(57)【要約】      （修正有）【課題】成形品の密度又は寸法をより精確に所要の値に制御することができる粉体圧縮成形機を提供する。【解決手段】メインコントローラＭＣが、杵間が所定範囲内になるように上杵３１及び下杵３２を制御する成形制御部と、上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が所定範囲に達する以前に圧力センサ３５ａ、３５ｂにより検出された圧力が所定範囲を上回った場合又は、上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が互いに近付いて所定範囲を超えた時点での圧力センサ３５ａ、３５ｂにより検出された圧力が所定範囲に達していない場合に、成形品の排除、及び圧縮成形動作自体の中止といった処理を行う監視制御部として機能する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの臼孔が設けられた固定のテーブルと、
臼孔の上下に上杵及び下杵を上下摺動移動可能に保持させておき、杵先が臼孔内を摺動する上杵及び下杵の少なくとも一対と、
臼孔内に充填した粉体を圧縮するように杵先を臼孔内に挿入した上杵及び下杵を相互に近付く方向に付勢する上圧縮器及び下圧縮器と、
上圧縮器及び下圧縮器により粉体を臼孔内で圧縮する際の圧力を検出する圧力検出器と、
上杵の位置を検出する上位置検出器と、
下杵の位置を検出する下位置検出器と、
臼孔内に粉体を充填する粉体供給用のフィードシューとを具備し、
フィードシューにより臼孔内に充填された粉体を上杵及び下杵により臼孔内で圧縮成形する粉体圧縮成形機であって、
下位置検出器によって検出された位置に基づいて粉体充填の際における下杵の位置を制御し、且つ、上位置検出器及び下位置検出器によって検出された位置に基づいて粉体圧縮の際における上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲内になるように上杵及び下杵を制御する成形制御部と、
上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲に達する以前に圧力検出器により検出された圧力が所定範囲を上回った場合、又は、上杵及び下杵の相対的な位置が互いに近付き所定範囲を超えた時点での圧力検出器により検出された圧力が所定範囲に達していない場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除、及び使用者への報知のうちの少なくとも何れか一の処理を行う監視制御部とを具備することを特徴とする粉体圧縮成形機。
【請求項２】
少なくとも１つの臼孔が設けられた固定のテーブルと、
臼孔の上下に上杵及び下杵を上下摺動移動可能に保持させておき、杵先が臼孔内を摺動する上杵及び下杵の少なくとも一対と、
臼孔内に充填した粉体を圧縮するように杵先を臼孔内に挿入した上杵及び下杵を相互に近付く方向に付勢する上圧縮器及び下圧縮器と、
上圧縮器及び下圧縮器により粉体を臼孔内で圧縮する際の圧力を検出する圧力検出器と、
上杵の位置を検出する上位置検出器と、
下杵の位置を検出する下位置検出器と、
臼孔内に粉体を充填する粉体供給用のフィードシューとを具備し、
フィードシューにより臼孔内に充填された粉体を上杵及び下杵により臼孔内で圧縮成形する粉体圧縮成形機であって、
下位置検出器によって検出された位置に基づいて粉体充填の際における下杵の位置を制御し、且つ、圧力検出器によって検出される粉体圧縮の際における上杵及び下杵に掛かる圧力が所定範囲内になるように上杵及び下杵を制御する成形制御部と、
圧力が所定範囲に達する以前に上位置検出器及び下位置検出器によって検出された上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲よりも互いに近付いている場合、又は、圧力が所定範囲を超える時点での上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲よりも互いに離れている場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除、及び使用者への報知のうちの何れか一の処理を行う監視制御部とを具備することを特徴とする粉体圧縮成形機。
【請求項３】
前記処理により圧縮成形が中止された際に、圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体圧縮の際における上杵及び下杵の相対的な位置を設定し直すための値の入力を受け付けるとともに当該入力された値を記憶する入力受付部を有するものであり、
前記成形制御部が、前記入力受付部に入力された値に基づいて圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体圧縮の際における上杵及び下杵の相対的な位置を制御するものである請求項１または２記載の粉体圧縮成形機。
【請求項４】
前記処理により圧縮成形が中止された際に、圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体充填の際における下杵の位置を設定し直すための値の入力を受け付けるとともに当該入力された値を記憶する入力受付部を有するものであり、
前記成形制御部が、前記入力受付部に入力された値に基づいて圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体充填の際における下杵の位置を制御するものである請求項１、２または３記載の粉体圧縮成形機。
【請求項５】
前記フィードシューが、テーブルの面上を公転面としてテーブル面に対して鉛直方向が軸となる中心軸回りに公転して臼孔内に粉体を充填する粉体供給用のフィードシューであることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の粉体圧縮成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を圧縮して錠剤、食品、又は電子部品などを成形するための粉体圧縮成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固定のテーブルに穿たれた臼孔の上下に上杵及び下杵を上下摺動移動可能に保持させている態様の粉体圧縮成形機では、近年、個々の成形品の密度及び寸法を精確且つばらつき無く均一なものとすべく、特許文献１に開示されている粉体圧縮成形機のようなものを含め、種々の態様のものが開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示された粉体圧縮成形機は、上杵及び下杵を予め設定した所定位置まで移動・加圧させる第１の加圧制御手段と、前記上杵及び下杵がそれぞれ所定の位置に到達した後に、上杵及び下杵の少なくとも一方を、所定の加圧力に到達するまで移動させる第２の加圧制御手段とを備えたものとなっている。
【０００４】
しかしながら特許文献１に記載のものは、第２の加圧制御手段は予め設定した所定位置にある上杵及び下杵を、さらに互いに近接させるものであるため、以下のような不具合が考えられる。
【０００５】
つまり、臼孔に所定量よりも多くの粉体が充填されている場合には、第１の加圧制御手段が所定位置まで上杵及び下杵を所定位置としたときに既に所定の加圧力を超えてしまい、所望の密度よりも大きく異なる密度の成形品が成形されて、成形品の密度にばらつきを生じさせてしまう。
【０００６】
他方、臼孔に十分に粉体が充填されていないような場合には成形品の寸法が所望の寸法よりも大きく異なる成形品が成形され、成形品の寸法にばらつきを生じさせてしまう。特に臼孔に十分に粉体が充填されていないような場合には、第２の加圧制御手段の作動時に上杵及び下杵が衝突し、互いに損傷させてしまうという事が起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６６７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、粉体の特性や充填する量に拘わらず、成形品の密度又は寸法をより精確に所要の値に制御することにより、ばらつき無く精確に成形された成形品を安定して得ることができる粉体圧縮成形機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち本実施形態に係る粉体圧縮成形機は、少なくとも１つの臼孔が設けられた固定のテーブルと、臼孔の上下に上杵及び下杵を上下摺動移動可能に保持させておき、杵先が臼孔内を摺動する上杵及び下杵の少なくとも一対と、臼孔内に充填した粉体を圧縮するように杵先を臼孔内に挿入した上杵及び下杵を相互に近付く方向に付勢する上圧縮器及び下圧縮器と、上圧縮器及び下圧縮器により粉体を臼孔内で圧縮する際の圧力を検出する圧力検出器と、上杵の位置を検出する上位置検出器と、下杵の位置を検出する下位置検出器と、臼孔内に粉体を充填する粉体供給用のフィードシューとを具備し、フィードシューにより臼孔内に充填された粉体を上杵及び下杵により臼孔内で圧縮成形する粉体圧縮成形機であって、下位置検出器によって検出された位置に基づいて粉体充填の際における下杵の位置を制御し、且つ、上位置検出器及び下位置検出器によって検出された位置に基づいて粉体圧縮の際における上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲内になるように上杵及び下杵を制御する成形制御部と、上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲に達する以前に圧力検出器により検出された圧力が所定範囲を上回った場合、又は、上杵及び下杵の相対的な位置が互いに近付き所定範囲を超えた時点での圧力検出器により検出された圧力が所定範囲に達していない場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除及び使用者への報知のうちの少なくとも何れか一の処理を行う監視制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲に達する以前に圧力検出器により検出された圧力が所定範囲を上回った場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除、及び使用者への報知のうち少なくとも何れか一の処理をする理由の一つとして、臼孔内への粉体の充填が多すぎることが考えられる。この場合、上杵と下杵の相対的な位置が所定範囲内に収まるように、さらに上杵と下杵が近付いていけば、上杵及び下杵に圧縮圧力による負荷がかかりすぎ、上杵及び下杵の寿命を縮めてしまうということがある。
【００１１】
上杵及び下杵の相対的な位置が互いに近付き所定範囲を超えた時点で圧力検出器により検出された圧力が所定範囲に達していない場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除、及び使用者へ報知のうち少なくとも何れか一の処理をする理由の一つとして、臼孔内への粉体の充填量が少なすぎることが考えられる。この場合、圧力が所定範囲内に収まるように、さらに上杵と下杵が近付いていけば、上杵と下杵が接触する可能性があることがある。
【００１２】
なお、一般的に一定温度であれば、圧力と密度は比例関係にある。そのため、上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲に達する以前であっても、圧縮圧力が所定範囲内になった段階で、成形品が所望の密度とみなし、圧縮成形の中止やその成形品を排除しないようにすることもできる。
【００１３】
また、本発明に係る粉体圧縮成形機は、少なくとも１つの臼孔が設けられた固定のテーブルと、臼孔の上下に上杵及び下杵を上下摺動移動可能に保持させておき、杵先が臼孔内を摺動する上杵及び下杵の少なくとも一対と、臼孔内に充填した粉体を圧縮するように杵先を臼孔内に挿入した上杵及び下杵を相互に近付く方向に付勢する上圧縮器及び下圧縮器と、上圧縮器及び下圧縮器により粉体を臼孔内で圧縮する際の圧力を検出する圧力検出器と、上杵の位置を検出する上位置検出器と、下杵の位置を検出する下位置検出器と、臼孔内に粉体を充填する粉体供給用のフィードシューとを具備し、フィードシューにより臼孔内に充填された粉体を上杵及び下杵により臼孔内で圧縮成形する粉体圧縮成形機であって、下位置検出器によって検出された位置に基づいて粉体充填の際における下杵の位置を制御し、且つ、圧力検出器によって検出される粉体圧縮の際における上杵及び下杵に掛かる圧力が所定範囲内になるように上杵及び下杵を制御する成形制御部と、圧力が所定範囲に達する以前に上位置検出器及び下位置検出器によって検出された上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲よりも互いに近付いている場合、又は圧力が所定範囲を超える時点での上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲よりも互いに離れている場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除及び使用者への報知のうちの少なくとも何れか一の処理を行う監視制御部とを具備することを特徴とする。
【００１４】
圧力が所定範囲に達する以前に上位置検出器及び下位置検出器によって検出された上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲よりも互いに近付いている場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除、及び使用者への報知のうち少なくとも何れか一の処理をする理由の一つとして、臼孔内への粉体の充填が少なすぎることが考えられる。この場合、圧力が所定範囲内に収まるように、さらに上杵と下杵が近付いていけば、上杵及び下杵が接触する可能性があるということがある。
【００１５】
圧力が所定範囲を超える時点での上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲よりも互いに離れている場合に、圧縮成形の中止、成形された成形品の排除、及び使用者へ報知のうち少なくとも何れか一の処理をする理由の一つとして、臼孔内への粉体の充填量が多すぎることが考えられる。この場合、さらに上杵と下杵が近付いていけば、上杵及び下杵に圧縮圧力による負荷がかかりすぎ、上杵及び下杵の寿命を縮めてしまうということがある。なお、上記と同様に、上杵及び下杵の相対的な位置が所定範囲よりも互いに離れている場合であっても、圧力が所定範囲内にあれば、圧縮成形の中止やその成形品を排除しないようにすることもできる。
【００１６】
これら上記のようなものであれば、粉体充填の際に何らかの理由で精確な量の粉体を充填し得なかった場合であっても、その後の粉体圧縮の際に常に精確な量の粉体を充填された成形品のみを得ることができる。特に何らかの理由で十分な量の粉体を充填し得なかった場合であっても、上杵及び下杵が衝突してしまう事を有効に回避することができる。その結果、密度及び／又は寸法を精確な成形品を、ばらつきなく、安定して得ることができる。
【００１７】
そして、監視制御部の動作により、より精確に成形品の密度を調整し得るものとするためには、前記処理のうち圧縮成形が中止された場合、圧縮成形された粉体（成形品）の密度が所定範囲内に収まるように粉体圧縮の際における上杵及び下杵の相対的な位置を設定し直すための値の入力を受け付けるとともに当該入力された値を記憶する入力受付部を有するものとし、前記成形制御部を、入力された値に基づいて圧縮成形された粉体すなわち成形品の密度が所定範囲内に収まるように粉体圧縮の際における上杵及び下杵の相対的な位置を制御するものとすることが望ましい。
【００１８】
他方、監視制御部の動作により、より精確に粉体の充填量を設定し得るようにするためには、前記処理のうち圧縮成形が中止された場合、圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体充填の際における下杵の位置を設定し直すための値の入力を受け付けるとともに当該入力された値を記憶する入力受付部を有するものとし、前記成形制御部を、入力された値に基づいて圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体充填の際における下杵の位置を制御するものとすることが好ましい。
【００１９】
そして、臼孔へより精確かつ均一に粉体を供給し得るものとするためには、フィードシューを、テーブルの面上を公転面としてテーブル面に対して鉛直方向が軸となる中心軸回りに公転して臼孔内に粉体を充填する粉体供給用のフィードシューとすることが好ましい。
【００２０】
なお、上杵及び下杵の位置を精度良く制御するために、杵先が停止させたい位置に近づくに従い、徐々に杵の速度を落としていくことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、粉体の特性や充填する量に拘わらず、成形品の密度又は寸法をより精確に所要の値に制御することができる粉体圧縮成形機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉体圧縮成形機の正断面図。
【図２】同実施形態に係る平面視における構成説明図。
【図３】同要部の構成を説明するための断面図。
【図４】他の要部を説明するための断面図。
【図５】同実施形態に係る機能説明図。
【図６】同実施形態に係るフローチャート。
【図７】同上。
【図８】同上。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の粉体圧縮成形機は、図１ないし図５に示すように、例えば８つの臼孔２１を設けたテーブル２０と、臼孔２１の上下に配置した上杵３１及び下杵３２の対を含む圧縮成形装置３と、臼孔２１に原料粉体を充填する動作可能に設けられたフィードシュー４１を含む粉体供給装置４と、臼孔２１内で圧縮された成形品Ｓを回収するための成形品回収装置５と、テーブル２０を含むテーブル体２と、上杵３１及び下杵３２、フィードシュー４１等を内部空間に包有する筐体１と、圧縮成形装置３、粉体供給装置４及び成形品回収装置５を統括的に制御し得るメインコントローラＭＣと、使用者によるメインコントローラＭＣへの操作を受け付ける操作パネルＣＰとを具備してなる。
【００２４】
以下、粉体圧縮成形機の構成について説明する。
【００２５】
筐体１は、図１及び図２に示すように、土台となるフレーム１１と、フレーム１１の上方に存在する内部空間の四方を囲繞する外装体１２と、内部空間を上方から閉止する頂板１３とを要素とする。そして本実施形態では、この筐体１のフレーム１１に第一の回転駆動機構６を取り付けている。併せて、頂板１３には第二の回転駆動機構７が取り付けられている。
【００２６】
第一の回転駆動機構６は、フレーム１１中央に固設された公転用モータ６０と、テーブル２０の中央から上面側に露出している中心軸６１とを有している。公転用モータ６０は、回転速度及び回転方向を自由に変化させることができるサーボモータ、又はステッピングモータなどがある。公転用モータ６０は、中心軸６１の下端部に直結している。中心軸６１は、略直立姿勢でフレーム１１に支持させてあり、公転用モータ６０が出力する回転駆動力によって回転することにより、フィードシュー４１を公転させ得る。
【００２７】
第二の回転駆動機構７は、頂板１３に固着された自転用モータ７０と、下方へ垂下して自転用モータ７０の駆動力を後述する係合部材２４に伝達するための駆動軸７１とを有している。
【００２８】
テーブル体２は、図１及び図２に示すように、平面視略円盤状をなし、所定の円周に沿って間欠的に複数の臼孔２１を設けたテーブル２０を主たる要素としている。そして各臼孔２１は、テーブル２０を上下方向に貫通している。本実施形態では、臼孔２１の内周壁を形作る臼部材をテーブル２０とは別体としており、この臼部材はテーブル２０に対して着脱可能であるが勿論、一体に構成されたものであっても良い。テーブル２０は、フレーム１１に固定しており、不動となっている。またテーブル体２は、テーブル２０の外周縁部に設けた３本の立柱２２と、これら立柱２２によってテーブル２０面から所定寸法上方に離間した位置に支持された天井板２３とをさらに有している。次に、天井板２３は、中央部位に開いた円形の窓２３ａを設けた平面視略ドーナツ盤状をなすものであり、この窓２３ａの周縁には、後述する係合部材２４を支持するための複数のジャーナル２３ｂを設けたものである。ジャーナル２３ｂは、その周面にＶ溝を有しているものであり、係合部材２４の外周面から径方向の外方に張り出したフランジ２４ｃが各ジャーナル（ベアリング）２３ｂのＶ溝に差し入る構造としている。なお、立柱２２の本数は３本に限られず、複数あってもかまわない。また、テーブル体２は、平面視略円盤状に限られず、どのような形状であってもよい。また、テーブル体２をケースにより全体を取り囲んだり、テーブル２０及び天井板２３を外装体１２に密着させることにより、粉体で汚染される部分を限定する構成であってもよい。
【００２９】
そして本実施形態では、この天井板２３に対して回転可能に設けられた係合部材２４を、立柱２２、天井板２３とともにテーブル体２の一要素として設けてある。この係合部材２４は上下に伸張した概略筒形をなし、自転用モータ７０が出力する回転駆動力によって中心軸６１と同心軸回りに自転する回転駆動力伝達用の部材である。この係合部材２４は、上端部に形成され上述の駆動軸７１に係り合う内歯車２４ａと、下端部に形成されフィードシュー４１に設けられた後述する攪拌軸４１ｂに係合する外歯車２４ｂと、外周面から径方向の外方に張り出して天井板２３に設けられた各ジャーナル２３ｂのＶ溝に差し入る構造をなすフランジ２４ｃとを有している。すなわち本実施形態では、係合部材２４を天井板２３の中央部位に開いた円形の窓２３ａに挿通した状態で、天井板２３の上面、窓２３ａの周縁に沿って取り付けた複数のジャーナル２３ｂによって水平旋回可能に支持させている。粉体圧縮成形機の詳細な構成は、特願２０１０−０４６４９２号に示されているものと同様である。
【００３０】
圧縮成形装置３は、図１及び図５に示すように、臼孔２１に充填された粉体を当該臼孔２１内で上下から圧縮して成形品Ｓの形状に成形する役割を担う。圧縮成形装置３は、各臼孔２１に上方から臨む上杵３１と、各臼孔２１に下方から臨む下杵３２と、上杵３１の各々に付随して上杵３１の上下方向に沿った進退動作を惹起する上圧縮器たる液圧シリンダ３３ａと、下杵３２の各々に付随して下杵３２の上下方向に沿った進退動作を惹起する下圧縮器たる液圧シリンダ３３ｂと、各上杵３１の位置を検出する上位置検出器たるポテンショメータ３４ａと、各下杵３２の位置を検出する下位置検出器たるポテンショメータ３４ｂと、粉体圧縮の際に各上杵３１及び下杵３２の対に掛かる圧力を検出する圧力検出器たる圧力センサ３５ａ、３５ｂとを主な要素とする。なお、図１では便宜上、一の臼孔２１に対応する一の圧縮成形装置３以外の圧縮成形装置３の図示を省略している。また、下杵３２の下方には、下杵３２の摺動により落ちてきた粉体を吸塵する吸塵器（図示しない）を備えているものが好ましい。なお上杵３１及び下杵３２は上下方向の摺動による摩擦熱や衝撃熱などにより若干膨張する。そのため、位置検出器たるポテンショメータ３４ａ、３４ｂは杵先の先端部の位置を検出する構成が望ましい。
【００３１】
液圧シリンダ３３ａは、下方に延びるピストンロッドを液圧力を以て突没させるものであり、そのピストンロッドの下端部に上杵３１が取り付けられている。各液圧シリンダ３３ａは図５に示すように、液圧ポンプ３６ａから液圧の供給を受ける。本実施形態では、単一の液圧ポンプ３６ａから出力された液圧を複数の液圧シリンダ３３ａの何れかに選択的に供給するようにしている。そのために、液圧ポンプ３６ａと複数の液圧シリンダ３３ａとを接続する管路の途中に、液圧の流れ方向を制御する切替バルブ３７が介設されている。なお本実施形態では、液圧ポンプ３６ａは、ポンプ本体とポンプモータとが一体に構成されたものを採用しているが、勿論、ポンプとポンプモータとを別体に構成しているものを適用しても良い。
【００３２】
液圧シリンダ３３ｂもまた、上方に延びるピストンロッドを液圧力を以て突没させるものであって、そのピストンロッドの上端部に下杵３２が取り付けられている。各液圧シリンダ３３ｂは、液圧シリンダ３３ｂごとに配された液圧ポンプ３６ｂから個別に液圧の供給を受ける。下杵３２は上杵３１とは異なり、複数本を同時期に上下動させる必要があるため、液圧シリンダ３３ｂと同数の液圧ポンプ３６ｂが用意されている。なお本実施形態では、液圧ポンプ３６ｂは上記液圧ポンプ３６ａ同様、ポンプ本体とポンプモータとが一体に構成されたものを採用しているが、勿論、ポンプとポンプモータとを別体に構成しているものを適用しても良い。
【００３３】
ポテンショメータ３４ａは、上杵３１又は上杵３１に付随する液圧シリンダ３３ａのピストンロッドの上下位置を検出する検出器である。
【００３４】
同様に、ポテンショメータ３４ｂは、下杵３２又は下杵３２に付随する液圧シリンダ３３ｂのピストンロッドの上下位置を検出する検出器である。
【００３５】
上側の圧力センサ３５ａは、上杵が粉体を押圧する圧力として、液圧ポンプ３６ａが出力する液圧力を検出するものである。そして下側の圧力センサ３５ｂは下杵３２が粉体を押圧する圧力として、液圧ポンプ３６ｂが出力する液圧力を検出するものである。
【００３６】
さらに本実施形態では、各上杵３１の上下進退動作を制御する上杵制御機構たるサーボアンプ３８ａと、各下杵３２の上下進退動作を制御する下杵制御機構たるサーボアンプ３８ｂとが付帯している。
【００３７】
サーボアンプ３８ａは、本実施形態では、液圧ポンプ３６ａにおけるポンプ本体を駆動するポンプモータの制御を司るものである。このサーボアンプ３８ａは、ポテンショメータ３４ａを介して検出される上杵３１の位置を参照し、その上杵の位置を所与の目標位置に到達させるべく液圧ポンプ３６ａを制御する。及び／又は、圧力センサ３５ａを介して検出される上杵３１の圧力を参照し、その上杵３１の圧力を所与の目標圧力に到達させるべくポンプモータひいては液圧ポンプ３６ａを制御する。それらのうち少なくとも一を実行している。
【００３８】
サーボアンプ３８ｂは、液圧ポンプ３６ｂにおけるポンプ本体を駆動するポンプモータの制御を司るものである。このサーボアンプ３８ｂは、ポテンショメータ３４ｂを介して検出される下杵３２の位置を参照し、その下杵３２の位置を所与の目標位置に到達させるべく液圧ポンプ３６ｂを制御する。又は、圧力センサ３５ｂを介して検出される下杵３２の圧力を参照し、その下杵３４の圧力を所与の目標圧力に到達させるべくポンプモータひいては液圧ポンプ３６ｂを制御する。それらのうち少なくとも一を実行している。
【００３９】
粉体供給装置４は、テーブル２０の各臼孔２１に順次粉体を充填する役割を担う。粉体供給装置４は、図１、図２及び図４に示すように、テーブル２０面に対し直交した中心軸６１回りに公転して各臼孔２１を巡回する粉体充填用の回転式フィードシュー４１と、フィードシュー４１に連通してフィードシュー４１に粉体を投入する投入ダクト４２と、投入ダクト４２に粉体を絶えず補給するフィーダ４３及びホッパ４４とを要素とする。
【００４０】
フィードシュー４１は、中空構造をなすハウジング４１ａと、ハウジング４１ａの所定部位に設けた攪拌軸４１ｂと、ハウジング４１ａ内で攪拌軸４１ｂ回りに自転する攪拌部材たる攪拌羽根４１ｃと、ハウジング４１ａから粉体を臼孔２１に充填するための開口部４１ｄと、粉体をハウジング４１ａに投入するための粉体投入口４１ｅと、臼孔２１に充填された粉体をすり切るためのすり切り板４１ｇと、フィードシュー４１を公転中心である中心軸６１側に取り付けるための取付部４１ｈとを主に備える。
【００４１】
投入ダクト４２は、下方にあってハウジング４１ａの粉体投入口４１ｅに接続している出口４２ａと、上方にあって出口４２ａの内径よりも大きく拡径している入口４２ｂとを管路でつないだものである。投入ダクト４２の入口４２ｂは中心軸６１の直上に位置する一方、出口４２ａは中心軸６１から見て径方向に沿って外方に偏倚している。それ故、投入ダクト４２の管路はやや傾倒している。この投入ダクト４２は、フィードシュー４１の公転に伴って中心軸６１回りに回転するが、入口４２ｂの位置は変動しない。
【００４２】
フィーダ４３は、径方向に沿った外方から内方に向かって直線的に粉体を搬送し、投入ダクト４２の入口４２ｂに落とし入れる。ホッパ４４は、筐体１の内外を連絡して、外部から補給される粉体をフィーダ４３へと送り込む。フィーダ４３及びホッパ４４は、既知の粉体圧縮成形機におけるそれをそのまま採用できる。
【００４３】
成形品回収装置５は、本実施形態では圧縮成形装置３によって成形された成形品Ｓをテーブル２０の中央部分から筐体１外へ移動させ、成形品Ｓを回収するものである。成形品回収装置５は、上述したフィードシュー４１に一体的に設けられてテーブル２０上を動作する回収アーム５１と、テーブル２０の中央付近から成形品Ｓを下方へ導くための成形品回収口５２と、成形品回収口５２から筐体１外へ成形品Ｓを案内する成形品搬出路５３と、当該成形品搬出路５３と通過する所望の成形品を排除するための排除器５４とを有している。回収アーム５１は、本実施形態ではフィードシュー４１と共に公転することによって、下杵３２によってテーブル２０面上に押し上げられた状態にある成形品Ｓを順次テーブル２０中央に向けて案内するための中央案内面５１ａを有している。
【００４４】
その上で、本実施形態に係る粉体圧縮成形機は、上述した第一の回転駆動機構６及び第二の回転駆動機構７がメインコントローラＭＣにより適宜目標指令を与えられることにより、動作するものである。
【００４５】
メインコントローラＭＣは、時々刻々と変化する、中心軸６１の目標回転角度、駆動軸７１の目標回転速度、各上杵３１ごとの目標位置、各下杵３２ごとの目標位置の時系列情報を所要の記憶デバイスに記憶保持しており、粉体圧縮成形機の制御の際にその時系列情報を読み出して、第一の回転駆動機構６及び第二の回転駆動機構７のそれぞれに順次目標値を入力するものである。特に本実施形態では、このメインコントローラＭＣが、成形品の所望の密度及び／又は所望の厚み寸法を実現する成形制御機構の役割を担っているものであるが、この成形制御機構については後に詳述する。
【００４６】
本実施形態における回転式フィードシュー４１の動作について解説する。まず、本実施形態では、公転用モータ６０の回転速度及び回転方向の制御を通じて、テーブル２０に対するフィードシュー４１の中心軸６１回りの回転速度及び回転方向を自在に制御することができる。つまり、公転用モータ６０及び中心軸６１が、フィードシュー４１の公転速度及び公転方向を可変制御する第一の回転駆動機構６を構成する。
【００４７】
本実施形態に係る粉体圧縮成形機は、メインコントローラＭＣが、下位置検出器たるポテンショメータ３４ｂによって検出された位置に基づいて粉体充填の際における下杵３２の位置を制御し、且つ、上位置検出器たるポテンショメータ３４ａ及びポテンショメータ３４ｂによって検出された位置に基づいて粉体圧縮の際における上杵３１及び下杵３２の相対的な位置すなわち杵間が所定範囲内になるように上杵３１及び下杵３２を制御する成形制御部として機能する。またこの粉体圧縮成形機は、メインコントローラＭＣと操作パネルＣＰとが、圧縮成形が中止された際に、圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体圧縮の際における上杵及び下杵の相対的な位置を設定し直すための値の入力を受け付けるとともに当該入力された値を記憶する入力記憶部として機能する。この成形制御部であり、且つ入力記憶部を構成するメインコントローラＭＣの働きを以下に述べる。
【００４８】
まず、図６に示すように、メインコントローラＭＣが、杵間が所定範囲内になるように上杵３１及び下杵３２を制御する成形制御部と、上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が所定範囲に達する以前に圧力センサ３５ａ、３５ｂにより検出された圧力が所定範囲を上回った場合に圧縮成形を中止するとともに、上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が互いに近付き所定範囲を超えた時点での圧力センサ３５ａ、３５ｂにより検出された圧力が所定範囲に達していない場合に、成形品Ｓの排除及び圧縮成形動作自体の停止といった処理を行う監視制御部として機能する。その態様について述べる。
【００４９】
メインコントローラＭＣは、まず、圧縮成形時における圧力センサ３５ａ、３５ｂが検出する圧力の目標値を予め設定する（ステップＳＴ１０１）。次に、臼孔２１に充填する原料粉体の量（質量）を設定すべく、下杵３２の目標位置をサーボアンプ３８ｂに与える指令を行う（ステップＳＴ１０２）。次に、粉体が臼孔２１に充填されると（ステップＳＴ１０３）、上杵３１、下杵３２を作動させて圧縮成形が開始される（ステップＳＴ１０４）。その後、上杵３１及び下杵３２が予め設定された所定杵間位置に至るまでに上記の圧力値が目標値に達した場合には（ステップＳＴ１０５）、圧縮成形を中止（ステップＳＴ１０６）し、そのときの実際の圧力値をメインコントローラＭＣへ送信させる（ステップＳＴ１０８）。他方、所定杵間位置に至るまでに所定圧力に達しなかった場合には（ステップＳＴ１０５）、前記所定杵間位置まで粉体を圧縮し（ステップＳＴ１０７）そのときの圧力の実測値をメインコントローラＭＣへ送信させる（ステップＳＴ１０８）。続いて圧縮された成形品Ｓを臼孔２１から取り出す（ステップＳＴ１０９）。この成形品Ｓの圧縮成形時における圧力値が排除されるべき排除範囲内に該当すれば（ステップＳＴ１１０）、当該成形品Ｓを排除器５４によって排除するとともに、圧縮成形装置３の動作自体を停止させる（ステップＳＴ１１２）。併せて、メインコントローラＭＣは操作パネルＣＰとともに入力記憶部として機能する。換言すれば、メインコントローラＭＣは操作パネルＣＰが上杵３１及び下杵３２の杵間位置の設定変更を受け付けるようにし（ステップＳＴ１１３）、処理を終了する。なお使用者によって操作パネルＣＰに入力された修正値はメインコントローラＭＣ内のメモリに格納され、次回以降の動作に供される。一方、圧縮成形時における圧力値が排除範囲内でない場合（ステップＳＴ１１０）で、圧縮成形時の杵間位置の実測値が補正範囲内でない場合（ステップＳＴ１１４）はそのまま処理を終了する。他方、前記杵間位置の実測値が補正範囲内に該当する場合は、上記ステップＳＴ１０７における所定杵間位置を補正し（ステップＳＴ１１５）、処理を終了する。
【００５０】
続いて図７に示すような、メインコントローラＭＣが、ポテンショメータ３４ｂによって検出された位置に基づいて粉体充填の際における下杵３２の位置を制御する成形制御部と、圧力が所定範囲に達する以前にポテンショメータ３４ａ及びポテンショメータ３４ｂによって検出された上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が互いに近付き所定範囲を超えた場合に圧縮成形の中止をするとともに、圧力値が所定範囲を超えた時点での上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が所定範囲よりも互いに離れている場合に圧縮成形の中止及び成形品Ｓの排除といった処理を行う監視制御部としても機能する態様を採ることもできる。
【００５１】
つまりメインコントローラＭＣは、圧縮成形時における圧力センサ３５ａ、３５ｂが検出する圧力の目標値をあらかじめ設定する（ステップＳＴ２０１）。次に、臼孔２１に充填する原料粉体の量（質量）を設定すべく、下杵３２の目標位置をサーボアンプ３８ｂに与える指令を行う（ステップＳＴ２０２）。そして、粉体が充填されると（ステップＳＴ２０３）、次に、上杵３１、下杵３２を作動させて圧縮成形が開始される（ステップＳＴ２０４）。その後、上杵３１及び下杵３２が予め設定された圧力の目標値に至るまでに上記の上杵３１及び下杵３２が所定杵間位置を超えて近接した所定限度位置に達した場合には（ステップＳＴ２０５）、圧縮成形を中止（ステップＳＴ２０６）し、そのときの実際の圧力をメインコントローラＭＣへ送信させる（ステップＳＴ２０８）。他方、圧力の目標値に至るまでに所定限度位置に達しなかった場合には（ステップＳＴ２０５）、圧力の目標値まで粉体を圧縮し（ステップＳＴ２０７）そのときの圧力の実測値をメインコントローラＭＣへ送信させる（ステップＳＴ２０８）。続いて圧縮された成形品Ｓを臼孔２１から取り出し（ステップＳＴ２０９）、この成形品Ｓの圧縮成形時における上杵３１と下杵３２との杵間寸法が排除されるべき排除範囲に該当すれば（ステップＳＴ２１０）、当該成形品Ｓを排除器５４によって排除する（ステップＳＴ２１１）とともに、圧縮成形装置３の動作自体を停止させる（ステップＳＴ２１２）。さらにメインコントローラＭＣは操作パネルＣＰとともに入力記憶部として機能する。換言すれば、メインコントローラＭＣは、操作パネルＣＰがステップＳＴ２０１における下杵３２の降下位置の設定変更、すなわち粉体の充填量の変更を受け付けるようにし（ステップＳＴ２１３）、処理を終了する。なお使用者によって操作パネルＣＰに入力された修正値はメインコントローラＭＣ内のメモリに格納され、次回以降の動作に供される。一方、圧縮成形時における杵間寸法が排除範囲内でない場合（ステップＳＴ２１０）で、圧縮成形時の杵間位置の実測値が補正範囲内でない場合（ステップＳＴ２１４）はそのまま処理を終了する。他方、前記杵間位置の実測値が補正範囲に該当する場合は、上記ステップＳＴ２０２における下杵３２の降下位置を補正し（ステップＳＴ２１５）、処理を終了する。
【００５２】
さらに図８に示すような、メインコントローラＭＣがポテンショメータ３４ｂによって検出された位置に基づいて粉体充填の際における下杵３２の位置を制御する成形制御部と、上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が所定範囲に達する以前に圧力センサ３５ａ、３５ｂにより検出された圧力値が所定範囲を上回った場合に圧縮成形を中止するとともに、上杵３１及び下杵３２の相対的な位置が互いに近付き所定範囲を超えた時点での圧力センサ３５ａ、３５ｂにより検出された圧力値が所定範囲に達していない場合に、成形品Ｓの排除並びに圧縮成形動作自体の停止といった処理を行う監視制御部としても機能する態様について述べる。
【００５３】
つまりメインコントローラＭＣは、圧縮成形時における圧力センサ３５ａ、３５ｂが検出する圧力の目標値を設定する（ステップＳＴ３０１）。次に、臼孔２１に充填する原料粉体の量（質量）を設定すべく、下杵３２の目標位置をサーボアンプ３８ｂに与える指令を行う（ステップＳＴ３０２）。そして粉体が充填されると（ステップＳＴ３０３）、次に、上杵３１、下杵３２を作動させて圧縮成形が開始される（ステップＳＴ３０４）。その後、上杵３１及び下杵３２が予め設定された所定杵間位置に至るまでに上記の圧力値が目標値に達した場合には（ステップＳＴ３０５）、圧縮成形を中止（ステップＳＴ３０６）し、そのときの実際の圧力をメインコントローラＭＣへ送信させる（ステップＳＴ３０８）。他方、所定杵間位置に至るまでに所定圧力に達しなかった場合には（ステップＳＴ３０５）、前記所定杵間位置まで粉体を圧縮し（ステップＳＴ３０７）そのときの圧力の実測値をメインコントローラＭＣへ送信させる（ステップＳＴ３０８）。続いて圧縮された成形品Ｓを臼孔２１から取り出し（ステップＳＴ３０９）、この成形品Ｓの圧縮成形時における圧力値が排除されるべき排除範囲内に該当すれば（ステップＳＴ３１０）、当該成形品Ｓを排除器５４によって排除するとともに、圧縮成形装置３の動作自体を停止させる（ステップＳＴ３１２）。さらにメインコントローラＭＣは操作パネルＣＰとともに入力記憶部として機能する。換言すれば、メインコントローラＭＣは、操作パネルＣＰがステップＳＴ３０１における下杵３２の降下位置の設定変更、すなわち粉体の充填量の変更を受け付けるようにし（ステップＳＴ３１３）、処理を終了する。なお使用者によって操作パネルＣＰに入力された修正値はメインコントローラＭＣ内のメモリに格納され、次回以降の動作に供される。一方、圧縮成形時における圧力値が排除範囲内でない場合（ステップＳＴ３１０）で、圧縮成形時の杵間位置の実測値が補正範囲内でない場合（ステップＳＴ３１４）はそのまま処理を終了する。他方、前記杵間位置の実測値が補正範囲内に該当する場合は、上記ステップＳＴ３０１における下杵３２の降下位置を補正し（ステップＳＴ３１５）、処理を終了する。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る粉体圧縮成形機は、粉体充填の際に何らかの理由で精確な量の粉体を充填し得なかった場合であっても、その後の工程において杵間や圧力値が排除範囲内である成形品Ｓの排除により、常に精確な量の粉体で成形された成形品Ｓのみを得る構成となっている。つまり、得られた個々の成形品Ｓの密度及び寸法を精確且つばらつき無く均一にすることができる。
【００５５】
そして監視制御部の動作により、より精確に粉体の密度を調整し得るものとするために本実施形態では、前記処理のうち圧縮成形が中止された場合、圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体圧縮の際における上杵３１及び下杵３２の相対的な位置を設定し直すための値の入力を受け付けるとともに当該入力された値を記憶するものとし、成形制御部を、入力された値に基づいて圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体圧縮の際における上杵３１及び下杵３２の相対的な位置を制御するものとしている。
【００５６】
他方、監視制御部の動作により、より精確に粉体充填量を設定し得るようにするために本実施形態では、前記処理のうち圧縮成形が中止された場合、圧縮成形された粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体充填の際における下杵３２の位置を設定し直すための値の入力を受け付けるとともに当該入力された値を記憶するものとし、成形制御部を、入力された値に基づいて粉体の密度が所定範囲内に収まるように粉体充填の際における下杵３２の位置を制御するものとしている。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００５８】
例えば、上記実施形態では処理の際に粉体圧縮を中止する態様並びに成形品を排除する態様を開示したが、勿論、その際に操作パネルにその旨を表示したり、所定の音を発するようにして、使用者に速やかに報知する態様をしてもよい。またフィードシューや搬出経路の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、粉体を圧縮して錠剤、食品、又は電子部品などを成形するための粉体圧縮成形機として利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…テーブル
２１…臼孔
３１…上杵
３２…下杵
３３ａ…上圧縮器（液圧シリンダ）
３３ｂ…下圧縮器（液圧シリンダ）
３４ａ…上位置検出器（ポテンショメータ）
３４ｂ…下位置検出器（ポテンショメータ）
３５ａ、３５ｂ…圧力検出器（圧力センサ）
４１…フィードシュー
ＭＣ…成形制御部、監視制御部（メインコントローラ）
【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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