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JP2005066958A - Extruder and method for extrusion of cylindrical ceramic body using the same - Google Patents

Extruder and method for extrusion of cylindrical ceramic body using the same Download PDF

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JP2005066958A
JP2005066958A JP2003298023A JP2003298023A JP2005066958A JP 2005066958 A JP2005066958 A JP 2005066958A JP 2003298023 A JP2003298023 A JP 2003298023A JP 2003298023 A JP2003298023 A JP 2003298023A JP 2005066958 A JP2005066958 A JP 2005066958A
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JP
Japan
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extrusion
die
extrusion screw
molding machine
extrusion molding
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Application number
JP2003298023A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Maeda
寿彦 前田
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】押出スクリューの回転によってセラミック原料も回転しながら前進するため、セラミック原料が金型から押し出される時に、内ダイの先端を円を描くように回転させて振れを生じ、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度が悪くなる。
【解決手段】押出スクリューの外径Dと外ダイの内径dの比をD/d=12〜30とすることで、単位時間当たりの押出量が増え、押出スクリューの回転数を低くする。
【選択図】図1

Since the ceramic raw material moves forward while rotating the extrusion screw, when the ceramic raw material is pushed out of the mold, the tip of the inner die is rotated in a circle to cause a vibration, and the cylindrical ceramic body Concentricity and inner diameter roundness deteriorate.
The ratio of the outer diameter D of the extrusion screw to the inner diameter d of the outer die is set to D / d = 12 to 30, thereby increasing the amount of extrusion per unit time and lowering the rotation speed of the extrusion screw.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、光通信等に使用される光ファイバを固定するための光コネクタ用セラミックフェルール体の押出成形機及びそれを用いた押出成形方法に関するものである。   The present invention relates to an extrusion molding machine for a ceramic ferrule body for an optical connector for fixing an optical fiber used for optical communication or the like, and an extrusion molding method using the same.

近年、通信における情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた光通信が使用されている。この光通信において、光ファイバ同士の接続、あるいは光ファイバと各種光素子との接続には図4に示すような光コネクタが用いられている。   In recent years, optical communication using an optical fiber has been used with an increase in the amount of information in communication. In this optical communication, an optical connector as shown in FIG. 4 is used for connecting optical fibers or connecting an optical fiber and various optical elements.

例えば、光ファイバ同士を接続するコネクタの場合、フェルール41に形成された貫通孔に光ファイバ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。   For example, in the case of a connector for connecting optical fibers, the end portions of the optical fiber 42 are held in the through holes formed in the ferrule 41, and the pair of ferrules 41 are inserted from both ends of the sleeve 43 so as to have a convex spherical shape inside. It is the structure which made the end surfaces processed into contact | abut.

前記フェルール41やスリーブ43の材質としてはセラミックス、金属、プラスチック、ガラス等、さまざまなものが試作されてきたが、現在は大半がセラミックス製となっている。その理由は、セラミックスは加工精度が高いため、内径、外径の公差を1μm以下と高精度にすることができ、またセラミックスは摩擦係数が低いため光ファイバ42の挿入性に優れ、剛性が高く熱膨張係数が低いことから外部応力や温度変化に対して安定であり、耐食性にも優れているためである。   Various materials such as ceramics, metal, plastic, and glass have been made as materials for the ferrule 41 and the sleeve 43, but most of them are made of ceramics at present. The reason for this is that ceramics have high processing accuracy, so the tolerance of the inner and outer diameters can be as high as 1 μm or less, and because ceramics have a low coefficient of friction, the insertability of the optical fiber 42 is excellent and the rigidity is high. This is because the coefficient of thermal expansion is low, so it is stable against external stress and temperature change, and has excellent corrosion resistance.

前記フェルール41は、内径と外径の同心度寸法が特に重要である。これは光接続損失を小さくするために、スリーブ43の内部でフェルール41の端面同士を精度良く当接させる必要があるためであり、1μm以下の同心度寸法を要求される。このため前記のようにセラミックスを用いて加工しているが、加工に供する円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度も良いことが要求される。   In the ferrule 41, the concentricity of the inner diameter and the outer diameter is particularly important. This is because the end faces of the ferrule 41 need to be brought into contact with each other with high precision inside the sleeve 43 in order to reduce the optical connection loss, and a concentricity dimension of 1 μm or less is required. For this reason, processing is performed using ceramics as described above, but it is required that the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body used for processing are also good.

前記円筒状セラミック体は、セラミック原料を押出成形、プレス成形及び射出成形等により所定形状に成形し、必要があれば切削等を行った後、焼成温度1350℃〜1450℃の範囲の大気雰囲気中で焼成することで得る。プレス成形や射出成形ではフェルール41の外周部を形成する外ダイとフェルール41の光ファイバ42の挿入孔を形成する内ダイを1回の成形ショット毎に分離する構造であるため、円筒状セラミック体の内径と外径の同心度を良くすることが困難であるのに対して、押出成形は前記外ダイと内ダイを固定した構造であるため、円筒状セラミック体の同心度を比較的高精度にすることが可能である。   The cylindrical ceramic body is formed in a predetermined shape by extrusion molding, press molding, injection molding, or the like, and, if necessary, cut in a ceramic material, and then in an air atmosphere at a firing temperature in the range of 1350 ° C. to 1450 ° C. It is obtained by baking with. In press molding or injection molding, the outer die that forms the outer periphery of the ferrule 41 and the inner die that forms the insertion hole for the optical fiber 42 of the ferrule 41 are separated for each molding shot. While it is difficult to improve the concentricity of the inner and outer diameters, the extrusion molding has a structure in which the outer die and the inner die are fixed. Therefore, the concentricity of the cylindrical ceramic body is relatively high. It is possible to

図3に示すように、押出成形に使用する金型13は、フェルール41の外周部を形成する外ダイ11と光ファイバ42の挿入孔を形成する内ダイ12からなり、内ダイ12はスパイダー19と呼ばれる支持部で外ダイ11と接着固定される。この時、外ダイ11の内径部と内ダイ12の外径部の同心度が0となるように内ダイ12の位置調整を行う。   As shown in FIG. 3, the mold 13 used for extrusion molding includes an outer die 11 that forms an outer peripheral portion of a ferrule 41 and an inner die 12 that forms an insertion hole for an optical fiber 42, and the inner die 12 is a spider 19. It is bonded and fixed to the outer die 11 at a support portion called. At this time, the position of the inner die 12 is adjusted so that the concentricity between the inner diameter portion of the outer die 11 and the outer diameter portion of the inner die 12 becomes zero.

供給ホッパー31から投入されたセラミック原料は、上段スクリュー32で混練を受けた後、真空室33に入る。この真空室33は、押出成形機内部を通過するセラミック原料の真空脱気を行うためのものであり、エア管35で、押出成形機内部の架台に設置された真空ポンプ装置34に接続され、真空引きできる構造となっている。真空脱気されたセラミック原料は、押出スクリュー14の回転によって圧力が加えられ、金型13で圧縮されて、所定の同心度寸法を有する成形体を形成して押し出される。   The ceramic raw material introduced from the supply hopper 31 is kneaded by the upper screw 32 and then enters the vacuum chamber 33. This vacuum chamber 33 is for performing vacuum degassing of the ceramic raw material passing through the inside of the extrusion molding machine, and is connected to a vacuum pump device 34 installed on a gantry inside the extrusion molding machine by an air tube 35, It has a structure that can be evacuated. The vacuum-degassed ceramic raw material is pressurized by the rotation of the extrusion screw 14 and compressed by the mold 13 to form a molded body having a predetermined concentricity dimension and extruded.

従来は、押出スクリュー14の外径Dと外ダイ11の内径dの比がD/d=3〜10となるように押出成形機を選定していた。この比は経験的なものであり、このような範囲としたのは、D/dが3より小さい場合は、セラミック原料が十分に圧縮されず、成形体の密度が低くなる可能性があり、D/dが10より大きい場合は、ギア比を低く設定しても成形速度が速くなりずぎて成形体を引き取り、収納することができないためである。このため外径の小さい製品の場合は、押出スクリュー14の外径Dと外ダイ11の内径dの比がD/d=3〜10となるよう、押出スクリュー14の外径の小さい押出成形機を用いて押出成形を行っていた。
特開2002−55255号公報
Conventionally, an extruder has been selected so that the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw 14 to the inner diameter d of the outer die 11 is D / d = 3-10. This ratio is empirical, and the range is such that if D / d is less than 3, the ceramic raw material may not be sufficiently compressed, and the density of the molded body may be reduced. This is because when D / d is larger than 10, even if the gear ratio is set to a low value, the molding speed cannot be increased and the molded body cannot be taken up and stored. For this reason, in the case of a product having a small outer diameter, an extruder having a small outer diameter of the extrusion screw 14 so that the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw 14 to the inner diameter d of the outer die 11 is D / d = 3-10. Was used to perform extrusion molding.
JP 2002-55255 A

しかし金型13の外ダイ11の内径部と内ダイ12の外径部の同心度が0となるように位置調整を行った後、接着固定した場合でも内ダイ12が外ダイ11にスパイダー19によって片持ちで支持されているために、押出成形時の様々な変動によって内ダイ12の先端が振れ、同心度及び内径真円度を悪くするという問題があった。ここで内ダイ12の先端は、加工後にφ0.125mmの光ファイバ42の挿入孔とするため、外径がφ0.15〜0.20と極めて細く、微小な変動によっても影響を受けやすい。   However, the position of the inner die 12 of the mold 13 and the outer diameter portion of the inner die 12 are adjusted so that the concentricity is 0, and then the inner die 12 is attached to the outer die 11 by the spider 19 even when the die is fixed. Therefore, there is a problem that the tip of the inner die 12 is shaken by various fluctuations during extrusion molding, and the concentricity and the inner diameter roundness are deteriorated. Here, since the tip of the inner die 12 is used as an insertion hole for the optical fiber 42 having a diameter of 0.125 mm after processing, the outer diameter is extremely thin as 0.15 to 0.20 and is easily affected by minute fluctuations.

押出成形時に内ダイ12の先端を振れさせ、同心度を悪くする原因として次の2点がある。1つは押出スクリュー14の回転によってセラミック原料も回転しながら前進するため、セラミック原料が金型13から押し出される時に、内ダイ12の先端を円を描くように回転させて振れを生じる場合である。また生産性を良くするために成形速度を高くする場合、押出スクリュー14の回転数を上げるため、前記の振れがより増大するという問題があった。   There are the following two factors that cause the tip of the inner die 12 to shake during extrusion molding, resulting in poor concentricity. One is a case where the ceramic raw material moves forward while rotating the extrusion screw 14, so that when the ceramic raw material is pushed out from the mold 13, the tip of the inner die 12 is rotated in a circle to cause a shake. . Further, when the molding speed is increased in order to improve the productivity, there is a problem that the runout is further increased because the rotational speed of the extrusion screw 14 is increased.

もう1つは押出成形機の振動によって内ダイ12の先端が振動して振れを生じる場合である。振動の原因として最も大きいのは真空ポンプ装置34の振動によるものである。この真空ポンプ装置34は、押出成形機内部を通過するセラミック材料の真空脱気を行い、成形体の密度を高くするためのものであるが、押出成形機の内部等、同じ架台に設置されているため、ポンプの回転振動が架台を通じて押出成形機全体及び内ダイ12先端を振動させるという問題があった。   The other is a case where the tip of the inner die 12 vibrates due to vibration of the extrusion molding machine, causing vibration. The largest cause of vibration is the vibration of the vacuum pump device 34. This vacuum pump device 34 is for vacuum deaeration of the ceramic material passing through the inside of the extrusion molding machine and to increase the density of the molded body, but it is installed on the same pedestal such as the inside of the extrusion molding machine. Therefore, there has been a problem that the rotational vibration of the pump vibrates the entire extruder and the tip of the inner die 12 through the gantry.

以上の原因による内ダイ12先端の振れは、内ダイ12先端の外径がφ0.15〜0.20と極めて細く、かつ高精度の同心度を要求される光コネクタ用セラミックフェルール体で特に問題となっていた。   The deflection of the tip of the inner die 12 due to the above causes is particularly a problem in a ceramic ferrule body for an optical connector that requires an outer diameter of the tip of the inner die 12 as extremely small as φ0.15 to 0.20 and requires high-precision concentricity. It was.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、押出スクリューを回転して原料に圧力を加え、該原料を外ダイと内ダイとからなる金型の間を通過させて円筒状に成形する押出成形機において、前記押出スクリューの外径Dと外ダイの内径dの比がD/d=12〜30であることを特徴とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems. The extrusion screw is rotated to apply pressure to the raw material, and the raw material is passed through a mold composed of an outer die and an inner die to form a cylindrical shape. In the extrusion molding machine, the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw to the inner diameter d of the outer die is D / d = 12-30.

また外ダイの内径dに対して押出スクリューの外径Dを変更可能としたことを特徴とする。さらに成形体の成形速度を100〜200mm/sとなるように、押出スクリューの回転数をインバーター制御することを特徴とする。   The outer diameter D of the extrusion screw can be changed with respect to the inner diameter d of the outer die. Further, the number of revolutions of the extrusion screw is controlled by an inverter so that the molding speed of the molded body is 100 to 200 mm / s.

即ち、本発明者等が種々実験を行った結果、押出スクリューの外径Dと外ダイの内径dの比をD/d=12〜30とすることで、単位時間当たりの押出量が増え、押出スクリューの回転数を低くすることができ、押出スクリューの回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ先端の振れが小さくなって、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くできることを見出したのである。また前記のような押出スクリューの外径Dと外ダイの内径dの比とした上で、成形体の成形速度を100〜200mm/sとなるようにインバーター制御することにより、生産性を損なうことなく押出スクリューの回転数を低くすることができ、押出スクリューの回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ先端の振れを小さくすることができる。   That is, as a result of various experiments conducted by the inventors, the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw to the inner diameter d of the outer die is set to D / d = 12 to 30, thereby increasing the amount of extrusion per unit time. The number of rotations of the extrusion screw can be lowered, the deflection of the inner die tip caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw is reduced, and the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body can be improved. I found it. Further, the productivity is impaired by controlling the inverter so that the molding speed of the molded body becomes 100 to 200 mm / s after setting the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw to the inner diameter d of the outer die. Therefore, the number of revolutions of the extrusion screw can be reduced, and the fluctuation of the tip of the inner die caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw can be reduced.

さらに本発明は、前記押出成形機において、押出成形機内部を通過するセラミック原料の真空脱気を行うための真空ポンプ装置を押出成形機外部の架台に設置し、押出成形機の真空室とエア管のみで接続することを特徴とする。   Furthermore, the present invention provides a vacuum pump device for vacuum degassing of the ceramic raw material passing through the inside of the extrusion molding machine on the gantry outside the extrusion molding machine. It is characterized by connecting only with a tube.

即ち真空ポンプ装置を押出成形機外部の架台に設置し、押出成形機の真空室とエア管のみで接続することで、真空ポンプ装置の回転振動が内ダイ先端に伝わることがなくなり、内ダイ先端の振れが小さくなり、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くすることができる。   In other words, by installing the vacuum pump device on a stand outside the extrusion machine and connecting it with the vacuum chamber of the extrusion machine only by the air tube, the rotational vibration of the vacuum pump device is not transmitted to the inner die tip, and the inner die tip , And the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body can be improved.

以上のように、本発明の押出成形機及びそれを用いた円筒状セラミック体の押出成形方法は、押出スクリューの外径Dと外ダイの内径dの比をD/d=12〜30とすることで、単位時間当たりの押出量が増え、押出スクリューの回転数を低くすることができ、押出スクリューの回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ先端の振れが小さくなって、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くすることができる。また前記のような押出スクリューの外径Dと外ダイの内径dの比とした上で、成形体の成形速度を100〜200mm/sとなるようにインバーター制御することにより、生産性を損なうことなく押出スクリューの回転数を低くすることができ、押出スクリューの回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ先端の振れを小さくすることができ、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くすることができる。   As described above, in the extrusion molding machine of the present invention and the cylindrical ceramic body extrusion method using the same, the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw to the inner diameter d of the outer die is D / d = 12-30. Thus, the amount of extrusion per unit time increases, the number of rotations of the extrusion screw can be reduced, and the deflection of the inner die tip caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw is reduced, and the cylindrical ceramic body The concentricity and the inner diameter roundness can be improved. Further, the productivity is impaired by controlling the inverter so that the molding speed of the molded body becomes 100 to 200 mm / s after setting the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw to the inner diameter d of the outer die. The number of revolutions of the extrusion screw can be reduced, the fluctuation of the tip of the inner die caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw can be reduced, and the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body can be reduced. Can be better.

また本発明の押出成形機及びそれを用いた円筒状セラミック体の押出成形方法は、押出成形機内部を通過するセラミック原料の真空脱気を行うための真空ポンプ装置を押出成形機外部の架台に設置し、押出成形機の真空脱気室とエア管のみで接続することで、真空ポンプ装置の回転振動が内ダイ先端に伝わることがなくなり、内ダイ先端の振れが小さくなり、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くすることができる。   The extrusion molding machine of the present invention and the extrusion molding method of a cylindrical ceramic body using the extrusion molding machine have a vacuum pump device for vacuum degassing of the ceramic raw material passing through the inside of the extrusion molding machine on a stand outside the extrusion molding machine. Installed and connected to the vacuum degassing chamber of the extrusion molding machine only with the air tube, the rotational vibration of the vacuum pump device is not transmitted to the tip of the inner die, and the deflection of the tip of the inner die is reduced, and the cylindrical ceramic body The concentricity and the inner diameter roundness can be improved.

以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の押出成形機の先端金型部を示す断面図である。金型13は、外ダイ11および内ダイ12によって構成されている。そして外ダイ11は、固定手段18によって押出成形機に固定された金型ホルダー17の内側に収納されている。また、内ダイ12は先端の外径がφ0.15〜0.20であり、スパイダー19によって、外ダイ11の内径部と内ダイ12の外径部の同心度が0となるように外ダイ11に接着固定されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tip mold part of an extrusion molding machine according to the present invention. The mold 13 is constituted by an outer die 11 and an inner die 12. The outer die 11 is housed inside a mold holder 17 fixed to the extrusion molding machine by a fixing means 18. Further, the inner die 12 has an outer diameter of φ0.15 to 0.20, and the spider 19 causes the outer die 11 to have a concentricity between the inner diameter portion of the outer die 11 and the outer diameter portion of the inner die 12. 11 is bonded and fixed.

セラミック原料は押出スクリュー14の回転によって、圧力が加えられ、オーガーバレル15内部を通過し、テーパーバレル16によって圧縮を受けたのちダイ部に流入する。さらに外ダイ11のテーパー部11aによって圧縮を受けたのち外ダイ11と内ダイ12の隙間を通過しながら所定の同心度寸法を有する成形体を形成して押し出される。   The ceramic raw material is pressurized by the rotation of the extrusion screw 14, passes through the auger barrel 15, is compressed by the tapered barrel 16, and then flows into the die portion. Further, after being compressed by the tapered portion 11 a of the outer die 11, a molded body having a predetermined concentricity dimension is formed and extruded while passing through the gap between the outer die 11 and the inner die 12.

この時、押出スクリュー14の外径Dと外ダイ11の内径dの比をD/d=12〜30、より好ましくはD/d=15〜22とする。これはD/d=12よりも小さい場合、即ち外ダイ11の内径dと押出スクリュー14の外径Dの差が小さい場合は、単位時間当たりの押出量が小さいため、所定の成形速度とするために押出スクリュー14の回転数を高くしなければならず、押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが大きくなって、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度が悪くなるためである。またD/d=30よりも大きい場合、即ち外ダイ11の内径dと押出スクリュー14の外径Dの差が大きい場合は、セラミック原料の圧縮率が高くなりすぎて成形圧が高くなり、逆に内ダイ12先端の振れが大きくなるためである。さらにD/dが大きくなると押出できない場合も発生する。このようにD/d=12〜30の範囲とすることで、単位時間当たりの押出量が増え、押出スクリュー14の回転数を低くすることができるため、押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが小さくなって円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くすることができる。   At this time, the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw 14 to the inner diameter d of the outer die 11 is set to D / d = 12 to 30, more preferably D / d = 15 to 22. When this is smaller than D / d = 12, that is, when the difference between the inner diameter d of the outer die 11 and the outer diameter D of the extrusion screw 14 is small, the amount of extrusion per unit time is small, so the predetermined molding speed is set. Therefore, the rotational speed of the extrusion screw 14 must be increased, and the deflection of the tip of the inner die 12 caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw 14 increases, resulting in the concentricity and inner diameter of the cylindrical ceramic body. This is because the circularity worsens. When D / d is larger than 30, that is, when the difference between the inner diameter d of the outer die 11 and the outer diameter D of the extrusion screw 14 is large, the compression rate of the ceramic raw material becomes too high and the molding pressure becomes high. This is because the deflection of the tip of the inner die 12 becomes large. Further, when D / d becomes large, there are cases where extrusion cannot be performed. Thus, by setting it as the range of D / d = 12-30, since the extrusion amount per unit time can increase and the rotation speed of the extrusion screw 14 can be made low, the ceramic raw material accompanying rotation of the extrusion screw 14 can be reduced. The deflection of the tip of the inner die 12 caused by the rotation is reduced, and the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body can be improved.

またD/d=12〜30の範囲とした上で、成形体の成形速度を100〜200mm/sとすることにより、生産性を損なうことなく押出スクリュー14の回転数を低くすることができ、押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが小さくすることができる。ここで成形速度を100〜200mm/sとしたのは、100mm/sより遅い場合、押出スクリュー14の回転数を低くすることができ、押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが小さくすることができるが、生産性がかなり悪くなり、実用的ではないためである。また200mm/sより速い場合、押出スクリュー14の回転数が高くなって押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが大きくなり、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度が悪くなるためである。   Moreover, after setting it as the range of D / d = 12-30, the rotation speed of the extrusion screw 14 can be made low without impairing productivity by making the shaping | molding speed | rate of a molded object into 100-200 mm / s, The deflection of the tip of the inner die 12 caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw 14 can be reduced. Here, when the molding speed is set to 100 to 200 mm / s, when the speed is slower than 100 mm / s, the rotational speed of the extrusion screw 14 can be lowered, and the inner die generated by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw 14. This is because the tip 12 runout can be reduced, but the productivity is considerably deteriorated and is not practical. When the speed is higher than 200 mm / s, the rotational speed of the extrusion screw 14 is increased, and the deflection of the tip of the inner die 12 caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw 14 is increased, and the concentricity and inner diameter of the cylindrical ceramic body are increased. This is because the roundness deteriorates.

押出スクリュー14はモーターによって駆動されるが、インバーター制御とする。これは内ダイ12先端の振れを小さくするために押出スクリュー14の回転数を低くして駆動する必要があるためである。   The extrusion screw 14 is driven by a motor, and is controlled by an inverter. This is because it is necessary to drive the extrusion screw 14 at a low rotational speed in order to reduce the deflection of the tip of the inner die 12.

金型13を構成する外ダイ11、内ダイ12は、炭素鋼、ステンレス鋼、超鋼などの原料を用いて構成することができるが、内ダイ12の先端の振れを小さくするために剛性の高い超鋼を用いることが望ましい。さらに耐摩耗性及び耐腐食性が必要であり、かつ高精度に加工する必要があるとの理由からも、硬度の高い超鋼を用いることが望ましい。   The outer die 11 and the inner die 12 constituting the mold 13 can be configured using raw materials such as carbon steel, stainless steel, and super steel, but are rigid in order to reduce the deflection of the tip of the inner die 12. It is desirable to use high super steel. Furthermore, it is desirable to use super steel having high hardness for the reason that abrasion resistance and corrosion resistance are necessary and that it is necessary to process with high accuracy.

図2は本発明の押出成形機を示す断面図である。セラミック原料は供給ホッパー31から投入され、上段スクリュー32によって混練された後、真空室33に入り、真空ポンプ装置21によって真空脱気される。ここで従来の押出成形機では図3に示すように、真空ポンプ装置34は、スクリューを駆動するモーター等と一緒に押出成形機内部の架台に設置され、真空室33とエア管35で接続されているのに対して、本発明の押出成形機では図2に示すように、真空ポンプ装置21を押出成形機外部の架台に設置し、押出成形機の真空室33とエア管22のみで接続しているため、真空ポンプ装置21の回転振動が内ダイ11先端に伝わることがなくなり、内ダイ11先端の振れが小さくなって、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くすることができる。   FIG. 2 is a sectional view showing the extrusion molding machine of the present invention. The ceramic raw material is fed from the supply hopper 31, kneaded by the upper screw 32, enters the vacuum chamber 33, and is vacuum degassed by the vacuum pump device 21. Here, in the conventional extrusion molding machine, as shown in FIG. 3, the vacuum pump device 34 is installed on a frame inside the extrusion molding machine together with a motor for driving a screw, and is connected to the vacuum chamber 33 by an air tube 35. In contrast, in the extrusion molding machine of the present invention, as shown in FIG. 2, the vacuum pump device 21 is installed on a stand outside the extrusion molding machine and is connected only by the vacuum chamber 33 and the air tube 22 of the extrusion molding machine. Therefore, the rotational vibration of the vacuum pump device 21 is not transmitted to the tip of the inner die 11, and the deflection of the tip of the inner die 11 is reduced, thereby improving the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body. Can do.

さらにセラミック原料は、下段押出スクリュー14によって圧縮されながら金型13から押出される。ここで押出スクリュー14は押出成形機本体と軸継手で固定されており、また押出スクリュー14の外側にあってシリンダーの役割をする押出スクリューバレル36は、押出成形機本体にネジで固定されており、いずれも容易に取り外し可能である。そしてD/d=12〜30の範囲となるように、外ダイ11の内径dに応じた外径Dを有する押出スクリュー14及びその押出スクリュー14の外径Dに応じた押出スクリューバレル36を取り付け可能である。ここで押出スクリュー14に対して押出スクリューバレル36は、押出スクリュー14が回転した時に接触しないようクリアランスを設けており、クリアランスは約1mm程度である。   Further, the ceramic raw material is extruded from the mold 13 while being compressed by the lower extrusion screw 14. Here, the extrusion screw 14 is fixed to the extruder main body by a shaft coupling, and the extrusion screw barrel 36 that functions as a cylinder outside the extrusion screw 14 is fixed to the extruder main body by screws. Both are easily removable. And the extrusion screw 14 according to the outer diameter D of the extrusion screw 14 and the extrusion screw 14 which has the outer diameter D according to the inner diameter d of the outer die 11 is attached so that it may become the range of D / d = 12-30. Is possible. Here, the extrusion screw barrel 36 is provided with a clearance so as not to come into contact with the extrusion screw 14 when the extrusion screw 14 rotates, and the clearance is about 1 mm.

押出スクリュー14の軸継手側の外径は一定であるため、D/d=12〜30の範囲とするために、押出スクリュー14は、押出スクリューバレル36の所で先端側の外径Dが細くなる段付きの構造となっている。   Since the outer diameter on the shaft coupling side of the extrusion screw 14 is constant, the outer diameter D on the distal end side of the extrusion screw 14 is narrow at the extrusion screw barrel 36 in order to set the range of D / d = 12-30. It has a stepped structure.

本発明の実施例として、以下に示す方法で実験を行った。   As an example of the present invention, an experiment was performed by the following method.

製品形状は、図4に示す光コネクタ用のジルコニアセラミック製のフェルール41とし、図1及び図2に示す本発明の押出成形機を用い、次のように各サンプルの成形を行った。   The product shape was a ferrule 41 made of zirconia ceramic for an optical connector shown in FIG. 4, and each sample was formed as follows using the extrusion molding machine of the present invention shown in FIGS. 1 and 2.

まず、ジルコニア原料と押出成形に必要なバインダーを混合した材料を押出成形機に投入し、図1に示すように、押出スクリュー14の外径Dと外ダイ11の内径dの比をD/d=10、11.7、16.7、22.9、28.6、33.3、40となる外ダイ11及び押出スクリュー14を用いて、押出成形した(サンプルA、B、D、G、H、I)。ここで外ダイ11と内ダイ12は投影機を用いて同心度が0となるように位置調整した後、接着固定した。またD/d=16.7の条件で、成形速度を50、100、200、300mm/sに変更して押出成形した。(サンプルC、D、E、F)さらに真空ポンプ装置34を押出成形機の外部に設置した後、D/d=16.7、成形速度100mm/sの条件で押出成形を行った。(サンプルJ)
各サンプルは同一条件で乾燥および焼成した後、L寸カット加工を行い、50個ずつ作製した。なお、サンプルの形状は、金型13において、外ダイ11の内周面を内径寸法約φ3及び3.5mmとし、さらに、内ダイ12の外周面を外径寸法約φ0.15mmとすることによって、外径寸法約2.5〜3.0mm、内径寸法約0.125mmとし、カット加工で長さ約12mmの円筒形状とした。
First, a material in which a zirconia raw material and a binder necessary for extrusion molding are mixed is put into an extrusion molding machine, and the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw 14 to the inner diameter d of the outer die 11 is set to D / d as shown in FIG. = Extruded by using the outer die 11 and the extrusion screw 14 to be 10, 11.7, 16.7, 22.9, 28.6, 33.3, 40 (samples A, B, D, G, H, I). Here, the positions of the outer die 11 and the inner die 12 were adjusted using a projector so that the concentricity was 0, and then bonded and fixed. Further, extrusion molding was performed under the condition of D / d = 16.7, changing the molding speed to 50, 100, 200, and 300 mm / s. (Samples C, D, E, and F) Furthermore, after the vacuum pump device 34 was installed outside the extrusion molding machine, extrusion molding was performed under the conditions of D / d = 16.7 and a molding speed of 100 mm / s. (Sample J)
Each sample was dried and fired under the same conditions, and then L-shaped cut processing was performed to prepare 50 samples. The shape of the sample is such that, in the mold 13, the inner peripheral surface of the outer die 11 has an inner diameter of about φ3 and 3.5 mm, and the outer peripheral surface of the inner die 12 has an outer diameter of about φ0.15 mm. The outer diameter was about 2.5 to 3.0 mm, the inner diameter was about 0.125 mm, and the cylindrical shape was about 12 mm long by cutting.

この円筒形状のサンプルについて、各サンプルの同心度及び内径真円度を測定した。ここで同心度は、サンプルの内径を両側からセンターで支持し、サンプルを回転させた時の外周の振れを接触式のセンサーで測定した。また内径真円度は、サンプルの端面内径部をCCDでパソコンに取り込み、画像解析して測定した。   For this cylindrical sample, the concentricity and inner diameter roundness of each sample were measured. Here, the concentricity was measured by a contact-type sensor, with the inner diameter of the sample supported at the center from both sides, and the deflection of the outer periphery when the sample was rotated. The inner diameter roundness was measured by taking the inner diameter of the end face of the sample with a CCD and analyzing the image.

これらの円筒形状のサンプルで同心度及び内径真円度を測定した結果を表1に示す。

Figure 2005066958
Table 1 shows the results of measuring the concentricity and inner diameter roundness of these cylindrical samples.
Figure 2005066958

はじめに同一の成形速度で、押出スクリュー14の外径Dと外ダイ11の内径dの比、D/dを変更した試験では、D/d=11.7〜33.3の範囲にあるサンプルB、D、G、Hは、同心度が3〜8μm、内径真円度が0.09〜0.16μmであり、特にD/d=16.7〜22.9の範囲にあるサンプルD、Gは、同心度が3〜5μm、内径真円度が0.09〜0.13μmと良く、D/dが大きいほど良くなる傾向が得られた。これは成形速度を一定にした場合、D/dが大きいほど単位時間当たりの押出量が増えるため押出スクリュー14の回転数を低くすることができ、押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが小さくなって円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度が良くなったものと考えられる。これに対してサンプルAは、同心度21μm、内径真円度0.54μmと悪い。これはD/dが小さいため、単位時間当たりの押出量が増え、押出スクリュー14の回転数が高くなり、押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが大きくなって円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度が悪くなったものと考えられる。またサンプルIも同心度17μm、内径真円度0.33μmと悪いが、これはD/dは大きく、押出スクリュー14の回転数は低くくなっているが、セラミック原料の圧縮率が高くなりすぎて成形圧が高くなり、逆に内ダイ12先端の振れが大きくなったためであると考えられる。   First, in the test in which the ratio of the outer diameter D of the extrusion screw 14 to the inner diameter d of the outer die 11 and D / d were changed at the same molding speed, D / d = 11.7 to 33.3. , D, G and H are samples D, G having a concentricity of 3 to 8 μm and an inner diameter roundness of 0.09 to 0.16 μm, particularly in the range of D / d = 16.7 to 22.9. The concentricity is 3 to 5 μm, the inner diameter roundness is 0.09 to 0.13 μm, and the larger the D / d, the better the tendency. This is because when the forming speed is constant, the amount of extrusion per unit time increases as D / d increases, so that the number of revolutions of the extrusion screw 14 can be reduced. It is considered that the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body are improved by reducing the deflection of the tip of the inner die 12 that occurs. On the other hand, the sample A has a bad concentricity of 21 μm and an inner diameter roundness of 0.54 μm. This is because D / d is small, the amount of extrusion per unit time increases, the rotation speed of the extrusion screw 14 increases, and the deflection of the tip of the inner die 12 caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw 14 increases. It is thought that the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body deteriorated. Sample I also has a concentricity of 17 μm and an inner diameter roundness of 0.33 μm, but this is a large D / d and the rotational speed of the extrusion screw 14 is low, but the compression rate of the ceramic raw material is too high. This is probably because the molding pressure has increased and the deflection of the tip of the inner die 12 has increased.

次に同一のD/dで、成形速度を変更した試験では、成形速度が50〜200の範囲にあるサンプルC、D、Eは、同心度が3〜6μm、内径真円度が0.11〜0.15μmと良く、成形速度が遅いほど良くなる傾向が得られた。これはD/dを一定にした場合、成形速度が遅いほど押出スクリュー14の回転数を低くすることができ、押出スクリュー14の回転に伴うセラミック原料の回転よって生じる内ダイ12先端の振れが小さくなるためであると考えられる。ただし成形速度を遅くすることは生産性を悪くするため、成形速度50mm/s(サンプルC)の条件は、本発明の範囲外となる。また成形速度300mm/s(サンプルF)は同心度16μm、内径真円度0.27μmと悪いが、これは押出スクリュー14の回転数が高いために内ダイ12先端の振れが大きくなったためであると考えられる。   Next, in a test in which the molding speed was changed with the same D / d, samples C, D, and E having a molding speed in the range of 50 to 200 had a concentricity of 3 to 6 μm and an inner diameter roundness of 0.11. It was good with -0.15 micrometer, and the tendency which became so good that the shaping | molding speed was slow was acquired. This is because, when D / d is constant, the lower the forming speed, the lower the rotational speed of the extrusion screw 14 and the smaller the deflection of the tip of the inner die 12 caused by the rotation of the ceramic raw material accompanying the rotation of the extrusion screw 14. It is thought that it is to become. However, since slowing down the molding speed deteriorates productivity, the condition of the molding speed of 50 mm / s (sample C) is out of the scope of the present invention. Further, the molding speed of 300 mm / s (sample F) is poor with a concentricity of 16 μm and an inner diameter roundness of 0.27 μm. This is because the deflection of the tip of the inner die 12 is increased due to the high rotation speed of the extrusion screw 14. it is conceivable that.

最後に真空ポンプ装置34を押出成形機の外部に設置して押出成形を行った試験(サンプルJ)では、同一のD/d及び成形速度条件であるサンプルDに対して同心度が5から2μmに、内径真円度が0.13から0.08μmに向上した。これは真空ポンプ装置34の回転振動が内ダイ12先端に伝わることがなくなり、内ダイ12先端の振れが小さくなって、円筒状セラミック体の同心度及び内径真円度を良くなったものと考えられる。   Finally, in the test (Sample J) in which the vacuum pump device 34 was installed outside the extrusion molding machine and subjected to extrusion molding, the concentricity was 5 to 2 μm with respect to the sample D having the same D / d and molding speed conditions. Further, the roundness of the inner diameter was improved from 0.13 to 0.08 μm. This is considered that the rotational vibration of the vacuum pump device 34 is not transmitted to the tip of the inner die 12, the deflection of the tip of the inner die 12 is reduced, and the concentricity and inner diameter roundness of the cylindrical ceramic body are improved. It is done.

なお本発明の押出成形機及びそれを用いた押出成形方法は、前記光コネクタ用セラミックフェルール体に限られるものではなく、円筒形状を有し、内径と外径の同心度精度を必要とするセラミック体に適用できる。例として、キャピラリ、ノズル、流体軸受のスリーブ等が挙げられる。   The extrusion molding machine and the extrusion molding method using the same according to the present invention are not limited to the ceramic ferrule body for an optical connector, but have a cylindrical shape and require a concentricity accuracy between an inner diameter and an outer diameter. Applicable to the body. Examples include capillaries, nozzles, fluid bearing sleeves, and the like.

円筒形状を有し、内径と外径の同心度精度を必要とするセラミック部品に利用可能である。例として1μm以下の高精度の同心度を要求される光コネクタ用セラミックフェルールの他、キャピラリ、ノズル、流体軸受のスリーブ等が挙げられる。   It has a cylindrical shape and can be used for ceramic parts that require the accuracy of concentricity between the inner and outer diameters. Examples include a ceramic ferrule for an optical connector that requires high-precision concentricity of 1 μm or less, a capillary, a nozzle, a sleeve of a fluid bearing, and the like.

本発明の押出成形機の先端金型部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the front-end | tip metal mold | die part of the extrusion molding machine of this invention. 本発明の押出成形機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the extrusion molding machine of this invention. 従来の押出成形機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional extrusion molding machine. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the general optical connector which connects optical fibers.

符号の説明Explanation of symbols

11:外ダイ
11a:テーパー部
12:内ダイ
13:金型
14:押出スクリュー
15:オーガーバレル
16:テーパーバレル
17:金型ホルダー
18:固定手段
19:スパイダー
21:真空ポンプ装置
22:エア管
31:供給ホッパー
32:上段スクリュー
33:真空室
34:真空ポンプ装置
35:エア管
36:押出スクリューバレル
41:フェルール
42:光ファイバ
43:割スリーブ
11: Outer die 11a: Tapered portion 12: Inner die 13: Mold 14: Extrusion screw 15: Auger barrel 16: Tapered barrel 17: Mold holder 18: Fixing means 19: Spider 21: Vacuum pump device 22: Air tube 31 : Supply hopper 32: Upper stage screw 33: Vacuum chamber 34: Vacuum pump device 35: Air pipe 36: Extrusion screw barrel 41: Ferrule 42: Optical fiber 43: Split sleeve

Claims (6)

押出スクリューを回転して原料に圧力を加え、該原料を外ダイと内ダイとからなる金型の間を通過させて円筒状に成形する押出成形機において、前記押出スクリューの外径Dと外ダイの内径dの比がD/d=12〜30であることを特徴とする押出成形機。 In an extrusion molding machine in which a pressure is applied to a raw material by rotating an extrusion screw and the raw material is passed through a mold composed of an outer die and an inner die to form a cylindrical shape, the outer diameter D and outer diameter of the extrusion screw An extrusion molding machine characterized in that the ratio of the inner diameter d of the die is D / d = 12-30. 外ダイの内径dに対して押出スクリューの外径Dを変更可能とした請求項1記載の押出成形機。 The extrusion molding machine according to claim 1, wherein the outer diameter D of the extrusion screw can be changed with respect to the inner diameter d of the outer die. 前記原料の真空脱気を行うための真空ポンプ装置を押出成形機外部の架台に設置し、押出成形機の真空室とエア管のみで接続することを特徴とする請求項1または2記載の押出成形機。 The extrusion according to claim 1 or 2, wherein a vacuum pump device for performing vacuum degassing of the raw material is installed on a stand outside the extrusion molding machine, and is connected to the vacuum chamber of the extrusion molding machine only by an air tube. Molding machine. 請求項1〜3のいずれかに記載された押出成形機を用いてなる円筒状セラミック体の押出成形方法。 The extrusion molding method of the cylindrical ceramic body which uses the extrusion molding machine described in any one of Claims 1-3. 成形速度が100〜200mm/sとなるように、押出スクリューの回転数をインバーター制御することを特徴とする請求項4記載の円筒状セラミック体の押出成形方法。 The method for extruding a cylindrical ceramic body according to claim 4, wherein the number of revolutions of the extruding screw is controlled by an inverter so that the forming speed is 100 to 200 mm / s. 前記円筒状セラミック体が光コネクタ用フェルールである請求項4または5記載の円筒状セラミック体の押出成形方法。 6. The method for extruding a cylindrical ceramic body according to claim 4, wherein the cylindrical ceramic body is a ferrule for an optical connector.
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