(57)【要約】【課題】各成形用凹部に投入される粉末化粧料の密度等にバラツキがあっても、当該粉末化粧料に適した圧縮工程に従って精度良く粉末化粧料を加圧圧縮してゆくことのできる加圧成形装置を提供する。【解決手段】成形用凹部１３に供給された粉末化粧料１１を上杵１４及び下杵１５によって圧縮成形する加圧成形装置であって、下杵１５による圧縮荷重の実波形が設定波形Ｘに沿うように圧縮荷重を制御する圧縮制御機構１６を備え、この圧縮制御機構１６は、下杵１５を圧縮方向に移動させるサーボモータ１７と、下杵１５による実圧縮荷重を測定するロードセル１８と、測定された実圧縮荷重をサンプリングすると共に、設定波形Ｘと実圧縮荷重とを比較してこれらの差が大きくならないように制御指令を送るシーケンサー１９と、制御指令に基づいてサーボモータ１７を駆動制御するサーボアンプ２０とからなる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用凹部に供給された粉末化粧料を上方プレス体及び下方プレス体により挟み込んで圧縮成形する粉末化粧料の加圧成形方法であって、
加圧圧縮工程において複数の測定点で圧縮荷重を測定し、測定された圧縮荷重をフィードバックして当該加圧圧縮工程における前記上方プレス体又は下方プレス体による圧縮速度を調整することにより圧縮荷重を制御する粉末化粧料の加圧成形方法。
【請求項２】
圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形に実波形が沿うように圧縮荷重を制御する請求項１記載の粉末化粧料の加圧成形方法。
【請求項３】
前記実波形が前記設定波形に沿った上下の一定の範囲を超えた際に、アラームを生じさせる請求項２記載の粉末化粧料の加圧成形方法。
【請求項４】
成形用凹部に供給された粉末化粧料を上方プレス体及び下方プレス体により挟み込んで圧縮成形する粉末化粧料の加圧成形装置であって、
前記上方プレス体又は下方プレス体による圧縮荷重の実波形が、圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形に沿うように前記圧縮荷重を制御する圧縮制御機構を備え、
該圧縮制御機構は、前記上方プレス体又は下方プレス体を圧縮方向に移動させる圧縮駆動手段と、該圧縮駆動手段と前記上方プレス体又は下方プレス体との間に介在して前記上方プレス体又は下方プレス体による実際の圧縮荷重（実圧縮荷重）を測定するロードセルと、該ロードセルと接続して測定された実圧縮荷重をサンプリングすると共に、前記設定波形と測定された実圧縮荷重とを比較してこれらの差が大きくならないように制御指令を送るシーケンサーと、該シーケンサーから送られる制御指令に基づいて該圧縮駆動手段を駆動制御する駆動制御手段とからなる粉末化粧料の加圧成形装置。
【請求項５】
前記シーケンサーは、１秒間に５０〜５００回の実圧縮荷重のサンプリングを行ない前記設定波形と比較して前記制御指令を送るものであり、前記駆動制御手段は、１秒間に５０〜５００回の前記制御指令が送られて前記圧縮駆動手段を駆動制御するものである請求項４記載の粉末化粧料の加圧成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形用凹部に供給された粉末化粧料を上方プレス体及び下方プレス体により挟み込んで圧縮成形する粉末化粧料の加圧成形方法及び加圧成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えばファンデーション、フェイスパウダー、アイシャドウ等の粉末化粧料は、粉体とバインダー剤とからなる混合物（バルク）を加圧成形することによって固化させた固形粉末化粧料として製品化されている。粉末化粧料を加圧成形して固形粉末化粧料とする方法としては、一般に、例えば回動可能或いは横方向へスライド移動可能なテーブルに上面側を開口面として形成された複数の成形用凹部に、必要に応じて皿状の薄底容器を取り付けた後に混合物を投入するようにして各々供給し、供給された混合物を、成形用凹部に対して上下動可能に配置された上杵及び下杵によって挟み込みつつ加圧圧縮して固形状態となるように成形する方法が採用されている。
【０００３】
一方、固形粉末化粧料は、加圧成形する際の加圧圧縮工程における圧縮荷重や圧縮速度、圧縮時間等の相違によってその品質に大きな影響を受け、これらが適切でないと、粉とれ性が劣るようになったり、ひび割れが発生しやすくなるため、各粉末化粧料の物性に応じた適切な加圧圧縮工程で圧縮されるように、圧縮荷重や圧縮速度、圧縮時間等を管理する必要がある。
【０００４】
各粉末化粧料の物性に応じた適切な加圧圧縮がなされるように管理する方法としては、加圧力、加圧回数、加圧時間等を予め設定して記憶装置に記憶させておき、この記憶された設定に従って制御装置によりサーボモータ等の駆動装置の駆動を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、圧縮成形時にロードセルにて加圧力を表示可能としつつ、加圧力が設定された加圧力に達しない場合、或いは加圧オーバした場合等には、ロードセルからサーボモータにフィードバックして当該加圧力を自動管理可能とする旨が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平８−１８９４９号公報（第２−３頁、図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
粉体とバインダー剤とからなる混合物（バルク）は、粉末の種類やバインダー剤の粘性等によってこれを加圧成形する際の物性が異なる他、各成形用凹部に供給される状況等によって、その容量が一定であっても供給される混合物の密度等にバラツキが生じるため、混合物の物性に応じた適切な圧縮加重の時間的変化を設定波形として予め設定しておいても、このような投入時のばらつきによって設定波形に沿って精度良く混合物を加圧圧縮してゆくことが困難になる。
【０００７】
また、上記特許文献１には、加圧力が設定された加圧力に達しない場合や加圧オーバした場合等には、ロードセルから加圧力をサーボモータにフィードバックして当該加圧力を自動管理可能とする旨が記載されているが、加圧力が過度に変動する場合、例えば、オーバーシュート等は管理することができず、また加圧圧縮工程中の１点のみにおいて加圧力を測定してフィードバック制御を行うものであるため、当該加圧圧縮工程に反映させた精度の良い設定波形に沿った圧縮荷重の制御が困難である。
【０００８】
本発明は、各成形用凹部に投入される混合物の密度等にバラツキがあっても、当該混合物に適した圧縮工程に従って混合物を精度良く加圧圧縮してゆくことにより、高品質の固形粉末化粧料を容易に得ることのできる粉末化粧料の加圧成形方法及び加圧成形装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成形用凹部に供給された粉末化粧料を上方プレス体及び下方プレス体により挟み込んで圧縮成形する粉末化粧料の加圧成形方法であって、加圧圧縮工程において複数の測定点で圧縮荷重を測定し、測定された圧縮荷重をフィードバックして当該加圧圧縮工程における前記上方プレス体又は下方プレス体による圧縮速度を調整することにより、圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形に実波形が沿うように圧縮荷重を制御する粉末化粧料の加圧成形方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１０】
また、本発明は、成形用凹部に供給された粉末化粧料を上方プレス体及び下方プレス体により挟み込んで圧縮成形する粉末化粧料の加圧成形装置であって、前記上方プレス体又は下方プレス体による圧縮荷重の実波形が、圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形に沿うように前記圧縮荷重を制御する圧縮制御機構を備え、該圧縮制御機構は、前記上方プレス体又は下方プレス体を圧縮方向に移動させる圧縮駆動手段と、該圧縮駆動手段と前記上方プレス体又は下方プレス体との間に介在して前記上方プレス体又は下方プレス体による実際の圧縮荷重（実圧縮荷重）を測定するロードセルと、該ロードセルと接続して測定された実圧縮荷重をサンプリングすると共に、前記設定波形と測定された実圧縮荷重とを比較してこれらの差が大きくならないように制御指令を送るシーケンサーと、該シーケンサーから送られる制御指令に基づいて該圧縮駆動手段を駆動制御する駆動制御手段とからなる粉末化粧料の加圧成形装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す本発明の好ましい第１実施形態に係る粉末化粧料の加圧成形装置１０は、例えばファンデーション、フェイスパウダー、アイシャドウ等の粉末化粧料を加圧成形して固形粉末化粧料として製品化する際に用いるものである。固形粉末化粧料は、粉体とバインダー剤とを含む混合物（バルク）１１を粉末化粧料の原料組成物として、当該混合物１１を例えば皿状の薄底容器１２に充填するように加圧成形することによって得られるものであり、本第１実施形態の加圧成形装置１０は、のような混合物１１を加圧成形する際の加圧圧縮工程を精度良く適切に行って品質の良い固形粉末化粧料を得るために採用されるものである。
【００１２】
すなわち、本第１実施形態の加圧成形装置１０は、成形用凹部１３に投入するようにして供給された粉末化粧料の原料組成物である混合物１１を、上方プレス体としての上杵１４及び下方プレス体としての下杵１５により挟み込んで圧縮成形する装置であって、下杵１５による圧縮荷重の実波形が、圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形Ｘに沿うように圧縮荷重を制御する圧縮制御機構１６を備えている。そして、圧縮制御機構１６は、下杵１５を圧縮方向である上方に移動させる圧縮駆動手段としてのサーボモータ１７と、このサーボモータ１７と下杵１５との間に介在して下杵１５による実際の圧縮荷重（実圧縮荷重）を測定するロードセル１８と、このロードセル１８と接続して測定された実圧縮荷重をサンプリングすると共に、設定波形Ｘと測定された実圧縮荷重とを比較してこれらの差が大きくならないように制御指令を送るシーケンサー１９と、このシーケンサー１９から送られる制御指令に基づいてサーボモータ１７を駆動制御する駆動制御手段としてのサーボアンプ２０とによって構成されている。
【００１３】
本第１実施形態によれば、混合物１１が供給される成形用凹部１３は、従来より公知の各種の加圧成形装置と同様に、例えば回動可能或いは横方向へスライド移動可能なテーブル２１に複数設けられた、例えば直径が２０〜５０ｍｍ程度の円形断面を有する開口穴によって形成されている。この成形用凹部１３には、下杵１５によって閉塞された底部に薄底容器１２を嵌め込むように装着した後、混合物１１が開口面まで充填されるように供給されて、上杵１４及び下杵１５によって当該混合物１１の加圧成形が行われることになる。
【００１４】
上杵１４は、成形用凹部１３と略同様の断面形状を有する加圧部２２を備えると共に、成形用凹部１３に対して上下動可能に設けられている。上杵１４は、成形用凹部１３に混合物１１が供給された後、加圧部２２の下端部分が成形用凹部１３の上端部分に挿入配置された状態に位置決めされて、下杵１５からの圧縮荷重を受けるようにしつつ下杵１５との間に混合物１１を挟み込んで、粉末化粧料を圧縮成形することができるようになっている。
【００１５】
下杵１５は、成形用凹部１３と略同様の断面形状を有する加圧部２３を備えると共に、サーボモータ１６からの駆動力により、上下駆動機構２４を介して成形用凹部１３に対して上下動可能に設けられている。すなわち、上下駆動機構２４は、ベルト２５を介してサーボモータ１７の回転に追随して回転する回転プーリ２６と、回転プーリ２６の中央の雌ネジ孔に螺合されることにより、回転プーリ２６の回転に伴って上下に移動するネジロッド２７とからなり、ネジロッド２７を上昇させて下杵１５を上方に押上げることにより、成形用凹部１３に充填された混合物１１に下方から圧縮荷重を負荷して、上杵１４との間で粉末化粧料を圧縮成形することができるようになっている。
【００１６】
本第１実施形態によれば、圧縮制御機構１６を構成する圧縮駆動手段としてのサーボモータ１７は、例えばサーボ機構を駆動するためのモータとして公知の直流、交流サーボモータ、直結駆動形サーボモータ、ステップモータ等の各種のサーボモータを用いることができ、サーボアンプ２０からの指令に基づいて、下杵１５による圧縮荷重が所定の値となるように上下駆動機構２４を駆動するべく出力するものである。
【００１７】
圧縮制御機構１６を構成するロードセル１８は、例えば鋼製の円柱の周囲にひずみを電気抵抗に変換するひずみゲーシを接着してなる公知の各種のロードセルを用いることができる。ロードセル１８は、上下駆動機構２４のネジロッド２７に取り付けられて、下杵１５による成形用凹部１３に充填された混合物１１への実際の圧縮荷重（実圧縮荷重）を計測し、電気信号として計測された実圧縮荷重をシーケンサー１９に送信する。
【００１８】
本第１実施形態によれば、圧縮制御機構を構成するシーケンサー（プロブラマブルコントローラー、またはシーケンスコントローラー）１９は、高性能且つ高機能化された制御コントローラであることが好ましく、１秒間に５０〜５００回の実圧縮荷重の高速サンプリングを行ない、ＰＩＤ制御（比例動作（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ）、積分動作（ｌｎｔｅｇｒａｌ）、微分動作（Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）の３動作のできる制御）を介して実圧縮荷重を前記設定波形と比較し、高速処理してサーボアンプ２０に制御指令を送ることが可能な構成を備えるものである。このような高速処理が可能なシーケンサー１９としては、例えば商品名ＭＰ９２０（安川電機社製）を用いることができる。
【００１９】
圧縮制御機構を構成するサーボアンプ２０は、高性能且つ高機能化されたサーボアンプであることが好ましく、シーケンサー１９から送られる１秒間に５０〜５００回の指令信号を受けて、サーボモータ１７のトルクを制御する機能を備えるものである。このような高速処理が可能なサーボアンプ２０としては、例えば商品名Σ−ＩＩ（型式ＳＧＤＭ−３０ＡＤＡ安川電機社製）を用いるこ
とができる。
【００２０】
そして、本第１実施形態によれば、粉体とバインダー剤とを含む混合物１１の加圧成形は、図２に示す空走工程と、圧縮工程と、荷重保持工程とを経て行われる。空走工程は、図３（ａ）に示すように、上下駆動機構２４のネジロッド２７が下杵１５に接触してサボーモータ１７からの駆動力が圧縮荷重として混合物１１に負荷されるまでの工程であり、ロードセル１８によって圧縮荷重が計測されるまで、位置（速度）制御によって制御されることになる。かかる空走工程においては、下杵１５は時間と比例して上昇し、また圧縮荷重はほとんど計測されないことになる。
【００２１】
圧縮工程は、図３（ｂ）に示すように、下杵１５をさらに上昇させせて、混合物１１を上杵１４と下杵１５との間に挟み込むようにしつつ圧縮してゆく工程であり、ロードセル１８によって計測された圧縮加重をフィードバックして取り込みながら、サーボモータ１７のトルクを制御して下杵１５による圧縮速度を調整するトルク制御によって制御されることになる。かかる圧縮工程においては、下杵１５の位置は時間とともに緩やかに上昇し、圧縮荷重は下杵１５の上昇とともに図２に示す波形で上昇することになる。なお、この圧縮工程では、トルク制御と速度制御とを選択切替え可能となっている。
【００２２】
加重保持工程は、図３（ｃ）に示すように、混合物１１が薄底容器１２に充填されて圧縮荷重が所定の大きさになった後に、当該所定の圧縮加重を所定時間保持することにより、粉末化粧料を安定させた状態で固化させるための工程であり、ロードセル１８によって計測された圧縮加重をフィードバックして取り込みながら、サーボモータ１７のトルクを制御して下杵１５による圧縮速度を調整するトルク制御によって制御されることになる。かかる加重保持工程においては、所定の大きさに圧縮荷重を保持できるように、下杵１５は適宜上下に移動することになる。なお、加重保持工程が所定時間継続して行われたら、トルク制御から速度制御へ切替えられて、下杵１５が下降し、混合物１１の加圧成形が終了する。
【００２３】
本第１実施形態によれば、圧縮工程と加重保持工程は、混合物１１の加圧圧縮工程を構成し、これらの加圧圧縮工程は、例えば０．５〜３．０秒間行われることになる。また、当該加圧圧縮工程において、圧縮荷重を例えば０．０１〜０．５秒の間隔で２〜１００点、好ましくは２０〜３０点、さらに好ましくは４０〜６０点の測定点で測定してフィードバックしつつ、トルク制御が行われることになる。
【００２４】
そして、本第１実施形態によれば、このような加圧圧縮工程において例えば２〜１００点の測定点で圧縮荷重を測定し、測定された圧縮荷重をフィードバックして当該加圧圧縮工程における下杵１４による圧縮速度を調整することにより、圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形Ｘ（図１参照）に実波形が沿うように圧縮荷重を容易に制御することが可能になる。すなわち、本第１実施形態によれば、例えば０．５〜３．０秒間の加圧圧縮工程おいて、例えば０．０１〜０．５秒の間隔で測定された圧縮荷重をフィードバックして加圧圧縮を行うので、実波形が設定波形Ｘから上下に外れた場合でも、設定波形Ｘに実圧縮荷重が沿うようにサーボモータ１７のトルクを瞬時に制御することが可能になり、下杵１４による圧縮速度を当該加圧圧縮工程において速やかに調整して、実波形が設定波形Ｘに沿うように容易に修正することが可能になる。
【００２５】
したがって、本第１実施形態によれば、各成形用凹部１３に投入される混合物１１の密度等にバラツキがあっても、当該混合物１１に適した設定波形Ｘに沿って混合物１１を精度良く加圧圧縮してゆくことにより、高品質の固形粉末化粧料を容易に得ることが可能になる。
【００２６】
また、本第１実施形態によれば、図４に示すように、設定波形Ｘに対して上限値Ｘａ及び下限値Ｘｂの幅を設定して、測定された実圧縮荷重が設定波形Ｘに沿ったこれらの上下の一定の範囲を超えた際に、アラームを生じさせるようにすることもできる。これによって、設定波形Ｘに沿って適正に加圧圧縮されなかった固形粉末化粧料を個々に把握して、製品化された粉末化粧料の管理を容易に行うことが可能になる。
【００２７】
図５は、本発明の第２実施形態に係る粉末化粧料の加圧成形装置３０を示すものであり、圧縮駆動手段として、上記第１実施形態におけるサーボモータ１７に代えて、油圧プレス装置３１を採用したものである。本第２実施形態の加圧成形装置３０によれば、下杵１５による圧縮荷重の実波形が設定波形Ｘに沿うように圧縮荷重を制御する圧縮制御機構３２は、下杵１５を圧縮方向である上方に移動させる圧縮駆動手段としての油圧プレス装置３１と、この油圧プレス装置３１と下杵１５との間に介在して下杵１５による実際の圧縮荷重（実圧縮荷重）を測定するロードセル３３と、このロードセル３３と接続して測定された実圧縮荷重をサンプリングすると共に、設定波形Ｘと測定された実圧縮荷重とを比較してこれらの差が大きくならないように制御指令を送るシーケンサー３４と、このシーケンサー３４から送られる制御指令に基づいて油圧プレス装置３１を駆動制御する駆動制御手段としての電磁流量弁３５とによって構成されている。
【００２８】
また、油圧プレス装置３１は、油圧シリンダ部３６と油圧タンク３７とからなり、電磁流量弁３５によって油圧タンク３７から油圧シリンダ部３６への油圧の供給量が制御されて、油圧シリンダ部３６のピストントロッド３８を上下方向に進退させ、下杵１５を上方に押し上げることができるようになっている。さらに、本第２実施形態の加圧成形装置３０によれば、ピストントロッド３８の変位を測定する変位計３９が設けられていると共に、操作パネル４０を介した操作によって、加圧圧縮工程が制御されるようになっている。
【００２９】
そして、本第２実施形態の加圧成形装置３０によっても、例えば０．５〜３．０秒間の加圧圧縮工程において例えば２〜１５点、好ましくは２０〜３０点の測定点で圧縮荷重を測定し、測定された圧縮荷重をフィードバックして当該加圧圧縮工程における下杵１４による圧縮速度を調整することにより、圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形Ｘに実波形が沿うように圧縮荷重を容易に制御することが可能になり、これによって上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することになる。
【００３０】
また、本第２実施形態によれば、例えば図６に示す設定波形に対して、波形の曲率の大きい箇所（例えばＡ部及びＢ部）では油圧プレス装置３１による圧縮荷重の測定点を密に配置し、波形の曲率の小さな箇所（例えばＣ部及びＤ部）では油圧プレス装置３１による圧縮荷重の測定点を疎に配置することによって、フィードバック制御による良好な波形の再現性を保持しつつ、測定点の設定効率を簡素化することが可能になる。
【００３１】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本発明の粉末化粧料の加圧成形方法は、圧縮荷重と時間とを変数として予め設定された設定波形に実波形が沿うように、シーケンサーを介して圧縮荷重を制御する必要は必ずしもなく、ロードセルにより計測された実圧縮荷重をサーボアンプ等の駆動制御手段に直接取り込んで、所定の圧縮工程に従って混合物を加圧圧縮することもできる。また、サーボモータや油圧プレス装置に限定されることなく、その他の制御可能な駆動装置を圧縮駆動手段として用いることもでき、上方プレス体を駆動制御して混合物を加圧圧縮することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の粉末化粧料の加圧成形方法及び加圧成形装置によれば、各成形用凹部に投入される混合物の密度等にバラツキがあっても、当該混合物に適した圧縮工程に従って混合物を精度良く加圧圧縮してゆくことにより、高品質の固形粉末化粧料を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る加圧成形装置の構成を説明するシステム構成図及び設定波形の説明図である。
【図２】粉末化粧料を加圧成形する際の圧縮荷重及び下杵の位置の経時変化を説明するチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、空走工程、圧縮工程、及び荷重保持工程を経て粉末化粧料を圧縮する状況の説明図である。
【図４】アラームを生じさせるように設定波形Ｘに対して一定の範囲に設定される、上限値Ｘａ及び下限値Ｘｂの説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る加圧成形装置の構成を説明するシステム構成図である。
【図６】設定波形に対して圧縮荷重の測定点を疎密に設定した場合の説明図である。
【符号の説明】
１０，３０　粉末化粧料の加圧成形装置
１１　混合物（粉末化粧料）
１２　薄底容器
１３　成形用凹部
１４　上杵（上方プレス体）
１５　下杵（下方プレス体）
１６，３２　圧縮制御機構
１７　サーボモータ（圧縮駆動手段）
１８，３３　ロードセル
１９，３４　シーケンサー
２０　サーボアンプ（駆動制御手段）
２４　上下駆動機構
２５　ベルト
２６　回転プーリ
２７　ネジロッド
３１　油圧プレス装置（圧縮駆動手段）
３５　電磁流量弁（駆動制御手段）
３６　油圧シリンダ部
３７　油圧タンク
Ｘ　　設定波形
Ｘａ　上限値
Ｘｂ　下限値
【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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