JP2017160151A - 化粧料用製剤の充填ポンプ装置及び該充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器に対する位置決め制御による溶剤の定量充填方式、容器の閉じられた空間内に対する溶剤のトルク制御による加圧充填方式を一台で共用でき、かつ、加圧充填時における溶剤リークを発生させることもない化粧料用製剤の充填ポンプ装置の提供。【解決手段】ホッパー容器１３からの溶剤用の供給穴７ａ、排出穴７ｂを設けたシリンダーブロック７と、供給穴７ａ、排出穴７ｂに臨む溶剤用の部分凹陥収容部設けたピストンバルブ６と、を具備するポンプユニットと、充填用モーター２１の回転力を直線運動に変換するボールネジ部４と、ピストンバルブ６を進退動させる充填用モーターユニット１１と、押し出しシャフト５を回転させる回転用モーター３１を含む回転用モーターユニット１２と、位置決め信号を生成するフォトセンサー３８と、タッチパネル式の操作ユニット７１とを有する充填ポンプ装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、容器に対する位置決め制御による溶剤の定量充填方式、容器の閉じられた空間内に対する溶剤のトルク制御による加圧充填方式を一台の装置で共用でき、かつ、加圧充填時における溶剤リークを発生させることもない化粧料用製剤の充填ポンプ装置及び該充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法に関するものである。

従来、各種粉末化粧料に液体を混合分散してスラリー状化粧料にして容器のような封じられた空間内に加圧充填し製品とする方式としては、例えば、大別すると、加圧タンクにスラリー状化粧料を圧縮空気で加圧圧送し、切り替えバルブを用いて圧送吐出する充填方式と、加圧タンクにスラリー状化粧料を圧縮空気で加圧圧送しピストンポンプによる増圧圧送を行い切り替えバルブを用いて加圧充填時間を設定して加圧充填する方式と、油圧機構方式でプランジャーポンプ、エアーシリンダー、切り替えバルブを用い、加圧充填時間を設定して加圧充填する方式とが採用されていた。

例えば、スラリー状化粧料の充填方式においては、連続生産時にスラリー状化粧料の充填密度を一定に保つことが極めて重要であり、また、不良発生が少なく生産コストの低廉化も要請される。

しかしながら、従来における方式では、供給エアーの圧力変化により充填圧力が均一化できないこと、充填開始時の充填速度と充填途中の充填速度や、充填初期の加圧力と充填途中・完了時の加圧力を各々数値設定できないこと、繰り返しの再現性が無いため圧縮空気駆動機構の数値化ができないこと、充填剤の処方変更、製造ロットのバラつきに対応する微調整設定が困難であることから充填密度のバラツキやフローマークの除去等の不良発生が多発していたこと、アナログ制御方式の圧縮空気駆動のため設定条件をデジタル化・メモリー化できず、工程記録時における作業者による設定条件の記録ミスが発生していたこと、ロット替えや型替え時において生産前に行う作業者のアナログ設定の再現性の悪さによる設定ミスが発生していたこと、生産開始前の条件設定時間や資材のロスが発生していたこと、生産中の条件変更等に熟練を要する作業の介在が必要であること等のような種々の不良発生要因とコストアップ要因を包含していた。

また、従来における方式では、圧縮空気を供給するコンプレッサーは常時運転のために、電気エネルギーを本来不要な熱エネルギーに変換することによるエネルギー損失の発生し、資源の有効利用の観点からの改善要因も包含していた。

更に、従来の方式では、一台の充填ポンプで、数値入力による定量充填と、数値入力による加圧充填を行うことはできなかった。

特許文献１には、本発明に関連する技術とした、充填用中皿内形状に合致した複数の予備圧縮成形型が配置される予備圧縮成形専用のターンテーブル及び中皿供給手段から製品成形用の複数の充填用中皿が供給される仕上げ圧縮成形専用のターンテーブルと、予備圧縮成形専用及び仕上げ圧縮成形専用の各ターンテーブルを各々回転駆動する駆動手段と、顆粒状又は粉体各種化粧材料を予備圧縮成形型内に次々と供給する材料供給手段と、前記予備圧縮成形専用のターンテーブルにおける予備圧縮成形位置にて各予備圧縮成形型内の各種化粧材料を予備圧縮成形しケーク状化粧料とする予備圧縮手段と、仕上げ圧縮成形専用のターンテーブルに供給される各充填用中皿に前記予備圧縮成形された各ケーク状化粧料を移送する移送手段と、仕上げ圧縮成形専用のターンテーブルにおける仕上げ圧縮成形位置にて各充填用中皿に移送された各ケーク状化粧料に対する仕上げ圧縮成形を行なって製品とする仕上げ圧縮手段と、製品取り出し部にて仕上げ圧縮成形された各製品を取り出し搬出する取り出し手段と、を含む各種化粧料の圧縮成形装置が開示されている。

しかし、この特許文献１の場合も、１台の充填ポンプを使用し、スラリー状化粧料等の容器への定量充填と、トルク制御による加圧充填とを共用し得るような技術を包含するものではない。

特許第３９２１５５８号公報

本発明が解決しようとする問題点は、特に容器に対する位置決め制御による溶剤の定量充填方式、容器の閉じられた空間内に対する溶剤のトルク制御による加圧充填方式を共用でき、かつ、加圧充填時における溶剤リークを発生させることもないような化粧料用製剤の充填ポンプ装置が従来存在しない点である。

本発明に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置は、ホッパー容器からの溶剤の供給穴、排出穴を設け固定配置される充填用シリンダーと、先端部を除く位置にピストン動作に応じて前記供給穴、排出穴に臨む溶剤用の部分凹陥収容部を設け、充填用シリンダー内を摺動するピストンバルブと、を具備するポンプユニットと、サーボモーターを使用した充填用モーターの回転力をボールネジ部により直線運動に変換し、ボールネジ部の直線運動に連動し、かつ、ボールネジ部に対して自由回転可能に連結したスプライン構造の押し出しシャフトを介して前記ピストンバルブを充填用シリンダーに対して進退動させる充填用モーターユニットと、前記スプライン構造の押し出しシャフトを回転させる回転用モーターを含む回転用モーターユニットと、前記回転用モーターの回転によるピストンバルブの部分凹陥収容部の前記供給穴、排出穴に対する位置決めを行うための位置決め信号を生成する位置決めセンサーユニットと、溶剤の吸引、容器に向けての排出時の充填用モーター、溶剤プレス・回収ユニットの位置決め制御、トルク制御、速度制御、溶剤の容器への充填時間、溶剤の容器に対する充填加圧時間等の各種制御情報を設定するタッチパネル式の操作ユニットと、を有することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、上述したポンプユニット、充填用モーターユニット、回転用モーターユニット、位置決めセンサーユニット、及び位置決め制御、トルク制御等の各種制御情報を設定する操作ユニットを有する構成の基に、容器に対する位置決め制御による溶剤の定量充填方式、容器の閉じられた空間内に対する溶剤のトルク制御による加圧充填方式を一台で共用でき、かつ、前記ピストンバルブに前記部分凹陥収容部を設けたことによる加圧充填時における溶剤リークを防止できる化粧料用製剤の充填ポンプ装置を実現し提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様な効果を奏し、かつ、ホッパー容器からの溶剤の吸引、容器に向けての溶剤の排出を前記部分凹陥収容部を設けた前記ピストンバルブの進退動、回転動を利用して的確に行うことができる化粧料用製剤の充填ポンプ装置を実現し提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様な効果を奏し、かつ、前記ピストンバルブの部分凹陥収容部を、このピストンバルブの先端部を除く位置にピストンバルブ自体の長さ方向に細幅の外周部を残し、その外周方向の両側が部分陥没した断面状態で山形状を呈する一対構成として、ホッパー容器からの溶剤の吸引、容器に向けての溶剤の排出を前記部分凹陥収容部を設けた前記ピストンバルブの進退動、回転動を利用して的確に行うことができる化粧料用製剤の充填ポンプ装置を実現し提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明に係る充填ポンプ装置、及び溶剤プレス・回収ユニットを使用して、かつ、位置決め制御、トルク制御を組み合わせて容器のフロント側からの溶剤の定量充填方式でフラットな仕上げ面を有する製品を得ることができる化粧料用製剤の充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法を実現し提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明に係る充填ポンプ装置、及び溶剤プレス・回収ユニットを使用して、かつ、位置決め制御、トルク制御を組み合わせて容器の底部側からの溶剤の加圧充填方式でフラットな仕上げ面を有する製品を得ることができる化粧料用製剤の充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法を実現し提供することができる。

図１は本発明の実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置を示す概略断面図である。 図２は本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置におけるピストンバルブを示す概略断面図である。 図３は本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置におけるピストンバルブの溶剤吸引動作を示す説明図である。 図４は本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置におけるピストンバルブの溶剤吸引動作を示す説明図である。 図５は比較例のピストンバルブを示す概略断面図である。 図６は比較例のピストンバルブを使用した場合のシリンダーブロック内の製剤の流れ及びピストンバルブの傾きを示す説明図である。 は本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置を使用して化粧料用製剤の充填方法を実施する場合の構成を示す概略図である。 図８は本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置を使用して化粧料用製剤の充填方法を実施する場合の制御系を示すブロック図である。 図９は本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置を使用する化粧料用製剤の充填方法のうちのフロント充電方式の場合の工程説明図である。 図１０は本実施例におけるフロント充電方式の場合の容器内の製剤に対する溶剤プレス・回収ユニットの下降時の制御方式を示す説明図である。 図１１は本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置を使用する化粧料用製剤の充填方法のうちのフロント充電方式の場合の工程説明図である。

本発明は、特に容器に対する位置決め制御による溶剤の定量充填方式、容器の閉じられた空間内に対する溶剤のトルク制御による加圧充填方式を共用でき、かつ、加圧充填時における溶剤リークを発生させることもない化粧料用製剤の充填ポンプ装置を実現し提供するという目的を、ホッパー容器からの溶剤の供給穴、排出穴を設け固定配置される充填用シリンダーと、先端部を除く位置にピストン動作に応じて前記供給穴、排出穴に臨む溶剤用の部分凹陥収容部を設け、充填用シリンダー内を摺動するピストンバルブと、を具備するポンプユニットと、サーボモーターを使用した充填用モーターの回転力をボールネジ部により直線運動に変換し、ボールネジ部の直線運動に連動し、かつ、ボールネジ部に対して自由回転可能に連結したスプライン構造の押し出しシャフトを介して前記ピストンバルブを充填用シリンダーに対して進退動させる充填用モーターユニットと、前記スプライン構造の押し出しシャフトを回転させる回転用モーターを含む回転用モーターユニットと、前記回転用モーターの回転によるピストンバルブの部分凹陥収容部の前記供給穴、排出穴に対する位置決めを行うための位置決め信号を生成する位置決めセンサーユニットと、溶剤の吸引、容器に向けての排出時の充填用モーター、溶剤プレス・回収ユニットの位置決め制御、トルク制御、速度制御、溶剤の容器への充填時間、溶剤の容器に対する充填加圧時間等の各種制御情報を設定するタッチパネル式の操作ユニットと、を有し、前記溶剤の吸引時は前記位置決めセンサーユニットからの位置決め信号に基づき前記回転用モーターユニットにより前記ピストンバルブの部分凹陥収容部を回転させて前記供給穴に臨ませて溶剤を吸引し、溶剤の吸引後は前記充填用モーターユニットによりピストンバルブを後退させ、溶剤の排出時は前記前記位置決めセンサーユニットからの位置決め信号に基づき前記回転用モーターユニットにより溶剤を収容した前記ピストンバルブの部分凹陥収容部を回転させた後、前記充填用モーターユニットにより前記ピストンバルブを進行させて前記部分凹陥収容部を排出穴に臨ませて、排出穴から前記溶剤を排出する構成により実現した。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置及び該充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法について説明する。

本実施例に係る化粧料用製剤の充填ポンプ装置１は、図１に示すように、ベース板２と、このベース板２上に一直線状に連結配置した突出端側に駆動軸部３を備えるボールネジ部４、スプライン構造の押し出しシャフト５と、充填用シリンダーであるシリンダーブロック７と、このシリンダーブロック７内を進退させるピストンバルブ６とからなるポンプユニットとを有している。

また、前記充填ポンプ装置１は、前記ベース板２の一端側に配置した充填用モーターユニット１１と、前記ベース板２上で、かつ、前記押し出しシャフト５の上方に配置した回転用モーターユニット１２と、前記ベース板２上で、かつ、前記シリンダーブロック７に設けた供給穴７ａに臨ませつつ連結配置した製剤供給用のホッパー容器１３と、前記ベース板２の他端で前記シリンダーブロック７に設けた排出穴７ｂに臨ませつつ連結配置した製剤排出用の継手１４とを有している。

なお、図１における符号７ｃは、前記シリンダーブロック７の端面に設けたキャップである。

ここに、製剤とは、各種粉末に、水、アルコール類、イソパラフィン、シリコン等の単体、又は混合液体を粉末に混合スラリー状にした製剤を意味する。

前記ボールネジ部４は、前記ベース板２上に配置したボールネジ部受けユニット１５により支持され、前記充填用モーターユニット１１の動作で前記ベース板２上でその軸線方向に進退駆動されるように構成している。

すなわち、前記充填用モーターユニット１１は、前記ベース板２の端部から立設した垂直支持板２６により例えばサーボモーターからなる充填用モーター２１を水平配置に支持し、前記充填用モーター２１の原動軸の回転を原動プーリー２２、タイミングベルト２３、従動プーリー２４を介して前記ボールネジ部４に連なる駆動軸部３に伝達することで、前記ボールネジ部４がボールネジ部受けユニット１５内で回転しつつその軸線方向に進退駆動されるようになっている。

前記押し出しシャフト５の一端側は、前記ボールネジ部４の他端側に対し、これらの外周部に配置したカップリング２５により、その軸線方向への移動が連動するとともに、ボールネジ部４に対して回転可能に連結されている。

また、前記押し出しシャフト５の他端側は、前記回転用モーターユニット１２を支持する垂直配置で所定間隔をもって前記ベース板２上に立設した一対の垂直支持板２６、２７を貫通して前記ピストンバルブ６側に突出させている。

そして、前記押し出しシャフト５の他端側と、前記ピストンバルブ６の一端側とをピン２８により一体的に連結している。

前記一対の垂直支持板２６、２７のうちの一方の垂直支持板２６には、前記回転用モーターユニット１２を構成する回転用モーター３１が水平配置に取り付けられ、この回転用モーター３１の原動軸に取り付けた平歯車３２を一対の垂直支持板２６、２７の間の空間に臨ませている。

また、前記回転用モーター３１の原動軸には、前記ピストンバルブ６の位置決め用のフォトセンサーカム３７が配置されるとともに、その近辺には前記ピストンバルブ６の位置決め用の位置決めセンサーユニットを構成するフォトセンサー３８が固定配置され、フォトセンサーカム３７の一部がフォトセンサー３８の光路を遮断、開放することにより位置決め信号を出力したり又は停止したりするように構成している。

更に、前記一対の垂直支持板２６、２７における前記押し出しシャフト５が貫通する領域には、前記平歯車３２に噛み合う受歯車３３を外周に固着し、内周にスプライン溝を設けたスプラインナット３４が配置され、これらを前記一対の垂直支持板２６、２７に設けた一対の軸受３５、３６により回転可能に支持している。

前記ピストンバルブ６は、前記ボールネジ部４、押し出しシャフト５に連動して、前記充填用モーターユニット１１における充填用モーター２１の回転に応じて軸線方向に進退動するように構成している。

前記ピストンバルブ６は、前記押し出しシャフト５に連動して、前記回転用モーター３１の回転に応じて回転駆動される構成としている。

ここで、前記ピストンバルブ６、シリンダーブロック７、ホッパー容器１３、継手１４について図１、図２乃至図４を参照して詳述する。

前記シリンダーブロック７内に他端側が嵌入されピストン動作を行うピストンバルブ６は、ピストン径と同径の円形先端部６ａ、ピストン径と同径の円形中央部６ｂの外周を前記シリンダーブロック７の内壁に摺接させてピストン動作を行うように構成している。

前記ピストンバルブ６における前記円形先端部６ａ、円形中央部６ｂの間の領域は、図１、図２乃至図４、特に、図３に示すように、断面状態で見て下部側が円形状を呈し、上部側の最上部（ピストンバルブ６外周の一部）の両側に製剤収容用の一対の部分凹陥収容部６ｃ、６ｃを対称形状に形成し上部側が山形状を呈するように構成している。

図５、図６は、本実施例に対する比較例としてのピストンバルブ１０１、シリンダーブロック７、ホッパー容器１３、継手１４を示すものであるが、前記ピストンバルブ１０１の先端部に本実施例のピストンバルブ６における円形先端部６ａのような部分を設けない場合、前記ピストンバルブ１０１をピストン動作させて製剤の目的箇所への加圧充填をする際にシリンダーブロック７の内圧が上昇するため、図６に示すように、前記ピストンバルブ１０１の先端側が排出穴７ｂ側に傾き、供給穴７ａ側からホッパー容器１３へ向けて製剤がリークし、加圧充填に支障が生じるという問題を従来包含していた。

本実施例におけるピストンバルブ６の前記円形先端部６ａ、部分凹陥収容６ｃは、上述した比較例が包含する問題を解消するもので、加圧充填を行う際にもピストンバルブ６の傾きによる溶剤のリークという不都合がなくなり、的確な加圧充填動作を発揮させることが可能となる。

次に、上述した構成の化粧料用製剤の充填ポンプ装置１を使用した化粧料用製剤の充填方法について、図７乃至図１１を参照して説明する。

本実施例の化粧料用製剤の充填方法は、図７に示すように、上述した化粧料用製剤の充填ポンプ装置１、及び図７に示す溶剤プレス・回収ユニット４１を使用し、更に、各種の動作設定を行うタッチパネル式の操作ユニット７１を使用し、図７に示す容器ホルダー６２上の容器（中皿）６１に製剤を充填し（フロント充填の場合）、成形処理して製品とするものである。

図７に示す溶剤プレス・回収ユニット４１は、仕上げプレスを行う場合の構造を示している。

前記溶剤プレス・回収ユニット４１は、支持板４２と、この支持板４２により支持されたバキュームパットボディ４３と、前記バキュームパットボディ４３の下端部に水平配置に装着するとともに、中央部に容器６１の形状に対応した形状で下方に突出する突出部４４ａを設け、複数個の溶剤回収用導通穴４５を貫通状態に備えるバキュームパット入れ子４４と、前記バキュームパットボディ４３における前記バキュームパット入れ子４４よりも上部位置に設けた溶剤回収穴４５ａと、前記バキュームパットボディ４３の両側部に上下動可能に取り付けた一対のストリッパープレート用保持筒４６と、一対のストリッパープレート用保持筒４６の下端部に両側部をストリッパープレート用ガイドピン４７を用いて水平配置に取り付けるとともに、その中央部に前記突出部４４ａが貫通可能な抜穴部４８ａを備えるストリッパープレート４８と、前記ストリッパープレート４８と、容器６１の上面との間に介在せるロールペーパー又は不織布等からなるロールスクリーン部４９と、を具備している。

図８は、本実施例の化粧料用製剤の充填方法を実現するための制御系の概略構成を示すものであり、この制御系は、各要素全体の制御を行う制御部８１と、各要素全体の制御用のプログラムを格納したプログラムメモリ８２と、各種情報を記憶する記憶部８３と、を有し、前記制御部８１により、前記充填用モーター２１からのトルク電圧信号、フォトセンサー３８からの位置決め信号、操作ユニット７１に対する操作員入力より設定される速度制御、位置決め制御、トルク制御、充填加圧時間設定等の各種設定信号（例えば数値情報）を収集するように構成している。

そして、前記制御部８１により、前記各種設定信号に基づいて前記充填用モーター２１の回転、停止制御、前記回転用モーター３１の回転、停止制御、前記溶剤プレス・回収ユニット４１を位置決め、上下駆動するサーボモーター（図示せず）を用いる溶剤プレス・回収ユニット駆動部５０の動作制御を実行するように構成している。

更に、前記制御部８１により、前記バキュームパットボディ４３における溶剤回収穴４５ａからの溶剤回収時における溶剤回収真空（強真空、微真空）制御をも実行し得るように構成している。

ここで、以下の説明における位置決め制御、トルク制御について概説する。

位置決め制御、トルク制御とは、溶剤プレス・回収ユニット駆動部５０の動作に採用するものである。

すなわち、前記溶剤プレス・回収ユニット４１を下降させる動作を、図１０に示すように、２段モーションにし、前記バキュームパット入れ子４４の突出部４４ａが容器６１内の製剤に接する直前までは前記溶剤プレス・回収ユニット４１を位置決め制御により高速で加工させ、その後トルク制御に切換えて低速で製剤のプレスを実行するものである。

これにより、プレス時間の短縮化、溶剤のはみ出し防止を図るものである。

位置決め制御の場合には任意に速度、位置を数値入力でき、トルク制御の場合には任意に加圧力を設定できるように構成している。

次に、図９、及び図２、図３を参照して本実施例に係る化粧料用製剤の充填方法のうちのフロント充填方式について説明する。

まず、前記充填ポンプ装置１を使用して容器ホルダー６２上の容器６１に製剤を山盛り状態にフロント充填する。

このとき、前記充填用モーター２１を位置決め制御で回転駆動し、充填用モーター２１の回転運動をボールネジ部４に伝達して直動運動に変換し、ピストンバルブ６をシリンダーブロック７内で進退させる。

そして、溶剤の吸引時には、図３に示すように、ピストンバルブ６の部分凹陥収容部６ｃ、６ｃをシリンダーブロック７の供給穴７ａに臨ませてピストンバルブ６を停止し、製剤を部分凹陥収容部６ｃ、６ｃ内に吸引し、この後、ピストンバルブ６を一旦後退させる。

次に、前記ピストンバルブ６を回転用モーター３１により半回転させた後、再び位置決め制御の基に前進させて、図４に示すように、前記部分凹陥収容部６ｃ、６ｃ内に吸引した製剤を排出穴７ｂから直接、又は継手１４に接続した耐圧ホース１６、図示しないノズルを使用して、容器６１の所定の位置に山盛り状態にフロント充填し，次の予備プレス工程に移行する。

予備プレス工程では、前記溶剤プレス・回収ユニット４１におけるストリッパープレート４８の抜穴部４８ａとしてテーパー付きのものを使用し、かつ、バキュームパット入れ子４４の突出部４４ａの形状をドーム状としたものを使用して、位置決め制御、トルク制御の基に前記溶剤プレス・回収ユニット駆動部５０を動作させ、前記溶剤プレス・回収ユニット４１を容器６１上に下降し、製剤をプレスして、前記容器６１に充填された山盛り状態の製剤を、図９に示すように、ドーム状（容器６１の縁部側から中央部に向かって盛り上がる形状）に成形し、次の仕上げプレス工程に移行する。

このような予備プレス工程を行うことにより、容器６１の縁部側の製剤のはみ出しを防止することができる。

仕上げプレス工程では、予備プレス工程にてドーム状に成形された製剤に対し、図７に示す構造の溶剤プレス・回収ユニット４１を使用して容器６１上の製剤をフラットにプレスして仕上げるものである。

すなわち、仕上げプレス工程では、位置決め制御、トルク制御の基に前記溶剤プレス・回収ユニット駆動部５０を動作させ、前記溶剤プレス・回収ユニット４１と同様な仕上げ用の溶剤プレス・回収ユニット４１（但しバキュームパット入れ子４４の突出部４４ａの形状はドーム状ではなくフラットなものを使用）を容器６１上に下降し、製剤をプレスして容器６１上の製剤をフラットにし、同時に前記溶剤回収穴４５ａに接続している図示しない溶剤回収手段により余剰の製剤を回収して仕上げ、製品とする。

次に、図１１を参照して本実施例の化粧料用製剤の充填方法のうちのバック充填方式について説明する。

この場合には、前記容器６１に替えて充填穴６１ｂを設けたバック充填用容器６１Ａ、前記容器ホルダー６２に替えてバック充填ノズル用充填穴６２ｂを設けた容器ホルダー６２Ａ、前記耐圧ホース１６に接続したバック充填ノズル６４を使用し、また、前記バック充填ノズル用充填穴６２ｂを閉塞するための棒状の閉塞体６３を用いるものである。

バック充填方式の化粧料用製剤の充填方法は、前記耐圧ホース１６に接続したバック充填ノズル６４を前記容器ホルダー６２Ａのバック充填ノズル用充填穴６２ｂに装着し、前記位置決め制御の基に前記溶剤プレス・回収ユニット駆動部５０を動作させ、前記溶剤プレス・回収ユニット４１をバック充填用容器６１Ａ上に下降する。

そして、前記溶剤プレス・回収ユニット４１におけるバキュームパット入れ子４４の突出部４４ａをストリッパープレート４８の抜穴部４８ａを貫通させて、前記バック充填用容器６１Ａ内の所定の位置に臨ませる。

この状態で、前記充填ポンプ装置１をトルク制御の基に動作させ、容器ホルダー６２Ａ上のバック充填用容器６１Ａに対する製剤のバック充填を行い、同時に前記溶剤回収穴４５ａに接続している図示しない溶剤回収手段により余剰の製剤を回収し、この後、
前記溶剤プレス・回収ユニット４１を原位置に戻し、バック充填ノズル６４を外すことにより、図１１に示すように、製剤がバック充填されたバック充填用容器６１Ａを得て、次の仕上げプレス工程に移行する。

次に、仕上げプレス工程では、前記閉塞体６３により前記バック充填ノズル用充填穴６２ｂを閉塞した状態で、位置決め制御、トルク制御の基に前記溶剤プレス・回収ユニット駆動部５０を動作させ、前記溶剤プレス・回収ユニット４１と同様な仕上げ用の溶剤プレス・回収ユニット４１をバック充填用容器６１Ａ上に下降し、バック充填用容器６１Ａ内にバック充填された製剤をプレスしてこの製剤上面をフラットにし、同時に前記溶剤回収穴４５ａに接続している図示しない溶剤回収手段により余剰の製剤を回収して仕上げ、この後、前記閉塞体６３を外して一連の工程を終了する。

図１１の下段最右欄に、容器ホルダー６２Ａ上の製品であるバック充填用容器６１Ａ及びフラットに成形された製剤を示す。

本実施例によれば、例えば各種粉末に、液体を混合分散しスラリー状にした製剤を使用し、サーボモーターからなる充填用モーター２１を用い、僧さニット７１のタッチパネルからの数値設定で、位置制御による定量充填と、封じられた空間内にトルク制御による充填する加圧充填との双方を共用できる化粧料用製剤の充填ポンプ装置１を提供することができる。

また、前記充填ポンプ装置１は、微細な充填条件の数値設定が可能であり繰り返し動作が正確な為、不良発生要因を容易に検証でき、不良発生率が低下し、充填成型条件を操作ユニット７１に設けたメモリー機能でメモリーできる為、メモリー機能から製品名を読み出し、繰り返し生産の条件設定が瞬時に可能で熟練作業の工程から開放され、生産工程中の監視測定が可能となり、問題発生時のトレサビリティー時にも有用で、圧縮空気、油圧方式充填成型時よりエネルギーコストの大幅な削減を実現することができる。

更に、本実施例によれば、サーボモーターからなる充填用モーター２１を用いた１台の充填ポンプ装置１を使用し、操作ユニット７１のタッチパネル内に各種の数値設定を行い、モード選択による位置制御定量充填方式と、トルク制御加圧充填方式とを実現することができる。

トルク制御加圧充填方式では、充填用モーター２１からのトルク電圧出力信号を監視し、設定トルクに達しない場合は警報を出し機械停止させ、充填製品の品質を監視しながら生産することもできる。

更にまた、前記ホッパー容器１３やシリンダーブロック７に温度調節された溶剤を循環させ、又は電気ヒーター等で加熱して、熱可塑性製剤を定量充填し、又はトルク制御により封じられた容器６１又はバック充填用容器６１の空間内に充填し、更に製剤の温度下降による体積の収縮固化するまで加圧充填することも可能であり、シリンダーブロック７の排出穴７ｂ側に温度調節された溶剤を循環可能なノズルを取り付け、ノズル下部にコンベアーを取り付ければ簡単に製品の自動量産化を実現できる。

次に、本実施例に係る化粧料用製剤の充填方法によれば、上述した機能を有する前記充填ポンプ装置１を使用し、かつ、位置決め制御、トルク制御の基に前記溶剤プレス・回収ユニット４１を動作させて、位置決め制御による定量の充填工程、予備プレス工程、仕上げプレス工程を実施することで、フロント充填方式による高品質の製品を時間効率よく製造することができる。

また、本実施例に係る化粧料用製剤の充填方法によれば、上述した機能を有する前記充填ポンプ装置１を使用し、かつ、位置決め制御、トルク制御の基に前記溶剤プレス・回収ユニット４１を動作させて、トルク制御によるバック充填工程、仕上げプレス工程を実施することで、バック充填方式による高品質の製品を時間効率よく製造することができる。

本発明は、各種スラリー状粉末の成形分野、特に粉末化粧材の加圧充填固化、熱可塑製剤の加圧充填固化、工業製品等焼成型法のスラリー状・練状製剤の加圧充填固化、液状製剤の定量充填分野に広範に適用可能である。

１ 充填ポンプ装置
２ ベース板
３ 駆動軸部
４ ボールネジ部
５ 押し出しシャフト
６ ピストンバルブ
６ａ 円形先端部
６ｂ 円形中央部
６ｃ 部分凹陥収容部
７ シリンダーブロック
７ａ 供給穴
７ｂ 排出穴
７ｃ キャップ
１１ 充填用モーターユニット
１２ 回転用モーターユニット
１３ ホッパー容器
１４ 継手
１５ ボールネジ部受けユニット
１６ 耐圧ホース
２１ 充填用モーター
２２ 原動プーリー
２３ タイミングベルト
２４ 従動プーリー
２５ カップリング
２６ 垂直支持板
２７ 垂直支持板
２８ ピン
３１ 回転用モーター
３２ 平歯車
３３ 受歯車
３４ スプラインナット
３５ 軸受
３６ 軸受
３７ フォトセンサーカム
３８ フォトセンサー
４１ 溶剤プレス・回収ユニット
４２ 支持板
４３ バキュームパットボディ
４４ バキュームパット入れ子
４４ａ 突出部
４５ 溶剤回収用導通穴
４５ａ 溶剤回収穴
４６ ストリッパープレート用保持筒
４７ ストリッパープレート用ガイドピン
４８ ストリッパープレート
４８ａ 抜穴部
４９ ロールスクリーン部
５０ 溶剤プレス・回収ユニット駆動部
６１ 容器
６１Ａ バック充填用容器
６２ 容器ホルダー
６２Ａ 容器ホルダー
６２ｂ バック充填ノズル用充填穴
６３ 閉塞体
６４ バック充填ノズル
７１ 操作ユニット
８１ 制御部
８２ プログラムメモリ
８３ 記憶部

Claims (5)

1. ホッパー容器からの溶剤の供給穴、排出穴を設け固定配置される充填用シリンダーと、先端部を除く位置にピストン動作に応じて前記供給穴、排出穴に臨む溶剤用の部分凹陥収容部を設け、充填用シリンダー内を摺動するピストンバルブと、を具備するポンプユニットと、
   サーボモーターを使用した充填用モーターの回転力をボールネジ部により直線運動に変換し、ボールネジ部の直線運動に連動し、かつ、ボールネジ部に対して自由回転可能に連結したスプライン構造の押し出しシャフトを介して前記ピストンバルブを充填用シリンダーに対して進退動させる充填用モーターユニットと、
   前記スプライン構造の押し出しシャフトを回転させる回転用モーターを含む回転用モーターユニットと、
   前記回転用モーターの回転によるピストンバルブの部分凹陥収容部の前記供給穴、排出穴に対する位置決めを行うための位置決め信号を生成する位置決めセンサーユニットと、
   溶剤の吸引、容器に向けての排出時の充填用モーター、溶剤プレス・回収ユニットの位置決め制御、トルク制御、速度制御、溶剤の容器への充填時間、溶剤の容器に対する充填加圧時間等の各種制御情報を設定するタッチパネル式の操作ユニットと、
   を有することを特徴とする化粧料用製剤の充填ポンプ装置。
2. 前記溶剤の吸引時は前記位置決めセンサーユニットからの位置決め信号に基づき前記回転用モーターユニットにより前記ピストンバルブの部分凹陥収容部を回転させて前記供給穴に臨ませて溶剤を吸引し、溶剤の吸引後は前記充填用モーターユニットによりピストンバルブを後退させ、
   前記溶剤の排出時は前記前記位置決めセンサーユニットからの位置決め信号に基づき前記回転用モーターユニットにより溶剤を収容した前記ピストンバルブの部分凹陥収容部を回転させた後、前記充填用モーターユニットにより前記ピストンバルブを進行させて前記部分凹陥収容部を排出穴に臨ませて、排出穴から前記溶剤を排出するように構成したことを特徴とする請求項１記載の化粧料用製剤の充填ポンプ装置。
3. 前記ピストンバルブの部分凹陥収容部は、このピストンバルブの先端部を除く位置にピストンバルブ自体の長さ方向に細幅の外周部を残し、その外周方向の両側が部分陥没した断面状態で山形状を呈する一対の部分凹陥収容部であることを特徴とする請求項１又は２記載の化粧料用製剤の充填ポンプ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法であって、
   前記充填ポンプ装置を使用して前記充填用モーターの位置決め制御動作によるピストンバルブの進退動と前記回転用モーターによるピストンバルブの部分凹陥収容部の回転動作により溶剤の吸引、吐出動作により容器ホルダー上の容器に直接又は充填ノズルを介して製剤を山盛り状態にフロント充填する工程と、
   テーパー付きのストリッパープレート、突出部の形状をドーム状としたバキュームパット入れ子を備える溶剤プレス・回収ユニットを位置決め制御、トルク制御の基に動作させ、容器上に下降させて、前記容器に充填された山盛り状態の製剤を、ドーム状に成形する予備プレス工程と、
   ストリッパープレート、突出部を平坦としたバキュームパット入れ子を備える溶剤プレス・回収ユニットを位置決め制御、トルク制御の基に動作させ、予備プレス工程にてドーム状に成形された製剤を収容した容器上に下降させて、製剤をフラットに成形し、余剰の製剤を回収して仕上げ、製品とする仕上げプレス工程と、
   を有することを特徴とする充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法であって、
   前記充填ポンプ装置を使用して前記充填用モーターのトルク制御動作によるピストンバルブの進退動と前記回転用モーターによるピストンバルブの部分凹陥収容部の回転動作による溶剤の吸引、吐出動作によりバック充填ノズルを介して位置決め制御された溶剤プレス・回収ユニットがセットされているバック充填用容器に溶剤をバック充填し、余剰の製剤を回収する工程と、
   ストリッパープレート、突出部を平坦としたバキュームパット入れ子を備える溶剤プレス・回収ユニットを位置決め制御、トルク制御の基に動作させ、バック充填用容器にバック充填された溶剤をプレスしてこの製剤上面をフラットにし、余剰の製剤を回収して仕上げ、製品とする仕上げプレス工程と、
   を有することを特徴とする充填ポンプ装置を使用した化粧料用製剤の充填方法。

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