JP2020015060A - Powder compression molding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粉状または粒状の原料を圧縮成形して製品を製造する技術に関するものであり、特に、任意の目標形状を有する製品を粉末の圧縮成形によって製造することを可能にする技術に関するものである。 The present invention relates to a technology for producing a product by compression-molding a powdery or granular raw material, and particularly to a technology for enabling a product having an arbitrary target shape to be produced by compression-molding a powder. It is.
粉状または粒状の原料を型内に押し込んで成形することにより、目標形状を有する製品を製造する粉末圧縮成形機の一従来例が特許文献1に開示されている。この従来例は、本出願人により開発されたものである。
具体的には、この従来例は、菓子等の回転ドラム式圧縮成形機に関するものである。その回転ドラム式圧縮成形機は、構成上、(a)一軸線周りに一方向に連続回転する回転ドラムと、(b)その回転ドラムに周方向に並んで埋設された複数の型孔と、(c)それら型孔(固定部)に軸方向移動可能に嵌合された複数のラム(可動部)とを備えている。 Specifically, this conventional example relates to a rotary drum type compression molding machine for confectionery and the like. The rotary drum-type compression molding machine comprises, in configuration, (a) a rotary drum that continuously rotates in one direction around one axis, and (b) a plurality of mold holes buried in the rotary drum in a circumferential direction. (C) a plurality of rams (movable parts) fitted to the mold holes (fixed parts) so as to be movable in the axial direction.
この回転ドラム式圧縮成形機は、さらに、(d)それらラムの軸方向移動を、回転ドラムの回転位置の変化に連動させるカム機構と、(e)回転ドラムの所定の回転位置において、いずれかの型孔に正対し、その型孔内に予め充填された粉末状の原料に回転ドラムの外側から接触して押し固める押固め部材とを備えている。 The rotary drum type compression molding machine further comprises: (d) a cam mechanism for interlocking the axial movement of the ram with a change in the rotational position of the rotary drum; and (e) a predetermined rotational position of the rotary drum. And a compacting member that contacts and compacts the powdery raw material pre-filled in the mold hole from outside the rotary drum.
しかし、この従来の圧縮成形機では、製造可能な製品の形状のバリエーションの範囲に限界がある。なぜなら、製品のうち、型孔から露出する部分は、前述の押固め部材によって圧縮されるが、その押固め部材は、製品の、その露出する部分を主として平坦化するのみであるからである。 However, in this conventional compression molding machine, there is a limit to the range of variations in the shape of a product that can be manufactured. This is because the portion of the product that is exposed from the mold cavity is compressed by the compaction member, but the compaction member only planarizes the exposed portion of the product.
このような事情を背景として、本発明者らは、任意の目標形状を有する製品を粉末の圧縮成形によって製造可能な粉末圧縮成形機を提供することを課題として、特許文献2に開示されている粉末圧縮成形機を提案した。 Against this background, the present inventors have disclosed in Patent Document 2 an object of providing a powder compression molding machine capable of producing a product having an arbitrary target shape by powder compression molding. A powder compression molding machine was proposed.
この粉末圧縮成形機は、第1型と第2型とに分割される型内に粉状または粒状の原料を押し込んで成形することにより、目標形状を有する製品を製造する粉末圧縮成形機である。この粉末圧縮成形機は、複数の第1型を順次、第1無限軌道に沿って一方向に連続的に送る第1送りユニットと、複数の第2型を順次、前記第1無限軌道に接するように配置された第2無限軌道に沿って一方向に連続的に送る第2送りユニットとを含む。 This powder compression molding machine is a powder compression molding machine that produces a product having a target shape by pressing and molding a powdery or granular raw material into a mold divided into a first mold and a second mold. . In this powder compression molding machine, a first feed unit for sequentially feeding a plurality of first dies in one direction along a first endless track, and a plurality of second dies sequentially contact the first endless track. And a second feed unit that continuously feeds in one direction along a second endless track arranged as described above.
それら第1および第2送りユニットは、前記第1および第2無限軌道が互いに隣接する隣接領域内において、前記第1型も前記第2型も同じ方向に送るとともに、いずれかの第1型といずれかの第2型とを互いに接近させて係合させ、その後、前記第1型内に予め投入された前記原料を前記第1型および前記第2型によって圧縮して前記製品の最終形状を実現するように構成される。 The first and second feed units feed both the first type and the second type in the same direction in the adjacent area where the first and second endless tracks are adjacent to each other, and Any one of the second molds is brought close to and engaged with each other, and thereafter, the raw material previously charged in the first mold is compressed by the first mold and the second mold so that the final shape of the product is obtained. It is configured to be realized.
本発明者らの研究によれば、後者の圧縮成形機においては、例えば、前記第1送りユニットは、円軌道を定義する回転ドラムであって、各第1型を絶対空間上において自転させつつ周方向に連続的に送る(公転させる)ものを有するように設計され、また、前記第2送りユニットは、少なくとも前記隣接領域において直線部を有する非円無限軌道を定義する無端伝動体であって、第1型と同様に、各第2型を絶対空間上において自転させつつ周方向に連続的に送るものを有するように設計される可能性があることが判明した。 According to the study of the present inventors, in the latter compression molding machine, for example, the first feed unit is a rotating drum that defines a circular orbit, while rotating each first mold in absolute space. The second feed unit is an endless transmission that defines a non-circular endless track having a linear portion at least in the adjacent area. It has been found that, similarly to the first mold, each second mold may be designed to have one that continuously rotates in the circumferential direction while rotating on an absolute space.
しかし、本発明者らは、この設計態様では、第2型の軌道が円軌道ではない第2送りユニットの構造が、第1型の軌道が円軌道である第1送りユニットより複雑化し易く、また、部品点数も増加する傾向が強いため、この態様では、圧縮成形機の保守・点検に多くの時間や労力が費やされてしまう可能性があることに気が付いた。 However, the present inventors have found that, in this design mode, the structure of the second feed unit in which the second type track is not a circular track is more likely to be more complicated than the first feed unit in which the first type track is a circular track, Also, since the number of parts tends to increase, it has been noticed that in this embodiment, much time and labor may be spent on maintenance and inspection of the compression molding machine.
このような本発明者らの知見を背景として、本発明は、任意の目標形状を有する製品を粉末の圧縮成形によって製造可能な粉末圧縮成形機であって、構造を単純化して当該成形機の保守・点検のための負担を軽減することが容易であるものを提供することを課題としてなされたものである。 Against the background of such findings of the present inventors, the present invention is a powder compression molding machine capable of manufacturing a product having an arbitrary target shape by powder compression molding. It is an object of the present invention to provide a product that can easily reduce a burden for maintenance and inspection.
その課題を解決するために、本発明の一側面によれば、第1型と第2型とに分割される型内に粉状または粒状の原料を押し込んで成形することにより、目標形状を有する製品を製造する粉末圧縮成形機であって、
一回転軸線回りに回転するとともにその回転軸線と同軸の外周面を有する回転ドラムであって、複数の第1型を前記外周面上において母線方向と周方向とのうち少なくとも周方向に並ぶように有するものと、
その回転ドラムを一方向に連続回転させるモータと、
少なくとも1つの第2型を保持するホルダと、
そのホルダを前記回転ドラムに対して相対的に、その回転ドラムの接線方向に概して平行な方向と前記回転ドラムの半径方向に概して平行な方向とに運動可能に支持する支持ユニットと、
前記ホルダを前記接線方向と前記半径方向とのうちの少なくとも前記半径方向に概して平行な方向に間欠的にかつ概して直線的に駆動する往復直動アクチュエータと、
前記回転ドラムの回転位置を検出するセンサと、
そのセンサからの出力信号に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御するコントローラと
を含む粉末圧縮成形機が提供される。
In order to solve the problem, according to one aspect of the present invention, a powdery or granular material is pressed into a mold divided into a first mold and a second mold and molded to have a target shape. A powder compression molding machine for manufacturing products,
A rotating drum that rotates about one rotation axis and has an outer peripheral surface coaxial with the rotation axis, wherein a plurality of first dies are arranged on at least the peripheral direction in the generatrix direction and the circumferential direction on the outer peripheral surface. Have
A motor for continuously rotating the rotating drum in one direction,
A holder for holding at least one second mold;
A support unit for movably supporting the holder relative to the rotating drum in a direction generally parallel to a tangential direction of the rotating drum and a direction generally parallel to a radial direction of the rotating drum;
A reciprocating linear actuator that drives the holder intermittently and generally linearly at least in a direction generally parallel to the radial direction of the tangential direction and the radial direction;
A sensor for detecting a rotational position of the rotating drum,
And a controller for performing feedback control of the actuator based on an output signal from the sensor.
この粉末圧縮成形機の一実施例は、前記往復直動アクチュエータが、
前記ホルダを前記接線方向に駆動し、それにより、前記第2型が前記回転ドラム上の成形開始位置に位置決めされるとともに、その後、前記第2型が前記回転ドラム上のいずれかの第1型に係合すると、その係合状態を維持しつつ前記第1型に追従して移動することを可能にする第1アクチュエータと、
前記ホルダを前記半径方向に駆動し、それにより、前記第2型が前記回転ドラム上のいずれかの第1型に接近して係合することを可能にする第2アクチュエータと
を含む。
In one embodiment of the powder compression molding machine, the reciprocating linear actuator is
Driving the holder in the tangential direction, whereby the second mold is positioned at a molding start position on the rotating drum, and then the second mold is moved to one of the first molds on the rotating drum. And a first actuator that enables the actuator to move following the first mold while maintaining the engaged state;
A second actuator that drives the holder in the radial direction, thereby allowing the second mold to approach and engage any first mold on the rotating drum.
この粉末圧縮成形機の別の実施例は、さらに、
前記ホルダに、前記第2型と同位相に設けられた第1係合部と、
前記回転ドラムに、各第1型ごとにそれと同位相に設けられた第2係合部であって、前記第2型がいずれかの第1型に同期して接近させられると、前記第1係合部と機械的に係合するものと
を含む。
Another embodiment of this powder compression molding machine further comprises:
A first engaging portion provided on the holder in the same phase as the second mold;
A second engaging portion provided for each of the first molds in the same phase as that of the first mold, wherein when the second mold is approached in synchronization with any one of the first molds, And a part that mechanically engages with the engaging part.
この粉末圧縮成形機の別の実施例においては、前記支持ユニットが、前記第2型を首振り可能な状態で支持する。 In another embodiment of the powder compression molding machine, the support unit supports the second mold in a swingable state.
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。 The following aspects are obtained by the present invention. Each mode is divided into sections, each section is numbered, and if necessary, is described in a form in which the numbers of other sections are cited. This is to facilitate understanding of some of the technical features that can be adopted by the present invention and combinations thereof, and the technical features and the combinations thereof that can be adopted by the present invention are limited to the following aspects. Should not be interpreted as That is, it should be construed that it is not hampered that technical features not described in the following embodiments but described in the present specification are appropriately extracted and adopted as technical features of the present invention.
さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。 Furthermore, listing each section in a form that quotes the number of the other section does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from and independent of the technical features described in the other sections. It is to be construed that the technical features described in the respective sections can be appropriately made independent according to their properties.
(1) 第1型と第2型とに分割される型内に粉状または粒状の原料を押し込んで成形することにより、目標形状を有する製品を製造する粉末圧縮成形機であって、
一回転軸線回りに回転するとともにその回転軸線と同軸の外周面を有する回転ドラムであって、複数の第1型を前記外周面上において母線方向と周方向とのうち少なくとも周方向に並ぶように有する回転ドラムと、
その回転ドラムを一方向に連続回転させるモータと、
第2型を保持するホルダと、
そのホルダを前記回転ドラムに対して相対的に運動可能に支持する支持ユニットであって、当該粉末圧縮成形機の側面視において、前記ホルダを、前記回転ドラムの外周面上の一母線に対する一接線に対して概して平行である第1運動基準線に沿って概して直線的に運動可能に支持する接線方向支持機能と、前記ホルダを、前記回転ドラムの一半径方向であって前記母線を通過するものに対して概して平行である第2運動基準線に沿って概して直線的に運動可能に支持する半径方向支持機能とを有するものと、
前記ホルダを前記第1運動基準線に沿って駆動する第1アクチュエータと、
前記ホルダを前記第2運動基準線に沿って駆動する第2アクチュエータと
を含む粉末圧縮成形機。
(1) A powder compression molding machine for manufacturing a product having a target shape by pressing and molding a powdery or granular material into a mold divided into a first mold and a second mold,
A rotating drum that rotates about one rotation axis and has an outer peripheral surface coaxial with the rotation axis, wherein a plurality of first dies are arranged on at least the peripheral direction in the generatrix direction and the circumferential direction on the outer peripheral surface. A rotating drum having
A motor for continuously rotating the rotating drum in one direction,
A holder for holding the second mold,
A support unit that supports the holder so as to be movable relative to the rotary drum, wherein the holder is a tangent to one bus line on an outer peripheral surface of the rotary drum in a side view of the powder compression molding machine. A tangential support feature for movably supporting a generally linear motion along a first motion reference line which is generally parallel to the holder and passing the holder through the generatrix in one radial direction of the rotating drum. A radial support feature for movably supporting a generally linear motion along a second motion reference line that is generally parallel to;
A first actuator for driving the holder along the first motion reference line;
A second actuator for driving the holder along the second movement reference line.
(2) 前記複数の第1型は、前記回転ドラムの前記外周面上に、複数の第1型列であって、各々、前記母線方向に延びるものが周方向に隙間を隔てて並ぶように配置され、
前記第2型は、複数の第2型であり、それら第2型は、前記ホルダ上に、1つの第2型列がホルダ基準線に沿って延びるように配置され、
前記支持ユニットは、前記ホルダ基準線と前記回転軸線とが互いに平行である姿勢が維持されるように、前記ホルダを支持する(1)項に記載の粉末圧縮成形機。
(2) The plurality of first molds are a plurality of first mold rows on the outer peripheral surface of the rotary drum, each of which extends in the generatrix direction and is arranged with a gap in the circumferential direction. Placed,
The second mold is a plurality of second molds, and the second molds are arranged on the holder such that one second mold row extends along a holder reference line;
The powder compression molding machine according to item (1), wherein the support unit supports the holder such that the holder reference line and the rotation axis are kept parallel to each other.
(3) 前記第1アクチュエータは、前記ホルダを、選択的に、前記第1運動基準線に沿った移動の範囲の両端位置の一方である成形開始位置に位置するように駆動される(2)項に記載の粉末圧縮成形機。 (3) The first actuator is driven to selectively position the holder at a molding start position that is one of both end positions of a range of movement along the first movement reference line (2). A powder compression molding machine according to the above item.
(4) 前記成形開始位置は、前記第1運動基準線に沿った移動の範囲の両端位置のうちの他方である成形終了位置より上方に位置し、
前記第1アクチュエータは、前記ホルダを、選択的に、重力に抗して前記成形開始位置に上昇させるために駆動され、
前記第1アクチュエータは、浮動状態においては、前記ホルダが重力に従って前記成形終了位置まで下降することを許容する(3)項に記載の粉末圧縮成形機。
(4) the molding start position is located above a molding end position that is the other of the two end positions of the range of movement along the first movement reference line;
The first actuator is driven to selectively raise the holder to the molding start position against gravity.
The powder compression molding machine according to claim 3, wherein the first actuator allows the holder to descend to the molding end position according to gravity in a floating state.
(5) 前記第2アクチュエータは、前記ホルダを、選択的に、前記第2運動基準線に沿った移動の範囲の両端位置のうち前記第2型列が前記いずれかの第1型列から退避した退避位置と、前記第2型列がいずれかの第1型列に係合する係合位置とにそれぞれ位置するように駆動される(2)ないし(4)項のいずれかに記載の粉末圧縮成形機。 (5) The second actuator selectively retreats the holder from the one of the first mold rows at the two end positions of the range of movement along the second movement reference line. The powder according to any one of (2) to (4), wherein the powder is driven so as to be positioned at the retracted position and the engagement position where the second mold row engages with any one of the first mold rows. Compression molding machine.
(6) さらに、
前記回転ドラムの回転位置を検出するセンサと、
そのセンサからの出力信号に基づいて前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータをフィードバック制御するコントローラであって、1回の圧縮成形工程に先立ち、前記第2アクチュエータを、前記ホルダが前記退避位置に位置するように駆動し、その後、前記第1アクチュエータを、前記ホルダが前記成形開始位置に位置するように駆動し、前記回転ドラムの連続回転中、前記複数の第1型列のうちのいずれかが前記1つの第2型列と位相に関して一致する同期状態が成立することが予想される時刻より所定時間手前のタイミングで、前記第2アクチュエータを、前記ホルダが前記退避位置から前進して前記係合位置に到達するように駆動し、その後、前記第1アクチュエータを、前記ホルダの自由な移動を許容する浮動状態に切り換え、1回の圧縮成形工程が完了すると、前記第2アクチュエータを、前記ホルダが前記係合位置から後退して前記退避位置に復元するように駆動する(5)項に記載の粉末圧縮成形機。
(6)
A sensor for detecting a rotational position of the rotating drum,
A controller that feedback-controls the first actuator and the second actuator based on an output signal from the sensor, and positions the second actuator so that the holder is at the retracted position prior to one compression molding step; Then, the first actuator is driven so that the holder is located at the molding start position, and during the continuous rotation of the rotary drum, any one of the plurality of first mold rows is driven. At a timing that is a predetermined time before the time when it is expected that a synchronization state that coincides in phase with the one second mold row is established, the holder is advanced from the retracted position by the holder and the engagement is performed. Drive to reach a position, and then place the first actuator in a floating state allowing free movement of the holder. When one compression molding step is completed, the second actuator is driven so that the holder retreats from the engagement position and returns to the retracted position. Machine.
(7) さらに、
前記ホルダに、前記1つの第2型列と同位相に設けられた第1係合部と、
前記回転ドラムに、各第1型列ごとにそれと同位相に設けられた第2係合部であって、前記1つの第2型列がいずれかの第1型列に同期して接近させられると、前記第1係合部と機械的に係合し、それにより、前記いずれかの第1型列と前記1つの第2型列との同期を確保し、それにより、両者間のずれを軽減するものと
を含む(2)ないし(6)項のいずれかに記載の粉末圧縮成形機。
(7)
A first engaging portion provided on the holder in phase with the one second mold row;
A second engaging portion provided on the rotating drum in the same phase as each first mold row, wherein the one second mold row is brought into close proximity to any one of the first mold rows. Mechanically engages with the first engagement portion, thereby ensuring synchronization between any one of the first mold rows and the one second mold row, thereby reducing the displacement between the two. The powder compression molding machine according to any one of (2) to (6), including:
(8) 前記第1型および前記第2型のはめ合いの寸法公差は、前記第1係合部および前記第2係合部のはめ合いの寸法公差より大きい(2)ないし(7)項のいずれかに記載の粉末圧縮成形機。 (8) The dimensional tolerance of the fitting of the first mold and the second mold is larger than the dimensional tolerance of the fitting of the first engaging portion and the second engaging portion. The powder compression molding machine according to any one of the above.
(9) 前記ホルダは、各第2型を首振り可能な状態で支持する(2)ないし(8)項のいずれかに記載の粉末圧縮成形機。 (9) The powder compression molding machine according to any one of (2) to (8), wherein the holder supports each of the second dies in a swingable state.
(10) 前記製品は、概して球状、非対称形状または不規則形状を成している(1)ないし(9)項のいずれかに記載の粉末圧縮成形機。 (10) The powder compression molding machine according to any one of (1) to (9), wherein the product has a generally spherical, asymmetric, or irregular shape.
(11) 前記回転ドラムには、
前記第1型内に前記原料が投入されるべき投入位置と、
その投入位置より下流側であって、前記回転ドラムおよび前記ホルダが互いに隣接する隣接領域より上流側に位置し、前記第1型内に投入された前記原料を暫定的に圧縮する1次加工が行われる1次加工位置と、
前記隣接領域内に位置し、前記第1型内に充填されている前記原料であって前記1次加工が行われたものを前記第1型および前記第2型によって追加的に圧縮し、それにより、前記原料の一部によって前記第2型内を充填し、それにより、前記製品の最終形状を実現する2次加工が行われる2次加工位置と
が設定されている(1)ないし(10)項のいずれかに記載の粉末圧縮成形機。
(11) In the rotating drum,
A charging position where the raw material is to be charged into the first mold,
The primary processing for temporarily compressing the raw material charged into the first mold is performed on the downstream side of the charging position and on the upstream side of the adjacent area where the rotating drum and the holder are adjacent to each other. The primary processing position to be performed;
The raw material, which is located in the adjacent area and is filled in the first mold, which has been subjected to the primary processing, is additionally compressed by the first mold and the second mold; Thus, the second mold is filled with a part of the raw material, and thereby, the secondary processing position where the secondary processing for realizing the final shape of the product is performed is set as (1) to (10). A powder compression molding machine according to any one of the above items.
(12) 粉状または粒状の原料を型内に押し込んで成形することにより、目標形状を有する製品を製造する粉末圧縮成形機であって、
前記型は、前記原料が最初に充填されるべき第1型と、その第1型に接触してその第1型内の前記原料を圧縮し、それにより、前記原料の一部が充填されるべき第2型とを有し、
当該粉末圧縮成形機は、
側面視において複数個並んだ第1型が外向きに開口する姿勢で装着され、それら第1型を、円無限軌道に沿って、かつ、各第1型が絶対空間上において自転しつつ、一方向に連続的に送る第1送りユニットと、
側面視において1個のみの第2型が外向きに開口する姿勢で装着され、その第2型を非円無限軌道(例えば、概して四辺形状、台形状を成す)に沿って、かつ、第2型が絶対空間上において自転することなく、一方向に間欠的に送る第2送りユニットと
を含み、
それら第1および第2送りユニットは、前記円無限軌道および前記非円無限軌道が同一平面上において外接もしくは内接するか、または1本の共通交線を有するように交わる2つの平面上にそれぞれ位置して外接もしくは内接するように、相対的に配置され、
それら第1および第2送りユニットは、前記円無限軌道および前記非円無限軌道が互いに隣接する隣接領域において、前記第1型も前記第2型も同じ方向に送られるように作動させられ、
それら第1および第2送りユニットは、前記隣接領域内において、いずれかの第1型といずれかの第2型とが互いに接近して係合し、その状態で、前記第1型内に予め投入された前記原料を前記第1型および前記第2型によって圧縮して前記製品の最終形状を実現するように構成される粉末圧縮成形機。
(12) A powder compression molding machine for manufacturing a product having a target shape by pressing and molding a powdery or granular raw material into a mold,
The mold is a first mold in which the raw material is to be filled first, and contacts the first mold to compress the raw material in the first mold, thereby filling a portion of the raw material. A second type to have,
The powder compression molding machine,
A plurality of the first dies arranged in a side view are mounted in a posture that opens outward, and the first dies are rotated along an infinite orbit and each first dies are rotated in an absolute space. A first feed unit that feeds continuously in the direction;
In a side view, only one second mold is mounted in a posture that opens outward, and the second mold is placed along a non-circular endless track (for example, generally having a quadrilateral shape, a trapezoidal shape) and a second shape. A second feed unit that sends the mold intermittently in one direction without the mold rotating on the absolute space,
The first and second feed units are respectively located on two planes where the circular endless track and the non-circular endless path circumscribe or inscribe on the same plane, or intersect so as to have one common intersection line. To be circumscribed or inscribed relative to each other,
The first and second feed units are operated such that the first type and the second type are fed in the same direction in an adjacent region where the circular endless track and the non-circular endless track are adjacent to each other,
The first and second feed units are arranged such that, in the adjacent area, any of the first molds and any of the second molds are brought into close proximity to each other, and in that state, the first and second feed units are previously inserted into the first mold. A powder compression molding machine configured to compress the input raw material by the first mold and the second mold to realize a final shape of the product.
本発明によれば、第2型の動きが、互いに交差する2軸方向に沿った2種類の個別運動の比較的単純な組合せとなり、また、それぞれの個別運動も、完全直線運動または準直線運動であるというように、比較的単純である。 According to the invention, the second type of movement is a relatively simple combination of two types of individual movements along two axes that intersect each other, and each individual movement is also a complete linear movement or a quasi-linear movement. Is relatively simple.
よって、本発明によれば、第2型に関連する2種類の個別運動をそれぞれ実現するための機構も、それら個別運動を組み合わせるための機構も単純化され、その結果、第2型に関連する構造の単純化、小形化および部品点数の削減ひいては保守・点検作業の軽減が容易となる。 Therefore, according to the present invention, the mechanism for realizing each of the two types of individual motions related to the second type and the mechanism for combining the individual motions are simplified, and as a result, the mechanism associated with the second type is simplified. This simplifies the structure, reduces the size, and reduces the number of parts, thereby facilitating maintenance and inspection work.
さらに、本発明によれば、第2型に関連する2種類の個別運動がそれぞれ単純化されるため、それぞれの個別運動の高速化が容易となり、それにより、製品の生産効率を向上させることが容易となる。 Further, according to the present invention, since the two types of individual movements related to the second type are simplified, it is easy to increase the speed of each individual movement, thereby improving the production efficiency of the product. It will be easier.
以下、本発明のさらに具体的な一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a more specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<粉末圧縮成形機の基本構成> <Basic configuration of powder compression molding machine>
図1には、本発明の例示的な一実施形態に従う粉末圧縮成形機(以下、単に「成形機」という。)10の全体構成が側面図で概略的に示されている。この成形機10は、概略的には、粉状または粒状の原料12を型14内に押し込んで成形することにより、目標形状を有する製品16を製造するように設計されている。
FIG. 1 is a side view schematically showing the overall configuration of a powder compression molding machine (hereinafter, simply referred to as “molding machine”) 10 according to an exemplary embodiment of the present invention. The molding
<型構造> <Mold structure>
図2には、製品16(その一例は固形菓子である)が、側面図である図2(a)と、斜視図である図2(b)とに示されている。その製品16は、概して球状を成し、具体的には、右半球部20と、左半球部22と、それらの間に位置する環状突起部24とを有している。
In FIG. 2, a product 16 (an example of which is a solid confectionery) is shown in FIG. 2 (a) which is a side view and FIG. 2 (b) which is a perspective view. The
図3には、型14がいくつかの断面図で示されている。この型14は、第1型30と、第2型32とに分割されている。第1型30は、図1に示すホッパ34から原料12が最初に充填されるべき部分である。これに対し、第2型32は、第1型30に接触してその第1型30内の原料12を圧縮し、それにより、その原料12の一部が充填されるべき部分である。
FIG. 3 shows the
第1型30および第2型32は、互いに共同してキャビティ126(製品16を成形するために原料12で充填されるもの)を形成し、そのキャビティ126の一部を形成するために概して半球状を成す内面が第1型30に、残りの部分を形成するために概して半球状を成す内面が第2型32に形成されている。
The
第1型30は、筒状の固定部112とそれにスライド可能に嵌合される可動部114とを有する。これに対し、第2型32は、概して中実円筒状(中空円筒状でも可)を成す単一の部材で構成されている。
The
具体的には、第2型32においては、互いに形状が異なる基端部と先端部(第1型30に近い端部)とが同軸的に並んでいる。第2型32は、それの先端部において、第1型320内の空洞部、すなわち、固定部112内の空洞部であって一様な円形断面を有するものの内部に嵌り入る。
Specifically, in the
第2型32の基端部は、一様な円形断面を有する円筒部であって、第1型30の固定部112の直径よりわずかに小さい直径を有する。これに対し、第2型32の先端部は、第1型30に近づくにつれて、前記基端部から先細となるテーパ部である。
The base end of the
その結果、第2型32の先端部の外周面と第1型30の固定部112の内周面との間に環状の隙間130が形成される。前記テーパ部は、第2型32が第1型30内に進入する際に両者が完全には同軸的でなくても、第2型32が第1型30内に進入する動作を支援する機能を果たす。すなわち、テーパ部は、ガイド部として機能するのである。
As a result, an
<第1送りユニットの基本構成> <Basic configuration of the first feed unit>
図1に示すように、成形機10は、第1送りユニット50を備えている。その第1送りユニット50は、複数の第1型30を、円無限軌道52に沿って一方向に連続的に送るように設計されている。複数の第1型30は、側面視においては、円無限軌道52に沿って離散的に配置されている。具体的には、複数の第1型30は、側面視においては、円無限軌道52(回転ドラム56の外周面)に沿って互いに隙間を隔てて等角度間隔で並んでいる。
As shown in FIG. 1, the molding
本実施形態においては、第1送りユニット50が、フレーム54と、円無限軌道52を定義する回転ドラム56とを備えている。その回転ドラム56は、それの両端板58からそれぞれ回転ドラム56と同軸に突出する一対の回転軸60を有する。回転ドラム56は、その一対の回転軸60を介してフレーム54によって一回転軸線周りに回転可能に支持されている。
In the present embodiment, the
複数の第1型30は、回転ドラム56に、それぞれ外向きに開口する姿勢で、周方向に等間隔(等距離間隔および等角度間隔)で並ぶように埋設されている。よって、それら第1型30は、回転ドラム56と一体的に、それと同軸周りに回転する。
The plurality of first dies 30 are embedded in the
図4に示すように、本実施形態においては、複数の第1型30が、回転ドラム56の周方向にも軸方向(母線方向)にも並ぶように配列された複数列の第1型30として構成されているが、これに代えて、例えば、回転ドラム56の周方向に一列のみに配列された単列の第1型30として構成することが可能である。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, a plurality of rows of the first dies 30 are arranged so that the plurality of first dies 30 are arranged in the circumferential direction of the
円無限軌道52は、概念的には、回転ドラム56の外周面に一致するが、正確には、回転ドラム56の1回転分の回転に伴って任意の1個の第1型30が移動する際のその第1型30の代表点(例えば、先端面の中心点)が描く軌跡を意味する。
The circular
第1送りユニット50は、さらに、回転ドラム56を一方向に連続回転させる第1駆動系62を備えている。その第1駆動系62は、電動モータ64と、プーリ66と、無端伝動体の一例としてのベルト68とを備えている。
The
プーリ66は、回転ドラム56と同軸にかつ一体的に回転する。ベルト68は、電動モータ64の回転軸69と回転ドラム56のプーリ66とに巻き掛けられ、それにより、電動モータ64の回転力を回転ドラム56に伝達し、それにより、回転ドラム56を駆動する。その結果、回転ドラム56の一方向連続回転(図1においては、反時計方向の連続回転)が実現される。
The
<第2送りユニットの基本構成> <Basic configuration of the second feed unit>
図1に示すように、成形機10は、さらに、第2送りユニット70を備えている。その第2送りユニット70は、複数の第2型32を、四辺形状を成す非円無限軌道72に沿って一方向に間欠的に送り、それにより、回転ドラム56に対する接近および離間(半径方向、水平方向)および回転ドラム56との連れ回り(接線方向、上下方向)を選択的に行うように設計されている。
As shown in FIG. 1, the molding
図1に示すように、非円無限軌道72は、円無限軌道52に半径方向に隣接する隣接領域(対向領域でもある)74において、円無限軌道52より直線的に延びる(円無限軌道52より大きい曲率半径を有する)垂直直線部B(完全な直線部のみならず、実質的な直線部をも意味する用語である)を有する。
As shown in FIG. 1, the non-circular
非円無限軌道72は、さらに、垂直直線部Bに対して平行かつ第2型32が逆向きに移動する垂直直線部Dと、水平直線部Aと、その水平直線部Aに対して平行かつ第2型32が逆向きに移動する水平直線部Cとを有する。それら4本の直線部A,B,CおよびDにより、非円無限軌道72が定義される。
The non-circular
その非円無限軌道72における第2型32の挙動を、円無限軌道70における第1型30の挙動と比較すると、第1型30は、側面視において、円無限軌道70に沿って、かつ、各第1型32が絶対空間上において自転しつつ、一方向に連続的に送られる。
Comparing the behavior of the
これに対し、第2型32は、側面視において、非円無限軌道72に沿って、かつ、第2型32が絶対空間上において自転することなく、一方向に間欠的に送られる。すなわち、第2型32は、同じ向きおよび姿勢を維持しつつ、非円無限軌道72に沿って送られるのである。
On the other hand, the
また、円無限軌道70は、回転ドラム56の外周に沿って延びる実在トラックとして定義されるのに対し、非円無限軌道72は、そのような実在トラックを有せず、単に、第2型32の移動によってその第2型32の代表点(例えば、質点)が描く軌跡(仮想トラック)として定義されるに過ぎない。
Also, the
<ホルダ> <Holder>
図4に示すように、第2送りユニット70は、ホルダ100を備えている。そのホルダ100は、複数の第2型32を横一列に支持している。それら第2型32は、ホルダ100のホルダ基準線(ホルダ100の長手軸線)に沿って等間隔で並んでいる。
As shown in FIG. 4, the
ホルダ100は、軽量にして高い剛性を有することが望ましい。軽量であるほど、ホルダ100が高速で移動でき、回転ドラム56に対する追従性が改善され、また、剛性が高いほど、ホルダ100における第2型32の軸方向位置(強度支持点からの隔たり)の如何を問わず、第1型30に対する圧縮力を均等に確保できるからである。
It is desirable that the
<支持ユニット> <Support unit>
図4に示すように、第2送りユニット70は、さらに、支持ユニット150を備えている。その支持ユニット150は、ホルダ100、正確には、ホルダ100の長手軸線(前記ホルダ基準線)と、回転ドラム56、正確には、回転ドラム56の回転軸線とが互いに平行である姿勢を維持しつつホルダ100を回転ドラム56に対して相対的に運動可能に支持するように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
具体的には、支持ユニット150は、成形機10の側面視において、ホルダ100を、回転ドラム56の外周面上の一母線(例えば、図5において、最も左側に位置する母線)に対する一接線(図5参照)に対して概して平行である第1運動基準線に沿って直線的に運動可能に支持する接線方向支持機能を有する。
Specifically, the
図4および図5に示す例においては、その接線方向支持機能が、ホルダ100を上下動(垂直移動、上昇・下降)可能に支持する機能である。この接線方向支持機能を実現するため、例えば、図4に示すように、支持ユニット150は、ホルダ100を上下動可能に支持するリニアガイド151を有する。例えば、ホルダ100のピン152がリニアガイド151のスライダ156に連結される。
In the example shown in FIGS. 4 and 5, the tangential direction support function is a function of supporting the
図4に示すように、ホルダ100のピン152(または凹部)がスライダ156にピボット可能に連結されるか、または、図6に示すように、第2型32のピン153(または凹部)がホルダ100にピボット可能に、かつ、ホルダ100のピン152(または凹部)がスライダ156にピボット不能に連結されれば、回転ドラム56に対する第2型32の垂直面内での回転が可能となり、それにより、第2型32の首振り機能が実現される。その結果、第1型30はその角度が円無限軌道70に沿った移動中に変化するのに対して第2型32はその角度が非円無限軌道72上に沿った移動中に変化しないところ、第1型30の角度変化に対する第2型32の角度追従性が向上する。
As shown in FIG. 4, the pin 152 (or recess) of the
支持ユニット150は、さらに、ホルダ100を、回転ドラム56の一半径方向であって前記母線を通過するもの(図5に示す例においては、基準水平線)に対して概して平行である第2運動基準線に沿って直線的に運動可能に支持する半径方向支持機能を有する。
The
図4および図5に示す例においては、その半径方向支持機能が、ホルダ100を水平動(前後移動、前進・後退、回転ドラム56に対する接近・離間)可能に支持する機能である。この半径方向支持機能を実現するため、例えば、図4に示すように、支持ユニット150は、ホルダ100を水平動可能に支持するリニアガイド154を有する。例えば、リニアガイド151のハウジング158がリニアガイド154のスライダ(図示しない)に連結される。リニアガイド154は、第2送りユニット70のフレーム90(図1参照)に固定される。
In the example shown in FIGS. 4 and 5, the radial support function is a function of supporting the
その結果、ホルダ100は、縦横に交差する2本のリニアガイド151および154の組合せにより、定位置で連続回転する回転ドラム56に対する相対的な上下動および水平動が可能となっている。ただし、同じ運動を実現するために、他の任意の構成を支持ユニット150は採用することが可能である。
As a result, the
<駆動系> <Drive system>
図4に示すように、第2送りユニット70は、さらに、ホルダ100を前記第1運動基準線に沿って、すなわち、同図の例においては、上下方向に直線的に駆動する第1アクチュエータ(往復直動アクチュエータ)159aと、ホルダ100を前記第2運動基準線に沿って、すなわち、同図の例においては、水平方向に直線的に駆動する駆動する第2アクチュエータ(往復直動アクチュエータ)159bとを備えている。それらアクチュエータ159a,159bは、第2送りユニット70のうちの駆動系のうちの主要部を構成する。
As shown in FIG. 4, the
それらアクチュエータ159a,159bは、例えば、空圧源106によって駆動されるエアシリンダとしたり、油圧源によって駆動される油圧シリンダとしたり、電源によって駆動されるリニアモータとしたり、電源によって駆動される回転モータと運動変換器(例えば、ボールねじのように、回転運動をリニア運動に変換する)との組合せとすることが可能である。すなわち、いずれのアクチュエータ159a,159bも、入力される運動の種類の如何を問わず、往復直線運動を出力する形式のアクチュエータであれば足りるのである。は
The
一例においては、第1アクチュエータ159aが、一方向のみ駆動力が発生すればよいため、単動エアシリンダで足りるが、もちろん複動エアシリンダであってもよい。いずれにしても、エアシリンダの浮動状態は、エアシリンダの伸縮自在状態として実現される。これに対し、第2アクチュエータ159bは、正逆両方向に駆動力が発生しなければならないため、複動エアシリンダである。
In one example, since the
図5に示すように、第1アクチュエータ159aは、ホルダ100を、選択的に、前記第1運動基準線(上下方向)に沿った移動の範囲の両端位置の一方である成形開始位置T1に位置するように駆動される。本実施形態においては、その成形開始位置T1が、前記第1運動基準線(上下方向)に沿った移動の範囲の両端位置のうちの他方である成形終了位置T3より上方に位置する。同図において、「T2」は、ホルダ100が回転ドラム56に最も接近する位置である成形中間位置を示す。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態においては、第1アクチュエータ159aが、ホルダ100を、選択的に、重力に抗して成形開始位置T1(例えば、エアシリンダでは、上昇限度位置であるストロークエンド)に上昇させるために駆動される。さらに、第1アクチュエータ159aは、成形開始位置T1に到達して圧縮成形が開始されると、浮動状態に切り換わる。その浮動状態は、例えば、第1アクチュエータ159aがエアシリンダである場合には、ピストンロッドの前後にそれぞれ形成された空気室がいずれも大気に連通した状態となり、ピストン位置が変化してもそのピストンの両空気室間に圧力差が発生しない状態である。
In the present embodiment, the
その浮動状態おいては、ホルダ100が、上下動自在となり、自重によって(重力に従って)下降することが可能となる。その結果、ホルダ100は、圧縮成形が進むにつれて、第2型32が第1型30に係合したまま、回転ドラム56と共にほぼ同じ方向にほぼ同じ速度で下降する。圧縮成形が終了すると、ホルダ100は、自重により、成形終了位置T3(例えば、エアシリンダでは、下降限度位置であるストロークエンド)に復元する。
In the floating state, the
第2アクチュエータ159bは、ホルダ100を、選択的に、前記第2運動基準線(前後方向)に沿った移動の範囲の両端位置のうち第2型32がいずれかの第1型30から退避した退避位置(図4および図5に示すS1)(例えば、エアシリンダでは、後退限度位置であるストロークエンド)と、第2型32がいずれかの第1型30に係合する係合位置(図5に示すS2)(例えば、エアシリンダでは、前進限度位置であるストロークエンド)とにそれぞれ位置するように駆動される。図5に示すホルダ100の3つの位置T1,T2,T3は、いずれも、係合位置S2でもある。図5においては、係合位置S2が、ベース直線162として示されており、そのベース直線162は、前記接線から、回転ドラム56から離れる向きに隙間を隔てている。
The
図5には、最も左側の部分において、第2型32の挙動に関するサイクル線図が示されている。
FIG. 5 shows a cycle diagram relating to the behavior of the
1回の圧縮成形工程が開始されると、第2型32は、第2アクチュエータ159bの正方向の駆動により、トップエンドのレベルにおいて、退避位置S1から、前進ストロークを経験して、係合位置S2に到達する。それにより、第2型32は、回転中の回転ドラム56上のいずれかの第1型30に係合して嵌り入る。
When one compression molding process is started, the
次に、第2型32は、第1アクチュエータ159aの浮動状態(第2型32の上下動を許容する状態)において、回転ドラム56に追従するように下降し、下降ストロークを経験する。その間、第2型32は、成形開始位置T1(トップエンドのレベル),成形中間位置T2および成形終了位置T3(ボトムエンドのレベル)に順次到達する。以上で、1回の圧縮成形工程が終了する。
Next, in a floating state of the first actuator 159a (a state in which the
続いて、第2型32は、第2アクチュエータ159bの逆方向の駆動により、ボトムエンドのレベルにおいて、係合位置S2から、後退ストロークを経験して、退避位置S1に到達する。その後、第2型32は、第1アクチュエータ159aの駆動(第2型32を重力に抗して上昇させる)により、ボトムエンドのレベルにおける退避位置S1から、上昇ストロークを経験し、トップエンドのレベルにおける退避位置S1に到達する。その後、第2型32は、次回の圧縮成形工程に備えて待機する。
Subsequently, the
なお、本実施形態においては、ホルダ100を上下に直動させる上下(接線方向)往復直動アクチュエータとしての第1アクチュエータ159aと、ホルダ100を水平に直動させる水平(半径方向)往復直動アクチュエータとしての第2アクチュエータ159bとが互いに共同して、成形機10のうちの駆動系、すなわち、前記「往復直動アクチュエータ」の一例を構成する。
In this embodiment, a
これに対し、一変形例においては、上下往復直動アクチュエータを有することなく、成形機10のうちの駆動系を構成することが可能である。
On the other hand, in a modified example, it is possible to configure the drive system of the
具体的には、ホルダ100を、本実施形態のように、回転ドラム56の外周面が下降する位置に隣接するように配置するのではなく、上昇する位置に隣接するように配置する。さらに、ホルダ100のボトムエンドにおいて、第2型32を回転ドラム56上のいずれかの第1型30に係合させ、回転ドラム56が回転するに連れてホルダ100が上昇し、やがてホルダ100がトップエンドに到達する。その上昇に上下往復直動アクチュエータは不要である。
Specifically, the
その後、ホルダ100が、第2アクチュエータ159bにより、係合位置S2から退避位置S1まで後退させられ、それにより、第2型32が第1型30から離脱すると、ホルダ100と回転ドラム56との係合が解除される。続いて、ホルダ100は、自重によって下降し、ボトムエンドに復元する。
After that, the
この変形例においては、ホルダ100の4サイクル運動すなわち4ストローク循環運動(図5参照)は、回転ドラム56の回転によるホルダ100の上昇と、自重によるホルダ100の下降とを利用する結果、上下往復直動アクチュエータなしでも実現される。
In this modified example, the four-cycle movement of the
<制御系> <Control system>
第2送りユニット70は、さらに、回転ドラム56の回転位置を検出するセンサ(例えば、エンコーダ、A/Dコンバータ付きレゾルバなど)180と、そのセンサ180からの出力信号に基づいて第1および第2アクチュエータ159a,159bをフィードバック制御するコントローラ182とを有する。
The
第2送りユニット70は、さらに、第1アクチュエータ159aを駆動するためのドライバ184と、第2アクチュエータ159bを駆動するためのドライバ186とを有する。それらドライバ184,186は、図示しない電源に接続されるとともに、それぞれ対応するアクチュエータ159a,159bの電気制御部(例えば、バルブのソレノイド、モータのコイルなど)に接続される。
The
コントローラ182は、1回の圧縮成形工程に先立ち、第2アクチュエータ159bを、ホルダ100が退避位置S1まで後退するように駆動する(図1,図4および図5の例においては、「C」で示す。)。コントローラ182は、その後、第1アクチュエータ159aを、ホルダ100が成形開始位置T1まで上昇するように駆動する(図1,図4および図5の例においては、「D」で示す。)。
Prior to one compression molding step, the
コントローラ182は、さらに、回転ドラム56の連続回転中、回転ドラム56上の複数の第1型列のうちのいずれかがホルダ100上の第2型列と位相に関して一致する同期状態が成立することが予想される時刻より所定時間(例えば、ホルダ100が退避位置S1から係合位置S2まで移動するための時間を見込んだ時間)手前のタイミングで、第2アクチュエータ159bを、ホルダ100が退避位置S1から係合位置S2まで高速で前進する(発射される)ように駆動する(図1,図4および図5の例においては、「A」で示す。)。
The
ここで、コントローラ182が、第2アクチュエータ159bがホルダ100を退避位置S1から回転ドラム56に向けて発射するように第2アクチュエータ159bの駆動を開始するタイミングについて説明する。
Here, the timing at which the
例えば、図5に示すように、各第1型30の回転角度θ(例えば、各第1型30の中心線の、基準水平線からの隔たり角度として定義される)が0であるときに、第1型30と第2型32とが完全に同軸に(第1型30の中心線と第2型32の中心線とが完全に一致するように)対向するように回転ドラム56とホルダ100との相対位置関係が設定されているセッティングを想定する。
For example, as shown in FIG. 5, when the rotation angle θ of each first mold 30 (for example, defined as the angle of the center line of each
このセッティングにおいては、回転ドラム56の複数の回転位置のうち、成形中間位置T2にある第2型32に正対するものを、第1型中央位置といい、これは、回転ドラム56において最左端位置に位置する。
In this setting, of the plurality of rotation positions of the
その第1型中央位置より所定の第1角度だけ回転ドラム56の回入側(リーディング側、逆回転方向、図5の例においては、時計回り)の位置を、第1型直上位置という。また、第1型中央位置より所定の第2角度(前記第1角度と同じであっても異なってもよい)だけ回転ドラム56の回出側(トレーリング側、正回転方向、図5の例においては、反時計回り)の位置を、第1型直下位置という。
A position on the reciprocating side (leading side, reverse rotation direction, clockwise in the example of FIG. 5) of the
このセッティングにおいては、いずれかの第1型30が第1型直上位置に位置するときに、成形開始位置T1にある第2型32がそのいずれかの第1型30に係合する。その後、その係合状態が維持され、いずれかの第1型30が第1型中央位置に位置するときに、第2型32は成形中間位置T2に位置する。また、いずれかの第1型30が第1型直下位置に位置するときに、第2型32は成形終了位置T3に位置する。
In this setting, when any one of the first dies 30 is located directly above the first dies, the
これに対し、コントローラ182は、センサ180からの出力信号に基づき、複数の第1型30のうち次に圧縮成形に使用すべき第1型30が、第1型直上位置より所定角度だけ回入側寄りの位置(発射開始位置)に到達したか否かを検出する。
On the other hand, based on the output signal from the
ここに、「所定角度」は、回転ドラム56の回転により、第1型30が、前記発射開始位置から第1型直上位置に到達するのにかかることが予想される予想回転時間が、第2アクチュエータ159bの駆動により、ホルダ100が、退避位置S1から前進して係合位置S2に到達するのにかかることが予想される予想前進時間と、システム全体の応答遅れ時間との和と実質的に一致するように設定される。
Here, the “predetermined angle” means that the estimated rotation time, which is expected to be required for the
その応答遅れ時間は、例えば、センサ180の応答遅れ時間と、センサ180からの出力信号をコントローラ182が処理するのに必要な時間(遅れ時間であるが、実用上無視できるほどに短いかもしれない)と、第2アクチュエータ159bに出力すべき指令信号をコントローラ182が生成して出力するのに必要な時間(遅れ時間であるが、実用上無視できるほどに短いかもしれない)と、第2アクチュエータ159bの応答遅れ時間(実用上無視できるほどに短いかもしれない)とを含むかもしれない。
The response delay time is, for example, the response delay time of the
そして、コントローラ182は、次回の圧縮成形に使用すべき第1型30が前記発射開始位置に到達したと判定すると、第2アクチュエータ159bを駆動する(ストロークA)。
When the
コントローラ182は、その後、第1アクチュエータ159aを浮動状態(例えば、エアシリンダである場合には、伸縮自在状態)に切り換える。
After that, the
ここで、コントローラ182が第1アクチュエータ159aを浮動状態に切り換えるタイミングについて説明する。
Here, the timing at which the
コントローラ182は、所定のタイミングで、第1アクチュエータ159aを浮動状態に切り換える。
The
ここに、「所定のタイミング」については、第2アクチュエータ159bに装着されている力センサ(図示しないが、エアシリンダである場合には、空気室用の圧力センサまたはピストンロッド用の軸力センサである)が所定の力の上昇を検出する(第2アクチュエータ159bのストロークエンド)と、コントローラ182が、第2型32がいずれかの第1型30に係合し始めたと判定するが、その判定が行われたタイミングが、「所定のタイミング」の一例である。
Here, regarding the “predetermined timing”, a force sensor attached to the
第1アクチュエータ159aが浮動状態に切り換えられると、ホルダ100が自重で落下することが許容される。一方、第1アクチュエータ159aが浮動状態に切り換えられるのに先立ち、後述のように、第1係合部200が第2係合部202に係合するか、または、その後に各第2型32が各第1型30に係合する。
When the
よって、第1係合部200が第2係合部202に係合した後にはその係合部を通じて、その後に各第2型32が各第1型30に係合した後はその係合部をも通じて、回転ドラム56の回転力がホルダ100に伝達される。その結果、この係合状態で第1アクチュエータ159aが浮動状態に切り換えられると、ホルダ100が回転ドラム56に連れて回ることが可能となる(図1,図4および図5の例においては、「B」で示す。)。
Therefore, after the first engaging
図4に示すように、ストロークAおよびCは、選択的に、第2アクチュエータ159bによって実現され、一方、ストロークBおよびDは、選択的に、第1アクチュエータ159aによって実現される。
As shown in FIG. 4, strokes A and C are optionally realized by a
1回の圧縮成形工程が完了すると、第2型32は、成形終了位置T3にある。このとき、コントローラ182は、第2アクチュエータ159bを、ホルダ100が係合位置S2から退避位置S1に高速で後退して復元するように駆動する(ストロークC)。
When one compression molding step is completed, the
具体的には、コントローラ182は、例えば、センサ180からの出力信号に基づき、第2型32が成形終了位置T3にあるときに回転ドラム56が取ることが予想される回転角度θが実現されたと判定すると、第2アクチュエータ159bを、ホルダ100が係合位置S2から退避位置S1に高速で後退して復元するように駆動する。
Specifically, the
コントローラ182は、さらに、第2アクチュエータ159bの前述の力センサからのフィードバック信号に基づき、ホルダ100が係合位置S2から退避位置S1に復元したこと(第2アクチュエータ159bのストロークエンド)を検知すると、次回の圧縮成形工程の開始に備え、第1アクチュエータ159aを、ホルダ100が成形開始位置T1に到達するように高速で駆動する(ストロークD)。
The
このように、1回の圧縮成形のために、ストロークA,B,CおよびDのそれぞれに必要な時間の合計が必要であり、そのトータル時間の間、回転ドラム56は連続的に回転する。
As described above, the total time required for each of the strokes A, B, C, and D is required for one compression molding, and the
よって、回転ドラム56上の複数の第1型30を漏れなく順次、圧縮成形に使用するためには、周方向において互いに隣接する2つの第1型30間の角度ピッチ分を回転ドラム56が回転するのに必要な時間が、前記トータル時間より長いことが必要である。
Therefore, in order to sequentially use the plurality of first dies 30 on the
<回転ドラムとホルダとの間の同期を支援するガイド機構> <Guide mechanism that supports synchronization between rotating drum and holder>
図4に示すように、第2送りユニット70は、ホルダ100に、第2型32の列と同位相に設けられた第1係合部200(例えば、ピン、凸部)と、回転ドラム56に、各第1型列ごとにそれと同位相に設けられた第2係合部202(例えば、穴、凹部)とを有する。
As shown in FIG. 4, the
第1係合部200も第2係合部202も、対応する型32,30と同相である位置に設置されればよい。
Both the first engaging
ここに、第1係合部200について、「同相」とは、ホルダ100を自身の移動方向(図4に示す例においては、水平方向)に見た場合に、第1係合部200が、複数の第2型32と同一平面上に位置すれば足りることを意味する。よって、第1係合部200は、側面視において、図4に示すように、前記ホルダ基準線から前記移動方向に延び出してもよいし、前記ホルダ基準線から前記移動方向に外れた位置からさらに同じ方向に延び出してもよい。
Here, with respect to the first engaging
また、各第1型列ごとの第2係合部202について、「同相」とは、対応する第1型列と同じ回転角を有する位置に位置すれば足りることを意味する。よって、第2係合部202は、回転ドラム56の外周面上であって複数の第1型30が存在するものから延び出してもよいし、その外周面から半径方向に外れた位置から同じ方向に延び出してもよい。
In addition, for the
各第2係合部202は、第2型32の列が複数列の第1型30のうちのいずれかに同期して接近させられると、第1係合部200と機械的に係合する。その係合により、互いに係合されるべき第1型30と第2型32との間の同期を確保し、それにより、圧縮成形工程中における両者間のずれを軽減する。
Each of the
第1係合部200の先端位置は、第2型32の先端位置より、回転ドラム56の外周面に接近している。よって、第1係合部200と第2係合部202との係合は、第1型30と第2型32との係合より先に開始される。また、第1係合部200および第2係合部202のはめ合いの寸法公差は、第1型30および第2型32のはめ合いの寸法公差より小さい。
The distal end position of the first engaging
よって、本実施形態においては、第1係合部200と第2係合部202との組合せが、ホルダ100の移動を、回転ドラム56に対する正規の相対位置(予定された接触開始位置)に一致するように、上下方向および左右方向の双方においてガイドし、それにより、第1型30と第2型32との係合が高い同期度のもとに開始されることを支援するガイド機構を構成する。
Therefore, in the present embodiment, the combination of the
<回転ドラムとホルダとの間の相対的位置関係> <Relative positional relationship between rotating drum and holder>
本実施形態においては、図1および図5に示すように、第1および第2送りユニット50,70が、円無限軌道52および非円無限軌道72(正確には、それに関連する前記接線)が同一平面上において外接するように、相対的に配置されている。これに代えて、例えば、それら軌道52,72が同一平面上において内接するか、または、1本の共通交線を有するように交わる2つの平面上にそれぞれ位置して外接もしくは内接するように、第1および第2送りユニット50,70を相対的に配置してもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 5, the first and
具体的には、本実施形態においては、第1および第2送りユニット50,70が、前記接線のうち、成形開始位置T1と成形終了位置T3とをつなぐ部分が、成形中間位置(最接近位置)T2において、回転ドラム56の外周円に、それの最外端位置(回転ドラム56の外周円と、その外周円の中心点を通過する水平線との交点の位置であり、図1に示す例においては、最左端位置)において、実質的に外接するように、配置される。
More specifically, in the present embodiment, the first and
<第1および第2送りユニットの作動> <Operation of the first and second feed units>
図1に示すように、第1送りユニット50には、複数の作業工程を実施するための複数の位置が設定されている。それら位置は、次のとおりである。
As shown in FIG. 1, a plurality of positions for performing a plurality of work steps are set in the
投入位置P1:原料12がホッパ34から第1型30内に投入される位置(例えば、回転ドラム56のほぼ最上端位置)
Loading position P1: a position at which the
1次加工位置P2:投入位置P1より下流側であって隣接領域74より上流側に位置し、第1型30内に投入された原料12を暫定的に圧縮する1次加工(前加工、仮圧縮、仮押固め)が行われる位置
Primary processing position P2: Primary processing (pre-processing, temporary processing) which is located downstream of the input position P1 and upstream of the
その1次加工により、粉末状の原料12が第1型30の型面に付着し、それにより、その後の工程において原料12が第1型30の型面から重力によってみだりに落下することが防止される。
By the primary processing, the powdery
図1に示すように、本実施形態においては、その1次加工を行うために、投入位置P1より下流側であって隣接領域74より上流側に位置に1次加工部材としての押固め部材110が、フレーム90によって支持されている。側面視において、その押固め部材110の中心点の、回転ドラム56の中心線に対する相対位置は、成形機10の作動中に変化しない。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, in order to perform the primary processing, a
2次加工位置P3:隣接領域74内に位置し、第1型30内に予め充填されている原料12であって前記1次加工が行われたものを第2型32によって追加的に圧縮する2次加工が行われる位置
Secondary processing position P3: The
その2次加工により、原料12の一部によって第2型32内が充填され(もともとの空気128が原料12に置換され)、それにより、製品16の最終形状が実現される。
By the secondary processing, the inside of the
排出位置P4:前記2次加工位置より下流側に位置し、第2型32が第1型30から退避させられた後に、完成した製品16が第1型30から排出される位置(図1に示す例においては、製品16に作用する重力の方向と第1型30の中心線方向とが互いに一致する最下端位置)
Discharge position P4: A position where the completed
<粉末圧縮成形のためのプロセス> <Process for powder compression molding>
図5には、連続的に一方向に回転する複数の第1型30と、隣接領域74においては同じ方向に進行するように間欠的に一方向に回転する第2型32との共同によって実現される一連の工程が示されている。
FIG. 5 shows that a plurality of first dies 30 rotating continuously in one direction and a
回転ドラム56の全周区間のうち、第1型30が隣接領域74に進入する進入側から、第1型30が隣接領域74から退出する退出側までの区間、すなわち、2次加工位置P3においては、図3(a)に示す初期圧縮工程(成形開始位置T1)と、図3(b)に示す中期圧縮工程(成形中間位置T2)と、図3(b)に示す後期圧縮工程(成形終了位置T3)とがそれらの順に並んで実行される。それら3つの工程により、前記2次加工が構成される。
In the entire circumference section of the
すべての工程を通じ、第2型32は、理論的には、係合位置S2(回転ドラム56に対して不変である)に維持されるのに対し、第1型30は、後述のカム機構140により、第2型32に対して相対的に接近する。よって、実質的には、原料12は、静止している第2型32と、それに接近する第1型30とによって圧縮される。
Through all the steps, the
具体的には、第1型30のうちの可動部114が、カム機構140により、回転ドラム56に対して相対的に運動させられ、その結果、第2型32に対して相対的に接近する(図においては、「前進」)。
Specifically, the
これに対し、第1型30のうちの固定部112(回転ドラム56と一体的に回転する)は、図3(a)および図3(b)に示すように、初期圧縮工程から中期圧縮工程までは、回転ドラム56の回入により、第2型32に接近し(図においては、「前進」)、一方、図3(b)および図3(c)に示すように、中期圧縮工程から後期圧縮工程までは、回転ドラム56の回出により、第2型32から離間する(図においては、「後退」)。
On the other hand, as shown in FIGS. 3A and 3B, the fixed
また、すべての工程を通じ、図5に示すように、回転ドラム56の一方向回転およびホルダ100の下降につれて、隣接領域74内において、いずれかの第1型30と、対応する第2型32とが、共に下降しつつ、水平方向(または回転ドラム56の半径方向)に互いに接近する。
Also, as shown in FIG. 5, as shown in FIG. 5, as the one-way rotation of the
また、初期圧縮工程においては、原料12の圧縮が開始され、次に、中期圧縮工程においては、その圧縮度が増し、最後に、後期圧縮工程においては、その圧縮度が目標圧縮度に達し、製品16の最終形状が実現される
Also, in the initial compression step, the compression of the
<型14の構成および作動>
<Configuration and operation of
ここで、図3を参照することにより、型14の構造および作動を詳細に説明する。
The structure and operation of the
前述の圧縮工程において、より効果的な圧縮を行うために、第1型30は、可動部114を有し、その結果、第1型30の内部空間120の容積減少を第1型30のみでも行い得る形式となっている。ただし、第1型30が、可動部114を有せず、そのために第1型30の内部空間120の容積減少を第1型30のみでは行い得ない形式で本発明を実施することも可能である。
In the above-described compression step, in order to perform more effective compression, the
本実施形態においては、具体的には、図3に示すように、第1型30は、固定部(回転ドラム56に対する相対位置が不変である)112と、可動部(回転ドラム56に対する半径方向相対位置が可変である)114とを有する。その可動部114は、固定部112に同軸的にスライド可能に嵌合されている。
In the present embodiment, specifically, as shown in FIG. 3, the
固定部112の筒状先端部116の内周面の一部と、可動部114の凹状先端部118の凹状先端面とが互いに共同して、第1型30内の、容積可変の内部空間120を画定している。その内部空間120のうち、可動部114によって定義される部分が、製品16の右半球部20の外面形状を反映する形状を有し、一方、固定部112によって定義される部分が、製品16の環状突起24の外面形状を反映する形状を有する。
A part of the inner peripheral surface of the cylindrical
これに対し、第2型32は、凹状先端部122を有し、その凹状先端面が、第2型32内の、容積不変の内部空間124を画定している。その内部空間124は、製品16の左半球部22の外面形状を反映する形状を有する。その内部空間124は、第1型30の内部空間120と合体することにより、容積可変のキャビティ126を形成する。
In contrast, the
<圧縮工程の説明> <Description of compression process>
ここで、図3を参照することにより、圧縮工程を詳細に説明する。 Here, the compression step will be described in detail with reference to FIG.
圧縮工程においては、まず、初期段階において、図3(a)に示すように、隣接領域74のうち、上下方向においては成形開始位置T1、水平方向においては係合位置S2である位置において、第2型32の凹状先端部122(前記テーパ部)が、第1型30の筒状先端部116に、同軸ではないが、進入しようとする。ただし、ホルダ100の衝撃力と第2型32が第1型30に片当たりする程度(非同軸性に起因する摩擦力)次第で、第2型32が第1型30内に進入する深さは異なるかもしれない。
In the compression step, first, in the initial stage, as shown in FIG. 3A, in the
このとき、原料12は、第1型30の内部空間120内に予め充填されているが、この時点では、第2型32の内部空間124内には原料12ではなく空気128が存在する。ただし、このとき、第2型32の凹状先端部122が第1型30の筒状先端部116に同軸的に接触する結果、キャビティ126が暫定的に画定される。
At this time, the
次に、圧縮工程のうちの中期段階においては、第1型30の一方向回転につれて第2型32が直線的に下降しつつ(第1型30との係合状態が維持される結果、第2型32は第1型30によって連れ回される)、図3(b)に示すように、第2型32の位置は係合位置S1(例えば、ストロークエンド)に保持される。このとき、第2型32と第1型30との間の同軸度が向上し、片当たりが次第に解消され、第1アクチュエータ159aの駆動力が無駄なく圧縮力として原料12に伝達される。
Next, in the middle stage of the compression process, the
さらに、この中期段階においては、カム機構140により、第1型30において、可動部114が固定部112に接近する向きに前進し、それにより、内部空間120の容積を減少させ、ひいては、キャビティ126の容積を減少させる。その結果、第2型32の内部空間124内の空気128が部分的に原料12に置換されて、第1型30と第2型32との間の筒状の隙間130を経て排出される。
Further, in the middle stage, the
この中期段階においては、カム機構140により、回転ドラム56の一方向回転につれて、可動部114が次第に固定部112に接近するが、この間、第2型32は、ほぼ前進限度に到達している可能性が高いため、第2型32は、みかけ上、第1型30の固定部112に対する水平方向相対位置を実質的に維持される。すなわち、第2型32のうち、第1型30内に嵌まり込んだ部分の長さ(オーバラップ長さ)が維持されるのである。
In the middle stage, as the
続いて、圧縮工程のうちの後期段階(キャビティ126の最大圧縮状態、第1型30の可動部114の前進限度位置)においては、カム機構140により、第1型30においては、可動部114がさらに前進する。それにより、キャビティ126の容積をさらに減少させ、その結果、第2型32の内部空間124内の空気128が完全に原料12に置換される。
Subsequently, in a later stage of the compression process (the maximum compression state of the
それにより、キャビティ126が全体的に原料12で充填されるとともに、その原料12が圧縮され、その結果、キャビティ126の内面形状が製品16の外面形状に反映される。
As a result, the
隙間130は、第1型30の固定部112の内周面と第2型32の外周面との間に形成される。この隙間130は、キャビティ126内の空気128は隙間130を経て外に排出可能であるが、キャビティ126内の原料12は隙間130を経て外に漏れることが実質的に阻止される大きさ(半径方向クリアランス寸法)を有している。すなわち、隙間130は、空気128は通過させるが原料12は通過させないというように、選択的通過性を有しているのである。
The
<第1型において可動部を固定部に対して相対的に変位させるためのカム機構> <Cam mechanism for displacing the movable part relative to the fixed part in the first mold>
図3に示すように、圧縮工程においては、前述のように、可動部114が固定部112に接近させられるが、その接近という運動を含め、可動部114の、固定部112に対する相対的な半径方向運動を実現するために、第1送りユニット50は、図6に示すように、カム機構140を備えている。
As shown in FIG. 3, in the compression step, as described above, the
そのカム機構140は、可動部114と一緒に動くカムフォロワ(例えば、ピンまたはローラ)142と、そのカムフォロワ142の運動経路を定義するカムとしての確動カム144(例えば、正面カム、溝カム)とを有する。その確動カム144は、回転ドラム56と一体的に回転する。
The
図5には、第1型30の可動部114の半径方向位置の、回転ドラム56の回転位置の変化に連動した移動が、カムフォロワ142の半径方向位置の、回転ドラム56の回転位置の変化に連動した移動によって実現されることが示されている。
FIG. 5 shows that the movement of the
具体的には、位置R1にある第1型30と、位置R1に対応する位置Q1にある第2型32とが最初に接触する。
Specifically, the
次に、位置R2において、第1型30の固定部112が後退する一方、第1型30の可動部114が少し前進するとともに、位置R2に対応する位置Q2において、第2型32が、第1型30の固定部112の後退分を補う分だけ前進する。
Next, at the position R2, the fixed
さらに、位置R3において、第1型30の可動部114がさらに少し前進するとともに、位置R3に対応する位置Q3において、第2型32が、第1型30の固定部112の後退分を補う分だけ前進する。
Further, at the position R3, the
カムフォロワ142の半径方向位置の、回転ドラム56の回転角の変化に対する連動は、確動カム144のプロファイル(カム溝がそれに沿って延びる線の形状)によって決まる。
The interlocking of the radial position of the
具体的には、その確動カム144は、回転ドラム56と同心のベース円146からの半径方向外向きのリフト量Lが回転ドラム56の回転角の増加につれて上昇する接近セグメント148を有している。その接近セグメント148が存在するおかげで、図3に示すように、圧縮工程が進行するにつれて、可動部114が固定部112に接近して、型14内の原料12の圧縮度が上昇することが実現される。
Specifically, the
ところで、図1に示すように、押固め部材110は、回転ドラム56の外周円に外接しつつ回転ドラム56に平行に延びる回転体または非回転体(例えば、板部材)であり、それの回転軸線の位置が円無限軌道52に対して固定されている。その押固め部材110は、それの作用領域内に第1型30が進入すると、その第1型30の先端面に接触し、それにより、第1型30内に山盛りに堆積された原料12を押し固めてほぼ平坦化する。
Meanwhile, as shown in FIG. 1, the compacting
この押し固めは、回転ドラム56の回転中、いずれかの第1型30が1次加工位置P2に到達するごとに、その第1型30の可動部114を固定部112に対して一時的に前進させることにより、さらに積極的に行うことが可能である。このような可動部114の一時的前進も、カム機構140によって実現される。
During the rotation of the
本実施形態においては、排出工程において、第1型30の可動部114が固定部112に接近させられ、固定部112の先端面から突出し、それにより、可動部114が製品16を第1型30から押し出すことが行われる。この押し出しのための可動部114の半径方向運動も、カム機構140によって実現される。
In the present embodiment, in the discharging step, the
以上、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記[発明の概要]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。 As described above, one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, this is an exemplification, and various forms based on the knowledge of those skilled in the art, including the embodiment described in the section of [Summary of the Invention]. The present invention can be implemented in other forms with modifications and improvements.
例えば、前記実施形態は、固形菓子を製造するための粉末圧縮成形機に本発明を適用したものであるが、例えば、他の固形食物を製造するための粉末圧縮成形機に本発明を適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a powder compression molding machine for producing solid confectionery. For example, the invention is applied to a powder compression molding machine for producing other solid foods. be able to.
Claims (4)
一回転軸線回りに回転するとともにその回転軸線と同軸の外周面を有する回転ドラムであって、複数の第1型を前記外周面上において母線方向と周方向とのうち少なくとも周方向に並ぶように有するものと、
その回転ドラムを一方向に連続回転させるモータと、
少なくとも1つの第2型を保持するホルダと、
そのホルダを前記回転ドラムに対して相対的に、その回転ドラムの接線方向に概して平行な方向と前記回転ドラムの半径方向に概して平行な方向とに運動可能に支持する支持ユニットと、
前記ホルダを前記接線方向と前記半径方向とのうちの少なくとも前記半径方向に概して平行な方向に間欠的にかつ概して直線的に駆動する往復直動アクチュエータと、
前記回転ドラムの回転位置を検出するセンサと、
そのセンサからの出力信号に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御するコントローラと
を含む粉末圧縮成形機。 A powder compression molding machine for manufacturing a product having a target shape by pressing and molding a powdery or granular material into a mold divided into a first mold and a second mold,
A rotating drum that rotates about one rotation axis and has an outer peripheral surface coaxial with the rotation axis, wherein a plurality of first dies are arranged on at least the peripheral direction in the generatrix direction and the circumferential direction on the outer peripheral surface. Have
A motor for continuously rotating the rotating drum in one direction,
A holder for holding at least one second mold;
A support unit for movably supporting the holder relative to the rotating drum in a direction generally parallel to a tangential direction of the rotating drum and a direction generally parallel to a radial direction of the rotating drum;
A reciprocating linear actuator that drives the holder intermittently and generally linearly at least in a direction generally parallel to the radial direction of the tangential direction and the radial direction;
A sensor for detecting a rotational position of the rotating drum,
A controller for performing feedback control of the actuator based on an output signal from the sensor.
前記ホルダを前記接線方向に駆動し、それにより、前記第2型が前記回転ドラム上の成形開始位置に位置決めされるとともに、その後、前記第2型が前記回転ドラム上のいずれかの第1型に係合すると、その係合状態を維持しつつ前記第1型に追従して移動することを可能にする第1アクチュエータと、
前記ホルダを前記半径方向に駆動し、それにより、前記第2型が前記回転ドラム上のいずれかの第1型に接近して係合することを可能にする第2アクチュエータと
を含む請求項1に記載の粉末圧縮成形機。 The reciprocating linear actuator,
Driving the holder in the tangential direction, whereby the second mold is positioned at a molding start position on the rotating drum, and then the second mold is moved to one of the first molds on the rotating drum. And a first actuator that enables the actuator to move following the first mold while maintaining the engaged state;
A second actuator that drives the holder in the radial direction, thereby allowing the second mold to approach and engage any first mold on the rotating drum. A powder compression molding machine according to item 1.
前記ホルダに、前記第2型と同位相に設けられた第1係合部と、
前記回転ドラムに、各第1型ごとにそれと同位相に設けられた第2係合部であって、前記第2型がいずれかの第1型に同期して接近させられると、前記第1係合部と機械的に係合するものと
を含む請求項1または2に記載の粉末圧縮成形機。 further,
A first engaging portion provided on the holder in the same phase as the second mold;
A second engaging portion provided for each of the first molds in the same phase as that of the first mold, wherein when the second mold is approached in synchronization with any one of the first molds, The powder compression molding machine according to claim 1, further comprising: a member that mechanically engages with the engaging portion.
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