JP6705968B2

JP6705968B2 - 公転自転装置

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Publication number: JP6705968B2
Application number: JP2015079925A
Authority: JP
Inventors: 公文代　敏男; 敏男公文代; 徹也坂田; 文彦高岡; 奥村　勝弥; 勝弥奥村
Original assignee: Shashin Kagaku Co Ltd
Current assignee: Shashin Kagaku Co Ltd
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2035-04-09
Also published as: JP2016198711A; CN107427796B; DE112016001633T5; WO2016163267A1; CN107427796A

Description

本発明は、材料の撹拌と脱泡を目的とする他、材料の混合、分散、反応、洗浄、合成、希釈等の材料の生成プロセス（生成処理）を実現することができる公転自転装置に関する。

従来、この種の公転自転装置としては、材料（被処理物）を収容する容器を回転部上に備え、該容器は、回転部の回転によって公転するだけでなく、回転部上で容器自体が回転することによって自転もするように構成されたものが公知である。このような公転自転装置にあっては、回転部を回転させるための公転モータが設けられるだけでなく、容器の下方に自転用モータが容器と一緒に公転するように設けられたものが既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２８９２５３号公報

上記特許文献１では、自転用モータが、回転部と一体的に公転する構成であるため、公転中は常に自転モータの回転軸に遠心力が作用してしまう。このように、遠心力を受けながら自転モータの回転軸を回転させると、自転モータ内の摺動部位における乾燥摩擦が発生するなど、耐久性が低下し改善の余地があった。

そこで、本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その解決しようとするところは、自転モータの耐久性及び信頼性の高い公転自転装置を提供することにある。

即ち、本発明の公転自転装置は、前述の課題解決のために、公転軸心回りに回転可能に構成され、自転軸心が設けられた回転部と、被処理物を収容可能な容器を保持する容器ホルダーであって、前記回転部に設置されて自転軸心回りに自転可能になると共に該回転部の公転軸心回りの回転によって公転する容器ホルダーと、前記回転部に取り付けられ、前記容器ホルダーを自転させる自転モータとを備え、前記自転モータの回転軸心と前記公転軸心とを同一軸心上に設定し、前記自転モータの回転軸の回転力を前記容器ホルダーの自転力に変換する変換機構を備え、前記公転軸を駆動することにより前記回転部を回転させる公転モータを有する公転機構を備え、前記自転モータの回転軸が前記公転軸に回転自在に外嵌されていることを特徴とする。

上記構成の公転自転装置では、公転軸心回りの回転によって回転部と共に自転モータが回転しても、自転モータの回転軸心と公転軸心とが同一軸心上に設定されているため、自転モータにかかる遠心力が自転モータの回転軸に対して均一に加わることになる。そして、自転モータの動力が変換機構によって容器を保持する容器ホルダーの自転力に変換されて、容器を確実に自転させることができる。

また、前記公転自転装置は、前記自転モータと前記変換機構とで前記容器ホルダーを自転軸心回りに回転させる自転機構を構成し、前記公転機構及び前記自転機構を支持するための固定ベースを備え、前記自転モータが、前記回転部上に取り付けられ、前記固定ベースの上に前記回転部が配設されていることが好ましい。

上記構成によれば、公転機構及び前記自転機構を支持するために本来的に備える固定ベースの上に、回転部を配設することによって、回転部と固定ベースとの距離を小さくすることができ、装置全体の重心を下げて安定よく装置を駆動させることができる。

また、公転自転装置は、前記公転モータが前記固定ベースに取り付けられていることが好ましい。

上記構成によれば、公転モータが固定ベースに取り付けられることによって、装置の高さ方向においてコンパクト化を図ることができる。

また、公転自転装置は、前記回転部上に前記容器ホルダーが複数設けられ、かつ、前記複数の容器ホルダーが前記自転モータよりも水平方向外側に配置されていることが好ましい。

上記構成によれば、複数の容器ホルダーが自転モータよりも水平方向外側に配置されることによって、装置の高さ方向においてより一層コンパクト化を図ることができる。

また、公転自転装置は、前記公転モータ及び前記自転モータが、ダイレクトドライブモータであることが装置の高さ方向のコンパクト化において有利になる。

本発明における公転自転装置にあっては、自転モータにかかる遠心力が自転モータの回転軸に対して均一に加わるように、自転モータの回転軸中心を公転軸中心と同一軸心上に設定することによって、自転モータの耐久性の高い公転自転装置を提供することができる。

本発明に係る公転自転装置の一実施形態を示す全体図である。容器ホルダーを示す拡大図である。自転モータの装着部を示す拡大図である。公転モータの装着部を示す拡大図である。

以下、本発明に係る公転自転装置の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。この公転自転装置は、材料（被処理物）の撹拌と脱泡を目的とする他、材料の混合、分散、反応、洗浄、合成、希釈等の材料の生成プロセス（生成処理）を実現することができる装置である。材料としては、医療用（主／補助）材料や電子部品材料、液晶などの表示装置に使用される材料、プラスチック等樹脂材料、印刷機のインキ、食品等、その他、流体、半導体、固体、粉体などに使用される材料などがあげられる。また、当該被処理物は上記材料に限定されるものではない。

本実施形態における公転自転装置１を図１に基づいて説明する。図１において、紙面の長手方向を左右方向とし、紙面と直交（貫通）する方向を前後方向として説明する。公転自転装置１は、多数の構成要素からなり、具体的には、公転軸心Ｘ１回りに回転可能に構成された回転部２、材料を収容可能に構成され回転部２に設置されて自転軸心Ｘ２回りに自転可能になるとともに回転部２の公転軸心Ｘ１回りの回転によって公転可能になる複数（ここでは２個）の容器ホルダー３と、複数の容器ホルダー３内それぞれに一体回転自在に収容される容器ホルダー３と同数の着脱自在な容器４と、容器ホルダー３，３を回転部２で自転させる自転機構５と、回転部２を回転させることにより容器ホルダー３，３を公転させる公転機構６とを備えている。図１では、容器４，４の上端が開放されている状態を示しているが、材料を容器４，４に入れてから、容器４，４の上端を図示していない蓋で閉塞することになる。

前記構成の公転自転装置１は、ケーシング７内に収容され、そのケーシング７は、略矩形状（長方形又は正方形）の底板８と、底板８の上方空間を閉塞するケーシング本体９とから構成されている。また、底板８の４つの角部には、上下方向（縦向き）の固定部材１０（図１では２つのみ図示）がそれぞれ設置されており、各固定部材１０には、防振機構１１の一端が取り付けられ、これら４個の防振機構１１を介して水平面を有する固定ベース１２が固定されている。この固定ベース１２は、公転自転装置１に本来的に備える固定部材を構成している。そして、固定ベース１２には、公転自転装置１を構成する自転機構５及び公転機構６を含む前記構成要素が支持されて（取り付けられて）いる。尚、防振機構１１は、自己制振性を有する構造であれば、どのようなものから構成されていてもよい。

回転部２は、縦向きの公転軸心Ｘ１を有する公転軸１３に貫通して一体回転するよう取り付けられた水平で板状の水平板部２Ａと、この水平板部２Ａの前後両端に取り付けられ前後方向視において略逆台形状の前後一対の前後板部２Ｂ，２Ｂ（図１では後板部のみ図示）とを備えている。

前後板部２Ｂ，２Ｂの左右両端部に、容器ホルダー３，３を回転自在に支持する支持部材１４，１４が固定されている。各支持部材１４は、上端に向かうほど公転軸心Ｘ１側に位置する傾斜姿勢になっている。その傾斜角度は、約４５度になっているが、他の任意の傾斜角度であってもよいし、傾斜していない上下（縦）姿勢であってもよい。また、各容器４は、容器ホルダー３で保持されている。また、各容器ホルダー３は、図２に示すように、上方が開放され、有底円筒状の容器４を嵌め込んで一体回転可能な凹部３Ａが形成されている。さらにまた、各容器ホルダー３は、自転軸心Ｘ２回りで回転する回転軸３Ｂを備え、上下に設けられたベアリング１５，１６を介して支持されている。

公転機構６は、図１及び図４に示すように、固定ベース１２に取り付けられた公転モータである公転用ダイレクトドライブモータ１７と、公転用ダイレクトドライブモータ１７の略中心部に上下一対のベアリング１９，２０を介して貫通支持されるとともに公転用ダイレクトドライブモータ１７にて公転軸心Ｘ１回りで回転される前述した公転軸１３とを備えている。

公転用ダイレクトドライブモータ１７は、固定ベース１２の略中心部に形成された円形の貫通孔（図示せず）に挿入された状態で固定ベース１２に図示していないビス等で固定されている。また、公転用ダイレクトドライブモータ１７は、ケーシング１７Ａと、ケーシング１７Ａ内に収容されるステータ（図示せず）と、ロータ（図示せず）とを備える。ステータに電力供給することによって、ロータが回転して公転軸１３を回転させる。これによって、回転部２が公転軸心Ｘ１回りに回転し、容器４，４を公転させる。公転用ダイレクトドライブモータ１７への電力供給は、図示していない電線（ケ―ブル）を介して供給される。

自転機構５は、自転モータである自転用ダイレクトドライブモータ１８と、自転用ダイレクトドライブモータ１８の回転軸（出力軸）を構成する自転用駆動軸２３の回転力を容器４，４の自転力に変換する変換機構２４とを備えている。自転用駆動軸２３は、内部が中空の軸に構成され、かつ、公転軸心Ｘ１の上部に上下一対のベアリング２１，２２を介して回転自在に外嵌されている。

自転用ダイレクトドライブモータ１８は、回転部２の水平板部２Ａ上に載置されてビス等で固定されている。また、自転用ダイレクトドライブモータ１８は、ケーシング１８Ａと、ケーシング１８Ａ内に収容されるステータ（図示せず）と、ロータ（図示せず）とを備える。ステータに電力供給することによって、ロータが回転して自転用駆動軸２３を回転させる。これによって、変換機構２４を介して回転軸３Ｂ（図２参照）が自転軸心Ｘ２回りに回転し、容器４を自転させる。尚、自転用ダイレクトドライブモータ１８への電力の供給は、電磁誘導作用によって非接触で電力を供給する電磁誘導送電手段（図示せず）を用いることができる。この電磁誘導送電手段は、２つの巻線（コイル）を対向して設けられたものから構成される。

また、自転用ダイレクトドライブモータ１８の回転軸心Ｘ３と公転軸１３の公転軸心Ｘ１とを同一軸心上（同一軸の公転軸１３上）に設定している。従って、公転軸心Ｘ１回りの回転によって回転部２と共に自転用ダイレクトドライブモータ（自転モータ）１８が回転しても、自転モータ１８の回転軸心Ｘ３と公転軸心Ｘ１とが同一軸心上に設定されているため、自転モータ１８にかかる遠心力が自転モータ１８の自転用駆動軸（回転軸）２３に対して均一に加わることになる。よって、自転用ダイレクトドライブモータ（自転モータ）１８の耐久性の高い公転自転装置を提供することができる。また、自転用ダイレクトドライブモータ１８は、回転部２上に設けられるとともに、２つの容器４，４よりも公転軸心Ｘ１寄りの位置に配置されている。換言すれば、回転部２上の回転中心に自転用ダイレクトドライブモータ１８が配置され、回転部２上の回転中心よりも外側の位置、つまり自転用ダイレクトドライブモータ１８の水平方向外側（横外方）に２つの容器４，４が配置されている。これにより、装置の高さ方向においてより一層コンパクト化を図ることができる。

変換機構２４は、容器ホルダー３の回転軸３Ｂと自転用駆動軸（回転軸）２３とを連動させる連動機構から構成されている。連動機構２４は、自転用駆動軸２３に一体回転するように外嵌された伝動ギヤ２５と、容器ホルダー３に一体回転するように外嵌されかつ伝動ギヤ２５に噛み合うよう配置された容器ホルダー用ギヤ２６とから構成されている。ここでは、伝動ギヤ２５の外径寸法と容器ホルダー用ギヤ２６の外径寸法とを略同一の大きさにしているが、異なる大きさにして実施することもできる。伝動ギヤ２５の外径寸法と容器ホルダー用ギヤ２６の外径寸法とを変更して、両者のギヤ比を適宜変更することにより、同一回転数において容器４，４に作用する遠心力が増減するように設定することも可能である。変換機構２４で伝達される回転方向を正転方向と逆転方向とに切り替えることができる切り替え機構を設けて実施することも可能である。従って、自転用ダイレクトドライブモータ１８を駆動すると、自転用駆動軸２３からの回転力が伝動ギヤ２５から容器ホルダー用ギヤ２６，２６へ伝達され、容器ホルダー３，３が回転する。これにより、容器４，４が回転して容器４，４内の材料が処理（例えば撹拌脱泡処理）される。

前述したように、固定ベース１２の上に回転部２を配設することによって、回転部２と固定ベース１２との距離を小さくすることができ、装置全体の重心を下げて安定よく装置を駆動させることができる。

また、公転軸１３を駆動する公転用ダイレクトドライブモータ（公転モータ）１７が固定ベース１２に取り付けられることによって、装置の高さ方向においてコンパクト化を図ることができる。特に、自転モータ及び公転モータをダイレクトドライブモータで構成することによって、装置の高さ方向のコンパクト化において有利になる。

尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ダイレクトドライブモータ１７，１８の具体的構成は、図１、図３及び図４に示す構成以外であってもよい。

前記実施形態では、回転部２の上に自転モータ１８を取り付けたが、回転部２の下に自転モータ１８を取り付けてもよい。

また、前記実施形態では、公転モータ１７を固定ベース１２に貫通した状態で取り付けたが、公転モータ１７を固定ベース１２上に載置した状態で取り付ける、又は、固定ベース１２の下面にモータ上面を当接した状態で公転モータ１７を取り付けてもよい。また、自転モータ１８を公転モータ１７の上方に配置したが、これとは反対に、自転モータ１８を公転モータ１７の下方に配置して実施してもよい。

また、前記実施形態では、容器４を複数、具体的には２個であるが、３個以上設けてもよいし、容器４を１個のみ設けて実施することもできる。また、図１では、容器４を備えた公転自転装置１を示したが、容器ホルダー３のみを備えた公転自転装置１であってもよい。この場合、容器ホルダー３へ装着する容器４を用意することになる。

また、前記実施形態では、変換機構２４としてギヤ式のものを示したが、ベルト式のもの、チェーン式のもの、ギヤを介してシャフトを連結してなるシャフトドライブ機構の一つ又はそれらのうちの少なくとも２つを組み合わせた変換機構であってもよい。

１…公転自転装置、２…回転部、２Ａ…水平板部、２Ｂ…前後板部、３…容器ホルダー、３Ａ…凹部、３Ｂ…回転軸、４…容器、５…自転機構、６…公転機構、７…ケーシング、８…底板、９…ケーシング本体、１０…固定部材、１１…防振機構、１２…固定ベース、１２Ａ…貫通孔、１３…公転軸、１４…支持部材、１５，１６…ベアリング、１７…公転用ダイレクトドライブモータ（公転モータ）、１７Ａ…ケーシング、１７Ｂ…ステータ、１７Ｃ…ロータ、１７ａ…底板、１７ｂ…ケーシング本体、１７Ｈ，１７Ｋ…貫通孔、１８…自転用ダイレクトドライブモータ（自転モータ）、１８Ａ…ケーシング、１９，２０，２１，２２…ベアリング、２３…自転用駆動軸（回転軸）、２４…変換機構（連動機構）、２５……伝動ギヤ、２６…容器ホルダー用ギヤ、Ｘ１…公転軸心、Ｘ２…自転軸心、Ｘ３…回転軸心

Claims

公転軸心回りに回転可能に構成され、自転軸心が設けられた回転部と、被処理物を収容可能な容器を保持する容器ホルダーであって、前記回転部に設置されて自転軸心回りに自転可能になると共に該回転部の公転軸心回りの回転によって公転する容器ホルダーと、前記回転部に取り付けられ、前記容器ホルダーを自転させる自転モータとを備え、
前記自転モータの回転軸心と前記公転軸心とを同一軸心上に設定し、前記自転モータの回転軸の回転力を前記容器ホルダーの自転力に変換する変換機構を備え、
前記公転軸を駆動することにより前記回転部を回転させる公転モータを有する公転機構を備え、前記自転モータの回転軸が前記公転軸に回転自在に外嵌されていることを特徴とする公転自転装置。
前記自転モータと前記変換機構とで前記容器ホルダーを自転軸心回りに回転させる自転機構を構成し、前記公転機構及び前記自転機構を支持するための固定ベースを備え、前記自転モータが、前記回転部上に取り付けられ、前記固定ベースの上に前記回転部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の公転自転装置。
前記公転モータが前記固定ベースに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の公転自転装置。
前記回転部上に前記容器ホルダーが複数設けられ、かつ、前記複数の容器ホルダーが前記自転モータよりも水平方向外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の公転自転装置。
前記公転モータ及び前記自転モータが、ダイレクトドライブモータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の公転自転装置。