JP2007139636A - ノズルピッチ可変型多連ノズルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数の傾斜溝カムを有する溝カム体を用いてノズルピッチを可変とし、１個の駆動モータでノズルピッチ可変と分注動作とを行うことを目的とする。
【解決手段】本発明によるノズルピッチ可変型多連ノズルユニットは、溝カム体(30)の昇降と分注ピストン体(40)の昇降とを1個の駆動モータ(4)からの回転を各クラッチ(2,3)によって選択分岐させ、前記溝カム体(30)の昇降により、溝カム体(30)の各傾斜溝カム(30a)とカムフォロワ(52a)を介して各シリンダブロック(52)を移動させ、各ノズル(51)のピッチを可変とした構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルピッチ可変型多連ノズルユニットに関し、特に、複数の傾斜溝カムを有する溝カム体を用いてノズルピッチを可変とし、１個の駆動モータを用いてノズルピッチ可変と分注動作とを行うことにより、小型で高性能化するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のノズルピッチ可変型多連ノズルユニットとしては、特許文献を特に開示していないが、一般に、ノズル毎にピッチ可変用の駆動源（モータ等）を有するか、又は、１個の駆動源に複雑なリンク機構を用いて複数のノズルのピッチを変えることができるようにした構成が提案されている。
また、分注に必要なポンプ機構（ピストン、ピストン駆動源）はピッチ可変を行うには重量的な妨げになるため、ポンプ機構はノズル部とは別置きとし、その間をチューブで接続している構成が多く採用されている。

従来のノズルピッチ可変型多連ノズルユニットは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、ノズル毎にピッチ可変用の駆動源を有するか、又は、１個の駆動源で複雑なリンク機構を介してピッチ可変するものであるため、質量の増加、メンテナンス性の悪化、歯車のバックラッシュによるピッチ精度悪化となると共に、コストアップ及び全体形状の大型化を避けることは困難であった。
また、従来構成においては、ノズルユニットは分注ピストン駆動用とノズルピッチ可変用に各々独立した駆動源を用いているため、各駆動源毎に配線、ドライバ（駆動回路）及びコントローラが必要となり、省スペースの妨げとなり、高価にもなっていた。
また、ノズルピッチ可変を円滑に行う目的でノズル部の構造を簡素化するため、ポンプ機構をノズルと切離し、それらの間をチューブで接続している場合が多く、この場合、チューブの引き廻しが長いと、チューブの損失が分注精度に影響することになっていた。

本発明によるノズルピッチ可変型多連ノズルユニットは、ケーシングに設けられた駆動モータと、前記ケーシングの一端の保持体に前記駆動モータにより昇降自在に設けられ複数の傾斜溝カムを有する溝カム体と、前記保持体の下部に設けられた横棒に設けられ水平移動自在な複数のシリンダブロックと、前記各シリンダブロックの上部に設けられ前記各傾斜溝カムに係合するカムフォロワと、前記保持体に昇降自在に設けられ前記各シリンダブロックに挿入される各分注ピストンを有する分注ピストン体と、前記各シリンダブロックの下部に設けられたノズルとを備え、前記溝カム体の昇降により、前記傾斜溝カムとカムフォロワを介して前記各シリンダブロックが前記横棒に沿って移動し、前記各ノズルのピッチを可変可能な構成であり、また、前記各分注ピストンの上部にはローラが設けられ、前記各ローラは前記保持体に昇降自在に設けられた枠状ガイド内で移動し、前記各分注ピストンの水平移動の案内を行うようにした構成であり、また、前記ケーシングに設けられ前記駆動モータにより回転し前記溝カム体を昇降させるためのピッチ可変用駆動ネジと、前記ケーシングに設けられ前記駆動モータにより回転し前記分注ピストン体を昇降させるための分注ピストン用駆動ネジと、前記ピッチ可変用駆動ネジに前記駆動モータの回転をオン／オフするための第１クラッチと、前記分注ピストン用駆動ネジに前記駆動モータの回転をオン／オフするための第２クラッチと、前記第１、第２クラッチを回転連動するための第１タイミングベルトとを備え、前記第１クラッチがオンで第２クラッチがオフの時に、前記ピッチ可変駆動ネジのみが回転し、前記第１クラッチがオフで第２クラッチがオンの時に、前記分注ピストン用駆動ネジのみが回転し、前記駆動モータは１個のみで前記ピッチ可変駆動ネジ及び分注ピストン用駆動ネジの駆動に共用されている構成である。

本発明によるノズルピッチ可変型多連ノズルユニットは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、複数の傾斜溝カムを有する溝カム体を用いてノズルのピッチ可変を行い、１個のみの駆動モータを用いてクラッチ切換によりピッチ可変と分注ピストン動作とを行うように構成したため、質量の低下、メンテナンス性の向上、精度向上、コストダウンを達成することができる。

本発明は、複数の傾斜溝カムを有する溝カム体を用いてノズルピッチを可変とし、１個の駆動モータを用いてノズルピッチ開閉と分注動作とを行うことにより、小型で高性能なノズルピッチ可変型多連ノズルユニットを提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明によるノズルピッチ可変型多連ノズルユニットの好適な実施の形態について説明する。
図１及び図２において符号１で示されるものは、全体形状がほぼ箱型をなすケーシングであり、このケーシング１には、図２に示されるように、回転形の第１、第２クラッチ２，３及び駆動モータ４が設けられている。

前記第１クラッチ２の上部には第１プーリ５が設けられ、その下部にはタイミングプーリ６が設けられている。
前記第２クラッチ３の上部には第２プーリ７が設けられ、その下部には第３プーリ８が設けられている。

前記タイミングプーリ６と第３プーリ８とは第１タイミングベルト９によって連結されており、前記第１プーリ５は前記ケーシング１に回転自在に設けられたピッチ可変用駆動ネジ４０の上部の第４プーリ１１に第２タイミングベルト１２を介して連結され、前記第２プーリ７は前記ケーシング１に回転自在に設けられた分注ピストン用駆動ネジ１３の上部の第５プーリ１４に第３タイミングベルト１５を介して連結されている。

前記ピッチ可変用駆動ネジ１０には、このピッチ可変用駆動ネジ１０と螺合するナットに連結シャフト保持ブロック１６が固定されており、この連結シャフト保持ブロック１６は前記ケーシング１にその上下方向に沿って設けられた第１直線軌道２０によって上下動、すなわち、昇降自在に設けられている。

前記分注ピストン用駆動ネジ１３の上部には、この分注ピストン用駆動ネジ１３と螺合するナットにピストン保持ブロック２１が固定されており、このピストン保持ブロック２１は前記ケーシング１にその上下方向に沿って設けられた第２直線軌道２２によって上下動、すなわち、昇降自在に設けられている。

前記ピッチ可変用駆動ネジ１０の下部は、前記ケーシング１の下部から水平方向に延設された保持板２３に設けられた第１軸受２４に回転自在に保持され、前記連結シャフト保持ブロック１６から下方に向けて設けられた連結シャフト２５の下端には連結部材２６を介して複数の傾斜溝カム３０ａを有する溝カム体３０が接続されている。

前記溝カム体３０は図１に示されるように互いに対向配置の一対よりなり、図４に示すように、各溝カム体３０は一対の連結板３１によって全体形状が枠型となるように構成され、前記連結板３１の中央内側に設けられた溝カム用ガイド３２は、前記ケーシング１に固定されて前方へ突出して形成され全体形状がほぼ箱型をなす保持体３３の前板３４の中央位置に上下方向に沿って形成された溝カム案内用直線軌道３５に係合して前記連結板３１と共に上下動すなわち昇降可能に構成されている。

前記分注ピストン用駆動ネジ１３の下部は、前記保持体３３の上板３６に設けられた第２軸受３７に回転自在に軸支されており、前記ピストン保持ブロック２１に設けられた分注ピストン体４０は、前記上板３６の筒状ガイド４１を貫通して前記上板３６の下方へ延設されて横長形状の枠状ガイド４２に接続されている。

前記保持体３３は、図４に示されるように、前記前板３４と同様に後板３４ａが設けられ、図１で示した溝カム案内用直線軌道３５が同様に設けられている。
従って、前記連結板３１も図４で示されるように設けられており、一対の前記各溝カム体３０は、前記各連結板３１によって接続されていることにより、平面的にみると四角形の枠型に構成されて前記保持体３３の外側で昇降自在に配設されている。

前記枠状ガイド４２に接続された分注ピストン体４０の両側には、一対のガイド棒４０ａ，４０ｂが植立して設けられ、この各ガイド棒４０ａ，４０ｂは、前記上板３６に設けられた一対のガイドブッシュ４１ａ，４１ｂを介して上方に摺動自在に突出し、前記枠状ガイド４２の位置決めを行うように構成されている。

前記保持体３３の下部には、前記前板３４及び後板３４ａ間に支持されピッチ可変用直線軌道を形成するための複数の横棒５０が固定して設けられ、この各横棒５０には、ディスポーザブルチップ５１ａを有するノズル５１を各々下部に有する複数のシリンダブロック５２が横方向に沿って移動可能に並設されている。

前記各シリンダブロック５２の上部には、前記各傾斜溝カム３０ａと係合するカムフォロワ５２ａが設けられると共に、各々分注ピストン５３が挿入自在に設けられ、各分注ピストン５３の昇降によって各ノズル５１に取付けられたディスポーザブルチップ５１ｄ内に液体を吸引するか、又はディスポーザブルチップ５１ｄ内の液体を吐出することができるように構成されている。

前記枠状ガイド４２は、図４及び図５で示されるように、第１ガイド片４２ａ及び第２ガイド片４２ｂで構成されると共に、各ガイド片４２ａ，４２ｂ間に間隔Ｄを有する隙間６０が形成され、この隙間６０内には前記各分注ピストン５３の上部に回転自在に設けられたベアリングからなるローラ６１が矢印Ｇで示す水平方向に移動することができるように係合して組合わせられている。
尚、前記間隔Ｄは、ローラ６１の外径に対して分注量に極力影響しない隙間６０となる様に構成されている。

次に、動作について述べる。まず、図１の状態は、各シリンダブロック５２に対して溝カム体３０を最上部に移動させて各シリンダブロック５２を互いに接合させた最も各ノズル５１の各ピッチが小さい状態を示している。
次に、前述の状態において、前記各ノズル５１の各ピッチを大きくする場合、まず、前記第２クラッチ３をオフとした状態で、予め図示しない制御部側で設定された設定ピッチの指令に基づいて駆動モータ４が駆動されると、第１クラッチ２を介して第１プーリ５が回転し、この回転は、第２タイミングベルト１２及び第４プーリ１１を介してピッチ可変用駆動ネジ１０が回転する。

前記ピッチ可変用駆動ネジ１０の回転により、連結シャフト保持ブロック１６が降下し、連結シャフト２５及び連結部材２６を介して溝カム体３０が同時に降下する。
前記溝カム体３０の降下により、各傾斜溝カム３０ａに係合する各シリンダブロック５２の各カムフォロワ５２ａは、各傾斜溝カム３０ａの溝カム形状に沿って外側方向に移動させられ、各シリンダブロック５２及びノズル５１が、前記設定ピッチとなった状態で駆動モータ４の駆動が停止される。

次に、前述の状態で、第１クラッチ２がオフとなり、第２クラッチ３がオンとなると、駆動モータ４の駆動は第１タイミングベルト９を介して、第３プーリ８、第２クラッチ３、第２プーリ７、第３タイミングベルト１５及び第５プーリ１４を介して分注ピストン用駆動ネジ１３に伝達され、この分注ピストン用駆動ネジ１３の回転によってピストン保持ブロック２１が昇降する。

前記ピストン保持ブロック２１と連動して分注ピストン体４０の昇降により、各分注ピストン５３が各シリンダブロック５２に対して昇降を行うことができる。
前記各シリンダブロック５２の各ノズル５１のディスポーザブルチップ５１ａを液槽(図示しない)内に浸漬した状態で、前述の各分注ピストン５３の上昇動作を行うと、液の吸引が行われ、液の吸引後に前記各分注ピストン５３の降下動作を行うと、各ノズル５１のディスポーザブルチップ５１ａからの液の吐出、なわち、他の場所への液の分注を行うことができる。
従って、本発明の構成においては、一対のクラッチ２，３を用いて１個のみの駆動モータ４の回転を、ピッチ可変用駆動ネジ１０と分注ピストン用駆動ネジ１３に選択的に供給しているため、駆動源としては１個の駆動モータ４のみで分注とピッチ可変の２系統の動作を選択的に行うことができる。

本発明は、バイオテクノロジーの分注装置用に限ることなく、医薬、化学、食品等の分野で可変ピッチノズルとして適用可能である。

本発明によるノズルピッチ可変型多連ノズルユニットを示す斜視図である。 図１の矢視Ａ図である。 図１の矢視Ｂ図である。 図１の要部の断面図である。 図４のＣ部の拡大図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ 第１クラッチ
３ 第２クラッチ
４ 駆動モータ
５ 第１プーリ
６ タイミングプーリ
７ 第２プーリ
８ 第３プーリ
９ 第１タイミングベルト
１０ ピッチ可変用駆動ネジ
１１ 第４プーリ
１２ 第２タイミングベルト
１３ 分注ピストン用駆動ネジ
１４ 第５プーリ
１５ 第３タイミングベルト
１６ 連結シャフト保持ブロック
２０ 第１直線軌道
２１ ピストン保持ブロック
２２ 第２直線軌道
２５ 連結シャフト
２６ 連結部材
３０ 溝カム体
３０ａ 傾斜溝カム
３１ 連結板
３２ 溝カム用ガイド
３３ 保持体
３４ 前板
３４ａ 後板
３５ 溝カム案内用直線軌道
３６ 上板
４０ 分注ピストン体
４２ 枠状ガイド
５０ 横棒
５１ ノズル
５１ａ ディスポーザブルチップ
５２ シリンダブロック
５２ａ カムフォロワ
５３ 分注ピストン

Claims (3)

1. ケーシング(1)に設けられた駆動モータ(4)と、前記ケーシング(1)の一端の保持体(33)に前記駆動モータ(4)により昇降自在に設けられ複数の傾斜溝カム(30a)を有する溝カム体(30)と、前記保持体(33)の下部に設けられた横棒(50)に設けられ水平移動自在な複数のシリンダブロック(52)と、前記各シリンダブロック(52)の上部に設けられ前記各傾斜溝カム(30a)に係合するカムフォロワ(52a)と、前記保持体(33)に昇降自在に設けられ前記各シリンダブロック(52)に挿入される各分注ピストン(53)を有する分注ピストン体(40)と、前記各シリンダブロック(52)の下部に設けられたノズル(51)とを備え、
   前記溝カム体(30)の昇降により、前記傾斜溝カム(30a)とカムフォロワ(52a)を介して前記各シリンダブロック(52)が前記横棒(50)に沿って移動し、前記各ノズル(51)のピッチを可変可能な構成としたことを特徴とするノズルピッチ可変型多連ノズルユニット。
2. 前記各分注ピストン(53)の上部にはローラ(61)が設けられ、前記各ローラ(61)は前記保持体(33)に昇降自在に設けられた枠状ガイド(42)内で移動し、前記各分注ピストン(53)の水平移動の案内を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載のノズルピッチ可変型多連ノズルユニット。
3. 前記ケーシング(1)に設けられ前記駆動モータ(4)により回転し前記溝カム体(30)を昇降させるためのピッチ可変用駆動ネジ(10)と、前記ケーシング(1)に設けられ前記駆動モータ(4)により回転し前記分注ピストン体(40)を昇降させるための分注ピストン用駆動ネジ(13)と、前記ピッチ可変用駆動ネジ(10)に前記駆動モータ(4)の回転をオン／オフするための第１クラッチ(2)と、前記分注ピストン用駆動ネジ(13)に前記駆動モータ(4)の回転をオン／オフするための第２クラッチ(3)と、前記第１、第２クラッチ(2,3)を回転連動するための第１タイミングベルト(9)とを備え、
   前記第１クラッチ(2)がオンで第２クラッチ(3)がオフの時に、前記ピッチ可変駆動ネジ(10)のみが回転し、前記第１クラッチ(2)がオフで第２クラッチ(3)がオンの時に、前記分注ピストン用駆動ネジ(13)のみが回転し、前記駆動モータ(4)は１個のみで前記ピッチ可変駆動ネジ(10)及び分注ピストン用駆動ネジ(13)の駆動に共用されていることを特徴とする請求項１又は２記載のノズルピッチ可変型多連ノズルユニット。

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