JP6447867B2 - ペースト混練脱泡装置 - Google Patents

Description

本発明はペースト混練脱泡装置に関する。

例えば、スクリーン印刷機によってプリント回路基板の表面に適用されるソルダーペーストや、導電インキなどの電子産業において用いられるペースト材料や、医療分野におけるぬり薬の調合ペーストなどのペースト材料は、十分に混練、脱泡した状態で使用されることが必要とされる。

現在、ペースト材料の混練、脱泡処理を行うためのペースト混練脱泡装置としては、種々のタイプのものが提案されている。ペースト混練脱泡装置のある種のものは、ペースト容器を容器ホルダーによって保持した状態で、ペースト容器を公転させながら自転させることによりペースト容器内に収容されるペースト材料の混練、脱泡を行う構成とされている。

而して、ペースト容器は、その容量の大小だけでなく、これを製造するメーカーによっても千差万別の構成を有するものであるため、ペースト容器を容器ホルダーによって保持固定するためには、例えば容量別、メーカー別にアダプタを用意する必要があるという、問題がある。

このような問題に対して、例えば、軟膏容器（ペースト容器）を内部に収容する容器本体の底部と、容器本体の底部に向けて進退自在に設けられた押圧部材とによって軟膏容器を狭持して保持固定する構成のアダプタを用いた保持固定方法が提案されている（特許文献１参照。）。具体的には、押圧部材は、容器本体を密閉する容器蓋に取付けられる取付軸と、この取付軸の下端に取り付けられた押圧部と、取付軸の上端側に取り付けられた把持部とから構成されており、把持部を回転させることにより押圧部によって軟膏容器が上方から押圧されて押圧部と容器本体の底面との間で挟持される。

特開２００６−２８９１６３号公報

而して、上記のような保持固定方法においては、作業者が把持部を締め忘れたり、弱く締めたりすることも少なくない。このような場合には、公転回転および自転回転に伴う強い遠心力の作用によって、ペースト容器が自転回転中心からずれたり、横転したりすることとなる。その結果、ペースト材料が外部に漏れて容器ホルダー内を汚染したり、ペースト混練脱泡装置自体の故障原因になったりするおそれがある。また、ペースト材料が無駄になってしまう。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、ペースト容器を確実に保持固定することができ、しかも、種々の大きさのペースト容器に対応することができて高い汎用性を得ることのできるペースト混練脱泡装置を提供することを目的とする。

本発明のペースト混練脱泡装置は、鉛直方向に延びる公転中心軸の周りに公転される公転用回転体と、当該公転用回転体の周回縁部において、前記公転中心軸と交叉する状態で延びる自転中心軸を中心に自転自在に設けられた、混練すべきペースト材料が収容されたペースト容器を保持する容器ホルダーと、前記公転用回転体を回転させる駆動機構とを備えてなり、
前記容器ホルダーは、有底円筒状のホルダー本体と、当該ホルダー本体の開口部に着脱自在に装着される蓋体とを備えており、当該蓋体には、前記公転用回転体の公転に伴う遠心力の作用によって、前記ペースト容器を当該ホルダー本体の底壁に押圧する押圧手段が、当該ホルダー本体に対して前記自転中心軸が延びる方向に移動可能に設けられており、
前記押圧手段は、前記ペースト容器を受容する有底円筒状の押圧ヘッド部を備えており、
当該押圧ヘッド部の内部には、段差面が螺旋状に渦を巻くよう延びる環状段差部が、軸方向端壁側に向かうに従って内径が小さくなるよう、形成されていることを特徴とする。

本発明のペースト混練脱泡装置においては、前記押圧手段の前記ペースト容器に対する当接面が平面とされていることが好ましい。

このような構成のペースト混練脱泡装置においては、前記容器ホルダーの自転方向が自転中心軸上方側から見て時計方向であり、
前記環状段差部は、前記容器ホルダーの端壁側から開口側に向かう螺旋巻き方向が前記容器ホルダーの自転方向と一致する状態で、形成されていることが好ましい。

本発明のペースト混練脱泡装置によれば、容器ホルダーの公転および自転に伴う遠心力の作用によって押圧手段がペースト容器を上方から自転中心軸が延びる方向に押圧するので、例えばペースト容器の大きさに応じたアダプタ等を用いることなしに、ペースト容器を確実に保持固定することができると共に、ペースト容器が適正な姿勢で保持固定された状態を維持することができて所期の混練脱泡処理を確実に行うことができる。また、ペースト容器の大きさ（外径寸法）に対する制約が実質的になくなって、種々の大きさのものに対応するものとして構成することができ、高い汎用性を得ることができる。
また、押圧手段がペースト容器に対して平面で接触する構成とされていることにより、ペースト容器を自転中心軸方向に均一に押圧することができて、ペースト容器を確実に適正な姿勢に維持することができる。

押圧ヘッド部の内部に環状段差部が形成されていることにより、押圧ヘッド部とペースト容器との当接面にはすべりが生じているので、回転動作中、ペースト容器を上方から押圧する押圧手段は、段差面の作用によって、軸方向下方に向かって進行する。これにより、ペースト容器は、環状段差部に係る押圧部材の内周面によって案内されて自転中心軸方向に向かって移動され、ペースト容器の中心軸の自転中心軸に対する位置ずれを矯正することができる。従って、ペースト容器をその中心軸を自転中心軸と一致させた状態において確実に保持固定することができ、所期の混練脱泡処理を行うことができる。

本発明のペースト混練脱泡装置の一例における構成の概略を、一部を断面で示す側面図である。 容器ホルダーを構成するホルダー本体の構成を示す斜視図である。 公転回転および自転回転時においてペースト容器に作用する力を概略的に示す観念図である。 容器ホルダーの他の例における構成の概略を示す断面図である。 図４に示す容器ホルダーにおける押圧手段の構成を示す斜視図である。 図４に示す容器ホルダーにおける押圧手段の底面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のペースト混練脱泡装置の一例における構成の概略を、一部を断面で示す側面図である。
このペースト混練脱泡装置は、駆動機構によって、鉛直方向に延びる公転中心軸Ａの周りに公転される公転用回転体を構成する回転バー１５を備えている。駆動機構は、公転用駆動回転軸１１が鉛直方向（図１において上下方向）に延びる姿勢で配置された駆動モータ１０により構成されており、回転バー１５は、公転用駆動回転軸１１に固定されている。従って、回転バー１５は水平面内で公転回転される。
回転バー１５の、周回によって円運動する一端側部分１５ａは、屈曲プーリ１６を介して、径方向外方に対して上方に向かって傾斜して延びる状態とされている。

回転バー１５における一端側部分１５ａの端部には、自転用駆動回転軸２０が、例えばベアリング１８を介して回転バー１５をその厚み方向に貫通して延びるよう、設けられている。
自転用駆動回転軸２０の先端には、混練脱泡されるべきペースト材料が内部に収容されたペースト容器５０を保持する容器ホルダー３０が設けられている。すなわち、容器ホルダー３０は、公転用回転体である回転バー１５の周回縁部において、公転中心軸Ａと交叉する状態で延びる自転中心軸Ｂを中心に自転自在に設けられている。

自転用駆動回転軸２０は、動力伝達機構を介して、公転用駆動回転軸１１と連結されており、回転バー１５の公転回転方向と互いに逆方向、例えば自転中心軸Ｂ上方側から見て時計方向に回転される。
動力伝達機構は、例えば、自転用駆動回転軸２０の基端に固定されたプーリ２１と、公転用駆動回転軸１１に固定されたプーリ１２と、これらのプーリ２１，１２に張設されたベルト２２とからなるベルト伝達機構により構成されている。

回転バー１５の他端部には、公転中心軸Ａからの距離が調整可能に設けられた、ペースト容器５０の重さに応じて公転のバランスをとるための重量バランサー１３が設けられている。

容器ホルダー３０は、円筒型のペースト容器５０を受容する空間を有する有底円筒状のホルダー本体３１と、このホルダー本体３１の内部空間を密閉する蓋体３２とにより構成されている。蓋体３２は、ホルダー本体３１の開口部に着脱自在に装着される。

ホルダー本体３１の内部には、図２にも示すように、容器保持固定手段４０が設けられている。なお、図２においては、便宜上、ホルダー本体３１を二点鎖線で示してある。
容器保持固定手段４０は、例えば互いに円周方向に対して等角度間隔毎に離間した位置に配置された複数例えば４つの保持具４１と、これらすべての保持具４１を径方向に対して一斉に移動させることによりペースト容器５０の外径の大きさに応じて位置調整を行う位置調整機構とにより構成されている。

位置調整機構は、ロック機構（図示せず）によってロックされた状態において自転用駆動回転軸２０と一体的に回転されると共にロックが解除された状態において自転用駆動回転軸２０およびホルダー本体３１と互いに独立して回転されるよう設けられた手動回転体４５を備えている。この例においては、ロックを解除して手動回転体４５を回転させることにより各々の保持具４１が径方向に対して一斉に移動され、４つの保持具４１のすべてがその容器保持面４２がペースト容器５０の外周面に当接されるよう位置調整された状態において、ロック機構によってロックすることによりペースト容器５０が保持されて固定される。

容器ホルダー３０を構成する蓋体３２は、ホルダー本体３１の開口部を内部に受容した状態で、ホルダー本体３１の開口部に装着される有底円筒状の蓋体本体３３を備えている。この蓋体本体３３の端壁中央部には、厚み方向に貫通して延びる貫通孔３３ａが形成されている。

蓋体３２には、回転バー１５の公転に伴う径方向外方に向かう遠心力の作用によって、ペースト容器５０をホルダー本体３１の底壁に押圧する押圧手段３４が、ホルダー本体３１に対して自転中心軸Ｂが延びる方向に移動可能に設けられている。
押圧手段３４は、蓋体本体３３の貫通孔３３ａ内に挿通状態で、蓋体本体３３に対して移動可能に設けられた軸部３６と、この軸部３６の一端に固定された押圧ヘッド部３５とにより構成されている。この例における押圧ヘッド部３５は、ホルダー本体３１の内径寸法より若干小さい外径寸法を有する有底円筒状であって、ホルダー本体３１に対して自転中心軸Ｂが延びる方向に移動可能に設けられている。押圧ヘッド部３５の端壁の内面は、例えば自転中心軸Ｂに垂直な平坦面とされており、従って、押圧ヘッド部３５は、ペースト容器５０を受容した状態で、ペースト容器５０の上面に対して面接触する。

押圧手段３４は、一定以上の大きさの質量を有することが必要とされる。押圧手段３４の質量（押圧ヘッド部３５と軸部３６の合計質量）は、例えば５０ｇ以上とされる。この理由は、以下に示す通りである。

図３は、公転回転および自転回転時においてペースト容器に作用する力を概略的に示す観念図である。
上記のペースト混練脱泡装置においては、回転バー１５の回転速度（ペースト容器５０の公転速度）は、例えば４００〜２０００ｒｐｍの範囲内で調整可能とされており、また、回転バー１５の回転によって回転駆動される容器ホルダー３０の回転速度（ペースト容器５０の自転速度）は、例えば回転バー１５の回転速度に対して１／２〜１／５程度の大きさとなるよう設定される。
ペースト容器５０が容器保持固定手段４０によって保持固定されない場合を想定したとき、例えば、ペースト材料５５が収容されたペースト容器５０の質量Ｍを１２０ｇ、公転半径（公転中心軸Ａとペースト容器５０の重心位置との水平方向離間距離）Ｒを８０ｍｍ、ペースト容器５０の公転速度Ｎを２０００ｒｐｍ、自転角度θを４５°とすると、ペースト容器５０に作用する遠心力Ｆは、（式１）Ｆ＝Ｍ×Ｒ×（２π×（Ｎ／６０））² より、４３〔ｋｇｆ〕と算出される。すなわち、ペースト容器５０を横転させる方向に作用する力Ｆｃｏｓθは３０．４〔ｋｇｆ〕、ペースト容器５０によるホルダー本体３１の底壁を押圧する力はＦｓｉｎθ（図１参照。）は、３０．４〔ｋｇｆ〕である。

而して、遠心力Ｆ自体には、自転中心軸方向上方に向かう成分は存在しない。しかし、ペースト容器５０の底面の外端位置Ｏを基点にしてペースト容器５０を横転回転させるトルクＴが発生している。
例えば、ペースト容器５０の高さｈを６０ｍｍ、ペースト容器５０の外径ｄをφ４０ｍｍとすると、自転中心軸Ｂに沿った断面において、ペースト材料５５の表面の、ペースト容器５０の内周面に対してなす角度αは、３３．７°となるから、トルクＴは、（式２）Ｔ＝ｆ×Ｌ＝Ｆｃｏｓθ・ｃｏｓα×Ｌより、２５．３Ｌ〔Ｎ・ｍ〕と算出される。従って、ペースト容器５０の横転に起因する、自転中心軸方向上方に向かう力ｆｕは、（式３）ｆｕ＝（Ｔ／２Ｌ）ｓｉｎαより、７〔ｋｇｆ〕（６８．６〔Ｎ〕）と算出される。

従って、押圧手段３４によるペースト容器５０を自転中心軸方向下方に押圧する力Ｆｐ（図１参照。）が、ペースト容器５０の横転に起因する自転中心軸方向上方に向かう力ｆｕより大きくなるよう、押圧手段３４の質量ｍ〔ｇ〕を設定すればよいこととなる。
例えば、押圧手段３４の重心位置の公転半径Ｒｐを（２／３）Ｒ（＝５３ｍｍ）とし、押圧手段３４に作用する遠心力をＰ（図１参照。）とすると、（式４）ｆｕ＜Ｆｐ＝Ｐｓｉｎθ＝ｍＲｐ×（２π（Ｎ／６０）² ｓｉｎθより、ｍ＞４２〔ｇ〕と算出される。
以上のように、押圧手段３４の質量が、少なくとも５０ｇ以上とされていれば、ペースト容器５０が、容器保持固定手段４０によって十分に保持固定されない状態とされた場合であっても、ペースト容器５０が横転するなどの不具合が生ずることを回避することができる。

以下、上記のペースト混練脱泡装置の動作について説明する。
混練すべきペースト材料が収容されたペースト容器５０をホルダー本体３１内に載置した状態において、蓋体３２をホルダー本体３１に装着することにより、押圧手段３４がその自重により自転中心軸方向下方に移動されて押圧ヘッド部３５の端壁の内面がペースト容器５０の上面に当接された状態とされる。そして、手動回転体４５を回転させることによりペースト容器５０が容器ホルダー３０によって保持固定される。

ペースト容器５０が容器ホルダー３０に保持固定された状態において、駆動モータ１０が駆動されると、公転用駆動回転軸１１が回転してこれに固定された回転バー１５が水平面内において公転中心軸Ａを中心として回転駆動される。この回転バー１５の回転は、重量バランサー１３の公転中心軸Ａからの距離を適正に設定することにより、円滑で安定なものとなる。一方、図示しない速度検知手段によって回転バー１５の回転速度の監視が行われ、速度検知手段からの検知信号に基づいて回転バー１５の回転速度が適正な大きさに調整される。

回転バー１５の回転駆動に伴って、駆動モータ１０の動力が動力伝達機構によって自転用駆動回転軸２０に伝達されて自転用駆動回転軸２０が自転中心軸Ｂを中心として回転駆動される。これにより、自転用駆動回転軸２０に固定された容器ホルダー３０およびペースト容器５０が、公転中心軸Ａの周りを公転しながら自転中心軸Ｂを中心として自転することとなる。このとき、容器ホルダー３０の公転および自転による遠心力Ｆの作用によって、蓋体３２に設けられた押圧手段３４がペースト容器５０を上方から押圧するため、ペースト容器５０が適正な姿勢で保持固定された状態が維持される。
従って、ペースト容器５０内のペースト材料は、公転運動による遠心力の作用を受けながら、同時に自転運動による作用を受けることによって、十分な混練、脱泡作用を受けることとなる。

而して、上記構成のペースト混練脱泡装置においては、基本的には、手動回転体４５を回転させることにより動作される保持具４１によって、ペースト容器５０が容器ホルダー３０に保持固定される。然るに、ペースト容器５０が保持具４１によって十分に保持固定されていない場合であっても、上記のペースト混練脱泡装置によれば、容器ホルダー３０の公転および自転に伴う遠心力の作用によって、押圧手段３４が、ペースト容器５０の横転に起因する自転中心軸方向上方に向かう力に抗って、ペースト容器５０を自転中心軸方向上方から押圧して、ペースト容器５０を保持固定することができる。従って、例えばペースト容器５０の大きさに応じたアダプタ等を用いることなしに、ペースト容器５０を確実に保持固定することができると共に、ペースト容器５０が適正な姿勢で保持固定された状態を維持することができて所期の混練脱泡処理を確実に行うことができる。また、ペースト容器５０の大きさ（外径寸法）に対する制約が実質的になくなって、種々の大きさのものに対応するものとして構成することができ、高い汎用性を得ることができる。

図４は、容器ホルダーの他の例における構成の概略を示す断面図である。図５は、図４に示す容器ホルダーにおける押圧手段の構成を示す斜視図であり、図６は、図４に示す容器ホルダーにおける押圧手段の底面図である。
この容器ホルダー３０における蓋体３２は、押圧手段３４を構成する押圧ヘッド部の構成が異なる他は、図１に示すものと同一の構成を有する。図４乃至図６においては、図１に示す構成のものと同一の構成部材については同一の符号を付しており、便宜上、説明を省略する。

この例における押圧手段３４を構成する押圧ヘッド部３５ａは、ホルダー本体３１の内径寸法より若干小さい外径寸法を有する有底円筒状であって、ホルダー本体３１に対して自転中心軸Ｂが延びる方向に移動可能に設けられている。
押圧ヘッド部３５ａの内部には、平面よりなる段差面３８ａが周方向に螺旋状に渦を巻くように延びる環状段差部３８が、軸方向端壁側に向かうに従って内径が小さくなるよう、形成されている。この環状段差部３８は、容器ホルダー３０の自転方向への周回に伴って段差面３８ａと端壁３５１内面との軸方向の離間距離が小さくなる状態、すなわち、螺旋巻き方向が自転方向と一致する状態で、形成されている。３５２は、軸部固定用のネジ装着用貫通孔である。図５および図６においては、便宜上、段差面３８ａに斜線を付してある。

例えば、作業者が容器ホルダー３０の手動回転体４５を締め忘れたことを想定したとき、上述したように、ペースト容器５０は押圧手段３４によって保持固定されて横転等の事故が生ずることを回避することができる。しかしながら、ペースト容器５０がその中心軸が自転中心軸Ｂと一致しない状態で保持されているときには、押圧ヘッド部の端壁の内面が平坦面であれば、公転回転および自転回転中にペースト容器５０の位置が移動修正されることはない。
然るに、押圧ヘッド部３５ａの内部に環状段差部３８が形成されていることにより、押圧ヘッド部３５ａとペースト容器５０との当接面にはすべりが生じるので、公転回転および自転回転中、ペースト容器５０を上方から押圧する押圧手段３４は、段差面３８ａの作用によって、軸方向下方に向かって進行する。これに伴って、ペースト容器５０は、環状段差部３８に係る押圧ヘッド部３５ａの内周面（テーパ面３８ｂおよび軸方向の延びる垂直面３８ｃ）によって案内されて自転中心軸Ｂに向かって径方向に移動される。これにより、ペースト容器５０の中心軸の自転中心軸Ｂに対する位置ずれが矯正され、ペースト容器５０の中心軸が自転中心軸Ｂと一致した状態とされる。この状態においては、押圧ヘッド部材３５ａの端壁３５１の内面がペースト容器５０の上面に当接されてペースト容器５０が押圧される。従って、ペースト容器５０をその中心軸を自転中心軸Ｂと一致させた状態において確実に保持固定することができ、所期の混練脱泡処理を行うことができる。

また、容器ホルダー３０の自転方向が自転中心軸上方から見て時計方向（自転駆動回転軸２０の回転方向が右回転）であり、環状段差部３８が螺旋巻き方向が自転方向と一致する状態で形成されていることにより、ペースト容器５０の蓋が外れることを回避することができる。すなわち、ペースト容器５０の蓋は螺合装着されており、通常、螺合装着部は右ネジにより構成されていることから、ペースト容器５０が容器ホルダー３０内で回転にすべりが発生している分、ペースト容器５０の蓋は締まることとなるためである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、押圧手段は、遠心力の作用を受けて自転中心軸が延びる方向に上方からペースト容器を押圧するよう構成されていれば、上記実施の形態に係る構成のものに限定されない。
また、本発明のペースト混練脱泡装置においては、例えば回転バーの長さ、公転中心軸と自転中心軸（ペースト容器の中心軸）とがなす角度の大きさ、回転バーにおける容器ホルダーの固定位置等は、特に限定されるものではなく、混練すべきペースト材料の種類およびその他の条件に応じて適宜に変更することができる。
さらにまた、回転バーの代わりに回転テーブルなどの他の公転用回転体を用いることができ、容器ホルダーを複数個設けることも可能である。

本発明は、例えば、半田付け用ソルダーペーストの混練、脱泡処理や、例えば薬局におけるペースト状の薬の調合（混練）等に好適に適用することができる。

１０ 駆動モータ
１１ 公転用駆動回転軸
１２ プーリ
１３ 重量バランサー
１５ 回転バー
１５ａ 一端側部分
１６ 屈曲プーリ
１８ ベアリング
２０ 自転用駆動回転軸
２１ プーリ
２２ ベルト
３０ 容器ホルダー
３１ ホルダー本体
３２ 蓋体
３３ 蓋体本体
３３ａ 貫通孔
３４ 押圧手段
３５ 押圧ヘッド部
３５ａ 押圧ヘッド部
３５１ 端壁
３５２ ネジ装着用貫通孔
３６ 軸部
３８ 環状段差部
３８ａ 段差面
３８ｂ テーパ面
３８ｃ 垂直面
４０ 容器保持固定手段
４１ 保持具
４２ 容器保持面
４５ 手動回転体
５０ ペースト容器
５５ ペースト材料
Ａ 公転中心軸
Ｂ 自転中心軸

Claims (3)

1. 鉛直方向に延びる公転中心軸の周りに公転される公転用回転体と、当該公転用回転体の周回縁部において、前記公転中心軸と交叉する状態で延びる自転中心軸を中心に自転自在に設けられた、混練すべきペースト材料が収容されたペースト容器を保持する容器ホルダーと、前記公転用回転体を回転させる駆動機構とを備えてなり、
   前記容器ホルダーは、有底円筒状のホルダー本体と、当該ホルダー本体の開口部に着脱自在に装着される蓋体とを備えており、当該蓋体には、前記公転用回転体の公転に伴う遠心力の作用によって、前記ペースト容器を当該ホルダー本体の底壁に押圧する押圧手段が、当該ホルダー本体に対して前記自転中心軸が延びる方向に移動可能に設けられており、
   前記押圧手段は、前記ペースト容器を受容する有底円筒状の押圧ヘッド部を備えており、
   当該押圧ヘッド部の内部には、段差面が螺旋状に渦を巻くよう延びる環状段差部が、軸方向端壁側に向かうに従って内径が小さくなるよう、形成されていることを特徴とするペースト混練脱泡装置。
2. 前記押圧手段の前記ペースト容器に対する当接面が平面であることを特徴とする請求項１に記載のペースト混練脱泡装置。
3. 前記容器ホルダーの自転方向が自転中心軸上方側から見て時計方向であり、
   前記環状段差部は、前記容器ホルダーの端壁側から開口側に向かう螺旋巻き方向が前記容器ホルダーの自転方向と一致する状態で、形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のペースト混練脱泡装置。

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