JP2616635B2 - 乾式の圧縮造粒方法およびその装置 - Google Patents
乾式の圧縮造粒方法およびその装置Info
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- B30B15/302—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses
- B30B15/308—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses in a continuous manner, e.g. for roller presses, screw extrusion presses
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- B30B11/005—Control arrangements
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Description
る造粒の技術に係る。
ず、粉体を取り扱う分野、たとえば樹脂、薬品、顔料、
食品、電子部品、その他の新素材など、広範な産業分野
において使用されている。たとえば医薬品の製造に当っ
ては、生産性が高く潤滑剤の使用が少ない条件で成形で
きるので品質上からも望ましく医薬品製造規範に適合し
やすいという理由で、この乾式の圧縮造粒機がよく利用
されている。その他の使用分野においても水や溶媒を使
う湿式造粒法に比して、それらによる品質や工程面の有
利さおよび上記の理由によって採用される機会が多く、
高い生産性や成形品の安定した品質が一つの決め手とな
っている。
して重要な要素であり、それぞれのユーザーにおいて独
自の基準を決めて品質の管理を行なっている。従来技術
のうち、主要なものについて挙げてみると、まず一般的
には成形品の圧潰強度や成形品の密度、または成形品を
一定の高さから一定量、一定回数自然落下させてその粉
化度を調べる落下強度の測定などが広く行なわれ、何れ
もテスト用の試料をサンプリングして別の試験設備にか
けて一定の条件下で測定している。したがってこの品質
管理はあくまで成形品の後追いテストの域を出ず、異常
を発見したとしても既に多くの成形品が生産された後に
なり、稼動中の装置の運転条件を調節するリアルタイム
の品質情報を与えるものとは言い難い。そのために成形
品の品質の安定を求めて運転中の装置から必要な数値を
計測し、この数値を基に運転条件を制御しょうとする従
来技術も現われた。
は、一対のロールの表面に相互に噛み合う凹凸を設け、
ロールの回転軸をスプリングバネで支えこのバネに加わ
る圧力でロール間隔を検出し、検出した間隔に基ずいて
ロールの回転モーターの回転数を増減する粉体の供給量
制御装置を提示している。この特殊なロール形状によっ
て粉体の圧密時の圧縮力の均一化を図り、さらにリーク
の防止を実現したと謳っている。
ル線圧とロール駆動電力の積を一定に保ちつつ両者を可
変的に調節することにより、成形品の強度を変える制御
の方法を示し、ロール線圧の調節はロール加圧力の調節
により、また、ロール駆動電力の調節はロール間への粉
体押し込み量の調節によってそれぞれ行なうことを提示
している。すなわちロール線圧と成形品の強度との間に
は比例的な関係が成り立ち、ロール線圧とバリの厚みと
の間には逆比例的な相関が成り立つこと、またロール電
圧と成形品強度の間にも比例的な関係が成り立つので、
ロール成形線圧とロール電力の積を一定に保って両者を
調節すれば、成形品の強度を変えずにバリの強度を変え
ることができるとしている。
は、ロールトルクをスクリューの回転数とロールの回転
数とによって制御する方法において、スクリューの上限
回転数または下限回転数にスクリューの回転数がなった
とき、その手前の回転数を保持してロールトルクを制御
しようとする提案であり、そのために各調節器、演算器
を持ち、この演算器がプログラム機能部、スイッチ機能
部、回転数保持機能部から成り立っていることを特徴と
している。
術はそれぞれ装置の運転中に装置の動的な要素を計測し
て、その数値を品質安定の制御のための情報として受入
れている点、明かに従来、後追いのサンプリングテスト
に留まっていた管理の水準を抜くものであることは疑い
ない。しかしながら、特公昭53−42474号公報に
あっては、粉体の流れが一定でないときにはブリッジ現
象が生じて流れが停滞し円滑な作動が続かないので、こ
れを改善するために成形品の厚みを一定に維持すること
を求めているものであり、直接成形品の品質管理を目指
してスクリューの回転数を調節するものではない。ま
た、特開昭61−133133号公報においては、ロー
ル線圧と成形品の強度やロール電力と成形品の強度を事
前に把握しておくことが必要であり、この関係は装置の
大きさによって異なるのは当然であり、さらに同一の装
置であっても粉体の粒度や粒形などの性状によっても影
響を受けるからそのための複雑な調節が避けられない。
また、乾式の圧縮造粒機ではロール側面からの粉体の脱
漏を防ぐためにシール板を取り付けるのが慣用されてい
るが、このために品質とは関係のない電力が誤差として
入り込む可能性が高く、この型式の装置においては電力
値を成形品の強度を直接示唆する指標にはなり難い場合
が少なくない。特公昭63−45615号公報に関して
も前例と同様、ロールトルクは装置のシール板やスクレ
ーパーの影響を少なからず受け、成形品の品質情報とし
て正確な指標を形成するものとは必ずしも認められな
い。
法にあっては現に回収されつつある成形品の品質を確実
に捉える指標に欠け、したがってまた、この品質を一定
に維持したり、所望の変更が必要なときに、これに即応
するための基本となる情報がないという大きな課題が未
解決で残っているものと解釈される。本発明は以上に述
べた課題を解決するために、まず稼動中の装置から流れ
出す成形品の品質を確実に捉える指標を見出し、かつこ
の指標に基いて品質の管理をリアルタイムで実施する乾
式の圧縮造粒方法およびその装置の提供を目的とする。
造粒方法は、回転するスクリュー1によりホッパー2内
の粉体Pを相互に逆方向へ回転する一対のロール3間へ
押し込んで圧縮成形する乾式の圧縮造粒方法において、
ロール回転に伴う成形品の排出容積Vと排出重量Wから
成形品の排出密度Dを演算し、該排出密度Dを指標とし
て成形品の品質を制御することによって前記の課題を解
決した。なお、この基本的な方法に加え、成形品の排出
密度Dを一定に維持するためにロールの加圧力pを調節
すること、さらにこの方法に加えて、成形品の厚みtを
一定に維持するためにスクリューの回転数rを調節する
こと、さらに、任意に設定した成形能力を維持するため
にロールの回転数Rを調節することを加えることによっ
て一層発明の目的を効果的に達成できることを提示す
る。
ロールからの排出重量をWとすると、成形品の排出密度
Dは、 D=W/V で算出される。次に排出容積Vは、 V=K1×π×d×w×t×R で計算できる。ここで、K1は個有の定数、dはロール
の直径、wはロールの幅、tは成形品の厚み、Rはロー
ルの回転数をそれぞれ表わしている。一方、成形品の排
出密度Dとロールの加圧力pとの間には図3に示すよう
な相関があることが既に知られている。具体的にはロー
ルの加圧力pは油圧装置と油圧ジャッキで発生するので
この油圧に置き換えて表わすことが実際的である。この
二つの関係から成形品の排出密度Dは成形品の厚みt、
排出重量W、ロールの回転数Rを検出することによって
リアルタイムで演算し、装置上や粉体Pの流れに外乱が
生じても排出密度Dを一定に保つようにロールの加圧力
pを調節して、品質が一定の成形品を連続的に得ること
ができる。
みtを一定にするためにスクリューの回転数rを調節す
る作用を重ねて加えると、成形品の厚みtの変動による
単位時間当りの排出容積Vと排出重量Wとの関係に与え
る誤差の発生を防ぐことができるので、さらに安定した
成形品の排出密度Dを保持することができる。
おいては、成形品の厚みtが一定となるように制御され
ているから、 D=W/R で表わされ、時間当りの成形品の排出重量W、すなわ
ち、その装置が粉体から所定の成形品まで単位時間当り
成形する能力はロールの回転数Rによってのみ任意にコ
ントロールされ、該成形能力を変更する必要が生じたと
きには、直ちに対応する機能も具えている。
図である。乾式の圧縮造粒機へ供給される粉体Pは、ホ
ッパー2内でスクリュー1の回転によって下部において
相互に逆方向へ回転する二つのロール3A、3Bの間へ
押し込まれる。スクリューの回転は電動機11によって
駆動され、その電動機はスクリューの回転数rの調節器
12に連結し、この調節器はさらに成形品の厚みtの設
定器13に連結しているので、成形品の厚みtは設定し
たとおりスクリューの回転数rの調節によって特定され
る。
置が固定されているが、ロール3Bは水平方向へ移動可
能であり、常にロール間隔を縮める方向に油圧機構31
によって付勢を受けている。油圧機構31はロールの加
圧力pの調節器32に連結してその支配を受け、調節器
32は演算器4と連結している。スクリューの回転によ
ってロール間に押し込まれた粉体Pはロールの加圧力と
その回転によって圧密成形されてシート状になってロー
ル間から搾り出されるから、この粉体Pの噛み込みの状
態によりロール3Bは付勢力に抗して水平に押し動かさ
れ、噛み込みの量によってロール間の間隔は変動して成
形品の厚みtの値もまた変動する。粉体Pの噛み込み量
はスクリューの回転数rの調節器12によって制御さ
れ、ロールの加圧力pは油圧の調節器32によって制御
される。二つのロールの間から排出される成形品の厚み
tはロール間隔を検出するセンサー33によって計測さ
れ、このセンサー33はスクリューの回転数rの調節器
12および演算器4に連結して制御のシステムを構成し
ている。ロールは電動機34によって回転の駆動力を受
けるが、この電動機34の回転はロールの回転数Rと連
動するから、その回転数は演算器4へ伝えられる一方、
成形能力設定器5に連結する調節器51に連結してその
制御下に置かれる。
下部に配置された破砕機6によって所定の粒度の粒体に
破砕された後、計量器7の上で単位時間当りの排出重量
Wを検量される。この計量器7は演算器4へ検量値を伝
えるとともに成形能力の調節器51にも連結して成形能
力設定の基礎となるデーターを提供する。
ューの回転数rの調節器12、ロールの加圧力pの調節
器32、ロールの回転数Rのそれぞれ情報の伝達経路が
継絡されていて、排出密度Dの設定器41と直結して機
能的な制御システムの主体となっている。
情報の処理を組み合せて成立しているが、パーソナルコ
ンピューターを導入して各部分からからの測定、計測値
をA/D変換して入力し、CPUにおいて演算と比較を
行なって調節すべき変動量を各駆動部へ命令する信号を
発信して一元的に制御するデジタル的な方法であっても
よいことは言うまでもない。
成形品の厚みtを一定に保つためにロールの変位を検出
するセンサー33から得られる厚みが設定器13の設定
値と等しくなるようにスクリューの回転数rの自動制御
を行なう。一定の品質を保持するためにロールの回転数
Rと成形品の厚みt、および計量器7で検出された排出
重量Wの信号値を演算器に送り排出密度Dが瞬時に算出
される。演算したDと排出密度の設定器41に設定した
値に一致するようにロールの加圧力pの調節器32によ
ってロールへ掛かる油圧を自動的に調節する。この二つ
の制御を複合すれば一定品質の成形品が一定の流量で安
定的に得られる。また、この制御の条件下で、成形能力
設定器5によって成形能力を設定すれば、計量器7で検
量された成形能力が設定値と一致するまでロールの回転
数Rの調節器51が作動して所望の成形能力を具現化す
る。
ールの場合の他、ロールの表面に溝を切り込んだ溝付き
ロールを適用する場合もある。このときも先に示した数
式に基ずいて成形品の排出密度Dを求め、そのまま指標
として制御の基準に使用しても差し支えないが、ロール
表面の溝の形状によって式中の係数K1を補正してK2
として演算する方法もある。
機の制御の実施例を示し、ロール径dは110mm、ロ
ール幅wは35mm、ロール回転数は0〜110rpm
の可変式である。油圧は0〜280kg/cm2 の範囲
で調節できる。原料の粉体Pとしては炭酸バリュウム,
石膏、乳糖、を使用し、自動制御運転を行なった。その
運転中の諸数値の相関的な時間との経過は図に示すよう
に完全に連動し、制御のシステムが計画したとおり機能
していることを立証した。
に述べたとおり品質の普遍的な指標として成形品の排出
密度Dを新たに創設し、造粒システムには回避すること
の難しい外乱に対してDの値を一定に保つように調節す
ることにより成形品の品質を常に一定とし、さらに成形
品の厚みtをスクリューの回転数rの調節によって一定
にコントロールする制御を組み合わせ、一定品質の成形
品を連続して得られるような機能を確保した。また、こ
の複合化した制御下では装置の成形能力はロールの回転
数によってのみ特定されるから、容易に成形能力の設
定、変更が可能となり、これらを総合すれば、品質の向
上、生産性の向上、非熟練作業員の適用、などの多くの
利点をもたらす効果が得られ、究極的には工場のFA化
に大きく前進する原動力となることが期待できる。
の諸数値の経過を示す図表である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 回転するスクリュー1によりホッパー2
内の粉体Pを相互に逆方向へ回転する一対のロール3間
へ押し込んで圧縮成形する乾式の圧縮造粒方法におい
て、ロール回転に伴う成形品の排出容積Vと排出重量W
から成形品の排出密度Dを演算し、該排出密度Dを指標
として成形品の品質を制御することを特徴とする乾式の
圧縮造粒方法。 - 【請求項2】 請求項1において、成形品の排出密度D
を一定に維持するためにロールの加圧力pを調節するこ
とを特徴とする乾式の圧縮造粒方法。 - 【請求項3】 請求項2において、成形品の厚みtを一
定に維持するためにスクリューの回転数rを調節するこ
とを特徴とする乾式の圧縮造粒方法。 - 【請求項4】 請求項3において、任意に設定した
成形能力を維持するためにロールの回転数Rを調節する
ことを特徴とする乾式の圧縮造粒方法。 - 【請求項5】 回転するスクリュー1によりホッパー2
内の粉体Pを相互に逆方向へ回転する一対のロール3間
へ押し込んで圧縮成形する乾式の圧縮造粒機において、
ロールの回転数R、成形品の厚みt、排出重量Wの計測
手段と、該計測に基ずいてロールの加圧力p、スクリュ
ーの回転数r、ロールの回転数Rを調節する制御手段と
を組み合わせた制御システムを具えたことを特徴とする
乾式の圧縮造粒機。
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---|---|---|---|
JP4122599A JP2616635B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 乾式の圧縮造粒方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP4122599A JP2616635B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 乾式の圧縮造粒方法およびその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05293357A JPH05293357A (ja) | 1993-11-09 |
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Family
ID=14839925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4122599A Expired - Fee Related JP2616635B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 乾式の圧縮造粒方法およびその装置 |
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1992
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