JP6320686B2 - 物品搬送装置および充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば薬剤を容器に充填するために無菌空間内に配置される充填装置に用いて好適な物品搬送装置に関する。

薬剤（液体・粉末）を容器に充填する工程は非常に高度な清浄度を要求されるため、充填装置はチャンバ壁によって区画される無菌空間内に配置される。このような充填装置としては、直線搬送式の充填装置（ライン式フィラ）が用いられる。これは、回転搬送式の充填装置（ロータリ式フィラ）を用いると、フィラの回転機構に設けられるロータリジョイントから微量の粉塵が生じ、薬剤の充填では僅かの粉塵も許容されないからである。従来、容器を直線的に連続して搬送する間に、搬送中の容器に追従して薬剤を充填する充填装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。

特許第４１９００６７号

上記特許文献１の充填装置の場合、容器を保持するホルダが取付けられた搬送用のベルトは無端状であり、水平面内で回動するように構成されるので、充填装置の設置面積は大きい。このため、チャンバ壁面から充填装置までの距離が大きくなり、チャンバ壁面に取付けられたグローブによるメンテナンスの作業性が悪いという問題がある。またベルトの経時的な伸びを調整するためのテンション機構から粉塵が発生するおそれがあるという問題がある。

本発明は、充填装置の構成を小型化するとともにテンション機構等のように粉塵の発生源となる機構を削減することを可能ならしめる物品搬送装置、およびこのような物品搬送装置を備えた充填装置を提供することを目的としている。

本発明に係る物品搬送装置は、物品に係合する複数の物品係合部を有する一対のレイクと、一対のレイクを搬送方向に沿った方向と、搬送方向に交差する方向とに対して移動可能であり、物品係合部が物品に係合した状態で搬送方向に沿って直線的に移動させる送り移動と、物品係合部が物品から脱離した状態で搬送方向とは逆方向に移動させる戻り移動とを繰り返すレイク移動手段とを備える。レイク移動手段は、一方のレイクを送り移動させている間に、他方のレイクを戻り移動させ、一方のレイクの送り移動が終了するまでに、他方のレイクの物品係合部の一部を、一方のレイクによって搬送される物品に係合させて送り移動を開始させ、前記他方のレイクを送り移動させている間に、一方のレイクを戻り移動させ、前記他方のレイクの送り移動が終了するまでに、前記一方のレイクの物品係合部の一部を前記他方のレイクによって搬送される物品に係合させて送り移動を開始させることにより、物品を連続的に搬送する。

好ましくはレイク移動手段は、独立したサーボモータで駆動され、一対のレイクにそれぞれ連結される第１および第２のリンク機構を有する。

また物品搬送装置は、物品を保持するための物品保持部が外周に設けられ、連続的に回転する一対の回転搬送体を備えていてもよく、この場合レイク移動手段は、回転搬送体の連続的な回転に同期して一対のレイクを移動させる。

本発明に係る充填装置は、物品搬送装置によって搬送される物品が容器であり、物品搬送装置によって連続的に搬送される容器に追従し、当該容器に内容物を充填する充填手段を備えることを特徴としている。

本発明によれば、充填装置の構成を小型化するとともにテンション機構等のように粉塵の発生源となる機構を削減することができる。

本発明の一実施形態を適用した物品搬送装置における第１および第２のレイクの動作を示す平面図である。 図１に示す物品搬送装置の構成を示す断面図である。 第１および第２の供給側リンク機構を示す平面図である。 第１の供給側リンク機構の動作を説明するための図である。

本発明の一実施形態を適用した物品搬送装置と充填装置の概略的な構成を、図１（ａ）を参照して説明する。この充填装置は、例えば薬剤を容器に充填するもので、無菌空間内に設けられる。この図において、供給スターホイール（回転搬送体）１１は反時計方向に連続的に回転し、上流側から供給された容器Ｙを一対のレイク２１、２２に受け渡す。これらのレイク２１、２２は容器Ｙを搬送方向Ｘに沿って搬送する。排出スターホイール（回転搬送体）１２は反時計方向に連続的に回転し、第１または第２のレイク２１、２２から容器Ｙを受け取り、下流側に設けられたキャッパ（図示せず）に供給する。

供給スターホイール１１と排出スターホイール１２の外周には、容器Ｙを保持するためのグリッパ（物品保持部）１３、１４が設けられる。図１（ａ）において供給スターホイール１１の上端部から排出スターホイール１２の上端部にわたってサイドガイド１５が直線的に延びている。一対のレイク２１、２２はサイドガイド１５よりも長い部材であり、サイドガイド１５に臨む側に、容器Ｙに係合する物品係合部２３、２４を有する。

供給スターホイール１１の近傍には、レイク２１、２２を挟むようにして第１および第２の供給側リンク機構１６、１７が配置される。同様に、排出スターホイール１２の近傍にも、レイク２１、２２を挟むようにして第１および第２の排出側リンク機構１８、１９が配置される。第１のレイク２１は第１の供給側リンク機構（第１のリンク機構）１６と第１の排出側リンク機構（第１のリンク機構）１８に連結され、第２のレイク２２は第２の供給側リンク機構（第２のリンク機構）１７と第２の排出側リンク機構（第２のリンク機構）１９に連結される。第１および第２のレイク２１、２２の上方であって、供給側リンク機構１６、１７と排出側リンク機構１８、１９との間には、容器Ｙに薬剤等の内容物を充填するための充填機構２５が設けられる。

図２および図３を参照して物品搬送装置の構成を説明する。図２では第１および第２の供給側リンク機構１６、１７とこれらのリンク機構を駆動するための構成が示され、第１および第２の排出側リンク機構１８、１９については示されていないが、その構成はリンク機構１６、１７と基本的に同じである。

供給側リンク機構１６、１７と排出側リンク機構１８、１９（図１参照）と第１および第２のレイク２１、２２と充填機構２５とは、アイソレータ３１によって外気から遮断された無菌空間３２内に設けられる。第１のレイク２１は単一の板状部材である。これに対して第２のレイク２２は、第１のレイク２１の上側と下側に位置する２枚の板状部材を有し、これらの板状部材は図示しない連結部材によって相互に連結される。第１および第２のレイク２１、２２は、図２に示される状態において、物品係合部２３、２４が合致した位置にあり、容器Ｙはこれらの物品係合部２３、２４に係合している。

容器Ｙは、低摩擦材料から成るデッドプレート３３の上に載置され、容器Ｙの側面はサイドガイド１５によって支持される。すなわち容器Ｙは、第１および第２のレイク２１、２２によって直線的な経路に沿って搬送され、この搬送の間に、充填機構２５によって内容物を充填される。

充填機構２５はフィラバルブ２６を有し、フィラバルブ２６は液源２７から供給される薬液等の内容物を、第１および第２のレイク２１、２２によって搬送されている容器Ｙに充填する。容器Ｙの搬送速度に合わせて内容物を充填するため、充填機構２５には昇降・追従機構２８が設けられる。すなわち昇降・追従機構２８は、容器Ｙの搬送速度に合わせてフィラバルブ２６を搬送方向Ｘに移動させながら昇降させる。

次に、第１の供給側リンク機構１６およびこのリンク機構１６を駆動するためのリンク駆動装置（レイク移動手段）の構成を説明する。

アイソレータ３１の底部３１ａの上面には、円筒状のコラム４１が立設され、ブラケット４２を介して底部３１ａに固定される。コラム４１の下端部は底部３１ａを貫通してアイソレータ３１の外部に突出し、コラム４１の上端部は第１および第２のレイク２１、２２より上側まで延びる。コラム４１の内部には円筒状の回転軸４３が同軸的に設けられる。回転軸４３の下部は、コラム４１の下端部の内面との間に設けられたボールベアリング４４によって回転自在に支持され、回転軸４３の上端部は、コラム４１の上部内面との間に設けられたボールベアリング４５によって回転自在に支持される。また回転軸４３の上端部には第１のアーム４６が固定され、第１のアーム４６はコラム４１の上側に位置する。第１のアーム４６の基部の外周面に嵌合された環状のシール部材（オイルシール）４７は、コラム４１の内壁面に嵌合されてボールベアリング４５の上側を密封する。

回転軸４３の内部には円柱状の駆動軸５１が同軸的に設けられる。駆動軸５１の下端部は回転軸４３の下端部よりも下方に突出し、駆動軸５１の上端部は回転軸４３の上端部よりも上方に突出して第１のアーム４６の上側まで延びる。駆動軸５１の下部は、回転軸４３の下端部の内面との間に設けられたボールベアリング５２によって回転自在に支持され、駆動軸５１の上部は、第１のアーム４６の基部に形成された穴の内壁面との間に設けられたボールベアリング５３によって回転自在に支持される。駆動軸５１の上端部には第２のアーム５４の基部が嵌着される。第２のアーム５４の基部の外周面に嵌合された環状のシール部材（オイルシール）５５は、第１のアーム４６の基部に形成された穴の内壁面に嵌合されてボールベアリング５３の上側を密封する。

アイソレータ３１の底部３１ａの下側には、ステー５６を介してブラケット５７が設けられる。ブラケット５７の下面にはサーボモータ５８が固定され、サーボモータ５８の出力軸はブラケット５７の上側に突出し、ギヤ５９が固定される。このギヤ５９は、回転軸４３の下端面に取付けられたギヤ６１に噛合する。またブラケット５７の下面には、ステー６２を介してブラケット６３が固定される。ブラケット６３にはサーボモータ６４が取付けられ、サーボモータ６４の出力軸は、ブラケット５７を貫通して延びる駆動軸５１の下端部に、継手６５を介して連結される。

したがってサーボモータ５８が駆動されると、ギヤ５９、６１と回転軸４３を介して第１のアーム４６が揺動する。またサーボモータ６４が駆動されると、継手６５と駆動軸５１を介して第２のアーム５４が揺動する。サーボモータ５８、６４は独立して制御され、すなわち第１および第２のアーム４６、５４は相互に独立に揺動する。第１および第２のアーム４６、５４は、後述する駆動アーム６６および連結アーム６７とともに第１の供給側リンク機構１６を構成する。

駆動アーム６６の一端には筒状部材７１が固着され、筒状部材７１内にはボールベアリング７２が嵌着される。駆動アーム６６の中間部には筒状部材７３が固着され、筒状部材７３内にはボールベアリング７４が嵌着される。第１のアーム４６の先端に固定されたピン７５は筒状部材７３の内部に延び、ボールベアリング７４の中心孔内に挿入される。第１のレイク２１に中間部材７６を介して固定されたピン７７は筒状部材７１の内部に延び、ボールベアリング７２の中心孔内に挿入される。すなわち駆動アーム６６の一端は第１のレイク２１に枢着される。

連結アーム６７の一端に形成された穴にはボールベアリング８１が嵌着され、また他端に形成された穴にはボールベアリング８２が嵌着される。ボールベアリング８１の中心孔には、第２のアーム５４の先端に取付けられたピン８３が挿入され、ボールベアリング８２の中心孔には、駆動アーム６６の他端に設けられたピン８４が挿入される。

駆動アーム６６の筒状部材７１、７３の上側の開口はそれぞれ、円形のカバー８５、８６によって密封される。また連結アーム６７の上面には長円形のカバー８７が設けられ、ボールベアリング８１、８２が設けられた穴が密封される。

第２の供給側リンク機構１７およびこのリンク機構１７を駆動するためのリンク駆動装置（レイク移動手段）の構成は、基本的に第１の供給側リンク機構１６およびそのリンク駆動装置と同様である。したがって、第１の供給側リンク機構１６およびそのリンク駆動機構における各構成要素に付した符号に１００を加えた数字を、第２の供給側リンク機構１７およびそのリンク駆動装置の各構成要素の符号として付し、詳細な説明は省略する。

第２の供給側リンク機構１７のためのリンク駆動装置の構成に関し、第１の供給側リンク機構１６のためのリンク駆動装置と異なる点は、コラム１４１、回転軸１４３、駆動軸１５１の長さが、コラム４１、回転軸４３、駆動軸５１の長さよりも短く、第２の供給側リンク機構１７が第２のレイク２２の下方に位置することである。また第２の供給側リンク機構１７の筒状部材１７１が筒状部材１７３よりも長く、中間部材１７６の下面に近接する位置まで延びている。

次に図４を参照して、第１の供給側リンク機構１６の動作を説明する。
第１および第２のアーム４６、５４の回転角度位置に関し、第１および第２のレイク２１、２２から最も遠い位置を０°、時計周りに回動して第１および第２のレイク２１、２２に最も近くなる位置を１８０°と定義する。第１のアーム４６は最小角度位置θ１Ｓから最大角度位置θ１Ｅの範囲で揺動する。第２のアーム５４は最小角度位置θ２Ｓから最大角度位置θ２Ｅの範囲で揺動する。

駆動アーム６６の先端は、上述したように第１のレイク２１に連結されており、第１のレイク２１を所定の軌跡に沿って移動させる。この軌跡は４つの移動領域Ｚ１〜Ｚ４から成る。第１の移動領域Ｚ１は、第１のレイク２１が最も上流側に位置し、かつ供給スターホイール１１から最も離間した始点Ａから、第１のレイク２１が搬送方向Ｘに沿って前進しつつ供給スターホイール１１に接近して物品係合部２３がグリッパ１３に保持された容器Ｙに係合する係合位置Ｂまでの領域である。第２の移動領域Ｚ２は係合位置Ｂから、第１のレイク２１が最も下流側に位置して物品係合部２３が容器Ｙを解放する開放位置Ｃまでの領域である。第３の移動領域Ｚ３は開放位置Ｃから、第１のレイク２１が搬送方向Ｘに沿ってさらに前進しつつ排出スターホイール１２から離間して、最も下流側に位置する終点Ｄまでの領域である。第４の移動領域Ｚ４は離間位置Ｄから始点Ａまでの領域である。

駆動アーム６６の先端は、始点Ａから係合位置Ｂまでは曲線に沿って移動し、係合位置Ｂから解放位置Ｃまではサイドガイド１５に沿って直線的に移動する。また駆動アーム６６の先端は、開放位置Ｃから終点Ｄまでは曲線に沿って移動し、終点Ｄから始点Ａまではサイドガイド１５に平行に直線的に移動する。第１の排出側リンク機構１８（図１）の駆動アームも駆動アーム６６に同期して、同じ軌跡を描くように移動する。すなわち第１のレイク２１は移動領域Ｚ１〜Ｚ４に沿って変位し、容器Ｙを供給スターホイール１１から受け取って下流側へ搬送し、排出スターホイール１２へ受け渡す。

第２のレイク２２は第１のレイク２１と同様な軌跡を描くように変位し、容器Ｙを供給スターホイール１１から受け取って下流側へ搬送し、排出スターホイール１２へ受け渡す。これらのレイク２１、２２は、供給スターホイール１１と排出スターホイール１２の連続的な回転に同期して移動する。

図１および図４を参照して第１および第２のレイク２１、２２の相互作用を説明する。図１（ａ）は第１および第２のレイク２１、２２がともにサイドガイド１５に近接して搬送方向Ｘに移動し、第１のレイク２１は下流側限界位置Ｐに到達した状態を示しており、駆動アーム６６の先端は開放位置Ｃにある。

この後、第１のレイク２１は排出スターホイール１２から離間しつつさらに下流側へ移動する。この間、駆動アーム６６の先端は開放位置Ｃから終点Ｄへ向けて、すなわち搬送方向Ｘに交差する方向に移動する。次いで駆動アーム６６が終点Ｄから始点Ａへ復帰するとき、第１のレイク２１は図１（ｂ）に示すように、物品係合部２３が容器Ｙから脱離した状態で、搬送方向Ｘとは逆方向に直線的に移動する。この間、第２のレイク２２は搬送方向Ｘへ移動しつつ容器Ｙを排出スターホイール１２側へ搬送する。

駆動アーム６６は始点Ａに復帰した後、再び係合位置Ｂに向かって、すなわち搬送方向Ｘに交差する方向に移動し、図１（ｃ）に示すように第１のレイク２１は上流側限界位置Ｑに位置して物品係合部２３が再び容器Ｙに係合する。この後、第１および第２のレイク２１、２２はともに搬送方向Ｘに沿って移動し、容器Ｙを搬送する。図１（ｄ）に示すように第２のレイク２２が下流側限界位置Ｐに到達すると、図１（ａ）を参照して説明したように、第２のレイク２２が排出スターホイール１２から離れる方向に移動する。

このように、第１および第２の供給側リンク機構１６、１７と第１および第２の排出側リンク機構１８、１９は、物品係合部２３、２４が容器Ｙに係合した状態で搬送方向Ｘに沿って直線的に移動させる送り移動と、搬送方向Ｘとは逆方向に移動させる戻り移動とを繰り返すように作用する。また、これらのリンク機構１６、１７、１８、１９は、一方のレイク２１または２２を送り移動させている間に、他方のレイク２２または２１を戻り移動させ、一方のレイク２１または２２の送り移動が終了するまでに、他方のレイク２２または２１の物品係合部２４または２３を容器Ｙに係合させて送り移動を開始させる。これにより、容器Ｙの搬送動作が間欠的あるいは周期的に変動することはなく、容器Ｙは連続的に搬送される。

以上のように本実施形態によれば、容器Ｙを搬送するために無端状のベルトを用いるのではなく、上下方向に重ね合わせるように配置された一対のレイク２１、２２を直線的に移動させることにより容器Ｙを連続的に搬送するように構成されている。したがって搬送装置の構成を小型化することができ、無菌空間３２の壁面から充填機構２５までの距離を小さくなるので、メンテナンス作業が容易になる。

さらに本実施形態によれば、無端状のベルトを必要としないのでテンション機構が設けられず、粉塵の発生量は大幅に少なくなる。また、ボールベアリング７２等の回転機構が設けられた部位は、カバー８５等によって密封されているので、このような部位において粉塵が発生したとしても無菌空間３２に拡散することはなく、容器Ｙ内に混入することが防止される。

１１ 供給スターホイール（回転搬送体）
１２ 排出スターホイール（回転搬送体）
１６ 第１の供給側リンク機構（第１のリンク機構）
１７ 第２の供給側リンク機構（第２のリンク機構）
１８ 第１の排出側リンク機構（第１のリンク機構）
１９ 第２の排出側リンク機構（第２のリンク機構）
２１ 第１のレイク
２２ 第２のレイク
２３、２４ 物品係合部
Ｘ 搬送方向
Ｙ 容器（物品）

Claims (4)

1. 物品に係合する複数の物品係合部を有する一対のレイクと、
   前記一対のレイクを搬送方向に沿った方向と、前記搬送方向に交差する方向とに対して移動可能であり、前記物品係合部が前記物品に係合した状態で搬送方向に沿って直線的に移動させる送り移動と、前記物品係合部が前記物品から脱離した状態で前記搬送方向とは逆方向に移動させる戻り移動とを繰り返すレイク移動手段とを備え、
   前記レイク移動手段は、一方のレイクを送り移動させている間に、他方のレイクを戻り移動させ、前記一方のレイクの送り移動が終了するまでに、前記他方のレイクの物品係合部の一部を、前記一方のレイクによって搬送される物品に係合させて送り移動を開始させ、前記他方のレイクを送り移動させている間に、一方のレイクを戻り移動させ、前記他方のレイクの送り移動が終了するまでに、前記一方のレイクの物品係合部の一部を前記他方のレイクによって搬送される物品に係合させて送り移動を開始させることにより、前記物品を連続的に搬送することを特徴とする物品搬送装置。
2. 前記レイク移動手段は、独立したサーボモータで駆動され、前記一対のレイクにそれぞれ連結される第１および第２のリンク機構を有することを特徴とする請求項１に記載の物品搬送装置。
3. 物品を保持するための物品保持部が外周に設けられ、連続的に回転する一対の回転搬送体をさらに備え、
   前記レイク移動手段は、前記回転搬送体の連続的な回転に同期して前記一対のレイクを移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の物品搬送装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の物品搬送装置によって搬送される物品が容器であり、
   前記物品搬送装置によって連続的に搬送される容器に追従し、当該容器に内容物を充填する充填手段を備える
   ことを特徴とする充填装置。

Images