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JP6925033B2 - 粉体圧縮成形機 - Google Patents

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Description

本発明は、粉体を圧縮して医薬品の錠剤、食品、電子部品等を製造するために用いられる粉体圧縮成形機に関する。
回転盤のテーブルに臼孔を設け、各臼孔の上下に上杵及び下杵をそれぞれ摺動可能に保持させておき、臼孔及び杵をともに水平回転させて、上杵及び下杵の対が上ロール及び下ロールの間を通過する際に臼孔内の粉体を圧縮成形する回転式の粉体圧縮成形機が公知である。
有核錠、即ち原料粉体により構成される層の中に核錠その他の内核や半導体集積回路チップ(電子デバイス、ICタグまたはRFIDタグと呼称されるものであることがある)等を内蔵する錠剤を成形するにあたっては、粉体を充填した臼孔に核となる物を投入し、その後臼孔にさらに追加の粉体を当該物に覆い被せるように充填してから、上杵及び下杵による圧縮打錠を実施する。このとき、追加の粉体の充填圧力により臼孔内で核が移動し、核の位置が完成した成形品の中心からずれてしまうおそれがある。
成形品の中心に核を適正に配置するためには、臼孔に核を投入した後、上方から上杵を臼孔に挿入して臼孔内で核を粉体に向けて押し込む仮圧縮を行うことが考えられる。しかしながら、そのような仮圧縮の過程では短期間のうちに上杵を大きく昇降させなくてはならず、その帰結として回転盤の回転速度を上げられない、つまり単位時間内に製造可能な成形品の数量が減少するという不都合がある。
加えて、図12に示すように、上杵5の杵先53の先端面531は上方に凹んだカップ状をなしていることが少なくない。このような上杵5で核Kを粉体M1に向けて押し込む仮圧縮を行うと、臼孔4内で上杵5の杵先53の先端面531の凹みに溜まった空気が既に充填されている粉体M1及び核Kを踊らせてしまい、結果として核Kが適正な位置からずれることが起こり得る。
また、上杵5の杵先53の先端面の形状如何によらず、上杵5を上下摺動可能に保持する上杵保持部32と、この上杵保持部32に保持される上杵5の胴部52との間には、多少のクリアランスが設けられている。それ故、図13及び図14に示すように、上杵保持部32とともに回転する上杵5の頭部51が仮圧縮用のロール120に接触するときや、当該上杵5の上下動を惹起するレール190に沿って摺動するときに、上杵5が臼孔4の中心軸に対して僅かながら傾斜する。このことも、上杵5で核Kを押し込むときの核Kの位置ずれを招く要因となる。
一方で、下記特許文献に開示されているように、臼孔に核を投入する投入装置自体に、核を臼孔内の粉体に向けて押し込む機構を実装することも試みられている。だが、核の臼孔への供給と押し込みとを同時に実行する機構は複雑化して部品点数も多くなり、コストの騰貴を招く。
特開2002−065812号公報 特開2015−229181号公報
本発明は、核錠その他の内核や半導体集積回路チップ等を内蔵した成形品を製造する回転式粉体圧縮成形機において、複雑な機構を採用することなく、成形品の内部で核となる物を適正な位置に配置できるようにすることを所期の目的としている。
本発明では、上下に貫通した臼孔が設けられたテーブル及び臼孔の上下に配置される杵を上下摺動可能に保持する杵保持部を有している回転盤と、テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる所定位置に設置され臼孔内に粉体を充填する第一の充填装置と、テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる第一の充填装置よりも下流側の位置に設置され臼孔内に粉体とは別の核を投入する投入装置と、テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる投入装置よりも下流側の位置に設置され、粉体及び核が投入された後の臼孔に上杵が挿入される以前に核と接触して当該核を押さえる押さえ部材と、テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる押さえ部材よりも下流側の位置に設置され臼孔内に粉体を充填する第二の充填装置とを具備する粉体圧縮成形機を構成した。
このようなものであれば、臼孔に核を投入する投入装置自体に核を粉体に向けて押し込む機構を組み込む必要がない。また、上杵を臼孔に挿入して核を粉体に向けて押し込む仮圧縮を行わずに済むため、回転盤の回転速度を高速化することが許容され、単位時間内に製造可能な成形品の数量が増す。
その上で、前記押さえ部材が、粉体及び核が投入された臼孔に挿入されている下杵の上昇に伴ってテーブルの上面と同等の高さ以上に上昇する核と当接して当該核を押さえるものとすることが好適である。
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。粉体の例としては、主薬を含む粉体の他、賦形剤、結合剤、崩壊剤、安定剤、保存剤等を挙げることができる。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。
本発明によれば、核錠その他の内核や半導体集積回路チップ等を内蔵した成形品を製造する回転式粉体圧縮成形機において、複雑な機構を採用することなく、成形品の内部で核となる物を適正な位置に配置できる。
本発明の一実施形態の回転式粉体圧縮成形機を示す側断面図。 同実施形態の粉体圧縮成形機の平面図。 同実施形態の粉体圧縮成形機の円筒図。 同実施形態の粉体圧縮成形機における押さえ部材を示す要部拡大断面図。 同実施形態の粉体圧縮成形機における押さえ部材を示す要部拡大断面図。 同実施形態の粉体圧縮成形機による成形品の成形工程を示す要部拡大断面図。 同実施形態の粉体圧縮成形機による成形品の成形工程を示す要部拡大断面図。 本発明の一変形例に係る押さえ部材を示す要部拡大断面図。 同変形例に係る押さえ部材を示す要部拡大断面図。 本発明の一変形例に係る押さえ部材を示す要部拡大断面図。 同変形例に係る押さえ部材を示す要部拡大断面図。 上杵で核を臼孔内の粉体に向けて押し込む仮圧縮を行う際の問題点を説明する要部拡大断面図。 上杵で核を臼孔内の粉体に向けて押し込む仮圧縮を行う際の問題点を説明する要部拡大断面図。 上杵で核を臼孔内の粉体に向けて押し込む仮圧縮を行う際の問題点を説明する要部拡大断面図。
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の回転式粉体圧縮成形機(以下「成形機」という)は、粉体M1、M2を圧縮してなる基体の内に核Kを埋設した有核製品を製造するためのものである。製品が医薬品の錠剤である場合、粉体M1、M2は、有効成分を含む粉体、または有効成分及び賦形剤を含む粉体である。核Kは、原料粉体M1、M2とは異なる有効成分を含んだ核錠(内核)であったり、集積回路チップであったりする。
はじめに、本成形機の全体概要を述べる。図1に示すように、本成形機のフレーム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。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されるものであってもよい。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をテーブル31に装着し、それら臼の各々に上下方向に貫通した臼孔を穿っている構成をとることもできる。
各臼孔4の上下には、上杵5及び下杵6を、それぞれが個別に臼孔4に対して上下方向に摺動可能であるように、上杵保持部32と下杵保持部33とで保持させている。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とともに立シャフト2の軸回りに水平回転、即ち公転する。
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。
図2及び図3に示しているように、上杵5及び下杵6の立シャフト2の軸回りの公転軌道上には、上杵5及び下杵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が存在する。予圧上ロール12及び本圧上ロール14は、上杵5の頭部51を押圧し、予圧下ロール13及び本圧下ロール15は、下杵6の頭部61を押圧する。そして、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M1、M2を杵先53、63の先端面で上下から圧縮するべく、上杵5及び下杵6を互いに接近させる方向に付勢する。
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。上杵5及び下杵6の頭部51、61はそれぞれ、回転盤3(及び、臼孔4、上杵5、下杵6)の回転方向に沿って延伸するガイドレール19、20と係合する。胴部52、62の先端側即ち頭部51、61と反対側に連なる杵先53、63は、臼孔4内に挿入可能であるように、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。
上杵5及び下杵6は回転盤3とともに公転し、その過程でガイドレール19、20の軌道に沿って上昇し、また下降する。そして、杵5、6の頭部51、61がガイドレール19、20から離脱した後、ロール12、13、14、15が杵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。ロール12、14は上杵5を下方に押し下げ、ロール13、15は下杵6を上方に押し上げる。ロール12、13、14、15が杵5、6の頭部51、61上の平坦面に接している間は、杵5、6が臼孔4に充填された粉体M1、M2に対して所要の圧力を加え続ける。
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の回転方向に沿って先に進んだ下流の位置には、成形品回収部16が存在する。成形品回収部16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。ダンパ17は、成形品回収位置18側を基端とし、その先端が臼孔4の回転の軌跡よりもテーブル31の中心側にあるように延びている。下杵6により臼孔4から押し出された成形品は、このダンパ17に接触し、成形品回収位置18に向かって移動することとなる。
しかして、図2に示しているように、本成形機においては、臼孔4に粉体M1を充填する第一の充填装置X1、粉体M1が充填された臼孔4に核Kとなる投入物を投入する投入装置Y、臼孔4に投入された核Kを同臼孔4内の粉体M1に向けて押し込むための押さえ部材Z、粉体M1が充填され核Kが投入された臼孔4にさらに追加の粉体M2を充填する第二の充填装置X2、上述した予圧ロール12、13、本圧ロール14、15、並びに成形品回収部16を、回転盤3の回転方向に沿ってこの順に配置している。なお、図2において、テーブル31(及び杵保持部32を含む回転盤3並びに杵5、6)は反時計回りに回転する。
第一の充填装置X1及び第二の充填装置X2は、回転するテーブル31の外周部、臼孔4の回転軌道の直上に位置し、その直下を通過する臼孔4に粉体M1、M2を充填する既知のフィードシューである。これら充填装置X1、X2はそれぞれ、単純に粉体M1、M2を臼孔4内に落とし入れるオープンフィードシューであってもよく、内蔵した攪拌羽根を回転させて粉体M1、M2を攪拌しながら臼孔4内に落とし込む攪拌フィードシューであってもよく、オープンフィードシューと攪拌フィードシューとを組み合わせたようなものであってもよい。第一の充填装置X1が充填する粉体M1と、第二の充填装置X2が充填する粉体M2とは、同種のものであることもあれば、別種のものであることもある。
第一の充填装置X1と投入装置Yとの境界部には、第一の充填装置X1から注がれたが臼孔4内に入らずにテーブル31上に残留した粉体M1が投入装置Y側に向かうことを防止するための誘導板X11を設立している。テーブル31上に残留した粉体M1は、誘導板X11に当たって一旦はテーブル31の回転中心に近づく方向に、即ち臼孔4から離れる方向に誘導される。
加えて、第二の充填装置X2の上流側の端部近傍には、テーブル31上に残留した粉体M1を第二の充填装置X2に回収するための誘導板X23を設立している。誘導板X11に当たってテーブル31の回転中心に近づく方向に変位した粉体M1は、テーブル31の回転とともに移動した後誘導板X23に当たり、再度テーブル31の外周に近づく方向に、即ち臼孔4に近づく方向に誘導されて、第二の充填装置X2に開設した回収口Rを通じて第二の充填装置X2内に回収される。最終的に、回収された粉体M1は、第二の充填装置X2において粉体M2とともに臼孔4に充填されることとなる。
第一の充填装置X1の下流かつ押さえ部材Zの上流に所在する投入装置Yは、回転するテーブル31の外周部、臼孔4の回転軌道の直上に位置し、その直下を通過する臼孔4に成形品の核Kとなる物を投入する既知の装置である。通常、投入装置Yは一つの臼孔4に一個ずつ核Kを投入し、一個の成形品に一個の核Kを内蔵するようにする。但し、複数個の核Kを内蔵した成形品を製造する場合には、一基の投入装置Yから各臼孔4に複数個の核Kを投入するか、各臼孔4に一個の核Kを投入する投入装置Yを回転盤3の回転方向に沿って複数基設置することとなる。
投入装置Yの下流かつ第二の充填装置X2の上流に所在する押さえ部材Zは、回転するテーブル31の外周部、臼孔4の回転軌道の直上に位置する。この押さえ部材Zは、上杵5とは別体をなし、投入装置Yから独立している。押さえ部材Zが存在する位置では、上杵5は当該押さえ部材5よりも高位置に待避しており、押さえ部材5と干渉しない。本成形機にあって、押さえ部材Zは、不動に固定されており、上下動することはなく、臼孔4内に入り込む(臼孔4の上縁よりも下方に進入する)こともない。また、図4及び図5に示すように、押さえ部材Zの設置箇所の下方の領域において、下杵6の頭部61と係合してこれを案内するガイドレール20が、回転盤3の回転方向に沿って進行するにつれて徐々に下杵6を上昇させるような形状をなしている。
押さえ部材Zの下面は、テーブル31の上面、そして臼孔4の上縁に近接している。押さえ部材Zの下面とテーブル31の上面とは略隙間なく接近していてもよいし、押さえ部材Z1の下面をテーブル31の上面からやや浮かせていてもよい。図4及び図5に示す例では、押さえ部材Zの下面(の一部)に下方に膨出する膨出部Z0を形成しており、この膨出部Z0の最下端がテーブル31の上面に極接近している。
本成形機を用いた成形品の製造の工程は、以下のようになる。まず、図6(I)に示すように、第一の充填装置X1がその近傍を通過する臼孔4に粉体M1を充填する。なお、粉体M1の充填に先んじて、滑沢剤を噴射する図示しない噴射装置が、臼孔4の内周面、臼孔4に挿入されている下杵6の杵先63の上面、及び臼孔4の上方に控えている上杵5の杵先53の下面に、滑沢剤を吹き付けて塗布することがある。
次に、図6(II)に示すように、投入装置Yがその近傍を通過する臼孔4に核Kを投入する。なお、この核Kの投入に先んじて、ガイドレール20に案内された下杵6が数ミリ程度下降することで、臼孔4内に充填された粉体M1の上面がテーブル31の上面よりも低位置に没入し、臼孔4内(における粉体M1の上方)に核Kを受け入れる空間を作る。
そして、図6(III)に示すように、粉体M1が充填されかつ核Kが投入された臼孔4が押さえ部材Zの近傍を通過する際に、ガイドレール20に案内された下杵6が上昇し、その杵先63で臼孔4内の粉体M1及び核Kを押し上げる。これにより、核Kの少なくとも上縁がテーブル31の上面と同等の高さ以上に上昇して押さえ部材Zの下面に当接し、この押さえ部材Zによって押さえられた核Kが臼孔4内の粉体M1に向かって下方に押し込まれる。尤も、押さえ部材Zが核Kを軽く押す(または、突く)程度の作用であっても構わない。図4及び図5に示す例によれば、臼孔4が押さえ部材Zの直下に差し掛かるときには既に下杵6が上動して核Kの上縁がテーブル31の上面の高さ以上に上昇しており、その後の回転盤3の回転に伴って核Kが押さえ部材Zの膨出部Z0に接触し、臼孔4内の粉体M1に向かって下方に押圧されることとなる。
その上で、図7(IV)に示すように、第二の充填装置X2がその近傍を通過する臼孔4に追加の粉体M2を充填する。このとき、既に核Kが臼孔4内で粉体M1にある程度埋没しており、核Kが粉体M1により保定された状態となっているため、追加の粉体M2の充填圧力によって核Kの位置が臼孔4内で不当にずれてしまうことがない。
しかる後、図7(V)に示すように、上杵5及び下杵6が予圧ロール12、13に押圧されて臼孔4内の粉体M1、M2を予圧縮し、さらに本圧ロール14、15に押圧されて臼孔4内の粉体M1、M2を本圧縮する。結果、粉体M1、M2を圧縮してなる、核Kを包含した成形品が完成する。
本実施形態では、上下に貫通した臼孔4が設けられたテーブル31及び臼孔4の上下に配置される杵5、6を上下摺動可能に保持する杵保持部32を有している回転盤3と、テーブル31の直上かつ臼孔4の回転軌道と重なる所定位置に設置され臼孔4内に粉体M1を充填する第一の充填装置X1と、テーブル31の直上かつ臼孔4の回転軌道と重なる第一の充填装置X1よりも下流側の位置に設置され臼孔4内に粉体M1、M2とは別の投入物である核Kを投入する投入装置Yと、テーブル31の直上かつ臼孔4の回転軌道と重なる投入装置Yよりも下流側の位置に設置され、粉体M1及び核Kが投入された後の臼孔4に上杵5が挿入される以前に核Kと接触して当該核Kを押さえる押さえ部材Zと、テーブル31の直上かつ臼孔4の回転軌道と重なる押さえ部材Zよりも下流側の位置に設置され臼孔4内に粉体M2を充填する第二の充填装置X2とを具備する粉体圧縮成形機を構成した。
本実施形態によれば、投入装置Yによる核Kの臼孔4への投入後、第二の充填装置X2による粉体M2の充填の前に、核Kの少なくとも一部を先に充填された粉体M1に押し込んで臼孔4内で核Kの位置を保定することができる。従って、追加の粉体M2の充填時に、その粉体M2の圧力により核Kが適正な位置からずれることが抑制される。また、投入装置Y自体に核Kを粉体M1に向けて押し込む機構を組み込む必要がなく、投入装置Yの複雑化及びコストの騰貴を招くことがない。加えて、上杵5を臼孔4に挿入し核Kを粉体M1に向けて押し込む仮圧縮を行わずに済むため、回転盤3の回転速度を高速化することが許容され、単位時間内により多くの数量の成形品を製造することが可能となる。
しかも、前記押さえ部材Zが、粉体M1及び核Kが投入された臼孔4に挿入されている下杵6の上昇に伴ってテーブル31の上面と同等の高さ以上に上昇する核Kと当接して当該核Kを押さえるものとしていることから、成形機全体の構造が複雑化せず、押さえ部材Zの構成も単純となる。
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、図8及び図9に示すように、押さえ部材Zの下面は平坦かつ水平であることがある。この場合、粉体M1が充填されかつ核Kが投入された臼孔4が押さえ部材Zの近傍を通過する際に、ガイドレール20に案内された下杵6が上昇し、杵先63で臼孔4内の粉体M1及び核Kを押し上げる。これにより、核Kの少なくとも上縁がテーブル31の上面と同等の高さ以上に上昇して押さえ部材Zの下面に当接する。その後、さらに下杵6が上昇することで、押さえ部材Zによって押さえられた核Kが臼孔4内の粉体M1に向かって下方に押し込まれる。
上記実施形態では、押さえ部材Zがテーブル31の上面に近接した不動の部材であったが、図10及び図11に例示するように、押さえ部材Zとして、ローラZ1を支持体Z2に回転可能に支持させたものを採用することもできる。ローラZ1は(または、ローラZ1を支持する支持体Z2が、ローラZ1とともに)、ある程度の範囲で上下動することができる。このローラZ1(または、支持体Z2)が、スプリングその他の図示しない弾性部材により下方に向けて弾性付勢されていてもよい。
図10に示すように、ローラZ1の直下に臼孔4が存在していないときには、ローラZ1はテーブル31の上面に乗り上げる。そして、図11に示すように、回転盤3の回転に伴って臼孔4がローラZ1の直下を通過するときに、ローラZ1の下部が臼孔4内に落下、即ちローラZ1の下縁が臼孔4の上縁よりも下方に進入して核となる核Kに接触し、当該核Kを同臼孔4に充填された粉体M1に向かって下方に押し込む。このとき、必ずしも核K(の上縁)をテーブル31の上面と同等の高さ以上に持ち上げずともよく、よって臼孔4に挿入した下杵6を上昇させる必要はない(ガイドレール20を下杵6を上昇させる形状に設定しなくともよい)が、敢えて下杵6を上昇させて核K及び粉体M1をローラZ1に向かって押し上げるようにしても構わない。
その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形ができる。
本発明は、粉体を圧縮して医薬品の錠剤等を製造するための圧縮成形機に適用できる。
3…回転盤
31…テーブル
32…杵保持部
4…臼孔
5…上杵
6…下杵
K…核
M1、M2…粉体
X1…第一の充填装置
X2…第二の充填装置
Y…投入装置
Z…押さえ部材

Claims (1)

  1. 上下に貫通した臼孔が設けられたテーブル及び臼孔の上下に配置される杵を上下摺動可能に保持する杵保持部を有している回転盤と、
    テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる所定位置に設置され臼孔内に粉体を充填する第一の充填装置と、
    テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる第一の充填装置よりも下流側の位置に設置され臼孔内に粉体とは別の核を投入する投入装置と、
    テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる投入装置よりも下流側の位置に設置され、粉体及び核が投入された後の臼孔に上杵が挿入される以前に核と接触して当該核を押さえる押さえ部材と、
    テーブルの直上かつ臼孔の回転軌道と重なる押さえ部材よりも下流側の位置に設置され臼孔内に粉体を充填する第二の充填装置と
    を具備し、前記押さえ部材は、粉体及び核が投入された臼孔に挿入されている下杵の上昇に伴ってテーブルの上面と同等の高さ以上に上昇する核と当接して当該核を押さえるものである粉体圧縮成形機。
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