JP4140043B2 - 粉体の圧縮成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体を圧縮してタブレットを成形するのに好適な粉体の圧縮成形装置に関するものである。

従来、ダイの成形空間に供給した粉体をＡＣサーボモータによって駆動される上下のパンチによって圧縮してタブレットを成形する粉体の圧縮成形装置が提案されている（特許文献１）。

前記特許文献１に記載されている粉体の圧縮成形装置は、ＡＣサーボモータをコンピュータ制御することで、ダイの成形空間に充填した粉体を上下のパンチにより圧縮して所定の形状および成形密度を備えたタブレットを成形することができる。

特開平８−２１５８９５号公報

しかし、前記特許文献１に記載されている粉体の圧縮成形装置は、圧縮成形の前工程でダイの成形空間に充填される粉体の量を均一にする機能と、ダイの成形空間から溢れ出た余剰粉を成形空間に移送して再利用する機能を備えていない。すなわち、圧縮成形の前工程でダイの成形空間に充填される粉体の量が不均一であると、タブレットの成形密度にバラツキが生じてタブレットの品質を低下させる。また、余剰粉が再利用されないと、粉体のロスが多くなり、ロスを少なく抑えるためには、余剰粉を回収して再利用に供する煩雑な手間が別途必要になる欠点がある。

本発明は、このような問題を解決するものであって、その目的とするところは、圧縮成形の前工程でダイの成形空間に充填される粉体の量を均一にするとともに、余剰粉の再利用を図ることができる粉体の圧縮成形装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る粉体の圧縮成形装置は、成形空間を有するダイと、前記成形空間に出入り可能な上下のパンチと、これら上下のパンチを昇降させて前記成形空間に出し入れさせる駆動源と、前記ダイの成形空間に粉体を充填するとともに、この成形空間から溢れた余剰粉を当該成形空間に移送して再利用し、かつ、前記成形空間から出された圧縮成形品を前記ダイから離れた位置に退避させるための粉体配給兼成形品移動手段とを備え、該粉体配給兼成形品移動手段は、前記ダイを装備した架台に進退自在に載置された粉体の圧縮成形装置において、
前記粉体配給兼成形品移動手段は、仕切部を介して前記進退方向で互いに隣接する下向きに開口した第１の空間と第２の空間とを備え、
これら空間の下端開口部は、粉体配給兼成形品移動手段に嵌め込まれてスプリングにより前記架台の上面に弾圧付勢されて接触する粉体の移送体によって囲まれており、
前記第２の空間の下端開口部を囲む粉体の移送体は、粉体配給兼成形品移動手段に嵌め込まれてスプリングにより前記架台の上面に弾圧付勢されて接触するとともに、粉体配給兼成形品移動手段の移動に伴って前記余剰粉を前記ダイから退避させ、かつ、摺り切る部分と、
粉体配給兼成形品移動手段に嵌め込まれてスプリングにより前記架台の上面に弾圧付勢されて接触するとともに、前記ダイから退避した余剰粉を粉体配給兼成形品移動手段の移動に伴ってダイの成形空間に移送する移送方向にＶ形に開く一対の部分と、
を備えていることを特徴としている。

これによれば、粉体配給兼成形品移動手段の移動により、余剰粉は第２の空間の下端開口部を囲む粉体の移送体における余剰粉をダイから退避させる部分によって押されて、第２の空間から漏れることなくダイの上部から退避する。また、摺り切る部分によって余剰粉はダイの上面と面一な状態に摺り切られるので、粉体を圧縮成形の前工程でダイの成形空間に均一に充填することが可能になる。

ダイの側方に退避した余剰粉は、粉体配給兼成形品移動手段の移動により、粉体の移送体のＶ形に開く一対の部分によって押されて、第２の空間から漏れることなくダイの成形空間に落とし込まれ、さらに、第１の下向き空間内にある粉体は、第１の空間の下端開口部を囲む粉体の移送体によって囲まれて第１の空間から漏れることなく保持されて、圧縮成形の前工程でダイの成形空間に充填されるので、下のパンチの上死点停止時にダイの上部に余剰粉を堆積させて、前記粉体の移送体の余剰粉を摺り切る部分で余剰粉を摺り切ることができる。

本発明によれば、第２の空間の下端開口部を囲む粉体の移送体における余剰粉を摺り切る部分によって、余剰粉はダイの上面と面一な状態に摺り切られるので、粉体を圧縮成形の前工程でダイの成形空間に均一に充填することが可能になるから、タブレットの成形密度を均一化して品質を高めることができる。また、第２の空間の下端開口部を囲む粉体の移送体における余剰粉をダイから退避させる部分によって、ダイの上部から退避した余剰粉は、Ｖ形に開く一対の部分によって第２の空間から漏れることなくダイの成形空間に落とし込んで再利用を図れる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す全体正面図、図２は、図１の側面図である。

図１および図２において、粉体の圧縮成形装置１は、上下方向に貫通した成形空間２ａを有するダイ２と、昇降動作によって成形空間２ａに出入り可能な上のパンチ３および下のパンチ４と、これら上下のパンチ３，４を昇降させて成形空間２ａに出し入れさせる上の駆動源５および下の駆動源６と、これら駆動源５，６の駆動を制御する制御手段７と、上のパンチ３と上の駆動源５との間に介設される上の昇降機構８と、下のパンチ４と下の駆動源６との間に介設される下の昇降機構９と、粉体供給手段１０とを備えている。

ダイ２は、鉛直方向の軸線Ｃを有して架台１１に着脱可能に固定されており、前記軸線Ｃ上でダイ２を挟んで上のパンチ３と下のパンチ４が対向して配置されている。

上の駆動源５は上のパンチ３を駆動し、下の駆動源６は下のパンチ４駆動するためのもので、それぞれはＡＣサーボモータによって構成されており、上の駆動源５は、駆動プーリ１２ａ，従動プーリ１２ｂおよび駆動プーリ１２ａと従動プーリ１２ｂに掛け渡されたタイミングベルト１２ｃからなる動力伝達機構１２を介して上の昇降機構８に連結され、下の駆動源６は、前記と同様の動力伝達機構１２を介して下の昇降機構９に連結されている。

制御手段７は、オペレータによって供給された作動プログラムに基づいて、ＡＣサーボモータからなる上下の駆動源５，６の駆動を制御し、上下の駆動源５，６の駆動が制御されることで、上下のパンチ３，４の作動が制御されるように構成されている。

上の昇降機構８は、前記軸線Ｃ上に位置して従動プーリ１２ｂとともに回転する鉛直方向のボールねじ軸８ａと、このボールねじ軸８ａに螺合して昇降する昇降コマ８ｂとを備え、昇降コマ８ｂに取付けた上のラム１３の下端部に上のパンチ３が着脱可能、かつ下向きの姿勢で取付けられている。また、下の昇降機構９は、前記軸線Ｃ上に位置して従動プーリ１２ｂとともに回転する鉛直方向のボールねじ軸９ａと、このボールねじ軸９ａに螺合して昇降する昇降コマ９ｂとを備え、昇降コマ９ｂに取付けた下のラム１４の上端部に下のパンチ４が着脱可能、かつ上向きの姿勢で取付けられている。

粉体供給手段１０は、漏斗型ホッパーからなる粉体貯留タンク１０ａと、フレキシブルチューブ１０ｂとを備え、フレキシブルチューブ１０ｂは、粉体貯留タンク１０ａの下端部に形成されている粉体滑落口１０ｃと粉体配給兼成形品移動手段１５の内部とを連通させている。

粉体配給兼成形品移動手段１５は、天井部が閉塞され下端を開口した角形箱状のもので、架台１１の上面に幅方向（矢印Ｗ１，Ｗ２方向）の移動を自在に載置されている。この粉体配給兼成形品移動手段１５は、図３，図４および図５に示すように、境界部（仕切部）１５ｄを挟んで、第１の下向き空間１５ａと、この第１の下向き空間１５ａの幅Ｗ１方向に隣接して設けた第２の下向き空間１５ｂとを備え、フレキシブルチューブ１０ｂの先端開口部は第１の下向き空間１５ａに臨んでいる。

また、図５に示すように、粉体配給兼成形品移動手段１５の第１の下向き空間１５ａと第２の下向き空間１５ｂの下端開口部は、架台１１の上面に接触する粉体の移送体１９によって囲まれている。この粉体の移送体１９は、粉体配給兼成形品移動手段１５の外周部の三辺に下から嵌め込まれる部分１９ａ，１９ｂ、１９ｃと、境界部（仕切部）１５ｄに下から嵌め込まれる部分１９ｄとが、粉体配給兼成形品移動手段１５の下端から僅かに突出する若干厚肉のフエルトからなり、これらは、図６に示すように、コイルスプリング２０によって架台１１の上面に弾圧付勢されている。また、図５に示す第２の下向き空間１５ｂの下端開口部は、粉体の移送体１９において粉体配給兼成形品移動手段１５の外周部の二辺に下から嵌め込まれる部分１９ａ，１９ｃの一部と、粉体配給兼成形品移動手段１５の外周部の残る一辺に下から嵌め込まれて、粉体配給兼成形品移動手段１５の移動に伴って後述する余剰粉をダイ２から退避させ、かつ、摺り切る部分１９ｅおよび粉体配給兼成形品移動手段１５に下から嵌め込まれて前記後述する余剰粉をダイ２から退避させ、かつ、摺り切る部分１９ｅに向かってＶ形に開く一対の部分１９ｆ，１９ｆによって囲まれており、前記後述する余剰粉をダイ２から退避させ、かつ、摺り切る部分１９ｅと、一対の部分１９ｆ，１９ｆは、粉体配給兼成形品移動手段１５の下端から僅かに突出する薄肉の合成樹脂からなり、これらは、図７に示すように、コイルスプリング２０によって架台１１の上面に弾圧付勢されている。

図１および図２において、粉体配給兼成形品移動手段１５は、ＡＣサーボモータ１６を駆動源として幅方向（矢印Ｗ１，Ｗ２方向）に進退する。すなわち、図８および図９のように、サーボモータ１６の出力軸１６ａに取付けたピニオン１６ｂを前記幅方向（矢印Ｗ１，Ｗ２方向）にのびて同方向に移動可能なラック１６ｃと噛み合わせ、このラック１６ｃを、直動案内機構２１，２１によって幅方向（矢印Ｗ１，Ｗ２方向）に摺動自在に支持されている移動板２２の一端部に固着し、この移動板２２と粉体配給兼成形品移動手段１５とを連結部材１７によって互いに連結することで、サーボモータ１６の正逆方向の回転に追従して、粉体配給兼成形品移動手段１５を幅方向（矢印Ｗ１，Ｗ２方向）に進退させることができる。また、サーボモータ１６は、オペレータによって制御手段７に供給された作動プログラムに基づいて制御された回転角で正逆方向に回転駆動する。なお、図９において、２３は直動案内機構２１，２１を載置固定した載置板を示し、２４は、前記幅方向（矢印Ｗ１，Ｗ２方向）にのびて形成した切欠部であり、連結部材１７の幅方向（矢印Ｗ１，Ｗ２方向）の進退を許容する機能を備えている。

つぎに前記構成の作動について説明する。制御手段７は、オペレータによって供給された作動プログラムに基づいてＡＣサーボモータからなる上の駆動源５に制御信号を出力して、上の駆動源５を制御された回転角で正逆方向に回転駆動する。これにより、上の駆動源５の駆動力は、動力伝達機構１２を介して上の昇降機構８に伝達され、その昇降コマ８ｂと上のラム１３および上のパンチ３を昇降させる。また、制御手段７は、オペレータによって供給された作動プログラムに基づいてＡＣサーボモータからなる下の駆動源６に制御信号を出力して、下の駆動源６を制御された回転角で正逆方向に回転駆動する。これにより、下の駆動源６の駆動力は、動力伝達機構１２を介して下の昇降機構９に伝達され、その昇降コマ９ｂと下のラム１４および下のパンチ４を昇降させる。

今、粉体配給兼成形品移動手段１５と上下のパンチ３，４が図１０（ａ）の位置にあるとする。このとき、粉体供給手段１０（図１、図２参照）の粉体貯留タンク１０ａに貯留されている粉体は、その自重によりフレキシブルチューブ１０ｂ内を滑落して、粉体配給兼成形品移動手段１５の第１の下向き空間１５ａ内に自動的に供給されている。

一方、後述する理由によって、ダイ２の成形空間２ａにおける下のパンチ４よりも上側の領域には、すでに粉体が充填されている。ここで、下のパンチ４を制御したストロークとサイクルによって成形空間２ａ内で昇降させる（経時矢印ｘ参照）。このように下のパンチ４が昇降することで、成形空間２ａ内に充填されている粉体には、下のパンチ４の上昇による突き上げ力と、下のパンチ４の下降により発生する降下力とを交互に繰り返して作用させることができる。このため、成形空間２ａに充填された粉体の粒子を強制的に揺動して、図１０（ｂ）では成形空間２ａに充填される粉体の量を均一化することができる。また、粉体の粒子を強制的に揺動させることで、粉体の粒子間にある空気を充分に逃がすことができる。したがって、粉体は成形空間２ａに高密度で充填されて、粉体の圧縮特性が改善されることになる。

成形空間２ａ内での下のパンチ４の昇降が終了すると、下のパンチ４は図１０（ｂ）のようにダイ内の上死点で停止する。このとき、余剰粉ａはダイ２の上部で盛り上がって堆積している。ここで、制御手段７は、オペレータによって供給された作動プログラムに基づいてサーボモータ１６（図１および図９参照）に制御信号を出力して、該サーボモータ１６を制御された回転角で駆動する。これにより、サーボモータ１６の駆動力は、図９のラック１６ｃ、移動板２２、連結部材１７などを介して粉体配給兼成形品移動手段１５に伝達され、粉体配給兼成形品移動手段１５を図１０（ｃ）の位置に移動させる。この移動に伴って、余剰粉ａは、当該余剰粉ａをダイ２から退避させる部分１９ｅに押されてダイ２の上部から側方に退避するとともに、成形空間２ａに充填された粉体の上面は摺り切る部分１９ｅによってダイ２の上面と面一な状態に摺り切られるので、粉体を圧縮成形の前工程でダイ２の成形空間２ａに均一に充填することが可能になる。

つぎに、上のパンチ３を図１０（ｄ）のように下降させて、上下のパンチ３，４で成形空間２ａ内の粉体を圧縮してタブレット１８を成形する。タブレット１８の成形が終了すると、上下のパンチ３，４をそれぞれ上昇させて、図１０（ｅ）のように、下のパンチ４でタブレット１８をダイ２の成形空間２ａから突き出す。

つぎに、粉体配給兼成形品移動手段１５を図１０（ｆ）から図１０（ｇ）の位置に移動させると、この移動に伴ってタブレット１８は粉体配給兼成形品移動手段１５の下端部または図３，図４，図５に示す押し部材２５に押されて、図１０（ｇ）の位置に移動し、さらに粉体配給兼成形品移動手段１５が図１０（ｈ）の位置まで移動することで、タブレット１８はダイ２の側方に移動して適宜回収される。

一方、粉体配給兼成形品移動手段１５が図１０（ｅ）の位置から図１０（ｆ）の位置に移動して、タブレット１８がダイ２の成形空間２ａから退避した時点で下のパンチ４を下降させる。したがって、粉体配給兼成形品移動手段１５が図１０（ｆ）の位置から図１０（ｇ）の位置に移動することで、図１０（ｆ）の位置にある余剰粉ａは前記摺り切る部分１９ｅに向かってＶ形に開く一対の部分１９ｆ，１９ｆ（図５参照）により押されて、第２の下向き空間１５ｂから漏れることなくダイ２の成形空間２ａにおける下のパンチ４よりも上側の領域に落とし込まれる。さらに粉体配給兼成形品移動手段１５が図１０（ｈ）の位置に移動すると、第１の下向き空間１５ａ内にある粉体は、第１の下向き空間１５ａの下端開口部を囲む粉体の移送体１９によって囲まれて第１の下向き空間から漏れることなく保持されて、ダイ２の成形空間２ａにおける下のパンチ４よりも上側の領域、詳しくは、下のパンチ４よりも上側の領域に落とし込まれている余剰粉ａよりも上側の領域に充填され、以後は前述の作動が連続して繰り返されることによって、タブレット１８を連続して成形して回収することができる。

このように、本発明は、粉体配給兼成形品移動手段１５によって、圧縮成形の前工程でダイ２の成形空間２ａに充填される粉体の量を均一にすることが容易であるので、タブレットの成形密度を均一化して品質を高めることができる。また、余剰粉ａを回収して再利用に供する煩雑な手間を省略して、余剰粉ａの再利用を図れるので、粉体のロスを極力少なく抑えることができる。さらに、成形されたタブレット１８をダイ２から離れた位置に損傷させることなく退避させることができることで、回収前段階でのタブレットの損傷を回避して、タブレットの品質を低下を抑制することができる。これらのことは、制御手段７から出力される制御信号によって駆動するサーボモータ１６によって、粉体配給兼成形品移動手段１５を進退させるように構成して、粉体配給兼成形品移動手段１５を制御された速度とストロークで正確に進退させるとともに、所定の位置に正確に停止させるようにしていることによって確実に実行することができる。

なお、前記実施形態では、ＡＣサーボモータからなる上下の駆動源５，６によって上下のパンチ３，４を駆動して昇降させる構成で説明しているが、本発明は、前記実施形態にのみ限定されるものではなく、上下の駆動源５，６を通常の電動モータによって構成してもよい。

本発明の一実施形態を示す全体正面図である。 図１の側面図である。 粉体配給兼成形品移動手段の一実施形態を拡大して示す平面図である。 図３の正面図である。 図３の底面図である。 気密保持体における厚肉部の取付け状態の一例を拡大して示す断面図である。 気密保持体における薄肉部の取付け状態の一例を拡大して示す断面図である。 粉体配給兼成形品移動手段と直動案内機構との関係を示す拡大正面図である。 粉体配給兼成形品移動手段とサーボモータとの関係を示す拡大正面図である。 （ａ）〜（ｈ）は作動の説明図である。

符号の説明

１ 粉体の圧縮成形装置
２ ダイ
２ａ 成形空間
３ 上のパンチ
４ 下のパンチ
５ 上の駆動源
６ 下の駆動源
１１ 架台
１５ 粉体配給兼成形品移動手段
１５ａ 第１の下向き空間（第１の空間）
１５ｂ 第２の下向き空間（第２の空間）
１９ 粉体の移送体
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 移送体における粉体配給兼成形品移動手段の外周部の三辺に下から嵌め込まれる部分（粉体配給兼成形品移動手段に嵌め込まれて第１，第２の空間の下端開口部を囲む部分）
１９ｄ 移送体における粉体配給兼成形品移動手段の仕切部に下から嵌め込まれる部分
１９ｅ 移送体における粉体配給兼成形品移動手段の残る一辺に下から嵌め込まれて余剰粉をダイから退避させ、かつ、摺り切る部分
１９ｆ ダイから退避した余剰粉をダイの成形空間に移送する移送方向にＶ形に開く一対の部分
ａ 余剰粉

Claims (1)

1. 成形空間を有するダイと、前記成形空間に出入り可能な上下のパンチと、これら上下のパンチを昇降させて前記成形空間に出し入れさせる駆動源と、前記ダイの成形空間に粉体を充填するとともに、この成形空間から溢れた余剰粉を当該成形空間に移送して再利用し、かつ、前記成形空間から出された圧縮成形品を前記ダイから離れた位置に退避させるための粉体配給兼成形品移動手段とを備え、該粉体配給兼成形品移動手段は、前記ダイを装備した架台に進退自在に載置された粉体の圧縮成形装置において、
   前記粉体配給兼成形品移動手段は、仕切部を介して前記進退方向で互いに隣接する下向きに開口した第１の空間と第２の空間とを備え、
   これら空間の下端開口部は、粉体配給兼成形品移動手段に嵌め込まれてスプリングにより前記架台の上面に弾圧付勢されて接触する粉体の移送体によって囲まれており、
   前記第２の空間の下端開口部を囲む粉体の移送体は、粉体配給兼成形品移動手段に嵌め込まれてスプリングにより前記架台の上面に弾圧付勢されて接触するとともに、粉体配給兼成形品移動手段の移動に伴って前記余剰粉を前記ダイから退避させ、かつ、摺り切る部分と、
   粉体配給兼成形品移動手段に嵌め込まれてスプリングにより前記架台の上面に弾圧付勢されて接触するとともに、前記ダイから退避した余剰粉を粉体配給兼成形品移動手段の移動に伴ってダイの成形空間に移送する移送方向にＶ形に開く一対の部分と、
   を備えていることを特徴とする粉体の圧縮成形装置。

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