JP2009006352A - 各種粉末成型装置及び各種粉末圧縮成型方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成型条件を数値入力とし、成型条件設定の熟練作業開放、トータル的な品質向上、コストダウンを実現する各種粉末成型装置を提供する。
【解決手段】成型空間を有するダイセットと、成型空間に出入り可能に配置した上下のパンチと、これら上下のパンチを各々昇降駆動して前記成型空間内で各種粉末を圧縮成型する下部サーボモータ１４、上部サーボモータ５４、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源と、成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定するタッチパネル式入力部８２と、成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉末の成型を実行させる制御部１２０と、成型時の上下のパンチの成型波形を表示する波形表示器８４と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、各種粉末成型装置及び各種粉末圧縮成型方法に関し、詳しくは、顆粒状、又は粉末等の医薬品、健康食品、固形食品、封止剤・防腐剤・セラミック粉末・浴用剤・紛未化粧料・樹脂粉末・粉末冶金等の原料粉では使用用途に合わない、又は二次加工前の圧縮成型品を、高品質に圧縮成型する各種粉末成型装置及び各種粉末圧縮成型方法に関するものである。

従来、顆粒状又は粉末の圧縮成型等は、油圧シリンダー方式、クランク機溝・エキセン機構、トグル機溝・ロータリー打錠機、サーボモータを用いたプレス機等の成型機が主流である。

これらのうち、油圧シリンダー方式は、連続運転時油温の上昇による成型製品の圧縮密度バラツキ、数値制御が困難、オイルポンプのエネルギーコスト高、騒音大等の労働安全衝生上の問題があり、また、油圧ポンプ駆動用オイルの交換時に廃棄処理するが環境影響度が大きいという環境問題もあり、更に、装置が大型になり生産工程中の監視測定機能がなくトレサビリティは不可能であった。加えて、熟練作業者が条件設定せざるを得ず労務コストアップの要因となっていた。

機械プレス方式のパンチ上下駆動にクランク機構・エキセン機構、トグル機構を用いた粉末圧縮成型機は、加圧工程が弾み車（回転エネルギーを慣性として利用）を用い、加圧曲線は円弧曲線で最大加圧点が瞬時のため、停止時間が数値制御による設定不可で成型品の残留空気をコントロールできない点、成形型内に供給する粉体供給密度が供給ホッバー粉末レベル調整、環境による温度・湿度により見掛け比重が均一でなく環境影響が大となる点、機械式プレスは下死点の位置が一定のため、圧縮成型品の硬度（かさ密度、相対密度、圧縮比率）が一定にならない点、パンチとダイ（金型内のカジリ現象）の異状負荷検出装置がないため、金型破損になりランニングコストが高騰する点、圧縮成型工程中に品質の数値的品質判定機能がなく、機外にて取り出し重量と、製品厚さを検査する等の合否判定を行う必要があり人件費がかかりコストアップ要因となる点等々の種々の問題があり、改善策が求められていた。

ロータリー打錠機は、圧縮成型工程が基本的に機械式プレス方式と同じで、粉末供給される上下パンチとダイの一体構造型が回転テーブル上に複数セット配列され、エキセン方式のローラー上を摩擦移動工程で圧縮成型される方法で、機械装置・成形型は非常に高価で大量生産向きであるが、型替へ時間が有資格作業者専門に作業を行っても５〜６時間要し、小ロット受注生産にはコストアップになり対応できなかった。

また、型取り付け回転テーブルが回転エネルギーを慣性として利用し、加圧曲線は円弧曲線で最大加圧点が瞬時のため、停止時間が設定不可で成型品の残留空気をコントロールできない点、成形型内に供給する粉体供給密度が供給ホッバー粉末レベル調整、環境による温度・湿度により見掛け比重が均一でなく環境影響度が大きく、機械式プレスは下死点の位置が一定のため、圧縮成型品の硬度（かさ密度、相対密度、圧縮比率）が一定にならない点、パンチとダイ（金型内のカジリ現象）の異常負荷検出装置がないため、異常負荷時金型破損の要因となり、ランニングコストが高騰する点等々の種々の問題があり、改善策が求められていた。
上記パンチとダイ（金型内のカジリ現象）の異常負荷検出装置がないため、異常負荷時金型破損の要因となる等の従来の事態を詳述すると、次の通りである。すなわち、従来、各種粉末の圧縮成形時、パンチとダイ（金型内のカジリ現象）の上下動作中の異常負荷検出装置がないため、連続生産中において、金型の微細な金属片等が成型製品に混入するトラブルが発生していたことから、成型製品の取り出し後、当該成型製品を金属探知機（１台又は複数台）に通過させて金属片等の混入の有・無を検品確認していた。しかし、金属探知機をもっても検出不可能な微細な金属片等が混入する事態があり、その改善が求められていた。

更に、上下パンチ・ダイ表面に付着する粉体の除去ができないため、成型品外観品質が不良要因となり、対策として離形剤をスプレー処理、潤滑剤として原料粉にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸リチウム、高級脂肪酸アミド化合物等が配合されていたが、本来目的とする原料粉から判断すると異物混入となり改善を求められていた。

従来のサーボモータを用いたプレス機は、上部パンチのみが上下する機構の数値制御によるプレス機が主流で、顆粒状又は粉末の圧縮成型工程で要求する成型製品の圧縮密度が不均一になり、顆拉状又は粉末の圧縮成型等上下から圧縮成型する製品には使用できなかった。

特許文献１には、成形空間を有するダイと、上のパンチ及び下のパンチ、上の駆動源及び下の駆動源と、上の昇降機構、下の昇降機構等を備えた粉体の圧縮成型装置が提案されている。

しかし、この特許文献１の場合、成型品の成型を上下のパンチのトルク制御、位置制御の組み合わせで行うものではなく、また、成型品の製造過程を目視で確認したり、トレサビリティ資料を生成する機能は備えていない。
特開２００７−０３００１１号公報

本発明は、従来の生産機ではＣＮＣ化（コンピュータニューメリカルコントロール、コンピュータによる数値制御）されていない動力部分にサーボモータを使用し、ＣＮＣ化することと、各成型条件を数値入力・製品別の設定条件の記録・呼び出し、パソコン等で記録保存・解析、トレサビリティ資料の保存を実現し、成型条件設定の熟練作業開放、トータル的な品質向上、コストダウンを図ることを課題とする。

本発明の各種粉末成型装置は、各種粉末の製品形状に合致した成型空間を有するダイセットと、前記成型空間に出入り可能に配置した上下のパンチと、これら上下のパンチを各々昇降駆動して前記成型空間内で各種粉末を圧縮成型するサーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源と、上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する入力手段と、前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉末の成型を実行させる制御手段と、を有することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、粉体成型時の成型条件を数値制御化して、サーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源により上下のパンチを、一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件下で制御しつつ成型品を得ることができ、医薬品、健康食品、固形食品、封止剤・防腐剤・セラミック粉末・浴用剤・紛未化粧料・樹脂粉末等の各種粉体に対応した広範な成型を実現でき、しかも、全体として最小必要部品で構成されているため、特に小ロット生産性にすぐれ、成型型製作費用が簾価で、有効資源活用に寄与する各種粉末成型装置を提供できる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、粉体成型時における上下のパンチの成型波形等を目視確認でき、更に、トレサビィリティ資料も得ることができ熟練作業からの解放にも寄与する各種粉末成型装置を提供できる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１、２記載の発明の効果に加え、上下のパンチのパンチ面の清浄さを維持でき、また、成型品の品質向上を実現できる各種粉末成型装置を提供できる。
なお、本発明に係る成型装置は、粉末圧縮成形時の荷重値測定の機構であるため、上下圧縮駆動軸にロードセル（圧縮、引っ張り両用型）を設けて監視測定しているとともに、本装置の実施に際しては、ダイに挿入された上下パンチを引き抜く工程で、パンチとダイの異常負荷をロードセル表示機に数値設定し、設定範囲外の場合は、装置の稼動を停止させて、例えば成型製品への微細な金属片等の混入が惹起したような場合に警報ブザーランプ等で表示しつつ、当該微細な金属片等が混入した製品排出後、再度、金属探知機を通過させて成型製品への金属片等の混入の有・無を確認して金属片類の混入を防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の各種粉末成型装置を使用して、成型条件設定操作が容易であり、医薬品、健康食品、固形食品、封止剤・防腐剤・セラミック粉末・浴用剤・紛未化粧料・樹脂粉末等の各種粉体に対応する成型品を効率よく製造できる各種粉末圧縮成型方法を提供できる。

請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果に加え、粉体成型時における上下のパンチの成型波形等を目視確認でき、成型品の品質確認作業の容易化をも図ることができ、更に、トレサビィリティ資料も得ることができ熟練作業からの解放にも寄与する各種粉末圧縮成型方法を提供できる。

請求項６記載の発明によれば、請求項４、５記載の発明の効果に加え、上下におけるパンチのパンチ面の清浄さを維持でき、また、成型品の品質向上を実現できる各種粉末圧縮成型方法を提供できる。
なお、本発明に係る成型方法は、粉末圧縮成形時の荷重値測定の機構であるため、上下圧縮駆動軸にロードセル（圧縮、引っ張り両用型）を設けて監視測定しているとともに、本方法の実施に際しては、ダイに挿入された上下パンチを引き抜く工程で、パンチとダイの異常負荷をロードセル表示機に数値設定し、設定範囲外の場合は、装置の稼動を停止させて、例えば成型製品への微細な金属片等の混入が惹起したような場合に警報ブザーランプ等で表示しつつ、当該微細な金属片等が混入した製品排出後、再度、金属探知機を通過させて成型製品への金属片等の混入の有・無を確認し金属片類の混入を防止することができる。

本発明は、ＣＮＣ化を実現するとともに、各成型条件を数値入力・製品別の設定条件の記録・呼び出し、パソコン等で記録保存・解析、トレサビリティ資料の保存を実現し、成型条件設定の熟練作業開放、トータル的な品質向上、コストダウンを図る各種粉末成型装置を提供するという目的を有するものである。
本発明は、上記目的を、各種粉末の製品形状に合致した成型空間を有するダイセットと、前記成型空間に出入り可能に配置した上下のパンチと、これら上下のパンチを各々昇降駆動して前記成型空間内で各種粉末を圧縮成型するサーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源と、上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する入力手段と、前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉体の成型を実行させる制御手段と、前記粉体成型時の上下のパンチに作用する荷重を検出する荷重検出手段と、荷重検出手段の検出信号を基に上下のパンチによる粉体成型時の波形データを生成する波形データ生成部と、この波形データ生成部により生成した粉体成型時の波形を表示する波形表示器と、成型条件のデータ、粉体成型時の波形データを外部の記録媒体用に出力する外部出力データ処理部と、を有する構成により実現した。

以下に本発明の実施例に係る各種粉末成型装置について図面を参照して説明する。

本実施例に係る各種粉末成型装置１は、図１乃至図４に示すように、箱型状で上面を平坦に形成した装置本体２と、この装置本体２の上面から上方に向けて立設した門型支柱３と、装置本体２の上面側に配置した全体として直方体状を呈する全体カバー４と、装置本体２の底部四隅に配置され、この装置本体を床７上で移動可能とする４個のキャリセット５と、装置本体２の傍らに配置した制御盤６と、装置本体２と接続するコンピュータ装置１１０と、を有している。

本実施例に係る各種粉末成型装置１は、前記装置本体２内から全体カバー４の上部に至る立配置で下から順に成型用の下パンチ１１を駆動する下部パンチ駆動部１２と、成型に供する粉体１００の成型空間３０を備えたダイセット３１と、成型用の上パンチ５１を駆動する上部パンチ駆動部５２とを配置している。

また、前記装置本体２の上面に、前記ダイセット３１の成型空間３０に粉体を供給する粉体供給部７１と、成型空間３０内での成型動作によって成型された成型品１０１を側方に排出するシュート１０とを配置している。

本実施例に係る各種粉末成型装置１は、更に、上パンチ５１のパンチ面の清掃及び成型品１０１に成型時点で残る残留空気を除去する上部パンチ清掃ユニット９１と、下パンチ１１のパンチ面の清掃を行う下部パンチ清掃ユニット９２と、を具備している。

次に、本実施例に係る各種粉末成型装置１の各要素について詳述する。前記装置本体２の上面には、補強板９で補強した平坦なベースプレート８を水平配置している。前記ベースプレート８、補強板９には下パンチ１１の上部が貫通可能な抜き穴を設けている。

前記ダイセット３１は、ベースプレート８上に設置するダイ基体３２と、垂直方向の成型空間３０を備える前記ダイ基体３２より小径のダイ３３と、このダイ３３の上端に水平配置に取り付けたダイプレート３４とを一体化するとともに、前記ダイ基体３２から垂直上方に向け例えば４本の真直で所定寸法の成型ガイドポール３５を立設している。

前記成型ガイドポール３５は、前記ダイ３３の外側位置で、かつ、前記ダイプレート３４を貫いて上方に突出するように配置している。

前記下部パンチ駆動部１２は、図２、図４に示すように、装置本体２の下部位置に固定した下部ホルダ１３上で前記下パンチ１１を上下駆動しこの下パンチ１１を前記ダイセット３１の成型空間３０に出入させるように構成している。

すなわち、下部パンチ駆動部１２は、下部ホルダ１３の側部に駆動軸を垂直とし、かつ、原動プーリ１５を下側として取り付けた駆動源である下部サーボモータ１４と、下部ホルダ１３の中心部に配置した軸体１６により垂直配置に、かつ、回転可能に支持され上方及び下方に突出させたボールネジ（高負荷ボールネジ）１７と、下部ホルダ１３におけるボールネジ１７の外側位置でこの下部ホルダ１３からボールネジ１７と同方向に突出させた例えば４個の真直なポール受筒１８と、を具備している。

更に、前記下部パンチ駆動部１２は、前記ボールネジ１７のネジに噛合するネジを内周に設けたネジ受筒１９と、このネジ受筒１９の上端を固定支持するとともに前記ボールネジ１７を貫通させた保持板２０と、保持板２０により上端部が固定支持されて下方に突出し、前記ポール受筒１８を貫き前記下部ホルダ１３内まで嵌入させた例えば４個の真直なリニアポール２１と、前記保持板２０上に固定配置されボールネジ１７を内装する連結体２２と、この連結体２２上に配置した荷重検出手段であるロードセル２３と、このロードセル２３上に固定配置され、前記下パンチ１１の下部を保持して下パンチ１１に作用する荷重を前記ロードセル２３に伝達可能とするとともに、下パンチ１１の上部側を前記成型空間３０側に臨ませるバケット２４と、前記ボールネジ１７の下部に取り付けたタイミングプーリ２５と、前記原動プーリ１５と前記タイミングプーリ２５とに掛け渡したタイミングベルト２６と、前記下部ホルダ１３と保持板２０とにわたって内部のポール受筒１８、リニアポール２１等を包囲するように取り付けた伸縮自在なジャバラ２７と、を具備している。

前記上部パンチ駆動部５２は、図１、図２、図３、図４に示すように、前記門型支柱３の上部位置に固定した上部ホルダ５３の下方で前記上パンチ５１を上下駆動しこの上パンチ５１を前記ダイセット３１の成型空間３０に上方から出入させるように構成している。

すなわち、上部パンチ駆動部５２は、上部ホルダ５３の側部に駆動軸を垂直とし、かつ、原動プーリ５５を上側として取り付けた駆動源である上部サーボモータ５４と、上部ホルダ５３の中心部に配置した軸体５６により垂直配置に、かつ、回転可能に支持され上方及び下方に突出させたボールネジ５７と、上部ホルダ５３におけるボールネジ（高負荷ボールネジ）５７の外側位置でこの上部ホルダ５３からボールネジ５７と同方向に突出させた例えば４個の真直なポール受筒５８と、を具備している。

更に、前記上部パンチ駆動部５２は、前記ボールネジ５７のネジに噛合するネジを内周に設けたネジ受筒５９と、このネジ受筒５９の下端を固定支持するとともに前記ボールネジ５７を貫通させた保持板６０と、保持板６０により下端部が固定支持されて上方に突出し、前記ポール受筒５８を貫き前記上部ホルダ５３内まで嵌入させた例えば４個の真直なリニアポール６１と、前記保持板６０の下面に固定配置されボールネジ５７を内装する連結体６２と、この連結体６２の下側に配置した荷重検出手段であるロードセル６３と、このロードセル６３の下側に固定配置され前記上パンチ５１を着脱可能に保持して上パンチ５１に作用する荷重を前記ロードセル６３に伝達させる上部パンチホルダ６４と、上部パンチホルダ６４により支持した前記成型ガイドポール３５が垂直上下方向に出入する成型ガイド板６５と、前記ボールネジ５７の上部に取り付けたタイミングプーリ６６と、前記原動プーリ５５と前記タイミングプーリ６６とに掛け渡したタイミングベルト６７と、前記上部ホルダ５３と保持板６０とにわたって内部のポール受筒５８、リニアポール６１等を包囲するように取り付けた伸縮自在なジャバラ６８と、を具備している。

前記制御盤６は、図１に示すように、箱型状に構成した筺体８１に、タッチパネル式入力部８２、電源スイッチ等の押しボタン部８３、粉体１００の成型時の成型波形等を表示する波形表示器８４、外部出力端子（例えばＲＳ２３２Ｃ方式）８５等を組み込んでいる。

前記粉体供給部７１は、図２に示すように、前記粉体１００を収納する粉収納ホッパー７２、粉体１００を搬送する搬送スクリュー７３及び搬送スクリュー７３を駆動する駆動モータ７４を具備するホッパー部７５と、粉フィーダ用モータ７６、スクリュー式進退機構部７７及び供給フィーダ７８を備えるフィーダ部７９と、を具備している。

すなわち、前記粉体供給部７１は、ホッパー部７５からの粉体１００を供給フィーダ７８により受け入れ、供給フィーダ７８が前記ベースプレート８、ダイプレート３４上を移動し成型空間３０内に粉体１００を所定量投入するように構成している。

前記上部パンチ清掃ユニット９１は、図１、図３に概略示すように、成型品１０１と上パンチ５１のパンチ面との間に介在させる通気性に優れたロールペーパ又はロールスクリーン等のクリーニング帯材９３を巻き込み収納した繰り出しロール９４と、クリーニング帯材９３を巻き取る巻き取りロール９５と、この巻き取りロール９５を回転駆動する巻き取りモータ９６と、を有している。

この上部パンチ清掃ユニット９１は、圧縮成型後、毎回又は複数回に１回前記クリーニング帯材９３を自動的に巻き取ることによって、粉体１００の圧縮成型時に上パンチ５１のパンチ面に付着する微量の粉体１００を除去し、また、成型品１０１に接触して粉体充填時の残留空気を素早く抜き取り、残留空気のバラツキを解消でき、成型品１０１の品質向上と生産効率向上に大きく寄与するものである。

下部パンチ清掃ユニット９２は、下パンチ１１のパンチ面に対して、圧縮成型後、成型品１０１の取り出し時にブラシ又はラバー等でパンチ面を拭いて粉体１００を除去しバキューム吸引して外部に排出するように構成し、下パンチ１１のパンチ面の清浄さを維持するものである。

本実施例において、各要素の具体的仕様の一部を挙げると、前記上パンチ５１、下パンチ１１の加圧力は最大１２ｔ、前記ロードセル２３、６３の耐荷重は２０ｔ、前記下部サーボモータ１４、上部サーボモータ５４の出力は３．５ｋＷ、ボールネジ１７、５７の直径６３ｍｍ等である。

次に、本実施例に係る各種粉末成型装置１の制御系について、図５を参照して説明する。

前記各種粉末成型装置１は、各種の粉体成型用の成型プログラムを組み込んだプログラムメモリ１２１と、全体の制御を実行する制御部１２０と、を具備し、前記制御部１２０により前記粉体供給部７１、上部パンチ清掃ユニット９１、下部パンチ清掃ユニット９２の動作制御を行い、また、前記制御部１２０により制御盤６のタッチパネル式入力部８２、波形表示器８４の動作制御を行い、押しボタン部８３からの信号を取り込むように構成している。

また、前記制御部１２０により、前記タッチパネル式入力部８２からオペレータによって入力される粉体１００に関する種々の成型条件を記憶する成型条件記憶部１２２と、前記下部サーボモータ１４、上部サーボモータ５４を成型プログラム及び成型条件に基づいて制御するサーボモータ制御部１２３との動作制御を行うように構成している。

前記成型条件となるデータとしては、成型モード、下パンチ１１、上パンチ５１の上下の移動量（ｍｍ）、成型時の荷重（ｔ又はｋＮ）、移動速度、時間、変位曲線等のデータを挙げることができる。

本実施例においては、成型モードとして図７乃至図１０に示す４種の成型モード１，２，３，４を採用するものとし、オペレータは成型モード１，２，３の場合には併せて下パンチ１１、上パンチ５１に関するトルク制御のための設定トルク値をも設定する。

前記各種粉末成型装置１は、前記ロードセル２３、６３の出力信号を基に成型動作時の下パンチ１１、上パンチ５１の変位量、荷重（加圧力等）、時間を演算する演算処理部１２４と、この演算処理部１２４の演算結果に基づき下パンチ１１、上パンチ５１の成型動作時の状態を示す波形（又は波型）データ等を生成し前記波形表示器８４に送って表示させる波形データ生成部１２５と、前記成型条件、演算処理部１２４の演算結果、波形データ等を収集する外部出力データ処理部１２６と、この外部出力データ処理部１２６からの出力データを前記外部出力端子８５に送出する出力用インターフェース１２７と、を具備している。

前記各種粉末成型装置１に対して、接続ケーブル１１１を介してコンピュータ装置１１０を接続している。

コンピュータ装置１１０は、公知のように、動作プログラム等を格納したハードディスク１１２、ＣＰＵ１１３、表示部１１４、キーボード１１５、マウス１１６を具備している。また、コンピュータ装置１１０は、例えばＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体１１８に文字、画像データ等を書き込む媒体処理部１１７、入力インターフェース１１９を備えている。

次に、図６、図７乃至図１０を参照し、本実施例に係る各種粉末成型装置１による粉体１００の圧縮成型方法について場合を分けて説明する。

オペレータは、前記タッチパネル式入力部８２から、成型モード（成型モード１，２，３，４のいずれか）、下パンチ１１、上パンチ５１の上下の移動量、成型時の荷重、移動速度等の成型条件を入力（ステップＳ１）した後、各種粉末成型装置１の成型動作を開始させる。前記成型条件は、制御部１２０の制御の基に成型条件記憶部１２２に記憶される。

前記装置本体２においては、まず、前記成型プログラム及び前記成型条件のデータに基づく制御部１２０の制御の基に、図７に示すように、前記下パンチ１１の上端が前記成型空間３０内まで上昇する（ステップＳ２）。

次に、前記粉体供給部７１のホッパー部７５、フィーダ部７９の動作で、成型空間３０内に粉体１００が投入された後（ステップＳ３）、上パンチ５１の先端が図７に示すように成型空間３０内まで下降するとともに下パンチ１１の上端が成型空間３０内を所定の位置まで上昇し（ステップＳ４）、成型動作が開始される。

次に、前記成型プログラムに基づいて、オペレータが設定した成型モードに従った成型過程が行われる（ステップＳ５）。
すなわち、オペレータが成型モード１を設定した場合には、下パンチ１１位置制御、上パンチ５１トルク制御の態様で成型過程が行われる（ステップＳ６）。図７に示すように、下パンチ１１を所定の位置に維持したまま上パンチ５１を設定トルクで駆動し粉体１００の上面側から圧縮成型して成型品１０１を成型する（ステップＳ７）。

この後、上パンチ５１が成型空間３０の上方へ上昇するとともに（ステップＳ８）、下パンチ１１もその上端を成型空間３０の上面まで上昇させ（ステップＳ９）成型品１０１を排出する（ステップＳ１０）。この後、下パンチ１１は初期位置まで下降する（ステップＳ１１）。

前記成型品１０１、上パンチ５１に対する上部パンチ清掃ユニット９１の清掃過程、下パンチ１１に対する下部パンチ清掃ユニット９２による清掃過程は既述した通りである。

オペレータが成型モード２を設定した場合には、前記ステップ２乃至４の処理過程の後に、下パンチ１１トルク制御、上パンチ５１位置制御の態様で成型過程が行われる（ステップＳ１２）。
すなわち、図８に示すように、上パンチ５１を所定の位置に維持したまま下パンチ１１を設定トルクで駆動し粉体１００の下面側から圧縮成型して成型品１０１を成型する（ステップＳ１３）。

この後、前記上パンチ５１が成型空間３０の上方へ上昇するとともに（ステップＳ１４）、下パンチ１１もその上端を成型空間３０の上面まで上昇させ（ステップＳ１５）成型品１０１を排出する（ステップＳ１６）。この後、下パンチ１１は初期位置まで下降する（ステップＳ１７）。

オペレータが成型モード３を設定した場合には、前記ステップ２乃至４の処理過程の後に、下パンチ１１トルク制御、上パンチ５１トルク制御の態様で成型過程が行われる（ステップＳ１８）。
すなわち、図９に示すように、下パンチ１１、上パンチ５１を所定の位置に維持した後、下パンチ１１、上パンチ５１を各々設定トルクで駆動し粉体１００の下面側、上面側から圧縮成型して成型品１０１を成型する（ステップＳ１９）。

この後、前記上パンチ５１が成型空間３０の上方へ上昇するとともに（ステップＳ２０）、下パンチ１１もその上端を成型空間３０の上面まで上昇させ（ステップＳ２１）成型品１０１を排出する（ステップＳ２２）。この後、下パンチ１１は初期位置まで下降する（ステップＳ２３）。

オペレータが成型モード４を設定した場合には、前記ステップ２乃至４の処理過程の後に、下パンチ１１位置制御、上パンチ５１位置制御の態様で成型過程が行われる（ステップＳ２４）。
すなわち、図１０に示すように、下パンチ１１、上パンチ５１を各々所定の位置まで移動させて粉体１００の下面側、上面側を圧縮成型して成型品１０１を成型する（ステップＳ２５）。

この後、前記上パンチ５１が成型空間３０の上方へ上昇するとともに（ステップＳ２６）、下パンチ１１もその上端を成型空間３０の上面まで上昇させ（ステップＳ２７）成型品１０１を排出する（ステップＳ２８）。この後、下パンチ１１は初期位置まで下降する（ステップＳ２９）。

このようにして、本実施例に係る各種粉末成型装置１による粉体１００の圧縮成型方法によれば、従来の生産機ではＣＮＣ化（コンピュータニューメリカルコントロール、コンピュータによる数値制御）されていない動力部分に既述したように下部サーボモータ１４、上部サーボモータ５４、ボールネジ１７、ボールネジ５７を使用するとともに、オペレータ入力で製品別の成型条件を設定して下パンチ１１、上パンチ５１を位置制御トルク制御の組み合わせの基に上下駆動して、成型品１０１を製造することができ、成型条件設定の熟練作業開放、トータル的な品質向上、コストダウンを図ることが可能となる。

また、上述したオペレータ入力による成型条件や、前記ロードセル２３、６３の出力信号に基づいて作成した下パンチ１１、上パンチ５１の成型動作時の状態を示す波形等が制御盤６の波形表示器８４に表示される構成であるため、成型品１０１の圧縮成型経過を目視で確認することができ、更には、本実施例に係る各種粉末成型装置１からコンピュータ装置１１０にオペレータ入力による成型条件や、下パンチ１１、上パンチ５１の成型動作時の状態を示す波形データを送信し、記録媒体１１８に記録するように構成しているので、これをトレサビリティ資料として成型品１０１の品質確認等を的確に実行することが可能となる。

更に、本実施例に係る各種粉末成型装置１による粉体１００の圧縮成型方法によれば、上部パンチ清掃ユニット９１、下部パンチ清掃ユニット９２により清掃過程を実行することで、下パンチ１１、上パンチ５１の清浄さの維持と、成型品１０１の品質向上、生産効率向上を確実に図ることができる。

更に詳述すると、本実施例に係る各種粉末成型装置１、各種粉末圧縮製造方法によれば、下部サーボモータ１４、上部サーボモータ５４と、ボールネジ１７、５７とを用い、タッチパネル式入力部８２上に圧縮成型条件及び成型品１０１の良否判定数値を数値設定するとともに、移動距離、荷重、速度、時間、変位曲線等を波形表示器８４に表示し圧縮成型経過を目視で確認することができ、また、各データを記録媒体１１８に記録し、トレサビリティ資料として品質を確認でき、パソコン等によるシミュレーション研究も可能となる。

また、ＣＮＣ化され連続製造工程内で、全数の品質規格判定が可能であり、不良項目別カウンター表示機能を付加すれば、不良要因解析が容易で不良率の大幅削減が可能となり、製造コストの削減を図ることができる。

更に、単なる機械式プレス方式でないため、ＣＮＣ化された微細な数値制御動作が可能であり、品質要求事項である成型品圧縮密度の均一化（残留空気の均一化）が向上し、圧縮成型二次使用時の、加熱溶解温度・速度、液体中の崩壊・分散速度、大気中の昇華速度、多孔質成型の通気性調整、粉末冶金焼結時の寸法安定性等を容易に調整することもできる。

更にまた、本実施例に係る各種粉末成型装置１によれば、小型軽量、少スペース、設置移動容易、振動低減、騒音防止、労働安全衝生上の改善も実現できる。
加えて、前記上部パンチ清掃ユニット９１の採用により、上パンチ５１の表面に付着する粉末除去を可能とし、離形剤・潤滑剤・滑沢剤等を使用せず、原料粉本来の機能を確保でき、コンタミネーション防止となり成型品要求品質の向上を実現できる。

更に、本実施例に係る各種粉末成型装置１は、全体として最小必要部品で構成されているため、特に小ロット生産性にすぐれ、成形型製作費用が簾価で、有効資源活用の観点から有益な装置である。

本発明は、顆粒状又は粉末等の医薬品、健康食品、固形食品、封止剤・防腐剤・セラミック粉末・浴用剤・紛未化粧料・樹脂粉末等に関する圧縮成型装置圧縮成型方法として広範に適用可能である。

本発明の実施例に係る各種粉末成型装置及びコンピュータ装置を示す概略構成図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置の概略断面図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置の概略平面図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置におけるダイセット、下部パンチ駆動部、上部パンチ駆動部の拡大断面図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置の制御系を示すブロック図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置による成型品の製造過程を示すフローチャートである。 本実施例に係る各種粉末成型装置による成型条件１による成型品の製造過程を示す説明図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置による成型条件２による成型品の製造過程を示す説明図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置による成型条件３による成型品の製造過程を示す説明図である。 本実施例に係る各種粉末成型装置による成型条件４による成型品の製造過程を示す説明図である。

符号の説明

１ 各種粉末成型装置
２ 装置本体
３ 門型支柱
４ 全体カバー
５ キャリセット
６ 制御盤
７ 床
８ ベースプレート
９ 補強板
１０ シュート
１１ 下パンチ
１２ 下部パンチ駆動部
１３ 下部ホルダ
１４ 下部サーボモータ
１５ 原動プーリ
１６ 軸体
１７ ボールネジ
１８ ポール受筒
１９ ネジ受筒
２０ 保持板
２１ リニアポール
２２ 連結体
２３ ロードセル
２４ バケット
２５ タイミングプーリ
２６ タイミングベルト
２７ ジャバラ
３０ 成型空間
３１ ダイセット
３２ ダイ基体
３３ ダイ
３４ ダイプレート
３５ 成型ガイドポール
５１ 上パンチ
５２ 上部パンチ駆動部
５３ 上部ホルダ
５４ 上部サーボモータ
５５ 原動プーリ
５６ 軸体
５７ ボールネジ
５８ ポール受筒
５９ ネジ受筒
６０ 保持板
６１ リニアポール
６２ 連結体
６３ ロードセル
６４ 上部パンチホルダ
６５ 成型ガイド板
６６ タイミングプーリ
６７ タイミングベルト
６８ ジャバラ
７１ 粉体供給部
７２ 粉収納ホッパー
７３ 搬送スクリュー
７４ 駆動モータ
７５ ホッパー部
７６ 粉フィーダ用モータ
７７ スクリュー式進退機構部
７８ 供給フィーダ
７９ フィーダ部
８１ 筺体
８２ タッチパネル式入力部
８３ 押しボタン部
８４ 波形表示器
８５ 外部出力端子
９１ 上部パンチ清掃ユニット
９２ 下部パンチ清掃ユニット
９３ クリーニング帯材
９４ 繰り出しロール
９５ 巻き取りロール
９６ 巻き取りモータ
１００ 粉体
１０１ 成型品
１１０ コンピュータ装置
１１１ 接続ケーブル
１１２ ハードディスク
１１３ ＣＰＵ
１１４ 表示部
１１５ キーボード
１１６ マウス
１１７ 媒体処理部
１１８ 記録媒体
１１９ 入力インターフェース
１２０ 制御部
１２１ プログラムメモリ
１２２ 成型条件記憶部
１２３ サーボモータ制御部
１２４ 演算処理部
１２５ 波形データ生成部
１２６ 外部出力データ処理部
１２７ 出力用インターフェース

Claims (6)

1. 各種粉末の製品形状に合致した成型空間を有するダイセットと、
   前記成型空間に出入り可能に配置した上下のパンチと、
   これら上下のパンチを各々昇降駆動して前記成型空間内で各種粉末を圧縮成型するサーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源と、
   前記上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する入力手段と、
   前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉末の成型を実行させる制御手段と、
   を有することを特徴とする各種粉末成型装置。
2. 各種粉末の製品形状に合致した成型空間を有するダイセットと、
   前記成型空間に出入り可能に配置した上下のパンチと、
   これら上下のパンチを各々昇降駆動して前記成型空間内で各種粉末を圧縮成型するサーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源と、
   前記上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する入力手段と、
   前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉体の成型を実行させる制御手段と、
   前記粉体成型時の上下のパンチに作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
   荷重検出手段の検出信号を基に上下のパンチによる粉体成型時の波形データを生成する波形データ生成部と、
   この波形データ生成部により生成した粉体成型時の波形を表示する波形表示器と、
   成型条件のデータ、粉体成型時の波形データを外部の記録媒体用に出力する外部出力データ処理部と、
   を有することを特徴とする各種粉末成型装置。
3. 各種粉末の製品形状に合致した成型空間を有するダイセットと、
   前記成型空間に出入り可能に配置した上下のパンチと、
   これら上下のパンチを各々昇降駆動して前記成型空間内で各種粉末を圧縮成型するサーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源と、
   前記上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する入力手段と、
   前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉体の成型を実行させる制御手段と、
   前記粉体成型時の上下のパンチに作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
   荷重検出手段の検出信号を基に上下のパンチによる粉体成型時の波形データを生成する波形データ生成部と、
   この波形データ生成部により生成した粉体成型時の波形を表示する波形表示器と、
   成型条件のデータ、粉体成型時の波形データを外部の記録媒体用に出力する外部出力データ処理部と、
   成型終了時前記上のパンチのパンチ面、成型品の上面を通気性を有する部材により清掃する上部パンチ清掃ユニットと、
   成型終了時前記下のパンチのパンチ面を清掃する下上部パンチ清掃ユニットと、
   を有することを特徴とする各種粉末成型装置。
4. ダイセットに設けた各種粉末の製品形状に合致した成型空間に粉末を入れて、サーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源により駆動される上下のパンチにより粉末を圧縮成型して成型品を製造する各種粉末圧縮成型方法であって、
   前記上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する過程と、
   前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉末の成型を実行させる過程と、
   を有することを特徴とする各種粉末圧縮成型方法。
5. ダイセットに設けた各種粉末の製品形状に合致した成型空間に粉末を入れて、サーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源により駆動される上下のパンチにより粉末を圧縮成型して成型品を製造する各種粉末圧縮成型方法であって、
   前記上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する過程と、
   前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉末の成型を実行させる過程と、
   前記粉体成型時の上下のパンチに作用する荷重を検出する過程と、
   検出した荷重データを基に上下のパンチによる粉体成型時の波形データを生成する過程と、
   生成した粉体成型時の波形を波形表示器に表示する過程と、
   成型条件のデータ、粉体成型時の波形データを外部の記録媒体用に出力する過程と、
   を有することを特徴とする各種粉末圧縮成型方法。
6. ダイセットに設けた各種粉末の製品形状に合致した成型空間に粉末を入れて、サーボモータ、ボールネジ機構を用いた上下の駆動源により駆動される上下のパンチにより粉末を圧縮成型して成型品を製造する各種粉末圧縮成型方法であって、
   前記上下のパンチによる成型時の位置制御又はトルク制御の組み合わせからなる成型モード、移動距離、荷重、速度、充填量、時間、変位等を含む成型条件を設定する過程と、
   前記成型条件に応じて前記上下のパンチの一方を位置制御、他方をトルク制御、又は双方をトルク制御若しくは双方を位置制御の条件となるように上下の駆動源を制御して成型空間内の粉末の成型を実行させる過程と、
   前記粉体成型時の上下のパンチに作用する荷重を検出する過程と、
   検出した荷重データを基に上下のパンチによる粉体成型時の波形データを生成する過程と、
   生成した粉体成型時の波形を波形表示器に表示する過程と、
   成型条件のデータ、粉体成型時の波形データを外部の記録媒体用に出力する過程と、
   成型終了時上のパンチのパンチ面、成型品の上面を通気性を有する部材により清掃する過程と、
   成型終了時前記下のパンチのパンチ面を清掃する過程と、
   を有することを特徴とする各種粉末圧縮成型方法。

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