JP2002113598A - 粉末圧縮成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーバーシュートによる圧縮成形荷重のばら
つきを回避して、品質の保持された圧縮成型品を容易に
得ることのできる粉末圧縮成形装置を提供する。 【解決手段】 筒状の圧縮成形部１１を挟んで配置され
た上杵１３及び下杵１４を進退移動することにより、圧
縮成形部１１に供給された粉末１４を圧縮成形する粉末
圧縮成形装置１０であって、下杵１４は、回転モータ１
５と、この回転モータ１５による回転運動を下杵１４の
進退運動に変換する変換機構１６とを備える進退駆動ユ
ニット１７と接続し、且つ進退駆動ユニット１７は、回
転モータ１５と変換機構１６との間に介在するトルク変
換手段１８を備える。変換機構１６は、下杵１４を介し
た加圧力による圧縮成形荷重を計測する計測手段１９を
備え、トルク変換手段１８は、計測手段１９により計測
された荷重に基づいて下杵１４の加圧荷重を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮成形部を挟んで配置
された上杵又は下杵の少なくとも一方を進退移動するこ
とにより、圧縮成形部に供給された粉末を圧縮成形する
粉末圧縮成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例えば
ファンデーションやアイシャドウ等の粉末化粧料は、圧
縮成形され、固化した状態で薄形浅底容器等に収容され
て製品化される。このような粉末化粧料は、成形時の圧
縮荷重にばらつきがあると、粉末の密度が異なり、成形
後の固さが相違し、また粉取れ感や使用感が変化するこ
とになるため、成形時の圧縮荷重を一定にして製品化す
ることが望まれる。また、化粧料以外の粉末、例えば粉
末状の薬剤等もまた圧縮成形されて固化した状態で製品
化される場合があり、これらの粉末を圧縮成形する際に
も、成形時の圧縮荷重を一定にして圧縮成形後の品質の
ばらつきをなくすようにする必要がある。

【０００３】粉末を圧縮成形する従来の装置としては、
装置の加圧機構部が油圧シリンダによって構成されてい
るものが知られている。かかる従来の装置によれば、油
圧の温度上昇等によりその粘度が変化し、加圧速度が変
化することになって成形品の品質にばらつきが生じるこ
とになる。これに対して、回転モータによる回転運動を
下杵の進退運動に変換すると共に、この下杵の進退運動
を制御して粉末の圧縮成形荷重を制御するようにした化
粧料の圧縮成形装置が特公平８−１８９４９号に記載さ
れている。

【０００４】特公平８−１８９４９号に記載の圧縮成形
装置は、ロードセルによって下杵による加圧力を計測
し、設定した加圧力に達した時に、下杵の進退運動を停
止して一定の加圧力で粉末の圧縮成形を行うようにした
ものである。

【０００５】しかしながら、特公平８−１８９４９号に
記載の圧縮成形装置は、所定の加圧力を計測して回転モ
ータを停止することにより下杵の進退運動を停止する際
に、停止を開始してから回転モータが完全に停止するま
での間に、下杵がさらに移動して加圧力及び圧縮成形荷
重が増大するいわゆるオーバーシュートが生じる。粉体
の圧縮荷重は、厚さの減少と共に指数関数的に増大する
ことから、所定の圧縮成形荷重が得られて厚さが減少し
た後のオーバーシュートは、圧縮成形後の品質にばらつ
きを生じさせる大きな要因となる。

【０００６】本発明は、オーバーシュートによる圧縮成
形荷重のばらつきを回避して、品質の保持された圧縮成
型品を容易に得ることのできる粉末圧縮成形装置の提供
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮成形部を
挟んで配置された上杵又は下杵の少なくとも一方を進退
移動することにより、前記圧縮成形部に供給された粉末
を圧縮成形する粉末圧縮成形装置であって、前記上杵又
は下杵の少なくとも一方は、回転モータと、該回転モー
タによる回転運動を前記上杵又は下杵の進退運動に変換
する変換機構とを備える進退駆動ユニットと接続し、且
つ該進退駆動ユニットは、前記回転モータと前記変換機
構との間に介在するトルク変換手段を備える粉末圧縮成
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。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態に係る
粉末圧縮成形装置は、例えば粉末化粧料であるファンデ
ーションを、予め設定された所定の圧縮成形荷重（例え
ば２０００ｋｇｆ）で圧縮成形し、固化した状態で薄形
浅底容器に収容して製品化する際に使用されるものであ
る。

【０００９】本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、図
１に示すように、円筒状の圧縮成形部１１を挟んで配置
された上杵１２及び下杵１３を進退移動することによ
り、圧縮成形部１１の円形成形穴２２に供給された粉末
１４を圧縮成形する装置である。また本実施形態の粉末
圧縮成形装置１０によれば、下杵１３は、回転モータ１
５と、この回転モータ１５による回転運動を下杵１３の
進退運動に変換する変換機構１６とを備える進退駆動ユ
ニット１７と接続している。また、この進退駆動ユニッ
ト１７は、回転モータ１５による回転運動を変換機構１
６に伝達する伝達機構６０を備えている。さらに、この
進退駆動ユニット１７は、回転モータ１５と変換機構１
６との間に介在して、回転モータ１５による回転トルク
が所定の値以上伝わらないように、伝達トルクを制御す
るトルク変換手段１８を備える。そして、このトルク変
換手段１８により下杵１３の加圧荷重を制御して、粉末
１４の圧縮成形荷重を制御する。

【００１０】また、本実施形態によれば、変換機構１６
は、下杵１３を介した加圧力による圧縮成形荷重を計測
する計測手段としてのロードセル１９を備え、トルク変
換手段１８は、ロードセル１９により計測された荷重に
基づいて下杵１３の加圧荷重を制御する。

【００１１】圧縮成形部１１は、例えばターンテーブル
（図示せず）に上端フランジ部２０を係止して当該ター
ンテーブルに組み込まれ、ターンテーブルの回転移動に
伴って、粉末１４の供給作業位置、圧縮成形作業位置、
製品排出作業位置等の間を順次移動する。圧縮成形部１
１には、これの上端フランジ部２０及び円筒スリーブ部
２１を貫通して、円形成形穴２２が開口形成されてい
る。円形成形穴２２は、円柱状の上杵１２及び下杵１３
が摺動可能に挿入され得る大きさの断面形状を有し、上
半部分を下方から挿入した下杵１３の上端面に浅底容器
２３を配設した状態で、当該円形成形穴２２には供給作
業位置において上方から粉末１４が充填される。なお、
このとき円形成形穴２２に下方から挿入される下杵１３
の挿入高さを調整して、充填される粉末１４の量を制御
することにより、圧縮成形される固化粉末の厚さを調整
できるようにしても良い。

【００１２】上杵１２は、円形成形穴２２の断面形状と
合致する断面形状の押圧部２４と、支持ロッド部２５と
からなり、圧縮成形作業位置において、公知の昇降手段
により上下に進退スライド可能な構成を備えている。上
杵１２は、圧縮成形時に、押圧部２４の下端部分が円形
成形穴２２の上端部分に挿入された状態で固定され、下
杵１３からの加圧力を支持しつつ下杵１３との間に粉末
１４を所定の圧縮成形荷重で挟み込む。

【００１３】下杵１３は、円形成形穴２２の断面形状と
合致する断面形状を有し、プレート３１の上面に載置さ
れて、その上半部分を円形成形穴２２の下端部分に下方
から挿入した状態で配設される。なお、下杵１３は、圧
縮成形部１１と共に供給作業位置、圧縮成形作業位置、
製品排出作業位置等の間を順次移動する。

【００１４】進退駆動ユニット１７を構成する回転モー
タ１５は、回転数を制御可能な各種のモータ、例えばＤ
Ｃモータ、ＡＣモータ、ステッピングモータ等を用いる
ことができるが、好ましくはＡＣサーボモータを使用す
る。ＡＣサーボモータは、エンコーダ（回転検出器）を
搭載していることにより、高分解能、高応答性の速度制
御が可能になる。この回転モータ１５による回転力は伝
達機構６０を介して変換機構１６に伝達される。

【００１５】伝達機構６０は、モータ側プーリ２６と、
ネジロッド側プーリー２７と、モータ側プーリ２６及び
ネジロッド側プーリー２７の間に掛け渡されたタイミン
グベルト２８とからなる。この伝達機構６０により、回
転モータ１５による回転運動をネジロッド側プーリー２
７に伝えて変換機構１６のナット２９を回転させる。な
お、回転モータ１５を変換機構１６のナット２９に直結
することもできるが、伝達機構６０を介して回転モータ
１５の回転運動をナット２９に伝えることが好ましい。
伝達機構６０を介することにより、回転モータ１５の回
転力を減速しつつ安定した加圧力を得ることができる。

【００１６】進退駆動ユニット１７を構成する変換機構
１６は、ネジロッド側プーリー２７に一体接合されたナ
ット２９と、ナット２９に螺合されるネジロッド３０と
からなり、伝達機構６０を介して回転モータ１５の回転
運動によりナット２９を回転させて、ネジロッド３０を
上下方向に進退運動させるものである。また、ネジロッ
ド３０の上端部分は下杵１３を下方から押圧する押圧部
３３と連結されていて、ナット２９を回転させてプレー
ト３１の押圧開口３２から押圧部３３を上方に突出させ
つつスライド移動することにより、下杵１３に所定の加
圧力を付与できるようになっている。

【００１７】また、本実施形態によれば、ネジロッド３
０と押圧部３３の間にはロードセル１９が取り付けられ
ている。ロードセル１９は、粉末１４の圧縮成形時にお
ける圧縮成形荷重を計測し、計測値を電気信号に変換し
て逐次デジタル表示すると共に、この計測値に基づいて
トルク変換手段１８の切り替え及び回転モータ１５の速
度を制御できるようになっている。

【００１８】本実施形態によれば、回転モータ１５と変
換機構１６との間に介在するトルク変換手段１８は、回
転モータ１５の真下のモータ側プーリ２６との間に設け
られ、例えば特殊な磁性粉体（パウダ）によってトルク
の伝達・制御を行う公知の電磁クラッチ３４からなるも
のを使用する。電磁クラッチ３４は、図２に示すよう
に、外周部分に位置する固定クラッチ体３５と、この固
定クラッチ体３５の内側に当該固定クラッチ体３５と同
心状に配置された、駆動クラッチ体３６及び被動クラッ
チ体３７からなる回転部分とからなる。固定クラッチ体
３５は、コイル３８を内蔵した電磁石部分であって、コ
イル３８は、配線３９を介して直流電源と接続してい
る。駆動クラッチ体３６は、入力軸４０と、入力軸４０
の端部に取り付けられ、後述するロータ４１を覆って配
設される円盤状の箱体であるシリンダ４２とからなる。
被動クラッチ体３７は、出力軸４３と、出力軸４３の端
部に取り付けられ、シリンダ４２の内部に収容されるロ
ータ４１とからなる。また、シリンダ４２とロータ４１
の間隙（作動間隙）には磁性粉体４４が挿入されてい
る。

【００１９】そして、コイル３８に通電して励磁状態に
なると、発生した磁束は図２の点線のように流れて磁性
粉体４４を磁化する。磁化された磁性粉体４４は、磁路
に沿って鎖状につながって個体化し、その結合力によっ
てロータ４１とシリンダ４２とを連結し、回転モータ１
５の回転トルクを出力軸４３に伝える。この時、出力軸
４３に伝達される回転トルクは、コイル３８の励磁電流
に応じて制御される。そのため、設定トルクを超えた場
合には、ロータ４１とシリンダ４２がスリップし、それ
以上の回転トルクの伝達がなされないことになる。

【００２０】すなわち、本実施形態のトルク変換手段１
８によれば、ロードセル１９によって計測された変換機
構１６を介した回転モータ１５の回転トルクによる圧縮
成形荷重が、所定の値（例えば２０００ｋｇｆ）になる
ようにコイル３８への励磁電流をフィードバック制御す
ることにより、伝達トルクを自動的に制御することが可
能になる。なお、本実施形態のトルク変換手段１８によ
れば、直接励磁電流を設定することによって、ロードセ
ル１９からの計測値を介することなく、オープンループ
によって伝達トルクを直接制御することができる。

【００２１】そして、本実施形態の粉末圧縮成形装置１
０によれば、オーバーシュートによる圧縮成形荷重のば
らつきを回避して、品質の保持された圧縮成型品を容易
に得ることができる。すなわち、圧縮成形作業は、供給
作業位置において円形成形穴２２に粉末１４が充填され
た後、圧縮成形作業位置に移動してきた圧縮成形部１１
に対して、上方から円形成形穴２２に上杵１２を挿入配
置し、下杵１３を介して下方からネジロッド３０の進退
運動による加圧力を付加して、所定の圧縮成形荷重で粉
末１４を挟み込んで圧縮成形することにより行われる。
本実施形態によれば、ロードセル１９によって計測され
る圧縮成形荷重が所定の値に達すると、トルク変換手段
１８を構成する電磁クラッチ３４の作用によって、即座
に回転モータ１５による回転運動が伝達されなくなっ
て、オーバーシュートがほとんど生じないので、圧縮成
形荷重のばらつきを回避することが可能になる。

【００２２】なお、本発明は、上記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、圧縮成形
する際にトルク変換手段によって進退運動を制御される
杵は、必ずしも下杵である必要はなく、上杵、或いは下
杵と上杵の双方の進退運動を制御しても良い。また、回
転モータによる回転運動を進退運動に変換する変換機構
は、ラック・ピニオンからなる機構等であっても良く、
回転モータの回転運動の伝達を切り替えるトルク変換手
段は、電磁パウダクラッチ以外のもの、例えば、ヒステ
リシス式、うず電流式等のクラッチを採用することもで
きる。さらに、本発明の粉末圧縮成形装置は、ファンデ
ーションやアイシャドウ等の粉末化粧料に限定されるこ
となく、粉末状の薬剤等、その他の粉末を圧縮成形する
装置として用いることもできる。さらにまた、圧縮成形
部は必ずしも円筒状のものである必要はなく、圧縮成形
部の成形穴の断面形状を四角形やハート形、Ｈ形状等の
製品形態にあわせた所望の形状として圧縮成型品を得る
こともできる。

【００２３】また、本発明の粉末圧縮成形装置によれ
ば、図３に示すように、回転モータ１５，１５’と、こ
れの回転運動を進退運動に変換する変換機構１６，１
６’とを備える進退駆動ユニット１７，１７’を、基準
となる加圧力を変えて２台以上用意し、圧縮成形される
粉体の種類や設定圧縮成形荷重の大小に応じて、適宜交
換しながら用いることが好ましい。基準となるネジロッ
ド３０による加圧力が数１０００ｋｇｆ程度の高荷重用
の進退駆動ユニット１７と、基準となるネジロッド３
０’による加圧力が数１００ｋｇｆ程度の低荷重用の進
退駆動ユニット１７’とでは、その分解能が異なるので
（例えば前者の分解能は数１０ｋｇｆ、後者の分解能は
数ｋｇｆ）これらを交換して使用することにより、設定
圧縮成形荷重に応じたきめの細かい圧縮成形荷重の制御
が可能になる。なお、進退駆動ユニット１７，１７’
は、移動台車５０，５０’に取り付けられていることに
より、これらの交換作業をスムースに行うことができ
る。

【００２４】さらに、本発明の粉末圧縮成形装置によれ
ば、回転モータと変換機構との間に介在するトルク変換
手段は、回転モータ１５の真下に設ける必要は必ずしも
なく、例えば伝達機構６０のネジロッド側プーリー２７
と変換機構１６のナット２９との間に介在して設けても
良い。ネジロッド側プーリー２７とナット２９との間に
トルク変換手段を設けることにより、伝達トルクを制御
するに際して、タイミングベルト２８の減速比による影
響を受けなくなる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の粉末圧縮成形装置によれば、オ
ーバーシュートによる圧縮成形荷重のばらつきを回避し
て、品質の保持された圧縮成型品を容易に得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る粉末圧縮成形装置の
構成を説明する略示側面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る粉末圧縮成形装置に
用いたトルク変換手段を説明する部分断面図である。

【図３】複数の進退駆動ユニットを交換可能に接続して
使用する状況の説明図である。

【符号の説明】

１０ 粉末圧縮成形装置 １１ 筒状圧縮成形部 １２ 上杵 １３ 下杵 １４ 粉末 １５，１５’ 回転モータ １６，１６’ 変換機構 １７，１７’ 進退駆動ユニット １８ トルク変換手段 １９ ロードセル（計測手段） ２２ 円形成形穴 ２３ 浅底容器 ２６ モータ側プーリ ２７ ネジロッド側プーリー ２８ タイミングベルト ２９ ナット ３０，３０’ ネジロッド ３４ 電磁クラッチ ５０，５０’ 移動台車 ６０，６０’ 伝達機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮成形部を挟んで配置された上杵又は
   下杵の少なくとも一方を進退移動することにより、前記
   圧縮成形部に供給された粉末を圧縮成形する粉末圧縮成
   形装置であって、 前記上杵又は下杵の少なくとも一方は、回転モータと、
   該回転モータによる回転運動を前記上杵又は下杵の進退
   運動に変換する変換機構とを備える進退駆動ユニットと
   接続し、 且つ該進退駆動ユニットは、前記回転モータと前記変換
   機構との間に介在するトルク変換手段を備える粉末圧縮
   成形装置。
2. 【請求項２】 前記変換機構は、前記上杵又は下杵を介
   した加圧力による圧縮成形荷重を計測する計測手段を備
   え、前記トルク変換手段は、該計測手段により計測され
   た荷重に基づいて前記上杵又は下杵の加圧荷重を制御す
   る請求項１記載の粉末圧縮成形装置。
3. 【請求項３】 基準となる加圧力が異なる複数の前記進
   退駆動ユニットを備え、該複数の進退駆動ユニットは、
   設定圧縮成形荷重の大小に応じて前記上杵又は下杵と交
   換可能に接続して使用される請求項１又は２に記載の粉
   末圧縮成形装置。