(57)【要約】      （修正有）【課題】粉体分注装置において、分注装置は同軸形状のシリンダ及びプランジャから全体が略ノズル形状ゆえ、ロボットの取付軸に容易に取付け可能であり、その動作の自動化が可能であり、作業効率を大幅に向上し得る。【解決手段】装置本体に設けられたシリンダと、フィルタ体を固着され且つ該シリンダに対して同軸的に相対スライド自在に配されたプランジャであって、所定スライド限界位置において該シリンダ先端内部で且つ該フィルタ体の外方に所定容積の粉体収納空間を画成する前記プランジャと、該シリンダに連通して配された吸引・吐出手段であって、前記フィルタ体を介した吸引作動時に該シリンダ先端から空気と共に粉体を吸入し前記粉体収納空間内に粉体を吸入させ、前記フィルタ体を介した空気の吐出作動時に前記粉体収納空間から粉体を排出させる前記吸入・吐出手段と、を具備することを特徴とする粉体分注装置。【選択図】  図３
2008045920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体分注装置において、
装置本体に設けられたシリンダ（５、５ａ）と、
フィルタ体（１６）を固着され且つ該シリンダに対して同軸的に相対スライド自在に配されたプランジャ（１４）であって、所定スライド限界位置において該シリンダ先端内部で且つ該フィルタ体の外方に所定容積の粉体収納空間（５ｃ）を画成する前記プランジャ（１４）と、
該シリンダに連通して配された吸引・吐出手段（２４）であって、前記フィルタ体（１６）を介した吸引作動時に該シリンダ先端から空気と共に粉体（３３）を吸入し前記粉体収納空間（５ｃ）内に粉体を吸入させ、前記フィルタ体を介した空気の吐出作動時に前記粉体収納空間から粉体を排出させる前記吸入・吐出手段（２４）と、
を具備することを特徴とする粉体分注装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉体分注装置において、
前記プランジャ（１４）が前記シリンダ（５、５ａ）に対してスライドし、前記プランジャ（１４）の所定スライド限界位置を可変設定して前記粉体収納空間（５ｃ）の容積を可変設定するパルスモータ（７）が更に設けられていることを特徴とする粉体分注装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の粉体分注装置において、
前記粉体収納空間（５ｃ）から粉体が排出された後に、前記プランジャ（１４）が該シリンダ（５，５ａ）の先端方向へスライドすることにより、該フィルタ体（１６）によりシリンダ内周面に残留付着した粉体（３３）を更に掻き落とし排出させることを特徴とする粉体分注装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の粉体分注装置において、
前記吸引・吐出手段（２４）の吸入及び吐出作動を切り替える切替手段（２１ａ、２１ｂ）を有することを特徴とする粉体分注装置。
【請求項５】
請求項４に記載の粉体分注装置において、
前記切替手段は１対の三方電磁切替弁（２１ａ、２１ｂ）であることを特徴とする粉体分注装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の粉体分注装置において、
前記フィルタ体（１６）は、超高分子量ポリエチレン又はポリエステル等の気孔性の樹脂材料からなることを特徴とする粉体分注装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の粉体分注装置において、
前記フィルタ体（１６）は、ステンレス等の焼結金属材料からなることを特徴とする粉体分注装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の粉体分注装置において、
前記吸引・吐出手段（２４）は、真空ポンプであることを特徴とする粉体分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、粉体を分注する装置であって、食品や製薬に使用される各種の粉体を定量し、一定濃度の液体サンプルとして分析に供するための前処理装置である粉体分注装置に関する。
【従来技術】
【０００２】
一般に、塩、小麦粉、片栗粉のような食品粉体に例えば防腐剤がどの程度混入しているかを検査するためには、粉体のままでは検査できない。検査のためには、それら粉体を、一旦マイクロプレート中のウエル（凹部）に排出分注してウエル内の蒸留水に溶かした一定濃度の溶液として、その溶液をクロマトグラフィ等を用いて分析検査して防腐剤の混入割合等を知る。粉体は食品粉体に限ることはなく他の種々のものでもよく、例えばカフェイン又はビタミン等が混入した風邪粉薬等の製薬に使用してもよく、その場合には風邪粉薬としての粉体を上記の如く分注して蒸留水に溶かして上記と同様の手法によりそれに混入したカフェイン又はビタミン等の混入割合等を知る。
【０００３】
ところで、従来の上記粉体の分注方法としては、一定容積の容器（例えば計量桝）内に粉体を手動により容器上面と同一面になるまで入れて、引き続き手動により上記分注作業を行うか、又は粉体を天秤により重量計測して所定重量分を容器内へ移し変え、引き続きその容器を手動により移送して上記分注作業を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに上記従来例によれば、粉体の所定容量（重量）を取り分ける作業、及び引き続いての分注作業をほぼ手動により行っており自動化していないため、（１）作業効率が悪く、また（２）分注精度も不十分であり、また（３）分注量を可変するにも面倒であるという問題点があった。
【発明の効果】
【０００５】
（１）分注装置は同軸形状のシリンダ及びプランジャから全体が略ノズル形状ゆえ、ロボットの取付軸に容易に取付け可能であり、その動作の自動化が可能であり、作業効率を大幅に向上し得る。
（２）吸引・吐出手段による空気の吸引又は吐出により、粉体をシリンダの粉体収納空間へ吸入又は該空間から排出を行っているので、粉体の吸入及び排出量が正確であり、分注精度を向上し得る。またその後にプランジャのスライド移動によりシリンダ内周に残留付着した粉体を掻き落としているので、一層分注精度を向上し得る。従来法による粉体分注再現の誤差精度（所定容積の粉体をある個所から別の個所へ移動したときの粉体容積の再現精度）は５〜１０％程度であったが、本発明の粉体分注装置によれば２％未満に向上できた。
（３）パルスモータ等によりプランジャのスライド限界位置を可変設定することにより、シリンダ先端内方の粉体収納空間の容積、即ち粉体の分注量を容易に可変設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明になる粉体分注装置の一実施形態の正面図、図２は図１の粉体分注装置の側面図、図３はその要部の縦断図である。
【０００７】
図１中、粉体分注装置１は、逆Ｕ字形（図中上方がＵ字形の底部）フレーム２の下部に取付けられた固定ブロック３及びシリンダ保持ブロック４と、シリンダ保持ブロック４に嵌挿して取付けられたシリンダ５（シリンダノズル部５ａ）と、フレーム２の上部に上下方向固定バー６を介して取付けられたパルスモータ（ステッピングモータ）７と、パルスモータ７のモータ軸７ａのカップリング８と固定ブロック３との間に回転可能に取付けられた回転ねじ９と、フレーム２の上部と固定ブロック３との間に固着した１対のガイドバー１０に対して上下方向スライド自在に取付けられたスライド体１１とを具備する。
【０００８】
スライド体１１は、回転ねじ９に螺合して回転ねじ９の回転に伴って上下動するナット体１２と、該ナット体１２に固着されたフレーム１３（センサ部１３ａを有する）に固着されシリンダ５内を挿通するプランジャ１４（ナット体１２と共に上下動可能）と、プランジャ１４の下端に取付けねじ１５（図３、図４参照）により取付けられたフィルタ体１６とからなる。
【０００９】
２１ａ、２１ｂは１対の三方電磁弁で、夫々フレーム２の両側に固着されたフレーム２２ａ、２２ｂに取付けられ、図６〜図１０に示す如く、一方ではシリンダ５に設けたＬ型パイプ２３に流路２３ａを介して接続され且つ他方では真空ポンプ２４に夫々流路２５ａ、２５ｂを介して接続されている。
【００１０】
２６（図１）は、フレーム１３のセンサ部１３ａと共働するセンサであり、センサ２６の水平方向に離間対向配設した発光素子及び受光素子（図示せず）間の経路をセンサ部１３ａが上下動して遮断することにより、スライダ体１１の下動限界位置を制御するが、周知の構成であるためここでは詳述しない。
【００１１】
図３中、シリンダ５は、上部にシリンダキャップ２７を有し、そのシリンダノズル部５ａが、シリンダ保持ブロック４に挿通されて下方へ突出している。なお、シリンダ５は、これと一体のバネ係止部２９とシリンダ保持ブロック４との間に介装したバネ３０により図中下方へ付勢され、その肩部５ｂがシリンダ保持ブロック４に当接して位置決めされている。これはシリンダノズル部５ａ先端部が不慮に何かに当接したときにシリンダノズル部５ａがバネ３０に抗して寸法ｒだけ図中上方へ逃げ変位して当接による衝撃を柔らげる作用を果たす。
【００１２】
次に、図３中、プランジャ１４はシリンダ５のシリンダノズル部５ａ内に挿入されて、プランジャ１４の下端にフィルタ体１６を取付けられる。
【００１３】
次に、フィルタ体１６について述べる。フィルタ体１６は、図３乃至図５に示す如く略リング形状をしており、プランジャ１４下端に当接した状態で、これを挿通したねじ１５がプランジャ１４下端のねじ穴１４ａに螺入されることにより該プランジャ１４下端に対して固着される。なお、フィルタ体１６の外周溝１６ａにはＯリング２８を取付けられる。
【００１４】
ここで、図３中、スライド体１１（プランジャ１４）の初期位置（上動限界位置）においては、フィルタ体１６は、同図中実線で示す如く、フィルタ体下面がシリンダ５下端より寸法ｐだけ上動した位置にあるから、シリンダ５下端にｐ×ｑ２π／４の容積の粉体収納空間５ｃを形成している。（ただしｑ＝シリンダ５の内径）なお、上記寸法ｐは、パルスモータ７のパルス数設定を可変することにより可変設定可能であるから、上記容積、即ち粉体の分注量の可変設定は容易である。
なお、フィルタ体１６は、超高分子量ポリエチレン又はポリエステル等の気孔性の樹脂材料からなり、その寸法は、例えば外径６ｍｍ程度厚さ３ｍｍ、気孔径１５〜２０μm程度であり、空気は透過させるが、本発明において吸引する対象の粉体（塩で直径１００〜２５０μｍ、小麦粉又は片栗粉で直径３０〜５０μｍ）は透過させない。又はフィルタ体１６は、ステンレス等の焼結金属材料からなってもよく、その場合は濾過径は１〜５μmである。
【００１５】
次に、上記粉体分注装置１の操作について説明する。
【００１６】
最初に、パルスモータ７を設定パルス分だけ所定方向へ回転作動させて、回転ねじ９の所定方向回転によりスライド体１１を下方へスライドさせて、図３中二点鎖線で示す如く、フィルタ体１６下面をシリンダ５下端と同一レベルとさせる。
【００１７】
次に、図６に示す如く、装置１のシリンダノズル部５ａ下端を、攪拌機３１に載置した容器３２中の粉体３３中に一定深さ分差し込む。続いて、パルスモータ７を先ほどとは逆方向へ設定パルス分だけ回転作動させて、スライド体１１を上方へ寸法ｐだけスライドさせて、プランジャ５を、そのフィルタ体１６下面が図３中実線で示す初期位置（上動限界位置）へ至るまで上動させて粉体収納空間５ｃを形成する。
【００１８】
同時に、図９に示す如く、図中右方の三方電磁弁２１ａの３つの流路２１ａ１〜２１ａ３のうち中央の流路２１ａ２を閉じて他の２つの流路２１ａ１、２１ａ３を開き、且つ他方の三方電磁弁２１ｂの３つの流路２１ｂ１〜２１ｂ３のうち図中下方の流路２１ｂ３を閉じて他の２つの流路２１ｂ１、２１ｂ２を開く。すると、Ｌ型パイプ２３からの流路２３ａは、２つの三方電磁弁２１ａ、２１ｂの弁切替状態に起因して、流路２３ａ、２５ａ、２５ｂ、２１ｂ２を介して大気へ開放連通される。従って、真空ポンプ２４が作動したとき、流路２５ａ、２３ａ及びシリンダ５内の空気が図９中矢印方向へ吸引され、流路２５ｂ、２１ｂ２を介して大気へ排出される。（図９中斜線部参照）これにより、シリンダ５内に真空が発生するのみならず、シリンダ５下端の粉体収納空間５ｃ内もその空気がフィルタ体１６を介して吸引されて真空が発生しているから、該粉体収納空間５ｃ内へ粉体３３が吸引される。吸引後に攪拌機３１が作動して容器３２内の粉体３３の表面が平らにされる。
【００１９】
次に、粉体３３を吸引したまま、装置１を分注個所の他の容器３４のウエル３４ａ（図７参照）の上方へ移動させる。ここで、今度は図１０に示す如く、図中右方の三方電磁弁２１ａの３つの流路２１ａ１〜２１ａ３のうち下方の流路２１ａ１を閉じて他の２つの流路２１ａ２、２１ａ３を開き、且つ他方の三方電磁弁２１ｂの３つの流路２１ｂ１〜２１ｂ３のうち図中中央の流路２１ｂ２を閉じて他の２つの流路２１ｂ１、２１ｂ３を開く。すると、大気からの流路２１ａ２は、２つの三方電磁弁２１ａ、２１ｂの弁切替状態に起因して、流路２１ａ３、２５ａ、２５ｂ、２１ｂ１、２５１ｂ２を介して流路２３ａへ至り、Ｌ型パイプ２３からシリンダ５、更にはフィルタ体１６を介して粉体収納空間５ｃへ連通する。
【００２０】
従って、真空ポンプ２４が図９の場合と同一方向へ作動したとき、大気中の空気が流路２１ａ２から吸引されて、該流路２１ａ２、２１ａ３、２５ａを介して真空ポンプ２４により圧縮されて、更に流路２５ｂ、２１ｂ１、２１ｂ３、２３ａを介してシリンダ５内へ圧縮空気として吐出、即ち吹き込まれる。（図９１０斜線部参照）この圧縮空気流れは更にシリンダ５内においてフィルタ体１６を介して粉体収納空間５ｃに吐出されるから、図７に示す如く、プランジャ１４及びフィルタ体１６は上動限界位置に留まったままで、該粉体収納空間５ｃ内の粉体が圧縮空気圧により容器３４のウエル３４ａ内へ吐出分注される。
【００２１】
続いて、パルスモータ７を前回とは逆方向へ回転作動させて、回転ねじ９を介してスライド体１１（プランジャ１４）を下方へ寸法ｐだけスライドさせて、フィルタ体１６の下面を図３中二点鎖線で示す位置、即ち、図８に示す位置へ至らせる。これにより、先ほど粉体収納空間５ｃ内の粉体が圧縮空気により吐出された後に、なおもシリンダ５内壁に残留付着していた粉体３３が、下動するフィルタ体１６の外周部分により掻き落とされて図８中符号３３ａで示す如くウエル３４ａ内へ追加的に吐出分注される。
【００２２】
これにより、単に圧縮空気のみにより粉体３３を吐出する場合に比して、フィルタ体１６により粉体３３の残留付着分も吐出させているので、分注精度を向上し得る。
【００２３】
勿論、容器３４を天秤に載置しておき、その重量の増加分を計測するのが望ましい。
【００２４】
なお、上記実施形態において、吸引・吐出手段としては真空ポンプ２４を使用しているが、これに限らず、真空ポンプ及び圧縮機を併用しても良く、また他の種々の吸引・吐出手段を使用し得る。
【００２５】
また、上記実施形態において、流路切替手段として三方電磁弁２１ａ、２１ｂを使用しているが、これに限らず種々の流路切替手段を使用し得る。
また、上記実施形態において、スライド体１１の上動限界位置を可変するためにパルスモータ７を使用しているが、これに限ることなく、例えば上記上動限界位置を可変するための位置可変可能ストッパ機構を設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明になる粉体分注装置の一実施形態の正面図である。
【図２】図１の粉体分注装置の側面図である。
【図３】図１の粉体分注装置の要部の縦断図である。
【図４】図３の要部のうち、プランジャ、フィルタ体の分解図である。
【図５】フィルタ体の縦断図である。
【図６】図１の分注装置の要部の粉体吸引状態の図である。
【図７】図１の分注装置の要部の第１段階の粉体吐出状態の図である。
【図８】図１の分注装置の要部の第２段階の粉体吐出状態の図である。
【図９】上記分注装置の三方電磁弁及び真空ポンプの粉体吸引時の切替状態の図である。
【図１０】上記分注装置の三方電磁弁及び真空ポンプの粉体吐出時の切替状態の図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  粉体分注装置
２  フレーム
３  固定ブロック
４  シリンダ保持ブロック
５  シリンダ
５ｃ  粉体収納空間
７  パルスモータ（ステッピングモータ）
８  カップリング
９  回転ねじ
１０  ガイドバー
１１  スライド体
１２  ナット体
１３  フレーム
１３ａ  センサ部
１４  プランジャ
１５  取付けねじ
１６  フィルタ体
２１ａ、２１ｂ  三方電磁弁
２１ａ１〜２１ａ３、２１ｂ１〜２１ｂ３  電磁弁流路
２３  Ｌ型パイプ
２４  真空ポンプ
２５ａ、２５ｂ  流路
２６  センサ
２７  シリンダキャップ
２８  Ｏリング
２９  バネ係止部
３０  バネ
３１  攪拌機
３２、３４  容器
３３（３３ａ）  粉体
【図１】
2008045920.tif 000003
【図２】
2008045920.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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