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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023101294
(43)【公開日】2023-07-20
(54)【発明の名称】粉体供給装置
(51)【国際特許分類】
B30B 11/08 20060101AFI20230712BHJP
B30B 11/00 20060101ALI20230712BHJP
B01J 4/02 20060101ALI20230712BHJP
【ＦＩ】
B30B11/08 A
B30B11/00 F
B01J4/02 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022001843
(22)【出願日】2022-01-07
(71)【出願人】
【識別番号】000141543
【氏名又は名称】株式会社菊水製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100085338
【弁理士】
【氏名又は名称】赤澤 一博
(74)【代理人】
【識別番号】100148910
【弁理士】
【氏名又は名称】宮澤 岳志
(72)【発明者】
【氏名】伏見 伸介
(72)【発明者】
【氏名】西村 英之
(72)【発明者】
【氏名】河合 祐也
【テーマコード（参考）】
4G068
【Ｆターム（参考）】
4G068AA02
4G068AB22
4G068AC11
4G068AD32
4G068AD33
4G068AF31
(57)【要約】
【課題】粉体供給装置における粉体の吐出流量をより速やかに安定させる。
【解決手段】所定期間操作量たるモータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求めその差分を縮小する方向に同所定周期毎に操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施する制御部を備え、その制御部が、モータの起動直後は一定保持制御を実施し、一定保持制御の期間経過後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回る場合フィードバック制御へ移行する一方、一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回る場合はフィードバック制御へ移行せず一定保持制御を行い、その再度の一定保持制御における操作量を直近の一定保持制御の期間経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更する。
【選択図】図７
【解決手段】所定期間操作量たるモータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求めその差分を縮小する方向に同所定周期毎に操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施する制御部を備え、その制御部が、モータの起動直後は一定保持制御を実施し、一定保持制御の期間経過後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回る場合フィードバック制御へ移行する一方、一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回る場合はフィードバック制御へ移行せず一定保持制御を行い、その再度の一定保持制御における操作量を直近の一定保持制御の期間経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更する。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉体を吐出させるべく送り出すための移送部材と、移送部材を駆動するモータと、モータの制御を行う制御部とを備え、
前記制御部が、
粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量である前記モータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と、
粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求め、その差分を縮小する方向に同所定周期毎に前記操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施するものであり、
前記モータの起動直後は前記一定保持制御を実施し、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回るならば、前記フィードバック制御へと移行する一方、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回るならば、前記フィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御における前記操作量を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更する粉体供給装置。
前記制御部が、
粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量である前記モータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と、
粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求め、その差分を縮小する方向に同所定周期毎に前記操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施するものであり、
前記モータの起動直後は前記一定保持制御を実施し、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回るならば、前記フィードバック制御へと移行する一方、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回るならば、前記フィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御における前記操作量を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更する粉体供給装置。
【請求項2】
粉体を貯留するホッパと、粉体を吐出させるべく送り出すための移送部材と、この移送部材を駆動するモータと、このモータの制御を行う制御部とを備え、
前記制御部が、
粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量である前記モータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と、
粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求め、その差分を縮小する方向に同所定周期毎に前記操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施するものであり、
前記ホッパへの粉体の充填直後は前記一定保持制御を実施し、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回るならば、前記フィードバック制御へと移行する一方、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回るならば、前記フィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御における前記操作量を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更する粉体供給装置。
前記制御部が、
粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量である前記モータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と、
粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求め、その差分を縮小する方向に同所定周期毎に前記操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施するものであり、
前記ホッパへの粉体の充填直後は前記一定保持制御を実施し、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回るならば、前記フィードバック制御へと移行する一方、
前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回るならば、前記フィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御における前記操作量を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更する粉体供給装置。
【請求項3】
粉体を貯留するホッパを有し、
前記ホッパ内の粉体の質量に基づき粉体の吐出流量を計測する請求項１又は２記載の粉体供給装置。
前記ホッパ内の粉体の質量に基づき粉体の吐出流量を計測する請求項１又は２記載の粉体供給装置。
【請求項4】
前記再度の一定保持制御における前記操作量を、前記直近の一定保持制御における前記操作量に対し、前記直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との比の逆数を乗算して決定する請求項１、２又は３記載の粉体供給装置。
【請求項5】
前記一定保持制御における所定期間の長さが前記フィードバック制御における所定周期の１０倍以上である請求項１、２、３又は４記載の粉体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粉体を吐出させるべく送り出す粉体供給装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、回転圧縮成形機等に粉体を供給するための粉体供給装置においては、所望の粉体の吐出流量を得るべく、以下に述べるような制御が行われている。
【0003】
すなわち、運転開始に先立ち、モータを最高速度で回転させた際の吐出流量の推定値を決定する、チューニングと呼ばれる作業を行い、運転を開始した後、実際の吐出流量が目標値通りであるか確認し、実際の吐出流量が目標値と異なる場合にはモータの回転速度の補正を行うようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
【0004】
ここで、従来は、実際の吐出流量が目標値と大きく異なる場合、吐出流量を短い所定周期で反復的に実測し、その実測値と目標値との偏差を縮小する方向に同所定周期でモータ回転速度を増減調整するフィードバック制御により供給量を補正しているが、その際にハンチングと呼ばれる現象が発生することがある。ＰＩＤ制御を行えばこの現象の発生を抑制することはできるが、図９に示すように、実際の吐出流量が目標値近傍に達するまでに時間を要するという別の問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０－１６８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は以上の点に着目し、運転開始後粉体の吐出流量をより速やかに安定させることが可能な構成の粉体供給装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
すなわち請求項１の発明に係る粉体供給装置は、粉体を吐出させるべく送り出すための移送部材と、移送部材を駆動するモータと、モータの制御を行う制御部とを備え、前記制御部が、粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量である前記モータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と、粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求め、その差分を縮小する方向に同所定周期毎に前記操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施するものであり、前記モータの起動直後は前記一定保持制御を実施し、前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回るならば、前記フィードバック制御へと移行する一方、前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回るならば、前記フィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御における前記操作量を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更するものである。
【0008】
また、請求項２の発明に係る粉体供給装置は、粉体を貯留するホッパと、粉体を吐出させるべく送り出すための移送部材と、この移送部材を駆動するモータと、このモータの制御を行う制御部とを備え、前記制御部が、粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量である前記モータの回転数又はモータへの印加電流若しくは印加電圧を変化させず一定に保つ一定保持制御と、粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求め、その差分を縮小する方向に同所定周期毎に前記操作量を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施するものであり、前記ホッパへの粉体の充填直後は前記一定保持制御を実施し、前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を下回るならば、前記フィードバック制御へと移行する一方、前記一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を上回るならば、前記フィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御における前記操作量を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更するものである。
【0009】
これらのようなものであれば、最初の一定保持制御における操作量と再度の一定保持制御における操作量との間の変更幅をフィードバック制御における所定周期毎の操作量の増減量よりも十分大きな適切な値に設定することで、一定保持制御を行う回数を少なくし、より速やかに粉体の供給量を適切なものにできる。
【0010】
上述したような粉体供給装置における粉体の流量の決定方法の一例として、前記ホッパ内の粉体の質量に基づき粉体の吐出流量を計測するものが挙げられる。このようなものであれば、粉体の吐出流量がホッパ内から実際に供給された粉体の質量に基づき間接的に計測されるので、精度よく粉体の吐出流量を計測することができる。
【0011】
また、前記再度の一定保持制御における前記操作量は、前記直近の一定保持制御における前記操作量に対し、前記直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との比の逆数を乗算して決定するのが望ましい。このようなものであれば、粉体の吐出流量をより速やかに目標の値に近づけることができる。
【0012】
そして、前記一定保持制御における所定期間の長さは前記フィードバック制御における所定周期の１０倍以上であるのが望ましい。このようなものであれば、粉体の供給量をより速やかに安定させることができる。
【0013】
なお、粉体とは、微小個体の集合体であり、いわゆる顆粒などの粒体の集合体と、粒体より小なる形状の粉末の集合体とを包含する概念である。粉体の具体例として、主薬を含む粉体の他、賦形剤、結合剤、崩壊剤、安定剤、保存剤等が挙げられる。二種類以上の粉体を混合した粉体も本発明にいう粉体の一種であり、主薬を含む粉体にステアリン酸マグネシウム等の滑沢剤を混交したものもまた粉体に該当する。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、運転開始後粉体の吐出流量をより速やかに安定させることが可能な構成の粉体供給装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態の回転式粉体圧縮成形機の側断面図。
【図2】同実施形態における粉体圧縮成形機の要部平面図。
【図3】同実施形態における粉体圧縮成形機の円筒図。
【図4】同実施形態における粉体圧縮成形機及び粉体混合供給システムの構成を模式的に示す側面図。
【図5】同実施形態の粉体混合供給システムの要素である粉体供給装置を示す側面図。
【図6】同実施形態の粉体供給装置の制御部が行う制御の流れを示すフローチャート。
【図7】同実施形態の粉体供給装置の制御部による制御の内容を説明するタイムチャート。
【図8】同実施形態の粉体供給装置の制御部による制御の内容を説明するタイムチャート。
【図9】従来の粉体供給装置の制御部による制御の内容を説明するタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。はじめに、本実施形態の粉体供給装置が吐出し供給する混合粉体を用いた後処理を実施する機器の一例として、回転式粉体圧縮成形機（以下「成形機」という）Ａの概要を述べる。
【0017】
成形機Ａは、混合粉体を臼孔４に充填し、その粉体を杵５、６により圧縮することで、医薬品の錠剤や食品、電子部品等を成形するものである。図１に示すように、成形機Ａのフレーム１内には、回転軸となる立シャフト２を設立し、その立シャフト２の上部に接続部２１を介して回転盤３を取り付けている。
【0018】
回転盤３は、立シャフト２の軸回りに水平回転、即ち自転する。回転盤３は、テーブル（臼ディスク）３１と、上杵保持部３２と、下杵保持部３３とからなる。図２に示すように、テーブル３１は略円板状をなしており、その外周部に回転方向に沿って所定間隔で複数の臼孔４を設けてある。臼孔４は、テーブル３１を上下方向に貫通している。テーブル３１は、複数のプレートに分割するものでもよい。また、テーブル３１自体に直接臼孔４を穿ち形成するのではなく、テーブル３１とは別体をなしテーブル３１に対して着脱可能な複数個の臼部材をテーブル３１に装着し、それら臼部材の各々に上下方向に貫通した臼孔を穿っている構成としてもよい。
【0019】
各臼孔４の上下には、上杵５及び下杵６を配置する。上杵５及び下杵６は、上杵保持部３２及び下杵保持部３３により、それぞれが個別に臼孔４に対して上下方向に摺動可能となるように保持させる。上杵５の杵先５３は、臼孔４に対して出入りする。下杵６の杵先６３は、常時臼孔４に挿入してある。上杵５及び下杵６は、回転盤３及び臼孔４と共に立シャフト２の軸回りに水平回転、即ち公転する。
【0020】
立シャフト２の下端側には、ウォームホイール７を取り付けている。ウォームホイール７には、ウォームギア１０が噛合する。ウォームギア１０は、モータ８により駆動されるギア軸９に固定している。モータ８が出力する駆動力は、ベルト１１によってギア軸９に伝わり、ウォームギア１０、ウォームホイール７を介して立シャフト２ひいては回転盤３及び杵５、６を回転駆動する。
【0021】
圧縮成形品、例えば医薬品の錠剤等の原材料となる粉体は、充填装置たるフィードシューＡ１から臼孔４に充填する。フィードシューＡ１の種類には、攪拌フィードシューとオープンフィードシューがあり、そのうちの何れを採用しても構わない。フィードシューＡ１への粉体の供給には、後述する粉体供給装置を含む粉体混合供給システムＢを使用する。粉体混合供給システムＢは、成形機Ａに対して着脱可能である。
【0022】
図２及び図３に示しているように、杵５、６の立シャフト２の軸回りの公転軌道上には、杵５、６を挟むようにして上下に対をなす予圧上ロール１２及び予圧下ロール１３、本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５がある。予圧上ロール１２及び予圧下ロール１３、並びに本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５は、臼孔４内に充填された粉体を杵先５３、６３の先端面を以て上下から圧縮するべく、上下両杵５、６を互いに接近させる方向に付勢する。
【0023】
上杵５、下杵６はそれぞれ、ロール１２、１３、１４、１５によって押圧される頭部５１、６１と、この頭部５１、６１よりも細径な胴部５２、６２とを有する。回転盤３の上杵保持部３２は、上杵５の胴部５２を上下に摺動可能に保持し、下杵保持部３３は、下杵６の胴部６２を上下に摺動可能に保持する。胴部５２、６２の先端部位５３、６３は、臼孔４内に挿入可能となるように、それ以外の部位と比べて一層細く、臼孔４の内径に略等しい直径である。杵５、６の公転により、ロール１２、１３、１４、１５は杵５、６の頭部５１、６１に接近し、頭部５１、６１に乗り上げるようにして接触する。さらに、ロール１２、１３、１４、１５は上杵５を下方に押し下げ、下杵６を上方に押し上げる。ロール１２、１３、１４、１５が杵５、６上の平坦面に接している期間は、杵５、６が臼孔４内の粉体に対して一定の圧力を加え続ける。
【0024】
そして、本圧上ロール１４及び本圧下ロール１５による加圧位置から、回転盤３及び杵５、６の回転方向に沿って先に進んだ位置が、製品排出部となる。ここでは、下杵６の杵先６３の上端面が臼孔４の上端即ちテーブル３１の上面と略同じ高さとなるまで下杵６が上昇し、臼孔４内にある成形品を臼孔４から押し出す。製品排出部には、臼孔４から押し出された成形品を案内するダンパ１７を設置している。臼孔４から押し出された成形品は、回転盤３の回転によりダンパ１７に接触し、ダンパ１７に沿って成形品回収位置１８に向けて移動する。
【0025】
次に、本実施形態における粉体混合供給システムＢの構成を述べる。本粉体混合供給システムＢは、後処理を実施する機器、ここでは成形機Ａに対して混合した粉体を供給する役割を担うものであり、図４に示すように、粉体を貯留しかつその貯留している粉体を吐出する複数の粉体供給装置たる定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３と、それら複数の定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３の各々から吐出される粉体を混合した上で吐出する混合装置Ｂ４、Ｂ５とを具備する。
【0026】
本粉体混合供給システムＢは、三基の定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３を備えている。尤も、フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３の数は、混合する粉体の種類数によって変化し、二基、又は四基以上であってもよい。各フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、別種の粉体を吐出するものであってもよく、同種の粉体を吐出するものであってもよい。フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３が吐出する粉体が、予め複数の粉体を混合したものであることもあり得る。粉体の種類としては、例えば主薬を含む粉体、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、安定剤、保存剤等を挙げることができる。本実施形態では、第一の粉体供給装置たるフィーダＢ１が第一の粉体たる主薬を、第二の粉体供給装置たるフィーダＢ２が第二の粉体たる乳糖等の賦形剤又はその他の粉体を、第二の粉体供給装置たるフィーダＢ３が第二の粉体たるステアリン酸マグネシウム等の滑沢剤を、それぞれ吐出して供給する。
【0027】
混合装置Ｂ４、Ｂ５は、垂直混合装置Ｂ４の下流に水平混合装置Ｂ５を接続してなるものである。垂直混合装置Ｂ４は、フィーダＢ１が吐出する粉体即ち主薬と、フィーダＢ２が吐出する粉体即ち賦形剤又はその他の粉体とを混合しつつ、水平混合装置Ｂ５に向けて落下させる。この垂直混合装置Ｂ４は、漏斗状をなすケースＢ４１と、ケース内の中央部に配置されて自転する垂直又は略垂直な攪拌軸Ｂ４２と、攪拌軸に一体的に取り付けられた攪拌羽根Ｂ４３と、攪拌軸Ｂ４２及び攪拌羽根Ｂ４３を回転駆動するモータＢ４４とを有する。
【0028】
フィーダＢ１及びフィーダＢ２が吐出する各粉体は、垂直混合装置Ｂ４のケース内に上方から投下される。それら粉体は、回転する攪拌羽根Ｂ４３に接触し、攪拌羽根Ｂ４３により攪拌されながらケースＢ４１内を下方に移動する。ケースＢ４１の下部には、ケースＢ４１を貫通する多数の孔（図示せず）が予め穿たれており、ケースＢ４１内で攪拌された混合粉体はその孔を通じてケースＢ４１内からケースＢ４１外へと流出する。その後、混合粉体は、接続口Ｂ４５を介して水平混合装置Ｂ５へと流入する。
【0029】
水平混合装置Ｂ５は、垂直混合装置Ｂ４において混合された粉体即ち主薬及び賦形剤又はその他の粉体と、フィーダＢ３が吐出する粉体即ち滑沢剤とを混合しつつ、成形機ＡのフィードシューＡ１に向けて移送する。水平混合装置Ｂ５は、水平方向又は略水平方向に伸長した筒状のケースＢ５１と、ケースＢ５１内の中央部に配置されて自転する水平又は略水平な攪拌軸Ｂ５２と、攪拌軸Ｂ５２に取り付けられた攪拌羽根Ｂ５３と、攪拌軸Ｂ５２及び攪拌羽根Ｂ５３を回転駆動するモータＢ５４とを有する。
【0030】
ケースＢ５１の外側方の端部には、垂直混合装置Ｂ４の接続口と接続する受入口Ｂ５１１を設けている。並びに、ケースＢ５１の内側方の端部には、フィードシューＡ１の内外を連通し当該フィードシューＡ１に粉体を供給するための供給口Ａ１１に接続される吐出口Ｂ５１２を設けている。さらに、ケースＢ５１の中間部位に、フィーダＢ３と接続する受入口Ｂ５１３を設けている。攪拌軸Ｂ５２及び攪拌羽根Ｂ５３は、混合するべき粉体と接触しながら回転して粉体を混合しつつ、当該粉体を鉛直方向に対して交差する方向に沿って移送する攪拌部材となる。この攪拌部材Ｂ５２、Ｂ５３は、混合装置Ｂ４、Ｂ５の終端となる吐出口Ｂ５１２の直前まで伸びている。
【0031】
垂直混合装置Ｂ４において混合された粉体は、接続口Ｂ４５から受入口Ｂ５１１を経て水平混合装置Ｂ５のケースＢ５１内に投入される。その粉体は、回転する攪拌羽根Ｂ５３に接触し、攪拌羽根Ｂ５３により攪拌されながらケースＢ５１内を外側方から内側方に向かって移動する。その過程で、フィーダＢ３が吐出する粉体が受入口Ｂ５１３を介してケースＢ５１内に投入され、攪拌羽根Ｂ５３によりさらに攪拌される。結果、フィーダＢ１の供給する主薬、フィーダＢ２の供給する賦形剤又はその他の粉体、及びフィーダＢ３の供給する滑沢剤が、ケースＢ５１内で混合されながらケースＢ５１に沿って移送されることとなる。最終的に、この混合粉体は吐出口Ｂ５１２から吐出され、成形機ＡのフィードシューＡ１の供給口Ａ１１に供給される。フィードシューＡ１は、その供給口Ａ１１に供給された混合粉体を、テーブル３１に穿たれている臼孔４に充填する。
【0032】
なお、フィードシューＡ１には予め、粉体混合供給システムＢから供給される混合粉体の混合度を測定するための図示しないセンサを設置している。粉体の混合度を測定する手法としては、ラマン分光分析、赤外分光、Ｘ線回折、Ｘ線透過測定、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）等、様々なものが挙げられるが、混合度をリアルタイムで測定できるものであればどのような態様であってもかまわない。一例として、近赤外分光分析（ＮＩＲ、又は近赤外吸収スペクトル法）によると、混合粉体における主薬の占める量又は割合（比率）、換言すれば混合粉体の均一性（偏析が生じていないかどうか）を評価するべく、移動する混合粉体に対して近赤外分光を照射し、光の吸収及び散乱を計測し、スペクトルを用いて主薬の濃度その他の定性・定量分析を行うことを、所定周期で繰り返す。測定波長としては、賦形剤や滑沢剤のピークがなく主薬の特異的な吸収ピークである波長帯を利用する。また、近赤外分光分析によれば、混合粉体の粒径を測定することもできる。近赤外分光分析を採用する場合、粉体の混合度等を測定するＰＡＴ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）センサとして、近赤外線センサをフィードシューＡ１に設置することとなる。
【0033】
加えて、成形機Ａの製品排出部には、特定の成形品、例えば不良品やサンプリング品を、成形品回収位置１８に回収する成形品群から選り分けるための成形品排除機構Ｗを設けている。具体的には、ダンパ１７の内部に、加圧空気を流通させる空気通路１６を形成し、その空気通路１６の先端を回転盤３の径方向に沿って外側方に向けて開口させた空気噴射ノズル１６ａとしている。加圧空気を供給するポンプ等の図示しない空気供給源と空気通路１６とを接続する流路２０上には、当該流路２０を開閉する制御バルブ２２を設置してある。制御バルブ２２は、例えば、制御装置から与えられる制御信号により開弁する電磁ソレノイドである。
【0034】
臼孔４から押し出された特定の成形品がダンパ１７に接触する前、空気噴射ノズル１６ａの近傍を通過するときに、制御バルブ２２を開弁すると、空気供給源から供給される加圧空気が、流路２０及びダンパ１７内の空気通路１６を経由して空気噴射ノズル１６ａから噴出する。この噴出した空気は、特定の成形品をテーブル３１の外側方に吹き飛ばす。吹き飛ばされた当該成形品は、ダンパ１７に沿った先にある成形品回収位置１８に到着することはない。このように、本成形機Ａにあっては、空気供給源から供給される空気の流通路１６、２０、噴射ノズル１６ａ及び制御バルブ２２が、成形品排除機構Ｗを構成する。
【0035】
フィードシューＡ１に設けた近赤外線センサ等を介して測定される混合粉体の組成や混合度等が適正でないとき、その混合粉体を一旦フィードシューＡ１から成形機Ａのテーブル３１の臼孔４に充填し、これを上杵５及び下杵６により圧縮成形して成形品の形にする。その上で、当該成形品を、成形品回収位置１８に到達する前に、成形品排除機構Ｗにより排除する。即ち、成形機Ａにおいて、不良の混合粉体が充填され成形品が打錠された臼孔４が空気噴射ノズル１６ａの近傍を通過するときに制御バルブ２２を開弁し、空気噴射ノズル１６ａから空気を噴射して当該成形品をテーブル３１外に吹き飛ばす。併せて、警告音の鳴動、装置の停止等を行うこともある。
【0036】
粉体混合供給システムＢを成形機Ａに接続する際には、その水平混合装置Ｂ５のケースＢ５１の内側端部及び吐出口Ｂ５１２を成形機Ａのフレーム１内に挿入する。一方で、粉体混合供給システムＢのそれ以外の要素、即ち水平混合装置Ｂ５のケースＢ５１の内側端部以外の部分、垂直混合装置Ｂ４及び定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、成形機Ａのフレーム１外にあり続ける。定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３、垂直混合装置Ｂ４及び水平混合装置Ｂ５を支持する粉体混合供給システムＢの支持体（フレーム又は筐体）Ｂ６の底部には、当該粉体混合供給システムＢを簡便に移動可能とするためのキャスタＢ７を取り付けている。
【0037】
以降、定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３の構造に関して補記する。図５に示すように、各フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３はそれぞれ、粉体を貯留するホッパＢ０１と、ホッパＢ０１からもたらされる粉体を吐出せしめるべく送り出す移送機構Ｂ０２と、ホッパＢ０１に対して適時粉体を補給する補給機構Ｂ０３と、移送機構Ｂ０２が送り出すことにより吐出する粉体の単位時間あたりの吐出流量を計測するための計測器Ｂ０４と、粉体の吐出流量が所要の目標値に収束するように移送機構Ｂ０２を制御する制御部Ｂ０５とを具備する。
【0038】
移送機構Ｂ０２は、ホッパＢ０１から落下する粉体と接触してこれを送り出すための移送部材Ｂ０２１と、移送部材Ｂ０２１を回転駆動するモータＢ０２２とを備える。移送機構Ｂ０２としては、例えば既知のスクリューフィーダやテーブルフィーダ、サークルフィーダ（登録商標）、ディスクフィーダ、ロータリフィーダ等を採用できる。スクリューフィーダＢ０２における移送部材Ｂ０２１は、軸心回りに回転する軸に螺旋状の羽根を取り付けたスクリュー羽根であり、その羽根と羽根との間に捉えた粉体を軸心方向に沿って移送する。テーブルフィーダ、サークルフィーダ（登録商標）、ディスクフィーダ、ロータリフィーダにおける移送部材はそれぞれ、回転するテーブル、フラットバー（回転羽根）、ディスク、（ロータリバルブに内蔵の）ロータである。本実施形態では、移送機構Ｂ０２としてスクリューフィーダを想定している。移送部材Ｂ０２１を駆動するモータＢ０２２の回転数は、移送機構Ｂ０２が送り出す粉体の単位時間あたりの流量に影響を及ぼす。原則として、モータＢ０２２の回転数が高くなるほど、送り出す単位時間あたりの粉体の流量が増加する。
【0039】
モータＢ０２２（及び、下記補給機構Ｂ０３のモータＢ０３２）は、例えばＤＣ（直流）モータ、特にブラシレスＤＣモータである。ＤＣモータの基本特性は、
ＶＭ＝ＩａＲａ＋Ｅａ
Ｅａ＝ＫｅＮ
Ｔ＝ＫｔＩａ＝－（ＫｔＫｅＮ）／Ｒａ＋（ＫｔＶＭ）／Ｒａ
である。ここで、ＶＭはＤＣモータのコイルに印加する電源電圧、ＩａはＤＣモータのコイルを流れる電流、Ｒａは電機子抵抗、Ｅａは逆起電力の電圧、ＴはＤＣモータが発生させるトルク、Ｋｔはトルク定数、Ｋｅは逆起電力定数、ＮはＤＣモータの回転数である。
ＶＭ＝ＩａＲａ＋Ｅａ
Ｅａ＝ＫｅＮ
Ｔ＝ＫｔＩａ＝－（ＫｔＫｅＮ）／Ｒａ＋（ＫｔＶＭ）／Ｒａ
である。ここで、ＶＭはＤＣモータのコイルに印加する電源電圧、ＩａはＤＣモータのコイルを流れる電流、Ｒａは電機子抵抗、Ｅａは逆起電力の電圧、ＴはＤＣモータが発生させるトルク、Ｋｔはトルク定数、Ｋｅは逆起電力定数、ＮはＤＣモータの回転数である。
【0040】
補給機構Ｂ０３は、例えば既知のロータリフィーダ等であり、ホッパＢ０１の上方に存在し、ホッパＢ０１に対して補給するべき粉体を多量に貯蔵している。ホッパＢ０１に臨む補給機構Ｂ０３の下部には、ロータリバルブＢ０３１を設置している。この補給機構Ｂ０３は、ホッパＢ０１内の粉体の量が所定の下限量まで減少すると、ロータリバルブＢ０３１を開弁して貯蔵している粉体をホッパＢ０１に投入する。そして、ホッパＢ０１内の粉体の量が所定の上限量まで回復すると、ロータリバルブＢ０３１を閉弁してそれ以上粉体がホッパＢ０１に投入されないようにする。
【0041】
計測器Ｂ０４は、ホッパＢ０１及びホッパＢ０１に貯留している粉体の現在の重量を反復的に検出するものである。その重量の減算値が、定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３の粉体の吐出量となる。計測器Ｂ０４は、例えば、ストレインゲージ式センサであるロードセルであったり、音叉式力センサであったり、フォースバランス式センサであったりする。なお、補給機構Ｂ０３とホッパＢ０１とは、例えばジャバラ継手Ｂ０３３を介して接続しており、補給機構Ｂ０３の自重及び補給機構Ｂ０３が貯蔵している（ホッパＢ０１に補給される前の）粉体の重量がホッパＢ０１に加重されないようにしている。即ち、計測器Ｂ０４は、補給機構Ｂ０３及び補給機構Ｂ０３に貯蔵された粉体の重量を検出しない。
【0042】
制御部Ｂ０５は、計測器Ｂ０４の出力信号を受信して現在ホッパＢ０１が貯留している粉体の重量を知得するとともに、移送機構Ｂ０２における移送部材（即ち、スクリューフィーダのスクリュー羽根）Ｂ０２１を駆動するモータＢ０２２や、補給機構Ｂ０３におけるロータリバルブＢ０３１のロータを駆動するモータＢ０３２を制御する。制御部Ｂ０５は、モータＢ０２２、Ｂ０３２の作動のＯＮ／ＯＦＦの切り替えやモータＢ０２２、Ｂ０３２の回転数又は出力トルクの制御を司る既知のモータドライバと、モータドライバに対して実現するべきモータＢ０２２、Ｂ０３２の回転数又は出力トルクを指令するマイクロコンピュータ、プログラマブルコントローラ、汎用のパーソナルコンピュータ若しくはワークステーション等と要素に含む。モータドライバは、モータＢ０２２、Ｂ０３２が包有する各相のコイルに順次電流を印加することでモータＢ０２２、Ｂ０３２を回転させるとともに、当該モータＢ０２２、Ｂ０３２の回転数及び出力トルクを制御する。モータＢ０２２、Ｂ０３２のコイルへの印加電流及び／又は印加電圧を増大させれば、モータＢ０２２、Ｂ０３２の出力トルクが増強され、回転数も上昇する。モータＢ０２２、Ｂ０３２のコイルへの印加電流及び／又は印加電圧を減少させれば、モータＢ０２２、Ｂ０３２の出力トルクが低減され、回転数も下降する。モータＢ０２２、Ｂ０３２の制御に際しては、コイルを流れる電流の大きさをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により増減させることがある。
【0043】
本実施形態の定量供給フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３の制御部Ｂ０５は、基本的には、ロスインウェイト方式（減量積算値方式）により、当該フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３が吐出する粉体の単位時間あたりの吐出流量をフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）する。具体的には、移送機構Ｂ０２により送り出されることでホッパＢ０１から失われた粉体の重量を計測器Ｂ０４により常時計測し、その重量の減少の推移が予め設定された吐出流量の目標値と合致しているかどうかを比較して、両者の偏差を縮小する方向に操作量であるモータＢ０２２の回転数及び／又は出力トルクを増減させ、当該フィーダＢ１、Ｂ２、Ｂ３による粉体の吐出流量を増減させる。
【0044】
加えて、制御部Ｂ０５は、既に述べた通り、ホッパＢ０１内の粉体の量が所定の下限量まで減少したときに、補給機構Ｂ０３のロータリバルブＢ０３１のロータを駆動するモータＢ０３２を作動させ、補給機構Ｂ０３に貯蔵している粉体をホッパＢ０１に投入する。そして、ホッパＢ０１内の粉体の量が所定の上限量まで回復したならば、当該モータＢ０３２の作動を停止してそれ以上粉体がホッパＢ０１に投入されないようにする。
【0045】
しかして本実施形態では、制御部Ｂ０５は、粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量であるモータＢ０２２への印加電流を変化させず一定に保つ一定保持制御と、粉体の吐出流量とその目標値との差分を所定周期で反復的に求め、その差分を縮小する方向に同所定周期毎にモータＢ０２２への印加電流を増減調整するフィードバック制御とを選択的に実施するものであり、起動直後、及び補給機構Ｂ０３に貯蔵している粉体をホッパＢ０１に投入した直後の時間帯には、以下の制御を行う。すなわちこの制御部Ｂ０５は、モータＢ０２２の起動直後及び粉体をホッパＢ０１に投入した直後は上述した一定保持制御を実施し、この一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値以下に小さいならば、上述したフィードバック制御へと移行する一方、一定保持制御の期間を経過した後、粉体の吐出流量とその目標値との差分の絶対値が閾値を超えて大きいならば、上述したフィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量とその目標値との差分に応じて変更する制御を行う。なお、上述した制御において、コイルを流れる電流の大きさをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するようにしている。また、起動に先立ってチューニングを行い粉体の吐出流量の目標値に対応するデューティー比を決定するようにしている。１回目の一定保持制御では、上述したチューニングにおいて決定されたデューティー比で電流をモータＢ０２２のコイルに印加するようにしている。
【0046】
より具体的には、フローチャートを図６に示すように、一定保持制御を行い（ステップＳ１）、粉体の吐出流量を計測する（ステップＳ２）。より具体的には、ホッパＢ０１内から失われた粉体の質量を示す信号を計測器Ｂ０４から受信し、その質量の減少速度を粉体の吐出流量とする。
【0047】
その上で、吐出流量の実測値Ｆ１と目標値Ｆ０との差分の絶対値｜ΔＦ１｜が閾値Ｆｓを上回る場合には（ステップＳ３）、吐出流量の実測値Ｆ１の目標値Ｆ０に対する割合の逆数Ｆ０／Ｆ１を直近の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流Ｉ１に乗算して新たなモータＢ０２２への印加電流Ｉ２を決定し（ステップＳ４）、再度一定保持制御を行う（ステップＳ１）。
【0048】
一方、吐出流量の実測値Ｆ１と目標値Ｆ０との差分の絶対値｜ΔＦ１｜が閾値Ｆｓを下回る場合には、フィードバック制御に移行する（ステップＳ５）。
【0049】
【0050】
図７には、１回目の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流に対応する粉体の吐出流量の実測値Ｆ１が目標値Ｆ０に対して大きく違わない、換言すれば、１回目の一定保持制御を行った直後の吐出流量の実測値Ｆ１と目標値Ｆ０との差分の絶対値｜ΔＦ１｜が閾値Ｆｓを下回る場合を示している。上述したように、モータＢ０２２の起動直後は、粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量であるモータＢ０２２への印加電流Ｉ１を変化させず一定に保つ一定保持制御を行う。そして、一定保持制御を１回行った直後の時刻Ｔ１の吐出流量の実測値Ｆ１と目標値Ｆ０との差分の絶対値｜ΔＦ１｜が閾値Ｆｓを下回っているので、直ちにフィードバック制御に移行する。
【0051】
図８には、１回目の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流に対応する粉体の吐出流量の実測値Ｆ１が目標値Ｆ０に対して大きく異なる、換言すれば、１回目の一定保持制御を行った直後の吐出流量の実測値Ｆ１と目標値Ｆ０との差分の絶対値｜ΔＦ１｜が閾値Ｆｓを上回る場合を示している。この場合も、モータＢ０２２の起動直後は、粉体の吐出流量が増減したとしても所定期間操作量であるモータＢ０２２への印加電流Ｉ１を変化させず一定に保つ一定保持制御を行うが、一定保持制御を１回行った直後の時刻Ｔ１の吐出流量の実測値Ｆ１と目標値Ｆ０との差分の絶対値｜ΔＦ１｜が閾値Ｆｓを上回っているので、吐出流量の実測値Ｆ１の目標値Ｆ０に対する割合の逆数Ｆ０／Ｆ１を直近の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流Ｉ１に乗算して新たなモータＢ０２２への印加電流Ｉ２を決定し、再度一定保持制御を行う。そして、２回目の一定保持制御を行った直後の時刻Ｔ２の吐出流量の実測値Ｆ２と目標値Ｆ０との差分の絶対値｜ΔＦ２｜は閾値Ｆ２を下回っているので、フィードバック制御に移行する。
【0052】
【0053】
なお、一定保持制御における所定期間の長さは、フィードバック制御における所定周期の１０倍以上であり、具体的には数秒以上、望ましくは１０秒以上、更に望ましくは２０秒以上に設定されている。
【0054】
このような構成によれば、起動直後及びホッパＢ０１への粉体の補充直後に粉体の吐出流量を計測し、吐出流量の実測値Ｆ１と目標値Ｆ０との差分の絶対値が閾値を上回っていればフィードバック制御へと移行せず再度一定保持制御を実施することとし、その再度の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流Ｉ１を直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量の実測値Ｆ１とその目標値Ｆ０との差分に応じて変更するので、モータＢ０２２への印加電流の変更幅を図９に示すようなフィードバック制御におけるモータＢ０２２への印加電流の変更幅を行った場合と比較して大きくすることができ、その結果粉体の供給量をより速やかに安定させることができる。
【0055】
また、再度の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流Ｉ２を、直近の一定保持制御におけるモータＢ０２２への印加電流Ｉ１に、直近の一定保持制御の期間の経過後における粉体の吐出流量Ｆ１とその目標値Ｆ０との比の逆数Ｆ０／Ｆ１を乗算して決定するので、粉体の吐出流量をより速やかに目標の値に近づけることができる。
【0056】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【0057】
例えば、上述した実施形態では操作量としてモータに印加する電流の大きさを採用し、ＰＷＭ制御により変化させるようにしているが、他の方法により電流の大きさを変化させる制御を行うようにしてもよい。また、操作量としてモータに印加する電圧やモータ回転数を採用してもよい。
【0058】
また、上述した実施形態ではモータの起動直後及びホッパへの粉体の補充直後に本発明に係る制御を行うようにしているが、モータの起動直後のみに上述した制御を行う場合でも、少なくともモータの起動直後においては粉体の吐出流量をより速やかに安定させることができる。
【0059】
さらに、上述した実施形態では、流量はモータの回転速度に比例し、モータの回転速度は通常モータに印加される電流に比例することから、再度の一定保持制御における操作量である電流のデューティー比を、直近の一定保持制御における電流のデューティー比に、起動直後所定時間経過時点の粉体の流量の目標値に対する比率の逆数を乗算して決定しているが、モータの回転速度がモータに印加される電流に必ずしも比例しない場合は、他の方法で再度の一定保持制御における操作量を決定するとよい。例えば、代表的な吐出流量と対応する電流の大きさとの関係を示すマップを内蔵しておき、補間計算によって所望の吐出流量に対応する電流の大きさを決定する方法等が挙げられる。
【0060】
さらに、一定保持制御における所定期間は、任意に設定してよい。
【0061】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【0062】
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…粉体供給装置（定量供給フィーダ）
Ｂ０１…ホッパ
Ｂ０２１…移送部材
Ｂ０２２…モータ
Ｂ０５…制御部
Ｆ１、Ｆ２…粉体の吐出流量の実測値
Ｆ０…粉体の吐出流量の目標値
Ｂ０１…ホッパ
Ｂ０２１…移送部材
Ｂ０２２…モータ
Ｂ０５…制御部
Ｆ１、Ｆ２…粉体の吐出流量の実測値
Ｆ０…粉体の吐出流量の目標値
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】