JP6426320B1 - 粉末圧縮成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】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成形機であって、構造を単純化して保守・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。【解決手段】粉末圧縮成形機１０を、複数の第１型３０を自身の外周面上において母線方向と周方向とにそれぞれ並ぶように有する回転ドラム５６と、その回転ドラムを一方向に連続回転させるモータ６４と、第２型３２を保持するホルダ１００と、そのホルダを回転ドラムに対して相対的に、回転ドラムの接線方向と半径方向とに運動可能に支持する支持ユニット１５０と、ホルダを回転ドラムの接線方向に駆動する第１往復直動アクチュエータ１５９ａと、ホルダを回転ドラムの半径方向に駆動する第２往復直動アクチュエータ１５９ｂと、センサ１８０からの信号に基づき、それらアクチュエータを制御するコントローラ１８２とを含むものとする。【選択図】図４

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特許第３３６６８９８号公報 特許第６０７７７０７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

図１は、本発明の例示的な一実施形態に従う粉末圧縮成形機の全体構成を概略的に示す側面図である。 図２（ａ）は、図１に示す成形機によって製造される製品の一例を示す側面図であり、図２（ｂ）は、その例示的な製品を示す斜視図である。 図３（ａ）−図３（ｃ）は、図１に示す成形機における第１型および第２型が圧縮成形工程において示す挙動の経時的変化を示す断面図である。 図４は、図１に示す成形機における第１送りユニットの要部および第２送りユニットの要部を概略的に示す斜視図である。 図５は、図１に示す成形機における回転ドラムの要部とホルダの要部とを、第２型の挙動を説明するためのサイクル線図と共に、第１型および第２型のそれぞれの挙動に着目して、拡大して概略的に示す側面図である。 図６は、図１に示す成形機における回転ドラムの要部とホルダの要部とカム機構の要部とを、第１型およびそれのカムフォロワならびに第２型のそれぞれの挙動に着目して、さらに拡大して概略的に示す側面図である。

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。

＜粉末圧縮成形機の基本構成＞

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。

＜型構造＞

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜第１送りユニットの基本構成＞

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜第２送りユニットの基本構成＞

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜ホルダ＞

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。

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。

＜支持ユニット＞

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜駆動系＞

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜制御系＞

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。

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。

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。）。

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。）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

＜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＞

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜回転ドラムとホルダとの間の相対的位置関係＞

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。

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。

＜第１および第２送りユニットの作動＞

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。

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）

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

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。

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。

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

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。

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）

＜粉末圧縮成形のためのプロセス＞

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。

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。

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。

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」）。

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」）。

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。

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

＜型１４の構成および作動＞

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。

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。

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。

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。

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。

＜圧縮工程の説明＞

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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＞

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (4)

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。
2. 前記往復直動アクチュエータは、
   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。
3. 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
   を含む請求項１または２に記載の粉末圧縮成形機。
4. 前記支持ユニットは、前記第２型を首振り可能な状態で支持する請求項１ないし３のいずれかに記載の粉末圧縮成形機。

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