JP6254452B2 - 多連ボトルの撹拌装置及び撹拌方法、異物検査装置及び異物検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部に液体が収容されたボトルを複数同姿勢で配置した多連ボトルの撹拌装置及び撹拌方法、異物検査装置及び異物検査方法に係り、特に、各ボトル内の液体を均等に旋回させることができ、各ボトル内の異物の有無の検査精度を高められる多連ボトルの撹拌装置及び撹拌方法、異物検査装置及び異物検査方法に関する。

内部に液体が収容された単体のボトル（透明な飲料ボトル、バイアル瓶、アンプル瓶等）内に混入した異物（例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）の有無を検査する手法として、単体のボトルをその中心軸回りに自転させることでボトル内の液体を旋回させ、ボトルを側方から撮影し、液体中に異物が混入している場合、異物が旋回する様子を画像処理で検出するようにした発明が知られている（特許文献１参照）。

この発明を、医薬向け等に用いられている多連ボトル（例えばボトルが５個並列に連なった５連プラスチックアンプル）に適用することも考えられる。この場合、５連プラスチックアンプル（５連ボトル）を単に真ん中のボトルを中心に自転させると、中心のボトル内の液体はそのボトルの中心軸回りに旋回するものの、その両側のボトル内の液体は遠心力によってボトルの内壁面に張り付くのみであり旋回しない。従って、各ボトル内の液体に均等な旋回流を与えることができず、各ボトル毎の検査条件が異なってしまい、検査精度が悪化し、実用にならない。

一方、多連ボトルの各ボトル内の液体中の異物の有無を検査する装置として、特許文献２、３に記載されたものが提案されている。特許文献２には、多連ボトルを外周面に凹凸部を有する一対の回転体の間に挟んで通過させることで多連ボトルに衝撃を付与し、各ボトル内の泡を除去した後、ボトルを撮像して異物の有無を検査する検査装置が開示されている。特許文献３には、多連ボトルを把持して振り回すことで、各ボトル内の液体中の異物を浮遊させ、ボトルを撮像して異物の有無を検査する検査システムが開示されている。

特開２０１３−９６９２１号公報 特開２０１３−１９８８５８号公報 国際公開第２００５／０３１３２８号

前者の検査装置においては、多連ボトルを外周面に凹凸部を有する一対の回転体の間に挟んで通過させているので、凹凸部によって多連ボトルに間欠的に衝撃力を付与でき、各ボトル内の液体の消泡は可能であるが、各ボトル内の液体に旋回流を付与できず、異物を旋回させることができない。このため、異物が旋回する様子を撮像して検出するようにした異物検査装置に適用できない。

後者の検査システムにおいては、多連ボトルを振り回すように回転させることでボトル内の異物を舞い上がらせて浮遊させられるが、振り回しの回転中心から各ボトルまでの回転半径が夫々異なるため、各ボトルについて振り回し条件が異なって異物浮遊状態が均等にならず、検査精度に問題が生じる。また、ボトル内の液体に旋回流を付与できないので、異物を旋回させることができず、異物が旋回する様子を撮像して検出するようにした異物検査装置に適用できない。

本発明は、上述した従来の問題点を解決すべく創案されたものであり、多連ボトルの各ボトル内の液体を均等に旋回させることができ、各ボトル内の液体中の異物の有無の検査精度を高められると共に、各ボトル内の液体中の気泡を均等に消泡できる多連ボトルの撹拌装置及び撹拌方法、検査装置及び検査方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく創案された本発明によれば、内部に液体が収容されたボトルを複数同姿勢で配置した多連ボトルに対し、多連ボトルの各ボトル内の液体を撹拌する多連ボトルの撹拌装置であって、多連ボトルが装着される装着台と、装着台に装着される多連ボトルを自転させることなく公転させるため、装着台を多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに位相を変えることなく公転させる回転機構とを備えたことを特徴とする多連ボトルの撹拌装置が提供される。

本発明に係る多連ボトルの撹拌機構においては、回転機構は、装着台を、それに装着される多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに公転させながら、公転軸と平行な自転軸回りに公転方向とは逆方向に公転角度と同角度だけ自転させる機能を有していてもよい。

本発明に係る多連ボトルの撹拌機構においては、回転機構は、装着台をそれに取り付けられる多連ボトルのボトルの長手方向と平行な自転軸回りに回転自在に支持する公転台と、公転台を自転軸と平行な公転軸回りに回転自在に支持するベース部と、公転台をベース部に対して公転軸回りに回転させる公転機構と、装着台を公転台に対して自転軸回りに公転台の回転方向とは逆方向に公転台の回転角度と同角度だけ回転させる自転機構とを備えていてもよい。

本発明に係る多連ボトルの撹拌機構においては、自転機構は、装着台に自転軸を中心として設けられた外歯ギヤと、外歯ギヤを囲繞するようにリング状に形成され公転軸回りに回転自在なリング体と、リング体の内周面に公転軸を中心として設けられ外歯ギヤと歯合する内歯ギヤと、リング体を回転駆動する自転駆動部とを有し、公転機構は、公転台をリング体と同方向に回転駆動する公転駆動部を有していてもよい。

本発明に係る多連ボトルの撹拌機構においては、外歯ギヤの歯数をＺ１、内歯ギヤの歯数をＺ２（Ｚ２＞Ｚ１）とすると、自転駆動部は、リング体を、公転駆動部が公転台を回転する角速度の「１−（Ｚ１／Ｚ２）」倍の速さで回転させるものであってもよい。

本発明に係る多連ボトルの撹拌機構においては、公転軸と自転軸との間隔が、多連ボトルのボトルの半径の１／４〜３／４であってもよい。

また、上記目的を達成すべく創案された本発明によれば、上述した何れかの多連ボトルの撹拌装置と、撹拌装置で処理された多連ボトルを撮像して、各ボトル内の異物の有無を検査するための画像を取得する撮像手段とを備えた、ことを特徴とする多連ボトルの異物検査装置が提供される。

また、上記目的を達成すべく創案された本発明によれば、内部に液体が収容されたボトルを複数同姿勢で配置した多連ボトルに対し、多連ボトルの各ボトル内の液体を撹拌する多連ボトルの撹拌方法であって、多連ボトルが装着される装着台を、多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに位相を変えることなく公転させることで、装着台に装着される多連ボトルを当初の姿勢を保ったまま自転させることなく公転軸回りに公転させ、多連ボトルの各ボトル内の液体を旋回させて撹拌する、ことを特徴とする多連ボトルの撹拌方法が提供される。

本発明に係る多連ボトルの撹拌方法においては、装着台を、それに装着される多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに公転させながら、公転軸と平行な自転軸回りに公転方向とは逆方向に公転角度と同角度だけ自転させるようにしてもよい。

また、上記目的を達成すべく創案された本発明によれば、上述した何れかの多連ボトルの撹拌方法で処理された多連ボトルを撮像して、各ボトル内の異物の有無を検査するようにした、ことを特徴とする多連ボトルの異物検査方法が提供される。

本発明に係る多連ボトルの撹拌装置及び撹拌方法、検査装置及び検査方法によれば、内部に液体が収容されたボトルが複数同姿勢で配置された多連ボトルを、当初の姿勢を保ったまま自転させることなく公転させることで、多連ボトルの各ボトル内の液体を均等に旋回させることができる。この結果、多連ボトルの各ボトル内の液体中の異物を旋回させる条件が均等になり、各ボトル内の液体中の異物の有無の検査精度を高めることができ、同時に、多連ボトルの各ボトル内の液体中の気泡を均等に消泡できる。

本発明の一実施形態に係る多連ボトルの撹拌装置、異物検査装置の概要を示す平面図である。 図１に示す撹拌装置の要部拡大図である。 図２のIII−III線断面図である。 図３に示す撹拌装置のギヤを示す平面図であり、（ａ）は外歯ギヤ（丸印）、内歯ギヤ（三角印）、公転台（四角印）の平面図、（ｂ）は外歯ギヤの平面図、（ｃ）は内歯ギヤの平面図、（ｄ）は公転台の平面図である。 内歯ギヤを固定した状態で公転台を回転（β）した場合、外歯ギヤが自転（α）する様子を示す説明図である。 内歯ギヤを固定した状態で公転台を回転させたとき外歯ギヤが自転しつつ公転する様子を示す説明図であり、（ａ）は公転台の回転角が０度のとき、（ｂ）は公転台が６０度回転したとき、（ｃ）は公転台が更に６０度回転したとき、（ｄ）は公転台が更に６０度回転したときを示す。 外歯ギヤを自転させることなく公転させるため、公転台の回転に応じて内歯ギヤを回転させる様子を示す説明図であり、（ａ）は公転台及び内歯ギヤの回転角が０度のときの様子、（ｂ）は公転台が６０度回転したとき内歯ギヤを２０度回転させる様子、（ｃ）は公転台が更に６０度回転したとき内歯ギヤを更に２０度回転させる様子、（ｄ）は公転台が更に６０度回転したとき内歯ギヤを更に２０度回転させる様子を示す。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（多連ボトルＢの撹拌装置１及び異物検査装置２の概要）
図１に本発明の一実施形態に係る多連ボトルＢの撹拌装置１及び異物検査装置２の平面図、図２に図１の撹拌装置１の要部拡大図、図３に図２のIII−III線断面図を示す。図１に示すように、本実施形態に係る多連ボトルＢの異物検査装置２は、多連ボトルＢを自転させることなく公転させて各ボトルＢ１内の液体を均等に旋回させる撹拌装置１と、撹拌装置１で処理された多連ボトルＢを撮像して各ボトルＢ１内の異物の有無を検査する撮像手段３とを備えている。

図１に示すように、撹拌装置１は、上方から見て円板状のターンテーブル４を有し、ターンテーブル４には、９０度間隔で、多連ボトルＢが供給される供給エリア４ａ、多連ボトルＢを撮像する検査エリア４ｂ、予備エリア４ｃ、多連ボトルＢを回収する回収エリア４ｄが設定されている。各エリアには、多連ボトルＢが装着される装着台５が設けられている。ターンテーブル４が９０度回動することで、供給エリア４ａの多連ボトルＢが検査エリア４ｂに移動され、検査エリア４ｂの多連ボトルＢが予備エリア４ｃに移動され、予備エリア４ｃの多連ボトルＢが回収エリア４ｄに移動され、回収エリア４ｄにて空となった装着台５が供給エリア４ａに移動される。

検査エリア４ｂの近傍には、多連ボトルＢを並列方向の側方から撮像する撮像手段３が配設されている。撮像手段３は、撹拌装置１で処理された多連ボトルＢを撮像して、各ボトル内の異物の有無を検査するための画像を取得するものであり、動画又は静止画を撮影するためのカメラ６を有する。カメラ６は、本実施形態では、多連ボトルＢの全てのボトルＢ１を同時に撮影するため２台並設されているが、３台以上でもよく、広角レンズ付きのカメラであれば１台でも構わない。

図１において、回収エリア４ｄの側方には、撮像手段３で得られた画像の検査結果により不良品（異物混入有り）と認定された多連ボトルＢを収容する不良品回収ボックス７が配設されている。不良品と認定された多連ボトルＢは、不良品回収ユニット８によって、回収エリア４ｄから不良品回収ボックス７に移される。不良品回収ユニット８は、回収エリア４ｄと不良品回収ボックス７とを結ぶ直線と平行に配置されたガイドレール９と、ガイドレール９に沿って移動するスライダー１０と、スライダー１０に設けられ多連ボトルＢの側部を吸引保持する吸引部１１とを有する。かかる不良品回収ユニット８により、不良品の多連ボトルＢは回収エリア４ｄから上方に引き上げられて不良品回収ボックス７に移され、良品の多連ボトルＢのみが正規のルートに回収される。

図１において、ターンテーブル４の前方には、供給エリア４ａに検査前の多連ボトルＢを供給するため検査前の多連ボトルＢが載置されたトレー１２を搬送する製品供給コンベヤ１３と、多連ボトルＢを供給エリア４ａに供給して空になったトレー１２を搬送する空トレー回収コンベヤ１４と、回収エリア４ｄの検査済みの良品の多連ボトルＢを載置するため空のトレー１２を搬送する空トレー供給コンベヤ１５と、検査済みの良品の多連ボトルＢが載置されたトレー１２を搬送する良品回収コンベヤ１６とが配設されている。これらコンベヤ１３〜１６によって搬送されるトレー１２には、多連ボトルＢが上方から差し入れられる凹部１７が形成されている。

図１において、供給エリア４ａの近傍には、製品供給コンベヤ１３のトレー１２に載置された多連ボトルＢを供給エリア４ａの装着台５に移載するための供給移載ユニット１８が配設されている。供給移載ユニット１８は、製品供給コンベヤ１３と供給エリア４ａとを結ぶ直線と平行に配置されたガイドレール１９と、ガイドレール１９に沿って移動するスライダー２０と、スライダー２０に設けられ多連ボトルＢの頭部を把持するハンド２１とを有する。製品供給コンベヤ１３のトレー１２の凹部１７に載せられた多連ボトルＢは、供給移載ユニット１８によって上方に引き上げられて供給エリア４ａの装着台５に移され、空になったトレー１２は側方の空トレー回収コンベヤ１４に移動される。

図１において、回収エリア４ｄの近傍には、回収エリア４ｄの良品（異物混入無し）の多連ボトルＢを、空トレー供給コンベヤ１５のトレー１２に移載するための回収移載ユニット２２が配設されている。回収移載ユニット２２は、回収エリア４ｄと空トレー供給コンベヤ１５とを結ぶ直線と平行に配置されたガイドレール２３と、ガイドレール２３に沿って移動するスライダー２４と、スライダー２４に設けられ多連ボトルＢの頭部を把持するハンド２５とを有する。回収エリア４ｄの装着台５の良品の多連ボトルＢは、回収移載ユニット２２によって上方に引き上げられて空トレー供給コンベヤ１５のトレー１２の凹部１７に移され、そのトレー１２は側方の良品回収コンベヤ１６に移動される。

上述した多連ボトルＢの撹拌装置１は、図２及び図３に示す装着台５をそれに装着された多連ボトルＢのボトルＢ１の長手方向と平行な公転軸Ｘ回りに位相を変えることなく公転させ、装着台５に装着された多連ボトルＢを自転させることなく公転させる機能を有する。これにより、多連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体を、均等に旋回させることができる。従って、図１に示す検査エリア４ｂにて多連ボトルＢを撮像して各ボトルＢ１内の異物の有無を検査する際、多連ボトルＢの各ボトルＢ１内の異物を旋回させる条件が均等になり、各ボトルＢ１内の異物の有無の検査精度を高めることができる。また、多連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体を均等に旋回させることで、各ボトルＢ１の液体中の気泡を均等に消泡でき、これによっても検査精度を高められる。以下、多連ボトルＢの撹拌装置１について詳述する。

（多連ボトルＢの撹拌装置１）
図２、図３に示すように、本実施形態に係る多連ボトルＢの撹拌装置１は、内部に液体が収容されたボトルＢ１を複数同姿勢で配置した多連ボトルＢを対象とし、多連ボトルＢが装着される装着台５と、装着台５に装着される多連ボトルＢを自転させることなく公転させるため、装着台５をその位相を変えることなく多連ボトルＢのボトルＢ１の長手方向と平行な公転軸Ｘ回りに公転させる回転機構２６とを備えている。なお、図２は、図１のターンテーブル４を４５度回転させた状態を示している。

（多連ボトルＢ）
図２、図３に示すように、多連ボトルＢは、内部に液体が収容されたボトルＢ１を複数同姿勢で配置して構成されており、本実施形態では、５本のボトルＢ１が並列に連なった５連ボトル（医薬向けの５連プラスチックアンプル）となっている。但し、多連ボトルＢは、複数のボトルＢ１が並列に連なったものに限られず、複数のボトルＢ１が同姿勢で上方から見て三角状、四角状、円状に連なったものでもよく、ボトルＢ１の数も５本には限られず、２本以上であれば何本でも構わない。

本実施形態の多連ボトルＢは、多連ボトルＢを側方から撮像手段３で撮影した画像に基づいて各ボトルＢ１内の液体中の異物（例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）の有無を検査するため、透明（半透明、有色透明を含む）なものが用いられている。但し、異物の有無を検査するのではなく、多連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体の消泡のみを目的とするのであれば、不透明な多連ボトルＢであっても構わない。

（装着台５）
図２、図３に示すように、多連ボトル（以下５連ボトルとも言う）Ｂは装着台５に装着される。装着台５は、５連ボトルＢを鉛直に装着するものであり、円板状の台本体２７と、台本体２７の下面の中心に設けられた自転シャフト２８と、台本体２７の上面に取り付けられた把持部２９とを有する。把持部２９は、上方から見て、細長い長方形状に形成され互いに近接離間移動する一対の載置板３０と、載置板３０に５連ボトルＢの括れの位置に合わせて垂直に取り付けられた複数のロッド３１とを有し、載置板３０により５連ボトルＢの底面を支持し、ロッド３１により５連ボトルＢの側面を保持するようになっている。

かかる把持部２９においては、図２に示す一対の載置板３０が離間した状態で、各載置板３０のロッド３１の間に５連ボトルＢが上方から差し入れられ、その後、載置板３０同士が近接することで、各載置板３０のロッド３１の間に５連ボトルＢが保持される。５連ボトルＢを保持するロッド３１の長さは、各ボトルＢ１内の液体を撹拌すべく５連ボトルＢを後述のように偏芯回転運動（自転させることなく公転させる運動）させた際、５連ボトルＢが装着台５から脱落しない長さ（例えばボトルＢ１の底面から首までの長さ）に設定されている。

（回転機構２６）
図２に示すように載置台５に装着された５連ボトルＢは、図３に示す回転機構２６によって偏芯回転運動される。回転機構２６は、装着台５に装着された多連ボトルＢを自転させることなく公転させるため、装着台５をその位相を変えることなく５連ボトルＢのボトルＢ１の長手方向と平行な公転軸Ｘ回りに公転させるものである。回転機構２６は、装着台５を、それに装着される５連ボトルＢのボトルＢ１の長手方向と平行な公転軸Ｘ回りに公転させながら、公転軸Ｘと平行な自転軸Ｙ回りに公転方向とは逆方向に公転角度と同角度だけ自転させる機能を有し、この機能により公転に伴う自転を打ち消している。

図２、図３に示すように、本実施形態においては、自転軸Ｙは、装着台５の自転シャフト２８の中心に設定されており、装着台５に装着された５連ボトルＢの中央のボトルＢ１の中心と合致するようになっている。これにより、５連ボトルＢを偏芯回転運動させた際、バランスが良好となる。但し、自転軸Ｙの位置は５連ボトルＢの中央のボトルＢ１の中心に限られない。また、公転軸Ｘと自転軸Ｙとの間隔Ｇは、５連ボトルＢのボトルＢ１の半径の１／４〜３／４の範囲（本実施形態では１／２）に設定されている。これにより、５連ボトルＢを偏芯回転運動させた際に各ボトルＢ１内の液体に効率よく適切な旋回流Ｒを付与できる。

図３に示すように、回転機構２６は、装着台５をそれに取り付けられる５連ボトルＢのボトルＢ１の長手方向と平行な自転軸Ｙ回りに回転自在に支持する公転台３２と、公転台３２を自転軸Ｙと平行な公転軸Ｘ回りに回転自在に支持するベース部（上部ベース部）３３と、公転台３２をベース部３３に対して公転軸Ｘ回りに回転させる公転機構３４と、装着台５を公転台３２に対して自転軸Ｙ回りに公転台３２の回転方向とは逆方向に公転台３２の回転角度と同角度だけ回転させる自転機構３５とを備えている。上部ベース部３３は、自転軸Ｙ又は公転軸Ｘ回りに回転しない部材である。

公転台３２は、装着台５の自転シャフト２８が挿通される孔３６を有し、ベース部３３に軸受３７を介して公転軸Ｘ回りに回転自在に支持されている。装着台５に設けられた自転シャフト２８は、公転台３２の孔３６に、軸受３８、３９を介して自転軸Ｙ回りに回転自在に支持されている。孔３６は鉛直に形成され、自転シャフト２８は鉛直に配置されている。自転シャフト２８は、自転機構３５によって、公転台３２の回転方向とは逆方向に公転台３２の回転角度と同角度だけ回転され、公転に伴う自転が打ち消されるようになっている。

（自転機構３５）
図３に示す自転機構３５は、装着台５を公転台３２に対して自転軸Ｙ回りに公転台３２の回転方向とは逆方向に公転台３２の回転角度と同角度だけ回転させるものである。図３、図４（ａ）に示すように、自転機構３５は、装着台５の自転シャフト２８に自転軸Ｙを中心として設けられた外歯ギヤ（丸印）４０と、外歯ギヤ４０を囲繞するようにリング状に形成され公転軸Ｘ回りに回転自在なリング体４１と、リング体４１の内周面に公転軸Ｘを中心として設けられ外歯ギヤ４０と歯合する内歯ギヤ（三角印）４２と、リング体４１を回転駆動する自転駆動部４３とを有する。自転シャフト２８に形成された外歯ギヤ４０は、歯数がＺ１（本実施形態ではＺ１＝２４）、リング体４１に形成された内歯ギヤ４２は、歯数がＺ２（Ｚ２＞Ｚ１、本実施形態ではＺ２＝３６）となっている。

図３に示すように、リング体４１は、軸受４４を介して公転台３２に支持されていると共に軸受４５を介してベース部（下部ベース部）４６に支持されており、公転軸Ｘ回りに回転自在となっている。下部ベース部４６は、自転軸Ｙ又は公転軸Ｘ回りに回転しない部材である。図４（ｃ）に示すように、リング体４１には、公転軸Ｘを中心とした孔が形成されており、孔には、公転軸Ｘを中心とした内歯ギヤ４２が形成されている。リング体４１の内歯ギヤに４２は、図４（ｂ）に示すように、自転シャフト２８に自転軸Ｙを中心として形成された外歯ギヤ４０が歯合される（図４（ａ）参照）。ここで、内歯ギヤ４２の中心すなわちリング体４１の中心に公転軸Ｘが位置し、外歯ギヤ４０の中心すなわち自転シャフト２８の中心に自転軸Ｙが位置する。

図３に示すように、装着台５の自転シャフト２８の下部には、円柱状のスペーサー４７が軸受４８を介して自転軸Ｙ回りに回転自在に装着されており、このスペーサー４７は、軸受４９を介して下部ベース部４６に公転軸Ｘ回りに回転自在に支持されている。すなわち、下部ベース部４６に軸受４９を介して公転軸Ｘ回りに回転自在に支持されるスペーサー４７には、自転軸Ｙの位置に合わせた孔５０が形成されており、孔５０には、軸受４８を介して自転シャフト２８が回転自在に支持されている。これにより、自転シャフト２８の上部、中部、下部が夫々軸受３８、３９、４８で支持されることになって、自転シャフト２８の支持剛性を高めることができ、自転シャフト２８の高速回転化が可能となる。

図３に示すように、リング体４１は、自転駆動部４３によって公転軸Ｘ回りに回転駆動される。自転駆動部４３は、リング体４１の外周面に形成されたギヤ５１と、ギヤ５１を回転駆動するギヤ駆動部５２とを有する。ギヤ駆動部５２は、鉛直に配置された支持ロッド５３と、支持ロッド５３に軸受５４を介して回転自在に支持された内筒５５と、内筒５５に軸受５６を介して回転自在に支持された外筒５７と、外筒５７の上部に設けられリング体４１のギヤ５１と歯合するギヤ５８と、外筒５７の下部に設けられたギヤ５９と、ギヤ５９と歯合するピニオン６０と、ピニオン６０を回転駆動するモーター６１とを有する。モーター６１は、図示しない制御部によって、回転速度が後述のように適宜制御される。

（公転機構３４）
図３に示す公転機構３４は、公転台３２をベース部３３に対して公転軸Ｘ回りに回転させるものである。公転機構３４は、公転台３２を公転軸Ｘを中心としてリング体４１と同方向に回転駆動する公転駆動部６２を有する。図４（ｄ）に示すように、公転台（四角印）３２は、自転シャフト２８が挿通される孔３６が自転軸２８の位置に合わせて形成された円板を有し、円板の外周面にはギヤ６３が形成されている。なお、図４（ａ）においては、公転台（四角印）３２と、リング体４１の内歯ギヤ（三角印）４２とを重ねて表示している。

図３に示すように、公転駆動部６２は、公転台３２の外周面に形成されたギヤ６３と、ギヤ６３を回転駆動するギヤ駆動部６４とを有する。ギヤ駆動部６４は、上述した内筒５５の上部に設けられ公転台３２のギヤ６３と歯合するギヤ６５と、内筒５５の下部に設けられたギヤ６６と、ギヤ６６と歯合するピニオン６７と、ピニオン６７を回転駆動するモーター６８とを有する。モーター６８は、図示しない制御部によって、回転速度が後述のように適宜制御される。

（自転駆動部４３、公転駆動部６２の回転制御）
図５は、内歯ギヤ（三角印）４２を固定した状態で公転台（四角印）３２を回転（角度β）した場合、外歯ギヤ（丸印）４０が自転（角度α）する様子を示す説明図である。
〔１〕先ず、内歯ギヤ４２を固定した状態で、公転台３２を角度β回転させた際の、外歯ギヤ４０の回転角度αを求める。
外歯ギヤ４０の歯数をＺ１（例えば２４）
内歯ギヤ４２の歯数をＺ２（例えば３６）
とすると、
外歯ギヤ４０の１歯当たりの回転角度θ１は、θ１＝３６０／Ｚ１…（１）
内歯ギヤ４２の１歯当たりの回転角度θ２は、θ２＝３６０／Ｚ２…（２）
となる。

公転台３２の基準中心に対する外歯ギヤ４０の移動角度α＋βは、移動歯数をｎとすると、
α＋β＝ｎ×θ１…（３）
となり、公転台３２の移動角度βは
β＝ｎ×θ２…（４）
となる。
歯車の構造上、外歯ギヤ４０と内歯ギヤ４２との移動歯数ｎは同じ値となるので、
式（３）より、ｎ＝（α＋β）／θ１
式（４）より、ｎ＝β／θ２
を用いて、
（α＋β）／θ１＝β／θ２
α＋β＝（θ１／θ２）×β
α＝（θ１／θ２）×β−β
α＝（θ１／θ２−１）×β
式（１）、式（２）を代入して
α＝（（３６０／Ｚ１）／（３６０／Ｚ２）−１）×β
α＝（Ｚ２／Ｚ１−１）×β…（５）

式（５）に、Ｚ１＝２４、Ｚ２＝３６（本実施形態の歯数）を代入すると、
α＝（Ｚ２／Ｚ１−１）×β
α＝（３６／２４−１）×β
α＝（１／２）×β
となる。これにより、本実施形態においては、内歯ギヤ（三角印）４２を固定した状態で、公転台（四角印）３２を角度β回転させると、外歯ギヤ（丸印）４０の回転角度αは、βの１／２倍の角度となることが分かる。その様子を図６に示す。

図６は、内歯ギヤ（三角印）４２を固定した状態で公転台（四角印）３２を回転させたとき外歯ギヤ（丸印）４０が自転しつつ公転する様子を示す説明図である。図６（ａ）は公転台３２の回転角が０度のときを示し、図６（ａ）の状態から、図６（ｂ）に示すように公転台３２が６０度回転すると外歯ギヤ４０が３０度回転し、図６（ｃ）に示すように公転台３２が更に６０度（合計１２０度）回転すると、外歯ギヤ４０が６０度回転し、図６（ｄ）に示すように公転台３２が更に６０度（合計１８０度）回転すると、外歯ギヤ４０が９０度回転する。

〔２〕次に、公転台（四角印）３２を角度β回転した際に、角度α回転した外歯ギヤ（丸印）４０を元の位相に戻すための内歯ギヤ４２の回転角度θを求める。
外歯ギヤ４０の移動角度αは、移動歯数をｎ１とすると、式（１）のθ１を用いて、
α＝ｎ１×θ１…（６）
となり、
内歯ギヤ４２の移動角度θは、式（２）のθ２を用いて、
θ＝ｎ１×θ２…（７）
となる。

歯車の構造上、外歯ギヤ４０と内歯ギヤ４２との移動歯数ｎ１は同じ値となるので、
式（６）より、ｎ１＝α／θ１
式（７）より、ｎ１＝θ／θ２
を用いて、
α／θ１＝θ／θ２
θ＝（θ２／θ１）×α
式（１）、式（２）を代入して
θ＝（３６０／Ｚ２）／（３６０／Ｚ１）×α
θ＝（Ｚ１／Ｚ２）×α
式（５）を代入して
θ＝（Ｚ１／Ｚ２）（Ｚ２／Ｚ１−１）×β
θ＝（１−Ｚ１／Ｚ２）×β…（８）

式（８）に、Ｚ１＝２４、Ｚ２＝３６（本実施形態の歯数）を代入すると、
θ＝（１−Ｚ１／Ｚ２）×β
θ＝（１−２４／３６）×β
θ＝（１−２／３）×β
θ＝（１／３）×β
となる。これにより、本実施形態においては、公転台（四角印）３２を角度β回転した際に、角度α回転した外歯ギヤ（丸印）４０を元の位相に戻すための内歯ギヤ４２の回転角度θは、βの１／３倍の角度となることが分かる。その様子を図７に示す。

図７は、外歯ギヤ（丸印）４０を自転させることなく公転させるため、公転台（四角印）３２の回転に応じて内歯ギヤ（三角印）４２を回転させる様子を示す説明図である。図７（ａ）は公転台３２及び内歯ギヤ４２の回転角が０度のときを示し、図７（ｂ）は公転台３２が６０度回転したとき内歯ギヤ４２を２０度回転させる様子、図７（ｃ）は公転台３２が更に６０度回転したとき内歯ギヤ４２を更に２０度回転させる様子、図７（ｄ）は公転台３２が更に６０度回転したとき内歯ギヤ４２を更に２０度回転させる様子を示す。このように、公転台（四角印）３２を回転させた際に、内歯ギヤ（三角印）４２を公転台の回転角度の１／３の角度だけ同方向に回転させることで、公転に伴う外歯ギヤ４０の回転（自転）が相殺され、外歯ギヤ４０は自転することなく公転軸Ｘ回りに公転する。

以上説明したように、図３に示す外歯ギヤ４０の歯数をＺ１、内歯ギヤ４２の歯数をＺ２（Ｚ２＞Ｚ１）としたとき、自転駆動部４３は、リング体４１を、公転駆動部６２が公転台３２を回転する角速度の「１−（Ｚ１／Ｚ２）」倍の速さで回転させる（式（８）参照）。これにより、外歯ギヤ４０を、自転させることなく公転軸Ｘ回りに公転させることができ（図７参照）、外歯ギヤ４０が形成された自転シャフト２８に設けられた装着台５を、自転させることなく公転軸Ｘ回りに公転させることができる。すなわち、自転駆動部４３のモーター６１、公転駆動部６２のモーター６８は、図示しない制御部によって互いに連関して回転速度が制御され、リング体４１の角速度をθ、公転台３２の角速度をβとすると、θ＝（１−Ｚ１／Ｚ２）×βを満足するように、リング体４１、公転台３２を回転駆動する。

（作用・効果）
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る多連ボトルＢの撹拌装置１によれば、ターンテーブル４の検査エリア４ｂにて、内部に液体が収容された５連ボトルＢを、当初の姿勢を保ったまま自転させることなく公転軸Ｘ回りに公転させることができる（図７参照）。この結果、５連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体に均等に旋回流Ｒを付与でき、各ボトルＢ１内の液体中の異物を旋回させる条件が均等になる。

このように５連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体中の異物を旋回させる条件が均等になるので、図１に示す撮像手段３のカメラ６で５連ボトルＢ１の側面を撮影し、得られた画像を画像処理して各ボトルＢ１内の液体中の異物の有無を検査する際、検査精度を可及的に高めることができる。また、５連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体に均等に旋回流Ｒを付与できるので、各ボトルＢ１内の液体中の気泡を均等に消泡できる。

５連ボトルＢの公転軸Ｘ回りの公転速度は、例えば１４００ｒｐｍであり、公転時間は例えば２．５秒である。公転時間の後、所定の待ち時間（例えば２．５秒）の経過を待って、撮像手段３のカメラ６で５連ボトルＢの側面を撮影する。待ち時間の間に、５連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体中の気泡が、旋回流Ｒの中心に巻き込まれて消泡される。待ち時間経過後も、５連ボトルＢの各ボトルＢ１内の液体は、慣性によって旋回し続けている。よって、待ち時間経過後、撮像手段３のカメラ６で５連ボトルＢの側面を撮影することで、気泡が除去された画像を得ることができ、気泡の影響を除去した検査（気泡を異物と誤認しない検査）が可能となる。なお、カメラ６による撮影時間は、例えば４．５秒である。

回転機構２６によって、装着台３２を、それに装着される５連ボトルＢのボトルＢ１の長手方向と平行な公転軸回りに公転させながら、公転軸Ｘと平行な自転軸Ｙ回りに公転方向とは逆方向に公転角度と同角度だけ自転させているので、装着台５に装着された５連ボトルＢを、的確に偏芯回転運動（自転させることなく公転させる運動）させることができる。

回転機構２６は、装着台５を自転軸Ｙ回りに回転自在に支持する公転台３２と、公転台３２を公転軸Ｘ回りに回転自在に支持するベース部３３と、公転台３２をベース部３３に対して公転軸Ｘ回りに回転させる公転機構３４と、装着台５を公転台３２に対して自転軸Ｙ回りに公転台３２の回転方向とは逆方向に公転台３２の回転角度と同角度だけ回転させる自転機構３５とを備えているので、簡単な構成で５連ボトルＢの偏芯回転運動を実現でき、装置１の耐久性・信頼性を高めることができる。

自転機構３５は、装着台５に自転軸Ｙを中心として設けられた外歯ギヤ４０と、外歯ギヤ４０を囲繞するようにリング状に形成され公転軸Ｘ回りに回転自在なリング体４１と、リング体４１の内周面に公転軸Ｘを中心として設けられ外歯ギヤ４０と歯合する内歯ギヤ４２と、リング体４１を回転駆動する自転駆動部４３とを有し、公転機構３４は、公転台３２をリング体４１と同方向に回転駆動する公転駆動部６２を有しているので、ギヤ歯合により精度の高い高速回転制御が可能となり、公転と自転とを同調させて容易に制御できる。

外歯ギヤ４０の歯数をＺ１、内歯ギヤ４２の歯数をＺ２としたとき、自転駆動部４３によって、リング体４１を、公転駆動部６２が公転台３２を回転する角速度の「１−（Ｚ１／Ｚ２）」倍の速さで回転させるようにしているので、外歯ギヤ４０の歯数、内歯ギヤ４２の歯数に関わりなく、装着台５に装着された５連ボトルＢを的確に偏芯回転運動させることができ、応用性が高まり、設計変更（スペック変更）が容易となる。

公転軸Ｘと自転軸Ｙとの間隔Ｇを、５連ボトルＢのボトルＢ１の半径の１／４〜３／４（本実施例では１／２）とすることで、５連ボトルＢを偏芯回転運動させた際に各ボトルＢ１内の液体に効率よく適切な旋回流を付与できる。すなわち、公転軸Ｘと自転軸Ｙとの間隔Ｇが５連ボトルＢのボトルＢ１の半径の１／４未満であると、図３に示す旋回流Ｒの渦径が過剰に小さくなって異物を旋回させる力が弱まってしまい、公転軸Ｘと自転軸Ｙとの間隔Ｇが５連ボトルＢのボトルＢ１の半径の３／４を超えると、旋回流Ｒの渦径が過剰に大きくなって液体がボトルＢ１の内壁面に張り付いてしまい、異物が適切に旋回しなくなる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。例えば、多連ボトルＢが装着される装着台５を偏芯回転運動させる回転機構２６を、上述したギヤ機構（遊星ギヤ機構）ではなく、平行リンク又はＸ−Ｙステージを用いて構成することも考えられる。

本発明は、内部に液体が収容されたボトルを複数同姿勢で配置した多連ボトルの撹拌装置及び撹拌方法、異物検査装置及び異物検査方法に利用できる。

１ 多連ボトルの撹拌装置
２ 多連ボトルの異物検査装置
５ 装着台
２６ 回転機構
３２ 公転台
３３ ベース部
３４ 公転機構
３５ 自転機構
４０ 外歯ギヤ
４１ リング体
４２ 内歯ギヤ
４３ 自転駆動部
６２ 公転駆動部
Ｂ 多連ボトル（５連ボトル）
Ｂ１ ボトル
Ｘ 公転軸
Ｙ 自転軸
Ｇ 公転軸と自転軸との間隔

Claims (10)

1. 内部に液体が収容されたボトルを複数同姿勢で配置した多連ボトルに対し、該多連ボトルの各ボトル内の液体を撹拌する多連ボトルの撹拌装置であって、
   前記多連ボトルが装着される装着台と、
   該装着台に装着される多連ボトルを自転させることなく公転させるため、前記装着台を前記多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに位相を変えることなく公転させる回転機構とを備えたことを特徴とする多連ボトルの撹拌装置。
2. 前記回転機構は、前記装着台を、それに装着される多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに公転させながら、前記公転軸と平行な自転軸回りに公転方向とは逆方向に公転角度と同角度だけ自転させる機能を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の多連ボトルの撹拌装置。
3. 前記回転機構は、
   前記装着台をそれに取り付けられる前記多連ボトルのボトルの長手方向と平行な自転軸回りに回転自在に支持する公転台と、
   該公転台を前記自転軸と平行な公転軸回りに回転自在に支持するベース部と、
   前記公転台を前記ベース部に対して前記公転軸回りに回転させる公転機構と、
   前記装着台を前記公転台に対して前記自転軸回りに前記公転台の回転方向とは逆方向に前記公転台の回転角度と同角度だけ回転させる自転機構と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の多連ボトルの撹拌装置。
4. 前記自転機構は、
   前記装着台に前記自転軸を中心として設けられた外歯ギヤと、該外歯ギヤを囲繞するようにリング状に形成され前記公転軸回りに回転自在なリング体と、該リング体の内周面に前記公転軸を中心として設けられ前記外歯ギヤと歯合する内歯ギヤと、前記リング体を回転駆動する自転駆動部とを有し、
   前記公転機構は、
   前記公転台を前記リング体と同方向に回転駆動する公転駆動部を有する、ことを特徴とする請求項３に記載の多連ボトルの撹拌装置。
5. 前記外歯ギヤの歯数をＺ１、前記内歯ギヤの歯数をＺ２（Ｚ２＞Ｚ１）とすると、
   前記自転駆動部は、前記リング体を、前記公転駆動部が前記公転台を回転する角速度の「１−（Ｚ１／Ｚ２）」倍の速さで回転させる、ことを特徴とする請求項４に記載の多連ボトルの撹拌装置。
6. 前記公転軸と前記自転軸との間隔が、前記多連ボトルのボトルの半径の１／４〜３／４である、ことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の多連ボトルの撹拌装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の多連ボトルの撹拌装置と、
   該撹拌装置で処理された前記多連ボトルを撮像して、前記各ボトル内の異物の有無を検査するための画像を取得する撮像手段とを備えた、ことを特徴とする多連ボトルの異物検査装置。
8. 内部に液体が収容されたボトルを複数同姿勢で配置した多連ボトルに対し、該多連ボトルの各ボトル内の液体を撹拌する多連ボトルの撹拌方法であって、
   前記多連ボトルが装着される装着台を、前記多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに位相を変えることなく公転させることで、
   前記装着台に装着される多連ボトルを当初の姿勢を保ったまま自転させることなく前記公転軸回りに公転させ、
   前記多連ボトルの各ボトル内の液体を旋回させて撹拌する、ことを特徴とする多連ボトルの撹拌方法。
9. 請求項８に記載の多連ボトルの撹拌方法であって、
   前記装着台を、それに装着される多連ボトルのボトルの長手方向と平行な公転軸回りに公転させながら、前記公転軸と平行な自転軸回りに公転方向とは逆方向に公転角度と同角度だけ自転させるようにした、ことを特徴とする多連ボトルの撹拌方法。
10. 請求項８又は９に記載の多連ボトルの撹拌方法で処理された前記多連ボトルを撮像して、前記各ボトル内の異物の有無を検査するようにした、ことを特徴とする多連ボトルの異物検査方法。

Images