JP2007038271A - 粉末圧縮成形機、及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉末を圧縮して成形した成形品の重量及び厚みを管理する場合に、サンプリングした成形品の厚みを測定していると、その測定した厚みに基づく厚み制御を実行するまでに時間がかかった。
【解決手段】圧縮用部材同士を所定間隔にまで近接させることによって圧縮用部材間に充填した粉末を圧縮し成形品を成形する粉末圧縮手段と、充填する粉末量を調整する粉末量調整手段と、粉末圧縮手段による粉末の圧縮圧力を検出する圧力検出手段と、成形品をサンプリングしその重量を測定する重量測定手段と、重量測定手段が測定した重量測定値に基づいて粉末量調整手段を制御する粉末量制御手段と、重量測定値が所定の重量範囲に対応する場合に少なくとも粉末量制御手段が粉末量調整手段を制御した所定回数の経過の後に成形品の厚みに関連して所定の圧力範囲内に収まるように圧力検出手段が検出した圧縮圧力に基づいて粉末圧縮手段を制御する圧縮制御手段とを備え、粉末量制御手段により粉末量調整手段を制御している間に圧縮制御手段により粉末圧縮手段を制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は、粉末を圧縮して医薬用錠剤などを成形するための粉末圧縮成形機及びその制御方法に関するものである。

従来、一般に、錠剤や食品などの成形品は重量や厚みなどが均一なものが要求されるが、連続打錠機のように、多数の成形品を短時間で製造するものでは、成形品毎にその成形前の粉末量を測定することが難しい。そこで、従来、臼内に杵を所定位置まで進入させて圧縮成形しているものにおいては、成形品の重量と粉末を圧縮する際の圧力とにおおよそ一対一の関係があることに着目し、この圧縮の際の圧力を検出して、検出した圧力が目標粉末量に対応させてあらかじめ算出してある基準圧力となるように、臼内に充填する粉末量を自動的に制御するようにしている。

このように粉末の圧縮圧力に基づいて間接的に成形品の重量を制御する方法として、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１のものでは、最終圧縮成形位置以前の圧縮成形位置において成形圧力を検出し、検出した圧力に基づいて重量調節軌道の昇降を制御して重量を制御するとともに、最終圧縮成形位置での成形圧力を検出し、検出した圧力に基づいてその最終圧縮成形位置の上下の圧縮ロールにより杵先間隔を変更するものである。つまり、この特許文献１のものでは、予圧ロールにより臼に充填された粉末を圧縮し、その後に本圧ロールにより最終圧縮成形を行う方式のものにおいて、予圧ロールにおける成形圧力を用いて成形品の重量を制御するとともに、本圧ロールにおける成形圧力を用いて成形品の硬度を制御するものである。
特許第２９４１２２６号公報

ところで上述の特許文献１のものにあっては、予圧ロールの作動時の圧力により重量調節軌道の昇降を制御するものであるので、予圧ロールによる圧縮成形圧力は正確なものである必要がある。しかしながら、予圧ロールにおける圧縮成形圧力は一般的に低く、また臼毎に大きく異なることがある。このため、このような検出圧力に基づいて重量調節軌道の昇降を制御すると、成形品の重量が変動する可能性があるが、圧縮成形圧力が低いために精度よく検出することが困難であった。

これに加えて、特許文献１のものでは、成形品の重量を調節するための成形圧力と、硬度を制御するための成形圧力とを別のものにしているため、検出器たるセンサの数が増えるとともに、精度よく複数の成形圧力を検出する必要があり、検出装置の費用が嵩む結果となった。

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る粉末圧縮成形機は、圧縮用部材同士を所定間隔にまで近接させることによって圧縮用部材間に充填した粉末を圧縮し成形品を成形する粉末圧縮手段と、充填する粉末量を調整する粉末量調整手段と、粉末圧縮手段による粉末の圧縮圧力を検出する圧力検出手段と、成形品をサンプリングしその重量を測定する重量測定手段と、重量測定手段が測定した重量測定値に基づいて粉末量調整手段を制御する粉末量制御手段と、重量測定値が所定の重量範囲に対応する場合に少なくとも粉末量制御手段が粉末量調整手段を制御した所定回数の経過の後に成形品の厚みに関連して所定の圧力範囲内に収まるように圧力検出手段が検出した圧縮圧力に基づいて粉末圧縮手段を制御する圧縮制御手段とを備え、粉末量制御手段により粉末量調整手段を制御している間に圧縮制御手段により粉末圧縮手段を制御することを特徴とする。

本発明は、成形品の重量が圧縮成形時の圧縮圧力と相関を有して変化すること、及び成形品の厚みが圧縮圧力と相関を有して変化することを利用して、重量の変化が所定の範囲内に含まれる場合では、圧縮圧力の変化に基づいて圧縮用部材間の間隔が変化したと推定して、圧縮圧力を制御するように構成したものである。

このような構成にあっては、重量測定手段が測定した重量測定値が所定の重量範囲に対応する場合に、粉末量制御手段により粉末量調整手段を制御するとともに圧縮制御手段により粉末圧縮手段を制御するので、粉末量を調整している間に圧縮する際の圧力を調整することになる。したがって、成形品の重量と厚みとをほぼ同時に制御することが可能になり、成形品諸元を迅速に規格範囲内に収めることが可能となる。

成形品の重量の過不足に対応するためには、重量範囲を、基準となる重量を上回る重量と下回る重量とに対して設定するものが好ましい。また、成形品の重量測定を効率よくするためには、重量測定値を、サンプリングした複数の成形品の総重量とするものが望ましい。

圧力による成形品の厚みを制御するに際して、過剰な制御を抑制するためには、圧力制御手段は、粉末圧縮手段の制御を設定された回数のみ行うものが好適である。

以上の構成において、粉末量調整手段の制御精度を高くするためには、粉末量調整手段の調整量を検出する調整量検出手段をさらに備え、粉末量制御手段が、調整量検出手段が検出した調整量に基づいて測定する圧縮前の粉末重量と重量測定手段が測定した重量とに基づいて演算した補正量により粉末量調整手段を制御するものが挙げられる。

これに加えて、圧力の制御精度を高くするために、粉末量制御手段による粉末量調整手段の制御の終了の後に圧力検出手段が検出した圧力の平均値に基づいて所定の圧力範囲を補正する補正手段をさらに備えるものが挙げられる。

本発明はまた、圧縮用部材同士を所定間隔にまで近接させることによって圧縮用部材間に充填した粉末を圧縮して成形品を成形する粉末圧縮成形機の制御方法であって、粉末の圧縮する時の圧縮圧力を検出し、成形品をサンプリングしてその重量を測定し、測定した重量測定値に基づいて充填する粉末量を調整し、重量測定値が所定の重量範囲に対応する場合に少なくとも粉末量を制御した所定回数の経過の後に成形品の厚みに関連して所定の圧力範囲内に収まるよう検出した圧縮圧力に基づいて粉末の圧縮圧力を制御することからなり、粉末量を調整する間に粉末の圧縮圧力を制御する粉末圧縮成形機の制御方法である。

このような構成において、重量範囲を、基準となる重量を上回る重量と下回る重量とに対して設定するものが好ましい。また、重量測定値は、サンプリングした複数の成形品の総重量であるものが好適である。

冗長な制御を防止するためには、圧力の制御は、設定された回数のみ行うものであることが望ましい。

粉末量の制御精度を高くするには、粉末量の調整量をさらに検出し、検出した調整量に基づいて測定する圧縮前の粉末重量と重量測定値とに基づいて演算した補正量により粉末量を調整するものが好ましい。また、圧力の制御精度を高くするには、粉末量の調整の終了の後に検出した圧力の平均値に基づいて所定の圧力範囲をさらに補正するものが望ましい。

本発明は、以上説明したような構成であり、粉末量制御手段による粉末量調整手段の制御の実行中に圧縮制御手段による粉末圧縮手段の制御を実行することにより、成形品の重量及び圧力により制御される厚みを迅速に制御することができる。しかも、成形品の厚みを直接測定する必要がないため、測定手段の構成を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る粉末圧縮成形機は、例えば医薬用錠剤を成形するもので、図１及び図２に示すように、実際に打錠を行う成形機本体１と、成形機本体１で成形され搬送されてくる成形品たる錠剤Ｑをサンプリングし、その諸状態を測定するための測定手段たる測定装置２と、この測定装置２の測定結果をフィードバックして成形機本体１の錠剤成形のための諸条件を制御する制御装置１１とを具備する。

この成形機本体１は、回転式のもので、図３に示すように、水平回転可能に配設した回転盤３に複数の円筒形状をなす臼４が所定のピッチで着脱可能に設けられており、各臼４の上下には、この臼４の内周に杵先を挿脱可能なように、圧縮用部材である上杵５及び下杵６がそれらの軸線を臼４の軸線に一致させて上下摺動可能に保持させてある。そして、各臼４、上杵５、下杵６は、回転盤３に同期して回転するように構成されている。

この成形機本体１には、粉末充填部７と、粉末摺切部８と、圧縮成形部９と、製品取出部１０とが、前記回転盤３の回転方向に沿って順次設けてある。

粉末充填部７では、下杵６を降下させて回転盤３上に供給された粉末（顆粒状のものも含む）Ｐをフィードシュー７２により臼４内に導入する。回転盤３上への粉末Ｐの供給は、粉末供給機構７３により行われる。

粉末摺切部８では、分量レール８２により下杵６を所定位置まで上昇させるとともに下杵６の上昇により臼４内から溢れ出た粉末Ｐを摺切板８３、８４により臼４上から除去するようにしてある。加えて、本実施形態では、粉末充填量を調整するための粉末量調整手段１２を設けている。この粉末量調整手段１２は、図２に示すように、分量レール８２を上下動させることにより、この下杵６の所定位置を上下動させて臼４内に充填される粉末量を調整できるように構成したものである。具体的には、粉末量調整手段１２は、電動モータ１２１と、ギヤ列を介して電動モータ１２１の回転を分量レール８２の位置を変更するための直線運動に変換する変換機構１２２と、分量レール８２の位置を検出する位置センサたるポテンショメータ１２３とを有してなるものである。

圧縮成形部９では、上杵５を降下させその杵先を臼４内に挿入させ、上、下予圧縮ロール９２、９３により杵先を臼４内に挿入した上杵５と下杵６とを上下から拘束して臼４内の粉末Ｐを予備的に圧縮し、上、下本圧縮ロール９４、９５により前記上杵５と下杵６とを上下から拘束して臼４内の粉末Ｐを本格的に圧縮する。この圧縮成形部９が粉末圧縮手段に対応する。加えて本実施形態では、図４に示すように、上本圧縮ロール９４による粉末Ｐを圧縮する場合の圧力を検出するための圧力検出手段たるロードセル１３を上本圧縮ロール９４の回転軸に関連して設け、また下本圧縮ロール９５の上下方向（縦方向）の位置を調整する圧縮位置調整手段１４を下本圧縮ロール９５の回転軸に関連して設けている。この圧縮位置調整手段１４は、電動モータ１４１と、ギヤ列を介して電動モータ１４１の回転を下本圧縮ロール９５の位置を変更するための直線運動に変換する変換機構１４２とを具備してなるものである。このように、この実施形態においては、上、下予圧ロール９２、９３における予圧縮の圧縮圧力を検出するものではなく、上、下本圧縮ロール９４、９５における本圧縮の圧縮圧力のみを検出する構成であり、圧縮圧力の検出精度を低下させることがないとともに、装置構成を簡素化することが可能になる。したがって、予圧縮を行わない粉末圧縮成形機に適用し得るものである。

製品取出部１０では、上杵５を上昇させその杵先を臼４から抜き取るとともに、下杵６を上方に付勢して臼４内の錠剤Ｑを完全に臼４外に押出し、案内板１０５を利用して押出された錠剤Ｑを側方に案内してシュート１０４に導く。

このような構成により本成形機本体１は、回転盤３を回転させつつ、上下杵５、６と臼４とを利用して粉末から錠剤Ｑを例えば３０ｍｓｅｃ毎に連続して成形する。

図４に示す重量測定手段である測定装置２は、内部に少なくとも重量測定機構、硬度測定機構（図示しない）を具備するものであり、シュート１０４に導かれ適宣サンプリングされた錠剤Ｑの重量、硬度を自動的に測定することができる。この測定装置２には、本発明の出願人が所有する実用新案登録第３０２５２６３号に開示されているものを用いることができる。この測定装置２は、基本的には、サンプリングした各錠剤Ｑを、内部の図示しない錠剤搬送レール上に設けられた重量測定機構、硬度測定機構に、錠剤送り手段によって順に送りこむ構造となっている。測定したデータは自動的に内部コントローラによって処理、記憶等がなされ、このデータを表示装置やプリンタに表示させたり、他の機器、具体的には制御装置１１の第一コントローラ１１１にＲＳ２３２Ｃを利用したシリアル信号線ＳＬ１を介して転送し得るように構成されている。特に本実施形態のものは、複数の錠剤Ｑを測定して、測定データの平均値などを算出することができる。

制御装置１１は、図４に示すように、マイクロコンピュータと称され内部にＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェースＩＦなどを備えた第一コントローラ１１１と、シーケンサである第二コントローラ１１２と、ロードセル１３から出力する信号を入力され、圧力に関連するデータの処理などを行う第三コントローラ１１３とから主として構成されており、これら第一〜第三コントローラ１１１〜１１３を互いにシリアル信号線ＳＬ２、ＳＬ３や、制御信号線ＣＬ１〜ＣＬ４で結んで協働し得るようにしてある。この制御装置１１は、この他に種々のインタフェースを備えており、パーソナルコンピュータ１１４や専用ディスプレイ１１５、プリンタ１１６、あるいは図示しないホストコンピュータなどを接続して拡張可能なものである。

本実施形態では、第一コントローラ１１１から分量レール８２を上下駆動する電動モータ１２１の制御信号ＳＯ１を出力するとともに、その上下動量を検出するポテンショメータ１２３からの検出信号ＳＩ１を入力し、ローカルフィードバックループを形成して、この制御装置１１に粉末量調整手段１２を制御する粉末量制御手段の役割を担わせている。同様に第一コントローラ１１１から下本圧縮ロール９５を上下駆動する電動モータ１４１の制御信号ＳＯ２を出力するとともに、その上下動量を間接的に検出するロードセル１３からの出力信号を入力し、ローカルフィードバックループを形成して、この制御装置１１に圧縮位置調整手段１４を制御する圧縮制御手段の役割を担わせている。

次に、制御装置１１の動作について説明する。

制御装置１１には、成形機本体１の粉末の充填量及び本圧縮ロールの圧力を制御するための制御プログラムが、制御に必要な各種設定値のデータとともに格納してある。この制御プログラムは、粉末Ｐの圧縮成形を開始した後、成形品である錠剤Ｑの重量が所定の範囲内に含まれるにもかかわらず、圧縮圧力が変化した場合に、その圧縮圧力の変化が上杵５及び下杵６の温度による伸張に起因するものとして、錠剤Ｑの厚みを制御するものである。すなわち、粉末Ｐの圧縮成形を開始すると、上杵５とそれぞれの圧縮ロール９２、９４との接触摩擦に起因する発熱、下杵６とそれぞれの圧縮ロール９３、９５との接触摩擦に起因する発熱、及び粉末の圧縮成形に起因する発熱によりそれぞれの杵５６の温度が上昇し、その結果、上杵５及び下杵６が伸張し、そのために圧縮圧力が粉末の充填量に依存して変化するものでなく、上杵５及び下杵６の先端間の間隔に依存して変化することに基づき、粉末の充填量、したがって錠剤Ｑの重量が所定の重量範囲に対応する（含まれる）場合には、錠剤Ｑの厚みを調整するべく下本圧縮ロール９５の位置を調整するものである。

次に、制御プログラムに付随する制御のためのデータとして、錠剤Ｑの規格重量ＳＷ、この規格重量ＳＷに基づいて設定される非制御範囲ＮＷＣ及び要制御範囲ＷＣ（図５に示す）、圧縮成形の基準となる圧力である目標圧力設定値ＴＰ及び錠剤Ｑの良否の判定基準となる圧縮制御範囲（図６に示す）などが制御装置１１には記憶してある。

規格重量ＳＷは、成形しようとする錠剤Ｑの基準となる値である。図５に示す非制御範囲ＮＷＣは、後述する分量（重量）制御が必要でない錠剤Ｑの重量範囲を規定するもので、規格重量ＳＷを下回る値と上回る値例えば、規格重量を５％下回る値と５％上回る値により設定されるものである。この実施形態の場合、規格重量ＳＷは、錠剤Ｑ一個の重量ではなく、所定の個数の錠剤Ｑの合計の重量に対応するように設定してある。これに対して、要制御範囲ＷＣは、分量制御が必要となる錠剤Ｑの重量範囲を規定するもので、規格重量ＳＷと非制御範囲ＮＷＣとに基づいて設定するものである。具体的には、要制御範囲ＷＣは例えば、規格重量ＳＷを１０％下回る値から１０％上回る値により設定される重量範囲から非制御範囲ＮＷＣを除いた範囲に設定するものである。そして、非制御範囲ＮＷＣより上側の領域を上要制御範囲部分ＵＷＣ、下側の領域を下要制御範囲部分ＬＷＣとしている。なお、重量は、規格重量ＳＷを５０％増減した重量範囲で測定するようにしている。

圧縮制御範囲は、図６に示すように、目標圧力設定値ＴＰを中心として三段階で異なる制御を実行し得るように設定してある。すなわち圧縮制御範囲は、基準圧力設定値を中心として後述する厚み制御の実行を判定するための増減制御部分ＰＣＰと、その増減制御部分ＰＣＰの上下領域に設定されて錠剤Ｑの排除制御の実行を判定するための排除制御部分ＲＣＰと、排除制御部分ＲＣＰの上下領域に設定されて粉末圧縮成形機の運転の停止を判定するための停止制御範囲部分ＳＣＰと、非制御範囲部分ＮＣＰから構成される。

増減制御範囲部分ＰＣＰは、上限減圧圧力設定値ＵＰＶ以上で、かつ上限排除圧力設定値ＵＲＶ未満の減圧制御領域ＤＰＡ、及び下限増圧圧力設定値ＬＰＶ以下で、かつ下限排除圧力設定値ＬＲＶより大の増圧制御領域ＩＰＡとで構成される。

排除制御範囲部分ＲＣＰは、上限排除圧力設定値ＵＲＶ以上で、かつ上限停止圧力設定値ＵＳＶ未満の上排除領域ＵＲＡ、及び下限排除圧力設定値ＬＲＶ以下で、かつ下限停止圧力設定値ＬＳＶより大の下排除領域ＬＲＡとで構成される。

停止制御範囲部分ＳＣＰは上限停止圧力設定値ＵＳＶ以上の上停止領域ＵＳＡ、及び下限停止圧力設定値ＬＳＶ以下の下停止領域ＬＳＡで構成される。この停止制御範囲部分ＳＣＰは、後述する厚み制御のためのものではなく、測定した圧力が異常値を示すことを判定して、運転を強制的に停止するためのものである。したがって、測定した圧力がこの停止制御範囲部分ＳＣＰに含まれる値か否かの判定は、厚み制御及び分量制御とは独立に、圧力の測定を開始した後は継続して実行されるものである。

非制御範囲部分ＮＣＰは、下限増圧圧力設定値ＬＰＶより大で、かつ上限減圧圧力設定値ＵＰＶ未満の領域である。なお、目標圧力設定値ＴＰは、上限減圧圧力設定値ＵＰＶと下限増圧圧力設定値ＬＰＶとを加算して、その和を二分して算出するものである。

まず、ステップＳ１では、データ収集開始時刻か否かを判定する。すなわち、この重量制御と厚み（圧縮圧力）制御とを行う制御プログラムは、粉末圧縮成形機の運転の開始から所定の時間毎に繰り返し実行されるものである。したがって、この制御プログラムを実行する時刻を所定の時間毎に設定してある。なお、重量の測定と圧力の測定とは、この制御プログラムの開始に同期して行うものではなく、測定装置２（重量の測定）及び第三コントローラ１１３（圧力の測定）において、成形機本体１の運転状態に同期して継続して行っている。

ステップＳ１において、データ収集時刻であると判定した場合は、ステップＳ２においてターンカウンタをインクリメントする。このターンカウンタは、制御プログラムを実行することを１ターンとして計数するもので、制御装置１１においてソフトウェアにより形成するものであってよい。なお、このターンカウンタは、粉末圧縮成形機の電源が切られても計数したターン回数を記憶しており、操作者による操作を行わないとリセットされない。これは、粉末圧縮成形機が短時間非常停止などをして電源が切れた状態の後に無駄な制御を実行することを防止するためである。そして、重量及び圧力の最新値が第一コントローラ１１１に読み取られて、分量制御及び厚み制御において使用される。この実施形態においては、測定された重量は所定個数の錠剤Ｑの重量であり、圧力は最新の本圧縮ロール９４、９５における一対の杵５、６に対するものである。

ステップＳ３では、この時点の、つまりデータ収集開始時刻になった時点に測定されて保存された分量値、圧力及び重量の最新値を読み出すとともに、この時点で設定している増減制御範囲部分ＰＣＰを規定するそれぞれの圧力設定値を読み出す。分量値は、粉末Ｐの充填量に対応するものであり、臼４内の下杵６の先端位置で決まるものであるので、分量レール８２の位置データにより現すことができるものである。したがって、分量値は、ポテンショメータ１２３により検出する。圧力は、ロードセル１３からの出力信号に基づいて制御装置１１により測定され、制御装置１１内に保存されて読み出される。重量は、錠剤Ｑを所定個例えば１０個をサンプリングし、サンプリングした錠剤Ｑの合計の重量を測定装置２により測定する。測定装置２により測定した重量は、測定装置２内に保存されるとともに、シリアル信号線ＳＬ１を介して制御装置１１により読み出される。測定した分量値、圧力及び重量は、制御装置１１内に保存される。

ステップＳ４では、測定した重量が非制御範囲ＮＷＣに含まれるものなのか、要制御範囲ＷＣに含まれるものかを判定する。すなわち、この判定は、測定した錠剤Ｑの重量を判定することにより、錠剤Ｑの重量及び厚みの制御が必要か否かを判定するものである。そして要制御範囲ＷＣに含まれない場合は、この回（ターン）の制御プログラムの実行を終了し、要制御範囲ＷＣに含まれる場合は、ステップＳ５において分量制御を少なくとも実行する。

分量制御は、規格重量ＳＷと測定した分量値と測定した重量とから補正分量値を演算し、演算した補正分量値になるまで分量レール８２を制御するものである。すなわち、演算した補正分量値が現在分量値より小さい場合は、分量値を減らすように制御装置１１は粉末量調整手段１２に制御信号を出力して分量レール８２を上げ、逆に補正分量値が現在分量値より大きい場合は分量値を増やすように分量レール８２を下げて、分量値を制御する。補正分量値は、下記の式により演算する。

補正分量値＝現在分量値＊（規格重量／現在重量） （１）
（１）式において、現在分量値と現在重量とは、ステップＳ３において読み出した分量値と重量との最新値である。

この分量制御を実行するとともに、ステップＳ６ではターンカウンタと計数したターン回数が厚み制御判定値ｍ以上か否かを判定する。この厚み制御判定値ｍは例えば、４に設定する。つまりこの判定は、粉末圧縮成形機が運転されて、この制御プログラムが４回実行され、分量制御が４回実行されて粉末圧縮成形機内部が所定の温度状態に近づいている運転状態になっていることを検出するためのものである。

ステップＳ６にて、ターン回数が厚み制御判定値ｍ以上であると判定した場合は、ステップＳ７において厚み制御フラグをセット（＝１）する。この後、ステップＳ８において、ターンカウンタとは別に設ける厚み制御カウンタをインクリメントする。この厚み制御カウンタは、厚み制御を実行した回数を計数するもので、所定回数の厚み制御を実行した後は、手動によりリセットされるまで計数した回数を保持するものである。

ステップＳ９では、厚み制御カウンタが計数した厚み制御回数が所定回数ｎを上回ったか否かを判定する。所定回数ｎは例えば、７回に設定する。厚み制御回数が所定回数ｎに満たない場合はステップＳ１０にて厚み制御を実行し、厚み制御回数が所定回数ｎを上回っている場合は厚み制御を実行することなくステップＳ１１にて厚み制御フラグをリセット（＝０）する。

ステップＳ１０における厚み制御は、ステップＳ５における分量制御を実行している間に並行して実行するものである。厚み制御を実行するか否かは、ステップＳ３において読み出したこの時点の圧力と圧力設定値とに基づいて、第三コントローラ１１３において判定する。具体的には、測定した圧力が排除制御範囲部分ＲＣＰ及び増減制御範囲部分ＰＣＰに含まれる場合に、下本圧縮ロール９５の位置を調整して圧力を制御する。

詳細には、測定して圧力が減圧制御領域ＤＰＡ及び上排除領域ＵＲＡに含まれる値である場合は、圧力が下がるように下本圧縮ロール９５の位置を下げるように制御する。これとは逆に、測定した圧力が増圧制御領域ＩＰＡ及び下排除領域ＬＲＡに含まれる値である場合は、圧力が上がるように下本圧縮ロール９５の位置を上げるように制御する。

なお、測定した圧力が排除制御範囲部分ＲＣＰに含まれる値である場合は、厚み制御を実行するのと並行して、図示しない排除機構を制御して錠剤Ｑを排除する。また、測定した圧力が非制御範囲部分ＮＣＰに含まれる値である場合は、基準圧力設定値ＴＰに近似しているものと判定して厚み制御を実行しない。

この後、ステップＳ１２において、分量制御が終了したか否かを判定する。分量制御の終了判定は、補正分量値に一致するだけ分量レール８２を移動させたことを検出して行う。つまり分量補正後にポテンショメータ１２３の出力信号に基づいて測定した分量レール８２の位置に対応する分量値が補正分量値と一致した場合に、分量制御が終了したと判定するものである。

ステップＳ１３では、厚み制御が終了したか否かを、測定した圧力が非制御範囲部分ＮＣＰに含まれることを検出して判定する。具体的には、制御装置１１の第三コントローラ１１３から制御信号線ＣＬ１を介して第一コントローラ１１１に、上限減圧圧力設定値ＵＰＶ以下であり、かつ下限増圧圧力設定値ＬＰＶ以上であることを示す制御信号の有無を検出し、制御信号が出力されていない場合に厚み制御が終了したと判定する。なお、ターンカウンタが計数したターン回数が厚み制御判定値ｍ未満においては、厚み制御自体を実行しないので、制御信号は出力されない。

ステップＳ１４では、厚み制御フラグの状態を確認する。すなわち、厚み制御フラグがセットされているか否かを判定し、セットされていると判定した場合は制御を終了し、リセットされている場合はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、圧力制御範囲を規定する各圧力の更新制御を実行する。

圧力制御範囲の更新制御は、ステップＳ３にて読み出した圧力制御範囲の各圧力設定値を、今回の分量制御を実行する前に測定した圧力（現在圧力）と分量補正後に測定した圧力の平均値（平均圧力）とに基づいて圧力制御範囲の更新を行うものである。具体的には、まず分量制御実行後に測定した圧力の平均圧力を第三コントローラ１１３において演算し、算出された平均圧力から目標圧力を減算して得られる差を現在圧力に加算する。この加算により得られた演算結果を制御圧力とする。次に、制御圧力から目標圧力を減算して、設定値の更新のためのシフト量を算出する。このようにしてシフト量を演算した後、上限減圧圧力設定値ＵＰＶ、下限増圧圧力設定値ＬＰＶ、上下限排除圧力設定値ＵＲＶ、ＬＲＶ及び上下限停止圧力設定値ＵＳＶ、ＬＳＶそれぞれからシフト量を加算もしくは減算して新設定値を設定、つまり設定値を更新する。制御圧力が目標圧力ＴＰより小である場合はシフト量を各設定値から減算し、制御圧力が目標圧力ＴＰより大である場合はシフト量を各設定値に加算する。

このような構成において、粉末圧縮成形機を運転して、ターン回数が厚み制御判定値未満の場合の制御について説明する。まずデータ収集開始時刻になると、ステップＳ１〜ステップＳ４を実行し、測定した錠剤Ｑの重量が要制御範囲外であると判定した場合は、分量制御、厚み制御及び圧力設定値更新制御を実行することなく制御プログラムを終了する。つまり、この場合は、サンプリングした錠剤Ｑの重量が非制御範囲に含まれるものであり、錠剤Ｑの重量がほぼ規格重量に対して測定誤差範囲内にあるので分量制御は実行しない。

一方、ステップＳ４において、測定した錠剤Ｑの重量が要制御範囲内であると判定した場合は、分量制御を実行し（ステップＳ５）、ターン回数は厚み制御判定値未満（ステップＳ６において「Ｎｏ」の判定）であるので、厚み制御は実行しない。分量制御は、上述したように、サンプリングして測定した錠剤Ｑの重量に応じて、分量レール８２を調整するものである。そして、分量制御が終了したことを判定して（ステップＳ１２）、圧力制御値更新制御を実行する。この場合、ターン回数が厚み制御判定値に達していないので、厚み制御を実行しておらず、ステップＳ１３及びステップＳ１４ではそれぞれ「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１５にて圧力設定値更新制御を実行する。

圧力設定値更新制御は、分量制御が終了していること、及び厚み制御フラグがリセットされていることを条件に実行するものである。したがって、分量制御を実行している間は圧力設定値更新制御を実行せず、かつ分量制御が終了した後にあっても厚み制御フラグがセットされている状態、言い換えれば厚み制御の回数が所定回数ｎに達していない状態では実行しない。

したがって、各圧力設定値は、分量制御を実行することにより調整された後の圧力により更新されるものである。このため、各圧力設定値は、分量制御により変化した粉末Ｐの充填量を反映するものとなり、この後に分量制御と並行に実行する厚み制御の精度を向上させるものである。

これに対して、厚み制御は、測定した錠剤Ｑの重量が要制御範囲内であること（ステップＳ４において「Ｙｅｓ」の判定）、ターンカウンタが計数したターン回数が厚み制御判定値ｍ以上（ステップＳ６において「Ｙｅｓ」の判定）で、かつ厚み制御カウンタが計数した厚み制御回数が所定回数ｎ以下である（ステップＳ９において「Ｎｏ」の判定）ことを条件として実行するものである。

分量制御と並行して行う、つまり分量制御を実行するための制御信号を出力し、実際にこの制御信号により粉末量調整手段１２を駆動して粉末量調整手段１２が作動している間において行う厚み制御は、上述した条件が成立した場合に実行するものであるので、ターン回数が厚み制御判定値ｍ以上となる制御プログラムの実行時であっても、測定した錠剤Ｑの重量が判定範囲外であれば分量制御を実行しないと同時に厚み制御も実行しない。また、厚み制御は、厚み制御回数が所定回数ｎを上回った場合（ステップＳ９において「Ｎｏ」の判定）は、それ以上の厚み制御は行わない。つまり、厚み制御は、この制御プログラムが実行されて、制御プログラムの実行時間に関連する時間が経過した後に実行されるものであるが、その実行回数は所定回数ｎにより規定してあり、過剰に錠剤Ｑの厚みを制御することを抑制している。

このように、錠剤Ｑの重量を制御しなければならない場合に、分量制御を実行し、その後、厚み制御を実行するまでの間、つまり厚み制御フラグがセットされるまでの間に圧力設定値を更新するので、温度変化による少なくとも上下杵５、６の長さの変化に対応して圧力設定値を変更することができる。これによって、厚み制御を実行する際の制御精度を向上させることができる。

また、錠剤Ｑの重量が制御を要しない重量つまり非制御範囲に対応する重量でない場合に、一方で分量制御を実行して粉末の臼への充填量を制御するとともに他方で分量制御に並行して厚み制御を実行することにより、錠剤Ｑの重量と厚みとを所望のものに迅速に収束させることができる。また、厚み制御に際して、錠剤Ｑの厚みを測定せずに測定した最新の圧力に基づいて制御を実行するので、錠剤Ｑをサンプリングしてから厚みの測定が終了するまでの時間の遅れをなくすことができ、制御に要する時間を短縮することができる。

なお、上述の実施形態にあっては、錠剤Ｑを１０個サンプリングしてその測定した重量の合計を分量制御のための重量としたが、個別に測定した錠剤Ｑの重量であってもよいし、また複数個の平均値であってもよい。

また、上記実施形態におけるステップＳ１４及びステップＳ１５を省略するものであってもよい。この場合においては、圧縮制御範囲を上記実施形態のものより細分化して、杵の長さの変化に応じた成形圧力の変化に対して、検出する圧力が常時圧力制御範囲の中心値近傍となるように厚み制御を行うものである。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、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。

本発明の実施形態の粉末圧縮成形機の成形機本体の断面図。 同実施形態の制御装置を含む模式的全体構成図。 同実施形態の成形機本体の回転盤に対する各要部の配置を示す平面図。 同実施形態の制御装置を含む制御系の構成を示すブロック図。 同実施形態の分量制御に係る重量の設定値の関係を示すグラフ。 同実施形態の厚み制御に係る圧力の設定値の関係を示すグラフ。 同実施形態の概略の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の概略の制御手順を示すフローチャート。

符号の説明

２…測定装置
５…上杵
６…下杵
９…圧縮成形部
１１…制御装置
１２…粉末量調整手段
１３…ロードセル
８２…分量レール
ＳＷ…規格重量
ＷＣ…要制御範囲
ＰＣＰ…増減制御部分
ＲＣＰ…排除制御部分

Claims (12)

1. 圧縮用部材同士を所定間隔にまで近接させることによって圧縮用部材間に充填した粉末を圧縮し成形品を成形する粉末圧縮手段と、
   充填する粉末量を調整する粉末量調整手段と、
   粉末圧縮手段による粉末の圧縮圧力を検出する圧力検出手段と、
   成形品をサンプリングしその重量を測定する重量測定手段と、
   重量測定手段が測定した重量測定値に基づいて粉末量調整手段を制御する粉末量制御手段と、
   重量測定値が所定の重量範囲に対応する場合に少なくとも粉末量制御手段が粉末量調整手段を制御した所定回数の経過の後に成形品の厚みに関連して所定の圧力範囲内に収まるように圧力検出手段が検出した圧縮圧力に基づいて粉末圧縮手段を制御する圧縮制御手段とを備え、
   粉末量制御手段により粉末量調整手段を制御している間に圧縮制御手段により粉末圧縮手段を制御する粉末圧縮成形機。
2. 重量範囲は、基準となる重量を上回る重量と下回る重量とに対して設定される請求項１記載の粉末圧縮成形機。
3. 重量測定値が、サンプリングした複数の成形品の総重量である請求項１記載の粉末圧縮成形機。
4. 圧力制御手段は、粉末圧縮手段の制御を設定された回数のみ行うものである請求項１記載の粉末圧縮成形機。
5. 粉末量調整手段の調整量を検出する調整量検出手段をさらに備え、粉末量制御手段が、調整量検出手段が検出した調整量に基づいて測定する圧縮前の粉末重量と重量測定手段が測定した重量とに基づいて演算した補正量により粉末量調整手段を制御する請求項１記載の粉末圧縮成形機。
6. 粉末量制御手段による粉末量調整手段の制御の終了の後に圧力検出手段が検出した圧力の平均値に基づいて所定の圧力範囲を補正する補正手段をさらに備える請求項１記載の粉末圧縮成形機。
7. 圧縮用部材同士を所定間隔にまで近接させることによって圧縮用部材間に充填した粉末を圧縮して成形品を成形する粉末圧縮成形機の制御方法であって、
   粉末の圧縮する時の圧縮圧力を検出し、
   成形品をサンプリングしてその重量を測定し、
   測定した重量測定値に基づいて充填する粉末量を調整し、
   重量測定値が所定の重量範囲に対応する場合に少なくとも粉末量を制御した所定回数の経過の後に成形品の厚みに関連して所定の圧力範囲内に収まるよう検出した圧縮圧力に基づいて粉末の圧縮圧力を制御することからなり、
   粉末量を調整する間に粉末の圧縮圧力を制御する粉末圧縮成形機の制御方法。
8. 重量範囲は、基準となる重量を上回る重量と下回る重量とに対して設定される請求項７記載の粉末圧縮成形機の制御方法。
9. 重量測定値が、サンプリングした複数の成形品の総重量である請求項７記載の粉末圧縮成形機の制御方法。
10. 圧力の制御は、設定された回数のみ行うものである請求項７記載の粉末圧縮成形機の制御方法。
11. 粉末量の調整量をさらに検出し、検出した調整量に基づいて測定する圧縮前の粉末重量と重量測定値とに基づいて演算した補正量により粉末量を調整する請求項７記載の粉末圧縮成形機の制御方法。
12. 粉末量の調整の終了の後に検出した圧力の平均値に基づいて所定の圧力範囲をさらに補正する請求項７記載の粉末圧縮成形機の制御方法。

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