JP7039764B1 - 計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、厚みを小さくすることができ、それにより被計量物を載置するのが容易な計量装置を提供する。【解決手段】 本発明の計量装置６０は、第１のロードセル１ａ、及び前記第１のロードセル１ａから間隔を空けて位置している第２のロードセル１ｂ、前記第１及び第２のロードセル１ｂ上のそれぞれにある、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂ、並びに前記第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂに支持される支持部３ａ、被計量物２００を載置する載置部３ｂ、及び前記支持部３ａと前記載置部３ｂとの間の連結部３ｃを有する載置プレート３を具備する計量装置６０であって、前記第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの少なくとも一方が、前記被計量物２００の重量を測定することができ、かつ前記載置プレート３は、計量前の状態で地面に支持されるように構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、計量装置に関する。特に、本発明は、被計量物を載置するのが容易な計量装置に関する。

非常に重量の大きい被計量物を計量するためには、被計量物を計量装置に載置することが困難な場合がある。すなわち、計量をするためのロードセルは一定の厚みを有する必要があり、計量装置を地面に埋め込めない場合には、ロードセルの厚みの分だけ、被計量物を高さ方向に移動させる必要があるためである。この場合、計量装置にスロープを設置して、スロープを通じて計量装置上まで被計量物を移動させることが通常である。

しかし、スロープを用いても、被計量物の性質上及び／又は計量装置が置かれる位置の関係上、計量装置に載置させることが困難な場合は多い。したがって、計量装置の厚みを小さくして、被計量物を計量装置に載置しやすくすることが重要である。

特許文献１は、トラック等の自動車用の計量装置を開示しており、ロードセルを被計量物である車両の下側ではなく、車輪と車輪の間及び車輪の外側に配置することによって、計量装置全体の厚みを小さくしている。

実用新案登録第３２０３０６５号公報

特許文献１に記載の計量装置は、数トンの重さの自動車を計量するという性質上、ロードセルとロードセルの間に設置する載置板の厚みを強度の観点から非常に大きくする必要があった。その一方で、特許文献１に記載の計量装置は、スロープを使用すれば自動車自体は容易に計量装置上に移動させることができるため、多少の厚さがあったとしても問題はなかった。

しかし、特許文献１に記載の計量装置に、台車等を用いて重量の大きな被計量物を載置しようとした場合、そのわずかな厚みが非常に問題になる。スロープを使用したとしても、人力では事故が発生する可能性があり、また例えば工場内で無人搬送車（ＡＧＶ）を用いて重量物を計量装置上に移動させようとする場合には、スロープの角度を非常に低くする必要があり、工場内にスロープのスペースを大きく取る必要があるためである。

そこで、本発明は、厚みを小さくすることができ、それにより被計量物を載置するのが容易な計量装置を提供することを目的とする。

１つの実施形態において、計量装置は、
第１のロードセル、及び前記第１のロードセルから間隔を空けて位置している第２のロードセル、
前記第１のロードセル及び第２のロードセル上のそれぞれにある、第１及び第２の昇降システム、並びに
前記第１及び第２の昇降システムに支持される支持部、被計量物を載置する載置部、及び前記支持部と前記載置部との間の連結部を有する載置プレート
を具備する、計量装置であって、
前記第１及び第２のロードセルの少なくとも一方が、被計量物の重量を測定することができ、かつ
前記載置プレートは、計量前の状態で地面に支持されるように構成されている。

この計量装置は、被計量物を載置する載置プレートが、計量前の状態で地面に支持されているため、例えば載置部の底面が接地している場合には被計量物を載置部の厚み分だけ高さ方向に持ち上げれば、被計量物を載置プレートに載置させることができる。しかし、載置プレートが地面に支持されている状態では、被計量物の重量を正確に計量できないため、この計量システムは、昇降システムが組み合わされている。昇降システムは、載置プレートを高さ方向に持ち上げることができ、昇降システムによって載置プレートが地面から離れた時に初めて、ロードセルが載置プレート及びその載置物の重量の全量がロードセルに掛かり、その重量を計量することができるようになる。なお、その昇降システムはロードセル上にあるため、ロードセルは、被計量物の重量に加えて、昇降システム及び載置プレートの重量も計量するが、被計量物以外の重量は事前にわかっているため、被計量物の重量のみを計算することができる。

１つの実施形態において、計量前の状態で、前記載置部の底面が接地しており、載置プレートの載置部の厚みは３０ｍｍ以下である。

このような実施形態では、被計量物を持ち上げる高さが３０ｍｍ以下で済み、人力であったとしても、スロープと台車を使えばかなりの重量物であったとしても、比較的容易に計量装置の載置部に被計量物を持ち上げることができる。

１つの実施形態において、載置部上に、さらにターンテーブルを含む。

このような実施形態では、被計量物を載せた後に、被計量物の向きを変更することができるため好ましい。

１つの実施形態において、計量装置は、載置プレートの一部を持ち上げることで載置プレートを傾けることができる、第３の昇降システムをさらに具備する。さらなる実施形態において、被計量物は、液体を含む樹脂製ドラムである。

このような実施形態では、被計量物を載せた後に、被計量物を傾けることができる。被計量物が液体を含む容器でそれを水平に置いておく場合、計量装置上でその容器から液体を抜出していくと、液体を最後まで抜き出すことが困難になるが、容器を傾けることができれば、液体を最後まで抜き出すことが容易になることがある。被計量物が、樹脂製ドラムである場合には特に、内容物の液体が底部の周辺部分に集中するため、樹脂製ドラムを傾けられることが好ましい。

１つの実施形態において、本発明は、上面に開口を有する容器に棒状体を自動で挿入して、前記容器に液体を注入し又は前記容器から液体を抽出する、液体注入及び抽出装置であって、上記のような計量装置を具備する、液体注入及び抽出装置である。

このような実施形態は、計量装置上で容器に液体を注入して充填することができ、又は容器から液体を直接抽出して液体の使用場所に液体を供給することができ、またその充填量又は使用量が計量装置によって測定できるため好ましい。これは、さらに上記の第３の昇降システムと組み合わせることで特に有利な装置とすることができる。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置で液体を注入又は抽出する容器には、１００ｋｇ以上１０００ｋｇ以下の液体が含まれる。

このような実施形態においては、人力での容器の運搬が台車等を用いたとしても非常に困難である一方で、ＡＧＶ等を用いて容器を計量装置の載置台まで移動できる範囲の重量であるため好ましい。

１つの実施形態においては、容器中の液体は、半導体製造プロセスで用いられる研磨スラリー又は薬液である。

このような実施形態においては、非常に高いクリーン度が求められ、工程の全自動化が望まれているため、全自動化された液体注入及び抽出装置と高い相乗効果が得られる。

本発明によれば、厚みを小さくすることができ、それにより被計量物を載置するのが容易な計量装置を提供することができる。

図１は、本発明の計量装置の１つの実施形態の概略図を示している。 図２は、１の計量装置で被計量物を計量している状態の概略図を示している。 図３は、本発明の計量装置の他の１つの実施形態の概略図を示している。 図４は、図３の計量装置で被計量物を計量している状態の概略図を示している。 図５は、図３の本発明の計量装置の斜視図を示している。 図６は、本発明の計量装置において用いることができるターンテーブルの詳細を示している。 図７は、本発明の液体注入及び抽出装置の１つの実施形態の概略図を示している。 図８は、本発明の液体注入及び抽出装置の他の１つの実施形態の概略図を示している。 図９は、本発明の液体注入及び抽出装置において、容器の中心軸付近で撹拌を行うために、棒状体である撹拌翼を傾斜させた状態を例示している。 図１０は、本発明の液体注入及び抽出装置に容器が運搬された直後の状態を表す斜視図である。 図１１は、本発明の液体注入及び抽出装置に容器が運搬された後に、容器配置台で容器の開口の位置を適切化した状態を表す斜視図である。 図１２は、本発明の液体注入及び抽出装置に容器が運搬された後に、容器配置台で容器の開口の位置を適切化した状態の側面図である。 図１３は、本発明の液体注入及び抽出装置において、棒状体が容器の開口に挿入された状態を表す斜視図である。 図１４は、本発明の液体注入及び抽出装置において、棒状体が容器の開口に挿入された状態を表す側面図である。

本発明を以下の実施形態を例として具体的に説明をするが、本発明はこれによって限定されるものではない。本明細書における各装置、機構、手段等について特に詳細な言及がない場合には、これらについては当業者であれば周知の機械的装置、機構、手段等を用いることができる。各実施形態は、当業者が通常の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、各実施形態について特記していない構成については、他の実施形態と同じ構成又はその実施形態に適した構成を有することができる。

《計量装置》
図１は、本発明の計量装置の１つの実施形態の概略図を示している。図２は、図１の計量装置で被計量物を計量している状態の概略図を示している。図３は、本発明の計量装置の他の１つの実施形態の概略図を示している。図４は、図３の計量装置で被計量物を計量している状態の概略図を示している。図５は、図３の本発明の計量装置の斜視図を示している。

本発明の計量装置６０は、第１のロードセル１ａ、前記第１のロードセル１ａから間隔を空けて位置している第２のロードセル１ｂ、前記第１のロードセル１ａ及び第２のロードセル１ｂ上のそれぞれにある、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂ、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂに支持される支持部３ａ、被計量物２００を載置する載置部３ｂ、及び前記支持部３ａと前記載置部３ｂとの間の連結部３ｃを有する載置プレート３を具備する。ここで、第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの少なくとも一方が、被計量物２００の重量を測定することができ、かつ前記載置プレート３は、計量前の状態で地面８に支持されるように構成されている。

第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂは、互いに間隔を空けて位置している。この間隔の間で、載置プレート３の載置部３ｂが存在しており、それにより被計量物２００が搬入できるようになっている。

第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの少なくとも一方が、被計量物２００の重量を測定することができ、好ましくは第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの両方で被計量物２００の重量を測定することができる。しかし、第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの一方のみが重量を測定する機能を有していればよく、他方は、重量を測定する機能を全く有していなくてもよい。したがって、第１及び第２のロードセルは、その組み合わせによって重量を測定できればよく、その一方は、ロードセルとしての機能を全く有していなくてもよい。一方がロードセルとしての機能を有していない場合には、第１及び第２のロードセルに均等に重量が掛かるように設計した上で、重量を測定するロードセルにおいて測定された重量を２倍にすればよい。

また、ロードセルの数を２つより多く設置した場合、例えば４つ設置してそれらに均等に重量が掛かるようにした場合には、その１つで測定された重量を４倍にすればよい。ロードセルに均等に重量が掛からない場合であっても、測定を行うロードセルに掛かる重量が計算可能であれば、そこから被計量物の重量を計算することができる。

第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの構成は、上記のような機能を有していれば特に限定されない。

第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂは、第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの上に直接的に又は間接的にそれぞれ存在している。すなわち、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂは、第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂに他の物体を存在させずに直接支持されてもよく、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂと第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂとの間に、他の物体が存在していてもよい。

また、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂは、載置プレート３を直接的又は間接的に支持する。すなわち、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂは、載置プレート３との間に他の物体を存在させずに直接支持してよく、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂと載置プレート３との間に、他の物体を存在させて支持していてもよい。

第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂは、被計量物２００が載った載置プレート３を持ち上げて、計量前の状態では載置プレート３が地面８に支持されているが、計量する際に載置プレート３と地面８との間に空間を生じさせることができる。これにより、第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂには、少なくとも、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂ、載置プレート３、及び被計量物２００の重量が掛かることになる。第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂ及び載置プレート３の重量は既知であるため、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂが載置プレート３を持ち上げることで、被計量物２００の重量が測定可能になる。

第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂは、上記のような機能を有していれば特に限定されないが、例えば油圧式シリンダ等のアクチュエータであってもよい。

載置プレート３は、被計量物２００を載置した状態で、ロードセルによって計量される。載置プレート３は、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂに支持される支持部３ａ、被計量物２００を載置する載置部３ｂ、及び支持部３ａと載置部３ｂとの間の連結部３ｃを有する。ここで、載置プレート３は、計量前の状態で地面に支持されるように構成されている。

図１に示されるように、載置プレート３は、載置部３ｂの底面が計量前の状態で接地することができるが、被計量物２００が載置される場所以外の部分で、載置プレートが地面から支持されるように載置プレートを構成することも可能である。ただし、載置部３ｂの底面が接地する場合には、被計量物２００を載置部３ｂに載置するためには、被計量物２００を持ち上げる高さは、載置部３ｂの厚みの分だけで済むため好ましい。

そのため、載置部３ｂの厚みは強度が許す限り厚みが小さいことが好ましい。例えば、載置プレート３が金属製、例えばステンレス製である場合には、その厚みは平均で、５０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、又は１０ｍｍ以下とすることができる。また、厚みは平均で５ｍｍ以上、１０ｍｍ以上、又は１５ｍｍ以上であってもよい。

載置プレートの支持部３ａは、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂに支持される部分である。支持部３ａは、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂの数に対応して少なくとも２箇所存在しているが、特に２箇所に限定されるわけではなく、図５に示されるように、昇降システムが４つある場合には、４箇所存在していてもよい。載置プレートの支持部３ａは、図１に示すように、地面８又は載置部３ｂと平行に、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂの上に延在することができる。

載置プレートの連結部３ｃは、支持部３ａと載置部３ｂとの間に位置する部分であり、例えば図１に示すように、地面８又は載置部３ｂと実質的に垂直に、載置部３ｂの端部から延び、支持部３ａの端部に連結することができる。

載置プレート３は、計量装置６０が載置プレート３の一部を持ち上げることで載置プレート３を傾けることができる、第３の昇降システム４を有している場合、図３に示すように、さらに、第３の昇降システム４に支持される第２の支持部３ｄと、第２の支持部３ｄと載置プレート３の他の部分とを連結する第２の連結部３ｅを有することができる。

第３の昇降システム４は、載置プレート３を傾けることで、被計量物２００の液体の内容物を被計量物２００の一方に偏らせ、それにより液体を外部に抽出する際に、被計量物２００の内部の液体をなるべく全量抽出できるようにする。

この場合、被計量物２００は、液体入りのタンク又はドラムであり、特に高価な薬液をそのタンク又はドラムから抽出する際には有用である。また、タンク又はドラムが樹脂製である場合には、その底部は平らではなく、通常はその成形上の理由から三角錐形状になっている。この場合には、特に第３の昇降システム４が存在することが好ましい。

第３の昇降システム４は、第１のロードセル１ａ又は第２のロードセル１ｂのいずれかに支持される。例えば、図５に示されるように、第３の昇降システムは、２つの第２の昇降システム２ｂ，２ｄの間の載置プレート３が存在しない場所で、第２のロードセル１ｂ上に存在している。

第３の昇降システム４は、上記のような機能を有していれば特に限定されないが、例えば油圧式シリンダ等のアクチュエータであってもよい。

計量装置６０が、液体注入及び抽出装置の一部として用いられる場合には、載置プレート３の載置部３ｂ上にさらに、被計量物２００である液体容器のための容器配置台４０を有していてもよい。例えば、容器配置台４０は、容器を周方向に移動させることができるターンテーブルであってもよい。例えば、図６は、容器配置台４０が、円形プレート状のターンテーブルを含む例を示している。この容器配置台４０は、その全外周の約２／３にわたって側壁４１を有している。側壁４１は、円形プレート状の容器配置台４０の外周において垂直に立設されており、容器配置台４０には、側壁のない部分４２から容器２００が無人搬送車又は台車２２０によって運搬されてくる。

容器配置台４０の側壁４１には、歯車４３が設けられており、モーター４４に設けられた歯車（図示せず）と共に、ラックアンドピニオン機構によって、容器配置台４０全体が回転運動できるように構成されている。

容器配置台４０の厚みは小さいことが好ましい。例えば、容器配置台４０の厚みは、側壁４３を除いて、液体注入及び抽出装置１００が設置される地面から、１０ｃｍ以下、５ｃｍ以下、３ｃｍ以下、２ｃｍ以下、又は１ｃｍ以下であってもよい。厚みが小さい場合には、比較的重い容器を用いる場合であっても、ＡＧＶを用いて容器を移動させることできる。この場合には、地面から容器配置台の上に容器を配置するためにスロープを設置してもよい。

容器２００に含まれる液体は、例えば、半導体製造プロセス等で用いられる研磨スラリー、及び洗浄液、めっき液等の薬液（ケミカル）等であってもよい。半導体製造プロセス等においては、非常に高いクリーン度が求められ、工程の全自動化が望まれているため、全自動化のために有用な構成を有する計量装置６０は特に有用である。

《液体注入及び抽出装置》
本発明は、さらに上記の計量装置を具備する液体注入及び抽出装置に関する。液体注入及び抽出装置については、上面に開口を有する容器に棒状体を自動で挿入して、前記容器に液体を注入し又は前記容器から液体を抽出する装置であれば特に限定されない。ここで、計量装置によって容器が計量される。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置は、上面に開口を有する容器に棒状体を自動で挿入して、前記容器に液体を注入し又は前記容器から液体を抽出する、液体注入及び抽出装置であって、
前記容器の開口の位置を計測することができる計測システム、
前記容器の上部に存在しており、前記計測システムによって計測した位置まで前記棒状体を移動させることができる棒状体提供システム、
上記の計量装置、及び
これらの動作を制御するための制御システム、
を具備する。

液体注入及び抽出装置に挿入する棒状体を提供する装置は、工場内の決められた位置に配置され、大きく移動させることができない。例えば、棒状体は液体を注入又は抽出する導管であり、これは工場内の決められた位置にのみ設置される。そのため、棒状体を容器に挿入させるためには、容器を棒状体提供システムの付近に移動させる必要がある。また、容器には数百キロの液体が含まれている場合があり、容器を人力で移動させることは非常に困難が伴う。そこで、無人搬送車（ＡＧＶ）等を用いて容器を移動させることが検討されている。

容器を棒状体提供システムの付近にまで移動させた後、開口に棒状体を挿入する工程も全自動で行う場合、棒状体の真下に容器の開口を配置して、棒状体を下方向に移動させる必要がある。ここで、容器の開口の径と棒状体の径とがほぼ同一で、ミリ単位で位置合わせをする必要がある場合には、その位置合わせを非常に高い精度で行う必要がある。特に、容器が樹脂製のドラムである場合、成形誤差が大きく、開口の位置が１ｃｍ程度ずれることがありうる。

そこで、この実施形態においては、容器の開口の位置を計測できる計測システムを用いて容器の開口の位置を計測した上で、開口の真上の位置まで棒状体を移動できる棒状体提供システムを組み合わせる。それにより、開口と棒状体との水平方向の位置をミリ単位で位置合わせすることができる。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置は、容器を平面方向及び／又は周方向に移動させることができる容器位置変更システムをさらに具備する。

容器の上部に存在している棒状体提供システムは、例えば、容器に開口が複数存在しておりそれぞれの開口に棒状体を挿入する必要がある場合には、複数の棒状体提供システムが必要になる。例えば、１つの開口に液体抽出用の導管を挿入し、他の１つの開口に撹拌翼を挿入する必要がある場合、少なくとも２つの棒状体提供システムが容器の上部に存在することになる。この場合、それらが互いに衝突するため、棒状体提供システムの水平移動距離に制限ができる場合がある。

また、１つの開口に１つの棒状体を挿入するだけであったとしても、工場内にそのスペースを確保できない等の理由により、棒状体提供システムの水平移動距離に制限ができる場合がある。したがって、このような場合には、開口と棒状体との初期位置が離れすぎてしまうと、自動での位置合わせができなくなることがある。

そこで、本実施形態においては、容器を平面方向及び／又は周方向に移動させることができる容器位置変更システムを、さらに組み合わせることによって、棒状体提供システムの水平移動距離に制限がある場合であっても、容器の開口自体を棒状体提供システムの近くにまで移動させることで、棒状体提供システムの移動距離を最小限にして、開口の真上の位置まで棒状体を容易に移動できるようにした。

さらに、この液体注入及び抽出装置は、上記の計量装置が組み合わされていることで、上記の計量装置による効果も得られるため非常に有用である。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置の容器位置変更システムは、ターンテーブルを含む。

ＡＧＶ等を用いて容器を移動させる場合には、容器の置き場まで容器を移動させることはできても、容器は任意の方向を向いてしまう。それに対して、この実施形態であれば、容器の向きを意図した位置に容易に配置できるようになるため好ましい。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置に用いられる容器の開口は２つ以上存在しており、液体注入及び抽出装置は、それぞれの開口に対応する前記棒状体提供システムを含む。

容器の開口が２つ以上存在しており、棒状体提供システムが複数ある場合には、それらが互いに衝突するため、棒状体提供システムの水平移動距離に制限ができる。それに対して、この液体注入及び抽出装置は、容器位置変更システムが容器を平面方向及び／又は周方向に移動させることができるため、棒状体提供システムの移動距離を最小限にすることができるため好ましい。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置の計測システムは、カメラ及び前記カメラで撮影した画像を処理する画像処理装置を含む。

計測システムが、カメラ及び前記カメラで撮影した画像を処理する画像処理装置を具備する場合には、非常に高精度の計測が可能であり、このようなシステムは市販されているため入手が容易であり、また棒状体提供システムと制御システムとの接続が容易であるため好ましい。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置は、その棒状体が撹拌翼を含む。

液体注入及び抽出装置に、挿入する棒状体が撹拌翼である場合、特に液体抽出工程において分散液を抽出する際に非常に有用である。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置は、前記撹拌翼を傾けるための傾斜機構を具備する。

このような実施形態においては、特に開口が容器の中央部に存在せず、かつ液体抽出工程において分散液を抽出する際に、容器の中央位置付近にまで撹拌翼を近づけた上で、分散液を撹拌できるようになるため、非常に有用である。

１つの実施形態において、液体注入及び抽出装置で用いられる容器は、１００リットル以上１０００リットル以下の液体を含むことができる。

このような実施形態においては、人力での容器の運搬が台車等を用いたとしても非常に困難である一方で、ＡＧＶ等を用いて容器を移動できる範囲の重量であるため好ましい。

１つの実施形態においては、液体注入及び抽出装置で注入又は抽出される液体は、半導体製造プロセスで用いられる研磨スラリー又は薬液（ケミカル）である

このような実施形態においては、非常に高いクリーン度が求められ、工程の全自動化が望まれているため、この液体注入及び抽出装置が非常に有用である。

図７は、本発明の液体注入及び抽出装置の１つの実施形態の概略図を示している。図８は、本発明の液体注入及び抽出装置の他の１つの実施形態の概略図を示している。

図７に示す液体注入及び抽出装置１００は、容器２００の上面に有する開口に、棒状体１０を自動で挿入するための装置である。この装置１００は、容器２００の開口の位置を計測することができる計測システム２０、棒状体１０のための棒状体提供システム３０、容器を平面方向及び／又は周方向に移動させることができる随意の容器位置変更システム４０、容器２００を計量するための計量装置６０、及びこれらの動作を制御するための制御システム５０を具備する。

図８に示す液体注入及び抽出装置１００は、容器２００の上面に有する開口に、第１及び第２の棒状体１１，１２を自動で挿入するための装置である。この装置１００は、容器２００の開口の位置を計測することができる計測システム２０、第１及び第２の棒状体１１，１２のための第１及び第２の棒状体提供システム３１，３２、容器を平面方向及び／又は周方向に移動させることができる容器位置変更システム４０、容器２００を計量するための計量装置６０、及びこれらの動作を制御するための制御システム５０を具備する。

棒状体１０は、液体注入及び抽出装置１００の構成要素ではなくてもよく、液体注入及び抽出装置１００によって使用される要素であることができる。図７の実施形態において、棒状体１０は、２つ存在しており、少なくとも一方が液体を注入又は抽出するための液体導管であり、他方は、液体導管、気体導管、撹拌翼、温度計等のセンサーであってもよい。例えば、棒状体１０は、複数の液体又は気体のための導管、センサー等の棒状体の束であってもよい。

また、例えば、液体注入及び抽出装置１００が、何らかの製造プロセスで用いられる処理液の抽出装置である場合、棒状体１０は、処理液の抽出のために液体を抽出するための導管と、使用した後の処理液を再利用して容器２００に戻すために液体を注入するための導管とであってもよく、またこれらの束であってもよい。

図８の実施形態において、第１の棒状体１１は、液体抽出用の液体導管であり、第２の棒状体１２は、撹拌翼である。この場合、第１の棒状体１１は、処理液の抽出のために液体を抽出するための導管と、使用した後の処理液を再利用して容器２００に戻すために液体を注入するための導管との束であってもよい。

図８の実施形態において、液体導管である第１の棒状体１１には、液体を注入又は抽出するためのチューブ状配管１３がさらに存在している。また、撹拌翼である第２の棒状体１２には、撹拌翼を撹拌するための撹拌機１４がさらに存在している。

図９（ａ）及び（ｂ）に示されるように、撹拌翼である第２の棒状体１２には、撹拌翼を傾けるための傾斜機構１５によって、撹拌翼１２を傾けられるようになっていてもよい。これによって、撹拌翼１２の先端を容器２００の中心部に近付けることができ、容器２００の内部の液体を効率よく混合することができる。

棒状体１０は、容器２００の開口径よりも小さい径である必要があり、撹拌翼である第２の棒状体１２の場合にも径が小さい必要がある。一方で、撹拌翼は通常、径が大きい方が混合性能は高い。そこで、棒状体１０として撹拌翼を用いる場合には、撹拌翼がない遠心撹拌機等 を使用することが好ましい。また、撹拌翼としては、回転させることで羽が開くことができ、かつ容器２００の開口から抜くときには羽が開口に当たって閉じることができる、折りたたみ式の撹拌翼も有用である。

計測システム２０は、液体注入及び抽出装置１００に搬入されてきた容器２００の開口の位置を計測することができる。液体注入及び抽出装置１００は、計測システム２０が開口の位置を計測し、その情報を制御システム５０に送信する。

図７及び図８の実施形態において、計測システム２０は、搬入される容器２００及び棒状体提供システム３０の上部に位置している。ただし、計測システム２０は、容器２００の開口の位置を計測することができれば、その位置は特に限定されない。図７及び図８に示されるように、計測システム２０は、液体注入及び抽出装置１００の架台７０に取り付けられていてもよいが、このような実施形態に限定されることはなく、計測システム２０は、液体注入及び抽出装置１００とは別個に場所に設置されていてもよい。

計測システム２０は、上記のような機能を提供できれば特に限定されないが、例えば、計測システム２０は、カメラ及びカメラで撮影した画像を処理する画像処理装置を含むことができる。このような計測システム２０は、市販されており、周知の計測システムを利用することができる。なお、画像処理装置は、制御システム５０と共通していてもよく、独立した部品であってもよい。

計測システム２０においては、例えば、カメラで撮影した画像において、容器の開口は黒色の円形形状になるため、黒色の円形形状部を、画像処理装置によって容器２００の開口と画像認識させることができる。

棒状体提供システム３０は、制御システム５０から制御を受けて、計測システムによって計測した容器２００の開口の位置の上部まで、棒状体１０を移動させることができる。棒状体提供システム３０は、図７又は図８のように、複数存在する場合には、それぞれが独立して制御されて棒状体１０を移動させることができる。

棒状体提供システム３０が、複数存在する場合は特に、それらが互いに衝突するため、棒状体提供システム３０の水平移動距離に制限ができる場合がある。したがって、棒状体提供システム３０が、複数ある場合には特に、容器２００の開口の位置を移動させることができる容器位置変更システム４０を具備する液体注入及び抽出装置１００が非常に有利である。

棒状体提供システム３０は、搬入される容器２００の上部に位置している。図７及び図８に示されるように、棒状体提供システム３０は、液体注入及び抽出装置１００の架台７０に取り付けられていてもよいが、このような実施形態に限定されることはなく、棒状体提供システム３０は、液体注入及び抽出装置１００とは別個に場所に設置されていてもよい。

棒状体提供システム３０は、上記のような機能を提供できれば特に限定されないが、例えば、ラックアンドピニオン機構によって棒状体１０と共に移動できるように構成することができる。棒状体提供システム３０は、少なくとも上下方向に棒状体１０を移動できるように構成されている。例えば、液体注入及び抽出装置１００に用いられる容器２００が常に同じ形状であり、容器２００をその場で回転移動さえすれば、棒状体提供システム１０の真下の位置に開口が移動してくるという場合には、棒状体提供システム３０は、上下方向のみに棒状体１０を移動させればよい。ただし、棒状体提供システム３０は、さらに水平方向の一方向又は二方向に移動できるように構成されていてもよい。この場合には、様々な容器の形状に合わせて、液体注入及び抽出装置１００を用いることができる。

図８の実施形態においては、第１及び第２の棒状体１１，１２のための第１及び第２の棒状体提供システム３１，３２が存在している。第１の棒状体提供システム３１は、液体導管である第１の棒状体１１のためのチューブ状配管１３を、第１の棒状体１１と共に移動させることができる。また、第２の棒状体提供システム３２は、撹拌翼である第２の棒状体１２のための撹拌機１４を、第２の棒状体１２と共に移動させることができる。

随意の容器位置変更システム４０は、計測システム２０が計測した容器２００の開口の位置の情報に基づいて、制御システム５０から制御を受けて、搬入されてきた容器２００の位置及び／又は向きを微調整することによって、容器２００の開口の水平面上の位置と、棒状体１０の水平面上の位置とを近づけることができる。容器２００を人力等で運搬する半自動の液体注入及び抽出装置１００等の場合には、容器２００の開口の位置を一定程度決めてから運搬させることができるため、容器位置変更システム４０の設置は必須ではない。

容器位置変更システム４０は、容器２００の位置及び／又は向きを変更できれば、特にその構成は限定されない。例えば、容器位置変更システム４０は、容器２００を配置して、その位置及び／又は向きを容器２００の底部から変更できる容器配置台であってもよく、容器２００を把持してその位置及び／又は向きを変更できるシステムであってもよい。例えば、容器位置変更システム４０は、容器２００の両側面を２つのベルトで挟持してベルトを互いに逆方向に移動させることによって容器２００の向きを変更するシステムであってもよい。

また、例えば、容器位置変更システム４０は、上記の計量装置６０に関して述べたとおりのものでよい。

制御システム５０は、液体注入及び抽出装置１００の計測システム２０、棒状体提供システム３０、及び容器位置変更システム４０を制御して、上面に開口を有する容器に棒状体を自動で挿入して、容器に液体を注入し又は前記容器から液体を抽出することができる。制御システム５０は、そのような機能を発揮できるのであれば、特にその構成は限定されない。

制御システム５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）であってもよく、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備えることができる。

例えば、制御システム５０には、計測システム２０から送信された容器２００の開口２１０の位置に関する情報を信号として入力ポートを介して入力される。制御システム５０に入力された開口位置に関する信号に基づいて、制御システム５０は、容器２００の開口２１０の水平面上の位置と、棒状体１０の水平面上の位置とを近づけるように、容器位置変更システム４０を動作させるための信号を、容器位置変更システム４０に対して出力する。棒状体１０の初期位置は常に一定であってもよく、この場合、制御システム５０は、容器２００を新たに入れ替えたタイミング等で、棒状体１０を初期位置に戻すための信号を棒状体提供システム３０に出力する。また、棒状体１０の初期位置が一定ではない場合、制御システム５０は、容器２００の開口２１０の水平面上の位置と、棒状体１０の水平面上の位置とを近づける際に、棒状体１０の現在の位置の情報を取得した上で、容器位置変更システム４０を動作させるための信号を、容器位置変更システム４０に対して出力する。

その後、制御システム５０は、棒状体提供システム３０に対して、棒状体１０を容器２００の開口２１０の真上の位置にまで移動させるように信号を出力するが、容器位置変更システム４０の動作だけで、棒状体１０が容器２００の開口２１０の真上に位置させることができれば、その必要はない。棒状体１０が容器２００の開口２１０の真上に位置に移動したら、制御システム５０は、棒状体提供システム３０に対して、棒状体１０を容器２００の開口２１０に挿入するように、棒状体１０を真下に移動させるように信号を出力する。

液体注入及び抽出装置１００において、容器２００への液体の注入又は容器２００からの液体の抽出が終了したら、制御システム５０は、棒状体提供システム３０に対して、棒状体１０を容器２００の開口２１０から抜き出するように、棒状体１０を真上に移動させるように信号を出力する。容器２００への液体の注入又は容器２００からの液体の抽出の終了は、計量装置６０からの容器２００の重量の情報に基づいて、制御システム５０が判断することができる。また、容器２００が液体注入及び抽出装置１００に載置され、液体注入及び抽出装置１００が動作を開始する判断も、計量装置６０からの容器２００の重量の情報に基づいて制御システム５０が行うことができる。

計量装置６０は、上述のものを使用することができる。したがって、図示されていないが、計量装置６０は、図１等に記載のように、第１のロードセル１ａ、前記第１のロードセル１ａから間隔を空けて位置している第２のロードセル１ｂ、前記第１のロードセル１ａ及び第２のロードセル１ｂ上のそれぞれにある、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂ、第１及び第２の昇降システム２ａ，２ｂに支持される支持部３ａ、被計量物２００を載置する載置部３ｂ、及び前記支持部３ａと前記載置部３ｂとの間の連結部３ｃを有する載置プレート３を具備することができ、ここで、第１及び第２のロードセル１ａ，１ｂの少なくとも一方が、被計量物２００の重量を測定することができ、かつ前記載置プレート３は、計量前の状態で地面８に支持されるように構成することができる。計量装置６０も制御装置５０と接続し、その各要素が制御装置５０によって制御されることができる。例えば、容器２００の内容物が減ってきた場合には、計量装置６０の第３の昇降システム４を作動させて、容器２００を傾けて、容器２００内部の液体をなるべく使い切るようにすることができる。

架台７０は、例えば液体注入及び抽出装置１００の計測システム２０、棒状体提供システム３０、及び制御システム５０を支持することができる。架台７０は、工場内の設備の一部であってもよく、独立した設備であってもよい。

容器２００は、無人搬送車又は台車２２０によって運搬することができれば特に限定されないが、例えばタンク、ドラム等であってもよく、金属製、樹脂製等であってもよい。ただし、上述したように、容器２００が樹脂製である場合には、成形誤差に起因して、容器２００の開口の位置にばらつきが大きくなるため、樹脂製の容器を用いる場合には、この液体注入及び抽出装置１００は特に有用である。

容器２００は、例えば、１０リットル以上、５０リットル以上、１００リットル以上、又は２００リットル以上の液体を含むことができ、３０００リットル以下、２０００リットル以下、１０００リットル以下、又は５００リットル以下の液体を含むことができる。

容器２００は、１つ又は２つ以上の開口２１０を有しており、開口２１０には蓋を取り付けられてもよい。この場合、液体注入及び抽出装置１００には、蓋を自動で取り外すシステムを有していてもよい。

容器２００に含まれる液体は、例えば、半導体製造プロセス等で用いられる研磨スラリー、及び洗浄液、めっき液等の薬液（ケミカル）であってもよく、液体注入及び抽出装置１００もこのような分野で用いることができる。

さらに、本発明は、上記のような液体注入及び抽出装置１００を用いた、容器からの液体抽出方法又は容器への液体の注入方法に関する。なお、本発明の方法の各構成については、本発明の液体注入及び抽出装置に関して説明した各構成を参照することができる。

この方法は、開口２１０を有する容器２００を液体注入及び抽出装置１００に搬入すること、計測システム２０によって容器２００の開口２１０の位置を計測すること、計測システム２０によって計測した開口２１０の位置情報を制御システム５０に送信すること、開口２１０の位置情報及び棒状体１０の位置情報に基づいて制御システム５０で棒状体提供システム３０を作動させて容器の開口２１０に棒状体１０を挿入すること、及び棒状体１０によって、容器２００から液体を抽出し又は容器２００に液体を注入すること、を含む。

容器２００を液体注入及び抽出装置１００に搬入する工程は、容器２００を液体注入及び抽出装置１００の容器位置変更システム４０に搬入する工程であってもよい。また、この場合、開口２１０の位置情報に基づいて制御システム５０で容器配置台４０を制御して作動させて容器の開口２１０の水平面上の位置と棒状体１０の水平面上の位置とを近付ける工程を含めることができる。

液体注入及び抽出装置１００に容器２００を搬入した後は、計量装置６０によって容器２００の重量を計測し、その情報を制御システム５０に送信すること、本発明の方法はさらに含むことができる。制御システム５０が容器２００の重量情報を受信した後で、計測システム２０による開口２１０の位置の計測を行うことができる。

開口２１０の位置情報及び棒状体１０の位置情報に基づいて制御システム５０で棒状体提供システム３０を作動させて容器の開口２１０に棒状体１０を挿入する工程において、棒状体１０の位置情報は、棒状体１０の初期位置が決まっているのであればその情報を使用することができ、初期位置が決まっていない場合には、棒状体１０の位置情報を計測して使用することができる。また、棒状体提供システム３０の作動は、水平移動及び垂直移動を含むことができる。

容器２００から液体を抽出し又は容器２００に液体を注入する工程の後に、計量装置６０によって容器２００の重量を計測し、その情報を制御システム５０に送信することを、本発明の方法はさらに含むことができる。これにより、液体を抽出又は液体の注入を止めるタイミングを制御システム５０によって制御することができる。

液体を抽出又は液体の注入を止めた後は、制御システム５０によって棒状体提供システム３０を作動させ、棒状体１０を容器２００の開口２１０から抜き出すことを、本発明の方法はさらに含むことができる。この場合において、棒状体提供システム３０は、棒状体１０を初期位置まで移動させることができ、又は棒状体１０が容器の搬出のために邪魔にならない位置まで棒状体１０を移動させることができる。

最終的に、使用した後の容器を無人搬送車又は台車２２０によって、液体注入及び抽出装置１００から、特に容器位置変更システム４０から運搬することができる。

図１０～図１４は、液体注入及び抽出装置１００が使用されている場合の各工程を示している。

図１０は、液体注入及び抽出装置１００に容器２００が搬送された直後の状態を示している。ここでは、容器２００の開口２１０の位置と、容器２００の上部にある棒状体１０の位置とが離れている。

容器２００が運搬されると、計量装置６０が容器２００の重量を計測し、制御システム５０にその信号が送信される。その後、制御システム５０は、容器位置変更システム４０を作動させる。

図１１及び図１２は、制御システム５０によって作動された容器位置変更システム４０によって、容器２００を周方向に移動させて、容器２００の開口２１０の位置を適切化した状態、すなわち容器２００の開口２１０の水平面上の位置と、容器２００の上部にある棒状体１０の水平面上の位置とを近づけた状態を示している。また、ここでは、さらに制御システム５０によって棒状体提供システム３０を作動させ、棒状体１０を容器２００の開口２１０の真上の位置まで移動させた状態も表している。

図１３及び図１４は、棒状体提供システム３０によって棒状体１０を垂直移動させて、容器２００の開口２１０に棒状体１０を挿入した状態を表している。

１ａ，１ｂ…第１及び第２のロードセル
２ａ，２ｂ…第１及び第２の昇降システム
３…載置プレート
３ａ…支持部
３ｂ…載置部
３ｃ…連結部
３ｄ…第２の支持部
３ｅ…第２の連結部
４…第３の昇降システム
８…地面
１０，１１，１２…棒状体
１３…チューブ状配管
１４…撹拌機
１５…傾斜機構
２０…計測システム
３０，３１，３２…棒状体提供システム
４０…容器位置変更システム
４１…側壁
４２…側壁のない部分
４３…歯車
４４…モーター
５０…制御システム
６０…計量装置
７０…架台
１００…液体注入及び抽出装置
２００…容器
２１０…開口
２２０…無人搬送車又は台車

Claims (8)

1. 第１のロードセル、及び前記第１のロードセルから間隔を空けて位置している第２のロードセル、
   前記第１のロードセル及び第２のロードセル上のそれぞれにある、第１及び第２の昇降システム、並びに
   前記第１及び第２の昇降システムに支持される支持部、被計量物を載置する載置部、及び前記支持部と前記載置部との間の連結部を有する載置プレート
   を具備する計量装置であって、
   前記第１及び第２のロードセルの少なくとも一方が、前記被計量物の重量を測定することができ、かつ
   前記載置プレートは、計量前の状態で地面に支持されるように構成されている、
   計量装置。
2. 計計量前の状態で、前記載置部の底面が接地しており、かつ前記載置部の厚みは３０ｍｍ以下である、請求項１に記載の計量装置。
3. 前記載置部上にさらにターンテーブルを含む、請求項１又は２に記載の計量装置。
4. 載置プレートの一部を持ち上げることで載置プレートを傾けることができる、第３の昇降システムをさらに具備する、請求項１～３のいずれか一項に記載の計量装置。
5. 前記被計量物が、液体を含む樹脂製ドラムである、請求項４に記載の計量装置。
6. 上面に開口を有する容器に棒状体を自動で挿入して、前記容器に液体を注入し又は前記容器から液体を抽出する、液体注入及び抽出装置であって、請求項１～５のいずれか一項に記載の計量装置を具備する、液体注入及び抽出装置。
7. 前記容器が、１００リットル以上１０００リットル以下の液体を含むことができる、請求項６に記載の液体注入及び抽出装置。
8. 前記液体が、半導体製造プロセスで用いられる研磨スラリー又は薬液である、請求項７に記載の液体注入及び抽出装置。

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