JP4881735B2 - 杵及びそれを用いた回転式圧縮成型機 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体等の成型材料を圧縮して成型品を製造するために使用する杵及びそれを用いた回転式圧縮成型機に関するものであり、具体的には、二重構造の杵、及びそれを用いて、核を有する成型品等複数のパーツからなる成型品の製造を可能とする回転式圧縮成型機に関するものである。

粉粒体等に代表される成型材料を圧縮固化して成型品を製造する方法は、広範な産業分野において汎用されており、例えば、医薬品や食品（機能性食品、一般食品）のみならず、半導体封止樹脂の成型、電池関連製品の成型、粉末冶金関連製品の成型、電子機能部品の成型などの電子材料分野、農薬やサニタリー製品の分野にも用いられている。その中で、医薬品分野においては、成型品中に内核を有する成型品は、内核（中心錠）の周囲に外層とする成型材料を配置し圧縮成型して作ることから、有核錠と呼ばれている。

従来、有核錠のような核を有する成型品は、あらかじめ別の打錠機にて成型品としての核を製造し、その成型品としての核を外層成型材料が供給充填された有核打錠機の臼内に供給した後、更に外層成型材料を供給、圧縮成型する方法で製造していた。この製造方法では、一般的な圧縮成型品を製造する方法に比べて作業量が多く、生産効率が低いことが大きな問題となっていた。また、無核や多核、核の位置のズレ等の、核供給に関連した問題があるため、品質保証上、核供給の監視や最終成型品の検査に複雑な機構・装置が必要となり、機械の大型化、複雑化といった状況を生じている。

そこで、本願発明者らは、特許文献１に記載されているように、粉粒体等成型材料から効率よく一度に有核成型品を製造する方法及び装置を考案するに至った。当該方法は、臼と上下杵を有し、少なくとも上杵が、好ましくは上下両方の杵が、中心杵とその中心杵の外周を取り巻く外杵との二重構造からなり、該中心杵と外杵がどちらも摺動可能であると共に圧縮操作が可能である圧縮成型手段を用いた、有核成型品の製造方法である。当該製造方法は、基本的には上下二重構造杵を使用し、核用成型材料と外層用成型材料のそれぞれの供給充填工程と、核用成型材料及び／又は外層用成型材料の圧縮成型工程と、核を含有する成型品全体の圧縮成型工程とを含むものである。ここでは、この方法を実施するための回転式圧縮成型機として、中心杵、外杵のそれぞれの圧縮操作を独立で実施する形体のものが記載されており、圧縮機構が複雑になっている。尚、有核でないタイプの成型品を製造する回転式圧縮成型機を開示する特許文献２においても、同様の状況である。

更に、本願発明者らは、前述のような有核成型品の製造方法を実施するための装置として、特許文献３に記載の回転式圧縮成型機を考案するに至った。この特許文献３に記載の回転式圧縮成型機の二重構造の杵である上杵は、中心杵の頭部が外杵の頭部から突出し得るように構成され、中心杵の頭部が外杵の頭部から最も突出した状態で中心杵を外杵に係合させると共に中心杵の杵先と外杵の杵先がほぼ揃う状態とし、両者が一体に作動し得るようにしている。このタイプの二重構造の上杵は、中心杵の杵先と外杵の杵先がほぼ揃う状態と中心杵の杵先が外杵の杵先より突出した状態とを可能とするが、外杵の杵先が中心杵の杵先より突出した状態は構造上不可能である。

一方、二重構造の杵である下杵は、中心杵の頭部を外杵の端部より突出させた構造で、杵先とは反対側において中心杵が最も外杵内部に入った状態、つまり、中心杵を中心杵杵先方向に向かって外杵内部に最も押し込んだ状態で、中心杵と外杵とを係合させると共に中心杵の杵先と外杵の杵先がほぼ揃う状態とし、両者が一体に作動し得るようにしている。このタイプの二重構造の下杵は、中心杵の杵先と外杵の杵先がほぼ揃う状態と外杵の杵先が中心杵の杵先より突出した状態とを可能とするが、中心杵の杵先が外杵の杵先より突出した状態は構造上不可能である。このように、特許文献３に記載の二重構造の杵は係合させて作動させるため、回転式圧縮成型機の圧縮機構は簡略化されるが、杵の動きは制限される。

他に二重構造の杵としては、中心杵固定型の二重構造の杵が挙げられる。例えば、医薬品や食品として用いられるトローチ等の成型品中心部分が貫通し空洞化している成型品等は、中心杵固定型の二重構造の杵を用いて製造される。中心杵固定型の二重構造の杵とは、下杵が中心杵と外杵とを持つ二重構造であり、上杵が圧縮時、下中心杵を上杵内部に格納可能な上杵中心に空洞を有する杵である。当該下中心杵及び上中心杵用の空洞により、成型品の中心部が空洞化している成型品を製造することができる。この例は中心杵を固定した二重構造の杵であるが、中心杵を自由に摺動可能とした二重構造の杵としては、前述の特許文献１に記載の二重構造の杵以外に、セラミック、フェライト成型等の成型に用いる中心杵移動型の二重構造の杵が挙げられる（非特許文献１）。当該二重構造の杵の中心杵、外杵の摺動は、圧縮成型機に配設されたそれぞれの杵軌道により独立に案内され、圧縮時においては、中心杵および外杵のそれぞれに設けられた圧縮成型機からの押圧を受け止める圧縮部により独立して圧縮されるため、通例、これら二重構造の杵における圧縮においては、特許文献３に記載の二重構造の杵のような中心杵と外杵が係合して圧縮する構造を持たない。
国際公開第ＷＯ０１／９８０６７号パンフレット 国際公開第ＷＯ０３／０１８３０２号パンフレット 国際公開第ＷＯ０２／０９００９８号パンフレット セラミックス粉末成形による形状付与の課題と対策−粉末ＣＮＣ多段プレスの特徴と課題−粉体工学会誌３８，ｐ１８４−１９０（２００１）

本願発明者らは、前述の特許文献３に記載の二重構造杵を有する回転式圧縮成型機を使用して有核成型品を製造する場合に、最終圧縮工程に至る迄の外層用成型材料及び／又は核用成型材料の圧縮成型工程後に、各層の重量及び厚みが適切であるかを管理するための各層の検体採取において、一部の検体のサンプリングが困難であることがわかった。それは、下杵の杵先形状がＲ面、特に曲率半径の小さなＲ面（深いＲ面）のときに、例えば、成型品底部のパーツとなる外層仮成型品が薄層の場合である。下杵の杵先がＲ面を持つため、中心杵の杵先と外杵の杵先が連続したＲ面を持つように杵先を揃え、下杵の杵先が回転盤と同一水準となる状態に押し上げても、中心杵の杵先上の仮成型品の高さが回転盤面より低い場合もあり、このような場合に、回転盤面に設置されたサンプリングのためのスクレイパーが成型品に届かないからである。このように、各層の検体のサンプリングができないと、成型品製造工程中の品質保証ができないことになる。

また、特許文献３に記載の二重構造の杵の上杵は、中心杵のみによる圧縮操作においては、外杵の頭部より突出した中心杵の頭部のみを押圧する必要があり、中心杵と外杵を揃えた状態での圧縮操作においては、中心杵の頭部を回避した状態で外杵の頭部のみを押圧する必要性がある。そのため、杵の頭部形状は、通常の杵に比べて大きく複雑な構造を有していた。即ち、回転式圧縮成型機の高速運転に必須となる杵の小型化が困難となり、低速運転を余儀なくされていた。

更に、特許文献３に記載の二重構造の杵を用いた回転式圧縮成型機により有核成型品を製造した場合、当該成型機の製造条件によっては、成型品の側面強度が低い成型品が生じることがわかった。即ち、有核成型品の側面外層部分の粉末密度が十分でなく、成型品の強度が低下する場合があることがわかった。そこで、本願発明は、これら製造工程および成型品そのものに関する諸問題を、一挙に解決するためになされたものである。

前述の諸問題を解決するためには、特許文献３に記載の二重構造の杵の特徴である中心杵と外杵の係合という発想を残したまま、直接的に圧縮する杵を中心杵か外杵のどちらかに限定し、しかも、杵の動きの自由度を上げる必要がある。本願発明者らは、このような着眼をもとに、係合の有無を可変にするという発想に至り、本発明を完成した。即ち、本発明は、以下に記載するような杵及びそれを用いた回転式圧縮成型機である。

本発明の杵は、中心杵とその中心杵の外周を取り巻く外杵とからなり、該中心杵と外杵とがどちらも摺動可能でかつ押圧可能である杵であって、中心杵と外杵との相対位置を制限する相対位置制限手段を有し、該相対位置制限手段が、中心杵の杵先が外杵の杵先より突出する第一位置と、中心杵の杵先が外杵の杵先とほぼ一致する第二位置とを制限すると共に、中心杵の杵先が外杵の杵先内に退避する第三位置を制限しないものであることを特徴とする。

本発明において、相対位置制限手段は、中心杵と外杵との係合の有無を変えることにより機能するもので、基本的には、杵加圧方向における中心杵と外杵の相対的な位置（相対位置）を調整し制限する手段であり、中心杵と外杵の独立した動きを可能とする範囲を可変的に制限するものである。即ち、相対位置制限手段のある作動位置において、中心杵の杵先と外杵の杵先の位置関係を前記第一位置に、また、相対位置制限手段のある係合位置においては、中心杵の杵先と外杵の杵先の位置関係を前記第二位置に規定するものである。尚、中心杵の杵先が外杵の杵先内に退避する第三位置を制限しないものとは、第三位置が特定の位置に制限されるものではないことを指し、中心杵の杵先の位置が外杵の杵先内の任意の位置まで退避できる状態を指すものである。この第三位置におけるそれぞれの杵先の位置関係は、中心杵の杵先が外杵の杵先内にある状態、言い換えれば、外杵の杵先が中心杵の杵先の位置より突出した状態を指すものである。

前記相対位置制限手段とは、例えば、中心杵に設けられる第一制限体と外杵に設けられる第二制限体とからなり、第一制限体及び第二制限体はいずれも環状で凹部と凸部とを備える凹凸部を有してなり、第一制限体と第二制限体とは、第一制限体の凹凸部と第二制限体の凹凸部とが対向するように設けられ、第一制限体と第二制限体との少なくとも一方が中心杵の杵軸に対し回動可能で、当該回動の結果、一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接し得る位置、又は両方の制限体の凸部同士が当接し得る位置になるものが挙げられる。このような構成の相対位置制限手段にあっては、前記第一制限体と第二制限体との一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接した際に中心杵と外杵との相対位置が第一位置となり、前記第一制限体と第二制限体との凸部同士が当接した際に中心杵と外杵との相対位置が第二位置となる。また、第一制限体と第二制限体とが離れた状態で、中心杵の杵先が外杵の杵先内に退避する第三位置となる。

前述のような制限体においては、第一制限体が中心杵の杵軸に対し回動可能で、前記第二制限体が中心杵の杵軸に対し回動しない構造を有するものが好ましいものとしてあげられる。また、制限体の位置については、第一制限体が中心杵の杵先とは反対の中心杵頭部近傍に設けられ、第二制限体が外杵の杵先とは反対の外杵端部近傍に設けられたものが好ましいものとして挙げられる。このような制限体の回動を制御する手段としては、前記第一制限体と第二制限体との回動可能な一方の制限体に取り付けられ、外部の回動駆動手段で案内されることにより、前記回動可能な一方の制限体の回動を制御する回動制御手段が好ましいものとして挙げられる。この回動制御手段の形態は、特に限定されるものではなく、例えば平面視ベル型の板状物を有するものを例示することができる。

一方、本発明の回転式圧縮成型機は、前記した二重構造を有する杵を用いた回転式圧縮成型機である。即ち、フレーム内に回転盤を回転可能に配設し、その回転盤に臼孔を有する臼を所定のピッチで設けると共に、各臼の上下に上杵及び下杵が上下摺動可能に保持され、上杵及び下杵が、中心杵とその中心杵の外周を取り巻く外杵とからなり、該中心杵と外杵がどちらも摺動可能であると共に圧縮操作が可能であり、成型材料をそれぞれの臼内又は下外杵に囲まれる下中心杵上の空間に供給する複数の成型材料供給充填部と、下外杵に囲まれる下中心杵上の空間に供給充填された成型材料を圧縮成型するために上中心杵と下中心杵とを押圧操作する予圧縮手段と、最後の供給充填部により供給充填された成型材料を含む成型品全体を圧縮成型するために、上杵及び下杵を押圧操作する本圧縮手段とを備える回転式圧縮成型機であって、少なくとも上杵が、中心杵と外杵との相対位置を制限する相対位置制限手段を有し、該相対位置制限手段が、中心杵の杵先が外杵の杵先より突出する第一位置と、中心杵の杵先が外杵の杵先とほぼ一致する第二位置とを制限すると共に、中心杵の杵先が外杵の杵先内に退避する第三位置を制限しないものであることを特徴とする。本発明の回転式圧縮成型機においては、更に下杵についても、上杵同様の相対位置制限手段を有する杵とすることが好ましい。

ここで、相対位置制限手段及び制限体等、杵に関係する部分については、前記説明のとおりである。本発明の回転式圧縮成型機内には、前記回動可能な制限体の回動を制御する回動制御手段を案内する回動駆動手段を備えている。例えば、回動制御手段が、平面視ベル型の板状物である場合、回動駆動手段は、前記回動制御手段を案内する軌道の幅、及び当該軌道の内側壁面と杵の中心軸の水平軌跡との間の距離を変えることによって、回動制御手段の回動を制御している。

本発明の回転式圧縮成型機は、例えば、予圧縮手段により成型材料を圧縮した後に、最後の成型材料供給充填部において、下中心杵と下外杵との相対位置が第一位置となり、更に供給充填された成型材料を含む成型品全体の本圧縮の際に、下中心杵と下外杵との相対位置が第二位置となる態様とすることができる。即ち、相対位置制限手段が、前述のように第一制限体と第二制限体とからなる実施形態においては、最後の成型材料供給充填部において、一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接した状態とすることで、下中心杵と下外杵との相対位置を第一位置とする。更に、供給充填された成型材料を含む成型品全体の本圧縮のために、両方の制限体の凸部同士が当接した状態とすることで、下中心杵と下外杵との相対位置を第二位置とする。

更に、下中心杵と下外杵との相対位置が第一位置から第二位置になる間に、成型材料を圧縮する予圧縮手段を有する態様とすることもできる。即ち、一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接した状態から、両方の制限体の凸部同士が当接した状態になる間に、成型材料を圧縮する予圧縮手段を加えるものである。

本発明の回転式圧縮成型機は、成型材料供給充填部が、第一成型材料を供給する第一成型材料供給充填部と、第二成型材料を供給する第二成型材料供給充填部からなり、予圧縮手段が第一成型材料を圧縮するための予圧縮手段からなる態様とすることができる。この態様においては、更に、第二成型材料を上中心杵と上外杵により予圧縮する手段を設けることもできる。

本発明の回転式圧縮成型機はまた、成型材料供給充填部が、第一成型材料を供給する第一成型材料供給充填部と、第二成型材料を供給する第二成型材料供給充填部と、第三成型材料を供給する第三成型材料供給充填部とからなり、予圧縮手段が、第一成型材料を圧縮するための第一予圧縮手段と、第二成型材料を圧縮するための第二予圧縮手段とからなる態様とすることもできる。

本願発明の杵は、特に上杵として使用する場合に、従来のような複雑な杵頭部構造とする必要が無く、杵全体を小型化できるため、回転式圧縮成型機に使用した場合に、その高速運転を可能とすることができる。それでいて、係合させて圧縮操作をすることができるため、回転式圧縮成型機の圧縮手段は、複雑化することがない。

また、杵の動きの自由度が高いため、本願発明の杵を回転式圧縮成型機の下杵に使用した場合にも、様々な効果がある。まず一つは、途中に製造される仮成型品、即ち、下杵上の回転盤面より下方に位置する仮成型品を試料として採取することが可能となり、成型品製造工程中の品質保証が可能となる。また、特に有核成型品を製造する場合には、下中心杵を下外杵から突出させた状態で最後の外層用成型材料の供給充填工程を行うことにより、成型品側面部分の外層用成型材料の充填密度を高めることができるため、成型品の強度を上げることが可能となる。更に、前記のように下中心杵を下外杵から突出させた状態で最後の外層用成型材料の供給充填工程を実施する場合は、核用成型材料の供給充填工程の前に行われる外層用成型材料の供給充填工程を省略することも可能となるため、２回の成型材料の供給充填工程で、有核成型品を製造することができる。

本発明の回転式圧縮成型機の一実施形態を示す断面図。 本発明の回転式圧縮成型機の一実施形態において、有核成型品の製造工程の流れと回転盤の作動に対する杵の動きとを展開して示す展開図。 同実施形態の上杵の断面図。 同実施形態の第一制限体の斜視図。 同実施の形態における、第一成型材料充填時（ａ）及び第一予圧縮時（ｂ）の上杵及び下杵の状態を示す要部拡大断面図。 同実施の形態における、第二成型材料充填時（ａ）及び第二予圧縮時（ｂ）の上杵及び下杵の状態を示す要部拡大断面図。 同実施の形態における、第三成型材料充填時（ａ）及び仮圧縮時（ｂ）の上杵及び下杵の状態を示す要部拡大断面図。 同実施の形態における、本圧縮時（ａ）及び成型品取り出し時（ｂ）の上杵及び下杵の状態を示す要部拡大断面図。 同実施の形態における回転式圧縮成型機に備えられた、制限体案内レール幅、及び当該軌道の内側壁面と杵の中心軸の水平軌跡との間の距離を変えることによって、回動の制御を実施する回動制御及び駆動手段の作動を示す模式図。 同実施形態における圧縮成型工程の原理を示す原理説明図。 本発明の一実施形態である、外杵先端部内面に、先端に向かって拡開するテーパ面を備える下杵の杵先の拡大断面図。 第一及び第二制限体の変形例を示す斜視図。 回動制御手段の変形例を示す斜視図。 回動制御手段及び回動駆動手段の別態様で、（ａ）制限体上の突起を回動駆動手段である外部突起と接触させ制限体を回動する態様、（ｂ）制限体に配置した歯車回動駆動手段の歯と歯合させ制限体を回動する態様、（ｃ）制限体に配置した歯車を、歯合する歯付アームの往復により制限体を回動する態様、（ｄ）制限体に配置した摩擦体と、この摩擦体と摩擦接触する回動駆動手段により制限体を回動する態様、（ｅ）制限体に配置した磁石と回動駆動手段の磁石との反発力又は吸引力により制限体を回動する態様。 本発明の杵の一実施形態（図３に対応するもの）の特に相対位置制限手段の部分を示す斜視図。 本発明の回転式圧縮成型機の別の一実施形態において、有核成型品の製造工程の流れと回転盤の作動に対する杵の動きとを展開して示す展開図。

ここからは、本発明の二重構造の杵及び回転式圧縮成型機、更にはそれらを用いた有核成型品等の製造工程について、その実施の一形態を、図１〜図１６を参照して説明する。尚、本明細書において、成型材料という用語は、湿式、乾式の両者を含む粉粒体等、成型可能なあらゆる材料であり、また、粉粒体という用語は、粉末、顆粒、及びそれに類するものをすべて含めて使用している。成型材料としては、好ましくは粉粒体を使用する。

まず、本発明の回転式圧縮成型機の一実施形態として、有核成型品を製造する回転式圧縮成型機について説明する。この実施形態の回転式圧縮成型機は、上杵５及び下杵６に後述する本発明の二重構造の杵を使用している。

第１図に示すように、この回転式圧縮成型機は、フレーム１内に回転盤３を立シャフト２を介して水平回転可能に設置し、その回転盤３の円周方向に臼孔４ａを有する臼４を複数、所定のピッチで設けると共に、各臼４の上下に上杵５及び下杵６を上下摺動可能に保持させてある。上杵５、下杵６のそれぞれの先端すなわち杵先を臼孔４ａに挿入した状態で、第２図に示す予圧縮手段である上第一予圧縮ロール７Ａ、下第一予圧縮ロール８Ａ、上第二予圧縮ロール７Ｂ及び下第二予圧縮ロール８Ｂと、本圧縮手段である上本圧縮ロール７Ｃ及び下本圧縮ロール８Ｃとの間を順次前述の順に通過させると、臼孔４ａ内又はその内部の下外杵６２内に充填した成型材料を圧縮成型し得るように、各上圧縮ロール７Ａ、７Ｂ、７Ｃと各下圧縮ロール８Ａ、８Ｂ、８Ｃとが立シャフト２を中心として回転盤３の上下位置に配設してある。

成型材料の充填機構は、第一、第二及び第三成型材料供給充填部ＰＳＤ１、ＰＳＤ２、ＰＳＤ３（図２）が、それぞれ対応する成型材料を貯留するホッパと、ホッパより供給される成型材料を臼孔４ａに供給するオープンフィードシュー、撹拌フィードシュー等の成型材料供給充填装置を組み合わせて構成されるものである。第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１は、第２図に示すように、臼４が上第一予圧縮ロール７Ａ及び下第一予圧縮ロール８Ａの位置に至る前の位置に配置されている。同様にして、第二成型材料供給充填部ＰＳＤ２は、臼４が上第二予圧縮ロール７Ｂ及び下第二予圧縮ロール８Ｂの位置に至る前の位置に、第三成型材料供給充填部ＰＳＤ３は、臼４が上本圧縮ロール７Ｃ及び下本圧縮ロール８Ｃの位置に至る前の位置に配置されている。尚、これらの成型材料供給充填部ＰＳＤ１、ＰＳＤ２、ＰＳＤ３は、この分野で広く知られている成型材料供給充填装置を使用することができるので、第２図においては、その配設位置のみを示すものである。

立シャフト２は、図１に示すように、その下端近傍に固定されたウォームホイール２２が回転することにより回転する。ウォームホイール２２は、ウォーム２３と歯合しており、主動モータ２５の駆動力がＶベルト２４を介して伝達される。

フレーム１内には、上中心杵５１と上外杵５２のそれぞれの摺動を案内するための上中心杵ガイドレール３１と上外杵ガイドレール３２が、立シャフト２の上端近傍に設置されている。上中心杵ガイドレール３１と上外杵ガイドレール３２により、上中心杵５１と上外杵５２は、成型材料の充填される位置の近傍で最も高い位置まで案内され、各上ロール７Ａ、７Ｂ、７Ｃに達する位置では、その各上ロール７Ａ、７Ｂ、７Ｃ下に入り込む低い位置にまで案内される。

また、下中心杵６１と下外杵６２のそれぞれの摺動を案内するための下中心杵ガイドレール３４と下外杵ガイドレール３３が、回転盤３の下方に取り付けられている。下中心杵ガイドレール３４と下外杵ガイドレール３３とにより、下中心杵６１及び下外杵６２は、第一、第二及び第三分量レール３５、３６、３７間を昇降案内される。すなわち、下中心杵６１は、第２図に示す各ロール７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ間を通過するまでは、その頭部６１ｂが下中心杵ガイドレール３４を摺動移動することにより、下外杵６２とは独立に上下方向に移動し、第一、第二及び第三分量レール３５、３６、３７まで案内されるものである。下中心杵ガイドレール３４は、第一、第二及び第三分量レール３５、３６、３７とは異なり、臼４内の圧縮成型品を取り出すまでは、下中心杵６１をほぼ一定の高さにおいて案内する。

更に、上中心杵ガイドレール３１の下方位置、及び下中心杵ガイドレール３４の上方位置に、上中心杵５１に設けられる第一制限体５１ｃ及び下中心杵６１に設けられる第一制限体６１ｃの回動制御を行うための制限体案内レール３１ａ、３３ａがそれぞれ一体に配設されている。

このような構成において、図２に示すように、回転盤３の回転により上杵５及び下杵６が、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１、上及び下第一予圧縮ロール７Ａ、８Ａ、第二成型材料供給充填部ＰＳＤ２、第二予圧縮ロール７Ｂ、８Ｂ、第三成型材料供給充填部ＰＳＤ３、本圧縮ロール７Ｃ、８Ｃの順に進行して、有核成型品を製造するものである。この実施形態にあっては、第一成型材料ＰＤ１と第三成型材料ＰＤ３とは同一のものであり、核となる第二成型材料ＰＤ２はそれらとは異なっている。尚、本実施形態においては、圧縮ロールとして円盤状のロールを用いて杵を加圧しているが、圧縮操作が可能である手段であれば、どのような圧縮手段を用いても構わない。例えば、ロール以外に汎用される軌道そのものによる圧縮や小型の連続した複数ロールによる圧縮など、いずれを用いても構わない。更に、予圧縮と本圧縮で圧縮方法が異なっても構わないが、本圧縮においては、高圧力での圧縮を可能とするべくロールを用いることが好ましい。

図２の実施形態においては、上及び下第一予圧縮ロール７Ａ、８Ａ、第二予圧縮ロール７Ｂ、８Ｂ、本圧縮ロール７Ｃ、８Ｃの３ケ所の圧縮ロールが配設されているが、必要に応じて圧縮部位を増設する場合がある。例えば、最後の成型材料供給充填部ＰＳＤ３の後位置、本圧縮ロール７Ｃ、８Ｃを通過する前位置に、下中心杵６１と下外杵６２との相対位置が第一位置から第二位置になる間に、成型材料を圧縮する予圧縮手段を設ける態様が挙げられる。

前述の下中心杵６１と下外杵６２との相対位置が第一位置から第二位置になる間の予圧縮については、有核成型品の成型品側面部分の外層用成型材料の充填密度を高め、成型品の強度を上げるために、下外杵６２を引き上げて下外杵杵先６２ｄを下中心杵杵先６１ｄに揃える段階で、連続的に実施するのが好ましい。即ち、下外杵６２を下中心杵杵先６１ｄの方向に引き上げる間、下杵６上の成型品及び成型材料を上杵５により連続的に加圧するのである。尚、好ましくは無いが、連続的に加圧すること無く、一時的あるいは間歇的に加圧しても良い。

次に、本発明の二重構造の杵の一実施形態について、主として図３〜図１３を用いて詳細に説明する。この実施形態にあっては、上杵５及び下杵６の両方が本発明の二重構造の杵を使用しているので、これらの図面に示される上杵５を中心にその構造を説明する。

この上杵５は、図３に示すように、上中心杵５１と、その上中心杵５１の外周を取り巻く上外杵５２と、相対位置制限手段（図１５に外観図を示す）を構成する一対の制限体である第一制限体５１ｃ及び第二制限体５２ｃとを少なくとも備えてなる。上中心杵５１は、上外杵５２内に摺動可能でかつ押圧可能に具備されるもので、胴部５１ａと、その胴部５１ａの上端に形成される頭部５１ｂと、頭部５１ｂの下側に取り付けられる相対位置制限手段である第一制限体５１ｃと、胴部５１ａの下端から延出させた杵先５１ｄとを備えている。杵先５１ｄは、製造される成型物の内部に内蔵される成型物、例えば有核成型品の場合の核の外径に対応する外径を有している。頭部５１ｂは、通常、胴部５１ａより大きな外形を有し、上中心杵ガイドレール３１に案内されて摺動する。

次に上外杵５２について説明する。上中心杵５１の外周を取り巻く上外杵５２は、円筒形状をしており、上中心杵５１の胴部５１ａが納められる胴部５２ａと、胴部５２ａの上端部に取り付けられる相対位置制限手段を構成する第二制限体５２ｃと、上中心杵５１の杵先５１ｄの外周を囲む杵先５２ｄとを有している。胴部５２ａの上端近傍にはガイドローラー５２ｅが設けてあり、上外杵ガイドレール３２上を摺動移動する。杵先５２ｄは、臼孔４ａの内径と略同一の外径を有している。

相対位置制限手段を構成する第一制限体５１ｃは、上中心杵５１の上端部である頭部５１ｂの下側、言い換えれば胴部５１ａの上端部分に、上中心杵５１の杵軸に対し回動可能に取り付けられている。即ち、第一制限体５１ｃは、上中心杵５１と共に上下動するが、上中心杵５１に対して独立して回動する。第一制限体５１ｃは、図４に示すように、環状の基台部５１ｃｄに、凸部５１ｃａと凹部５１ｃｂとが交互に形成されてなるもので、凸部５１ｃａと凹部５１ｃｂとは、下側、つまり第二制限体５２ｃの方向に向けて形成されている。この実施形態では、凸部５１ｃａと凹部５１ｃｂとが、５個ずつ形成してある。第一制限体５１ｃは、回動制御手段である平面視ベル型の板状物５１ｃｃと一体に形成されている。このベル型の板状物５１ｃｃは、回動駆動手段である制限体案内レール３１ａにより、進行方向に対する横方向の動きを制限された状態で案内され、その案内される軌道の幅、つまり制限体案内レール３１ａの幅、及び当該軌道の内側壁面と杵の中心軸の水平軌跡との間の距離を変えることによって、回動を制御されるものである。尚、本明細書で言う、制限体の回動を制御する回動制御手段とは、制限体案内レール３１ａ等の杵の外部に設けられる回動駆動手段により制御される対象を示す。

ベル型の板状物５１ｃｃには、第一制限体５１ｃを上中心杵５１に回動可能に取り付けるための制限体落ち止めピン５１ｆを螺着するねじ孔５１ｃｆが設けてある。この制限体落ち止めピン５１ｆに対応して、上中心杵５１の頭部５１ｂの近傍には、環状溝５１ｃｚが設けてある。第一制限体５１ｃは、第３図に示すように、中心杵５１が貫通した状態で、ねじ孔５１ｃｆに螺合された制限体落ち止めピン５１ｆの先端部が環状溝５１ｃｚに係合することにより、回動し得る状態で上中心杵５１と共に上下動が可能となるよう取り付けられている。

一方、第二制限体５２ｃは、第一制限体５１ｃと基本的に同型で、その凹部５２ｃａと凸部５２ｃｂとを上側、つまり第一制限体５１ｃの方向に向けて上中心杵５１の杵軸に対して回動しないように、上外杵５２に取り付けられている。このため、第二制限体５２ｃには回動制御手段であるベル型の板状物は付いておらず、また前記ベル型の板状物５１ｃｃとは一体になっていない。なお、図１５において、（ａ）は、図５の（ｂ）に図示した上外杵５２と上中心杵５１との位置関係に対応する相対位置制限手段を図示するものであり、同様に、（ｂ）は図７の（ｂ）のものに、（ｃ）は図７の（ａ）のものにそれぞれ対応するものである。

この実施形態にあっては、下杵６も上述の上杵５と基本的に同様の形態を有している。すなわち、この下杵６は、下中心杵６１とその下中心杵６１の外周を取り巻く下外杵６２とからなる。下中心杵６１は、下外杵６２内に摺動可能でかつ押圧可能に具備されるもので、胴部６１ａと、その胴部６１ａの上端に形成される頭部６１ｂと、頭部６１ｂの上側に取り付けられる相対位置制限手段である第一制限体６１ｃと、胴部６１ａの上端から延出させた杵先６１ｄとを備えている。この下中心杵６１における第一制限体６１ｃにおいても、ベル型板状体６１ｃｃが一体に形成されている。また、下外杵６２は、円筒形状をしており、下中心杵６１の胴部６１ａが納められる胴部６２ａと、胴部６２ａの下端部に取り付けられる相対位置制限手段を構成する第二制限体６２ｃと、下中心杵６１の杵先６１ｄの外周を囲む杵先６２ｄとを有している。尚、上杵５と下杵６との相違点は、長さ寸法及び、下中心杵杵先６１ｄの下外杵杵先６２ｄからの突出の程度等である。

以下に、本発明の二重構造の杵及び回転式圧縮成型機を用いた有核成型品の製造工程に沿って、上杵５及び下杵６の作動、及びそれを案内するための回転式圧縮成型機との関係について詳細に説明する。尚、本実施の形態における有核成型品は、外層となる第一成型材料ＰＤ１、核となる第二成型材料ＰＤ２、及び外層となる第三成型材料ＰＤ３のそれぞれの供給充填及び圧縮工程を経て製造される。

最初に、第一成型材料ＰＤ１を供給充填するために、下中心杵６１が、下中心杵ガイドレール３４により第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１まで案内され、続いて、第一分量レール３５により充填する第一成型材料ＰＤ１の量に合わせ、所定の高さに保持される。これと同時に、下外杵６２は、その杵先６２ｄが臼４の上面とほぼ一致するように、下外杵ガイドレール３３により案内され、その位置に保持される。この状態において、臼孔４ａ内の下中心杵６１の杵先６１ｄ上の、下外杵６２の杵先６２ｄに囲まれる空間に、有核成型品の外層を形成する第一成型材料ＰＤ１が、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１により充填される。ここでは、下杵６の第一制限体６１ｃと、第二制限体６２ｃとは離れた状態にあり、つまり、下中心杵６１と下外杵６２との相対位置は、第三位置に保持されるものである。

この時、上杵５は、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１において、第一成型材料ＰＤ１の充填に干渉しないように保持される。すなわち、上杵５は、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１に至るまで、好ましくは上中心杵５１の杵先５１ｄが上外杵５２の杵先５２ｄから突出しない状態で、上中心杵５１が上中心杵ガイドレール３１により、また上外杵５２が上外杵ガイドレール３２によりそれぞれ最高位置まで案内される。そして、上杵５はその位置を保持した状態で、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１に達し、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１を通過する（図５の（ａ））。

臼孔４ａ内の前述の空間に、第一成型材料ＰＤ１が充填された後、上杵５が、第一予圧縮ロール７Ａに達するまでに、上外杵５２がその杵先５２ｄを臼４の上面とほぼ一致する位置まで上外杵ガイドレール３２により案内される。但し、杵先５２ｄは臼４の上面と接することは無い。そして、上杵５が第一予圧縮ロール７Ａを通過する時、上中心杵５１の杵先５１ｄが第一成型材料ＰＤ１の充填された前述の臼孔４ａ内の空間に挿入される。

この時、上杵５の第一制限体５１ｃと第二制限体５２ｃとは、第一制限体５１ｃの凹部５１ｃｂに第二制限体５２ｃの凸部５２ｃａが進入した状態となる。したがって、上中心杵５１と上外杵５２との相対位置は、第一位置に制限される。この上中心杵５１と上外杵５２との位置関係において、第一予圧縮にあっては、上中心杵５１のみが上第一予圧縮ロール７Ａにより押圧操作されるので、第一制限体５１ｃと第二制限体５２ｃとは、その上下方向において当接させないのが好ましい。また、この第一予圧縮において、下杵６の下中心杵６２は、上中心杵５１の杵先５１ｄの前記臼孔４ａ内空間への挿入時に生じる第一成型材料ＰＤ１の溢れを防止するため、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１での高さより若干低い位置に保持されている。

このようにして、上杵５及び下杵６が第一予圧縮ロール７Ａ、８Ａ間を通過することにより押圧操作されて、第一成型材料ＰＤ１が予圧縮される。これにより、核成型品部分の下側に位置する外層部分が成型されるものである。尚、この第一予圧縮の際には、上外杵５２と下外杵６２とのそれぞれの杵先５２ｄ、６２ｄは、当接しないように上外杵ガイドレール３２及び下外杵ガイドレール３３により位置を保持される（図５の（ｂ））。

次に、第二成型材料ＰＤ２を供給充填するために、第一成型材料ＰＤ１が充填されるまでと同様にして、上杵５及び下杵６が第二成型材料供給充填部ＰＳＤ２まで案内される。第二成型材料供給充填部ＰＳＤ２では、第一予圧縮により得られた有核成型品の外層部分の上面、つまり、下中心杵６１の杵先６１ｄ上の第一成型材料ＰＤ１にて成型された仮成型品上の、下外杵６２の杵先６２ｄに囲まれる空間に、第二成型材料ＰＤ２が充填される。この時に、下中心杵６１は、第二分量レール３６により位置調整されて、所定量の第二成型材料ＰＤ２が充填される（図６の（ａ））。この時、下中心杵６１と下外杵６２との相対位置は、第三位置に位置するものである。

以上のようにして、予圧縮により得られた外層部分の上面に第二成型材料ＰＤ２が積層された後、上杵５及び下杵６が第二予圧縮ロール７Ｂ、８Ｂ間を通過して、外層部分及び第二成型材料ＰＤ２が一体となるように上中心杵５１と下中心杵６１とにより圧縮され、外層と核の仮成型品が成型される。尚、この第二予圧縮においても、第一制限体５１ｃと第二制限体５２ｃとの位置関係は、第一予圧縮の場合と同様である（図６の（ｂ））。

最後に、第三成型材料ＰＤ３を供給充填するために、下杵６は、下中心杵６１が下中心杵ガイドレール３４により第二予圧縮の際の高さを保った状態で、下外杵６２が下外杵ガイドレール３３により降下され、下中心杵６１の杵先６１ｄが、下外杵６２の杵先６２ｄから突出した状態となる。尚、上杵５にあっては、上記した第一及び第二成型材料供給充填部ＰＳＤ１、ＰＳＤ２と同様に、第三成型材料ＰＤ３の臼孔４ａ内への充填に干渉しない高さに保持されている。

この時、下杵６の第一制限体６１ｃの凹部６１ｃｂに、第二制限体６２ｃの凸部６２ｃａが進入し、下中心杵６１の杵先６１ｄが下外杵６２の杵先６２ｄから突出する位置関係となる。つまり、下中心杵６１と下外杵６２との相対位置は、第一位置に制限される。尚、この状態において、下杵６の第一制限体６１ｃと第二制限体６２ｃとは、その上下方向において当接していない。この状態で第三成型材料ＰＤ３を臼孔４ａ内に充填する。充填された第三成型材料ＰＤ３は、前記第二予圧縮後の成型物の側面とその上部分に堆積する。尚、ここでは、下外杵６２を下げながら、第三成型材料ＰＤ３を充填することもできる（図７の（ａ））。また、図７の（ａ）では、最終的に下中心杵６１の杵先６１ｄが下外杵６２の杵先６２ｄから突出する状態となるまで第三成型材料ＰＤ３の充填が実施されているが、下中心杵６１の杵先６１ｄと下外杵６２の杵先６２ｄの杵先が、揃った状態で、第三成型材料ＰＤ３を、臼孔４ａ内に充填することも可能である。

このようにして第三成型材料ＰＤ３が臼孔４ａ内に充填された後、本圧縮ロール７Ｃ、８Ｃに至るまでに、上杵５は、上中心杵５１と上外杵５２とのそれぞれの杵先５１ｄ、５２ｄを一致させた状態、即ち第二位置に保持された状態とする。この時、上中心杵５１と上外杵５２とのそれぞれの杵先５１ｄ、５２ｄを揃える為に、上杵５に具備された、ベル型の板状物を有する第一制限体５１ｃｃを回動させ、第一制限体５１ｃの凸部５１ｃａと、第二制限体５２の凸部５２ｃａ同士が当接した状態とする。そして、このように上中心杵５１と上外杵５２との相対位置を第二位置に制限した状態において、第一制限体５１ｃと第二制限体５２ｃの当接により、上中心杵５１の頭部５１ｂに加えられた押圧操作力が第一制限体５１ｃ及び第二制限体５２ｃを介して上外杵５２にも伝達される状態となる。

尚、第一制限体５１ｃの回動制御は、以下のようにして行うものである。ベル型の板状物５１ｃｃと一体に形成された第一制限体５１ｃの回動を制御するために、ベル型の板状物５１ｃｃを案内する制限体案内レール３１ａの立シャフト２側の内側壁面３１ａａは、上杵５の中心軸の水平軌跡５ｔへ近づく、言い換えれば、制限体案内レール３１ａの内側壁面３１ａａと水平軌跡５ｔとの間の距離が小さくなるように形成されている（図９）。そして、このように前記距離が狭くなった制限体案内レール３１ａの部分をベル型の板状物５１ｃｃが通過することにより、このベル型の板状物５１ｃｃに対して内側壁面３１ａａから制動力（摩擦力）が加わる。このような内側壁面３１ａａに対して、制限体案内レール３１ａの外側壁面３１ａｂは、第一制限体５１ｃの回動の支障とならない程度に水平軌跡５ｔから遠ざかるように形成してある。このため、外側壁面３１ａｂにおいては、内側壁面３１ａａに比較してベル型の板状物５１ｃｃに作用する制動力が小さくなる。このように、制限体案内レール３１ａの内側壁面３１ａａと外側壁面３１ａｂとで、ベル型の板状物５１ｃｃに作用する制動力に差が生じるため、その制動力の差によってベル型の板状物ｃｃに回転力が生じるものである。つまり、ベル型の板状物５１ｃｃを非間欠型カム運動させて、第一制限体５１ｃを所定の方向例えば反時計方向に所定量回動させる回動制御を行う。

このように、上杵５を、上中心杵ガイドレール３１及び上外杵ガイドレール３２により下杵６方向に低下させ、最終的にそれぞれの杵先５１ｄ、５２ｄが揃った状態で、臼４内の外層と核の仮成型品を含む第三成型材料ＰＤ３を上杵５により押さえ付けて仮圧縮しながら、下杵６の下外杵６２を下外杵ガイドレール３３により持ち上げることにより、第三成型材料ＰＤ３の特に側面部分が仮圧縮された状態となる。尚、下外杵６２のみを上杵５方向に押し上げることで、下杵６の第一制限体６１ｃの凸部６１ｃａと第二制限体６２ｃの凹部６２ｃｂとの噛み込み状態が解除され、後述する第一制限体６１ｃの回動を可能とするものである（図７の（ｂ））。この噛み込み状態の解除は、下中心杵６１のみを下杵６の頭部６１ｂ方向に引き下げることでも可能であり、更には、下外杵６２の押し上げと下中心杵６１の引き下げを組み合わせることでも可能である。尚、ここで、杵の構造及び運動上好ましくはないが、下杵６の第一制限体６１ｃの凸部６１ｃａと第二制限体６２ｃの凹部６２ｃｂとの噛み込み状態を完全に解除せず、第一制限体６１ｃの凸部６１ｃａ及び第二制限体６２ｃの凹部６２ｃｂが互いに常に点あるいは面接触した状態で第一制限体６１ｃの回動を実施することもできる。

そしてこの後、上述の上杵５同様、下中心杵６１と下外杵６２とのそれぞれの杵先６１ｄ、６２ｄを揃える為に、下杵６に具備された、ベル型の板状物６１ｃｃを有する第一制限体６１ｃを回動させ、第一制限体６１ｃの凸部６１ｃａと、第二制限体６２の凸部６２ｃａ同士が当接した状態、すなわち下中心杵６１と下外杵６２との相対位置が第二位置に制限された状態とする。尚、第一制限体６１ｃの回動制御は、上杵５における第一制限体５１ｃの場合と同様である。これによって、下杵６の下中心杵６１の杵先６１ｄと下外杵６２の杵先６２ｄとが一致し、下中心杵６１の頭部６１ｂに加えられた押圧操作力が第一制限体６１ｃ及び第二制限体６２ｃを介して下外杵６２にも伝達されるものである。

このように、上杵５及び下杵６において、それぞれの中心杵５１、６１と外杵５２、６２との杵先５１ｄ、５２ｄ、６１ｄ、６２ｄを揃え、それらがほぼ一致した状態で、上杵及び下杵が本圧縮ロール７Ｃ、８Ｃ間を通過することにより、臼孔４ａ内の有核成型品を成型する（図８の（ａ））。

成型された臼孔４ａ内の有核成型品は、下杵６の中心杵６１、外杵６２の杵先６１ｄ、６２ｄが揃った状態、つまり、第一制限体６１ｃの凸部６１ｃａと、第二制限体６２の凸部６２ｃａ同士が当接した状態を維持したまま、下中心杵ガイドレール３４により押し上げられ、臼孔４ａ外に排出される（図８の（ｂ））。尚、場合によっては、下杵６の第一制限体６１ｃの凹部６１ｃｂに、第二制限体６２ｃの凸部６２ｃａが進入し、下中心杵６１の杵先６１ｄが下外杵６２の杵先６２ｄから突出した状態で、臼孔４ａ内の有核成型品を押し出し、機外に排出することも可能である。

この後、上杵５及び下杵６が第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１に到達するまでに、上中心杵５１及び上外杵５２と下中心杵６１及び下外杵６２との相対位置は、第一制限体５１ｃ、６１ｃを回動制御することにより変更されるものである。この回動制御は、前述の回動制御（反時計方向へ回転させる制御）とは逆に、例えば第一制限体５１ｃに対しては、制限体案内レール３１ａの外側壁面３１ａｂを水平軌跡５ｔへ近づけ、内側壁面３１ａａを第一制限体５１ｃの回動の支障とならない程度に水平軌跡５ｔから遠ざけるように形成して、水平軌跡５ｔと内側壁面３１ａａ及び外側壁面３１ａｂとの距離を調整することにより行うものである。

以上の有核成型品の製造工程の一連の流れを、図１０に一括して図示する。同図において、（ａ）は前述の図５の（ａ）の工程に対応するもので、同様にして、同図の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）はそれぞれ、図５の（ｂ）、図６の（ａ）、図６の（ｂ）、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図８の（ａ）、及び図８の（ｂ）の工程に対応するものである。

本実施形態においては、環状の第一制限体５１ｃ、６１ｃと第二制限体５２ｃ、６２ｃとにより中心杵５１、６１と外杵５２、６２とのそれぞれの杵先５１ｄ、６１ｄの相対位置を調整することができるため、中心杵５１、６１と外杵５２、６２の自由な摺動を保持しながら、杵５、６の構造を簡素化更に小型化することができる。更に、第一制限体５１ｃ、６１ｃと第二制限体５２ｃ、６２ｃとにより、中心杵５１、６１に加わった押圧操作力を外杵５２、６２に伝達することが可能になるため、圧縮ロールの構造が複雑になることを回避することができる。また、杵及び圧縮ロール７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃの簡素化により、機械的強度を上げることができるため、耐久性を向上させることも可能となる。

また、外層の一部と核とが予圧縮された工程の後、この仮成型品を臼孔４ａ内に下中心杵６１により押し上げ、下中心杵６１の杵先６１ｄが下外杵６２の杵先６２ｄより突出した状態が作られる。その後、当該状態下において、臼孔４ａ内の空間に第三成型材料ＰＤ３が充填され、更に下外杵６２の杵先６２ｄを相対的に上昇させて特に側面部分を仮圧縮し、それぞれの杵先６１ｄ、６２ｄを一致させた状態で本圧縮を行うので、成型された圧縮成型品の側面部分の成型材料密度が必然的に高くなる。したがって、圧縮成型品の側面部分の強度を増すことができ、成型品側面の摩損性を改善することができる。

加えて、下杵６において、下中心杵６１の杵先６１ｄを下外杵６２の杵先６２ｄよりも突出させることが可能であることから、各圧縮工程後の仮成型品の検査のために、容易にサンプリングを実施することができる。当然のことながら、仮成型品の厚みが極端に薄いものであっても、スクレイパーによりサンプリングを実施することができる。

本発明の回転式圧縮成型機は、前述同様、下杵に本発明の杵を使用した場合に、下外杵６２内への第一成型材料の供給充填及び予圧縮後に、下中心杵６１の杵先６１ｄを下外杵６２の杵先６２ｄよりも十分突出させて臼４内に第二成型材料ＰＤ２の充填を行うと、その後の全体成型工程を行うために下中心杵６１の杵先６１ｄと下外杵６２の杵先６２ｄとを揃える過程、すなわち、第一位置から第二位置にする過程で、供給充填された第二成型材料ＰＤ２が、第一成型材料成型品の下側に回り込んでこれを覆う現象を確認することができた。即ち、これは、二箇所の成型材料供給充填部のみで有核成型品を製造することが可能ということである。この実施形態の回転式圧縮成型機は、成型材料供給充填部が、第一成型材料ＰＤ１を供給する第一成型材料供給充填部と、第二成型材料を供給する第二成型材料供給充填部とからなり、予圧縮手段としては、第一成型材料を圧縮するための第一予圧縮手段を有している。尚、この実施形態においては、下中心杵６１の杵先６１ｄと下外杵６２の杵先６２ｄとを揃える過程、すなわち、第一位置から第二位置にする過程で予圧縮することが好ましいため、予圧縮手段として、第二成型材料ＰＤ２を圧縮するための第二予圧縮手段を追加するのが好ましい。これに対応する有核成型品の製造工程の流れを展開図である図１６に示す。

これは、二箇所の成型材料供給充填部からなる実施形態のみでなく、前述の三箇所の成型材料供給充填部ＰＳＤ１、ＰＳＤ２、ＰＳＤ３からなる実施形態にも当てはまることであるが、下中心杵６１と下外杵６２との相対位置を第一位置から第二位置にする下中心杵６１と下外杵６２との摺動には、３つの方法が考えられる。すなわち、下外杵６２を引き上げて下外杵杵先６２ｄを下中心杵杵先６２ｄに揃える方法、下中心杵６１を引き下げて下中心杵杵先６１ｄを下外杵杵先６２ｄに揃える方法、及び、下外杵６２を引き上げると共に下中心杵６１を引き下げることによりそれぞれの杵先６１ｄ、６２ｄを揃える方法である。いずれの方法を採るとしても、上杵５による加圧をすることが好ましく、その加圧は、軌道そのものあるいは圧縮ロールにより実施することができる。これら下中心杵６１と下外杵６２との摺動の違いと期待する効果に合わせた好ましい予圧縮の態様が存在するので、以下に説明する。

第二成型材料ＰＤ２が第一成型材料成型品の下側に回り込んでこれを覆う効果（回り込み効果とする）を期待する場合、すなわち、二箇所の成型材料供給充填部のみで有核成型品を製造する方法においては、下中心杵６１を引き下げて下中心杵杵先６１ｄを下外杵杵先６２ｄに揃える方法が最も好ましい。この場合の予圧縮は、下中心杵６１の引き下げを開始する直前に一時的に予圧縮を実施するのが好ましい。即ち、下中心杵６１の引き下げを開始する直前、下中心杵６１と下外杵６２との相対位置が第一位置の状態で、下杵６上の成型品及び成型材料を上杵５により一時的に加圧するのである。尚、好ましくは無いが、下中心杵６１の引き下げ開始後に一時的に加圧しても良い。

また、前述の回り込み効果に加え、側面密度の上昇の効果も期待する場合においては、下外杵６２を引き上げると共に下中心杵６１を引き下げることによりそれぞれの杵先６１ｄ、６２ｄを揃える方法が最も好ましい。この場合の予圧縮は、下中心杵６１と下外杵６２との相対位置を第一位置から第二位置にする間、連続的に予圧縮を実施するのが好ましい。即ち、両杵先６１ｄ、６２ｄが揃うように、下外杵６２を引き下げると共に下中心杵６１を引き上げる間、下杵６上の成型品及び成型材料を上杵５により第二位置になるまで連続的に加圧する方法である。

尚、前述の回り込み効果を期待するための予圧縮の方法は、二箇所の成型材料供給充填部からなる実施形態のみでなく、三箇所の成型材料供給充填部からなる実施形態にも応用することができる。この場合は、成型品の下外杵先端内周の接触部分に発生することがあるリング状の第二成型材料のコンタミネーションを改善することができる。

本発明においては、前記の実施形態以外にも、本発明の二重構造の杵及び回転式圧縮成型機を用いて、前述の有核成型品とは異なる成型品を製造することもできる。例えば、成型品の片面から核が認識できる、核はめ込み型の成型品等は、前記二箇所の成型材料供給充填部からなる形態の回転式圧縮成型機を用いて、回り込み効果が出ないようにすることにより、容易に製造することができる。尚、三箇所の成型材料供給充填部からなる形態の回転式圧縮成型機を用いた場合でも、第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１に成型材料を供給しない、あるいは同供給充填部に核となる第二成型材料ＰＤ２を供給することにより、容易に、核はめ込み型の成型品を製造することができる。

更に、本発明の回転式圧縮成型機の第一成型材料供給充填部ＰＳＤ１及び、それに付随するガイドレール及び圧縮ロールを増設することにより、増設数に応じた数の核あるいは外層を持つ複数核成型品を製造することもできる（国際公開公第ＷＯ０１／９８０６７号パンフレットの図２参照）。

上記実施形態において、特に下外杵６２については、図１１に示すように、その下外杵杵先６２ｄの内壁が、杵先方向に向かって拡開するテーパ内面６２ｄｂを有するものであってもよい。このテーパ内面６２ｄｂは、下外杵杵先６２ｄの内壁の所定位置から先端に向かってその内径が連続して大きくなっている構造を有し、当該構造により、下中心杵杵先６１ｄ上の第一成型材料ＰＤ１及び第二成型材料ＰＤ２による仮成型品を臼孔４ａに突き上げる際に、下外杵６２の先端部内面と第一成型材料ＰＤ１及び第二成型材料ＰＤ２による仮成型品との摩擦を軽減し、第一成型材料ＰＤ１及び第二成型材料ＰＤ２による仮成型品の削れを防止し、削れた成型材料に起因するコンタミにより発生する有核成型品底部の汚れを防止することが可能となる。

この場合の下杵は、やはり本発明の二重構造の杵を使用してもよいし、国際公開第ＷＯ０２／０９００９８号パンフレットに記載の下杵タイプの二重構造の杵を使用することもできる。他にも、製造する成型品次第では、通常の杵を使用することも可能である。本発明の回転式圧縮成型機は、基本的には、国際公開第ＷＯ０２／０９００９８号パンフレットや国際公開第ＷＯ０３／０１８３０２号パンフレットに記載のものに近似した構造であるが、その根本的な違いは、使用する二重構造杵が前述のような相対位置制限手段を有していること、更に、その相対位置制限手段による中心杵と外杵の相対位置制限を可能とする案内手段を有していることである。この案内手段とは、例えば、相対位置制限手段を構成する制限体の回動を案内するための制限体案内レール３１ａ、３３ａである。

第一制限体及び第二制限体については、上述した実施形態のもの以外に、図１２に示すような形状のものであってよい。具体的には、第一制限体１５１ｃは、図１２の（ａ）に示すように、環状の部材の内部に、その径方向において突出する凸部１５１ｃａ及び陥没する凹部１５１ｃｂを備えるものである。尚、同図おいては、回動制御手段の図示を省略している。回動制御手段は、上述の実施形態と同じであってよい。このような第一制限体１５１ｃに対する第二制限体１５２ｃは、環状の部材の外周部に、その径方向において突出する凸部１５２ｃａ及び陥没する凹部１５２ｃｂを備えるものである。

他にも、図１２の（ｂ）に示すように、第一制限体２５１ｃは、環状の部材の中心軸方向の面に、周方向に所定ピッチで円形の穴を設けて凹部２５２ｃｂを形成すると共に、その凹部２５２ｃｂ間に存在する部分を凸部２５２ｃａとするものである。尚、同図においては、回動制御手段は上述の実施形態と同じであってよいのでその図示を省略している。このような第一制限体２５１ｃに対する第二制限体２５２ｃは、環状の部材の中心軸方向の面に、中心軸方向に突出する円柱からなる凸部２５２ｃａを備えると共に、その凸部２５２ｃａの間に存在する部分を凹部２５２ｃｂとするものである。この場合、凸部２５２ｃａは、第一制限体２５１ｃの凹部２５２ｃｂのピッチに一致して形成される。

このように、第一制限体と第二制限体とは、凸部と凹部として対をなして機能するものであれば、その形状や数は図示したものに限定されるものでない。つまり、凸部及び凹部の個々の形状としては、円柱、三角柱、四角柱、多角柱、円錐、三角錐、四角錐、多角錐などが挙げられる。更には前述の組み合わせ等、第一及び第二制限体の摺動、凸部と凸部及び凹部と凸部との当接時の圧力伝達がスムーズに実施される形状であれば、いずれの形状を選択してもよい。

同様に、制限体が有する凹部および凸部の数は、凸部と凸部及び凹部と凸部との当接状態を可能とすれば特に限定されない。しかしながら、極端に凸部と凹部とが多い場合、それぞれが形状的に細身になるため、凸部と凹部との当接位置の変更及び当接時の圧力伝達等において、凸部と凹部とのいずれか一方又は両方の損傷等の障害を生む可能性がある。また、極端に凸部と凹部とが少ない場合、例えば凸部と凹部とがおのおの一箇所ずつの場合などは、当接時の圧力伝達等において、中心杵軸に対し垂直方向に不均等な圧力の伝達が行われる可能性もある。そのため、二重構造の杵の胴部直径、あるいは凸部と凹部との大きさを考慮し、凸部と凹部とは複数配置することが好ましい。

更に、第一制限体及び第二制限体に配設される凸部と凹部とは、それぞれの杵胴部面に沿うように環状に対向して配置されるが、本明細書で示す環状とは、杵胴部面に沿う形状であればすべて環状であると解釈され、必ずしも円形状の環状あるいは多角状である必要は無く、環状の一部あるいは上記形状の組み合わせ等をも含む。しかしながら、杵の小型化や取り扱い等の利便性を考慮すると、凸部と凹部とは、杵胴部面に沿い、円形の環状に配設されるのが好ましい。

また、上記実施形態では、回動制御手段として、平面視ベル型の板状物５１ｃｃを説明したが、その形状は、ベル型以外にも、三角形、台形、あるいは円の一部を切り取った形状等、三角様の形状を含むものである。この場合、例えば、図１３に示すような平面視ほぼ楕円形の板体１５１ｃｃにおいては、その長径のほぼ中央に対応する外周面に、制限体案内レールの内側壁面及び外側壁面に、それぞれ摺動する際に摩擦力により制限体に回転力を発生させ、更に回動を規制する膨出部分１５１ｃｃｘ、１５１ｃｃｙと、それ以外の外周面１５１ｃｚを備える形状であれば、いずれの形状を用いても構わない。

更に、回動制御手段には、上述したようなベル型等の板状物を回動駆動手段である制限体案内レールにより制御するもの以外にも、図１４に示すような様々な回動制御手段を用いても良い。尚、同図において、矢印αは、図示しない回転盤の回転方向を、また、矢印βは、回動制御手段の回動方向を示すものである。また、回動制御手段は、制限体に一体に設けられるものとする。例えば、図１４の（ａ）は、第一制限体３５１ｃに一箇所あるいは複数箇所の回動制御手段である突起３５１ｃｐを有し、所定の箇所で、当該突起３５１ｃｐに回動駆動手段である外部突起３３１ａを接触させることにより、外部から力を加えて回動を制御する構成である。

図１４の（ｂ）は、第一制限体４５１ｃの外周に回動制御手段である歯４５１ｃｔを設け、当該歯４５１ｃｔと前述の制限体案内レール３１ａに準ずる、所定の規則により歯４３１ａａを持つ回動駆動手段である内歯構造体４３１ａとの直接接触により、第一制限体４５１ｃの回動を制御する構成である。

図１４の（ｃ）は、上記の第一制限体４５１ｃを、溝５３１ａ内を摺動移動するカム（図示しない）と連動する歯付アーム５３１ａｂを用いて、ラックアンドピニオン構造により第一制限体４５１ｃを回動させる構成である。この例の場合、溝５３１ａと歯付アーム５３１ａｂとが回動駆動手段を構成する。

図１４の（ｄ）は、ゴム等の素材を用いることにより、第一制限体６５１ｃに設置した回動制御手段である摩擦体６５１ｃｆと制限体案内レール６３１ａ上の摩擦体６３１ａｆとを所定の位置で接触させ、回動を制御する構成である。

更には、図１４の（ｅ）のように、制限体案内レール７３１ａの所定位置に設けた回動駆動手段である磁石（永久磁石又は電磁石）７３１ａｍと、第一制限体７５１ｃに設けた回動制御手段である磁石７５１ｃｍとの間で、磁力による反発力又は吸引力を用いて回動を制御する構成である。このように、第一制限体の回動の制御を可能とする形態であればいずれを用いてもよい。また、その素材も特に限定されるものではない。

以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、また、各部の構成は図示例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。

Claims (19)

1. 中心杵とその中心杵の外周を取り巻く外杵とからなり、該中心杵と外杵とがどちらも摺動可能でかつ押圧可能である杵であって、中心杵と外杵との相対位置を制限する相対位置制限手段を有し、該相対位置制限手段が、中心杵に設けられる第一制限体と外杵に設けられる第二制限体とからなり、第一制限体及び第二制限体はいずれも環状で凹部と凸部とを備える凹凸部を有してなり、第一制限体と第二制限体とは、第一制限体の凹凸部と第二制限体の凹凸部とが対向するように設けられ、第一制限体と第二制限体との少なくとも一方が中心杵の杵軸に対し回動可能で、当該回動の結果、一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接し得る位置、又は両方の制限体の凸部同士が当接し得る位置になるものであり、該相対位置制限手段が、中心杵の杵先が外杵の杵先より突出する第一位置を制限し、中心杵の杵先が外杵の杵先とほぼ一致する第二位置とを制限することができると共に、中心杵の杵先が外杵の杵先内に退避する第三位置を制限しないものである杵。
2. 前記第一制限体が中心杵の杵軸に対し回動可能で、前記第二制限体が中心杵の杵軸に対し回動しない構造を有する、請求項１に記載の杵。
3. 前記第一制限体が、中心杵の杵先とは反対の中心杵頭部近傍に設けられ、前記第二制限体が、外杵の杵先とは反対の外杵端部近傍に設けられた、請求項１又は２に記載の杵。
4. 前記第一制限体と第二制限体との回動可能な一方の制限体に取り付けられ、外部の回動駆動手段により案内されることにより、前記回動可能な一方の制限体の回動を制御する回動制御手段を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の杵。
5. 前記回動制御手段が平面視ベル型の板状物からなる、請求項４に記載の杵。
6. 前記第一制限体と第二制限体との一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接した際に中心杵と外杵との相対位置が第一位置となり、前記第一制限体と第二制限体との凸部同士が当接した際に中心杵と外杵との相対位置が第二位置となる、請求項１〜５のいずれかに記載の杵。
7. 内側に中心杵を挿通する外杵先端部内面に、先端に向かって拡開するテーパ面を備える、請求項１〜６のいずれかに記載の杵。
8. フレーム内に回転盤を回転可能に配設し、その回転盤に臼孔を有する臼を所定のピッチで設けると共に、各臼の上下に上杵及び下杵が上下摺動可能に保持され、上杵及び下杵が、中心杵とその中心杵の外周を取り巻く外杵とからなり、該中心杵と外杵がどちらも摺動可能であると共に圧縮操作が可能であり、成型材料をそれぞれの臼内又は下外杵に囲まれる下中心杵上の空間に供給する複数の成型材料供給充填部と、下外杵に囲まれる下中心杵上の空間に供給充填された成型材料を圧縮成型するために上中心杵と下中心杵とを押圧操作する予圧縮手段と、最後の供給充填部により供給充填された成型材料を含む成型品全体を圧縮成型するために、上杵及び下杵を押圧操作する本圧縮手段とを備える回転式圧縮成型機であって、
   少なくとも上杵が、中心杵と外杵との相対位置を制限する相対位置制限手段を有し、相対位置制限手段が、中心杵に設けられる第一制限体と外杵に設けられる第二制限体とからなり、第一制限体及び第二制限体はいずれも環状で凹部と凸部とを備える凹凸部を有してなり、第一制限体と第二制限体とは、第一制限体の凹凸部と第二制限体の凹凸部とが対向するように設けられ、第一制限体と第二制限体との少なくとも一方が中心杵の杵軸に対し回動可能で、当該回動の結果、一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接し得る位置、又は両方の制限体の凸部同士が当接し得る位置になるものであり、該相対位置制限手段が、中心杵の杵先が外杵の杵先より突出する第一位置を制限し、中心杵の杵先が外杵の杵先とほぼ一致する第二位置とを制限することができると共に、中心杵の杵先が外杵の杵先内に退避する第三位置を制限しないものである、回転式圧縮成型機。
9. 更に下杵が、上杵同様の相対位置制限手段を有する、請求項９に記載の回転式圧縮成型機。
10. 前記第一制限体が中心杵の杵軸に対し回動可能で、前記第二制限体が中心杵の杵軸に対し回動しない構造を有する、請求項８又は９に記載の回転式圧縮成型機。
11. 前記第一制限体が、中心杵の杵先とは反対の中心杵の頭部近傍に設けられ、前記第二制限体が、外杵の杵先とは反対の外杵端部近傍に設けられた、請求項８〜１０のいずれかに記載の回転式圧縮成型機。
12. 前記第一制限体と第二制限体との回動可能な一方の制限体に、前記回動可能な制限体の回動を制御する回動制御手段を取り付けてなり、前記回動制御手段を案内する回動駆動手段を回転式圧縮成型機内に備える、請求項８〜１１のいずれかに記載の回転式圧縮成型機。
13. 前記回動制御手段が、平面視ベル型の板状物からなり、前記回動駆動手段が前記回動制御手段を案内する軌道の幅、及び当該軌道の内側壁面と杵の中心軸の水平軌跡との間の距離を変えることによって、前記回動制御手段の回動を制御する、請求項１２に記載の回転式圧縮成型機。
14. 前記第一制限体と第二制限体との一方の制限体の凸部と他方の制限体の凹部とが近接した際に中心杵と外杵との相対位置が第一位置となり、前記第一制限体と第二制限体との凸部同士が当接した際に中心杵と外杵との相対位置が第二位置となる、請求項８〜１３のいずれかに記載の回転式圧縮成型機。
15. 予圧縮手段により成型材料を圧縮した後に、最後の成型材料供給充填部において、下中心杵と下外杵との相対位置が第一位置となり、更に供給充填された成型材料を含む成型品全体の本圧縮の際に、下中心杵と下外杵との相対位置が第二位置となる、請求項８〜１４のいずれかに記載の回転式圧縮成型機。
16. 更に、下中心杵と下外杵との相対位置が第一位置から第二位置になる間に、成型材料を圧縮する予圧縮手段を有する、請求項１５に記載の回転式圧縮成型機。
17. 成型材料供給充填部が、第一成型材料を供給する第一成型材料供給充填部と、第二成型材料を供給する第二成型材料供給充填部とからなり、予圧縮手段が、第一成型材料を圧縮するものである、請求項８〜１６のいずれかに記載の回転式圧縮成型機。
18. 更に、第二成型材料を上中心杵と上外杵により予圧縮する手段を有する、請求項１７に記載の回転式圧縮成型機。
19. 成型材料供給充填部が、第一成型材料を供給する第一成型材料供給充填部と、第二成型材料を供給する第二成型材料供給充填部と、第三成型材料を供給する第三成型材料供給充填部とからなり、予圧縮手段が、第一成型材料を圧縮するための第一予圧縮手段と、第二成型材料を圧縮するための第二予圧縮手段とからなる、請求項８〜１８のいずれかに記載の回転式圧縮成型機。

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