(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と該軸体の周囲に螺旋状に巻回されたスクリュー片とよりなるスクリュー軸を，ハウジングの材料流路内に回転可能に内蔵してなるスクリュー押出機を有し，該スクリュー押出機の先端に設けた成形型から所望形状のセラミック成形体を押出成形するよう構成してなる押出成形装置において，
上記スクリュー押出機は，上記ハウジングの材料流路の途中において，上記スクリュー軸を支持するための中間軸受を有しており，
また，上記中間軸受は，上記スクリュー軸におけるスクリュー片の外周端部を支持するリング状の支持体を有していることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
【請求項２】
請求項１において，上記支持体の軸方向長さは，上記スクリュー片の巻回間隔の２／３以上の長さであることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
【請求項３】
請求項１において，上記スクリュー片の外周端部と上記支持体との間のクリアランスは０．０２〜１．０ｍｍであることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記支持体は超硬合金よりなることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記スクリュー押出機は，上記スクリュー軸の先端部を支持するための先端軸受を有していることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において，上記中間軸受は，スクリュー軸の外径の８倍の長さの範囲内に少なくとも１つ以上設けることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において，上記セラミック成形体は，多数のセルを有するハニカム構造体であることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，例えばセラミックハニカム構造体等のセラミック成形体を成形するための押出成形装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば自動車の排ガス浄化装置の触媒担体としては，図１０に示すごとく，多数のセル８８を隔壁８１により設けてなるセラミック製のハニカム構造体８が用いられている。このハニカム構造体のようなセラミック成形体８は，通常，押出成形により製造される。
従来のセラミック成形体の押出成形装置９は，例えば図９に示すごとく，セラミック成形体８を成形するための成形型９１と，セラミック材料８０を連続的に混練して押し出すスクリュー押出機９２を有してなる。
【０００３】
同図に示すごとく，スクリュー押出機９２は，ハウジング９３の内部の材料流路９３０内に，軸体９４０と該軸体９４０の周囲に螺旋状に巻回されたスクリュー片９４５とよりなるスクリュー軸９４を内蔵してなる。このスクリュー軸９４は，材料通路９３０の外部に延設された駆動軸部９４６をベアリング９４７等で支えてあると共に図示しない駆動装置に連結されている。
【０００４】
そして，スクリュー押出機９２の材料投入口９２９から投入されたセラミック材料８０が上記材料通路９３０内においてスクリュー軸９４により混練されながら押し進められ，成形型９１から押し出される。これにより，所望形状のセラミック成形体８が得られる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
ところで，上記従来の押出成形装置９においては，次の問題がある。
即ち，セラミック成形体の形状が複雑で薄肉化されたものである場合には，上記成形型を通過させる圧力，つまり押出し圧力を非常に大きくする必要がある。特にハニカム構造体のように，薄肉化要求が強い場合には押出し圧力の増大化が不可欠である。
【０００６】
押出し圧力を大きくするためには，加圧力を発生させるスクリュー軸９４を長くすることが不可欠である。従来のスクリュー軸９４は，図９に示すごとく，その駆動軸部９４６のみを片持ち梁のごとく支持する場合と，先端に軸受を設けて両端支持梁のごとく支持する場合とがある。いずれの場合においても，スクリュー軸９４を長くすれば，その剛性は低くなり，高まる押出し圧力にスクリュー軸９４自体が耐えきれず，振動等を起こして成形性を悪化させる場合がある。そのため，従来では，押出し圧力の増大に限界があった。
【０００７】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，スクリュー軸の剛性を高めてその長尺化を図ることができ，押出し圧力を十分に高めることができるセラミック成形体の押出成形装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，軸体と該軸体の周囲に螺旋状に巻回されたスクリュー片とよりなるスクリュー軸を，ハウジングの材料流路内に回転可能に内蔵してなるスクリュー押出機を有し，該スクリュー押出機の先端に設けた成形型から所望形状のセラミック成形体を押出成形するよう構成してなる押出成形装置において，
上記スクリュー押出機は，上記ハウジングの材料流路の途中において，上記スクリュー軸を支持するための中間軸受を有しており，
また，上記中間軸受は，上記スクリュー軸におけるスクリュー片の外周端部を支持するリング状の支持体を有していることを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置にある。
【０００９】
本発明において最も注目すべきことは，上記スクリュー押出機は，上記ハウジングの材料流路の途中，即ち，上記材料通路内に位置するスクリュー軸の先端と後端との間においてこれを支持するための中間軸受を有していることである。
この中間軸受は，セラミック材料の流通状態の確保とスクリュー軸の支持とを両立することが必要である。具体的な構造としては，後述するごとき種々のものがある。
【００１０】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の押出成形装置は，上記スクリュー押出機において上記中間軸受を設けることにより，スクリュー軸をその長さ方向の途中において支持している。そのため，スクリュー軸の剛性は，中間軸受を持たない従来の場合と比べて，大幅に向上する。それ故，この剛性向上分だけスクリュー軸の長尺化を図ることができる。そして，スクリュー軸の長尺化により，スクリュー押出機の押出し圧力を従来よりも大きくすることができる。
【００１１】
したがって，本発明によれば，スクリュー軸の剛性を高めてその長尺化を図ることができ，押出し圧力を十分に高めることができるセラミック成形体の押出成形装置を提供することができる。
【００１２】
次に，上記中間軸受は，上記スクリュー軸におけるスクリュー片の外周端部を支持するリング状の支持体を有している。即ち，上記スクリュー軸を構成する軸体を直接支持するのではなく，上記スクリュー片の外周端部を支持するように上記支持体を設ける。これにより，上記軸体と上記支持体との間に上記スクリュー片の高さ分の材料通路を従来と同様に確保することができる。それ故，圧損の増大を伴うことなくスクリュー軸の剛性向上を図ることができる。
【００１３】
また，請求項２の発明のように，上記支持体の軸方向長さは，上記スクリュー片の巻回間隔（ピッチ）の２／３以上の長さであることが好ましい。この場合には，上記リング状の支持体と上記スクリュー片との接触状態を，少なくとも上記支持体の中心角２４０°以上の内面部分において実現することができる。それ故，上記支持体による上記スクリュー片の支持（軸受け）を確実に行うことができる。
なお，上記支持体の軸方向長さが長すぎる場合にはスクリュー軸の回転抵抗が大きくなりすぎる。そのため，上記支持体の軸方向長さの上限値は，スクリュー片巻回間隔の１．５倍であることが好ましい。
【００１４】
また，請求項３の発明のように，上記スクリュー片の外周端部と上記支持体との間のクリアランスは０．０２〜１．０ｍｍであることが好ましい。上記クリアランスが０．０２ｍｍ未満の場合には，スクリュー片と上記支持体との直接接触による摩耗が激しくなる可能性がある。一方，上記クリアランスが１．０ｍｍを越える場合には，スクリュー振れ（振動）の抑制効果が小さくなり中間軸受設置による効果が得られないおそれがある。
【００１５】
また，請求項４の発明のように，上記支持体は超硬合金よりなることが好ましい。この場合には，支持体の耐摩耗性を向上させることができ，スクリュー押出機の耐久性を向上させることができる。
【００２４】
請求項５の発明のように，上記スクリュー押出機は，上記スクリュー軸の先端部を支持するための先端軸受を有していることが好ましい。この場合には，特にスクリュー軸先端の振動を抑制することができ，更なる押出し圧力の増大化を図ることができる。
【００２５】
請求項６の発明のように，上記中間軸受は，スクリュー軸の外径の８倍の長さの範囲内に少なくとも１つ以上設けることが好ましい。スクリュー軸の長さがその外径の８倍以上の長さを有する場合には振動が大きくなる傾向にあり，これを上記中間軸受によって防止することができる。なお，ここでいうスクリュー軸の外径は、上記スクリュー片の外周端部の外径寸法である。
【００２６】
請求項７の発明のように，上記セラミック体は，多数のセルを有するハニカム構造体であることが好ましい。ハニカム構造体の製造に対しては，押出し圧力の増大が強く要求されている。そのため，上記優れた押出成形装置を用いることは，ハニカム構造体の製造に非常に有効である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるセラミック成形体の押出成形装置につき，図１〜図３を用いて説明する。
本例の押出成形装置１は，図１に示すごとく，軸体２０と該軸体２０の周囲に螺旋状に巻回されたスクリュー片２２とよりなるスクリュー軸２を，ハウジング３の材料流路３０内に回転可能に内蔵してなるスクリュー押出機１２を有し，該スクリュー押出機１２の先端に設けた成形型１１から所望形状のセラミック成形体８を押出成形するよう構成してなる。
上記スクリュー押出機１２は，上記ハウジング３の材料流路３０の途中において，上記スクリュー軸２を支持するための 中間軸受４を有している。
【００２８】
以下，これを詳説する。
本例の押出成形装置１は，前述した図１０に示すごとく，多数のセル８８を有するハニカム構造体８である。押出成形装置１は，ハニカム構造体８の隔壁８１の薄肉化を目的として，スクリュー軸２を長尺化し，押出し圧力を高めたものである。
【００２９】
本例のスクリュー軸２は，ハウジング３の材料通路３０の外部に突出させた駆動軸部２９を一体的に有している。駆動軸部２９は，従来と同様に，外部に設けられた２つのベアリング２８１，２８２により回転可能に支承されていると共に図示しない駆動装置に連結されている。
【００３０】
また，スクリュー軸２は，上記のごとく，中空状の筒体よりなる軸部２０と，その周囲に螺旋状に巻回させたスクリュー片２２とよりなる。そして本例では，中間軸受４として，上記スクリュー軸２におけるスクリュー片２２の外周端部を支持するリング状の支持体４１を有してなる。
【００３１】
中間軸受４の支持体４１は，図２，図３に示すごとく，筒状の本体部４１１の一端に外方に向かって大径化されたフランジ部４１２を有している。本体部４１１の軸方向長さＬは，上記スクリュー片２２の巻回間隔Ｐの２／３倍の長さに設けてある。
そして，この支持体４１は，図１，図２に示すごとく，ハウジング３の継ぎ目部分において上記フランジ部４１２をハウジング３側に埋め込むようにして配設した。
【００３２】
ハウジング３は，その前方部分３１と後方部分３２とを，それぞれのフランジ３１１，３２１をボルト３８により締め付けて連結してある。そして，ハウジング３の前方部分の継ぎ目部分には，上記リング状の支持体４１を埋め込み配置できる凹部３１０を設けてあり，これに上記支持体４１を埋設してある。
【００３３】
また，支持体４１の内面位置は，ハウジング３の内面位置より内部にくるように設けてあり，支持体４１の内面とスクリュー片２２の外周端部２２０との間のクリアランスＣ1は，０．０２〜１．０ｍｍの範囲内に収まるように設定した。
また，支持体４１は，超硬合金より設けた。
また，図１に示すごとく，本例では，上記中間軸受４は，スクリュー軸２の途中１箇所のみに配設した。スクリュー軸２の先端部には，特に軸受を設けなかった。
【００３４】
次に，押出成形装置１におけるスクリュー押出機１２以外の部分について説明する。まず，図１に示すごとく，スクリュー押出機１２の先端には，円錐状の抵抗管１８を介して成形型１１を配設してある。本例の成形型１１は，上記のごとくハニカム構造体８を成形するためのものであり，格子状のスリットを有している。
【００３５】
また，上記スクリュー押出機１２の上方には，上段のスクリュー押出機１９が配設されている。この上段のスクリュー押出機１９と下段のスクリュー押出機１２との間には押込ローラ１５を内蔵した真空室１４を設けてある。そして，この上段のスクリュー押出機１９から押し出されたセラミック材料８０は真空室１４内の押込みローラ１５を介して上記スクリュー押出機１２に供給される。真空室１４は，上段のスクリュー押出機１９から押し出された中間的なセラミック材料８０に対して脱気処理を行うための部屋であり，真空ポンプ１４１により真空引きされている。
【００３６】
また，押込ローラ１５は，左右一対のローラよりなり（図示略）真空室１４内に供給されたセラミック材料８０を噛み込んで下方のスクリュー押出機１２の材料通路３０に送るよう構成されている。
なお，押込ローラ１５は，その駆動軸部１５５をベアリング１５６，１５７により回転可能に支承され，図示しない駆動装置に連結されている。
また，符号２９７，１５８は，シール材である。
【００３７】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例の押出成形装置１は，上記スクリュー押出機１２において中間軸受４を設けることにより，スクリュー軸２をその長さ方向の途中において支持している。そのため，スクリュー軸２の剛性は，中間軸受４を持たない従来の場合と比べて，その剛性が大幅に向上する。それ故，この剛性向上分だけスクリュー軸２の長尺化を図ることができる。そして，スクリュー軸２の長尺化により，スクリュー押出機の押出し圧力を従来よりも大きくすることができる。
【００３８】
また，上記中間軸受４は，上記のごとくリング状の支持体４１によりスクリュー片２２の外周端部２２０を支持するよう構成されている。そのため，材料通路３０におけるセラミック材料８０の流通状態は従来と同様に確保される。それ故，スクリュー軸２は，余分な圧損を発生させることなく，長尺化による圧力向上効果を容易に発揮することができる。
【００３９】
また，中間軸受４は，上記のごとく，スクリュー片２２の外周端部２２０を支持するものであるため，スクリュー軸２の構造を何ら改造する必要がない。
また，中間軸受４による支持は，上記所定のクリアランスＣ1を保持した状態で行う。そのため，支持体４１とスクリュー片２２の外周端部との間には，セラミック材料８０の粒子が潤滑剤的な機能を発揮し，支持体４１とスクリュー片２２との焼き付き不良等を確実に抑えることができる。
それ故，設備構造の簡素化およびコストダウンをも図ることができる。
【００４０】
実施形態例２
本例は，参考例であって，実施形態例１における中間軸受４の構造を変更した例である。
即ち，図４に示すごとく，上記スクリュー軸２の軸体２０には，その長手方向途中にスクリュー片２２を設けていない平滑な円柱表面を有する中軸部２５を設けた。そして，中間軸受４は中軸部２５を支持する支持体４２と支持体４２をハウジング３に固定する固定部材５１とより構成した。固定部材５１は，材料流路３０内の流通を確保するための空間部５９を形成するよう構成されている。
【００４１】
さらに詳説すると，図４（ｂ）に示すごとく，本例の中間軸受４は，ハウジング３から内方に向けて延設された３本のピン状の固定部材５１と，該固定部材５１の先端に配設されたチップ状の支持体４２とよりなる。３本の固定部材５１の間には上記空間部５９を形成している。
また，上記チップ状の支持体４２は，超硬合金より作製した。
また，上記ピン状の固定部材５１の基端部は，リング部材５２に埋設させてある。そして，このリング部材５２をハウジング３の内壁に埋設することにより，上記中間軸受４を配設してある。
【００４２】
一方，図４（ｂ）に示すごとく，スクリュー軸２の軸体２０に設けた中軸部２５は，軸体２０の小径部の外周面に超硬合金よりなるリング部材２５２を貼設した構造とした。また，図４（ｂ）に示すごとく，リング部材５２は取付性を向上すべく中央部５２０から２つに分割できるように構成してある。
また，中間軸受４の支持体４２と中軸部２５との間のクリアランスＣ2は，０．０２〜１．０ｍｍの範囲内に収まるように設定した。
【００４３】
この場合には，ピン状の固定部材４２の間に上記空間部５９を形成することにより，材料の流通状態を確保することができる。そのため，むだな圧損をほとんど発生させることなく押出し圧力の増大をスムーズに実施することができる。また，上記チップ状の支持体４２によって軸体２０の中軸部２５をほぼ点接触状態で支持することができるので，支持体４２と中軸部２５との間のセラミック材料８０のめ目詰まり等を防止することができる。
その他は実施形態例１と同様の作用効果が得られる。
【００４４】
実施形態例３
本件は，参考例であって、実施形態２における中間軸受４の構造を変更した例である。
即ち，図５（ａ）（ｂ）に示すごとく，本例の中間軸受４は，ハウジング３から内方に向けて延設されたリング状の固定リング５５を有する固定部材５３と，該固定部材５３の固定リング５５の内面に配設されたリング状の支持体４３とよりなる。３本のリブ５４の間には空間部５９を形成している。
【００４５】
また，図５（ｂ）に示すごとく，上記３本のリブ５４の周囲には，さらにリング部材５６を設けた。そして，中間軸受４は，リング部材５６をハウジング３の内面に埋設することにより配設した。また，固定部材５３のリブ５４および固定リング５５とリング部材５６とは一体構造とした。
また，図５（ｂ）に示すごとく，固定部材５３および支持体４３とよりなる中間軸受４は，取付性を向上すべく，中央部５３０から２つに分割できるように構成してある。
【００４６】
また，中軸部２５は，図５（ｂ）に示すごとく，実施形態例２と同様に，軸体２０の小径部の外周面に超硬合金よりなるリング部材２５２を貼設した構造とした。
また，中間軸受４の支持体４３と中軸部２５との間のクリアランスＣ3は，０．０２〜１．０ｍｍの範囲内に収まるように設定した。
その他は実施形態例２と同様とした。
【００４７】
この場合にも，上記リブ５４の間に空間部５９を形成してセラミック材料８０の流通状態を確保することができる。また，上記リング状の支持体４３によって，上記軸体の中軸部を偏りなく均一に支持することができ，よりスムーズな軸受け作用を発揮させることができる。
その他は，実施形態例１，２と同様の作用効果が得られる。
【００４８】
実施形態例４
本例は，実施形態例１におけるスクリュー軸２をさらに長尺化し，かつ，スクリュー軸２の先端部を支持するための先端軸受６を設けた例である。
即ち，図６に示すごとく，スクリュー軸２の軸体２０の先端部に上記実施形態例２，３の中軸部２５と同様の断面構造の先端軸部２１を設けた。そして，先端軸部２１の周囲には，図６，図７に示すごとく，実施形態例２の中間軸受４と同様の構造を有する先端軸受６を設けた。
【００４９】
具体的には，図７に示すごとく，先端軸受６は，ハウジング３から内方に向けて延設された３本のピン状の固定部材７１と，該固定部材７１の先端に配設されたチップ状の支持体６２とよりなる。３本の固定部材７１の間には空間部７９を形成している。
また，上記チップ状の支持体６２は，超硬合金より作製した。
また，上記ピン状の固定部材７１の基端部は，リング部材７２に埋設させてある。そして，このリング部材７２をハウジング３の内壁に埋設することにより，上記先端軸受６を配設してある。
【００５０】
一方，図７に示すごとく，スクリュー軸２の軸体２０に設けた先端軸部２１は，軸体２０の小径部の外周面に超硬合金よりなるリング部材２１２を貼設した構造とした。
そして，先端軸受６の支持体６２と先端軸部２１との間のクリアランスＣ4は，０．０２〜１．０ｍｍの範囲内に収まるように設定した。
その他は実施形態例１と同様とした。
【００５１】
この場合には，スクリュー軸２の先端の振動をさらに確実に抑制することができる。そのため，スクリュー軸２の剛性向上を，さらなる押出し圧力の増大化を図ることができる。
その他は実施形態例１と同様の作用効果が得られる。
【００５２】
実施形態例５
本例は，実施形態例４において，さらにスクリュー軸２を長尺化し，かつ，中間軸受４を２箇所に設けた例である。
図８に示すごとく，２つの中間軸受４および先端軸受６の配設間隔は，スクリュー軸２の外径をＤとした場合，その８倍の長さの範囲内となるようにした。具体的には，スクリュー軸２の基端部側から上記外径Ｄの５倍の長さ（５Ｄ）に第１の中間軸受４を，これから同じく５Ｄの間隔をあけて第２の中間軸受４を配設した。また，この第２中間軸受４と先端軸受６との間は上記外径Ｄの３倍（３Ｄ）の長さ分だけ間隔をあけた。
その他は実施形態例４と同様である。
【００５３】
本例の場合には，上記２つの中間軸受４および先端軸受６の存在により，さらにスクリュー軸２の剛性を高めることができ，一層の長尺化を問題なく実現することができる。
なお，これまでの実験から，外径Ｄの８倍の長さの範囲内に中間軸受４を少なくとも１つ設置することにより，十分な剛性向上効果が得られることが分かっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，押出成形装置の構成を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，中間軸受取付部分の断面図。
【図３】実施形態例１における，中間軸受の支持体の斜視図。
【図４】実施形態例２における，（ａ）長手方向断面，（ｂ）Ａ−Ａ線矢視断面，から見た中間軸受を示す説明図。
【図５】実施形態例３における，（ａ）長手方向断面，（ｂ）Ｂ−Ｂ線矢視断面，から見た中間軸受を示す説明図。
【図６】実施形態例４における，押出成形装置の構成を示す説明図。
【図７】図６のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図８】実施形態例５における，中間軸受および先端軸受の配置を示す説明図。
【図９】従来例における，押出成形装置の構成を示す説明図。
【図１０】従来例における，ハニカム構造体の斜視図。
【符号の説明】
１．．．押出成形装置，
１１．．．成形型，
１２．．．スクリュー押出機，
２．．．スクリュー軸，
２０．．．軸体，
２２．．．スクリュー片，
３．．．ハウジング，
３０．．．材料通路，
４．．．中間軸受，
４１，４２，４３．．．支持体，
５１，５３．．．固定部材，
５９．．．空間部，
６．．．先端軸受，
６２．．．支持体，
７１．．．固定部材，
７９．．．空間部，
【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】
0003767316.tif 000008
【図８】
0003767316.tif 000009
【図９】
0003767316.tif 000010
【図１０】
0003767316.tif 000011