JPWO2020170773A1 - 充填装置、及び充填済み容器製造方法 - Google Patents

Abstract

充填装置１は、材料Ｍを収容可能な第１容器５０を配置可能な配置部１０と、配置部１０を回転可能に支持する支持部２０と、第１容器５０の内部で材料Ｍを押圧可能な押圧部３０と、押圧部３０に形成されて、材料Ｍを充填される第２容器６０を保持する保持部３４と、押圧部３０を、回転させつつ、第１容器５０の底部５４に向けて移動させる操作部４０と、を含み、保持部３４は、第１容器５０の内部空間５８と第２容器６０の第２容器６０とを連通させ、配置部１０は、押圧部３０が第１容器５０の底部５４に向けて移動する際に、回転速度Ｓ未満で第１容器５０を回転させ、回転速度Ｓは、第１容器５０の回転により生じる遠心力により材料Ｍの実質的な偏りが生じ始める回転速度であり、押圧部３０は、第１容器５０の底部５４に向けて移動することで、第１容器５０に収容された材料Ｍを、第２容器６０へ充填する。

Description

本発明は、容器に材料を充填する充填装置、及び該充填装置を用いた材料充填済み容器の製造方法に関する。

容器を自転させながら公転させることによって、その容器に収納された材料を撹拌脱泡する装置（自転・公転方式の撹拌脱泡装置）が知られている（特許文献１参照）。この装置は、はんだペーストや液晶パネルのシーラント剤等の電子部品材料の製造等に利用される。

ところで、電子部品材料は、通常、シリンジ容器（バレル容器も含む。以下同様。）と呼ばれる容器に充填され、ディスペンサによって精密に塗布・吐出される。しかしながら、上記装置では、効率等の観点から、一般に、一括して材料の処理を行う。したがって、この一括して処理した材料は、別途、複数のシリンジ容器等の容器に充填しなければならない。

このような状況を鑑みてか、特許文献２には、一括して処理された材料を、シリンジ等の容器に充填する充填装置が開示されている。

特開2000-271465号公報 特開2014-12535号公報

ここで、上記材料の中には、粘度が高い材料も存在する。特許文献２に開示される充填装置は、原則的に、ハンドルをユーザが回すことにより、シリンジ容器等に材料を充填するものであるが、材料の粘度が高い場合に、当該材料の充填作業を行うことが難しくなる場合がある。これは、材料の粘度の影響を受けて、大きな力が、ハンドルを回すために必要となることに起因する。

本発明は、上記事情を鑑みなされたものである。その目的は、高い粘度の材料であっても、効率的にシリンジ容器等に充填できる充填装置、及び該充填装置を用いた充填済み容器製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、以下に示す発明特定事項乃至は技術的特徴を含んで構成される。

すなわち、ある観点に従う発明は、材料を収容可能な第１容器を配置可能な配置部と、前記配置部を回転可能に支持する支持部と、前記第１容器の開口部より挿入可能であり、該第１容器の内部で前記材料を押圧可能な押圧部と、前記押圧部に形成されて、前記材料を充填される第２容器を保持する保持部と、前記押圧部を、回転させつつ、前記第１容器の底部に向けて移動させる操作部と、を含み、前記保持部は、前記第１容器の内部空間と前記第２容器の内部空間とを連通させ、前記配置部は、前記押圧部が前記第１容器の底部に向けて移動する際に、所定の回転速度未満で前記第１容器を回転させ、前記所定の回転速度は、前記第１容器の回転により生じる遠心力により前記材料の実質的な偏りが生じ始める回転速度であり、前記押圧部は、前記第１容器の底部に向けて移動することで、前記第１容器に収容された前記材料を、前記保持部を介して、前記第２容器へ充填する、充填装置である。

また、上記充填装置において、前記支持部が、前記配置部の回転を規制する規制機構を更に備えてよい。

また、上記充填装置において、前記第１容器は、前記押圧部の回転に従動して回転し得る。

また、上記充填装置において、前記第１容器の回転速度は、前記押圧部の回転速度と異なり得る。

また、上記充填装置において、前記第１容器の回転速度は、前記押圧部の回転速度と等しくなり得る。

また、上記充填装置において、前記充填装置は、前記第１容器を回転させる駆動部を更に備え得る。

また、ある観点に従う発明は、前記充填装置を用いて、前記材料が充填された前記第２容器を製造する、材料充填済み容器製造方法である。

本発明によれば、高い粘度の材料であっても、効率的にシリンジ容器等に充填できる充填装置、及び該充填装置を用いた充填済み容器製造方法を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る充填装置の概略図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る材料充填済み容器の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図３は、本発明の一実施形態に係る充填装置の概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（例えば各実施形態を組み合わせる等）して実施することができる。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。

図１は、本発明の一実施形態に係る材料充填装置の概略図である。同図に示すように、充填装置１は、配置部１０と、支持部２０と、押圧部３０と、操作部４０と、第１容器５０と、第２容器６０と、ベース部７０と、真空保持部８０とを含み構成される。

配置部１０は、ベース部７０に、支持部２０を介して支持されて、仮想の直線である回転軸線Ｌを中心に回転可能に構成される。また、配置部１０は、第１容器５０の中心を通る仮想の直線である中心線Ｃが、回転軸線Ｌと一致するように、第１容器５０を配置されて、該第１容器５０と共に回転する。なお、配置部１０は、第１容器５０を自身に固定するための図示しない固定手段を備えてよい。なお、固定手段は、例えば、公知の吸着機構であって良い。その他、固定手段は、任意の機構であって良い。

支持部２０は、ベース部７０に固定されて、回転軸線Ｌを中心として、配置部１０を回転可能に支持する。支持部２０は、ベアリング等を含み構成される。

押圧部３０は、本体３２と、保持部３４と、シール部材３６とを含み構成される。押圧部３０は、第１容器５０の開口部５６から、該第１容器５０の内部空間５８に挿入可能に構成される。また、押圧部３０は、操作部４０のシャフト４４に固定され、操作部４０のハンドル４２が回転させられることにより、回転軸線Ｌを中心に回転しながら、第１容器５０の底部５４に向けて移動可能に構成される。そして、押圧部３０は、第１容器５０の底部５４に向けて移動することにより、第１容器５０の内部空間５８に収容された材料Ｍを押圧できる。

本体３２は、円筒状に形成されて、第１容器５０の底部５４側を向き、材料Ｍの押圧面となる第１面３２ａと、該第１面３２ａの裏面であり、操作部４０のシャフト４４を取り付けられる第２面３２ｂと、シール部材３６を取り付けられる外周面３２ｃとを含み構成される。

保持部３４は、本体３２に形成される。より具体的には、保持部３４は、本体３２の第１面３２ａと第２面３２ｂとを貫通して、第２面３２ｂ側に、第２容器６０を保持できるように構成される。保持部３４は、例えば、図示しない公知のねじ機構を利用して、第２容器６０の第１開口部６４側を保持（固定）できる。保持部３４は、押圧部３０が第１容器５０内に挿入された際に、第１容器５０の内部空間５８と、保持している第２容器６０の内部空間６８とを連通させる。なお、保持部３４は、第２容器６０の個数に対応する数量設けられる。

シール部材３６は、本体３２の外周面３２ｃに取り付けられ、円環状の弾性部材、例えばＯリング等により構成される。シール部材３６は、本体３２と第１容器５０の側面部５２との間に生じる隙間を埋め、押圧部３０が移動する際に、本体３２と第１容器５０との間の気密性を維持する。

操作部４０は、ハンドル４２と、シャフト４４と、駆動部４６とを含み構成される。
ハンドル４２は、図示しない所定の仮想の直線である軸線を中心に、回転可能に構成される。ハンドル４２は、ユーザにより回転させることができる。
シャフト４４は、一端側に押圧部３０の本体３２を固定される。

駆動部４６は、ハンドル４２及びシャフト４４に連結されて、ベース部７０に固定される。駆動部４６は、ハンドル４２を第１の方向に回転させることで、シャフト４４に固定された押圧部３０を、回転軸線Ｌを中心に回転させつつ、第１容器５０の底部５４に向けて移動させる。加えて、駆動部４６は、ハンドル４２を第１の方向とは逆の第２の方向に回転させることで、シャフト４４に固定されている押圧部３０を、回転軸線Ｌを中心に回転させつつ、第１容器５０の底部５４から離れるように移動させる。なお、駆動部４６は、例えば、公知のボールねじ機構等を含み構成される。

第１容器５０は、中心線Ｃに沿って円筒状に延びる側面部５２を有して、一端側に底部５４を形成され、他端側に開口部５６を設けられた有底容器である。第１容器５０は、内部空間５８に材料Ｍを収納可能に構成される。なお、第１容器５０は、特許文献１に示すような装置に搭載されて、材料Ｍを処理した後、配置部１０に配置されてよい。

第２容器６０は、仮想の直線である図示しない中心線に沿って円筒状に延びる側面部６２を有して、一端側に第１開口部６４を設けられ、他端側に第２開口部６６を設けられた容器である。第２容器６０は、一般に、第１開口部６４が、第２開口部６６より小径に構成され、内部空間６８に材料Ｍを充填可能に構成される。第２開口部６６は、シリンジ容器等であってよい。

ベース部７０は、支持部２０及び操作部４０の駆動部４６を支持して、それらの位置関係を定める。これに起因して、ベース部７０は、配置部１０（第１容器５０）及び押圧部３０を、回転軸線Ｌを中心に回転可能な状態とする。

真空保持部８０は、規制部８２と、封止部８４とを含み構成される。
規制部８２は、第２容器６０のうちの何れか１つの第２開口部６６に取り付けられる。また、規制部８２は、図示しない真空ポンプにも接続可能に構成される。規制部８２は、真空ポンプによる、押圧部３０の保持部３４を介して互いに連通した、第１容器５０の内部空間５８、及び、各第２容器６０の内部空間６８の排気を許容しつつ、当該空間に空気等のガスが流入することを防止する。規制部８２は、例えば、逆止弁を含み構成される。

封止部８４は、規制部８２を取り付けられる第２容器６０以外の第２容器６０の第２開口部６６に取り付けられる。封止部８４は、押圧部３０の保持部３４を介して互いに連通した、第１容器５０の内部空間５８、及び、各第２容器６０の内部空間６８に、空気等のガスが流入することを防止する。

真空保持部８０は、規制部８２及び封止部８４が上記のように構成されることにより、真空ポンプによる、押圧部３０の保持部３４を介して互いに連通した、第１容器５０の内部空間５８、及び、各第２容器６０の内部空間６８の排気を可能とし、また、真空ポンプの停止、及び／又は、真空ポンプの規制部８２からの取り外し後においても、当該空間の真空を維持する。

なお、真空保持部８０は、第１容器５０の回転を停止させる図示しない停止機構を含んでもよい。当該停止機構は、真空ポンプによる、第１容器５０の内部空間５８、及び、各第２容器６０の内部空間６８の排気中に、第１容器５０の回転を停止させる。また、真空保持部８０は、規制部８２及び封止部８４に代えて、押圧部３０、第１容器５０、及び第２容器６０を少なくとも内部空間に収容して、当該内部空間を真空排気し、かつ、真空を維持できる、図示しないチェンバを含むように構成してもよい。

材料Ｍは、流体として挙動するものであれば高い粘度のものであってもよく、その組成や用途は特に限定されるものではない。材料Ｍは、例えば、はんだペーストや液晶パネルのシーラント剤であってよい。

図２は、本発明の一実施形態に係る充填装置を用いた材料充填済み容器の製造方法を説明するためのフローチャートである。かかる材料処理方法は、充填装置１を用いて実行される。

まず、ユーザは、材料Ｍを収容した第１容器５０を、配置部１０に配置する。あわせて、ユーザは、第２容器６０を、押圧部３０の保持部３４に保持させる（Ｓ２０１）。なお、第１容器５０は、中心線Ｃが、回転軸線Ｌと一致するように配置される。これにより、第１容器５０は、回転軸線Ｌを中心に配置部１０と共に回転可能となる。また、第２容器６０は、第１開口部６４側を保持部３４に挿入した状態で、押圧部３０の第２面３２ｂ側に位置するように、保持部３４に保持される。

次に、ユーザは、真空保持部８０の規制部８２を、第２容器６０のうちの何れか１つの第２開口部６６に取り付ける。あわせて、ユーザは、真空保持部８０の封止部８４を、規制部８２を取り付けられる第２容器６０以外の第２容器６０の第２開口部６６に取り付ける（Ｓ２０２）。

次に、ユーザは、押圧部３０が第１容器５０内に挿入され、且つ、第１容器５０の内部空間５８と、各第２容器６０の第２容器６０とが、保持部３４を介して連通した状態となるように（すなわち、図１に示す状態となるように）、操作部４０のハンドル４２を回転させる（Ｓ２０３）。

次に、ユーザは、図示しない真空ポンプを規制部８２に接続し、該真空ポンプにより、押圧部３０の保持部３４を介して互いに連通した、第１容器５０の内部空間５８、及び、各第２容器６０の内部空間６８の排気を行う（Ｓ２０４）。ユーザは、排気完了後、真空ポンプを停止し、及び／又は、真空ポンプを規制部８２から取り外す。

次に、ユーザは、操作部４０のハンドル４２を回し、押圧部３０を、回転軸線Ｌを中心に回転させつつ、第１容器５０の底部５４に向けて移動させる（Ｓ２０５）。この際、第１容器５０には、第１容器５０の側面部５２と押圧部３０の本体３２とが、押圧部３０のシール部材３６を介して接触していること、及び、材料Ｍの粘度の影響を受けること（特に、材料Ｍが高粘度である場合に顕著となる。）に起因して、回転軸線Ｌを中心として、押圧部３０に従動する回転力が作用する。そして、配置部１０が、支持部２０により、回転軸線Ｌを中心に回転可能とされていることから、第１容器５０は、押圧部３０に従動して回転軸線Ｌを中心に配置部１０と共に回転する。なお、この際の第１容器５０の回転速度は、基本的に、押圧部３０の回転速度と同じとなる。ただし、第１容器５０の回転速度は、第１容器５０の側面部５２と押圧部３０のシール部材３６との間、及び／又は、押圧部３０の第１面３２ａと材料Ｍとの間で、スリップが生じること等により、押圧部３０の回転速度より遅くなる場合もある。

ここで、第１容器５０の回転速度は、所定の回転速度である回転速度Ｓ未満にする必要がある。これは、第１容器５０の回転により生じる遠心力により、第１容器５０の側面部５２側への材料Ｍの実質的な偏りが生じた場合、材料Ｍにより、第１容器５０の底部５４と反対側に、押圧部３０の第１面３２ａを押す力が生じることとなる。そうすると、操作部４０のハンドル４２を回すための追加の力（押圧部３０を第１容器５０の底部５４に向けて移動させるための追加の力）が必要となり得るためである。このことから、回転速度Ｓは、第１容器５０の回転により生じる遠心力による、第１容器５０の側面部５２側への材料Ｍの実質的な偏りが生じ、操作部４０のハンドル４２を回すために追加の力が必要となり始める回転速度とする。言い換えれば、回転速度Ｓは、第１容器５０の回転により生じる遠心力が、第１容器５０の側面部５２側への材料Ｍの実質的な偏りを生じさせ、操作部４０のハンドル４２を回すために追加の力が必要となり始める値（以下「所定値Ａ」という。）となる時の第１容器５０の回転速度といえる。所定値Ａは、材料Ｍの特性（粘度等）に基づいて定まる値である。よって、回転速度Ｓは、まず、材料Ｍの特性に基づいて所定値Ａを算出し、そのうえで、第１容器５０の回転により生じる遠心力が当該所定値Ａとなる回転速度を、第１容器５０の半径等に基づいて算出することで求めることができる。また、回転速度Ｓは、第１容器５０の回転により生じる遠心力による、第１容器５０の側面部５２側への材料Ｍの実質的な偏りが生じ、操作部４０のハンドル４２を回すために追加の力が必要となり始める第１容器５０の回転速度を実測することにより求めることもできる。なお、通常、ユーザが操作部４０のハンドル４２を回す速度では、第１容器５０の回転速度が回転速度Ｓ未満となる。これは、操作部４０の駆動部４６が、ユーザにより操作部４０のハンドル４２を回転させた際の押圧部３０の回転速度を、第１容器５０の回転速度を回転速度Ｓとする値以下とするように構成されるためである。ただし、より確実に、第１容器５０の回転速度が回転速度Ｓ未満となるように、支持部２０には、配置部１０の回転を規制する、図示しないブレーキ等の規制機構を設けてもよい。

材料Ｍは、押圧部３０が第１容器５０の底部５４に向かって移動することにより、本体３２の第１面３２ａに押圧される。これにより、材料Ｍは、押圧部３０の保持部３４を介して、第２容器６０の内部空間６８に流入する（図３を参照）。したがって、第２容器６０は、材料Ｍを充填されていくことになる。

ユーザは、第２容器６０に、所定の量の材料Ｍが充填された時点で、操作部４０のハンドル４２の回転を停止する（Ｓ２０６）。そして、ユーザは、第２容器６０を、押圧部３０から取り外す。これにより、材料Ｍを充填済みの第２容器６０の製造は完了する。

ここで、従来の充填装置では、特に材料Ｍの粘度が高い場合に、当該材料Ｍを第２容器に充填する作業が難しくなる場合がある。これは、第１容器が、押圧部に従動しようとする回転力に抗して、回転できないように固定されていることに起因して、操作部のハンドルを回すために大きな力が必要となるためである。

これに対して、充填装置１は、上記のように、第１容器５０が、回転軸線Ｌを中心として回転可能に構成されている。これにより、充填装置１では、第１容器５０が、押圧部３０により従動しようとする回転力に基づき、回転軸線Ｌを中心として回転する。そのため、充填装置１では、材料Ｍの粘度が高い場合であっても、操作部４０のハンドル４２を回す際に、大きな力が必要とならない。したがって、充填装置１は、材料Ｍの粘度が高い場合であっても、該材料Ｍを、ユーザの負担を軽減しつつ、効率的に第２容器６０に充填できる。

上記各実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。

例えば、本明細書に開示される方法においては、その結果に矛盾が生じない限り、ステップ、動作又は機能を並行して又は異なる順に実施しても良い。説明されたステップ、動作及び機能は、単なる例として提供されており、ステップ、動作及び機能のうちのいくつかは、発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略でき、また、互いに結合させることで一つのものとしてもよく、また、他のステップ、動作又は機能を追加してもよい。

また、充填装置１は、押圧部３０の回転速度と第１容器５０の回転速度とを、確実に異なる値とできるように構成してよい。充填装置１は、押圧部３０の回転速度と、第１容器５０の回転速度とが異なることにより、複数の第２容器６０に対し、より均一な量の材料Ｍを充填できる。

なお、充填装置１は、例えば、図示しないブレーキ機構を支持部２０に設け、配置部１０の回転速度を低下させることで、押圧部３０の回転速度より、第１容器５０の回転速度を確実に遅くすることができる。また、充填装置１は、支持部２０を利用して配置部１０を能動的に回転させる、図示しない電動モータ等を含む駆動機構を設けることにより、第１容器５０の回転速度を、押圧部３０の回転速度に比べて、早くしたり、遅くしたりする等、任意に設定することが可能となる。これらの場合であっても、充填装置１は、第１容器５０の回転速度を回転速度Ｓ未満とされる。

また、本明細書では、さまざまな実施形態が開示されているが、一の実施形態における特定のフィーチャ（技術的事項）を、適宜改良しながら、他の実施形態に追加し、又は該他の実施形態における特定のフィーチャと置換することができ、そのような形態も本発明の要旨に含まれる。

本発明は、充填装置の分野に広く利用することができる。

１：充填装置、１０：配置部、２０：支持部、３０：押圧部、３２：本体、３２ａ：第１面、３２ｂ：第２面、３２ｃ：外周面、３４：保持部、３６：シール部材、４０：操作部、４２：ハンドル、４４：シャフト、４６：駆動部、５０：第１容器、５２：側面部、５４：底部、５６：開口部、５８：内部空間、６０：第２容器、６２：側面部、６４：第１開口部、６６：第２開口部、６８：内部空間、７０：ベース部、８０：真空保持部、８２：規制部、８４：封止部、Ａ：所定値、Ｃ：中心線、Ｌ：回転軸線、Ｍ：材料、S：回転速度

Claims (7)

1. 材料を収容可能な第１容器を配置可能な配置部と、
   前記配置部を回転可能に支持する支持部と、
   前記第１容器の開口部より挿入可能であり、該第１容器の内部で前記材料を押圧可能な押圧部と、
   前記押圧部に形成されて、前記材料を充填される第２容器を保持する保持部と、
   前記押圧部を、回転させつつ、前記第１容器の底部に向けて移動させる操作部と、
   を含み、
   前記保持部は、前記第１容器の内部空間と前記第２容器の内部空間とを連通させ、
   前記配置部は、前記押圧部が前記第１容器の底部に向けて移動する際に、所定の回転速度未満で前記第１容器を回転させ、
   前記所定の回転速度は、前記第１容器の回転により生じる遠心力により前記材料の実質的な偏りが生じ始める回転速度であり、
   前記押圧部は、前記第１容器の底部に向けて移動することで、前記第１容器に収容された前記材料を、前記保持部を介して、前記第２容器へ充填する、充填装置。
2. 前記支持部は、前記配置部の回転を規制する規制機構を更に備える請求項1に記載の充填装置。
3. 前記第１容器は、前記押圧部の回転に従動して回転する、請求項１又は２に記載の充填装置。
4. 前記第１容器の回転速度は、前記押圧部の回転速度と異なる、請求項１〜３の何れか1項に記載の充填装置。
5. 前記第１容器の回転速度は、前記押圧部の回転速度と等しい、請求項１〜３の何れか1項に記載の充填装置。
6. 前記第１容器を回転させる駆動部を更に備える、請求項１又は２に記載の充填装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の充填装置を用いて、前記材料が充填された前記第２容器を製造する、材料充填済み容器製造方法。
   
   

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