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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024010407
(43)【公開日】2024-01-24
(54)【発明の名称】粉体用量計量システム
(51)【国際特許分類】
G01F 13/00 20060101AFI20240117BHJP
B65B 1/36 20060101ALI20240117BHJP
G01N 35/10 20060101ALI20240117BHJP
G01F 11/40 20060101ALI20240117BHJP
【ＦＩ】
G01F13/00 341Z
B65B1/36
G01N35/10 Z
G01F11/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022111729
(22)【出願日】2022-07-12
(71)【出願人】
【識別番号】392017705
【氏名又は名称】アラインテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111132
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 浩
(72)【発明者】
【氏名】隅田 章
(72)【発明者】
【氏名】田中 克弘
(72)【発明者】
【氏名】毛利 隼人
【テーマコード（参考）】
2G058
3E118
【Ｆターム（参考）】
2G058EA16
2G058GB10
3E118AA01
3E118AB03
3E118BB13
3E118DA05
(57)【要約】
【課題】粉体用量の計量や排出に必要な駆動モジュールの駆動軸を水平方向に設けると共に、駆動モジュールと粉体計量モジュールの着脱を水平方向から行い、粉体計量モジュールの位置決めを駆動軸で行うことによって、粉体計量モジュールの駆動モジュールへの装着の精度と粉体計量モジュールの駆動軸との符合の精度を同時に向上させることができる粉体用量計量システムを提供する。
【解決手段】粉体用量計量システムは、粉体計量モジュール１と駆動モジュール２を備え、粉体計量モジュール１は水平に設けられた駆動モジュール２のドラム駆動軸１６と、このドラム駆動軸１６と水平かつ平行に備えられる凸型連結具７とによって接続され、ノッカー１４及びシャッター１０を駆動するシャッタープッシャー１８もそれぞれ水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けられている。
【選択図】図１
【解決手段】粉体用量計量システムは、粉体計量モジュール１と駆動モジュール２を備え、粉体計量モジュール１は水平に設けられた駆動モジュール２のドラム駆動軸１６と、このドラム駆動軸１６と水平かつ平行に備えられる凸型連結具７とによって接続され、ノッカー１４及びシャッター１０を駆動するシャッタープッシャー１８もそれぞれ水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けられている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉体計量モジュールとこの粉体計量モジュールを駆動させる駆動モジュールとを備える粉体用量計量システムであって、
前記粉体計量モジュールは、粉体を収容する容器を支持する容器支持具と、前記粉体の用量を計量する用量計量装置と、計量された前記用量を供給する粉体供給案内管と、計量された前記用量の供給を制御する用量供給制御装置とを備え、
前記駆動モジュールは、第１の駆動軸を備えて前記用量計量装置を前記第１の駆動軸を介して駆動させる第１の駆動源と、第２の駆動軸を備えて前記用量供給制御装置を前記第２の駆動軸を介して駆動させる第２の駆動源とを備え、
前記粉体計量モジュールと前記駆動モジュールは凸型連結具又はこの凸型連結部に嵌合する凹型連結具をそれぞれ備えて着脱可能に構成され、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸と前記凸型連結具は互いに平行かつ水平に形成されることを特徴とする粉体用量計量システム。
前記粉体計量モジュールは、粉体を収容する容器を支持する容器支持具と、前記粉体の用量を計量する用量計量装置と、計量された前記用量を供給する粉体供給案内管と、計量された前記用量の供給を制御する用量供給制御装置とを備え、
前記駆動モジュールは、第１の駆動軸を備えて前記用量計量装置を前記第１の駆動軸を介して駆動させる第１の駆動源と、第２の駆動軸を備えて前記用量供給制御装置を前記第２の駆動軸を介して駆動させる第２の駆動源とを備え、
前記粉体計量モジュールと前記駆動モジュールは凸型連結具又はこの凸型連結部に嵌合する凹型連結具をそれぞれ備えて着脱可能に構成され、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸と前記凸型連結具は互いに平行かつ水平に形成されることを特徴とする粉体用量計量システム。
【請求項2】
前記粉体計量モジュールは、その内部での前記粉体の滞留を抑制する滞留抑制装置を備え、前記駆動モジュールは、第３の駆動軸を備えて前記滞留抑制装置を前記第３の駆動軸を介して駆動させる第３の駆動源を備えることを特徴とする請求項１記載の粉体用量計量システム。
【請求項3】
前記滞留抑制装置は、前記用量計量装置の上流側に配置される撹拌具と、この撹拌具を固定する前記容器支持具とを備え、前記容器支持具は、上方に向けて拡径するテーパー部を備え前記第３の駆動軸による打撃を前記テーパー部で受けて上下動することを特徴とする請求項２記載の粉体用量計量システム。
【請求項4】
前記用量計量装置は、所望に定めた容量の凹部を周面に配置する計量ドラムを備え、前記計量ドラムは、前記第１の駆動軸と結合して回動可能であり、前記容器から供給される前記粉体を前記凹部に収容し、収容された前記粉体を連続的に前記粉体供給案内管に排出して前記粉体の前記用量を計量することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉体用量計量システム。
【請求項5】
前記計量ドラムは、前記凹部から前記粉体が前記粉体計量モジュール内に漏洩しないように前記周面の端部にシールを備え、
前記第１の駆動軸は前記シールの端面に加圧気体を供給可能に中空の気体流路を備え、
前記シールは前記加圧気体によって押圧されることを特徴とする請求項４記載の粉体用量計量システム。
前記第１の駆動軸は前記シールの端面に加圧気体を供給可能に中空の気体流路を備え、
前記シールは前記加圧気体によって押圧されることを特徴とする請求項４記載の粉体用量計量システム。
【請求項6】
前記用量計量装置は、所望に定めた間隔で螺旋状に形成されるスクリュー羽根を周面に配置するスクリュー計量ドラムを備え、前記スクリュー計量ドラムは、前記第１の駆動軸と結合して回動可能であり、前記容器から供給される前記粉体を前記スクリュー羽根間に収容し、収容された前記粉体を連続的に前記粉体供給案内管に排出して前記粉体の前記用量を計量することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉体用量計量システム。
【請求項7】
前記用量供給制御装置は、前記粉体供給案内管内で前記粉体の流路を塞ぐシャッターを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉体用量計量システム。
【請求項8】
把持ハンドを備えたロボットアームを有し、前記ロボットアームは予め前記駆動モジュールの前記第１の駆動軸の位置データを備え、前記把持ハンドで把持した前記粉体計量モジュールを前記位置データを基に前記駆動モジュールに水平に着脱することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉体用量計量システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粉体用量を計量する粉体計量モジュールを、これを装着する駆動モジュールとの間で容易に交換可能としながら、粉体用量の計量を正確にする粉体用量計量システムに関する。
【背景技術】
【0002】
医薬品や化学品の研究や事業分野では、様々な粉体試料の調合が必要となる場合が多く、その計量精度も高いことが要求されることから、人手によるよりも装置を用いて自動化することが一般的である。例えば、特許文献１では、「衝撃デバイスを備えた粉体計量装置」という名称で、操作アーム３に把持された計量デバイス４の下方から衝撃デバイス１１を用いて衝撃を加え、計量デバイス４に突然の上向きの加速及び動きを引き起こし、それによって粉体内に下向きの慣性力を発生させ、計量デバイス４の内部で粉体を排出口の方へ押す下向きの力を働かせて粉体の自由な流れを促進することができる粉体計量装置が開示されている。
【0003】
また、特許文献２では、「叩打機構を備えた計量－分配装置」という名称で、計量分配ユニット１１０を収容装置１３０に装着し、振り子のように枢動可能に懸垂されている保持装置１２０を備えた計量－分配装置１００が開示されている。供給源容器１１１を上部に備える計量－分配ヘッド１１２の下端の排出穴から粉末状分配物質が目標容器１９０内に排出される。また、駆動装置１５０からは垂直に駆動軸１５１が計量－分配ヘッド１１２に挿入され撹拌機構の軸に結合されている。
【0004】
さらに、特許文献３では、「計量－分配プロセスを最適化する方法及び計量－分配装置」という名称で、駆動装置１５０へ着脱可能な計量ユニット１０５を備えて、駆動装置１５０の駆動軸１５６を介して閉塞軸１３２を回転させて貯蔵容器１１０内の粉末又はペースト状の物質を計量分配する発明が開示されている。計量ユニット１０５は操作装置３００の操作アーム３０１によって水平方向から駆動装置１５０に装着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表２０１０－５１８３６５号公報
【特許文献2】特開２００８－１９７０９５号公報
【特許文献3】特開２００８－１７５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１－３に開示される発明ではいずれも着脱可能な計量デバイスは水平方向から駆動装置に装着されるものの、計量デバイス内の粉体やペースト状の物質の排出は鉛直方向に設けられた駆動軸の回転によるものであり、計量デバイスの装着の精度と物質の排出のための駆動軸との符合の精度の両方を高めなければ計量装置が機能せず、また、粉体やペースト状の物質の計量の精度にも悪影響を及ぼすという課題や試料が複数存在していて計量デバイスを複数種類着脱する必要がある場合等には交換が煩雑で要する時間が多大となるという課題があった。
また、衝撃デバイスや叩打機構によれば、確かに粉体等の自由な流れを形成させる効果はあるものの、衝撃や叩打だけでは計量デバイス内での粉体によるいわゆるブリッジ等の空洞の形成を完全に解消させることができないという課題もあった。
さらに、計量デバイスでの粉体等の計量においても、液体とは異なり粘性に欠けて分散しやすく、その漏洩によって計量自体の精度も向上させることが難しいという課題もあった。
また、衝撃デバイスや叩打機構によれば、確かに粉体等の自由な流れを形成させる効果はあるものの、衝撃や叩打だけでは計量デバイス内での粉体によるいわゆるブリッジ等の空洞の形成を完全に解消させることができないという課題もあった。
さらに、計量デバイスでの粉体等の計量においても、液体とは異なり粘性に欠けて分散しやすく、その漏洩によって計量自体の精度も向上させることが難しいという課題もあった。
【0007】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、粉体用量の計量や排出制御に必要な駆動モジュールの駆動軸を水平方向に設けると共に、駆動モジュールと粉体計量モジュールの着脱を水平方向から行い、粉体計量モジュールの位置決めを駆動軸で行うことによって、粉体計量モジュールの駆動モジュールへの装着の容易性と、粉体計量モジュールと駆動モジュールの駆動軸との符合の精度を同時に向上させることができる粉体用量計量システムを提供することを目的としている。
また、衝撃デバイスのみならず、撹拌具を備えることで粉体計量モジュール内での粉体のブリッジ破壊を効率的に行うことが可能な粉体用量計量システムを提供することも目的としている。
さらに、粉体計量モジュールにおける粉体の用量計量の精度を向上させることが可能な粉体用量計量システムを提供することも目的としている。
また、衝撃デバイスのみならず、撹拌具を備えることで粉体計量モジュール内での粉体のブリッジ破壊を効率的に行うことが可能な粉体用量計量システムを提供することも目的としている。
さらに、粉体計量モジュールにおける粉体の用量計量の精度を向上させることが可能な粉体用量計量システムを提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、第１の発明である粉体用量計量システムは、粉体計量モジュールとこの粉体計量モジュールを駆動させる駆動モジュールとを備える粉体用量計量システムであって、前記粉体計量モジュールは、粉体を収容する容器を支持する容器支持具と、前記粉体の用量を計量する用量計量装置と、計量された前記用量を供給する粉体供給案内管と、計量された前記用量の供給を制御する用量供給制御装置とを備え、前記駆動モジュールは、第１の駆動軸を備えて前記用量計量装置を前記第１の駆動軸を介して駆動させる第１の駆動源と、第２の駆動軸を備えて前記用量供給制御装置を前記第２の駆動軸を介して駆動させる第２の駆動源とを備え、前記粉体計量モジュールと前記駆動モジュールは凸型連結具又はこの凸型連結部に嵌合する凹型連結具をそれぞれ備えて着脱可能に構成され、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸と前記凸型連結具は互いに平行かつ水平に形成されることを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、粉体計量モジュールと駆動モジュールに分けて、駆動源とそれに接続される駆動軸をすべて駆動モジュール内に備えるため、粉体計量モジュールは駆動源とそれに接続される駆動軸を備えることなく、粉体を計量するように作用する。また、駆動モジュールが１台あれば複数の粉体計量モジュールを交換することで、それぞれの粉体計量モジュールを用いて異なる粉体用量を計量することが可能である。
また、粉体計量モジュールと駆動モジュールを連結させる凸型連結具と用量計量装置を駆動させる第１の駆動軸が平行かつ水平に形成されるため、粉体計量モジュールと駆動モジュールの着脱と用量計量装置と駆動軸の符合を同時に行うように作用する。
また、第２の駆動軸は第１の駆動軸と平行かつ水平であることから、第１の駆動軸の位置決めがなされれば、第２の駆動軸の位置決めもなされるように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、粉体計量モジュールと駆動モジュールに分けて、駆動源とそれに接続される駆動軸をすべて駆動モジュール内に備えるため、粉体計量モジュールは駆動源とそれに接続される駆動軸を備えることなく、粉体を計量するように作用する。また、駆動モジュールが１台あれば複数の粉体計量モジュールを交換することで、それぞれの粉体計量モジュールを用いて異なる粉体用量を計量することが可能である。
また、粉体計量モジュールと駆動モジュールを連結させる凸型連結具と用量計量装置を駆動させる第１の駆動軸が平行かつ水平に形成されるため、粉体計量モジュールと駆動モジュールの着脱と用量計量装置と駆動軸の符合を同時に行うように作用する。
また、第２の駆動軸は第１の駆動軸と平行かつ水平であることから、第１の駆動軸の位置決めがなされれば、第２の駆動軸の位置決めもなされるように作用する。
【0009】
また、第２の発明である粉体用量計量システムは、第１の発明において、前記粉体計量モジュールは、その内部での前記粉体の滞留を抑制する滞留抑制装置を備え、前記駆動モジュールは、第３の駆動軸を備えて前記滞留抑制装置を前記第３の駆動軸を介して駆動させる第３の駆動源を備えることを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、滞留抑制装置が第３の駆動源によって駆動される第３の駆動軸を介して駆動され、粉体計量モジュール内部での粉体の滞留を抑制するように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、滞留抑制装置が第３の駆動源によって駆動される第３の駆動軸を介して駆動され、粉体計量モジュール内部での粉体の滞留を抑制するように作用する。
【0010】
そして、第３の発明である粉体用量計量システムは、第２の発明において、前記滞留抑制装置は、前記用量計量装置の上流側に配置される撹拌具と、この撹拌具を固定する前記容器支持具とを備え、前記容器支持具は、上方に向けて拡径するテーパー部を備え前記第３の駆動軸による打撃を前記テーパー部で受けて上下動することを特徴とすることを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、容器支持具に固定された撹拌具が第３の駆動軸によってテーパー部に打撃を受けた容器支持具の上下動によって動き、ブリッジ等の空洞を破壊して粉体の滞留を抑制するように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、容器支持具に固定された撹拌具が第３の駆動軸によってテーパー部に打撃を受けた容器支持具の上下動によって動き、ブリッジ等の空洞を破壊して粉体の滞留を抑制するように作用する。
【0011】
さらに、第４の発明である粉体用量計量システムは、第１又は第２の発明において、前記用量計量装置は、所望に定めた容量の凹部を周面に配置する計量ドラムを備え、前記計量ドラムは、前記第１の駆動軸と結合して回動可能であり、前記容器から供給される前記粉体を前記凹部に収容し、収容された前記粉体を連続的に前記粉体供給案内管に排出して前記粉体の前記用量を計量することを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、容量が明らかな計量ドラムの凹部に粉体を収容し、回動しながら連続的に収容された粉体を粉体供給案内管に排出することで、粉体用量を計量するように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、容量が明らかな計量ドラムの凹部に粉体を収容し、回動しながら連続的に収容された粉体を粉体供給案内管に排出することで、粉体用量を計量するように作用する。
【0012】
第５の発明である粉体用量計量システムは、第４の発明において、前記計量ドラムは、前記凹部から前記粉体が前記粉体計量モジュール内に漏洩しないように前記周面の端部にシールを備え、前記第１の駆動軸は前記シールの端面に加圧気体を供給可能に中空の気体流路を備え、前記シールは前記加圧気体によって押圧されることを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、シールを計量ドラムの周面の端部に備え、さらに、そのシールの端面に加圧気体を供給してシールを押圧するように作用させる。したがって、シールは計量ドラムの周面に形成された凹部から粉体が粉体計量モジュール内での漏洩を抑制するように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、シールを計量ドラムの周面の端部に備え、さらに、そのシールの端面に加圧気体を供給してシールを押圧するように作用させる。したがって、シールは計量ドラムの周面に形成された凹部から粉体が粉体計量モジュール内での漏洩を抑制するように作用する。
【0013】
第６の発明である粉体用量計量システムは、第１又は第２の発明において、前記用量計量装置は、所望に定めた間隔で螺旋状に形成されるスクリュー羽根を周面に配置するスクリュー計量ドラムを備え、前記スクリュー計量ドラムは、前記第１の駆動軸と結合して回動可能であり、前記容器から供給される前記粉体を前記スクリュー羽根間に収容し、収容された前記粉体を連続的に前記粉体供給案内管に排出して前記粉体の前記用量を計量することを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、容量が明らかなスクリュー計量ドラムのスクリュー羽根間に粉体を収容し、回動しながら連続的に収容された粉体を粉体供給案内管に排出することで、粉体用量を計量するように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、容量が明らかなスクリュー計量ドラムのスクリュー羽根間に粉体を収容し、回動しながら連続的に収容された粉体を粉体供給案内管に排出することで、粉体用量を計量するように作用する。
【0014】
また、第７の発明である粉体用量計量システムは、第１又は第２の発明において、前記用量供給制御装置は、前記粉体供給案内管内で前記粉体の流路を塞ぐシャッターを備えることを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、用量供給制御装置が粉体供給案内管内で粉体の流路を塞ぐシャッターを備えることで、粉体の粉体供給案内管からの供給を短時間で遮断するように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、用量供給制御装置が粉体供給案内管内で粉体の流路を塞ぐシャッターを備えることで、粉体の粉体供給案内管からの供給を短時間で遮断するように作用する。
【0015】
第８の発明である粉体用量計量システムは、第１又は第２の発明において、把持ハンドを備えたロボットアームを有し、前記ロボットアームは予め前記駆動モジュールの前記第１の駆動軸の位置データを備え、前記把持ハンドで把持した前記粉体計量モジュールを前記位置データに基に前記駆動モジュールに水平に着脱することを特徴とするものである。
上記構成の粉体用量計量システムでは、ロボットアームが駆動モジュールの第１の駆動軸の位置データを備えることで、粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着する際の位置決めを行うように作用する。
把持ハンドが粉体計量モジュールを把持することで人手によることなく粉体計量モジュールを効率的に駆動モジュールに対して着脱するように作用する。
上記構成の粉体用量計量システムでは、ロボットアームが駆動モジュールの第１の駆動軸の位置データを備えることで、粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着する際の位置決めを行うように作用する。
把持ハンドが粉体計量モジュールを把持することで人手によることなく粉体計量モジュールを効率的に駆動モジュールに対して着脱するように作用する。
【発明の効果】
【0016】
第１の発明に係る粉体用量計量システムでは、粉体計量モジュール内に駆動源やそれに接続される駆動軸を備えることなく、駆動モジュール内にすべて備えているので、粉体計量モジュールの構造を簡略化することが可能であり、また、小型軽量化することも可能である。１台の駆動モジュールに対して複数（多数）の粉体計量モジュールを備える粉体用量計量システムとすることができ、粉体用量の計量効率を高めることが可能である。
また、粉体計量モジュールと駆動モジュールを連結させる凸型連結具と用量計量装置を駆動させる第１の駆動軸が平行かつ水平に形成されるため、粉体計量モジュールと駆動モジュールの着脱と用量計量装置と駆動軸の符合を同時に行うことが可能であり、煩雑化しがちな着脱と符合を個別で行うよりも精度を高めることが可能であり、また、短時間で粉体計量モジュールと駆動モジュールの着脱と用量計量装置と駆動軸の符合を行うことが可能である。
また、第２の駆動軸は第１の駆動軸と平行かつ水平であることから、第１の駆動軸の位置決めができれば第２の駆動軸の位置決めもできるので、粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着する際の位置決めに関する煩雑さがなく、複数の粉体計量モジュールを交換しながら粉体用量を計量する場合でも省力かつ短時間に効率的に実行することが可能である。
また、粉体計量モジュールと駆動モジュールを連結させる凸型連結具と用量計量装置を駆動させる第１の駆動軸が平行かつ水平に形成されるため、粉体計量モジュールと駆動モジュールの着脱と用量計量装置と駆動軸の符合を同時に行うことが可能であり、煩雑化しがちな着脱と符合を個別で行うよりも精度を高めることが可能であり、また、短時間で粉体計量モジュールと駆動モジュールの着脱と用量計量装置と駆動軸の符合を行うことが可能である。
また、第２の駆動軸は第１の駆動軸と平行かつ水平であることから、第１の駆動軸の位置決めができれば第２の駆動軸の位置決めもできるので、粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着する際の位置決めに関する煩雑さがなく、複数の粉体計量モジュールを交換しながら粉体用量を計量する場合でも省力かつ短時間に効率的に実行することが可能である。
【0017】
第２の発明に係る粉体用量計量システムでは、第１の発明の効果に加えて、滞留抑制装置が駆動モジュールから供給される第３の駆動源によって第３の駆動軸を介して駆動されるので、粉体計量モジュール内部での粉体の滞留を抑制させることが可能である。
【0018】
第３の発明に係る粉体用量計量システムでは、第２の発明の効果に加えて、容器支持具に固定された撹拌具が、第３の駆動軸によってテーパー部に打撃を受けた容器支持具の上下動によって動き、周囲の粉体を撹拌し、いわゆるブリッジ等の空洞を破壊し、円滑な粉体の流れを生じさせることが可能である。
【0019】
第４の発明に係る粉体用量計量システムでは、第１又は第２の発明の効果に加えて、容量が明らかな計量ドラムの凹部に粉体を収容し、回動しながら連続的に収容された粉体を粉体供給案内管に排出することで、粉体用量を容量として計量することができる。
【0020】
第５の発明に係る粉体用量計量システムでは、第４の発明の効果に加えて、計量ドラムの周面の端部に備えたシールによって粉体計量モジュール内での粉体の漏洩、汚染（コンタミネーション）を防止することが可能である。また、漏洩を防止することで粉体用量の計量の精度を向上させることが可能である。
【0021】
第６の発明に係る粉体用量計量システムでは、第１又は第２の発明の効果に加えて、容量が明らかなスクリュー計量ドラムのスクリュー羽根間に粉体を収容し、回動しながら連続的に収容された粉体を粉体供給案内管に排出することで、粉体用量を容量として計量することができる。
【0022】
第７の発明に係る粉体用量計量システムでは、第１又は第２の発明の効果に加えて、シャッターを備えて粉体の粉体供給案内管からの供給を短時間で遮断することで、粉体用量の計量の精度を向上させることが可能である。また、シャッターを閉じることにより粉体計量モジュールの着脱や移動に際して、粉体が周囲に飛散することを防止することが可能である。
【0023】
第８の発明に係る粉体用量計量システムでは、第１又は第２の発明の効果に加えて、ロボットアームによって粉体計量モジュールと駆動モジュールの着脱が可能であり、自動で粉体計量モジュールの交換が可能となり、効率的かつ正確に着脱が可能となり、迅速かつ正確に粉体用量の計量を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着する前の概念図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着した後の概念図である。
【図3】本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて駆動モジュールのシャッタープッシャーが作動した状態の概念図である。
【図4】本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムの粉体計量モジュールの内部構造を示す断面図である。
【図6】本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいてノッカーで粉体計量モジュールの容器支持具のテーパー部を打撃した状態を示す概念図である。
【図7】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムの粉体計量モジュールの変形例に係る容器支持具と撹拌具の配置を示すための正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ－Ａ線矢視断面図であり、（ｄ）は容器支持具の底面図である。
【図8】粉体計量モジュールの変形例に係る容器支持具とノッカーの位置関係を示す概念図である。
【図9】粉体計量モジュールの変形例に係る計量ドラムのシール機構を説明するための構造図である。
【図11】本発明の第２の実施の形態に係る粉体計量モジュールの計量スクリュードラムを示す概念図である。
【図12】本発明の第３の実施の形態に係る粉体用量計量システムのロボットアームの把持ハンドで粉体計量モジュールを把持した状態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下に、本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムについて図１－図１０を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着する前の概念図であり、図２は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着した後の概念図であり、図３は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて駆動モジュールのシャッタープッシャーが作動した状態の概念図である。
これらの図において、粉体用量計量システムは粉体計量モジュール１と駆動モジュール２を備えている。粉体計量モジュール１は、上部に化学品あるいは薬品等の粉体を収容する容器４をそのまま上下逆にして支える容器支持具５を備え、この容器支持具５を下方で支える容器支持具受け具８を備え、さらに、粉体用量を計量する機構を備えた計量器本体３を備え、その下方には計量された粉体を他の容器に注いで移し替えるための粉体供給案内管としてのノズル６を備えている。このノズル６の下方に粉体試料を調合するためのバイアル瓶等の容器を置く。
粉体計量モジュール１の計量器本体３には凸型連結具７が設けられており、これを駆動モジュール２の着脱部１５に穿設された連結孔１７に挿通し、図示しない凹型連結具と連結させロック機構でロックして駆動モジュール２に装着することができる。
その際には、予め駆動モジュール２のドラム駆動軸１６で位置決めを行うことで、水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けられている凸型連結具７と連結孔１７が符合し、ドラム駆動軸１６を計量器本体３に挿入させながら、凸型連結具７を連結孔１７に挿通させる。
また、ノズル６の上側には図４を用いて詳述するシャッター１０（図１－３には内部構造は図示せず）を備えており、粉体用量の計量時以外はバネ１１が伸びた状態で紙面を正面視して左側に移動した状態となっている。このシャッター１０は駆動モジュール２のシャッタープッシャー１８によって粉体用量の計量時にはバネ１１を圧縮するように押され（図３参照）、計量が終了するとシャッタープッシャー１８が戻り、バネ１１の伸長力でストッパー９が機能するまでシャッター１０が戻り(図２参照)、計量器本体３の内部ではシャッター１０が閉じるように作用する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着する前の概念図であり、図２は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて粉体計量モジュールを駆動モジュールに装着した後の概念図であり、図３は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいて駆動モジュールのシャッタープッシャーが作動した状態の概念図である。
これらの図において、粉体用量計量システムは粉体計量モジュール１と駆動モジュール２を備えている。粉体計量モジュール１は、上部に化学品あるいは薬品等の粉体を収容する容器４をそのまま上下逆にして支える容器支持具５を備え、この容器支持具５を下方で支える容器支持具受け具８を備え、さらに、粉体用量を計量する機構を備えた計量器本体３を備え、その下方には計量された粉体を他の容器に注いで移し替えるための粉体供給案内管としてのノズル６を備えている。このノズル６の下方に粉体試料を調合するためのバイアル瓶等の容器を置く。
粉体計量モジュール１の計量器本体３には凸型連結具７が設けられており、これを駆動モジュール２の着脱部１５に穿設された連結孔１７に挿通し、図示しない凹型連結具と連結させロック機構でロックして駆動モジュール２に装着することができる。
その際には、予め駆動モジュール２のドラム駆動軸１６で位置決めを行うことで、水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けられている凸型連結具７と連結孔１７が符合し、ドラム駆動軸１６を計量器本体３に挿入させながら、凸型連結具７を連結孔１７に挿通させる。
また、ノズル６の上側には図４を用いて詳述するシャッター１０（図１－３には内部構造は図示せず）を備えており、粉体用量の計量時以外はバネ１１が伸びた状態で紙面を正面視して左側に移動した状態となっている。このシャッター１０は駆動モジュール２のシャッタープッシャー１８によって粉体用量の計量時にはバネ１１を圧縮するように押され（図３参照）、計量が終了するとシャッタープッシャー１８が戻り、バネ１１の伸長力でストッパー９が機能するまでシャッター１０が戻り(図２参照)、計量器本体３の内部ではシャッター１０が閉じるように作用する。
【0026】
駆動モジュール２は、駆動部本体２０と着脱部１５を有しており、駆動部本体２０の上部には偏心錘からなる振動子１３を備え、これをモーター１２で回転させることで駆動部本体２０に振動を与え、駆動モジュール２に装着された粉体計量モジュール１に対して振動を伝播させて容器４内に収容される粉体を円滑に計量器本体３に導くように作用している。すなわち、モーター１２と振動子１３は滞留抑制装置として機能している。
駆動部本体２０には第１の駆動軸として前述のドラム駆動軸１６が設けられており、これを粉体計量モジュール１内に挿入して計量器本体３内に収容されている計量ドラム（図１－３には図示せず。図４，５参照。）を回転させて粉体用量を計量している。
また、着脱部１５の下方には第２の駆動軸として前述のシャッタープッシャー１８が設けられており、これを用いてシャッター１０を押すことで計量後の粉体供給を可能とし、シャッタープッシャー１８を戻すと、シャッター１０もバネ１１の力で戻り、計量後の粉体供給が停止される。すなわち、シャッター１０は用量供給制御装置として機能するものである。
さらに、駆動部本体２０には上部に第３の駆動軸としてノッカー１４が設けられており、これを用いて粉体計量モジュール１の容器支持具５のテーパー部５ａを殴打することができる。この殴打によって容器４を支持する容器支持具５に打撃を加えることで容器４を含めて計量器本体３が振動し、粉体が容器４内や計量器本体３内等の粉体流路で形成するいわゆるブリッジ等の空洞によって粉体用量の計量が難しくなる現象を、その空洞を破壊することで解消させることができる。すなわち、ノッカー１４はモーター１２と振動子１３に加えて滞留抑制装置として機能している。
駆動部本体２０には第１の駆動軸として前述のドラム駆動軸１６が設けられており、これを粉体計量モジュール１内に挿入して計量器本体３内に収容されている計量ドラム（図１－３には図示せず。図４，５参照。）を回転させて粉体用量を計量している。
また、着脱部１５の下方には第２の駆動軸として前述のシャッタープッシャー１８が設けられており、これを用いてシャッター１０を押すことで計量後の粉体供給を可能とし、シャッタープッシャー１８を戻すと、シャッター１０もバネ１１の力で戻り、計量後の粉体供給が停止される。すなわち、シャッター１０は用量供給制御装置として機能するものである。
さらに、駆動部本体２０には上部に第３の駆動軸としてノッカー１４が設けられており、これを用いて粉体計量モジュール１の容器支持具５のテーパー部５ａを殴打することができる。この殴打によって容器４を支持する容器支持具５に打撃を加えることで容器４を含めて計量器本体３が振動し、粉体が容器４内や計量器本体３内等の粉体流路で形成するいわゆるブリッジ等の空洞によって粉体用量の計量が難しくなる現象を、その空洞を破壊することで解消させることができる。すなわち、ノッカー１４はモーター１２と振動子１３に加えて滞留抑制装置として機能している。
【0027】
駆動部本体２０の下方にはエアクッション１９を備えており、これによって駆動部本体２０全体がある程度前後方向、すなわち、粉体計量モジュール１を装着させる方向への移動を可能としている。粉体計量モジュール１を駆動モジュール２へ装着する際の位置決めについては、手動で行う際には粉体計量モジュール１内部の計量ドラムに接続するためにドラム駆動軸１６を押し当てるようにするが、その際、ドラム駆動軸１６は断面が六角形状であるため、計量ドラムと嵌合させるためには軸の周方向で符合させる必要があるので、ドラム駆動軸１６を低速で回転させながら嵌合させる。これを第３の実施の形態として後述するロボットアームを用いた自動装着を行う際には、粉体計量モジュール１を把持したロボットアームによって粉体計量モジュール１をドラム駆動軸１６に押し当てることになるが、その際にエアクッション１９が機能して、駆動部本体２０が少し後退し、ドラム駆動軸１６の周方向で符合すると駆動部本体２０が前に移動してドラム駆動軸１６と計量ドラムが接続されるという作用を発揮するのである。
なお、本実施の形態においてはドラム駆動軸１６の断面が六角形状であるが、この形状には特に限定するものではなく、他の多角形形状でも楕円でもよいし、キー溝を備えて計量ドラム側のキーと符合して接続されるような構造でもよい。すなわち、計量ドラムとドラム駆動軸１６が空回りしないような構造であればよい。
また、エアクッション１９は内部に気体を収容してその圧縮と膨張を利用して駆動モジュール２の前後左右方向の移動に対する緩衝材として機能するものであるが、緩衝を生じさせるメカニズムとしては気体に限らず、油等の液体を用いてもよい。
なお、本実施の形態においてはドラム駆動軸１６の断面が六角形状であるが、この形状には特に限定するものではなく、他の多角形形状でも楕円でもよいし、キー溝を備えて計量ドラム側のキーと符合して接続されるような構造でもよい。すなわち、計量ドラムとドラム駆動軸１６が空回りしないような構造であればよい。
また、エアクッション１９は内部に気体を収容してその圧縮と膨張を利用して駆動モジュール２の前後左右方向の移動に対する緩衝材として機能するものであるが、緩衝を生じさせるメカニズムとしては気体に限らず、油等の液体を用いてもよい。
【0028】
以上説明したとおり、本実施の形態に係る粉体用量計量システムでは、粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の着脱には駆動モジュール２のドラム駆動軸１６を周方向で符合するように粉体計量モジュール１に対して水平に挿入することで位置決めを完了させることが可能であり、さらに、粉体計量モジュール１の凸型連結具７を水平かつこのドラム駆動軸１６と平行に設けることで、ドラム駆動軸１６による位置決めと同時に、容易に粉体計量モジュール１の凸型連結具７を駆動モジュール２の連結孔１７へ挿通させて粉体計量モジュール１と駆動モジュール２を接続することが可能である。
また、同様にシャッタープッシャー１８を水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けることで、ドラム駆動軸１６によって位置決めされると同時に、シャッタープッシャー１８と粉体計量モジュール１のシャッター１０との位置決めも完了していることになるという効果も発揮することができる。
さらに、ノッカー１４も水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けることで、ドラム駆動軸１６によって位置決めされると同時に、ノッカー１４と容器支持具５のテーパー部５ａとの位置決めも完了するという効果も発揮することができる。
すなわち、駆動モジュール２側に駆動源に接続されるすべての駆動軸が水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けられていることから、粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の装着の位置決めをドラム駆動軸１６によって行うことで、他の駆動軸の粉体計量モジュール１に対する位置決めが完了し、短時間で容易かつ高精度で粉体計量モジュール１を駆動モジュール２に装着することが可能である。
従来、装着の方向と粉体計量モジュール１を駆動するための駆動軸の方向が直交しており、装着のための位置決めと粉体用量の計量のための駆動軸の位置決めを個別に行う必要があったが、本実施の形態においては、その手間を省き、省力で精度の高い粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の着脱を可能し、もって、粉体用量の計量精度の向上をも図っている。
また、同様にシャッタープッシャー１８を水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けることで、ドラム駆動軸１６によって位置決めされると同時に、シャッタープッシャー１８と粉体計量モジュール１のシャッター１０との位置決めも完了していることになるという効果も発揮することができる。
さらに、ノッカー１４も水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けることで、ドラム駆動軸１６によって位置決めされると同時に、ノッカー１４と容器支持具５のテーパー部５ａとの位置決めも完了するという効果も発揮することができる。
すなわち、駆動モジュール２側に駆動源に接続されるすべての駆動軸が水平かつドラム駆動軸１６と平行に設けられていることから、粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の装着の位置決めをドラム駆動軸１６によって行うことで、他の駆動軸の粉体計量モジュール１に対する位置決めが完了し、短時間で容易かつ高精度で粉体計量モジュール１を駆動モジュール２に装着することが可能である。
従来、装着の方向と粉体計量モジュール１を駆動するための駆動軸の方向が直交しており、装着のための位置決めと粉体用量の計量のための駆動軸の位置決めを個別に行う必要があったが、本実施の形態においては、その手間を省き、省力で精度の高い粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の着脱を可能し、もって、粉体用量の計量精度の向上をも図っている。
【0029】
駆動部本体２０内部にはドラム駆動軸１６を駆動させるための第１の駆動源としてのステップモーター、シャッタープッシャー１８を駆動させるための空気等の気体を供給する第２の駆動源としてのエアシリンダー、そして、ノッカー１４を駆動させるための第３の駆動源としてのエアシリンダーが設けられている。
そして、駆動部本体２０にはステップモーターに電気を供給する電気ケーブル２１やエアシリンダーにエア（空気）を供給するエア供給配管２２が接続されている。
そして、駆動部本体２０にはステップモーターに電気を供給する電気ケーブル２１やエアシリンダーにエア（空気）を供給するエア供給配管２２が接続されている。
【0030】
次に、図４は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムの粉体計量モジュールの内部構造を示す断面図であり、図５は図４に示される粉体計量モジュールを左側面視した場合の一部断面図である。そして、図６は第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムにおいてノッカーで粉体計量モジュールの容器支持具のテーパー部を打撃した状態を示す概念図である。
図１－３において既に説明した構成についてはその説明を省略する。
図４及び図５において、容器４内に収容された粉体は容器支持具５及び容器支持具受け具８内を通過して、計量器本体３内の円筒状の計量ドラム２６に設けられた粉体計量凹部３０に落下する。計量ドラム２６にはその周面の中央に粉体計量凹部３０が粉体計量帯２９として周設されており、計量ドラム２６の中空部分に接続されるドラム駆動軸１６の回転によって単位時間当たりに粉体計量凹部３０内に収容され半周回転して落下する粉体用量が定まり、粉体用量を計量することが可能である。計量された粉体は連続的にノズル６に供給されている。すなわち、計量ドラム２６は用量計量装置として機能している。
粉体計量凹部３０の容量は粉体や用途に応じて所望に予め定めて形成することができ、粉体計量帯２９における粉体計量凹部３０同士の間隔も同様に所望に予め定められてよい。
計量ドラム２６は円筒状の２つの端部にそれぞれ周設されるシール２７を備えており、粉体計量凹部３０内に落下する粉体が計量ドラム２６から周囲に漏洩しないように機能している。粉体の漏洩は粉体用量の計量の誤差にも繋がると同時に計量ドラム２６の回転上の不具合や粉体による汚染にも影響を与えるため、シール２７の機能は特に重要である。
図１－３において既に説明した構成についてはその説明を省略する。
図４及び図５において、容器４内に収容された粉体は容器支持具５及び容器支持具受け具８内を通過して、計量器本体３内の円筒状の計量ドラム２６に設けられた粉体計量凹部３０に落下する。計量ドラム２６にはその周面の中央に粉体計量凹部３０が粉体計量帯２９として周設されており、計量ドラム２６の中空部分に接続されるドラム駆動軸１６の回転によって単位時間当たりに粉体計量凹部３０内に収容され半周回転して落下する粉体用量が定まり、粉体用量を計量することが可能である。計量された粉体は連続的にノズル６に供給されている。すなわち、計量ドラム２６は用量計量装置として機能している。
粉体計量凹部３０の容量は粉体や用途に応じて所望に予め定めて形成することができ、粉体計量帯２９における粉体計量凹部３０同士の間隔も同様に所望に予め定められてよい。
計量ドラム２６は円筒状の２つの端部にそれぞれ周設されるシール２７を備えており、粉体計量凹部３０内に落下する粉体が計量ドラム２６から周囲に漏洩しないように機能している。粉体の漏洩は粉体用量の計量の誤差にも繋がると同時に計量ドラム２６の回転上の不具合や粉体による汚染にも影響を与えるため、シール２７の機能は特に重要である。
【0031】
容器支持具５において、容器４が装着されている部分にはアルファベット文字のＴ字様の撹拌具２５が固定され、計量器本体３内の粉体の流路に向けて垂下している。撹拌具２５は図４，５に示されるとおり板状である。
この撹拌具２５は、既に説明したノッカー１４によるテーパー部５ａの殴打の際に、容器支持具５と共に上下動し、その上下動によって容器支持具受け具８や計量器本体３内の粉体流路２３で形成されるブリッジ等の空洞を破壊するように作用する。
図６に示すとおり、ノッカー１４は駆動モジュール２において、容器支持具５のテーパー部５ａに当たる位置に設けられており、ノッカー１４がテーパー部５ａを押すように断続的に打撃することで容器支持具５とそれによって支持されている容器４が上下動することになる。
この撹拌具２５は、既に説明したノッカー１４によるテーパー部５ａの殴打の際に、容器支持具５と共に上下動し、その上下動によって容器支持具受け具８や計量器本体３内の粉体流路２３で形成されるブリッジ等の空洞を破壊するように作用する。
図６に示すとおり、ノッカー１４は駆動モジュール２において、容器支持具５のテーパー部５ａに当たる位置に設けられており、ノッカー１４がテーパー部５ａを押すように断続的に打撃することで容器支持具５とそれによって支持されている容器４が上下動することになる。
【0032】
また、既に説明したシャッター１０について図４を参照しながら説明を追加する。シャッター１０は粉体用量の計量時には駆動モジュール２のシャッタープッシャー１８によって押された状態となっており、図４に示されるように、シャッター孔２８がノズル６の流路と符合して粉体を通過可能としている。
しかし、粉体用量の計量が終了した際にはシャッタープッシャー１８が戻ることで、シャッター１０のバネ１１（図２参照）が伸長してシャッター１０が図４では右方向へ移動し、シャッター孔２８がノズル６の流路からずれることで計量後の粉体の供給を即座に停止することが可能である。このバネ１１によって不要な粉体の供給を行うことなく粉体計量の精度を向上させることが可能である。また、シャッター１０は粉体計量モジュール１の着脱時や移動時にはバネ１１によって閉止されているので、粉体の飛散を防止することができ、また、粉体による試料汚染（コンタミネーション）の発生も防止することができる。
なお、計量ドラム２６による粉体用量の計量の精度を向上させるために、予め計量ドラム２６から落下した粉体がシャッター１０を閉止した以降、どの程度の量がノズル６から供給されるかという数値を粉体の種類別に予め測定して駆動モジュール２側の記憶領域に格納しておき、計量ドラム２６による計量が、目的とする粉体用量からその数値を差し引いた粉体用量となった際にシャッター１０を閉止するという制御を行うことによれば、より粉体計量の精度を向上させることが可能である。このような制御は後述する第２の実施の形態に係る計量スクリュードラム２６ａを採用した場合も同様である。
しかし、粉体用量の計量が終了した際にはシャッタープッシャー１８が戻ることで、シャッター１０のバネ１１（図２参照）が伸長してシャッター１０が図４では右方向へ移動し、シャッター孔２８がノズル６の流路からずれることで計量後の粉体の供給を即座に停止することが可能である。このバネ１１によって不要な粉体の供給を行うことなく粉体計量の精度を向上させることが可能である。また、シャッター１０は粉体計量モジュール１の着脱時や移動時にはバネ１１によって閉止されているので、粉体の飛散を防止することができ、また、粉体による試料汚染（コンタミネーション）の発生も防止することができる。
なお、計量ドラム２６による粉体用量の計量の精度を向上させるために、予め計量ドラム２６から落下した粉体がシャッター１０を閉止した以降、どの程度の量がノズル６から供給されるかという数値を粉体の種類別に予め測定して駆動モジュール２側の記憶領域に格納しておき、計量ドラム２６による計量が、目的とする粉体用量からその数値を差し引いた粉体用量となった際にシャッター１０を閉止するという制御を行うことによれば、より粉体計量の精度を向上させることが可能である。このような制御は後述する第２の実施の形態に係る計量スクリュードラム２６ａを採用した場合も同様である。
【0033】
次に、図７，８を参照しながら第１の実施の形態に係る粉体計量モジュールの容器支持具の変形例について説明する。
図７（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムの粉体計量モジュールの変形例に係る容器支持具と撹拌具の配置を示すための正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ－Ａ線矢視断面図であり、（ｄ）は容器支持具の底面図である。また、図８は粉体計量モジュールの変形例に係る容器支持具とノッカーの位置関係を示す概念図である。
図７（ａ），（ｂ）において、容器支持具の変形例では、容器支持具の側面から突出したテーパー部を備えていないものの、容器支持具５ｂの底面をテーパー部５ｃとしている。そして、図７（ｃ）に示す通り、撹拌具２５を容器支持具５ｂの容器４との接続端面（流路のど部の上端面）に溝を設けてはめ込むようにしてＴ字様の上端部を固定している。この点は既に説明した第１の実施の形態における撹拌具２５と同様である。そして、図７（ｄ）に示すとおり、容器支持具５ｂの底面にテーパー部５ｃと同時に溝５ｄを設けていることを特徴としている。
このような構成の変形例に係る容器支持具５ｂでは図８に示すとおり、空気等の気体の供給によって駆動するエアシリンダー３１によってノッカー１４が駆動され、容器支持具５ｂのテーパー部５ｃを打撃すると溝５ｄが抵抗となって、より打撃力が容器支持具５ｂに伝達し易くなるという効果を発揮することができる。したがって、容器４及び容器支持具５ｂの上下動もより強い振動と広い振幅で実施することが可能である。
図７（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る粉体用量計量システムの粉体計量モジュールの変形例に係る容器支持具と撹拌具の配置を示すための正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ－Ａ線矢視断面図であり、（ｄ）は容器支持具の底面図である。また、図８は粉体計量モジュールの変形例に係る容器支持具とノッカーの位置関係を示す概念図である。
図７（ａ），（ｂ）において、容器支持具の変形例では、容器支持具の側面から突出したテーパー部を備えていないものの、容器支持具５ｂの底面をテーパー部５ｃとしている。そして、図７（ｃ）に示す通り、撹拌具２５を容器支持具５ｂの容器４との接続端面（流路のど部の上端面）に溝を設けてはめ込むようにしてＴ字様の上端部を固定している。この点は既に説明した第１の実施の形態における撹拌具２５と同様である。そして、図７（ｄ）に示すとおり、容器支持具５ｂの底面にテーパー部５ｃと同時に溝５ｄを設けていることを特徴としている。
このような構成の変形例に係る容器支持具５ｂでは図８に示すとおり、空気等の気体の供給によって駆動するエアシリンダー３１によってノッカー１４が駆動され、容器支持具５ｂのテーパー部５ｃを打撃すると溝５ｄが抵抗となって、より打撃力が容器支持具５ｂに伝達し易くなるという効果を発揮することができる。したがって、容器４及び容器支持具５ｂの上下動もより強い振動と広い振幅で実施することが可能である。
【0034】
さらに、ノッカー１４による打撃は図８に示されるとおり、容器支持具５ｂのテーパー部５ｃを中心から偏心して打撃することで容器支持具５ｂに対して回転力を加えることが可能であり、上下動と同時に回転させ、これを複数回繰り返すとで容器支持具５ｂの全周を網羅して振動を印加することが可能である。すなわち、周方向の全範囲に対して振動を印加することが可能であるので、容器４の一部分に生じた空洞も破壊することが可能である。しかも、印加される力も上下方向と周方向に分力を備えているので、粉体に対してより効果的な振動を与えることができる。このような効果は同様にノッカー１４による偏心打撃によって容器支持具５のテーパー部５ａにおいても発揮することができる。
従来技術における打撃は単なる一方向への打撃であったため、その打撃箇所における空洞は破壊されるものの、周方向で反対側の空洞が残ってしまうという不具合もあった。そこで、本願では、打撃方向として上下動のみならず、回転を加えることで印加力に上下方向と周方向の分力を備えつつ、回転によって全周囲を網羅して打撃することが可能となったためブリッジ等の空洞をより広範囲で効果的に破壊することが可能となった。
従来技術における打撃は単なる一方向への打撃であったため、その打撃箇所における空洞は破壊されるものの、周方向で反対側の空洞が残ってしまうという不具合もあった。そこで、本願では、打撃方向として上下動のみならず、回転を加えることで印加力に上下方向と周方向の分力を備えつつ、回転によって全周囲を網羅して打撃することが可能となったためブリッジ等の空洞をより広範囲で効果的に破壊することが可能となった。
【0035】
次に、図９と図１０を参照しながら、第１の実施の形態に係る粉体計量モジュールの計量ドラムのシール機構の変形例について説明する。
図９は粉体計量モジュールの変形例に係る計量ドラムのシール機構を説明するための構造図であり、図１０は図９において符号Ｂで示す破線で囲んだ箇所を示す拡大図である。既にこれまでの図で説明した構成についてはその説明を省略する。
図９において、粉体計量モジュール１は凸型連結具７と駆動モジュール２側の凹型連結具７ａとの連結及びロックによって装着された状態にあり、粉体用量の計量を行っている状態にもある。本図では凸型連結具７が２個備えられており、凹型連結具７ａも２個備えられているが、２個に限定するものではなく１個あるいは３個以上であってもよい。但し、前述のとおり凸型連結具７は計量器本体３において水平かつドラム駆動軸１６に対して平行に設けられている。また、本実施の形態においては凸型連結具７が粉体計量モジュール１に、凹型連結具７ａが駆動モジュール２に設置されているが、連結可能でロック機構を備えている限りそれぞれ逆に設置されていてもよい。
このような状態において、計量ドラム２６は挿入されたドラム駆動軸１６によって回動している。ステップモーター３２はその駆動軸に設けられた駆動ギア３４を回転させるが、ドラム駆動軸１６の周囲に設けられて駆動ギア３４と噛合する従動ギア３５を回転させ、その従動ギア３５の回転によってドラム駆動軸１６が駆動している。さらに、本変形例では、ドラム駆動軸１６が中空に形成され、その中空の部分にエア供給路３６が設けられており、エア供給ノズル３３によってエア（空気）等の加圧気体が供給されている。
供給される空気は計量ドラム２６内のシール２７ａ，２７ｃに供給されて、シール２７ａ，２７ｃを押圧し、そのシール機能を高めている。
図９は粉体計量モジュールの変形例に係る計量ドラムのシール機構を説明するための構造図であり、図１０は図９において符号Ｂで示す破線で囲んだ箇所を示す拡大図である。既にこれまでの図で説明した構成についてはその説明を省略する。
図９において、粉体計量モジュール１は凸型連結具７と駆動モジュール２側の凹型連結具７ａとの連結及びロックによって装着された状態にあり、粉体用量の計量を行っている状態にもある。本図では凸型連結具７が２個備えられており、凹型連結具７ａも２個備えられているが、２個に限定するものではなく１個あるいは３個以上であってもよい。但し、前述のとおり凸型連結具７は計量器本体３において水平かつドラム駆動軸１６に対して平行に設けられている。また、本実施の形態においては凸型連結具７が粉体計量モジュール１に、凹型連結具７ａが駆動モジュール２に設置されているが、連結可能でロック機構を備えている限りそれぞれ逆に設置されていてもよい。
このような状態において、計量ドラム２６は挿入されたドラム駆動軸１６によって回動している。ステップモーター３２はその駆動軸に設けられた駆動ギア３４を回転させるが、ドラム駆動軸１６の周囲に設けられて駆動ギア３４と噛合する従動ギア３５を回転させ、その従動ギア３５の回転によってドラム駆動軸１６が駆動している。さらに、本変形例では、ドラム駆動軸１６が中空に形成され、その中空の部分にエア供給路３６が設けられており、エア供給ノズル３３によってエア（空気）等の加圧気体が供給されている。
供給される空気は計量ドラム２６内のシール２７ａ，２７ｃに供給されて、シール２７ａ，２７ｃを押圧し、そのシール機能を高めている。
【0036】
この変形例に係るシール機構について図１０を参照しながら説明する。
図１０において、ドラム駆動軸１６の中空部分に設けられたエア供給路３６内にエア供給ノズル３３によって供給されるエアは矢印で示されるようなエア流れ３７を生じている。計量ドラム２６の周囲に供給されたエアのうち、入口側で分流して入口側のシール２７ａの端面２７ｂを押圧するエア流れ３７と、計量ドラム２６の内部を通って奥側のシール２７ｃの端面２７ｄを押圧するエア流れ３７を生じる。
このようにして計量ドラム２６の円筒形状の両端に周設されるシール２７ａ，２７ｃを加圧空気のエア流れ３７によって加圧することで、計量ドラム２６の粉体計量凹部３０内に収容されて計量される粉体が計量ドラム２６の周囲に漏洩して計量ドラム２６の精度を低下させたり、計量器本体３内部の不具合の原因となるのを防止するように、シール２７ａ，２７ｃのシール機能を高めることが可能である。
図１０において、ドラム駆動軸１６の中空部分に設けられたエア供給路３６内にエア供給ノズル３３によって供給されるエアは矢印で示されるようなエア流れ３７を生じている。計量ドラム２６の周囲に供給されたエアのうち、入口側で分流して入口側のシール２７ａの端面２７ｂを押圧するエア流れ３７と、計量ドラム２６の内部を通って奥側のシール２７ｃの端面２７ｄを押圧するエア流れ３７を生じる。
このようにして計量ドラム２６の円筒形状の両端に周設されるシール２７ａ，２７ｃを加圧空気のエア流れ３７によって加圧することで、計量ドラム２６の粉体計量凹部３０内に収容されて計量される粉体が計量ドラム２６の周囲に漏洩して計量ドラム２６の精度を低下させたり、計量器本体３内部の不具合の原因となるのを防止するように、シール２７ａ，２７ｃのシール機能を高めることが可能である。
【0037】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る粉体計量モジュールの計量スクリュードラムについて図１１を参照しながら説明する。
図１１は第２の実施の形態に係る粉体計量モジュールの計量スクリュードラムを示す概念図である。図１１において、第２の実施の形態に係る粉体計量モジュール１ａは、計量器本体３ａ内に用量計量装置として計量スクリュードラム２６ａを採用するものである。計量スクリュードラム２６ａは、第１の実施の形態と同様に着脱部１５を貫通するドラム駆動軸１６によって駆動され、その周面には粉体計量凹部３０に代えて所望に予め定めた間隔と高さのスクリュー羽根２６ｂが螺設されている。
ドラム駆動軸１６によって計量スクリュードラム２６ａを駆動させると、容器４内から供給される粉体がスクリュー羽根２６ｂ間に収容され、このスクリュー羽根２６ｂが回動することで粉体がノズル６へ運搬される。予め、粉体の種類や計量の用途等によって定められるスクリュー羽根２６ｂ間距離とスクリュー羽根２６ｂ高さによって、単位時間当たり運搬される粉体用量は定まり、粉体用量を計量することが可能である。
図１１は第２の実施の形態に係る粉体計量モジュールの計量スクリュードラムを示す概念図である。図１１において、第２の実施の形態に係る粉体計量モジュール１ａは、計量器本体３ａ内に用量計量装置として計量スクリュードラム２６ａを採用するものである。計量スクリュードラム２６ａは、第１の実施の形態と同様に着脱部１５を貫通するドラム駆動軸１６によって駆動され、その周面には粉体計量凹部３０に代えて所望に予め定めた間隔と高さのスクリュー羽根２６ｂが螺設されている。
ドラム駆動軸１６によって計量スクリュードラム２６ａを駆動させると、容器４内から供給される粉体がスクリュー羽根２６ｂ間に収容され、このスクリュー羽根２６ｂが回動することで粉体がノズル６へ運搬される。予め、粉体の種類や計量の用途等によって定められるスクリュー羽根２６ｂ間距離とスクリュー羽根２６ｂ高さによって、単位時間当たり運搬される粉体用量は定まり、粉体用量を計量することが可能である。
【0038】
この第２の実施の形態に係る計量スクリュードラム２６ａを採用すると、粉体計量モジュール１ａを駆動モジュール２に装着した際には第１の実施の形態に係る粉体計量モジュール１よりもノズル６の位置が駆動モジュール２から離れるので、シャッタープッシャー１８のストロークを長めに設けておく必要がある。
粉体計量モジュール１ａでは容器支持具５としてテーパー部を備えていないが、ノッカー１４を設けて容器支持具５に打撃を加えてもよいし、テーパー部を備えた容器支持具５を設けてテーパー部に打撃を加えてもよい。
さらに、図１１に示すように計量スクリュードラム２６ａは円筒状の両端面をシール２７ａ，２７ｃで封止されており、図９，１０を参照して説明したようにエア供給路３６から供給される加圧エアによってそのシール機能を増強している。もちろん、粉体によってはその漏洩が少ない場合にはエアで加圧することなく単なるシール２７を設けるだけでもよい。
粉体計量モジュール１ａでは容器支持具５としてテーパー部を備えていないが、ノッカー１４を設けて容器支持具５に打撃を加えてもよいし、テーパー部を備えた容器支持具５を設けてテーパー部に打撃を加えてもよい。
さらに、図１１に示すように計量スクリュードラム２６ａは円筒状の両端面をシール２７ａ，２７ｃで封止されており、図９，１０を参照して説明したようにエア供給路３６から供給される加圧エアによってそのシール機能を増強している。もちろん、粉体によってはその漏洩が少ない場合にはエアで加圧することなく単なるシール２７を設けるだけでもよい。
【0039】
最後に本発明の第３の実施の形態に係る粉体用量計量システムについて図１２を参照しながら説明する。図１２は第３の実施の形態に係る粉体用量計量システムのロボットアームの把持ハンドで粉体計量モジュールを把持した状態を示す概念図である。
図１２においては、粉体計量モジュール１の側面を把持ハンド３８で掴んだ状態が示されているが、この把持ハンド３８はハンド開閉機構３９によって水平方向に開閉することが可能であり、粉体計量モジュール１を側面から把持したり、離したりすることが可能である。
さらに、ロボットアーム４０は図１２の座標軸で示すとおり、紙面に垂直なｘｙ平面で自由に移動可能であると共に、図１２の紙面上での左右方向であるｚ方向へも自由に移動することが可能である。
このようなロボットアーム４０を第３の実施の形態に係る粉体用量計量システムが備えることで、粉体計量モジュール１，１ａを自動で駆動モジュール２に対して着脱することが可能となる。
図１２においては、粉体計量モジュール１の側面を把持ハンド３８で掴んだ状態が示されているが、この把持ハンド３８はハンド開閉機構３９によって水平方向に開閉することが可能であり、粉体計量モジュール１を側面から把持したり、離したりすることが可能である。
さらに、ロボットアーム４０は図１２の座標軸で示すとおり、紙面に垂直なｘｙ平面で自由に移動可能であると共に、図１２の紙面上での左右方向であるｚ方向へも自由に移動することが可能である。
このようなロボットアーム４０を第３の実施の形態に係る粉体用量計量システムが備えることで、粉体計量モジュール１，１ａを自動で駆動モジュール２に対して着脱することが可能となる。
【0040】
具体的には、まず、粉体用量の計量が必要な粉体計量モジュール１をロボットアーム４０を移動させ、ハンド開閉機構３９を開いて把持ハンド３８を粉体計量モジュール１の側面から離れた位置に移動させ、その後、ハンド開閉機構３９を閉じて把持ハンド３８で粉体計量モジュール１の側面を把持する。
その際、粉体計量モジュール１は容器４に収容されている粉体の種類によってその３次元空間での位置座標をロボットアーム４０の記憶領域に予め格納しておくことで、ロボットアーム４０は目的の粉体を収容する容器４を備えた粉体計量モジュール１の位置座標に向かって移動するものである。
粉体計量モジュール１の側面を把持したロボットアーム４０は、次に駆動モジュール２のドラム駆動軸１６に向かって移動するが、ドラム駆動軸１６の３次元空間での位置座標がロボットアーム４０の記憶領域に予め格納されているためである。すなわち、ロボットアーム４０は、粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の位置決めとして、駆動モジュール２のドラム駆動軸１６の位置座標を基準として、粉体計量モジュール１の計量ドラム２６にそのドラム駆動軸１６が挿入されるように粉体計量モジュール１を水平を維持しながら移動させるのである。
その際、粉体計量モジュール１は容器４に収容されている粉体の種類によってその３次元空間での位置座標をロボットアーム４０の記憶領域に予め格納しておくことで、ロボットアーム４０は目的の粉体を収容する容器４を備えた粉体計量モジュール１の位置座標に向かって移動するものである。
粉体計量モジュール１の側面を把持したロボットアーム４０は、次に駆動モジュール２のドラム駆動軸１６に向かって移動するが、ドラム駆動軸１６の３次元空間での位置座標がロボットアーム４０の記憶領域に予め格納されているためである。すなわち、ロボットアーム４０は、粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の位置決めとして、駆動モジュール２のドラム駆動軸１６の位置座標を基準として、粉体計量モジュール１の計量ドラム２６にそのドラム駆動軸１６が挿入されるように粉体計量モジュール１を水平を維持しながら移動させるのである。
【0041】
その後、ロボットアーム４０は把持ハンド３８で把持している粉体計量モジュール１の計量ドラム２６を駆動モジュール２のドラム駆動軸１６に挿入するように把持ハンド３８を伸ばすが、その際、ドラム駆動軸１６が六角形断面であることから計量ドラム２６側の孔（ドラム駆動軸１６と嵌合する六角形孔）の形状と周方向でずれている可能性がある。そこで、ロボットアーム４０は駆動モジュール２のドラム駆動軸１６を低速で回転させるべくステップモーター３２のスイッチを入れながら、粉体計量モジュール１を駆動モジュール２に押し付ける。粉体計量モジュール１を押し付けられた駆動モジュール２はエアクッション１９の機能によって少し後退し、低速で回転するドラム駆動軸１６の六角形断面と計量ドラム２６の孔形状が符合するとドラム駆動軸１６が計量ドラム２６に嵌合して駆動モジュール２のエアクッション１９による後退が解消される。
その際には粉体計量モジュール１の凸型連結具７も駆動モジュール２の連結孔１７に挿通され、着脱部１５の内部で凹型連結具７ａと連結してロックされ、脱落や引抜きを防止される。
そして、把持ハンド３８はハンド開閉機構３９によって左右に開いて把持を解き、ロボットアーム４０は粉体計量モジュール１から離脱する。
このようにして粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の装着時の位置決めと装着・固定がなされる。
その際には粉体計量モジュール１の凸型連結具７も駆動モジュール２の連結孔１７に挿通され、着脱部１５の内部で凹型連結具７ａと連結してロックされ、脱落や引抜きを防止される。
そして、把持ハンド３８はハンド開閉機構３９によって左右に開いて把持を解き、ロボットアーム４０は粉体計量モジュール１から離脱する。
このようにして粉体計量モジュール１と駆動モジュール２の装着時の位置決めと装着・固定がなされる。
【0042】
一方、その粉体計量モジュール１による粉体用量の計量が終了した後、粉体計量モジュール１の取外しの場合は、駆動モジュール２で凹型連結具７ａのロックを解いた上で、ロボットアーム４０はハンド開閉機構３９を用いて把持ハンド３８を拡げ、駆動モジュール２に装着された粉体計量モジュール１に近づき、ハンド開閉機構３９で把持ハンド３８を閉じて粉体計量モジュール１の側面を把持する。
その後、ロボットアーム４０は把持ハンド３８で粉体計量モジュール１を把持しながら、駆動モジュール２から引抜き、ロボットアーム４０の記憶領域に予め格納されている把持している粉体計量モジュール１の位置座標の位置まで粉体計量モジュール１を輸送し、所定の場所で把持ハンド３８の把持を解いて保管する。
そして次に粉体用量を計量する必要がある粉体計量モジュール１を駆動モジュール２に装着すべく、ロボットアーム４０はその粉体計量モジュール１の位置座標へ向かい、同様に位置決めしながら駆動モジュール２に装着し、粉体用量の計量が終了したら、粉体計量モジュール１を駆動モジュール２から離脱させて、所定の位置まで粉体計量モジュール１を運搬するという動作を繰り返す。
その後、ロボットアーム４０は把持ハンド３８で粉体計量モジュール１を把持しながら、駆動モジュール２から引抜き、ロボットアーム４０の記憶領域に予め格納されている把持している粉体計量モジュール１の位置座標の位置まで粉体計量モジュール１を輸送し、所定の場所で把持ハンド３８の把持を解いて保管する。
そして次に粉体用量を計量する必要がある粉体計量モジュール１を駆動モジュール２に装着すべく、ロボットアーム４０はその粉体計量モジュール１の位置座標へ向かい、同様に位置決めしながら駆動モジュール２に装着し、粉体用量の計量が終了したら、粉体計量モジュール１を駆動モジュール２から離脱させて、所定の位置まで粉体計量モジュール１を運搬するという動作を繰り返す。
【0043】
本実施の形態に係るロボットアーム４０を備えた粉体用量計量システムであれば、複数の粉体計量モジュール１を１つの駆動モジュール２に効率的かつ安定・安全に着脱することが可能であり、多数の粉体用量を計量しながら調合させる必要がある場合には高精度で省力化を図ることも可能である。
本実施の形態に係る粉体用量計量システムでは、特にドラム駆動軸１６、凸型連結具７、シャッタープッシャー１８及びノッカー１４等いずれも水平かつ平行に設けられており、ドラム駆動軸１６による位置決めを行うことで他の駆動軸や部材に関する位置決めが同時に完了するため、ロボットアーム４０の着脱時の制御も簡素化かつ高精度化することが可能である。また、ドラム駆動軸１６のみならず、上記のいずれかの駆動軸や部材の位置座標を用いても同様の制御が可能である。
なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態に係る粉体計量モジュール１を用いて自動で脱着・交換する手順を説明したが、第１の実施の形態に係る変形例や第２の実施の形態に係る粉体計量モジュール１ａを用いる場合も同様である。
本実施の形態に係る粉体用量計量システムでは、特にドラム駆動軸１６、凸型連結具７、シャッタープッシャー１８及びノッカー１４等いずれも水平かつ平行に設けられており、ドラム駆動軸１６による位置決めを行うことで他の駆動軸や部材に関する位置決めが同時に完了するため、ロボットアーム４０の着脱時の制御も簡素化かつ高精度化することが可能である。また、ドラム駆動軸１６のみならず、上記のいずれかの駆動軸や部材の位置座標を用いても同様の制御が可能である。
なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態に係る粉体計量モジュール１を用いて自動で脱着・交換する手順を説明したが、第１の実施の形態に係る変形例や第２の実施の形態に係る粉体計量モジュール１ａを用いる場合も同様である。
【産業上の利用可能性】
【0044】
以上説明したように、本発明の請求項１－８に記載された発明は、化学や医薬品事業における複数の試薬の調合を行う場合の粉体用量計量システムとして広く利用が可能であり、特にロボットアームによる高精度化と省力化を実現する粉体用量計量システムとして利用が可能である。
【符号の説明】
【0045】
１，１ａ…粉体計量モジュール ２…駆動モジュール ３，３ａ…計量器本体 ４…容器 ５，５ｂ…容器支持具 ５ａ，５ｃ…テーパー部 ５ｄ…溝 ６…ノズル ７…凸型連結具 ７ａ…凹型連結具 ８…容器支持具受け具 ９…ストッパー １０…シャッター １１…バネ １２…モーター １３…振動子 １４…ノッカー １５…着脱部 １６…ドラム駆動軸 １７…連結孔 １８…シャッタープッシャー １９…エアクッション ２０…駆動部本体 ２１…電気ケーブル ２２…エア供給配管 ２３…粉体流路 ２５…撹拌具 ２６…計量ドラム ２６ａ…計量スクリュードラム ２６ｂ…スクリュー羽根 ２７，２７ａ，２７ｃ…シール ２７ｂ，２７ｄ…端面 ２８…シャッター孔 ２９…粉体計量帯 ３０…粉体計量凹部 ３１…エアシリンダー ３２…ステップモーター ３３…エア供給ノズル ３４…駆動ギア ３５…従動ギア ３６…エア供給路 ３７…エア流れ ３８…把持ハンド ３９…ハンド開閉機構 ４０…ロボットアーム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】