は、公転により作用する遠心力で成形型内の流体中の原料粉体を沈降させて成形体を得る遠心成形方法であって、上記公転中に、公転軸とは方向を異にする軸を中心に上記成形型を自転させる遠心成形方法であることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、成形型は、公転軸を中心にして公転するとともに、この公転中に公転軸とは方向を異にする軸上で自転する。自転は、受動的に行われるものであるも、能動的に行われるものであるも、いずれでもよい。また、自転の回転速度は、公転により生じる遠心力よりも小さい遠心力が生じるものであればよい。
【００１１】
公転しながら自転するので、公転時の遠心力作用時に、コリオリ力によって流体に対流が生じ循環しようとするところに、自転による別の力が作用し、コリオリ対流を抑制・緩和する。つまり、上記自転は、対流を抑え和らげる回転であり、あるいは対流をかく乱して真っ直ぐな沈降を促進する回転であって、自転を能動的に行う場合には、１分間に数千回転から数万回転する公転に対して、１分間に１回から数１０回の自転でよい。
【００１２】
コリオリ対流が抑制される結果、コリオリ対流による影響を排除でき、成形型の底部に向けての真っ直ぐな沈降を促進し、偏積のない均質な粉体充填組織を有する成形体が得られる。
【００１３】
別の手段は、公転軸によって回転される回転部に、成形型を取付けた遠心成形装置であって、上記回転部または回転部と成形型との間に、上記公転軸とは方向を異にする軸を中心にバケットを自転可能にする関節部が設けられた遠心成形装置である。
【００１４】
すなわち、成形型は、公転軸を中心にして公転するとともに、この公転中に公転軸とは方向を異にする軸上で自転する。自転は、受動的に行われるものであるも、能動的に行われるものであるも、いずれでもよい。
【００１５】
公転しながら自転するので、公転時の遠心力作用時に、コリオリ力によって流体に対流が生じ循環しようとするところに、自転による別の力が作用し、コリオリ対流を抑制・緩和する。つまり、上記自転は、対流を抑え和らげる回転であり、あるいは対流をかく乱して真っ直ぐな沈降を促進する回転であって、自転を能動的に行う場合には、１分間に数千回転から数万回転する公転に対して、１分間に１回から数１０回の自転でよい。
【００１６】
コリオリ対流が抑制される結果、コリオリ対流による影響を排除でき、成形型の底部に向けての真っ直ぐな沈降を促進し、偏積のない均質な粉体充填組織を有する成形体が得られる。
【００１７】
上記自転を能動的に行うには、上記成形型を自転させるための回転手段が設けられた遠心成形装置であるとよい。回転手段には、モータなどのアクチュエータのほか、風を受けてその力を回転力に変換する羽根等で構成することもできる。
【００１８】
なお、上記自転のための自転軸は、粉体が沈降する方向と平行に設定されるのがよいが、沈降方向とは適宜の角度を有したものであるもよい。また、自転軸は、その向きが可変であると、自転時にねじれの動きなども可能で、偏積を効果的に抑制できる。
【００１９】
また、自転は、公転中に連続して行われるものであるも、間欠的に行われるものであるもよく、正逆回転するものであるもよい。また、公転速度に応じて、すなわち公転速度が所定値よりも速くなったときに自転するように構成されるものであるもよい。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、この発明によれば、受動的あるいは能動的な自転が、公転時に行われるので、公転によって発生するコリオリ力による対流は抑制される。この結果、粉体が成形型の底部に向けて真っ直ぐに沈降するように促すことができ、偏りがなく、均質な粉体充填組織を有する成形体を得ることができる。
【００２１】
つまり、遠心成形方法によるゴミや気泡の除去および粉体充填組織の密度の高さという特有の効果を減殺することなく、均質な粉体充填組織が得られるという効果を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。  
図１は、遠心成形方法による成形過程の作用状態を示す説明図である。
【００２３】
すなわち、遠心成形は、図２に示したような成形型１１内に流体２１を注入し、遠心成形装置３１（図３ないし図８参照）にかけて、遠心力を作用させて行う。成形型１１は、筒状をなす筒状型１２と、該筒状型１２の底に着脱可能に取付けられる底板１３とからなる
上記流体２１は、泥漿や懸濁液等であり、金属やセラミックなどの原料粉体２２が水やバインダなどとともに混合されている。成形型１１の上側部分を回動可能に保持して遠心力を作用させることにより、成形型１１の上部に液体２３を分離するとともに、上記原料粉体２２等を成形型１１の底部に高密度に沈降させて成形体（図示せず）を得る。
【００２４】
このとき、遠心力を生む公転とともに自転を行い、原料粉体２２等が成形型１１の底に向けて真っ直ぐに沈降できるようにする。
【００２５】
その実現のため、遠心成形装置３１は図３ないし図８に示したように構成される。なお、図３ないし図８の遠心成形装置３１は一例である。
【００２６】
まず、図３ないし図７における遠心成形装置３１の基本的な部分を説明すると、遠心成形装置３１は周知の如く次のような構成を有する。  
すなわち、モータ３２と、これにより高速回転する回転軸３３と、該回転軸３３の先端に回転軸３３と直角に交わって左右にのびる１本のアーム部３４とを有し、このアーム部３４の先端側部分に、上記成形型１１を着脱自在に収納するバケット３５が回動可能に取付けられている。このため、アーム部３４が回転して遠心力が作用した時にバケット３５は９０度回転して横になり、その底部を外周側に向ける。
【００２７】
つぎに、各図の遠心成形装置３１における自転のための構造について説明する。なお、同一または同様の構成を有する部位については、同一の符号を付して繰り返しの説明を省く。  
図３の遠心成形装置３１は、アーム部３４の長さ方向の中間部に関節部３６が設けられ、それより先のリスト部３７がアーム部３４の長さ方向を軸にして回転（自転）するように形成されている。関節部３６には、公転中に僅かな力が作用しても回転（自転）が行われるようにベアリング（図示せず）を介して構成される。
【００２８】
図４の遠心成形装置３１も、アーム部３４の長さ方向の中間部に関節部３６が形成された例であるが、この関節部３６は、アーム部３４の長さ方向のみを軸として回転するものではなく、自在継手からなるものである。このように構成することで、自転は可変する軸で行われることになり、無数の軸を有する様々な回転が可能になる。
【００２９】
なお、自転は能動的に行うもよく、そのための一つの手段として、回転軸３３を回転させるための上記モータ３２を利用することができる。
【００３０】
図５の遠心成形装置３１は、自転が能動的に行えるように構成されたものであるが、別途に設けられた自転用モータ３８で自転が行えるように構成したものである。
【００３１】
すなわち、アーム部３４の上に、バケット３５を保持するリスト部３７を、支持部３９で回転可能に支持するとともに、上記リスト部３７に回転力を入力する自転用モータ３８を備えている。
【００３２】
図示例では、リスト部３７はアーム部３４の長さ方向を軸にして回転するように保持したが、適宜角度に傾けて保持されるものであるもよい。
【００３３】
図６の遠心成形装置３１は、自転用モータを用いずに能動的に自転が行われるように構成したものである。
【００３４】
すなわち、図３に示した遠心成形装置３１と同様にアーム部３４の中間部に関節部３６が形成され、その関節部３６より先のリス３７の外周面に、風を受けてその力を回転力に変換する羽根４０が取付けられている。
【００３５】
図７の遠心成形装置３１は、自転用の羽根４０がバケット３５に設けられた例である。なお、関節部３６を介して取付けられたリスト部２７は、上記図６の遠心成形装置３１のそれとは図面上形態は異なるが、実質的には同一である。
【００３６】
図８の遠心成形装置３１は、上記図３から図７に示した遠心成形装置３１とは異なるタイプのロータ型の遠心成形装置である。すなわち、回転軸３３によって回転される回転部としてのロータ５１が設けられ、このロータ５１の上面に４個の凹所５２が均等に形成されている。そして、各凹所５２には成形型１１が収納される。成形型１１の収納に際しては、凹所５２内において成形型１１にかかる荷重を受けるスラストベアリング５３と、自転力を伝える関節部としてのカフップリング５４が介装される。カップリング５４を介しての自転は、受動的に行われるものであるも能動的に行われるものであるもいずれでもよく、後者の場合には、回転軸３３から伝達されて自転するものであるも、ロータ５１内に備えるなどして設けた別の手段によって自転するものであるもいずれでもよい。
【００３７】
上記のような構成を有する遠心成形装置３１では、次のようにして遠心成形がなされる。
【００３８】
図３、図４のように、バケット３５が受動的に自転するように構成した遠心成形装置３１では、公転に伴って生じる成形型１１内での流体の対流や、外部から受けるあるいは外部から強制的に付与された風圧によって、バケット３５は公転しながら適宜自転する。
【００３９】
図５のように能動的に自転するための自転用モータ３８を備えた遠心成形装置３１では、あらかじめ設定された条件に基づいて、バケット３５が公転しながら自転する。自転の回転速度は、たとえば１分間に数千回転から数万回転する公転に対して、１分間に１回から数１０回の回転でよい。
【００４０】
図６、図７のようにバケット３５が公転によって受ける風により能動的に回転するように構成された遠心成形装置３１では、公転速度と羽根４０の形状とによって決まる所定の回転速度で自転が行われる。また、公転速度が早くて遠心力が強く作用すればするほど、自動的に自転速度も速くなり、別途に装置を設けずとも、公転速度に応じて比例して速くなる自転速度を得ることができる。
【００４１】
このようにして、公転している時に自転も行われるので、公転によって発生するコリオリ力による対流は抑制される。この結果、原料粉体２２が成形型１１の底部に向けて真っ直ぐに沈降するように促すことができ、偏りがなく、均質な粉体充填組織を有する成形体を得ることができる。
【００４２】
つまり、遠心成形方法によるゴミや気泡の除去および粉体充填組織の密度の高さという特有の効果を減殺することなく、均質な粉体充填組織が得られるという効果を達成できる。
【００４３】
この発明の構成と、上記一形態の構成との対応において、  
この発明の公転軸は、上記一形態の回転軸３３に対応し、  
以下同様に、  
回転部は、アーム部３４、ロータ５１に対応し、  
関節部は、関節部３６、カップリング５４に対応し、  
回転手段は、自転用モータ３８、羽根４０に対応するも、  
この発明は、上記一形態の構成のみに限定されるものではなく、様々な形態を採用することができる。
【００４４】
たとえば、遠心形成装置には、バケットを風圧によって回転させるための送風手段を備えるもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】作用状態の説明図。
【図２】成形型と流体を示す断面図。
【図３】遠心成形装置の構造説明図。
【図４】遠心成形装置の構造説明図。
【図５】遠心成形装置の構造説明図。
【図６】遠心成形装置の構造説明図。
【図７】遠心成形装置の構造説明図。
【図８】遠心成形装置の構造説明図。
【符号の説明】
【００４６】
１１…成形型
２１…流体
２２…原料粉体
３１…遠心成形装置
３３…回転軸
３４…アーム部
３５…バケット
３６…関節部
３８…自転用モータ
４０…羽根
５１…ロータ
５４…カップリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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