(57)【要約】【課題】手作業で行われていた天然綿からの材料の切り取り、培養栓の成形、アンプルへの挿入をすべて自動化して効率を高め、コストを低減し、品質を向上させる。【解決手段】天然繊維シートＳから所定重量分の繊維体を自動で切り出す定量切り出し部１と、切り出した天然繊維を自動で培養栓の形状に成形しアンプルに挿入する成形挿入部２と、アンプルを並べたアンプル台３とをキャビネット４内に収容した培養栓の自動栓詰め装置である。したがって、天然綿からの材料の切り取り、培養栓の成形、アンプルへの挿入をすべて自動化できる。【選択図】図１６
2011067138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートから所定重量だけ切り出された繊維体を円柱状で上端が尖った細長い形状の綿栓に自動成形するとともにその綿栓を容器内に挿入する繊維体の自動成形挿入方法であって、
前記繊維体を保持しつつ排気を許容する通気部材上に配置された円筒状の成形パイプに前記シートから所定重量だけ切り取られた繊維体を載置し、
第１のプッシャでこの繊維体を前記成形パイプ内に押し込んだ後、
この成形パイプの内周面側にその内周面に開口させた複数の小孔から成形パイプの中心軸線を中心とした円周方向に向けて気体を吹き込むことにより、前記成形パイプの内部の繊維体を気流により所定時間回転させて前記繊維体を上端の尖った細長い形状に成形して綿栓とし、ついで前記成形パイプを通気部材上から容器上に相対的に移動し、
前記成形パイプの内径に見合った外径を有するパイプ状の第２のプッシャにより前記綿栓を前記成形パイプ内から前記容器内に挿入する
ことを特徴とする繊維体の自動成形挿入方法。
【請求項２】
シートから所定重量だけ切り出された繊維体を円柱状で上端が尖った細長い形状の綿栓に自動成形するとともにその綿栓を容器内に挿入する繊維体の自動成形挿入装置であって、
前記所定重量の繊維体が挿入される成形パイプと、
その成形パイプの内周面に該成形パイプの中心軸線を中心とした円周方向に気体を吹き出して該気体により前記繊維体を回転させるように開口して設けられた複数の小孔と、
前記所定重量の繊維体をこの成形パイプ内に押し込む第１のプッシャと、
この成形パイプの一端側に配置されて前記繊維体を前記成形パイプ内に保持しつつ排気を許容する通気部材と、
この成形パイプを前記通気部材から前記容器上まで相対的に移動させる移動手段と、
前記成形パイプ内で成形された綿栓を前記成形パイプ内から前記容器内に挿入する、成形パイプの内径に見合った外径を有するパイプ状の第２のプッシャと
を備えていることを特徴とする繊維体の自動成形挿入装置。
【請求項３】
シート状の天然繊維から所定重量分の繊維体を切り出す定量切り出し部と、
切り出された繊維体を培養栓の形状に自動成形して容器に挿入する成形挿入部と、
培養を行う容器を並べた容器台と、
前記定量切り出し部と前記成形挿入部と前記容器台との間で搬送する搬送手段と
を備える繊維体の自動成形挿入装置。
【請求項４】
前記定量切り出し部は、シート状の天然繊維を所定量送り出す送り手段と、
送り出されたシートをその状態で保持するクランプと、
前記送り出されたシートの一端を掴むチャックと、
このチャックをシートから離れる方向に移動させて掴んだシートを切り取るチャックの移動手段と、
切り取られたシートの小片の重量を測定する秤量手段と、
その秤量手段による測定値と予め決めてある目標値との差から求められる追加すべきシートの小片の重量とこの重量に対する追加すべきシートの大きさとから、追加すべきシートを掴むチャックの位置を決定する演算手段と
を更に備えている請求項３に記載の繊維体の自動成形挿入装置。
【請求項５】
前記繊維体の自動成形挿入部は、
前記所定重量の繊維体が挿入される成形パイプと、
その成形パイプの内周面に該成形パイプの中心軸線を中心とした円周方向に気体を吹き出して該気体により前記繊維体を回転させるように開口して設けられた複数の小孔と、
前記所定重量に切り出された繊維体をこの成形パイプ内に押し込む第１のプッシャと、
この成形パイプを置く網状体と、
この成形パイプを前記網状体から持ち上げて前記容器上まで相対的に移動させる移動手段と、
成形パイプ内で成形された綿栓を前記成形パイプ内から前記容器内に挿入するパイプ状の第２のプッシャと
を備える請求項３または４に記載の繊維体の自動成形挿入装置。
【請求項６】
前記定量切り出し部と前記成形挿入部と前記搬送手段とのすべてが扉のついた１基の密閉式キャビネット内に収容されている請求項３ないし５のいずれかに記載の繊維体の自動成形挿入装置。
【請求項７】
複数本の容器が１列、または複数列の容器台に並べられ、前記搬送手段の移動先がこれらの容器位置に対応する複数位置選択機能を有するものである請求項３ないし６のいずれかに記載の繊維体の自動成形挿入装置。
【請求項８】
シート状の天然繊維を所定重量分切り出す繊維体の自動成形挿入方法であって、
このシートの一端部における予め定めた所定の面積の範囲を挟持するとともにその挟持した第１の小片を前記シートから切り取り、
その切り取った第１の小片を秤量し、
第１の小片の重量が所定重量の目標値に対して不足している場合には、不足分に相当する残りのシートの面積を求め、
この面積のシートを挟持してその挟持した第２の小片を前記シートから切り取り、
この第２の小片を前記第１の小片に加える
ことを特徴とする繊維体の自動成形挿入方法。
【請求項９】
前記第１の小片と第２の小片とを加えたものを秤量して、なお所定重量の目標値に対する不足分がある場合に、再度同じ手順で第３の小片を前記シートから切り取り、前記第１の小片と第２の小片とに第３の小片を加えることを特徴とする請求項８に記載の繊維体の自動成形挿入方法。
【請求項１０】
天然繊維のシートを所定重量分切り出す繊維体の自動成形挿入方法であって、
このシートを所定量送り出す送り手段と、
送り出されたシートをその状態で保持するクランプと、
前記送り出されたシートの一端を掴むチャックと、
このチャックをシートの幅方向に移動させて掴んだシートを切り取るチャックの移動手段と、
切り取られたシートの小片の重量を測定する秤量手段と、
測定値と目標値との差から求められる追加すべきシートの小片の重量とこの重量に対する追加すべきシートの大きさとから、追加すべきシートを掴むチャックの位置を決定する演算手段と
を備えていることを特徴とする繊維体の自動成形挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、綿などの天然繊維シートから所定重量分を切り出し、成形してアンプル等の容器に詰める繊維体の自動成形挿入方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物などの研究分野においては、特定の微生物を細長いガラス容器（以下「アンプル」という）の底部に挿入し、通気性の栓を詰めて蓋とし、所定の温度や光等の条件下で培養することが行われている。嫌気性等の特殊な微生物を除いて、一般には培養時の呼吸のため酸素の供給を確保する必要があり、一方、容器内に外来の生物等が混入するコンタミネーションを回避しなければならないことから、通気性のある栓、すなわち培養栓によって蓋をすることが必要である。
【０００３】
通気性のある栓としては、滅菌処理が容易で安価な天然の綿が好まれる。とくに医療用、生物用としては「青梅綿」の名で市販されている脱脂しない綿がよく使用される。これは脱脂綿では細菌等の粒子の捕捉力が弱く、また綿繊維の脱落によるコンタミネーションが多くなりがちであることなどの理由による。
【０００４】
青梅綿は、例えば６５０ｍｍ×１１００ｍｍの薄いシートを折り畳んだ形で袋に入れて流通しているのが一般的なので、これを開封して平面に拡げ、ピンセット等で所定量の繊維をつまみとって栓の形状に加工し綿栓とする。従来、これらはすべて手作業である。
【０００５】
図２２は青梅綿シートを示す斜視図で、（ａ）は折り畳んだ状態、（ｂ）は平面に開いた状態を示し、流通状態では青梅綿のシートＳは折り畳んで樹脂等の袋Ｅに入れられている。
【０００６】
多数のサンプルを同一条件下で培養するには、一定重量の綿を切り出し、これを栓の形状に加工することが必要であるが、天然の綿には密度にむらがあり、シートから一定面積を切り取ったのでは重量が一定とはならない。そこで切り取った重量を電子天秤などの精密天秤で計量しながら、定められた一定重量になるよう綿を追加したり、取りのけたりすることが行われていた。
【０００７】
アンプルは、例えば外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ１３５ｍｍという寸法である。試料はこれの底部、綿栓は中程に挿入される。
【０００８】
綿栓Ｔは図２３に示すように細長い円柱状で上部が尖った形状に成形されるのがよい。このように上部が尖っていると、この部分をつまんで綿栓を出し入れするのに都合がよい。綿栓の重量の許容範囲は例えば（６３±２）ｍｇ、（７０±２）ｍｇなどである。
【０００９】
従来、綿栓は所定重量の綿の塊を折り曲げ、指先でもんだりしてこの形状としていたので生産性は低く、かつ形状も不揃いであった。
【００１０】
特許文献１には、歯科用の綿栓を簡単な型を使用して誰でも容易に製作することのできる綿栓形成器が記載されているが、本発明の綿栓とは目的とする形状が異なる上、金属の針を芯に使用するなど構造も異なっており、上記の綿栓を作る手作業に代替できる技術あるいは装置ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−１３７５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このようにすべて手作業で行われていたシートからの天然繊維の切り取り、栓の形状への成形、アンプルへの挿入など一連の作業を自動で、効率よく、かつ一定の品質で達成する繊維体の自動成形挿入方法および装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の本発明は、シートから所定重量だけ切り出された繊維体を円柱状で上端が尖った細長い形状の綿栓に自動成形するとともにその綿栓を容器内に挿入する繊維体の自動成形挿入方法であって、前記繊維体を保持しつつ排気を許容する通気部材上に配置された円筒状の成形パイプに前記シートから所定重量だけ切り取られた繊維体を載置し、第１のプッシャでこの繊維体を前記成形パイプ内に押し込んだ後、この成形パイプの内周面側にその内周面に開口させた複数の小孔から成形パイプの中心軸線を中心とした円周方向に向けて気体を吹き込むことにより、前記成形パイプの内部の繊維体を気流により所定時間回転させて前記繊維体を上端の尖った細長い形状に成形して綿栓とし、ついで前記成形パイプを通気部材上から容器上に相対的に移動し、前記成形パイプの内径に見合った外径を有するパイプ状の第２のプッシャにより前記綿栓を前記成形パイプ内から前記容器内に挿入することを特徴とする繊維体の自動成形挿入方法である。
【００１４】
請求項２に記載の本発明は、シートから所定重量だけ切り出された繊維体を円柱状で上端が尖った細長い形状の綿栓に自動成形するとともにその綿栓を容器内に挿入する繊維体の自動成形挿入装置であって、前記所定重量の繊維体が挿入される成形パイプと、その成形パイプの内周面に該成形パイプの中心軸線を中心とした円周方向に気体を吹き出して該気体により前記繊維体を回転させるように開口して設けられた複数の小孔と、前記所定重量の繊維体をこの成形パイプ内に押し込む第１のプッシャと、この成形パイプの一端側に配置されて前記繊維体を前記成形パイプ内に保持しつつ排気を許容する通気部材と、この成形パイプを前記通気部材から前記容器上まで相対的に移動させる移動手段と、前記成形パイプ内で成形された綿栓を前記成形パイプ内から前記容器内に挿入する、成形パイプの内径に見合った外径を有するパイプ状の第２のプッシャとを備えていることを特徴とする繊維体の自動成形挿入装置である。
【００１５】
請求項３に記載の本発明は、シート状の天然繊維から所定重量分の繊維体を切り出す定量切り出し部と、切り出された繊維体を培養栓の形状に自動成形して容器に挿入する成形挿入部と、培養を行う容器を並べた容器台と、前記定量切り出し部と前記成形挿入部と前記容器台との間で搬送する搬送手段とを備える繊維体の自動成形挿入装置である。
【００１６】
請求項４に記載の本発明は、請求項３の発明において、前記定量切り出し部は、シート状の天然繊維を所定量送り出す送り手段と、送り出されたシートをその状態で保持するクランプと、前記送り出されたシートの一端を掴むチャックと、このチャックをシートから離れる方向に移動させて掴んだシートを切り取るチャックの移動手段と、切り取られたシートの小片の重量を測定する秤量手段と、その秤量手段による測定値と予め決めてある目標値との差から求められる追加すべきシートの小片の重量とこの重量に対する追加すべきシートの大きさとから、追加すべきシートを掴むチャックの位置を決定する演算手段とを更に備えている繊維体の自動成形挿入装置である。
【００１７】
請求項５に記載の本発明は、請求項３または４の発明において、前記繊維体の自動成形挿入部は、前記所定重量の繊維体が挿入される成形パイプと、その成形パイプの内周面に該成形パイプの中心軸線を中心とした円周方向に気体を吹き出して該気体により前記繊維体を回転させるように開口して設けられた複数の小孔と、前記所定重量に切り出された繊維体をこの成形パイプ内に押し込む第１のプッシャと、この成形パイプを置く網状体と、この成形パイプを前記網状体から持ち上げて前記容器上まで相対的に移動させる移動手段と、成形パイプ内で成形された綿栓を前記成形パイプ内から前記容器内に挿入するパイプ状の第２のプッシャとを備える繊維体の自動成形挿入装置である。
【００１８】
請求項６に記載の本発明は、請求項３ないし５のいずれかの発明において、前記定量切り出し部と前記成形挿入部と前記搬送手段とのすべてが扉のついた１基の密閉式キャビネット内に収容されている繊維体の自動成形挿入装置である。
【００１９】
請求項７に記載の本発明は、請求項３ないし６のいずれかの発明において、複数本の容器が１列、または複数列の容器台に並べられ、前記搬送手段の移動先がこれらの容器位置に対応する複数位置選択機能を有するものである繊維体の自動成形挿入装置である。
【００２０】
請求項８に記載の本発明は、シート状の天然繊維を所定重量分切り出す繊維体の自動成形挿入方法であって、このシートの一端部における予め定めた所定の面積の範囲を挟持するとともにその挟持した第１の小片を前記シートから切り取り、その切り取った第１の小片を秤量し、第１の小片の重量が所定重量の目標値に対して不足している場合には、不足分に相当する残りのシートの面積を求め、この面積のシートを挟持してその挟持した第２の小片を前記シートから切り取り、この第２の小片を前記第１の小片に加えることを特徴とする繊維体の自動成形挿入方法である。
【００２１】
請求項９に記載の本発明は、請求項８の発明において、前記第１の小片と第２の小片とを加えたものを秤量して、なお所定重量の目標値に対する不足分がある場合に、再度同じ手順で第３の小片を前記シートから切り取り、前記第１の小片と第２の小片とに第３の小片を加えることを特徴とする繊維体の自動成形挿入方法である。
【００２２】
請求項１０に記載の本発明は、天然繊維のシートを所定重量分切り出す繊維体の自動成形挿入装置であって、このシートを所定量送り出す送り手段と、送り出されたシートをその状態で保持するクランプと、前記送り出されたシートの一端を掴むチャックと、このチャックをシートの幅方向に移動させて掴んだシートを切り取るチャックの移動手段と、切り取られたシートの小片の重量を測定する秤量手段と、測定値と目標値との差から求められる追加すべきシートの小片の重量とこの重量に対する追加すべきシートの大きさとから、追加すべきシートを掴むチャックの位置を決定する演算手段とを備えていることを特徴とする繊維体の自動成形挿入装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の装置および方法によれば、天然繊維シートからの培養栓の形状への成形および容器への挿入など一連の作業を自動化することにより生産効率が向上してコストが低減されるとともに、形状や重量が一定となり、品質も向上するという、すぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明実施例の定量切り出し部を説明する構成図である。
【図２】実施例における定量切り出し部の切り取り台部分の断面図である。
【図３】実施例における切り取り台からシートを突出させた状態の正面図である。
【図４】同じく実施例おけるシートを突出させた状態の正面図である。
【図５】同じく実施例におけるチャックを水平移動させたときの正面図である。
【図６】実施例においてチャックがシートを落下させた状態の説明図である。
【図７】実施例において小片を複数回切り取る手順を説明する説明図である。
【図８】本発明実施例における重量測定結果を示すデータである。
【図９】実施例において繊維体を計量した後成形パイプ内に押し込むまでを説明する説明図である。
【図１０】本発明実施例の成形パイプの縦方向の断面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の成形パイプ内の気流の状態を示す概念図である。
【図１３】実施例において成形パイプを成形台からアンプル台まで移動させる状況を示す説明図である。
【図１４】実施例おける成形パイプ内の綿栓のアンプル内への挿入を説明する説明図である。
【図１５】実施例における綿栓の引き抜き力を示すグラフである。
【図１６】本発明第１の実施例の培養栓の自動栓詰め装置を示す正面図である。
【図１７】同じく本発明第１の実施例の培養栓の自動栓詰め装置を示す平面図である。
【図１８】本発明第１の実施例における成形挿入部を示す正面図である。
【図１９】同じく本発明第１の実施例における成形挿入部を示す側面図である。
【図２０】本発明第２の実施例の培養栓の自動栓詰め装置を示す正面図である。
【図２１】本発明第２の実施例の培養栓の自動栓詰め装置を示す側面図である。
【図２２】綿栓の原料である青梅綿シートを示す斜視図である。
【図２３】本発明に係わる綿栓の形状を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の繊維体の自動成形挿入装置は、シート状の天然繊維から所定重量分の繊維体を切り出す定量切り出し部と、この切り出された繊維体を培養栓の形状に自動成形して容器に挿入する成形挿入部と、培養を行う容器を並べた容器台と、繊維体をこれら定量切り出し部、成形挿入部および容器台の間で搬送する搬送手段とから構成される。以下本発明の好適な実施例について、図面によりこの順に説明する。
【００２６】
図１は本発明実施例の定量切り出し部１を説明する構成図である。定量切り出し部１はシート状の天然繊維を所定量送り出してその天然繊維シートＳから小片を切り取ることができるようにシートＳを保持する切り取り台１０と、切り取り台１０の上方に突出したシートＳの上部を掴んで千切るチャック（千切りユニット）１３と、チャック１３を移動させることによりシートＳの一部を千切り、秤量のため水平方向に移送する第１の搬送手段１４と、秤量装置１５とを備える。
【００２７】
図２は切り取り台１０付近を示す断面図で、この例では天然繊維、たとえば図２２（ｂ）に示したように平面状に開いた原料の青梅綿のシートＳを縦向きに保持して上昇させる一対の送りロール１２（送り手段）と、切り取る際に天然繊維のシートＳを挟んで固定するクランプ１１を備えている。したがって、定量切り出し部１は、クランプ１１による挟み付けを解除した状態で送りロール１２を駆動して矢印方向に回転させることにより縦向きのシートＳを所定量上昇させ、その状態でクランプ１１が矢印方向に接近してシートＳを挟み、固定するように構成されている。
【００２８】
この例ではシートＳを縦向きに上昇させるように構成しているが、シートＳを水平方向に送り出すように構成することもでき、その場合も同様に、送りロール１２とクランプ１１とを制御することによってシートＳを所望の長さだけ突出させ、その状態で固定することができる。なお、シートＳを挟み込んだクランプ１１が平行移動するように構成すれば、クランプ１１がシートＳを挟んで引き上げることができるので、クランプ１１に送りロール１２の機能を兼ねさせることもできる。
【００２９】
図３はシートＳを切り取り台１０の上縁から所定寸法ａだけ突出させた状態の正面図である。
【００３０】
図４はその次の状態を説明する同じく切り取り台１０の正面図で、切り取り台１０の上方に配置されたチャック（千切りユニット）１３およびこのチャック１３を水平移動させる横送り機構（第１の搬送手段）１４の要部を示している。横送り機構１４はボールねじ、サーボモータ等を組み合わせ、チャック１３を正確に横移動させて位置を決めることができるように構成されている。なお、チャック１３の開閉は、エアシリンダやステッピングモータ、あるいはサーボモータなどのアクチュエータや、これにリンク機構を付加した適宜な開閉機構によって行うように構成すればよい。また横送り機構１４による移動制御は、リミットスイッチや近接スイッチ等のセンサと、このセンサの出力信号とチャック１３の開閉動作の終了信号などによって動作量やタイミング制御を行えばよい。
【００３１】
チャック１３は、切り取り台１０の上方に突出しているシートＳの端部をその表裏両面側から挟み付けて挟持するように構成されている。この図４においてチャック１３の先端（左端）はシートＳの右端から第２の所定寸法ｂ（切り取り幅）の距離にある。この切り取り幅ｂは、使用するシートＳの平均的な厚さや密度、切り取るべき上下方向の寸法である前記の所定寸法ａが判っているので、予め決めておくことができる。
【００３２】
続いて図５は横送り機構１４によりチャック３を水平移動させたときの正面図である。シートＳは天然繊維であるから、チャック１３がこれを挟んだまま水平移動すれば挟まれた部分だけが容易に千切られ、（ａ×ｂ）の面積の小片Ｐに切り取られる。このときシートＳの残りの部分はクランプ１１によって押えられている。クランプ１１は図示した水平方向のもののほか、切り取り台１０から立ち上がる方向で、千切られない部分を押える押さえ部１１ａ（想像線で示す）を設けることも有効である。
【００３３】
図６はチャック１３が電子天秤などの精密な秤量装置１５の上まで水平移動して、掴んでいたシートの小片Ｐを落下させた状態を示す。
【００３４】
元々の青梅綿シートＳ全体の面積や重量は既知であるが、天然繊維のためその密度や厚みは均一ではない。したがって、突出高さａやチャック１３が挟む長さｂについて送りロール１２、チャック１３をそれぞれ数値制御すること等によって正確な値を保持することができても、切り取った小片Ｐの重量にはばらつきがある。
【００３５】
したがって１回のみの切り取りで目標の重量の小片が得られることはほとんど期待できないから、この最初に千切る小片Ｐ１については切り取り量を目標値よりも若干少なめとし、再度チャック１３を移動させ、第２の小片Ｐ２を切り取って追加するようにすることが好ましい。
【００３６】
図７は、一定の高さａに対して、切り取り幅ｂ１、ｂ２、ｂ３を決めて小片Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を切り出す手順を説明する説明図である。
【００３７】
秤量装置１５のデータから最初の小片Ｐ１の密度を計算する。重量の測定値を切り取り幅ｂｌで割れば、幅１ｍｍ当たりの重量がわかる。隣接する周囲の部分の密度を同じと仮定して、重量の目標値との差から追加すべき第２の小片Ｐ２の切り取り幅ｂ２を決定する。いずれも少なめの面積を推定して小片の切り取りを繰り返せば、やがて合計重量は目標値の許容範囲に到達する。
【００３８】
本発明者らの実験によれば、早ければ２回、遅くも３回の切り取りを行うことにより、ほぼ確実に目標とする重量の青梅綿を切り出すことができた。
【００３９】
図８は、重量の目標値を（７０±５）ｍｇとした場合の本発明による青梅綿シートの切り出し結果である。１回目の切り取り幅ｂ１の寸法を４５ｍｍとし、２回目、３回目で不足量を追加した。２０回行ったうち、第１９番目の１例のみは１回目で重量が６５ｍｇとなり目標下限を満足したが、それ以外の場合ではすべて目標値に未達であり、そのうちの１６例は２回目で目標値に到達し、更に他の３例は第３回の、すなわち２回の追加で目標値となった。最大３回の切り取りですべて重量が目標値の範囲内となり、本発明者らの実験した限りにおいては、４回以上切り取らねばならないケースは皆無であった。
【００４０】
上記の実施例ではこのように綿を刃物を使わずに千切って切り取るから繊維が切れないので、綿栓として使用した場合にアンプル内への繊維の脱落がない。
【００４１】
なお、この実施例ではシートを縦方向に引き上げ、上端を水平方向に切り取る例で説明したが、本発明の定量切り出し部はこれに限定されるものではない。シートを水平方向に送り、これを幅方向に切り取ることも可能であり、このようにすれば送り出しがコンベヤ等で安定して行えるばかりでなく、切り取った小片を秤量装置の上に落下させるのも確実に行うことができる。
【００４２】
またチャック１３に刃を設けておくなど、刃物を併用することも可能である。したがってシートから小片を切り取る際の移動方向は、シートの幅方向に限るものではなく、シートから離れる方向であればよい。また、小片の密度を実測する代わりにシートの密度を予め求めておき、そのデータを利用して切り取り寸法を決めてもよい。また、言うまでもないが本発明の天然繊維は青梅綿に限定されるものではなく、他のいかなる天然繊維でもよい。
【００４３】
なお、以上の例において、例えば切り取りを２回追加して合計３個の小片を１個の綿栓に使用する場合、図７に示したように寸法ａは共通であるが、幅方向の長さｂはそれぞれ異なるので、２個ないし３個の小片を中心線を一致させるように重ねておくと、後工程で栓の形に成形するのに便利である。
【００４４】
繊維体の合計重量が目標値に到達したら、切り取り完了とみなして、秤量装置上に積み重ねられた繊維体を成形台へ移送する。秤量装置、成形台はいずれも位置が決まっているので、移送制御は容易である。なお、移送のために繊維体を持ち上げる機構は、必要に応じて適宜の構成とすることができ、例えば一対の把持爪で掴み上げる機構や真空吸着して持ち上げる機構などを採用することができる。また、移送方向および距離の制御は、切り取り台１０から秤量装置１５への移送と同様にして行うことができる。
【００４５】
図９は繊維体を計量した後、次工程の綿栓への成形のため、成形台２３の上に置かれた成形パイプ２１上まで搬送し、繊維体Ｓを千切った小片Ｐ（Ｐｌ〜Ｐ３）を成形パイプ２１内に押し込むまでの過程を説明する説明図である。成形台２３は、その上面に成形パイプ２１を載置する金網などの通気部材を備え、繊維体Ｓは成形パイプ２１内で綿栓の形状に成形される。
【００４６】
図９の（ａ）は前記の秤量装置１５に合計３枚の小片Ｐ１〜Ｐ３が載せられた状態を示している。これらの小片Ｐ１〜Ｐ３は、後に説明する第２の搬送手段によって、図９の（ｂ）に示すように成形台２３に載っている成形パイプ２１の上に移載する。小片Ｐｌ〜Ｐ３は中心を合わせて積まれているので、図９の（ｃ）に示すように、この中心を上方から第１のプッシャ２２で押すことにより、小片Ｐ１〜Ｐ３を折り曲げるようにして成形パイプ２１の内筒２１１の中へ押し込む。繊維体を中心で２つ折にして挿入する格好になるので、第１のプッシャ２２は丸い棒状よりも薄いへら状がよい。
【００４７】
前記したように成形パイプ２１は成形台２３の通気部材の上に載置されるが、この通気部材は成形パイプ２１内で回転する繊維体を落下しないよう支持すると同時に、追って説明する圧縮空気を通過させる機能を有する。
【００４８】
図１０は成形パイプの縦方向の断面図、図１１はそのＡ−Ａ線に沿う断面図である。図に示す成形パイプ２１は、内筒２１１と、これより大径の外筒２１３とを同一軸線上に配置した二重円筒状に構成されている。これらの内筒２１１と外筒２１３とはほぼ同じ長さであって、内筒２１１の外周面と外筒２１３の内周面との間には、それらの軸線方向での両端部にＯリングなどのシール材２１４が挟み込まれ、内筒２１１の外周面と外筒２１３との内周面との間に密閉空間部が形成されている。
【００４９】
その内筒２１１には、その内外周面に貫通して開口する複数の小孔２１２が形成されている。これらの小孔２１２は、内筒２１１の内周側に、その内周面に可及的に沿って気体を噴射するためのものであって、図１０および図１１に示す例では、内筒２１１の直結方向で互いに対向する二箇所に、上下方向に並んでそれぞれ五つ（全体で十個）の小孔２１２が形成されている。これらの小孔２１２は、内筒２１１の半径方向に向かずに、半径方向に対して所定角度傾斜し、内筒２１１の内周面に沿う気流が生じるように構成されている。特に、内筒２１１の上下方向でのほぼ中央部から下側に四つの小孔２１２が直線状に並んで配置され、これと対向する箇所に、他の四つの小孔２１２が同様に直線状に並んで配置されている。これら合計八つの小孔２１２の向きは、内筒２１１の半径線に対して同じ方向に同じ角度傾斜している。
【００５０】
これに対して、直線状に互いに接近して並んでする四つの小孔２１２の上方位置に他の一つの小孔２１２が形成され、これと対向する位置に、同様に他の一つの小孔２１２が配置されている。これら上方向に離れた一対の小孔２１２は、内筒２１１の半径線に対して、上述した四つもしくは八つの小孔２１２と同様に傾斜しているのに加えて、幾分下向きとなるように形成されている。このように上側の小孔２１２の開口方向を下向きにする構成は、本発明者等が実験を重ねることにより見い出した構成であり、天然繊維シートからなる培養栓の一端部を尖塔上に形成することに寄与する構成である。
【００５１】
一方、外筒２１３には、その内周側に気体を供給するための吹き込み管２１５が接続されている。すなわち、この吹き込み管２１５から外筒２１３の内周側に空気などの気体を吹き込むと、その気体は内筒２１１と外筒２１３との間の密閉空間部によって前述した各小孔２１２に分配されて、それらの小孔２１２から内筒２１１の内周側に供給され、その結果、内筒２１１の内周側にその内周面に沿った気流が生起されるように構成されている。したがって、前記密閉空間部は、マニホールドとなっている。
【００５２】
図１１に矢印で示したように、吹き込み管２１５から圧縮気体を吹き込むと、内筒２１１と外筒２１３とで囲まれる空間を介して内筒２１１の周壁部に形成されている小孔２１２から内筒２１１の内側へ気流が吹き出す。その気流の状態を図１２に概念図で示してある。小孔２１２は、図１１に示すような水平面で見ればいずれも内筒２１１の半径線に対して円周方向に傾斜し、いわゆる斜め方向を向いているから、内筒２１１の内部には円周方向に回転するらせん気流が発生する。
【００５３】
なお、小孔２１２の数や径、分布などは予め実験等で求めるのがよいが、円周方向に２ないし３箇所、上下にそれぞれ４〜６個程度とし、孔径は例えば１ｍｍである。図１１では円周方向に二箇所の例を示している。上下方向に見た場合の小孔２１２の向きは基本的には水平方向であるが、吹き込まれた圧縮空気は内筒２１１の上下の開口から噴出するので、孔の向きが水平方向であっても上部の小孔２１２から噴出した気流は主に上へ、下部の小孔２１２から噴出した気流は主に下へ向かうことになる。通気部材は例えば金網であって、成形パイプ２１を支持するが、気流は自由に通過させることができる。これに対して内筒２１１の上方向に流れ出る気流に対して、内筒２１１の上部に形成されている一対の小孔２１２から吹き出した気体が、下向きに対向し、その結果、上側に流れ出る気流は幾分中心側に絞られることになる。
【００５４】
内筒２１１の内径はアンプルの内径と等しいか、若干細めとする。内径６ｍｍのアンプルに対して、内筒２１１の内径はやはり約６ｍｍがよい。
【００５５】
成形パイプ２１内に繊維体を挿入して吹き込み管２１５から圧縮空気を吹き込むと、元来この種の繊維体は「綿入れ」の着物や布団などの中に詰める目的のものであるので密に圧縮された状態ではなくふわりとしているから、内部の繊維体は気流の方向に従って回転を始め、やがて毎分２０００〜３０００回転という高速に達し、当初ばらばらだった繊維が絡み合って内筒２１１の形状に合わせた円筒状となり、回転するにつれて図２３で示したような円柱状で上部が尖った形状に成形されて綿栓Ｔとなる。空気圧は増圧弁を使用して例えば０．６〜０．８ＭＰａに調整する。また成形に要する時間は予め実験により定めることができるので、タイマを設定する。所要時間は、例えば８秒である。このような成形作用は、輪郭を規制した状態で天然繊維の小片Ｐを回転させることにより、繊維に対して曲げ癖を付ける強制力が作用し、またその過程で繊維同士の絡み合いが生じることによるものと考えられる。また、前述した上側の一対の小孔２１２が幾分下向きに開口していることが、このような尖った形状に成形することに寄与しているものと考えられる。
【００５６】
なお、以上の説明で明らかなように、外筒２１３は成形には直接関与せず、各止小孔２１２に対するいわゆるマニホールドの役割をしている。すなわち、内筒２１１と外筒２１３とシール材２１４で形成される密閉空間部が、吹き込み管２１５から吹き込まれる圧縮空気を複数の小孔２１２に分配しているのである。
【００５７】
図１３は、内部に成形された綿栓Ｔを有する成形パイプ２１を成形台２３からアンプル台３の所定アンプル３１の位置まで、第２の搬送手段２５により移動させて綿栓Ｔをアンプル３１内に挿入する状況を示す説明図である。
【００５８】
図１３の（ａ）は成形台２３上の成形パイプ２１内で繊維体から綿栓Ｔへの成形が完了した状態を示す。図１３の（ｂ）は成形を終わった成形パイプ２１を第２の搬送手段２５で取り上げた状態である。図１３の（ｃ）は第２の搬送手段２５により、アンプル台３に並べられているアンプル３１の上まで移送した状態である。
【００５９】
続いて図１４はアンプル台３に到着した成形パイプ２１内から中にある綿栓Ｔをアンプル３１内に挿入する工程を示す説明図である。前述した図１３の（ｃ）に示したように、成形パイプ２１が、複数本並んでいるアンプル３１の内、綿栓Ｔを挿入すべきアンプル３１の位置に到達したら、この図の（ａ）から（ｂ）に示すように第２のプッシャ２４を下降させて成形パイプ２１内の綿栓Ｔを押し下げ、アンプル３１内に挿入する。
【００６０】
第２のプッシャ２４は綿栓Ｔの頂部の尖った部分をつぶすことのないよう、綿栓Ｔの肩の部分を押すようにパイプ状であることが好ましい。なお、成形中も繊維体の上方への飛び出し防止のため、第２のプッシャ２４は繊維体のわずか上方で待機していることが望ましい。
【００６１】
前記の第１のプッシャ２２とこの第２のプッシャ２４とはそれぞれ独立の機構でもかまわないが、両者を第２の搬送手段２５に組み込んで成形パイプ２１と一体になって移動させるようにすると便利である。ただし第１のプッシャ２２、第２のプッシャ２４はいずれも成形パイプ２１の中心軸上にあることが必要であるから、互いに動作する場合に干渉しないよう逃がし機構を設けるか、第１のプッシヤ２２が第２のプッシャ２４内を貫通できる構造にするなどの工夫が必要である。
【００６２】
ちなみに綿栓Ｔの固さは培養中の空気の流通に関係するが、現実問題としては綿栓Ｔを取り除くときに必要な引き抜き力の問題もある。通常使用する綿栓Ｔのガラスアンプルからの引き抜き力は１ｇ程度である。そこで本発明による綿栓の引き抜き力を測定した。図１５は実施例における吹き込み空気の空気圧と作用時間とによる引き抜き力の変化を示すグラフである。縦軸は吹き込み空気の空気圧をそれぞれ０．５ＭＰａ，０．６ＭＰａ，０．６５ＭＰａ，０．７ＭＰａと変化させたときの引き抜き力（ｇ）で、横軸は作用時間（秒）である。圧力を高めにし、処理時間を十分とることによって小さい引き抜き力が実現できる。
【００６３】
本発明の繊維体の自動成形挿入装置は、これまで説明した定量切り出し部、成形挿入部とこれらを接続する搬送手段等をコンパクトに配置することにより実現できる。そして望ましくはこれら定量切り出し部と成形挿入部と搬送手段のすべてを扉のついた１基の密閉式キャビネット内に収容すれば、原料である天然繊維シートの挿入と、容器であるアンプルの出し入れ以外、人手によらずに全て自動で栓詰めが行われるので、清浄な状態で栓の詰まったアンプルを取り出すことができる。
【００６４】
アンプル台については特に説明を要しないが、少なくとも１回に装置内に持ち込む原料綿シートから製造できる綿栓の数に見合った本数をＸ−Ｙ座標軸上に並べ（すなわちマトリックス状に並べ）、Ｘ方向は前記の第２の搬送手段を使用し、列の変更であるＹ方向の移動はアンプル台に設けた列変更手段などを使用すればよい。
【００６５】
なお、本発明におけるアンプルとは最初に定義したとおり細長いガラス容器のことであり、寸法例で示したものをはじめ、通常の試験管等を含むものであることは、いうまでもない。以下に本発明の実施例を図面により説明する。
【実施例１】
【００６６】
図１６は本発明に係る培養栓の自動栓詰め装置の第１の実施例の全体正面図、図１７は同じく平面図である。この自動栓詰め装置は、これまで説明した天然繊維の切り取り、成形、アンプル内への挿入を行う定量切り出し部１、成形挿入部２、アンプル台３がキャビネット４内に収容される他、キャビネット４はさらに原料綿シートを装置内に挿入する原料綿シート装入部４１、操作用のタッチパネル４２、運転状況を知らせるパイロットランプ４３、キャスタ等の設けられた脚部４４を備える。特に図示しないが、キャビネット４の下部には演算・制御装置等の電気・電子機器が収納される。
【００６７】
この実施例では定量切り出し部１、成形挿入部２、アンプル台３がほぼ図の左から右へ直線上に配置されており、工程にしたがって原料綿シートから綿栓へと加工され、アンプルに挿入される。
【００６８】
アンプルは図１７に示したようにアンプル台３にＸ方向、Ｙ方向に並べられているが、挿入すべきアンプルの位置を決定するのにＸ方向については成形挿入部２の第２の搬送手段によってもよいし、アンプル台３自身にＸ方向の移動機能を持たせてもよい。Ｙ方向の移動はアンプル台３の列変更手段（図示せず）による。いずれにしてもこれらを組み合わせることによりアンプル台３上の複数位置を選択できるから、アンプル台３上に並んでいるすべてのアンプルに順次栓を挿入することができる。
【００６９】
キャビネット４の寸法は、正面から見て幅が１９００ｍｍ、奥行きが９００ｍｍ、高さが１８００ｍｍである。
【００７０】
このほか、特に図示しないが、この自動栓詰め装置には、千切った残りや千切り損なった原料綿を回収する回収ボックスや、原料やアンプルの出し入れの際開閉する安全扉、さらにアンプル台上のアンプルがぐらつかないように必要に応じてアンプルを固定するアンプル台クランプなどが備えられていることが好ましい。安全扉の開閉は手動でもかまわないが、開閉状態をセンサで検知して、開のときは電源が切れるよう、安全を図ることが望ましい。
【００７１】
図１８はこの実施例の成形挿入部２を示す正面図、図１９は側面図である。成形工程で圧縮空気を吹き込むエア源２１６にはフィルタ、ミストセパレータ、増圧弁等が備えられる。
【００７２】
図１８の左側はロッド２２を下降させて繊維体の小片を成形パイプの中に押し込む成形工程、右側はアンプル３１の位置に移動してプッシャ２４が下降し、綿栓Ｔをアンプル３１内に落下させる挿入工程を示している。
【実施例２】
【００７３】
図２０は本発明に係る培養栓の自動栓詰め装置の第２の実施例の全体正面図、図２１は側面図である。第１の実施例では内部の機器が工程順に配置されていたのに対し、この第２の実施例では定量切り出し部１における原料綿シートの送り出しを水平方向とし、アンプル台３をその下部に配置したため、工程間の移動が直角方向になったり下降があったりするが、全体としてはコンパクトにまとめられており、キャビネット４の寸法は幅が１０００ｍｍ、奥行きが１２５０ｍｍ、高さが１８００ｍｍとなっている。
【符号の説明】
【００７４】
１…定量切り出し部、  ２…成形挿入部、  ３…アンプル台、  ４…キャビネット、  １０…切り取り台、  １１…クランプ、  １２…送りロール（送り手段）、  １３…チャック（千切りユニット）、  １４…第１の搬送手段（横送り機構）、  １５…秤量装置、  ２１…成形パイプ、  ２２…第１のプッシャ、  ２３…成形台（通気部材）、  ２４…第２のプッシャ、  ２５…第２の搬送手段、  ３１…アンプル（容器）、  ４１…原料綿シート装入部、  ４２…タッチパネル、  ４３…パイロットランプ、  ４４…脚部、  ２１１…内筒、  ２１２…小孔、  ２１３…外筒、  ２１４…シール材、  ２１５…吹き込み管、  ２１６…エア源、  Ｅ…袋、  Ｐ…小片、  Ｓ…繊維体、  Ｔ…綿栓。
【図１】
2011067138.tif 000003
【図２】
2011067138.tif 000004
【図３】
2011067138.tif 000005
【図４】
2011067138.tif 000006
【図５】
2011067138.tif 000007
【図６】
2011067138.tif 000008
【図７】
2011067138.tif 000009
【図８】
2011067138.tif 000010
【図９】
2011067138.tif 000011
【図１０】
2011067138.tif 000012
【図１１】
2011067138.tif 000013
【図１２】
2011067138.tif 000014
【図１３】
2011067138.tif 000015
【図１４】
2011067138.tif 000016
【図１５】
2011067138.tif 000017
【図１６】
2011067138.tif 000018
【図１７】
2011067138.tif 000019
【図１８】
2011067138.tif 000020
【図１９】
2011067138.tif 000021
【図２０】
2011067138.tif 000022
【図２１】
2011067138.tif 000023
【図２２】
2011067138.tif 000024
【図２３】
2011067138.tif 000025