(57)【要約】【課題】粉末を均一に充填することが可能な粉末充填装置を提供すること。【解決手段】上面及び下面の少なくとも一部が開放されている粉末貯留枡１７と、貯留枡１７の下面に近接して水平方向に移動可能な粉末充填容器３０とを備える。充填容器３０が貯留枡１７の下面の開放域を通過する際に、貯留枡１７に貯留されている粉末が自由落下によって充填容器３０内に充填されるようになっている。充填容器３０内に存在する空気と、充填容器３０内に充填される粉末との置換を促進させる空間を、充填容器３０の開口部上に形成するための空気置換部３１が、貯留枡１７内に設けられている。【選択図】図２
2007210021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面及び下面の少なくとも一部が開放されている粉末貯留枡と、該貯留枡の下面に近接して水平方向に移動可能な粉末充填容器とを備え、該充填容器が該貯留枡の下面の開放域を通過する際に、該貯留枡に貯留されている粉末が自由落下によって該充填容器内に充填されるようにした粉末充填装置において、
粉末充填容器内に存在する空気と、該充填容器内に充填される粉末との置換を促進させる空間を、該充填容器の開口部上に形成するための空気置換部が、粉末貯留枡内に設けられた粉末充填装置。
【請求項２】
前記空間を通じての粉体の充填を阻止するように空気置換部が設けられている請求項１記載の粉末充填装置。
【請求項３】
空気置換部が、上下に開口を有するように立設された仕切板によって構成されている請求項１又は２記載の粉末充填装置。
【請求項４】
仕切板が、粉末貯留枡の内壁と、該内壁に突設され且つ該内壁と共に前記空間を画定する突設壁によって構成されている請求項３記載の粉末充填装置。
【請求項５】
粉末貯留枡内に粉末撹拌用の回転羽根が設置され、該回転羽根の羽根部に空気置換部が設けられている請求項１ないし３の何れかに記載の粉末充填装置。
【請求項６】
上面及び下面の少なくとも一部が開放されている粉末貯留枡の下面に近接させて粉末充填容器を水平方向に移動させ、該充填容器が該貯留枡の下面の開放域を通過する際に、該貯留枡に貯留されている粉末を自由落下によって該充填容器内に充填させる粉末充填方法において、
粉末充填容器内に存在する空気と、該充填容器内に充填される粉末との置換を促進させる空間が、該充填容器の開口部上に形成された状態下に粉末を充填させる粉末充填方法。
【請求項７】
上面及び下面の少なくとも一部が開放されている粉末貯留枡と、厚み方向に貫通する臼孔が設けられ且つ該貯留枡の下面に近接して水平方向に移動可能な回転盤と、回転盤の上下に上下摺動可能にそれぞれ配置され且つ回転盤の移動に同期して水平方向にそれぞれ移動可能な上杵及び下杵とを備え、下杵の杵先が臼孔内に挿入されて形成された臼が該貯留枡の下面の開放域を通過する際に、該貯留枡に貯留されている粉末が自由落下によって該臼内に充填されるようにした粉末圧縮成形機において、
臼内に存在する空気と、該臼内に充填される粉末との置換を促進させる空間を、該臼の開口部上に形成するための空気置換部が、粉末貯留枡内に設けられた粉末圧縮成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に粉末を充填させるための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形型内に粉末を充填し、パンチによって該粉末を圧縮成形する場合、圧縮成形品の寸法精度を高めるために、或いは圧縮成形品の密度を均一にするために、成形型内への粉末の充填を均一に行う必要がある。しかし流動性が低い粉末を、成形型内に充填して得られた圧縮成形品の密度は不均一であった。
【０００３】
成形型内に粉末を均一に充填することを目的として、成形型の上部開口をフィーダーで閉塞した状態下に、成形型内に設置された下パンチを下方に移動させて、成形型のキャビティ内に空気が入らないようにしながら粉末を吸引してキャビティ内に充填する方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、粉末と空気の入れ替わりが起こらないので、粉末を速やかに且つ均一に充填できるとされている。
【０００４】
しかしこの方法では、成形型内に粉末を充填する操作の度に成形型の上部開口をフィーダーで閉塞する動作、及び吸引動作がそれぞれ別個に必要なので、充填を効率的に行うことが容易でない。また、外部から空気が入らないようにするために、装置を気密な構造にする必要があるので、装置の寸法精度に対する要求が高くなってしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５３９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は、前述した従来技術よりも均一に且つ効率的に粉末を充填し得る装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上面及び下面の少なくとも一部が開放されている粉末貯留枡と、該貯留枡の下面に近接して水平方向に移動可能な粉末充填容器とを備え、該充填容器が該貯留枡の下面の開放域を通過する際に、該貯留枡に貯留されている粉末が自由落下によって該充填容器内に充填されるようにした粉末充填装置において、
粉末充填容器内に存在する空気と、該充填容器内に充填される粉末との置換を促進させる空間を、該充填容器の開口部上に形成するための空気置換部が、粉末貯留枡内に設けられた粉末充填装置を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、上面及び下面の少なくとも一部が開放されている粉末貯留枡の下面に近接させて粉末充填容器を水平方向に移動させ、該充填容器が該貯留枡の下面の開放域を通過する際に、該貯留枡に貯留されている粉末を自由落下によって該充填容器内に充填させる粉末充填方法において、
粉末充填容器内に存在する空気と、該充填容器内に充填される粉末との置換を促進させる空間が、該充填容器の開口部上に形成された状態下に粉末を充填させる粉末充填方法を提供するものである。
【０００９】
更に本発明は、上面及び下面の少なくとも一部が開放されている粉末貯留枡と、厚み方向に貫通する臼孔が設けられ且つ該貯留枡の下面に近接して水平方向に移動可能な回転盤と、回転盤の上下に上下摺動可能にそれぞれ配置され且つ回転盤の移動に同期して水平方向にそれぞれ移動可能な上杵及び下杵とを備え、下杵の杵先が臼孔内に挿入されて形成された臼が該貯留枡の下面の開放域を通過する際に、該貯留枡に貯留されている粉末が自由落下によって該臼内に充填されるようにした粉末圧縮成形機において、
臼内に存在する空気と、該臼内に充填される粉末との置換を促進させる空間を、該臼の開口部上に形成するための空気置換部が、粉末貯留枡内に設けられた粉末圧縮成形機を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粉末と空気との置換を素早く行うことができるので、成形型内での粉末の流動性を低下させることなく充填ができる。また、成形型内に均一に充填することができるとともに充填速度も高めることができる。更に、流動性の低い粉体を用いた圧縮成形品は均一な密度となる。本装置は粉末と空気との置換機構が簡単で、簡易な装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の一実施形態としての回転式粉末圧縮成形機の斜視図が模式的に示されている。図１に示す成形機１０においては、台座１１の中央部上に立シャフト１２が配設されている。立シャフト１２は、台座１１に取り付けられた軸受（図示せず）によって軸支されている。立シャフト１２には、ベルト（図示せず）を介してモーター（図示せず）の回転駆動力が伝達され、同図中、矢印で示す方向に回転するようになっている。立シャフト１２には、所定の厚みを有する盤状体である円形の回転盤１３が固定されている。回転盤１３はその中心が、立シャフト１２の軸心と一致するように立シャフト１２に取り付けられている。回転盤１３は、立シャフト１２に固定された状態で、該回転盤１３の水平面内において立シャフト１２と同方向に回転するようになっている。
【００１２】
回転盤１３には、複数の臼孔１４が設けられている。臼孔１４は、回転盤１３をその厚み方向に貫通している。臼孔１４は、回転盤の円周と同心の位置にあり、且つ回転盤のよりも半径の小さな円の円周上に一定間隔を置いて配置されている。
【００１３】
回転盤１３の上部には、臼孔１４の数と同数の上杵１５が設置されている。一方、回転盤１３の下部には、同様に臼孔１４の数と同数の下杵１６が設置されている。上杵１５及び下杵１６はその横断面形状が臼孔１４の横断面形状と同じになっており、臼孔１４内に隙間なく貫入可能になっている。上杵１５及び下杵１６はそれらの軸心が、臼孔１４の中心と一致する位置に設置されている。
【００１４】
上杵１５及び下杵１６は、回転盤１３の回転移動に同期して該回転盤１３と同方向に回転移動が可能になっている。従って、回転盤１３が回転移動しても、上杵１５及び下杵１６の軸心と、臼孔１４の中心との位置関係は変化しない。これと共に上杵１５及び下杵１６は、その軸心に沿って上下方向へ摺動可能になっている。これによって上杵１５及び下杵１６は、臼孔１４内へ挿入可能になっている。上杵１５及び下杵１６の摺動は、公知の手段、例えば油圧装置や昇降カムによって行うことができる。
【００１５】
成形機１０には更に、粉末貯留枡としてのオープンフィードシュー１７が設置されている。フィードシュー１７は、先に述べた回転盤１３上に位置している。回転盤１３と異なり、フィードシュー１７は固定状態になっている。回転盤１３は、フィードシュー１７の下面に近接して水平方向に移動する。フィードシュー１７は、回転盤１３の水平面と直交する壁部１８から構成されている。壁部１８の上面及び下面の少なくとも一部は開放されている。壁部１８は、原料粉末の漏れ出しを防ぐために閉鎖形をなしている。
【００１６】
フィードシュー１７上には、粉末供給装置１９が設置されている。そして粉末供給装置１９からフィードシュー１７内に原料粉末２０が連続的に又は断続的に供給されるようになっている。
【００１７】
フィードシュー１７から見て、回転盤１３の回転方向の下流側には、摺切板２１が設置されている。摺切板２１は固定状態になっており、且つその下面が回転盤１３の上面と接するように設置されている。回転盤１３はその上面が摺切板２１の下面と接しながら摺動し、それによって臼孔１４内に充填され、そこから溢れ出た原料粉末が除去されるようになっている。
【００１８】
以上の構成を有する成形機１０を用いた圧縮成形体の製造について説明すると、図１中、Ａの位置においては、図示しない昇降機構によって下杵１６の杵先が臼孔１４内に挿入される。それによって、臼孔１４と下杵１６の上端面とで粉末充填容器としての臼が形成される。一方、上杵１５は、フィードシュー１７に衝突しないように、図示しない昇降機構によって上昇し待避している。
【００１９】
回転盤１３の回転によって臼がフィードシュー１７の下面の開放域を通過すると、粉末供給装置１９からフィードシュー１７内に供給された原料粉末が、自由落下によって臼内に充填される。原料粉末の充填は、臼がフィードシュー１７の下面の開口域を越えると終了する。なお、本実施形態においては、フィードシュー１７はその下面の全域が開口している。
【００２０】
回転盤１３の回転によってＡの位置にあった臼がＢの位置にまで達する間に、下杵１６は、図示しない昇降機構によって若干上昇する。下杵１６の上昇によって臼内に充填されていた原料粉末の一部が臼内から溢れ出る。溢れ出た原料粉末は、図１中、Ｂの位置に設置されている摺切板２１によって除去される。これによって、臼内は原料粉末によって満充填された状態になる。
【００２１】
回転盤１３の回転が更に進行すると、下杵１６の位置はそのままに、上杵１５の降下が開始され、その杵先が臼内に挿入される。両杵の杵先が臼内に挿入された状態で、両杵を互いに近接する向きに摺動させることで、臼内に充填されている原料粉末が、上杵１５の下端面と下杵１６の上端面との間で圧縮される。原料粉末の圧縮は、比較的低圧で行われる予備圧縮と、予備圧縮よりも高い圧力で行われる本圧縮の二段階に分けて行うことが好ましい。これによって均一な密度の圧縮成形体を得ることができる。この圧縮の間も回転盤１３は回転を継続している。
【００２２】
原料粉末に対して所定の時間圧縮力を加えて成形体が得られたら、回転盤１３の回転を継続しつつ上杵１５を上昇させて臼内から取り出し、上方へ待避させる。これと同時に又はその若干後に、下杵１６も上昇させる。下杵１６は、その上端面が回転盤１３の上面と面一となる位置まで上昇する。これによって、図１中、Ｃで示す位置において、臼内で圧縮成形された成形体２１が臼内から取り出される。その後、下杵１６は降下して、臼孔１４と共に臼を形成する位置に復帰する。
【００２３】
しかして本実施形態の成形機１０においては、図２に示すように、臼孔１４と下杵１６の上端面とで形成される臼３０内に存在する空気と、臼３０内に充填される原料粉末との置換を促進させる空間を、臼３０の開口部上に形成するための空気置換部３１が、フィードシュー１７内に設けられている。空気置換部３１は、上下に開口を有するように立設された仕切板３２によって構成されている。仕切板３２は、フィードシュー１７の内壁１７ａと、内壁１７ａに突設され且つ内壁１７ａと共に前記の空間を画定する突設壁３３によって構成されている。突設壁３３は、回転盤１３の回転方向に関して上流側に位置する正面壁３３ａと、下流側に位置する背面壁３３ｂとからなる。正面壁３３ａは、回転盤の接線に対して相対的に小さな角度をなすように設けられている。一方、背面壁３３ｂは、回転盤の接線に対して相対的に大きな角度、例えば直角に近い角度をなすように設けられている。図２に示すように、空気置換部３１はフィードシュー１７内に複数個設けられている。
【００２４】
空気置換部３１を構成する仕切板３２は、これを図２に示すように平面視したときに、仕切板３２の少なくとも一部と、臼３０の開口縁の少なくとも一部によって閉塞区域３４が形成されるような形状をしている。この閉塞区域３４は、回転移動している或る１つの臼３０が、或る１つの空気置換部３１の下側を通過する間に、少なくとも１回形成されるようになっていればよい。この閉塞区域３４においては、突設壁３３によって原料粉体の流入が阻止されている。従って、原料粉体は、臼３０の開口部のうち、閉塞区域３４以外の区域である開口区域３５を通じて臼３０内に流入する。この状態を、図３を参照しながら説明する。
【００２５】
図３に示すように、臼３０の開口部のうち、閉塞区域３４は仕切板３２によって仕切られているので、原料粉体２０は該閉塞区域３４を通じて臼３０内へ流入できなくなっている。一方、臼３０の開口部のうち、閉塞区域３４以外の区域である開口区域３５にはそのような制約がないので、原料粉体２０は、開口区域３５を通じて臼３０内へ流入する。臼３０内には空気が存在しているので、臼３０内に原料粉体２０が流入する場合には、先に存在している空気と原料粉体２０との置換が必要になる。この置換は、臼３０内への原料粉体２０の流入が阻止されている閉塞区域３４上に存在する空気置換用空間３６を通じて円滑に行われる。つまり空気置換用空間３６によって臼３０内に存在する空気と、臼３０内に充填される原料粉体２０との置換が促進される。その結果、臼３０内に原料粉末２０を均一に充填することが可能となる。また、原料粉末２０が液体成分を含み流動性が低下している場合や、回転盤３０の回転速度が高い場合であっても、臼３０内に原料粉末２０を均一に充填することが可能となる。
【００２６】
その上、図２に示すように、フィードシュー１７内に供給された原料粉末は、仕切板３２のうち、突設壁３３に衝突して撹拌され流動性が高められているので、それによって原料粉末は臼３０内へ一層均一に充填される。この観点から、突設壁３３の形状としては、図２に示す形態以外に、例えば図４（ａ）及び（ｂ）に示す形態を採用することができる。図４（ａ）に示す突設壁３３においては、正面壁３３ａが、該正面壁３３ａと背面壁３３ｂの交点３３ｃから下流側に更に延出した延出部３３ｄを有している。この延出部３３ｂによって原料粉末の撹拌が一層促進され、流動性が一層高められる。図４（ｂ）に示す突設壁３３は、背面壁３３ｂが、回転盤１３の回転方向に関して下流側に向けて凸状に湾曲している。これによって、背面壁３３ｂとフィードシュー１７の内壁１７ａとの交点３３ｅ付近に、原料粉末が滞留しづらくなるという利点がある。
【００２７】
図５には、フィードシュー１７の更に別の実施形態が示されている。本実施形態においては、フィードシュー１７内に、原料粉末の撹拌用の回転羽根４０が配置されている。図５においては回転羽根４０が２基用いられている。回転羽根４０はその回転面が、回転盤１３の回転面と平行になっている。各回転羽根４０は複数枚の羽根部４１を備えている。各羽根部４１は回転羽根４０の回転中心から放射状に延びている。各回転羽根４０は、それらが互いに反対方向に回転したときに、それらの羽根部４１が互いに噛み合い状態となるように配置されている。回転羽根４０のそのような配置状態のもとで、フィードシュー１７は、両回転羽根４０を取り囲む８の字形の壁部１８から構成されている。
【００２８】
フィードシュー１７が以上の構成を有する本実施形態の成形機においては、各回転羽根４０の羽根部４１が互いに噛み合う状態下に各回転羽根４０を回転させつつフィードシュー１７内に原料粉末を供給することで、原料粉末の撹拌が一層促進されて、その流動性が一層高まる。従って、臼３０内への原料粉末の流入が一層円滑に進行し、原料粉末は均一に臼３０内へ充填される。
【００２９】
その上、回転羽根４０の各羽根部４１にはそれを上下に貫通する貫通孔４２が形成されている。この貫通孔４２を有する羽根部４１は、先に述べた実施形態における閉塞区域３４（図２参照）、即ち原料粉体の臼３０内への流入が阻止された区域になっている。一方、隣り合う羽根部４１の間の区域４３にはそのような制約がないので、原料粉体２０は該区域４３を通じて臼３０内へ流入する。そして、区域４３を通じて臼３０内に流入した原料粉体２０と置換された空気は、原料粉体の流入が阻止された区域である貫通孔４２を通じて外部へ放出される。このように、本実施形態においては、貫通孔４２を有する羽根部４１が、先に述べた実施形態における空気置換部３１に相当する働きを有する。
【００３０】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態では、原料粉末を臼内に充填した後、充填された原料粉末を圧縮して成形体を得たが、本発明は、容器内に粉末を充填するあらゆる操作に適用が可能である。そのような操作の例としてはボトル充填等が挙げられる。
【００３１】
また前記実施形態においては、回転移動する臼内に原料粉末を充填したが、これに代えて、一方向に移動する臼内に、又は直線的に往復運動する臼内に原料粉末を充填してもよい。
【００３２】
また、図２に示す実施形態においてはフィードシューの内壁１７ａと突設壁３３によって空気置換部が形成されていたが、これに代えて図６に示すように、フィードシューの内壁から突設された突設壁３３のみで形成されていてもよい。
【００３３】
また、図５に示す実施形態においては回転羽根４０を２基用いたが、これを１基のみ、又は３基以上用いてもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲はかかる実施例に制限されない。
【００３５】
〔実施例１〕
図１に示す成形機に、図５に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）充填部の線速は５０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して９５％であった。
【００３６】
〔実施例２〕
図１に示す成形機に、図５に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）充填部の線速は１０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して９７％であった。
【００３７】
〔実施例３〕
図１に示す成形機に、図２に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）充填部の線速は５０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して９５％であった。
【００３８】
〔実施例４〕
図１に示す成形機に、図４（ａ）に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）充填部の線速は５０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して９５％であった。
【００３９】
〔実施例５〕
図１に示す成形機に、図６に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）充填部の線速は５０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して９２％であった。
【００４０】
〔比較例１〕
図１に示す成形機に、図７（ｂ）に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）の線速は５０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して６５％であった。
【００４１】
〔比較例２〕
図１に示す成形機に、図７（ｂ）に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）充填部の線速は１０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して７５％であった。
【００４２】
〔比較例３〕
図１に示す成形機に、図７（ａ）に示すフィードシューを設置して、臼内に粉体を充填した。充填した粉体は、流動性が低いとされるｃａｒｒの流動性指数が５０であるものを用いた。臼の直径は３０ｍｍ、深さは３０ｍｍであった。回転盤（直径５００ｍｍ）充填部の線速は５０ｍ／分であった。図１における摺切板２１を通過した時点での粉体の充填量は、臼の容積に対して６５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態としての粉末圧縮成形機を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１におけるフィードシューの部分を模式的に示す平面図である。
【図３】図１におけるフィードシューの部分を模式的に示す縦断面図である。
【図４】フィードシューの別の実施形態を示す平面図（図２相当図）である。
【図５】フィードシューの更に別の実施形態を示す平面図である。
【図６】フィードシューの更に別の実施形態を示す平面図（図２相当図）である。
【図７】比較例１ないし３で用いたフィードシューを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  回転式粉末圧縮成形機
１３  回転盤
１４  臼孔
１５  上杵
１６  下杵
１７  オープンフィードシュー
１８  壁部
１９  粉末供給装置
２０  原料粉末
３０  臼
３１  空気置換部
３２  仕切板
４０  回転羽根
【図１】
2007210021.tif 000003
【図２】
2007210021.tif 000004
【図３】
2007210021.tif 000005
【図４】
2007210021.tif 000006
【図５】
2007210021.tif 000007
【図６】
2007210021.tif 000008
【図７】
2007210021.tif 000009