JP2013245008A

JP2013245008A - 粉体分注装置

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Publication number: JP2013245008A
Application number: JP2012121800A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Minagawa; 栄一皆川; Takeshi Ono; 剛小野; Koji Ogawa; 宏治小川; Takashi Sato; 敬佐藤; 達也 ▲高▼須; Tatsuya Takasu
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: JP5968683B2

Abstract

【課題】粉体分注装置において、粉体の詰まりを防止し、また粉切れをよくする。
【解決手段】シャッターユニット２８は固定プレート及び可動プレートからなる重合体を有し、その中央部に縦振動が伝達される。具体的にはシャフト部材３２の上方において上下方向の振動が発生し、シャフト部材３２の下端を経由して重合体の中央部へ縦振動が伝達される。粉体を分注する際に縦振動を生じさせれば詰まりを防止でき、また粉切れがよくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は粉体分注装置に関し、特に、性質の異なる様々な粉体を分注対象とすることが可能な粉体分注装置に関する。

粉体分注装置は、分注元容器から分注先容器へ設定量の粉体を移送する装置である。各分野において粉体分注装置として各種の装置が利用されている。以下において、散薬分注装置及び他の粉体分注装置について説明する。

調剤薬局、病院の薬剤部等においては、処方箋に従って散薬（粉薬、散剤又は粉状薬剤とも称される）が処方される。具体的には、薬剤師による散薬の計量、分包等の作業が実施される。一般に、散薬の計量に当たっては天秤が利用されており、その作業は自動化されていない。分包作業においては、通常、分包装置が利用され、計量後の散薬が所定個に分割（小分け）され、それらが複数の薬包内に収容される。分包前に複数の散薬が調剤用の鉢を用いて手作業で混合されることもある。いずれにしても、個々の散薬を正確に計量することが非常に重要であり、その自動化が要望されている。そのために散薬分注装置の実現が期待されている。散薬の種類によって散薬の粉体としての性質は区々であり、流れ易いサラサラとした散薬や固まりやすい散薬など色々な特質をもった散薬が存在する。そのような中で、個々の散薬を対象として正確な分注を行うことが必要となる。

特許文献１には、静電荷像現像用トナーなどの粉体を排出する粉体充填装置が開示されている。同文献の従来技術の欄に開示された粉体充填装置は、粉体を収容したタンクと、タンク内において垂直中心軸回りに回転するオーガ（螺旋状送りねじ）と、タンク下部に設けられたシャッタ機構と、配管の途中に対して振動を伝達するバイブレータと、を有する。シャッタ機構は重合配置された２枚の円板体を有する。各円板体には粉体の通路をなす複数の扇状開口が放射状に形成されており、一方の円板体に対する他方の円板体の相対回転の有無によって粉体通路が開閉される。同文献に記載された装置では、充填対象となる粉体は常に同じであると解される。上記のシャッタ機構は文字通り粉体を出すか出さないかを切り替えるものであると理解され、開口量可変については記載されていない。ちなみに、同文献の実施形態に係る粉体充填装置は、シャッタ機構がメッシュで構成され、メッシュへの振動伝達の有無を切り替えることにより粉体の流出のオンオフが制御されている。特許文献１において、メッシュに対して当該メッシュの周囲から振動が伝達されている。

特開２００２−２３４５０１号公報

粉体分注装置において、様々な性質をもった粉体を対象として、その正確な分注を行うことが必要である。つまり、排出口又はその手前での粉体の詰まりを防止しながら、粉切れ良く分注を行うことが求められる。具体例をもって説明すると、調剤施設においては、例えば８０種類もの散剤が常備されている。各散剤の物理的性質は区々であり、凝集性（あるいは付着性）の高いものから低いものまで、比重の高いものから低いものまで、その他諸々の性質をもったものが存在する。計量を自動化するに当たっては、多種多様の性質をもった散剤につき、指定量を正確に処方用容器内に移すための特別な仕組みが求められる。

本発明の目的は、様々な粉体の分注を正確に行える粉体分注装置を提供することにある。あるいは、本発明の目的は、詰まりを防止しつつ粉切れの良い粉体分注を実現することにある。

本発明に係る分注装置は、分注先容器に向けられた排出口を有し、粉体を収容する容器本体と、前記排出口を塞ぐように設けられ、粉体通過開口面積を可変可能なシャッタ部材と、前記シャッタ部材の中央部に対して上下方向の縦振動を伝達する振動伝達機構と、を含む。

上記構成によれば、分注ユニットにおいて、その排出口を塞ぐようにシャッタ部材が設けられ、その中央部に対して振動伝達機構によって縦振動が伝達される。具体的には、粉体の分注時（排出時）にシャッタ部材が開動作して、粉体通過開口が形成される。シャッタ部材には縦振動が伝達されているから、粉体通過開口での粉体の詰まりや本体容器（特にその下部）内での粉体の凝集やブリッジ形成による詰まりを未然に防止して、粉体を円滑に排出することが可能である。特に、シャッタ部材の周囲の特定個所に振動を伝達するのではなく、シャッタ部材の中央部に振動を伝達するから、もっとも詰まりやすいあるいは滞留が生じやすい中央部の振幅を大きくできる。中央部からその周囲へ縦波が伝播することになり、シャッタ部材全体として詰まりを効果的に解消可能である。一般に、シャッタ部材の周囲が枠体によって保持されており、その中央部において大きな運動自由度が生じている場合が多いから、その中央部を振動させるのが合理的である。もちろん、シャッタ部材の周縁部の上下運動を許容するように当該周縁部を弾性的に保持するようにしてもよい。

シャッタ部材の中央部に対して上方への引き上げ力を断続的に伝達するようにしてもよい。この場合、中央部の下方運動に当たっては、シャッタ部材が有する弾性力（復元力）を利用してもよい。この構成では、シャッタ部材は中央部が瞬間的に盛り上がった山状にくり返し変形することになる。後述する実施形態では、振動伝達部材（シャフト部材）が吸引部材を兼ねており、つまり吸引時に振動伝達部材を下降させる必要から、そのような下降運動が許容されるように、振動伝達部材からシャッタ部材に対して上方への引き上げ力だけが伝達されている。上記とは逆にシャッタ部材の中央部に対して下方への押し込み力を断続的に伝達してもよい。この場合にはシャッタ部材は漏斗状に変形する。あるいは、シャッタ部材の中央部に対して上方への引き上げ力と下方への押し込み力を交互に伝達するようにしてもよい。

望ましくは、前記シャッタ部材及び前記振動伝達機構の動作を制御する手段であって、粉体分注時に前記粉体の種類に応じて前記シャッタ部材の粉体通過開口面積を設定しつつ前記シャッタ部材を縦振動させる制御部を含む。この構成によれば、シャッタ部材の開度設定により分注速度を調整でき、その場合、シャッタ部材に縦振動が伝達されるから、詰まりやブリッジ形成を未然に防止できる。特に、粉体通過開口を小さくした場合に詰まり等が生じやすくなるが、その場合でも縦振動の付与によって詰まり等を効果的に防止できる。

望ましくは、前記振動伝達機構は、前記容器本体の内部を通じて前記シャッタ部材の中央部に振動を伝える部材であって、上下方向に往復運動する振動伝達部材と、前記振動伝達部材を介して前記シャッタ部材に伝達する振動を発生する振動発生部と、を含む。シャッタ部材の外側（下面側）からその中央部に振動を伝達することも可能ではあるが、そのような構成では振動伝達部材が粉体の排出の際に邪魔になり、あるいは、振動伝達部材の上に粉体が載ってしまう問題が生じる。そこで、容器本体の内部を通じて振動伝達部材をシャッタ部材まで導くのが望ましい。振動伝達部材が内部の粉体に直接触れないように振動伝達部材をとり囲む部材を設けるようにしてもよいし、粉体に直接触れる構成を採用してもよい。内部の粉体に直接的に振動を伝達する構成を採用することも可能である。またその振動を内部構造体に伝達して本体容器内での詰まりや凝集を防止するようにしてもよい。

望ましくは、前記シャッタ部材は、複数のスリットが形成された第１シャッタプレートと、前記第１シャッタプレートに重合され、複数のスリットが形成された部材であって、前記第１シャッタプレートに対して相対的に運動することにより前記粉体通過開口面積を可変する第２シャッタプレートと、を含み、前記第１シャッタプレート及び前記第２シャッタプレートからなる重合体の中央部に対して前記振動伝達部材の下端部から振動が伝達される。この構成によれば２つのシャッタプレートの相対的な運動によって粉体通過開口面積が可変設定される。望ましくは、２つのシャッタプレートが相対的に回転運動する。その場合、望ましくは、一方が固定され、他方が回転駆動される。

望ましくは、前記重合体の中央部に貫通孔が形成され、前記振動伝達部材の下端部が前記貫通孔を差し込まれ、前記下端部が前記重合体を断続的に引き上げることにより前記重合体が縦振動する。この構成によれば、重合体が中央部を頂点として円錐状に断続的に変形する。これにより、望ましくは重合体の上面において粉体が中央部から周辺部へ分散的に移動する。通常、重合体の中央部付近よりも周辺部の方が開口面積率が大きいので、粉体を周辺部へ導けば円滑な排出を期待できる。

望ましくは、前記振動発生部は前記容器本体の上部に設けられる。この構成によれば容器本体の空きスペースを利用できる。振動発生部を容器本体内の上部に設けてもよいが、粉体収容量が少なくなってしまうから、振動発生部を容器本体の外側つまり天井板の上に設けるのが望ましい。

望ましくは、前記振動伝達部材の上部に凸部が形成され、前記振動発生部は回転時に前記凸部に対して断続的に引っ掛かる歯車を有する。この構成によれば簡易な構成で上下振動を生成できる。歯車の回転速度の制御により縦振動の周期を可変できる。更に上下のストローク（振幅）を可変できるように構成してもよい。

望ましくは、前記粉体は散薬であり、前記散薬の種類に応じて散薬分注時の前記粉体通過開口面積が設定される。散薬の種類によって散薬の粉体としての性質は大きく異なるが、上記構成によれば散薬の種類によって開口面積を設定でき、振動印加状態で散薬分注を行える。

本発明に係る粉体分注装置は、複数の粉体の分注を行う複数の分注ユニットと、前記複数の分注ユニットの中から選択された分注ユニットの下方に分注先容器を位置決める搬送機構と、を含み、前記各分注ユニットは、当該分注ユニットの下方に位置する分注先容器に向けられた排出口を有し、粉体を収容する容器本体と、前記排出口を塞ぐように設けられ、粉体通過開口面積を可変可能なシャッタ部材と、前記シャッタ部材の中央部に対して上下方向の縦振動を伝達する振動伝達機構と、を含む。この構成によれば、同じ分注先容器に複数の粉体を順次分注できる。各分注ユニットは振動機構を備えているので、しかもシャッタ部材の中央部に縦振動が伝達されているから、詰まり等を防止でき、粉切れがよい。その結果、分注精度を高められる。

本発明によれば、様々な粉体の分注を正確に行える。あるいは、詰まりを防止しつつ粉切れの良い粉体分注を実現できる。

本発明に係る粉体分注装置の好適な実施形態を示す正面図である。図１に示した粉体分注装置の側面図である。分注ユニットの断面図である。シャフト部材を示す図である。シャッターユニットを構成するスリットパターンを示す図である。内部構造体の水平断面図である。シャフト部材による粉体の吸引を説明するための断面図である。粉体分注動作を説明するためのフローチャートである。粉体の種別に応じた動作条件を示すテーブルの一例である。粉体吸引動作を示すフローチャートである。他の実施形態に係る粉体分注装置の要部構成を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る粉体分注装置の好適な実施形態が示されており、図１はその正面図である。粉体分注装置は、散薬、化学物質、食品等の粉体を分注する装置でる。本実施形態において、複数の分注ユニットの中から選択された１又は複数の分注ユニットから、共通の分注先容器に対して、１又は複数の粉体が分注される。粉体の分注量は図示されていない制御部において制御される。

図１において、粉体分注装置１０は、複数の散薬の分注を行い得るものである。粉体分注装置１０は土台としてのベース１２を有しており、また、ベース１２から起立形成されたラック１４を有している。ラック１４は前面としての垂直面を有し、その垂直面上に複数の分注ポジション１６が設定され、それらの分注ポジション１６に対して複数の分注ユニット１８が着脱自在にセットされる。本実施形態においては、ラック１４に対して９個の分注ユニット１８を同時に装着可能であるが、例えば６０個、８０個といった多数の分注ユニット１８を装着できるように構成してもよい。各分注ポジション１６には取付構造２０が形成されており、それについては後に図３を用いて詳述する。

図１に示す例において、ラック１４の下部に４つの分注ユニット１８が設けられており、ラック１４の上部に５つの分注ユニット１８が設けられ、すなわち上下２段に整列した状態をもって複数の分注ユニット１８が配置されている。

各分注ユニット１８は同一の構成を有している。分注ユニット１８は本体２２を有する。この本体２２は中空の部材であり、元容器を構成するものである。本体２２の下部には開閉機構２６が設けられ、その開閉機構２６はシャッターユニット２８及び駆動ユニット３０を有している。シャッターユニット２８は、本体２２の下部に形成された排出口を塞ぐように設けられており、その開閉を行うものである。本実施形態においては固定のメッシュプレート及び可動のメッシュプレートが設けられ、それらの相対的な回転位置を制御することにより、排出口の開閉が行われ、また分注時における開口面積が設定される。駆動ユニット３０はシャッターユニット２８を駆動する機構である。

本体２２の中心軸に沿って上下に伸長したシャフト部材３２が上下運動可能に設けられている。本実施形態において、シャフト部材は２つの機能を有している。第１の機能は振動伝達機能であり、第２の機能は粉体吸引機能である。それらの機能については後に詳述する。シャフト部材３２の下端はシャッターユニット２８に係合しており、また必要に応じて、シャッターユニット２８の中央部を貫通して下方に運動することが可能である。駆動ユニット３４はシャフト部材３２に連結されており、駆動ユニット３４によってそれとシャフト部材３２との係合関係を変化させることにより振動が生成され、また駆動ユニット３４によってシャフト部材３２の上下方向の運動力が生成される。

本体２２の上部には開口が形成されており、その開口には蓋２４が設けられている。この蓋２４は本実施形態において空気の排出を許容し、且つ粉体の流れ出しを防止するフィルタを有する。後に説明するように、粉体を吸い上げて本体２２内に戻す場合に、本体２２内の圧力が蓋２４に設けられたフィルタを介して外部に逃がされる。その場合において本体２２の内部から粉体が外部へ流出することはない。またフィルタを介して外部から異物が本体２２内に進入することもない。本体２２における容器内の粉体が不足する状態となった場合、蓋２４が取り外され、上部開口を介して粉体が本体２２内に充填される。もちろん、分注ユニット１８自体を取り外して粉体の充填を行うようにしてもよい。

可動体３６は分注先容器としての容器３８を備えている。容器３８は上部が開口となった井戸状の形態を有する。容器３８の下部には重量センサ４２が設けられており、その重量センサ４２は可動フレーム４０上に設けられている。可動フレーム４０は、ラック１４内に設けられた搬送機構に連結されている。可動体３６は、搬送路４４に沿って水平方向及び垂直方向に移動することが可能である。搬送路４４は、下側の水平部分４４Ａ、左側の垂直部分４４Ｂ及び上側の水平部分４４Ｃからなる。もちろん、そのような形態は一例に過ぎない。

いずれにしても、複数の分注ユニット１８のそれぞれの下方に容器３８が位置するように可動体３６の搬送及び位置決めが実施される。そのような制御は図示されていない制御部によって実行されている。例えば容器３８に対して複数の粉体を供給する場合、制御部の制御によって、最初の粉体を収容する分注ユニットの直下に容器３８が位置決められ、そこで粉体の分注が実施された上で、次の分注工程が実施される。粉体の分注が完了すると、可動体３６が水平部分４４Ａの左端に設定された原点ポジションに位置決められ、その場所において容器３８がユーザーにより取り外される。

重量センサ４２の出力信号は制御部に送られており、重量センサ４２が検出した重量に基づいて分注量がリアルタイムで管理される。本実施形態においては、重量センサ４２の出力値が所定値となった場合にシャッターユニット２８の閉動作が実行され、これによって規定量の粉体の分注が実施される。何らかの不具合により、必要量以上の粉体が容器３８内に分注された場合、必要に応じて、後に詳述する吸引機構が利用され、容器３８内から部分的に粉体が吸引されて、それが元容器内に戻される。その場合においても重量センサ４２の出力信号が参照され、適正量だけが容器３８内に残される。ただし、そのような粉体吸引は、同じ容器３８に複数の粉体が分注されていない場合において実施されるものである。

図２には、図１に示した粉体分注装置の側面図が示されている。上述したようにラック１４の前面垂直板上には複数の分注ユニット１８が着脱自在に装着される。ラック１４の前側には透明カバー４６が設けられており、異物等の進入が防止されている。図２においては、下側に位置決められた可動体が符号３６で示され、上側に位置決められた可動体が符号３６’で示されている。

図３には、分注ユニットの垂直断面が示されている。本体２２は上述したように粉体を収容する中空容器である。本体２２の上部２２Ａは大径部を構成しており、その上側の天井板には開口部２２Ｂが形成され、そこには蓋２４が取り付けられている。蓋２４は上述したようにフィルタを内蔵している。上部２２Ａの下側には下方に先細となったテーパー部２２Ｃが連なり、その下側には細径部としての下部２２Ｄが連なっている。すなわち、上方から下方にかけて水平断面積が段階的に狭くなるような内部形態となっている。

下部２２Ｄの下側は排出口であり、それは水平に広がる円形開口である。本実施形態においては、開閉機構２６が設けられ、それはシャッターユニット２８と駆動ユニット３０とにより構成されるものである。シャッターユニット２８によって排出開口が覆われており、すなわちシャッターユニット２８によって排出開口を開閉することが可能であり、また分注時において開口面積を可変設定することが可能である。

本体２２の内部には内部構造体５０が設けられている。内部構造体５０は本体２２内に入れられた粉体を分散させるためのものであり、それは全体として傘形状を有している。具体的には、内部構造体５０は上面５０Ａを有し、上面５０Ａはその中央部を頂部とした円錐形状を有している。上面５０Ａに上方から落下した粉体が当たると、それが周囲に落とし込まれ、すなわち拡散される。内部構造体５０は下面５０Ｂを有し、下面５０Ｂは下側に突出した円錐形状を有している。内部構造体５０は水平方向に伸びたエア通路５４を有し、また噴出開口部５４Ａを有している。後に説明するシャフト部材３２が下降した際に、エア通路５４と噴出開口部５４Ａとが連通し、シャフト部材３２の内部を経由して吸い上げられた粉体が噴出開口部５４Ａから本体２２内に送り出される。その場合においてはエア通路５４に対してラック側からジェット流つまりエア流が供給される。内部構造体５０のより具体的な構造については後に図６を用いて説明する。

シャフト部材３２は、上述したように２つの機能を有している。すなわち振動伝達機能と吸引機能とを有している。以下にシャフト部材３２について詳述する。シャフト部材３２は上部に形成されたラックギア部３２Ａを有している。それは上下方向にくり返し形成された凹凸構造体である。ラックギア部３２Ａの下側には欠損部３２Ｂが形成されている。その欠損部３２Ｂは一定範囲に亘ってギアの歯が取り除かれている部分である。

駆動ユニット３４は、モータとそれによって回転する歯車９０とからなり、歯車９０はラックギア部３２Ａと噛み合うものである。ただし、歯車９０が欠損部３２Ｂに入り込んでいる場合、ラックギア部３２Ａの最も下の歯と歯車９０の歯とが断続的に衝突することになる。すなわち、図３において歯車９０が右回転すると、歯車９０を構成する歯がラックギア部３２Ａの一番下の歯に断続的に衝突し、その結果、シャフト部材３２に対して上方への断続的な突き上げ力が生じる。これが本実施形態における振動発生メカニズムである。もちろん他の構成あるいは他の仕組みを利用して振動を発生するようにしてもよい。例えば偏心カム等を利用してもよい。

シャフト部材３２の説明を進める。欠損部３２Ｂの下側には連絡部３２Ｃが形成され、その連絡部３２Ｃの下方には台座部３２Ｄを介して吸引パイプ３２Ｅが設けられている。台座部３２Ｄは水平方向に広がった鍔状の形態を有し、台座部３２Ｄと天井板との間にはバネ６８が配置されている。図３において、バネ６８は圧縮状態となっており、このバネ６８の作用によりシャフト部材３２に対して下方への付勢力が与えられている。したがって、ラックギア部３２Ａの一番下の歯と歯車９０との間で両者を近付ける方向に力が働くことになる。これにより上方への突き上げ力と下方への引き降ろし力とが交互に発生して、それが振動として伝達される。

吸引パイプ３２Ａの上端部は筒状のカバー７２内に収容されている。すなわちシャフト部材３２が上昇端にある場合において、吸引パイプ３２Ｅの上端部がカバー７２内に収容されることになり、その結果、後に説明する連通孔７０への粉体の入り込みが防止されている。カバー７２は下側を開口とした円筒状の部材である。

吸引パイプ３２Ｅは上下方向に伸長した中空部材であり、その下端部３２Ｆはシャッターユニット２８の中央開口部を貫通してその下側にまで伸びている。下端部３２Ｆは水平方向に若干肥大している。吸引パイプ３２Ｅの中が吸引路６６である。

上述した内部構造体５０はその下側に下方へ伸長した筒状ガイド５６を有しており、その筒状ガイド５６の中に吸引パイプ３２Ｅが挿入されている。筒状ガイド５６の上部は内部構造体５０における垂直貫通孔であり、そこにも吸引パイプ３２Ｅが通過している。

筒状ガイド５６の下端はシャッターユニット２８の中央開口に入り込んでいる。その下端部におけるシャッターユニット上面側付近は若干ながら水平方向に肥大しており、シャッターユニット２８が必要以上に上方へ変形しないように構成されている。シャッターユニット２８の中央部分における上下方向のストローク（自由運動）が許容されており、上方への変形は筒状ガイド５６に形成されたストッパにより規制されている。シャッターユニット２８の中央部分における下方への変形は吸引パイプ３２Ｅの下端部３２Ｆにより規制されている。すなわち、その下端部３２Ｆは水平方向に広がっており、その上面がシャッターユニット２８の下面に当たり合う関係となっている。

図３に示す状態において、シャフト部材３２の上部において縦振動が生じると、シャフト部材３２が上下方向に縦振動することになり、その縦振動がシャッターユニット２８の中央部分に伝達されることになる。具体的には、シャッターユニット２８における中央部分が上方へ引き上げられたりその後復元力で下方へ運動したりし、そのような上下運動が繰り返されることになる。中央部において生じた縦振動は中央部から周辺部に伝搬する。一般に、シャッターユニット２８において運動自由度が最も大きいのが中央部であるから、そこに縦振動を伝達すれば効率的な振動伝達を達成できる。またシャッターユニット２８のスリットパターンにおいては中央部から外側へ行くにしたがって開口度が高くなるように設定されているのが一般的であるので、中央部から周辺部へ内部の粉体を移動させることにより、より円滑な粉体の分注を達成することができる。

粉体の分注に先立って、駆動ユニット３０により、シャッターユニット２８の内で可動部分が駆動され、これによりシャッターが開状態となる。その場合において必要な開口量が設定されることになる。シャッターユニット２８を開状態としても粉体の性質によってはその自重だけで分注動作を行わせることはできないが、シャッターユニット２８に対して縦振動を伝えれば、特にその中央部に縦振動を伝えれば、本体２２内から円滑に粉体を容器３８へ移送することが可能である。その場合において、シャッターユニット２８における詰まりを効果的に防止でき、また同様に本体２２の特に下部における粉体の詰まりやブリッジ形成を効果的に防止することが可能である。

本実施形態においては、内部構造体５０の下部に筒状ガイド５６が設けられ、それによって吸引パイプ３２Ｅの下部が包み込まれていたが、そのような筒状ガイド５６を除去して吸引パイプ３２Ｅを露出させるようにしてもよい。ただし、吸引パイプ３２Ｅはシャッターユニット２８に対して上下方向に運動するため、両者間における隙間から粉体が下方に不用意に流出しないような構造を採用するのが望ましい。ちなみに、シャッターユニット２８は固定部材と可動部材とで構成され、両者間にはベアリング等の公知の機構が設けられる。可動部材に対してモータ６２の駆動力がギア６４を介して伝達される。モータ６２は本体２２の下部に連結されている。

次に取付構造２０について説明する。ラック側には水平方向に突き出た固定ブロック７４が形成されており、その固定ブロック７４には上下方向に並んだ引っ掛け穴７８Ａ，７８Ｂが形成されている。またそれらの下方には配管８４の出口があり、その周囲にはシール部材が設けられている。配管８４には電磁弁８６が設けられている。その動作は制御部により制御される。

一方、分注ユニット１８には取付ブロック７６が設けられている。その取付ブロック７６には連結金具８０が設けられ、それはノブ及び２つのフック８２Ａ，８２Ｂを備えている。連結金具８０の下部にはバネ８２が設けられ、連結金具８０に対してバネ８２によって上方への付勢力が及んでいる。連結金具８０を下方に押し下げた状態において、固定ブロック７４に対して取付ブロック７６を面合わせすると、２つの引っ掛け穴７８Ａ，７８Ｂ内に２つのフック８２Ａ，８２Ｂが入り込む。その後、連結金具８０を開放すると、それがバネ８２の作用によって上方に若干運動し、２つのフック８２Ａ，８２Ｂが２つの引っ掛け穴７８Ａ，７８Ｂに引っかかることになり、両者が連結される。ちなみに取付ブロック７６の下面が固定ブロック７４の下部に形成された顎部に引っ掛けられる。

固定ブロック７４と取付ブロック７６とが連結した状態では、配管８４の出口がエア通路５４の入口に連なり、それらの両者間へはシール部材によってシールされる。電磁弁８６を開状態とすれば、図示されていないポンプからパルス状のジェット流を配管８４を介してエア通路５４へ送り込むことが可能である。ちなみに、分注ユニットを取り外す場合には上述した連結金具８０を下方に押し込めばよい。

図４には、上述したシャフト部材３２の正面図及び側面図が示されている。シャフト部材３２は、上方から下方にかけて、ラックギア部３２Ａ、欠損部３２Ｂ、連結部３２Ｃ、台座部３２Ｄ、吸引パイプ３２Ｅ及び下端部３２Ｆを有している。下端部３２Ｆには下方から見て十字形にクロスした２つの溝９２が形成されており、その交点部分は吸引口となっている。このような構造により、下端部３２Ｆが容器の内底面に密着した場合であっても２つの溝を使って粉体を内部に取り込むことが可能である。

ラックギア部３４Ａは上述したように歯車と噛み合うことにより、それ自身が上下運動をするものである。ラックギア部３４Ａの下方に形成された欠損部３２Ｂは幾つかの歯が抜けたような隙間構造になっており、そこにおいて歯車は自由回転するが、上述したようにバネの作用によってシャフト部材３２は下方に引き下げられているので、そのような力によってラックギア部３２Ａの一番下の歯が歯車と断続的に衝突することになる。これによって上述したように縦振動が生じる。振動の周期は歯車の回転速度により定められる。必要に応じて振動のストロークを調整可能な機構を設けるようにしてもよい。例えばシャフト部材３２側に斜面を有する歯を設けると共に歯車の中心軸を水平方向に若干移動させる機構を設け、歯とギアとの当たり関係を調節することによりストロークを可変するようにしてもよい。

図５には、シャッターユニットにおけるスリットパターンが示されている。具体的には図５は可動プレート６０を示している。可動プレート６０におけるスリットパターンと固定プレート５８におけるスリットパターンは同一である。可動プレート６０において、その外側に円周方向に沿って複数のスリット９２が形成され、その内側に円周方向に沿って複数のスリット９４が形成されている。可動プレート６０のスリットパターンと固定プレート５８のスリットパターンは同一であり、両者を所定角度回転させると両者間が完全にズレ合って開口量がゼロとなる。一方、可動プレートを所定角度回転させると、２つのプレートのスリットパターンが完全に一致して開口量が最大となる。すなわち可動プレート６０の回転角度の調整により開口量を自在に設定することが可能である。またそのような制御によりシャッターユニットの開閉を行うことが可能である。

２つのプレート５８，６０の中央部には貫通孔が形成されており、その貫通孔には上述したシャフト部材の下端部分が挿通している。

図６には内部構造体５０の水平断面が示されている。図６に示す状態では、シャフト部材が下端まで引き下げられており、つまり後に図７を用いて説明するように、２つの連通孔７０がエア通路５４と同レベルの位置になっている。この状態では配管８４、エア通路５４、２つの連通孔７０及び噴出開口部５４Ａが水平方向に完全に連なり、電磁弁８６を開いてジェット流つまり加圧エアを配管８４に送り込むと、それがエア通路５４を介してまた２つの連通口７０を介して噴出開口部５４Ａに送り出される。するとシャフト部材３２の内部が陰圧となり、つまりシャフト部材３２において下端部と中間部との間で圧力勾配が生じる。その結果シャフト部材３２の下端部から粉体が内部に吸い込まれ、更に２つの連通孔７０まで持ち上げられた粉体がジェット流により本体２２内に送り出される。以上のような吸引圧生成メカニズムにより簡易な構成をもって粉体の吸引を行うことが可能である。ジェット流はパルス状に生成することが可能であり、そのパルス数や周期を切り替えることにより吸引量や吸引速度を容易に調整することが可能である。

図７には、粉体吸引時の動作が示されている。これは粉体分注後の吸引工程を示すものである。粉体分注後に、駆動ユニット３４の作用により、シャフト部材３２が下方に引き下げられる。その場合には駆動ユニット３４を構成する歯車が反時計回り方向に回転運動する。これにより、シャフト部材３２におけるラックギア部と歯車とが螺合し、歯車の回転運動がシャフト部材３２の下方への直線運動に転換される。シャフト部材３２の下降運動は、吸引パイプ３２Ｅの下降運動を生じさせ、つまり下端部３２Ｆがシャッタユニット位置から下方へ運動して容器３８内に進入する。下端部３２Ｆが容器３８内の底面の直前に位置するようにシャフト部材３２の下降が制御される。この状態において、電磁弁８６を開状態にして加圧エアを配管８４に送り込めば、上述したように、吸引孔の上部において瞬時に陰圧が形成され、つまり吸引パイプ３２Ｅの下端の吸引孔に吸引圧が生じて、容器３８内の粉体が吸引孔内に吸い込まれ、それが貫通孔７０まで吸い上げられる。その粉体は加圧エアの作用によって噴出開口部５４Ａから本体内へはき出される。上記のように吸引圧を間接的に形成するのではなく吸引源を吸引パイプに直接的に接続するようにしてもよい。

以上のような粉体吸引により、仮に分注量が過剰となった場合においても、容器から必要量の粉体を吸い上げることにより適正な分注量を実現することが可能である。また吐き戻しを行うことにより粉体の無駄を防止することが可能である。もっともそのような吸い戻しが許容されるような粉体であることが前提となる。

次に図８を用いて以上説明した粉体分注装置における分注動作を説明する。Ｓ１０において可動体が搬送され、対象となる分注ユニットの下方に位置決められる。すなわち対象となる分注ユニットの直下に容器が位置決められる。Ｓ１２においては、シャッターユニットが開状態とされ、それと共にシャッターユニットの中央部に縦振動が伝達される。この場合において、シャッターの開口度及び振動条件は粉体の種別に応じて設定されるのが望ましい。Ｓ１４において粉体の種別を認識し、Ｓ１６において粉体の種別に応じて動作条件を既定するテーブルを参照し、そのテーブルの内容に従ってＳ１８において開口度すなわち開口面積を設定し、またＳ２０において振動条件、特に振動速度を設定するようにしてもよい。

ここで上述したテーブルの一例を図９を用いて説明する。図９において、粉体種別に対して開口度及び振動条件が対応付けられている。開口度はシャッターユニットにおける開状態の面積を規定するものであり、粉体に応じて適切な開口度が定められている。ただし、開口速度を調整する場合に備えて選択的に使用される複数の開口度が登録されていてもよい。振動条件として本実施形態においては周期が設定されており、すなわち振動速度が設定されている。これは歯車の回転速度を調整することにより実現可能である。更にストロークが定められてもよい。いずれにしても、粉体に応じて開口度や振動条件を適切に切り替えることにより粉体によらずに常に最適な分注を実現することが可能となる。例えば凝集性の高い粉体の場合には開口度を大きくすると共に振動を与えることにより、つまりやブリッジ形成を防止しつつ、円滑にその粉体を分注することが可能である。この場合においても縦振動をシャッターユニットの中央部に伝達しているので、すなわち振動を上手く利用しているので、粉切れを良好にすることが可能である。またサラサラとした粉体の場合には開口度を小さくすることにより必要以上の流出を防止することが可能である。その場合においては縦振動を停止させるようにしてもよい。あるいは断続的に縦振動の動作及び中断を繰り返すようにしてもよい。

図８に戻って、Ｓ２２においては、重量センサの出力値に基づいて規定重量に到達したか否かが判断される。規定重量に到達した場合には、Ｓ２４においてシャッターユニットが閉状態とされ、また縦振動の伝達が停止される。Ｓ２６においては以上の処理を続行するか否かが判断され、次の粉体の分注を行う場合には、Ｓ１０からの各工程が実行される。

図１０には他の動作例が示されており、特に分注動作後において吸引動作を行い得る動作例が示されている。図８に示したステップと同様のステップには同一符号を付しその説明を省略する。図１０に示す動作例において、Ｓ２６で規定重量を超過したと判断された場合、Ｓ２８においてノズルすなわち吸引パイプが下方に引き下げられる。本実施形態においては吸引パイプはシャフト部材の一部であり、Ｓ２８においてはシャフト部材全体が下方に引き下げられる。そしてエアの送り込みにより吸い戻し動作が開始される。

Ｓ３０においては、規定重量に到達したか否かが判断される。すなわち容器内の粉体が徐々に吸い上げられると重量センサの出力値が小さくなるため、これによって規定重量に到達したか否かが判断される。到達した場合には、Ｓ３２において吸い戻し動作が停止され、またその後において吸引パイプすなわちシャフト部材が上方に引き上げられる。

図１１には他の実施形態の要部構成が示されている。本体２２の下部にはシャッターユニット１００が設けられ、そのシャッターユニット１００は固定部１０２と可動部１０４とにより構成されている。固定部１０２は、スリットパターンが形成された固定プレート１０６を有し、その周縁が枠体１０８によって保持されている。具体的には、固定プレートの周縁部の周囲にゴム系接着剤が設けられ、その硬化物がスペーサ１１０となって固定プレート１０６の周囲が枠体１０８によって保持されている。そのようなゴム系接着剤は振動吸収体として機能するものである。

可動部１０４は、スリットパターンが形成された可動プレート１１２を有し、その周縁部は上述したゴム系接着材（スペーサ）１１６を介して枠体１１４によって保持されている。可動部１０４それ自体は回転運動可能な部材であり、その駆動力はギア６４によって伝達される。

固定プレート１０６と可動プレート１１２の重合体はその中央部に貫通孔を有しており、その貫通孔には振動伝達部材１１７が係合している。振動伝達部材１１７は上下方向に伸長した棒状の部材であり、その下端部にはリング状の溝が形成され、その溝内に重合体の中央開口が嵌まり込んでいる。振動伝達部材１１７が上下運動すると、重合体の中央部に縦振動が伝達されることになる。その縦振動は中央部から周辺部に伝播する。

符号１１８Ａ，符号１１８Ｂは吸引ノズルを示している。吸引ノズル１１８Ａ，１１８Ｂは必要に応じて容器内に進入する部材であり、それらは粉体を吸い上げるものである。吸い上げられた粉体は符号１２０Ａ，１２０Ｂで示すような経路を通過して本体２２内に戻される。例えば符号１２０Ａ，１２０Ｂは移送用のチューブに相当する。

この図１１に示す構成によってもシャッターユニットの中央部に対して縦振動を伝達することができ、また容器内に過剰分注された粉体を吸い上げて本体２２内に戻すことが可能である。２つの吸引ノズル１１８Ａ，１１８Ｂは本体吸引時においてだけ容器内に進入する構成を採用するのが望ましく、すなわちそのような吸引をする必要性がない場合にはノズルから退避した位置に両ノズルを位置決めるのが望ましい。これによれば分注時において粉体が２つの吸引ノズル１１８Ａ，１１８Ｂに接触することを防止でき、またそれらの上に粉体が乗ってしまうといった問題を未然に回避できる。

この図１１に示した実施形態との比較において、図３等に示した実施形態によれば、中央を貫通している部材において振動伝達機能及び吸引機能の２つの機能の実現させることができるので、構成を簡易化できるという利点が得られる。シャフト部材への振動伝達は分注ユニットの上部において行うのが望ましい。すなわちそのようなスペースを利用すれば収容量を不必要に削減することなく確実に振動を発生させ、それを伝達することが可能である。実施形態においてはシャッターユニットに対して断続的に上方への引き上げ力が伝達されていたが、もちろん断続的に下方への押し下げ力を伝達するようにしてもよいし、また図１１に示したように両方向へ伝達力を及ぼすようにしてもよい。

１０粉体分注装置、１４ラック、１６分注ポジション、１８分注ユニット、２２本体、２６開閉機構、２８シャッターユニット、３２シャフト部材、３４駆動ユニット、３６可動体、３８容器、４２重量センサ、５０内部構造体。

Claims

分注先容器に向けられた排出口を有し、粉体を収容する容器本体と、
前記排出口を塞ぐように設けられ、粉体通過開口面積を可変可能なシャッタ部材と、
前記シャッタ部材の中央部に対して上下方向の縦振動を伝達する振動伝達機構と、
を含むことを特徴とする粉体分注装置。
請求項１記載の装置において、
前記シャッタ部材及び前記振動伝達機構の動作を制御する手段であって、粉体分注時に前記粉体の種類に応じて前記シャッタ部材の粉体通過開口面積を設定しつつ前記シャッタ部材を縦振動させる制御部を含む、ことを特徴とする粉体分注装置。
請求項１又は２記載の装置において、
前記振動伝達機構は、
前記容器本体の内部を通じて前記シャッタ部材の中央部に振動を伝える部材であって、上下方向に往復運動する振動伝達部材と、
前記振動伝達部材を介して前記シャッタ部材に伝達する振動を発生する振動発生部と、
を含むことを特徴とする粉体分注措置。
請求項３記載の装置において、
前記シャッタ部材は、
複数のスリットが形成された第１シャッタプレートと、
前記第１シャッタプレートに重合され、複数のスリットが形成された部材であって、前記第１シャッタプレートに対して相対的に運動することにより前記粉体通過開口面積を可変する第２シャッタプレートと、
を含み、
前記第１シャッタプレート及び前記第２シャッタプレートからなる重合体の中央部に対して前記振動伝達部材の下端部から振動が伝達される、ことを特徴とする粉体分注装置。
請求項４記載の装置において、
前記重合体の中央部に貫通孔が形成され、
前記振動伝達部材の下端部が前記貫通孔を差し込まれ、
前記下端部が前記重合体を断続的に引き上げることにより前記重合体が縦振動する、
ことを特徴とする粉体分注装置。
請求項３記載の装置において、
前記振動発生部は前記容器本体の上部に設けられた、ことを特徴とする粉体分注装置。
請求項５記載の装置において、
前記振動伝達部材の上部に凸部が形成され、
前記振動発生部は回転時に前記凸部に対して断続的に引っ掛かる歯車を有する、
ことを特徴とする粉体分注装置。
請求項１記載の装置において、
前記粉体は散薬であり、
前記散薬の種類に応じて散薬分注時の前記粉体通過開口面積が設定される、
ことを特徴とする粉体分注装置。
複数の粉体の分注を行う複数の分注ユニットと、
前記複数の分注ユニットの中から選択された分注ユニットの下方に分注先容器を位置決める搬送機構と、
を含み、
前記各分注ユニットは、
当該分注ユニットの下方に位置する分注先容器に向けられた排出口を有し、粉体を収容する容器本体と、
前記排出口を塞ぐように設けられ、粉体通過開口面積を可変可能なシャッタ部材と、
前記シャッタ部材の中央部に対して上下方向の縦振動を伝達する振動伝達機構と、
を含むことを特徴とする粉体分注装置。