JP2010082223A - チューブ接合装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】可撓性チューブを所定姿勢で位置決め固定する際に、チューブ外径が異なっても、常にその軸心を所定の中心軸に一致させることが可能な位置決め機構を提供する。
【解決手段】可撓性チューブTa、Tbを所定姿勢で保持する載台に可撓性チューブを把持する第1、第2のチューブ保持手段を設け、このチューブ保持手段の少なくとも一方は、可撓性チューブを挟圧して保持する一対のグリッパ部材42a、42bで構成する。そしてこの一対のグリッパ部材に、可撓性チューブとの接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を設ける。上記調芯機構は、一対のグリッパ部材を略々均等のバネ圧で付勢するスプリング機構54a、54bで構成するか、或いは一対のグリッパ部材を同一量ずつ接近及び離反させる駆動機構で構成する。
【選択図】図8

Description

本発明は、液状の薬剤などを移送するための可撓性チューブ同士を接合するチューブ接合装置に係わり、例えば複数の可撓性チューブを平行姿勢で保持し、このチューブを溶融して切断し、その切断面を異なるチューブの切断面に溶着して接合するチューブ接合装置に関する。
一般に、この種のチューブ接合装置は、載置台上にセットした複数の可撓性チューブを加熱ブレードで溶融して所定個所を切断(溶断)し、この切断したチューブと載置台上に準備されている別のチューブに接合する装置として広く知られている。このような装置では内容物若しくはその用途に応じて無菌状態、或いは作業者が手指などで接触しない隔離状態でチューブを溶断、接合する必要が生ずる。
従来このような装置として例えば特許文献1(特開平9−154920号公報)にはホルダに平行姿勢で固定した複数のチューブを加熱板で溶断し、その後このホルダを加熱板(平面)に沿って旋回させ、異なるチューブ同士を溶着する機構が提案されている。このような機構によって例えば2本のチューブを所定位置で切断し、その後このチューブを180度回転させることによって異なるチューブ同士を接着(溶着)することが可能となる。この場合2本のチューブの切断と接合に作業者の手指が触れることが無く、無菌或いは隔離した状態で溶断・接合の作業を迅速に行うことが出来る。
同様に引用文献2(特開2005−022126号公報)には複数のチューブを軸方向に距離を隔てて保持する保持ユニットの中央部を加熱板で溶断し、その溶断後にこのチューブを水平方向にオフセット移動させて異なるチューブ同士を接合する装置が提案されている。
従来の特許文献1及び特許文献2に開示されているチューブ接合装置では、可撓性チューブを溶断して接合する為に、処理台に設けたホルダ部材に複数のチューブを固定し、このチューブを例えば加熱ブレード(加熱板)で溶融することによって切断し、その切断面が加熱ブレードに接触する状態でホルダ部材を回転方向或いは直線方向に所定量移動する。そしてこのチューブの移動によって複数の異なるチューブ同士を接合(溶着)している。この場合前記特許文献1、2の装置はいずれもホルダ部材を、U字状溝を有するブロック部材で構成し、このU字溝内にチューブを嵌合支持している。
特開平09−154920号公報 特開2005−022126号公報
上述のように可撓性チューブを所定位置で切断或いは接合する場合に、処理載台に可撓性チューブを正確な位置で確実に固定する必要がある。例えば、軟質ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂材料から成るチューブを歪曲変形することなく固定するためにはチューブのホールド力(接触圧)が問題となる。また、同様に切断後のチューブを所定距離移動して異なるチューブ同士を接合する場合にはチューブを正確な位置で保持する必要がある。
このため従来は、前掲特許文献のようにチューブを固定する載台にU状溝を設け、この溝にチューブを嵌合して保持している。このように可撓性チューブをホールドする方法としてU字状溝に嵌合支持する場合には次の問題が生ずる。まず切断或いは接合するチューブの径、材質が異なる場合にはこれに適合するU字状溝を準備しなければならない。例えばチューブ外径が4mmのときと6mmのときではこれを保持するU字状溝はそれぞれ設定しなければならない。またチューブ径の許容誤差が大きい場合にも同様の問題が生ずる。
そこで、チューブ径が大小異なっても、或いはその許容誤差が大きい場合にもチューブを固定するホルダ部材の交換を必要としないホールド機構が希求される。この場合には円形状のチューブの中心点が常に所定の基準位置と一致するようにチャッキングする必要がある。
本発明者は互いに対向する一対のグリッパ部材で挟圧して保持する構造を採用し、そのグリッパ部材と可撓性チューブとの接触力をバランスさせる調芯機構を設けることによって外径の異なるチューブをその軸心を基準に位置設定することができるとの着想に至った。
本発明は可撓性チューブを所定姿勢で位置決め固定する際に、チューブ外径が異なっても、或いはチューブ材質が異なっても、常にチューブ軸心を所定の中心軸に一致さることが可能なチューブ接合装置の提供をその課題としている。外径材質の異なるチューブを正確な位置で切断して、接合することの可能に更に本発明は、複数のチューブを切断した後、これを所定方向に位置移動して異なるチューブ同士を接合する装置構成において、チューブ径、材質が異なっても常に正確な位置で切断及び接合することが可能なチューブ接合装置の提供をその課題としている。
本発明は上記課題を解決するため次の構成を採用する。可撓性チューブを保持する載台に可撓性チューブを把持する第1、第2のチューブ保持手段を設け、このチューブ保持手段の少なくとも一方は、可撓性チューブを挟圧して保持する一対のグリッパ部材で構成する。そしてこの一対のグリッパ部材に、可撓性チューブとの接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を設ける。
上記調芯機構は、一対のグリッパ部材を略々均等のバネ圧で付勢するスプリング機構で構成するか、或いは一対のグリッパ部材を同一量ずつ接近及び離反させる駆動機構で構成する。以下その具体的構成を詳述する。
可撓性チューブを所定姿勢で保持する載台と、上記載台に間隔を隔てて配置され上記チューブを把持する第1、第2のチューブ保持手段と、上記可撓性チューブを上記第1チューブ保持手段と第2チューブ保持手段との間で溶断する加熱ブレードと、上記第1、第2のチューブ保持手段を相対的に位置移動して上記載台上のチューブの位置を変更するシフト手段とを備える。上記第1、第2チューブ保持手段の少なくとも一方は、上記可撓性チューブを挟圧して保持する一対のグリッパ部材で構成し、この一対のグリッパ部材は、上記可撓性チューブとの接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を有する。
複数の可撓性チューブを互いに平行姿勢で保持する載台と、上記載台に配置され複数のチューブをそれぞれ軸方向に間隔を隔てて把持する第1、第2のチューブ保持手段と、この第1、第2のチューブ保持手段の間に配置され上記複数のチューブを溶断する加熱ブレードと、上記溶断後のチューブを上記加熱ブレードに沿って旋回させて異なるチューブ同士を溶着するシフト手段とを備え、上記第1、第2チューブ保持手段の少なくとも一方は、上記チューブを挟圧して保持する一対のグリッパ部材で構成し、この一対のグリッパ部材は、上記チューブとの接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を有する。
前記調芯機構は、予め設定された中心位置に向けて前記一対のグリッパ部材を略々均等のバネ圧で付勢するスプリングであり、前記調芯機構は、予め設定された中心位置に向けて前記一対のグリッパ部材を略々同一量ずつ接近及び離反させる駆動手段である。
前記第1及び第2チューブ保持手段は前記可撓性チューブを、上下鉛直方向から挟持する上下グリッパ部材と、前記可撓性チューブを左右水平方向から挟持する左右グリッパ部材で構成し、この上下グリッパ部材と左右グリッパ部材のうちの一方に、対向するグリッパ部材を略々均等のバネ圧で付勢するスプリング手段を設け、他方に、対向するグリッパ部材を略々同一量ずつ接近及び離反させる駆動手段を設ける。
前記第1及び第2チューブ保持手段のうちの少なくとも一方は、前記可撓性チューブを上下鉛直方向から挟持する上下グリッパ部材と、前記可撓性チューブを左右水平方向から挟持する左右グリッパ部材とで構成し、上記チューブの軸方向に上記上下グリッパ部材は上記左右グリッパ部材より前記加熱ブレードに接近した位置でチューブを挟持するように配置する。
前記載台には、前記可撓性チューブを閉塞するクランプ手段を更に備え、このクランプ手段は、前記上下グリッパ部材と前記加熱ブレードとの間に配置する。更に前記上下グリッパ部材は、前記可撓性チューブの接触面にV字状溝を設ける。
本発明は、可撓性チューブを所定姿勢で保持する載台にチューブを把持する第1、第2のチューブ保持手段を設け、少なくともその一方は、チューブを挟圧して保持する一対のグリッパ部材で構成する。そしてこの一対のグリッパ部材に、チューブとの接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を設けたものであるから以下の効果を奏する。
載台上に配置された可撓性チューブは、その前後方向或いは上下方向を一対のグリッパ部材で挟圧保持される。このとき対向するグリッパ部材にはチューブに対する接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構が設けてあるから、大小径の異なるチューブを切断或いは切断後に移動して異なるチューブに接合する際に、チューブ径に拘わらず常に正確な位置を切断し、正確な姿勢で正確な位置を接合することが出来る。専用部品に交換することなく、外径4〜25mmのチューブを切断及び接合することが可能である。
特に、従来はチューブ径に誤差がある場合には接合位置、姿勢に狂いが生じ、これを解決することが出来なかったのに対し、本発明はチューブの軸心を所定の基準位置に合致させるようにグリップし、これを所定量移動するものであるからチューブ径に誤差があっても接合時に位置ズレが発生することがない。
更に本発明は、グリッパ部材を載台上で可撓性チューブを上下鉛直方向から挟持する上下グリッパ部材と左右水平方向から挟持する左右グリッパ部材で構成し、この上下グリッパ部材を左右グリッパ部材より加熱ブレードに近い位置に配置することによって次の効果を奏する。可撓性チューブを軟質ポリ塩化ビニルなどの材料で構成すると重力の影響で鉛直方向に歪曲変形し易いが上下グリッパ部材で加熱ブレードに近い位置を支持することとなり、重力の影響によるチューブの変形を少なくさせることが出来る。
以下、本発明のチューブ接合装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係わるチューブ接合装置Aの全体構成の説明図であり、図2はそのレイアウト構成を示す概念説明図(構造を省略したレイアウト図)である。図3はチューブ接合装置Aの載台部の拡大状態を示す要部説明図。図4は、その下部ユニットの構造説明図、図5は上部ユニットの構造説明図。
[装置全体構成の説明]
本発明に係わるチューブ接合装置Aは、複数本(図示のものは2本)の可撓性チューブTa、Tbを載台(処理台;以下同様)30に載置して固定し、このチューブを載台30の処理位置でカットして所定長さに切断処理する。また、処理仕様によってはカットした後、この複数のチューブを、カット面を基準に回転移動又は平行移動して、異なるチューブ同士を接合する。図示の装置は、載台30に第1チューブTaと第2チューブTbを保持固定し、この2本のチューブを同時に加熱ブレード(カッタ手段)50で溶断することによってチューブを所定位置で切断する。そして切断後の第1及び第2チューブTa、Tbを切断面が加熱ブレード50に当接した状態で直線方向に相対的に位置移動するか、或いは円方向に旋回移動する。このとき加熱ブレード50は所定温度(チューブの融点温度)に保持し、第1及び第2チューブTa、Tbの位置を反転させて異なるチューブ同士を接合する。
このように複数のチューブを正確な位置で切断し、切断後のチューブを位置移動して別の異なるチューブの端面に接合する為に、載台30には複数のチューブを固定するチューブ保持手段41,46と、チューブを切断(図示のものは溶断)する加熱ブレード50と、チューブTa、Tbを閉塞するクランプ手段60と、切断後のチューブを位置移動するシフト手段70が設けられている。各構成について順次説明する。
[載台の構成]
図1に示すように、第1及び第2チューブTa、Tbを切断・接合する載台30は、用途に応じて、例えば作業台形状に構成される。図示のものはテーブル形状に構成した装置フレーム10の天板部に載台30が配置されている。この載台30は、装置フレーム10に固定された固定載台30Bと、装置フレーム10に回動(又は平行移動)可能に取付けられた可動載台30Aで構成されている。このように第1及び第2チューブTa、Tbをセットする載台30を固定載台30Bと可動載台30Aで構成したのはチューブを切断した後、可動載台30Aを180度旋回して第1チューブTaの一端(左端部)と第2チューブTbの一端(右端部)を接合して異なるチューブ同士を連結する為である。
更に、図3に示すように上記固定載台30Bと可動載台30Aは、それぞれ下部ユニット31A、35Aと上部ユニット31B、35Bで構成され、各上部ユニット31B、35Bは下部ユニット31A、35Aに対して開閉自在に装置フレーム10に連結されている。このように固定載台30Bを下部ユニット31Aと上部ユニット31Bに、可動載台30Aを下部ユニット35Aと上部ユニット35Bにそれぞれ分離して各上部ユニットを開閉自在に構成したのは例えば薬液タンク(バッグ)などに連結された可撓性チューブを載台30にセットする為である。そして図示の装置は上部ユニット31B、35Bを下部ユニット31A、35Aに対して90度以上回動するように構成されている。
上述のように第1及び第2チューブTa、Tbを載置セットする為、開閉自在に連結された上部ユニット31B、35Bと下部ユニット31A、35Aには後述するチューブ保持手段41,46と、クランプ手段60が配置される。そして第1及び第2チューブTa、Tbは固定載台30B、可動載台30Aに設けられたチューブ保持手段41,46で保持され、その処理位置CLで切断される。
なお、図1において15は、装置の初期設定及び作業工程を入力するコントローラボックスを示し、図示16a、16b、16c、16dは載台上に保持した第1及び第2チューブTa、Tbを載置支持するチューブ載置凹部である。この載置凹部はチューブの長手方向を適宜間隔で載置して支持するように装置フレーム10に設けられている。この載置凹部は図1に示すように可動載台30A側に位置する凹部16c、16dは第1及び第2チューブTa、Tbが自由に転動するように載置して支持し、固定載台30B側に位置する図1の凹部16bには第1及び第2チューブTa、Tbを固定する開閉カバーが設けられている。これは載台30にチューブを確実に固定保持する為である。
[チューブ保持手段の構成]
上記可動載台30Aにはチューブを把持して所定姿勢に保持する第1チューブ保持手段41が配置され、固定載台30Bには第2チューブ保持手段46が配置されている。この第1及び第2チューブ保持手段41、46は、後述する加熱ブレード50の位置を挟んでチューブ長手方向に間隔を隔てて配置されている。この処理位置CLに後述するクランプ手段60と加熱ブレード(カッタ手段)50が配置される。
図3に可動載台30Aに配置される第1チューブ保持手段41と、固定載台30Bに配置される第2チューブ保持手段46を示す。図4はその下部ユニット31A、35Aの拡大説明図、図5は上部ユニット31B、35Bの拡大説明図を示す。
第1チューブ保持手段41と第2チューブ保持手段46とは、断面円形状の可撓性チューブTa、Tbを把持して所定姿勢に保持する。この為チューブ保持手段41、46は、第1及び第2チューブTa、Tbを挟持する互いに対向した一対のグリッパ部材で構成されている。図示の第1チューブ保持手段41は第1及び第2チューブTa、Tbを垂直方向上下から挟持する上下グリッパ部材(下グッリパ部材42a、上グリッパ部材42b)42と、水平方向左右から挟持する左右グリッパ部材(右グリッパ43b、左グリッパ43a)43で構成されている。同様に第2チューブ保持手段46は垂直方向上下から挟持する上下グリッパ部材47(下グッリパ部材47a、上グリッパ部材47b)と、水平方向左右から挟持する左右グリッパ部材48(右グリッパ部材48b、左グリッパ部材48a)で構成されている。特に第1チューブ保持手段41の左右グリッパ部材43は図2、図4に示すように1個所に配置されているのに対し、第2チューブ保持手段46の左右グリッパ部材48は2個所に配置されている。これは可動載台30Aに位置する第1チューブ保持手段41を軽量に構成する為である。
図示の装置は、第1及び第2チューブ保持手段41、46はチューブ径が大小異なっても、或いは第1及び第2チューブTa、Tbを載台30上に位置ズレセットしても、常にチューブの軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を備えている。
上記調芯機構は、予め設定された中心位置に向けて一対のグリッパ部材を略々均等のバネ圧で付勢するスプリング機構で構成するか、或いは一対のグリッパ部材を同期して位置移動する駆動手段で構成する。
図3の装置は、左右グリッパ部材43、48を、駆動手段Mdを用いた調芯機構(第1の実施形態)で、上下グリッパ部材42、47を、スプリングを用いた調芯機構(第2の実施形態)で、構成している。以下第1の実施形態を図7(a)、(b)及び図8(a)に従って前記第1チューブ保持手段41の左右グリッパ部材43について説明し、第2の実施形態を図8(b)に従って前記第1チューブ保持手段41の上下グリッパ部材42について説明する。
図7(a)に示すように第1チューブTaを長手直交方向(左右方向)で挟持する一対の左右グリッパ部材43a、43bは接触面Xa、Xbでチューブ周面を加圧保持する。この一対の左右グリッパ部材43a、43bはチューブ長手方向と直交する方向に装置フレーム10に摺動自在に軸支持されている。図示44pと49pは装置フレーム10に植設した支持ピンであり左右グリッパ部材43の長溝44hと49hをスライド可能に嵌合支持している。従って右グリッパ部材43bは長溝49hで支持ピン49pに支持され図7矢示r方向とその反対方向に移動可能に支持されている。また同様に左グリッパ部材43aは長溝44hで支持ピン44pに支持され図7(a)矢示q方向とその反対方向に移動可能に支持されている。
そこで左グリッパ部材43aにはその基端部にラック歯車43r1が、右グリッパ部材43bにはその基端部にラック歯車43r2が一体に形成してあり、ラック歯車43r1とラック歯車43r2はピニオン45で歯合されている。各ラック歯車43r1、43r2とピニオン45とは左グリッパ部材43aの移動量と右グリッパ部材43bの移動量が一致する歯車関係で歯合されている。そしてピニオン45には図8(a)に示す作動モータMXが連結されている。図8(a)に示す44Sはホームポジションセンサであり、左右グリッパ部材43a、43bの初期位置を検出する。44fは右グリッパ部材43bの基端部に設けた位置検出用のフラッグである。そこで作動モータMXの制御手段(不図示)は、ホームポジションセンサ44Sで左グリッパ部材43aと右グリッパ部材43bの位置を検出し、この位置を基準に作動モータMXを正回転又は逆回転する。すると右グリッパ部材43bと左グリッパ部材43aはピニオン45で互いに接近する方向または互いに離反する方向に移動する。このときの移動量は左右量部材が均一となるように設定されている。そして図8(a)に示す中心点Oを原点基準として左右のグリッパ部材43a、43bは同一量ずつ接近又は離反するように設定されている。このため左右のグリッパ部材43a、43bは、その間に挿入されたチューブTa(Tb)を接触面Xa、Xbで挟持する。
このように、チューブTa(Tb)を挟持する左右のグリッパ部材43a、43bはその接触面Xa、Xbが同一量ずつ接近又は離反するようにラック歯車機構で連結されている。また接触面Xa、XbはチューブTa(Tb)を位置合わせする中心点Oを初期の位置決め基準に設定してあるからチューブTa(Tb)が存在しないときには左右の接触面Xa、Xbは中心点Oで相互に接し、この位置から等距離ずつ同期して離反することことなる。従ってチューブの径が大小異なっても、その軸心を中心点Oに一致させて姿勢保持することが出来る。これと同時に等径のチューブであっても、チューブの外径に誤差がある場合に従来の方法では、その誤差に応じてチューブの保持位置(軸心)が左右に位置ズレする為、チューブ接合が正確に出来ない問題があった。これに対して上述の位置決め方法ではチューブ接合の際にチューブの軸心を予め設定した中心点Oに一致させるので接合時に左右のチューブが位置ズレすることがない。
次にチューブTa(Tb)を垂直方向上下から挟持する場合の調芯機構について図8(b)に従って説明する。第1及び第2チューブTa、Tbを下方から挟持する下グリッパ部材42a(47a)は下部ユニット31A(35A)に配置され、チューブTa(Tb)を上方から挟持する上グリッパ部材42b(47b)は上部ユニット31B(35B)に配置されている。つまり装置フレーム10側の下部ユニット31A(35A)に下グリッパ部材42a(47a)が、この下部ユニット31A(35A)に開閉自在の上部ユニット31B(35B)に上グリッパ部材42b(47b)が、互いに対向するように配置されている。そして下グリッパ部材42a(47a)と上グリッパ部材42b(47b)とは互い対向してチューブTa(Tb)を挟持するように上下の接触面Ya、Ybを備えている。接触面Ya,Ybは、V字状溝が設けられている。
そして下グリッパ部材42a(47a)は載台30に遊動可能に植設した支持ステム55aに支持され、装置フレーム10との間に下コイルスプリング54aが作用させてある。また、上グリッパ部材42b(47b)は支持ステム55bに支持され、載台30との間に上コイルスプリング54bが作用させてある。
そこで接触面Yaを備えた下グリッパ部材42a(47a)と接触面Ybを備えた上グリッパ部材42b(47b)とは、下コイルスプリング54aと上コイルスプリング54bで互いに接近する方向に付勢され、上グリッパ部材42b(47b)は後述する上部ユニット31B(35B)に取付けられ、この上グリッパ部材42b(47b)は下部ユニット31A、35Aに対して開閉自在に構成されている。
従って、上グリッパ部材42b(47b)を上方の待機位置に位置させた状態で下グリッパ部材42a(47a)の上に第1及び第2チューブTa、Tbを載置する。その後、上グリッパ部材42b(47b)を閉蓋して上下グリッパ部材42(47)間に第1及び第2チューブTa、Tbを位置させる。するとチューブTa(Tb)の上方半円部に上グリッパ部材42b(47b)の接触面Ybが上コイルスプリング54bの作用で圧接される。またチューブTa(Tb)の下方半円部に下グリッパ部材42a(47a)の接触面Yaが下コイルスプリング54aの作用で圧接される。
このときの下コイルスプリング54aと上コイルスプリング54bとはバネ常数が等しく、その初張力も等しく、相互がバランスするように設定されている。そしてチューブTa(Tb)が存在しないとき下コイルスプリング54aの作用を受けた接触面Yaと、上コイルスプリング54bの作用を受けた接触面Ybとは中心点Oに位置するように初張力が設定されている。
以上、第1チューブ保持手段41において第1チューブTaを上下及び左右から位置決め保持する場合について説明したが、同第1チューブ保持手段41において第2チューブTbを位置決め保持する構造も同一であり、同一符号を付して説明を省略する。更に同様に第2チューブ保持手段46において、第1チューブTa及び第2チューブTbを位置決め保持する場合にも上述と同様の構造を採用すれば良い。
また、第1チューブ保持手段14も、第2チューブ保持手段46と同様、上下グリッパ部材47より加熱ブレード50に近接した左右グリッパ部材48を設けても良い。
上述のように、チューブTa(Tb)は、水平方向左右を左右グリッパ部材43(48)で、垂直方向上下を上下グリッパ部材42(47)でそれぞれ対向する左右接触面Xa、Xbと上下接触面Ya、Ybで位置決めされることとなる。このとき左右接触面Xa、Xbは中心点Oに一致する位置を基準に同一移動量ずつ移動する調芯機構(第1実施形態)を備えている。また、上下接触面Ya、Ybは、スプリングの付勢力でチューブTa(Tb)を中心点Oに等圧力で付勢移動する調芯機構(第2実施形態)を備えている。尚このとき上下接触面Ya、Ybで垂直方向にチューブTa(Tb)を位置決めした後、左右水平方向にチューブTa(Tb)を位置決めするように手順が設定されている。つまりスプリングの付勢力で位置決めした後、接触面Xa、Xbの移動量でチューブの位置を固定するようになっている。
[カッタ手段の構成]
前述の載台30には第1チューブ保持手段41と第2チューブ保持手段46の間にカッタ手段(加熱ブレード)50が配置されている。このカッタ手段50は図1にCLで示す切断線に沿って配置され、長手方向前後を第1及び第2チューブ保持手段41,46で保持された可撓性チューブを切断する。図2に示す加熱ブレード50は固定載台30Bの上部ユニット31Bに配置され、扁平薄板形状に構成されている。その構成は既に種々の構造が知られているので図示しないが概略次のように構成される。
上部ユニット31Bのユニットフレームには、加熱ブレード50を上下(垂直方向)に案内するガイド溝が設けられている。この加熱ブレード50には加熱手段(ヒータ線など)が内蔵され、所定温度に昇温制御されるようにコントローラ15に電気的に接続され、切断線CLに沿って可撓性チューブTa、Tbを溶断する。これと同時に、溶断したチューブの端面を他のチューブの端面に溶着するように構成されている。従って、加熱ブレード50は例えば軟質ポリ塩化ビニルなどの可撓性チューブの融点より高温となるように温度制御される。
[クランプ手段の構成]
前述のように第1チューブ保持手段41と第2チューブ保持手段46とに保持(ホールド)された第1及び第2チューブTa、Tbは、その中央に設定された切断線CLに沿って加熱ブレード50で溶断される。このときチューブの一方が、例えば薬液タンク(バッグ)などに接続されている場合には切断と同時に内容物が漏れ出す恐れがある。
そこで図示の装置は内容物が漏れ出す恐れのあるチューブ端部側(図示のものは図1左端)のチューブ保持手段41と加熱ブレード50との間にクランプ手段60を配置する。このクランプ手段60は図14に示すように可動載台30Aの下部ユニット35Aに配置された固定クランプ部材61と、上部ユニット35Bに配置された可動クランプ部材65で構成されている。固定クランプ部材61は図14(a)にシャシ構造を示すように少許の間隙を有する2枚のシャッター板で構成され、その先端部には可撓性チューブを下方から押圧する圧着凹溝が形成されている。図示の圧着凹溝は第1チューブTaを圧着する圧着凹溝62aと第2チューブTbを圧着する圧着凹溝62bが一体に形成されている。
また可動載台30Aに構成されている上部ユニット35Bの可動クランプ部材65は図14(b)に示すように固定クランプ部材61の圧着凹溝62a、62bに適合する圧着突起が設けられている。図示の圧着突起は第1チューブTaを圧着する圧着突起63aと第2チューブTbを圧着する圧着突起63bが設けられている。
このような構成において後述するように上部ユニット35Bを開蓋位置から閉蓋位置に移動すると、図14(b)に示す開蓋位置の可動クランプ部材65は固定クランプ部材61方向に下降する。このとき第1及び第2チューブTa、Tbは上下グリッパ部材42、47で同図(b)の位置決め基準に規制されている。そして可動クランプ部材65が後述する開閉レバー82の開閉動作に連動して下降する。すると上部ユニット35Bは上下ガイド面93xに沿って下降する(その構成は後述する)。
そこで可動クランプ部材65の圧着突起63a、63bが固定クランプ部材61の圧着凹溝62a、62bに嵌合すると、突起と凹溝との間でチューブは押し潰される。この図14(c)の状態で第1及び第2の可撓性チューブTa、Tbは閉塞(閉管)され密封されることとなる。
[シフト機構の説明]
上述の載台30は図3に従って説明したように、可動載台30Aと、固定載台30Bに分離され、この各載台30は下部ユニット31A、35Aと上部ユニット31B、35Bに分離されている。そして上部ユニット31B、35Bは図3に示すように略々90度開放された開蓋位置と水平状態の閉蓋位置(図1の状態)に開閉自在に構成されている。そのユニット開閉機構については後述する。
そこで可動載台30Aは図9(a)に一部(ユニットカバー)を省いた斜視構造を示す。同図のように可動載台30Aはドーナツ形状の回転胴部材71の中央部に支持されている。図示のようにドーナツ形状(円環形状)に形成された回転胴部材71は下部回転胴71Aと上部回転胴71Bに分割可能に構成されている。図4にその下部回転胴71Aを示すが、この下部回転胴71Aに第1チューブ保持手段41の左右グリッパ部材43と下グリッパ部材42aが配置されている。同様に図5にその上部回転胴71Bを示すが、上グリッパ部材42bが配置されている。
このように構成された回転胴部材71は、図9(b)に示すように長手方向端縁に円環状の軸承部73が設けられている。そしてこの軸承部73にはベアリング74が組み込まれている。そして下部回転胴71A側のベアリング74は装置フレーム12(図9(a)参照)に軸受け支持され、上部回転胴71B側のベアリング74は図示しないが上部ユニット35Bに軸受け支持されている。このような軸受構造で回転胴部材71は回動自在に装置フレーム10に軸承されている。そして下部回転胴71Aと上部回転胴71Bは接合部72で互いに連結されることとなる。
上記下部回転胴71Aと上部回転胴71Bの外周にはそれぞれリング歯車75が形成されている。円環形状に形成されるリング歯車75は上部回転胴71Bにリング歯車75bが、下部回転胴71Aにリング歯車75aが形成され、連結された状態で1つのリング歯車として作動するようになっている。
このように中央部にチューブ保持手段41を配置したドーナツ形状の回転胴部材71は装置フレーム12にベアリング74で旋回動自在に構成されている。そしてこの軸承部73は、図1及び図2に示す回転軸X−X中心で回転するように設定されている。そこでこの第1チューブTaと第2チューブTbを中央部に設けたチューブ保持手段41に固定支持し、回転胴部材71を軸X−X中心で180度回転すると、回転前の第1チューブTaは第2チューブTbの位置に移動し、回転前の第2チューブTbは第1チューブTaの位置に移動する。これによって第1チューブTaの左端と第2チューブTbの右端とを接合し、第2チューブTbの左端と第1チューブTaの右端とを接合して異なるチューブ同士を接合することが可能となる。つまり第1チューブ保持手段41を内蔵した回転胴部材71を回転軸X−Xを中心に所定角度(例えば180度)旋回することによって、第1チューブ保持手段41に把持した第1及び第2チューブTa,Tbの位置姿勢を異ならせることによって異なるチューブ同士を接合するようにしたものである。
そこで図示の装置は、チューブ保持手段41を中心部に内蔵したドーナツ形状の回転胴部材71を所定角度旋回動する駆動機構に次の特徴を備えている。上述したように円環形状の回転胴部材71を構成する上部回転胴71Bには、その外周に半円状のリング歯車75bが形成され、下部回転胴71Aの外周にも同様に半円状のリング歯車75aが形成されている。そしてこの2つのリング歯車75a、75bは結合部72で一体化され1つのリング歯車を構成するようになっている。
上記リング歯車75には図6に示すような伝動歯車76が歯合するように装置フレーム10に配置されている。この伝動歯車76はリング歯車75と軸間距離が変位するように配置される。この伝動歯車76の変位量δはリング歯車75の接合部72に発生する段差Gaより大きく設定される。この関係を図10(a)に示すがリング歯車75は上リング歯車75bと下リング歯車75aに分割され結合部72で連結されている。このときこの結合部72に段差Ga(段差量「γ」)が形成されると上下リング歯車の歯形は段差量「γ」だけ位置ズレすることとなる。そこでリング歯車75に歯合する伝動歯車76が変位しない構造のときには両歯車の歯車曲線が互いに干渉してロッキングする。この干渉エリアを図11(a)にハッチングで示す。従って2つに分割されたリング歯車75の接合部72に段差Gaが生ずると、このリング歯車75と歯合する伝動歯車76は段差量「γ」より大きい変位量で伝動歯車76の軸間距離を変位させる必要がある。
そこで図示の装置は、伝動歯車76を時計方向回転用の第1伝動歯車76Aと反時計方向回転用の第2伝動歯車76Bで構成し、この2つの伝動歯車76A,76Bを揺動レバーに支持し、更にこの揺動レバーにリング歯車75と歯合する方向に付勢する付勢スプリング(図示せず)を配置する。図6に示すように装置フレーム10にシフトモータMSを取り付ける。そして駆動回転軸80に二又形状の揺動アーム77、78を軸支持する。この揺動アーム77の先端に第1伝動歯車76Aを軸支持し、揺動アーム78の先端に第2伝動歯車76Bを軸支持する。そこで第1伝動歯車76Aと第2伝動歯車76Bに駆動回転軸80に設けた駆動歯車79を連結する。これによって駆動回転軸80の正逆方向の回転は第1伝動歯車76Aと第2伝動歯車76Bに伝達される。このとき揺動アーム77、78は第1伝動歯車76Aと第2伝動歯車76Bが選択的にリング歯車75と係合するように位置付けられている。
このような構成で駆動回転軸80に上述の揺動アーム77,78の軸受部は遊嵌され、その間にバネクラッチBL(不図示)から成る滑り軸受けが介在されている。このバネクラッチBLは駆動回転軸80の回転を揺動アーム77,78に伝達して軸の回転方向にアームを揺動させ、アームに取付けられた伝動歯車76がリング歯車75に歯合するとその負荷でスプリングと駆動回転軸80との間は滑り運動する。
その作用を図6に従って説明する。駆動回転軸80が反時計方向に回転すると揺動アーム78は駆動回転軸80を中心にこの軸に巻回されたバネクラッチ(不図示)のバネ作用で反時計方向に揺動する。すると同図に示すように第2伝動歯車76Bがリング歯車75に歯合する。その後バネクラッチBLは滑りながら第2伝動歯車76Bを同図矢示z方向に付勢する。このような歯車結合と同時に駆動回転軸80の回転は駆動歯車79を介して第2伝動歯車76Bに伝達され、リング歯車75を反時計方向に回転動させる。
また、駆動回転軸80を時計方向に回転すると、この軸に巻回されたバネクラッチBLのバネ作用で揺動アーム77は時計方向に揺動する。すると第1伝動歯車76Aはリング歯車75に歯合し、駆動回転軸80の回転を、第1伝動歯車76Aを介してリング歯車75を時計方向に回転させる。
そこで前述のリング歯車75の結合部72に段差Gaが生じたとき、その段差量「γ」に適合する量だけ伝動歯車76を図10(a)に示す変位量x(x>γ)で変位させるとギア連結のロッキングは防止される。
そこで、図示の装置はリング歯車75の結合部72に段差Gaが生じたとき、伝動歯車76を段差量「γ」に応じて変位させる運動規制手段85が次の第1、第2及び第3いずれかの実施形態で設けてある。
「第1実施形態」は図9(b)に示すように、運動規制手段85がリング歯車75の側縁部に一体形成されたフランジ86で構成され、このフランジ86にはリング歯車75の歯元円より大径で外側に位置するガイド面86xが形成されている。このガイド面86xはリング歯車75と歯合する伝動歯車76(76A又は76B)の歯先と係合し、伝動歯車76をリング歯車75の歯面から外側に離反させるように作用する。
従って、前述したように伝動歯車76を支持する揺動アーム77,78にはバネクラッチBLのバネ作用でリング歯車75と歯合する方向(噛合い方向)に付勢されている。この付勢力に反してリング歯車75に段差Gaが存在するときには伝動歯車76はその歯先がフランジ86のガイド面86xに案内されて伝動歯車76を反噛合い方向に揺動させる。この伝動歯車76の逃げ作用によって歯車同士の干渉によるロッキングを引き起こすことがない。
「第2実施形態」は図10(b)に示すが、前述のものと異なり運動規制手段85を伝動歯車76A(76B)の側縁部に一体形成されたフランジ87で構成する。そしてこのフランジ87にはリング歯車75の歯先と係合するガイド面87xを設ける。このガイド面87xは伝動歯車76A(76B)の歯元円より大径で外側に位置し、リング歯車75の歯先と係合するように構成されている。其れ以外の構成は前述のものと同様であり、同一符号を付し説明を省略する。
次に「第3実施形態」は図示しないが、前述の第1及び第2の実施形態は運動規制手段85を構成するフランジ86、87を、これと歯合する歯車の歯先と係合するように構成したが、リング歯車75と伝動歯車76に、それぞれフランジ(第1実施形態におけるフランジ86と第2実施形態におけるフランジ87)を設け、このフランジ同士を互いに係合させることによって第1及び第2の実施形態と同一の作用効果を得ることができる。
[上部ユニット開閉機構]
前述したように固定載台30Bと可動載台30Aは、それぞれ上部ユニット31B、35Bと、下部ユニット31A、35Aで構成され、上部ユニット31Bと下部ユニット31Aが互いに結合されて固定載台30Bを構成する。また上部ユニット35Bと下部ユニット35Aが互いに結合されて可動載台30Aを構成する。各ユニットの開閉機構について説明する。
図3に示すように、固定側上部ユニット31Bと可動側上部ユニット35Bとは、同一の構造で装置フレーム10に開閉自在に装備されている。以下図3及び図12、13に従ってその構造を説明し、同一構造については同一符号を付して説明を省略する。装置フレームには取付け座90が上部ユニット毎に設けられている。この取付け座90に開閉レバー82がヒンジ軸82hで回動自在に連結されている。図1に示す82aは固定側上部ユニット31Bの開閉レバーであり、82bは可動側上部ユニット35Bの開閉レバーを示す。各開閉レバーの先端には係止爪83が設けられ、装置フレーム10のロックレバー84に係合するようになっている。
そこで可動側と固定側の各開閉レバー82a、82bにはボックス状カバー24、25が取付けられ、このカバー内に前述した上グリッパ部材42b、47bが内装されている。そこでボックス状カバー24,25は各開閉レバー82a、82bに遊動可能に軸支持されている。図12に示すように開閉レバー82に長孔91が設けられ、この長孔91にボックス状カバー24,25に設けた連結ピン88、89が嵌合されている。従って可動側と固定側のボックス状カバー24,25は開閉レバー82a、82bに連結ピン88、89で遊動可能に軸支持されている。尚図1に示すように連結ピン88、89にはスプリングが架け渡してあり長孔91の一方に付勢されている。
上記のように開閉レバー82に遊動可能に支持されたボックス状カバー24,25は運動規制カム(運動規制部材)96に嵌合され、その溝カム93に沿って開閉動するようになっている。図13(b)に従って運動規制部材の構成を説明する。可動側と固定側のボックス状カバー24,25には一体的にガイドレバー97とカムフォロア98が設けてある。そして装置フレーム10には取付け座90と平行に配置されたカム板96から成る運動規制部材が配置されている。このカム板96にはカムフォロア98と係合する溝カム(ガイドカム)93が設けてある。そして溝カム93はヒンジ軸82hを中心とする円弧状にカムフォロア98を案内する回動案内カム面93vとカムフォロア98を垂直方向に案内する上下ガイド面93xで構成されている。図示94は反転バネであり、開閉カバー82を閉蓋方向(作動位置)、又は開蓋方向(待機位置)に付勢して開閉操作を補助(負荷軽減)する。
このような構成において図13(b)に示すようにボックス状カバー24,25のカムフォロア98は、図示Pa点からPb点の間はヒンジ軸82hを中心に回転するように運動規制され、Pb点からPc点の間では上下ガイド面93xに沿って垂直方向に上下動することとなる。従って可動側、固定側の上部ユニット35B、31Bは、作動位置(閉蓋状態では)垂直方向上下に運動規制され、待機位置(開蓋状態)では回動方向に回転動する。これによって上部ユニット35B、31Bは待機位置では例えば90度など下部ユニット上方を大きく開放する。このため下部ユニット31A、35Aの載台上にチューブをセット、リセットする作業が容易となる。また、上部ユニット31B、35Bは作動位置では下部ユニット31A,35Aの載台に対して垂直方向に上下動するから可撓性チューブを位置ズレさせることなく確実にクランプ或いはグリップすることとなる。
特に図示の装置は上部ユニット31B、35B側にガイドピン(位置決め手段)66が垂下するように設けてあり、下部ユニット31A、35Aにこのピンに適合する位置決め孔67が設けてある。このピンと位置決め孔によって正確な位置で、しかも垂直方向からチューブをクランプして封止することが可能となる。
以上本発明を載台上に2本の可撓性チューブをセット保持する場合について説明したが、載台上に1本のチューブを載置保持する構成、若しくは3本以上のチューブを同時に載置保持する構成も容易に採用することが出来る。
本発明に係わるチューブ接合装置の全体構成を示す斜視説明図。 図1の装置に於いて構造を省略したレイアウト構成の概念説明図。 図1の装置において複数のチューブを保持する載台(処理台)の拡大説明図。 図3の装置における下部ユニットの説明図。 図3の装置における上部ユニットの説明図。 図1の装置における可動載台の駆動機構の説明図。 図1の装置におけるチューブ保持手段の構成を示し、(a)(b)はチューブ左右を位置決め支持する一対のグリッパ部材の構造説明図。 図1の装置におけるチューブ保持手段の概念説明図であり、(a)はチューブを水平方向左右からグリップ支持する左右グリッパ部材の概念構造を、(b)はチューブを垂直方向上下からグリップ支持する上下グリッパ部材の概念構造を示す。 (a)は図1の装置における可動載台の支持構造の説明図、(b)は可動載台を旋回するリング歯車と伝動歯車の歯合状態の一例(第1実施形態)を示す説明図。 (a)は図6に示す可動載台の駆動機構を構成する歯車の噛み合い状態の説明図、(b)は図9(b)と異なる第2実施形態の説明図。 図6に示す可動載台の駆動機構におけるリング歯車と伝動歯車の係合状態の説明図。 図1の装置に於いて上部ユニットを開閉する状態説明図であり、(a)は上部ユニットが下部ユニットに連結された作動状態、(b)は上部ユニットを下部ユニットから上方に退避させた初期状態の説明図。 図1の装置に於いて上部ユニットを開閉する状態説明図であり、(a)は上部ユニットを上方の待機位置に開蓋した状態説明図、(b)は上部ユニットを開閉する際の運動規制状態の説明図。 (a)は可撓性チューブを閉塞するクランプ手段を示し、(a)は固定クランプ部材の斜視説明図、(b)はチューブを閉塞する前の状態説明図、(c)はチューブを閉塞した後の状態説明図、(d)はカッタ手段の構成説明図。
符号の説明
A チューブ接合装置
Ta 可撓性チューブ(第1チューブ)
Tb 可撓性チューブ(第2チューブ)
MX 作動モータ
MS シフトモータ
30 載台(処理台)
30A 可動載台
30B 固定載台
31A 下部ユニット
31B 上部ユニット
35A 下部ユニット
35B 上部ユニット
41 第1チューブ保持手段
42 上下グリッパ部材
43 左右グリッパ部材
46 第2チューブ保持手段
47 上下グリッパ部材
48 左右グリッパ部材
50 加熱ブレード(カッタ手段)
54a 下コイルスプリング
54b 上コイルスプリング
55a 支持ステム
55b 支持ステム
60 クランプ手段
61 固定クランプ部材
65 可動クランプ部材
71 回転胴部材
71A 下部回転胴
71B 上部回転胴
75 リング歯車
76 伝動歯車
79 駆動歯車
80 駆動回転軸
82 開閉レバー
82h ヒンジ軸
83 係止爪
84 ロックレバー
85 運動規制手段
86 フランジ
93 溝カム(ガイドカム)
94 反転バネ
96 運動規制部材(カム板)
98 カムフォロア

Claims (8)

  1. 可撓性チューブを保持する載台と、
    上記載台に間隔を隔てて配置され上記チューブを把持する第1、第2のチューブ保持手段と、
    上記可撓性チューブを上記第1チューブ保持手段と第2チューブ保持手段との間で溶断する加熱ブレードと、
    上記第1、第2のチューブ保持手段を相対的に位置移動して上記載台上のチューブの位置を変更するシフト手段と、
    を備え、
    上記第1、第2チューブ保持手段の少なくとも一方は、上記可撓性チューブを挟圧して保持する一対のグリッパ部材で構成され、
    この一対のグリッパ部材は、上記可撓性チューブとの接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を有していることを特徴とするチューブ接合装置。
  2. 複数の可撓性チューブを互いに平行姿勢で保持する載台と、
    上記載台に配置され複数のチューブをそれぞれ軸方向に間隔を隔てて把持する第1、第2のチューブ保持手段と、
    この第1、第2のチューブ保持手段の間に配置され上記複数のチューブを溶断する加熱ブレードと、
    上記溶断後のチューブを上記加熱ブレードに沿って旋回させて異なるチューブ同士を溶着するシフト手段と、
    を備え、
    上記第1、第2チューブ保持手段の少なくとも一方は、上記チューブを挟圧して保持する一対のグリッパ部材で構成され、
    この一対のグリッパ部材は、上記チューブとの接触力をバランスさせてチューブ軸心を予め設定された中心位置に一致させる調芯機構を有していることを特徴とするチューブ接合装置。
  3. 前記調芯機構は、予め設定された中心位置に向けて前記一対のグリッパ部材を略々均等のバネ圧で付勢するスプリングであることを特徴とする請求項1又は2に記載のチューブ接合装置。
  4. 前記調芯機構は、予め設定された中心位置に向けて前記一対のグリッパ部材を略々同一量ずつ接近及び離反させる駆動手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載のチューブ接合装置。
  5. 前記第1及び第2チューブ保持手段は、前記可撓性チューブを上下鉛直方向から挟持する上下グリッパ部材と、前記可撓性チューブを左右水平方向から挟持する左右グリッパ部材とで構成され、
    この上下グリッパ部材と左右グリッパ部材のうちの一方に、対向するグリッパ部材を略々均等のバネ圧で付勢するスプリング手段が設けられおり、
    他方に、対向するグリッパ部材を略々同一量ずつ接近及び離反させる駆動手段が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のチューブ接合装置。
  6. 前記第1及び第2チューブ保持手段のうちの少なくとも一方は、前記可撓性チューブを上下鉛直方向から挟持する上下グリッパ部材と、前記可撓性チューブを左右水平方向から挟持する左右グリッパ部材とで構成され、
    上記上下グリッパ部材は、上記左右グリッパ部材より前記加熱ブレードに接近した位置でチューブを挟持するように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のチューブ接合装置。
  7. 前記載台には、前記可撓性チューブを閉塞するクランプ手段が更に備えられ、
    このクランプ手段は、前記上下グリッパ部材と前記加熱ブレードとの間に配置されていることを特徴とする請求項5又は6のいずれか1項に記載のチューブ接合装置。
  8. 前記上下グリッパ部材は、前記可撓性チューブの接触面にV字状溝が設けられていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載のチューブ接合装置。
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