JP2007091362A - 部品供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパに蓄えた部品を供給する部品供給装置において、ホッパ内で複数の部品が噛み合って形成され、部品の供給を妨げるブリッジを、簡単な構成で崩す。
【解決手段】貯留ホッパ１４内に、上方から挿入棒３２を吊り下げ、当該ホッパ内に蓄えられている部品の中に挿入するようにする。挿入棒３２を上下に駆動し、この動きにより噛み合ってブリッジを形成している部品を動かして噛み合いを解く。これによりブリッジが崩れる。
【選択図】図６

Description

本発明は、多数の部品を蓄え、これを順次送り出す部品供給装置に関する。

多数の部品をホッパに投入し、ここから順次部品を供給する部品供給装置が知られている。部品はホッパ上部より投入され、ホッパ下部の開口から順次送り出されて、他の機器などに供給される。ホッパ内では、送り出された部品の抜けた空間を補うように上部から部品が順次下がってくる。

特開２００５−２９１７０号公報 特開２００３−１８８５８６号公報 特開２００３−１８８５８５号公報 特開平８−４８４１９号公報

上述のホッパ内で、上部から下がってくる部品が互いに噛み合い、ブリッジを形成し、詰まってしまう現象が生じることがある。特に、供給される部品の形状が複雑であると、部品同士が絡み合い、ブリッジを形成しやすくなる。このブリッジは、部品が送られる通路が狭まるところのやや上流側でみられる現象であり、複数の部品同士が噛み合って、円弧状に配列する現象である。ブリッジは、部品の流れの上流側から加えられる力に対しては強固で、ここで部品の流れをせき止めて、流路を閉塞する。

液状の検体を複数の試料に分ける分注装置においても、上記のような部品供給装置が用いられることがある。供給対象となる部品は、検体を吸い上げ分注する際、実際に検体に、先端が接触するノズル状のチップや、分注される検体および試薬を入れる容器などである。チップは、前の検体の混入を防止するために、検体が変わるごとに前のものを廃棄し、新しいものを供給してこれに付け替える必要がある。また、容器は、分注される検体を受け入れるために、順次供給される。これらのチップや容器は、形状が複雑であり、ホッパ内で前述のブリッジを形成しやすい。また、ポリプロピレンなど、比較的柔らかく変形しやすい樹脂で形成されており、ブリッジを崩すために大きな力を加えると、変形したり、損傷を受けたりする場合がある。

本発明は、ホッパ内での部品のブリッジ形成を抑制することを目的とする。

本発明の部品供給装置は、貯留ホッパ内に蓄えられた多数の部品の中に、上部で支持された挿入棒の下部を挿入し、これをその軸方向に往復運動させる。ブリッジが形成したとしても、挿入棒の往復動によりブリッジを形成している部品のバランスが崩れ、ブリッジが壊れる。特に、挿入棒がその軸方向に運動するため、その駆動に大きな力を必要としない。小さな力で駆動することにより部品に加わる力も小さくなり、部品の変形の可能性を低減することができる。

挿入棒は、軸方向、半径方向に遊びをもって支持されることが好ましい。この遊びによって、部品から加わる力を逃がし、部品に無理な力が加わらないようにする。

挿入棒は、その下端部に径方向に大きくなった部分を有するようにすることが好ましい。この部分は、例えば、挿入棒の径を太くすることにより得ることができる。また、全周にわたって径を太くするのではなく、周方向に少なくとも一カ所にふくらみまたは突起を設けることによって形成してもよい。

また、挿入棒を往復運動させる駆動機構には、緩衝機構を有するようにすることが好ましい。この緩衝機構は、挿入棒を蓄えられた部品内に挿入する際には、挿入棒を駆動する力が弾性部材を介して作用するようにし、引き抜く際には直接作用するようにする機構である。緩衝機構を設けることにより、挿入棒を挿入する際には、挿入棒先端で、部品を無理に押すことが防止され、一方、引き抜く際には、部品に無理な力が加わることは基本的にないので、駆動力が直接加わるようになっている。

また、挿入棒の駆動機構は、他の駆動機構と駆動源を共用するようにできる。例えば、部品を貯留するホッパに加え、このホッパより送り出された部品を受け入れ揺動して部品の向きを整えるホッパを駆動する機構の駆動源と、挿入棒の駆動源とを共通のものとすることができる。

多数の部品を蓄えるホッパ内に部品のブリッジが形成されることを抑制して、部品を滞りなく供給することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１および図２は、本実施例の部品供給装置の供給対象となる部品１０であるキュベット１０ａとチップ１０ｂを示す図である。キュベットとチップは、分注装置において使い捨て使用される部品である。図１に示すキュベット１０ａには、検体および試薬が注がれ、この中で検体と試薬の反応が進行する。図２に示すチップ１０ｂは、提供された液状の検体を吸い上げて所定量をキュベットに注入する分注ノズルの先端に取り付けられるものである。チップは、汚染防止のため検体が変わるごとに交換されるため、新しいものを順次供給する必要がある。また、キュベットも、検体を次々受け入れるために、新しいものが順次供給される。これらの供給を行うのが、本実施形態の部品供給装置１２である。

図３および図４には、部品供給装置１２全体の概略構成が示されている。装置１２の上部には、投入される部品１０を受け入れ、蓄える貯留ホッパ１４が配置される。部品１０は、貯留ホッパ１４内に投入される際、バラバラの状態であり、よって貯留ホッパ１４内では、整列されずにバラバラの方向を向いている。貯留ホッパ１４の下方には、かき落とし機構１６が設けられ、このかき落とし機構が貯留ホッパ１４下部の部品を所定数、好ましくは数個から十数個、更に下方の揺動ホッパ１８へと落下させる。揺動ホッパ１８は、固定された底部２０と揺動する枠２２を含み、枠２２が底部２０に対して揺動することにより、部品を順次底部２０に設けられた溝２４内に落とす。供給対象部品であるキュベット１０ａもチップ１０ｂも上部、すなわち開口がある側が太くなっているため、溝２４に落ちるとき開口を上に向けた状態に方向がそろう。溝２４内で向きがそろえられた部品１０は、振動搬送装置２６によりピックアップ点２８に送り出される。

貯留ホッパ１４内には、貯留ホッパ１４の上部に渡される梁３０から吊り下げられた挿入棒３２が配置されている。挿入棒３２は、上部が梁３０に支持される一方、下部が貯留ホッパ１４内に蓄えられた多数の部品の中に挿入されている。挿入棒３２は、上下に往復運動するように駆動され、この運動により貯留ホッパ１４内の部品１０が絡み合った状態を崩して、部品がかき落とし機構１６に順次送られるようにしている。

図５には、部品供給装置１２の断面図が示され、この断面図と、図６以降の各部の詳細図を用いて当該部品供給装置１２を詳細に説明する。図６には、貯留ホッパ１４の一部を省略し、その内部およびかき落とし機構１６の要部を見えるようにした斜視図が示される。貯留ホッパ１４の下部は、周囲の辺よりほぼ中央部分の下部開口３４に向けて斜面が形成されている。下部開口３４内には、ロータ３６が配置される。ロータ３６は、図５に示されるように断面が風車のような形状をしており、モータ３８により図５に示す矢印Ａの向きに回転駆動される。ロータ３６が回転することにより、貯留ホッパ１４の下部にある部品１０のいくつかがかき落とされて、揺動ホッパ１８内に落下する。

図７および図８には、揺動ホッパ１８および振動搬送装置２６の要部が示されている。前述のように揺動ホッパ１８は、図５の矢印Ｂの方向に揺動する枠２２と、揺動運動を行わない底部２０を有している。底部２０の上面は、揺動の軸に直交する断面において略円弧を形成しており、枠２２の下端は、この底部の上面に沿って摺動する。図８に示されるように底部２０は、略円筒の側面の一部を有する円筒部２０ａと略円錐の側面の一部を有する円錐部２０ｂとを含む。また、底部２０の中央には溝２４が形成され、これは、図５の紙面に直交する方向に延びている。枠２２は、図５に実線で示された位置と、一点鎖線で示された位置の間で揺動する。それぞれの位置においては、枠の一方の側面が溝２４の位置まで来ており、これにより揺動ホッパ１８内にある部品は、溝２４内に落とされる。部品１０は、太くなっている開口が設けられた側が、溝２４の開口部分に引っ掛かり、ここを上にして溝２４内に整列される。

この底部２０には、加振プレート４２を介して加振装置４０の振動が伝達される。この振動により、部品１０は溝２４内を円錐部２０ｂ内を通過してピックアップ点２８に向けて順次搬送される。したがって、加振装置４０、加振プレート４２および底部２０等が部品１０を搬送する振動搬送装置２６として機能する。ピックアップ点２８において、先頭の部品が、チップ１０ｂであれば分注ノズルの先端に装着され、またキュベット１０ａであれば所定の把持具で把持されて取り出される。取り出されたあとは、後続の部品により埋められる。

図９には、揺動ホッパ１８の駆動機構が示されている。揺動ホッパの枠２２は、装置本体に対してベアリング４４を介して支持される。ベアリング４４のアウタレースが本体に結合し、インナレースが枠体２２を支持する軸４６と結合している。軸４６から、揺動アーム４８が延びており、その先端がモータ５０に結合されたクランク機構のロッド５２に結合されている。クランク機構は、モータ５０により回転されるクランク円板５４と、クランク円板５４の円周上の一カ所で、回動可能に一端が結合されるロッド５２を含む。ロッド５２のもう一端が揺動アーム４８と回動可能に結合される。したがって、モータ５０が回転すると、この回転がクランク機構を介して揺動アーム４８に伝達され、揺動ホッパの枠２２の揺動運動を生じさせる。

次に、挿入棒３２およびこれの駆動機構について説明する。図１０には、挿入棒がない場合の貯留ホッパ１４内の部品１０の様子が示されている。図においては、部品１０の例としてキュベット１０ａが示されている。前述のように、貯留ホッパ１４内の部品１０は、下側の部品から、かき落とし機構１６により落下させられ、空いた部分を埋めるように上方の部品１０が順に降下してくる。ところが、図１０に太い実線で示すように、いくつかの部品１０が開口３４を囲うように円弧状に並び、ブリッジを形成すると、部品１０同士が噛み合い、容易にこの噛み合いが解けない状態になる。このブリッジは、上方から降下してこようとする部品１０を支え、ブリッジより下方に部品が供給されないようになる。言い換えれば、ブリッジによって部品１０の流れが遮られ、貯留ホッパ１４の開口が閉塞した状態となる。挿入棒３２は、この部品のブリッジを崩す、またはブリッジが形成しないようにするために設けられている。

図６に示されるように、本実施形態においては、挿入棒３２は、貯留ホッパの開口３４の上方に２本配置されている。本数については、開口３４の大きさ、貯留ホッパ１４内への部品１０の投入の際に妨げとならないかなどを考慮して適宜選定することができる。

図１１には、挿入棒３２と挿入棒の駆動機構が示されている。挿入棒３２は、貯留ホッパ１４の上方に渡された梁３０より吊り下げるようにして配置される。図１２には、挿入棒３２が梁３０から吊り下げられている様子が示されている。挿入棒３２の上端には雌ねじが切られており、ここに梁３０を上下に貫通する貫通孔５６を貫いた吊り下げボルト５８の先端の雄ねじが結合している。吊り下げボルト５８は、柱状の首下部５８ａと、その先端にねじ部５８ｂを有している。首下部５８ａの長さは、ワッシャ６０の厚さと、梁３０の上下寸法、すなわち貫通孔５６の長さとを加えたものより、１〜２ｍｍ程度長く、また首下部の直径は、貫通孔５６の直径より０．３〜０．５ｍｍ程度細くなっている。これらにより、挿入棒３２は、軸方向および径方向に遊びまたはがたを持った状態で吊り下げられている。

図１１に示されるように、梁３０の一端（図中の左端）は、貯留ホッパ１４の上部の開口近傍に設けた支持ロッド６２に支持されている。支持ロッド６２は、後述する梁３０の上下の動きを許容するように遊びをもって梁３０を支持している。梁３０の反対側の端は、挿入棒の駆動機構と係合されている。図１１には、挿入棒の駆動機構のうち、駆動力の伝達系の構成が示されている。図９に示す揺動ホッパ１８の軸４６の端にリンクプレート６４が固定されている。したがって、リンクプレート６４は、揺動ホッパ１８を駆動するモータ５０の回転によって揺動する。リンクプレート６４には、伝達ロッド６６が回動可能に係合している。伝達ロッド６６は、上方に延びスライドプレート６８に回動可能に係合し、さらにスライドプレート６８は、駆動力の伝達方向（図中上下方向）のスライドを一定の範囲で許容して、プッシュロッド７０に係合している。プッシュロッド７０は、ガイド７２により、それ自身の軸方向の動きのみ許容されて支持され、上端が梁３０の端に係合している。以上のように、揺動ホッパ１８を駆動するモータ５０と、その駆動力を揺動ホッパ１８に伝達するロッド５２、クランク円板５４、揺動アーム４８および揺動ホッパの軸４６に固定されたリンクプレート６４、伝達ロッド６６、スライドプレート６８、プッシュロッド７０および梁３０が挿入棒３２を駆動する駆動機構として機能する。

図１３には、スライドプレート６８とプッシュロッド７０の係合部の詳細が示されている。スライドプレート６８には、その長手方向に離れた２カ所に、長手方向に延びる長穴７４があけられている。長穴７４には、プッシュロッド７０に固定されたガイドボルト７６が貫通している。これにより、スライドプレート６８は、プッシュロッド７０に対し、その長手方向に長穴７４の範囲で動きを許容され係合している。さらに、スライドプレート６８とプッシュロッド７０には、それぞれ１本のフックボルト７８，８０が立設されている。これらのフックボルト７８，８０には、これら２本のフックボルト７８，８０が近接する方向に付勢するばね８２が架け渡されている。この結果、自由状態では、ガイドボルト７６が長穴７４の最下端に位置する状態、すなわちスライドプレート６８がプッシュロッド７０に対して、その移動範囲の最も上に位置する状態となる。

モータ５０の回転が伝わって、スライドプレート６８が下に引かれると、この力は、ばね８２を介してプッシュロッド７０に伝達される。挿入棒３２が部品１０に掛からなければ、ばね８２を介して伝達した力により、プッシュロッド７０が梁３０の右端を引き下ろす。梁３０は、左端の支持ロッド６２の支持点を支点として回動し、これにより挿入棒３２が下降する。挿入棒３２が貯留ホッパ１４内の部品１０に突き当たった場合、ばね８２が伸び、挿入棒３２には駆動力が伝達せず、部品１０に無理な力が作用しない。また、スライドプレート６８が上に押し上げられるときは、ガイドボルト７６から直接プッシュロッド７０に駆動力が伝達され、挿入棒３２が引き上げられる。このようにスライドプレート６８とプッシュロッド７０の係合部分は、挿入棒３２を上げるときには伝達力を直接伝え、挿入棒３２を降ろすときにはばね８２を介して伝達する緩衝機構となっている。このような緩衝機構を設けるのは、挿入棒３２を引き抜くときには、すでに挿入棒自身により部品が排除された部分を挿入棒が移動するのに対し、降下するときには部品１０で埋められている空間に挿入棒を押し込むことになって、部品に対し過大な力が掛かる可能性があるためである。前述の緩衝機構により、部品に過大な力がかかることを防止している。また、無理に挿入棒３２を駆動する必要がないので、駆動機構、特にモータが過負荷となることを防止できる。

本実施形態では、スライドプレートに設けられた長穴７４は、スライドプレートが移動する行程より長く設けられ、挿入棒３２が最も高い位置にあるときであっても、スライドプレートの下降が挿入棒に伝達することを防止するようにしている。しかし、長穴７４の長さを短めにして、挿入棒３２がある程度、動かされるようにすることも可能である。

挿入棒３２は、本実施形態においては、下部に径の若干太くなった太径部８４（図１１参照）を設けているが、異なる形状のものを使用することができる。例えば、太い部分がない単純な棒、更には、図１４に示すように棒の周囲に、少なくとも１個の突起または張り出し８６を設け、その部分の径が大きくなるようにしてもよい。太い径の部分を設けることにより、この部分で部品１０を引っかけて動かすことができる。また、本実施形態では、挿入棒３２は丸棒であるが、他の断面形状でもよく、短冊状すなわち長い長方形断面の棒であってもよい。

挿入棒３２が貯留ホッパ１４に蓄えられた部品内で上下すると、部品１０がわずかであるが動かされ、噛み合ってブリッジを構成する部品の噛み合いを解いて、ブリッジをくずすことができる。挿入棒３２は、それ自身の軸方向、言い換えれば長手方向に動かされるため、部品１０の抵抗をほとんど受けることがない。これに対し、ホッパ内で棒を旋回させるように動かす、すなわち棒の軸に直交する方向に動かそうとする場合、棒は部品を押しのけて移動しなければならず、また部品の重さも棒に作用するため、棒の駆動に大きな駆動力が必要となる。前述のように、本実施形態の挿入棒３２は、その軸方向に動くので、小さな力で駆動することができる。また、下から部品１０を突き上げるようにして、部品を動かすものでもない。部品を突き上げるようにする場合、蓄えられた部品の重さに抗して棒を駆動する必要があるが、本実施形態においては、挿入棒３２を上から吊って、引き上げるようにしているので、挿入棒３２に部品の重さが直接掛かることがほとんどなく、挿入棒を駆動するのに大きな力が必要とならない。

さらに、前述のように、挿入棒３２の駆動機構に緩衝機構を設けていることにより、比較的大きな負荷がかかると考えられる挿入棒３２の降下行程においても、大きな負荷が掛かることを防止している。以上により、挿入棒３２の駆動機構を小型、簡略なものとすることができる。また、大きな駆動力で挿入棒３２を駆動しないので、部品１０に大きな力がかかり、部品が変形、破損することも防止できる。

取扱い対象となる部品の一例（キュベット）を示す図である。 取扱い対象となる部品の一例（分注ノズル用チップ）を示す図である。 本実施形態の部品供給装置１２の概略構成を示す斜視図である。 図３の裏側からみた部品供給装置１２の斜視図である。 部品供給装置１２の要部断面図である。 部品供給装置１２の一部を破断した上部の斜視図であり、特に貯留ホッパおよびかき落とし機構の構成を示した図である。 部品供給装置１２の一部を破断した中央部の斜視図であり、特にかき落とし機構と揺動ホッパの構成を示した図である。 揺動ホッパ１８の底部の構成を示す図である。 部品供給装置１２の一部を破断した下部の斜視図であり、特に揺動ホッパとこれの駆動機構を示した図である。 部品１０のブリッジが形成された状態を示す図である。 挿入棒３２およびこれの駆動機構の一部を示す図である。 挿入棒３２を吊り下げている構造の詳細を示す断面図である。 挿入棒３２の駆動機構の一部、特に緩衝機構の構造を示す図である。 挿入棒３２の形状の他の例を示す図である。

符号の説明

１０ 部品、１２ 部品供給装置、１４ 貯留ホッパ、１６ かき落とし機構、１８ 揺動ホッパ、３０ 梁、３２ 挿入棒、６６ 伝達ロッド、６８ スライドプレート、７０ プッシュロッド、７４ 長穴、７６ ガイドボルト、８２ ばね、８４ 太径部。

Claims (5)

1. 多数の部品を蓄え、これを順次送り出す部品供給装置であって、
   多数の部品を受け入れて蓄え、下部に部品が送出される開口を有する貯留ホッパと、
   上部で支持され、下部が貯留ホッパ内に蓄えられた部品内に挿入されている挿入棒と、
   挿入棒を支持し、この棒の軸方向に往復運動させる挿入棒駆動機構と、
   を含む、部品供給装置。
2. 請求項１に記載の部品供給装置であって、挿入棒は、軸方向および半径方向に遊びをもって支持されている、部品供給装置。
3. 請求項２に記載の部品供給装置であって、挿入棒は、その下端部に径方向に大きくなった部分を有する、部品供給装置。
4. 請求項１に記載の部品供給装置であって、
   前記挿入棒駆動機構は、挿入棒を蓄えられた部品内に挿入する際には、駆動力が弾性部材を介して作用するようにし、引き抜く際には直接作用するようにする、緩衝機構を有する、
   部品供給装置。
5. 請求項４に記載の部品供給装置であって、
   貯留ホッパより送り出された部品を受け入れ、揺動して部品の向きを整える揺動ホッパと、
   揺動ホッパを揺動させる揺動ホッパ駆動機構と、
   を有し、
   挿入棒駆動機構と揺動ホッパ駆動機構は共通の駆動源を有する、
   部品供給装置。
   

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