材料充填装置
【課題】高精度に混練脱泡処理された材料を、気泡を含まないように被充填容器に充填することを可能にする材料充填装置を提供する。
【解決手段】材料充填装置１は、公転軸線Ｌ１を中心に公転し、かつ、公転軸線と交差する方向に延びる自転軸線Ｌ２を中心に自転することが可能に構成された、内部に材料Ｍが収納された収納容器１００と、収納容器内に配置され、収納容器の高さ方向に摺動可能に構成された、貫通穴が形成されている押圧部材１２０と、押圧部材の先端面と収納容器の内壁面とによって区画された領域Ａに連通するように、押圧部材に取り付けられた被充填容器２００と、を含む。材料充填装置１では、収納容器を公転させることによって押圧部材に作用する遠心力を利用して、押圧部材を収納容器の底面に向かって摺動させて材料を押圧し、材料を被充填容器に充填する。
【解決手段】材料充填装置１は、公転軸線Ｌ１を中心に公転し、かつ、公転軸線と交差する方向に延びる自転軸線Ｌ２を中心に自転することが可能に構成された、内部に材料Ｍが収納された収納容器１００と、収納容器内に配置され、収納容器の高さ方向に摺動可能に構成された、貫通穴が形成されている押圧部材１２０と、押圧部材の先端面と収納容器の内壁面とによって区画された領域Ａに連通するように、押圧部材に取り付けられた被充填容器２００と、を含む。材料充填装置１では、収納容器を公転させることによって押圧部材に作用する遠心力を利用して、押圧部材を収納容器の底面に向かって摺動させて材料を押圧し、材料を被充填容器に充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野や工業分野で利用される材料（ペースト状材料）において、内部に気泡を含まない材料が要求されている。そして、内部に気泡を含まない材料を製造することが可能な装置として、材料が収容された容器を自転及び公転させる装置が知られている（特許文献１参照）。この装置によると、自転及び公転の遠心力を利用して材料に内在する気泡を取り除くことができるとともに、材料を高精度に混練（攪拌、分散、混合）することが可能になる。
【０００３】
また、医療分野や工業分野では、ペースト状の材料を精度よく吐出する技術が要請されており、かかる要請に応えるために高精度のディスペンサやシリンジ容器の開発が進められている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第3896449号公報
【特許文献２】特開2005-13841号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シリンジ容器に気泡が混入していると、高精度に作られたディスペンサ及びシリンジ容器を利用しても、材料を精度良く吐出することは困難になる。すなわち、シリンジ容器に充填された材料を精密に吐出するためには、シリンジ容器内に気泡が入らないように材料を充填することが重要である。
【０００５】
特に、自転公転方式の混練脱泡装置を利用すると、精度よく混練脱泡処理された材料を生成することが可能になる。そのため、自転公転方式の混練脱泡装置で混練脱泡処理された材料を、内部に気泡を含まないように、シリンジ容器などの被充填容器に充填する技術の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明の目的は、高精度に混練脱泡処理されたペースト状の材料を、気泡を含まないように被充填容器に充填することを可能にする材料充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る材料充填装置は、
公転軸線を中心に公転し、かつ、前記公転軸線と交差する方向に延びる自転軸線を中心に自転することが可能に構成された、内部に材料が収納された収納容器と、
前記収納容器内に配置され、前記収納容器の高さ方向に摺動可能に構成された、貫通穴が形成されている押圧部材と、
前記押圧部材の先端面と前記収納容器の内壁面とによって区画された領域に連通するように、前記押圧部材に取り付けられた被充填容器と、
を含み、
前記収納容器を公転させることによって前記押圧部材に作用する遠心力を利用して、前記押圧部材を前記収納容器の底面に向かって摺動させて前記材料を押圧し、前記材料を前記被充填容器に充填する。
【０００８】
本発明によると、材料の混練脱泡処理と、混練脱泡処理された材料の被充填容器への充填処理とを、同じ装置を利用して行うことができる。そのため、材料の混練脱泡処理と被充填容器への充填処理とを効率よく行うことができるとともに、混練脱泡処理された材料を、気泡を巻き込まないように被充填容器に充填することが可能になる。
【０００９】
（２）この材料充填装置において、
前記貫通穴が、前記自転軸線上に配置されていてもよい。
【００１０】
（３）この材料充填装置において、
複数の前記貫通穴が、前記自転軸線からの距離が等しくなるように配置されていてもよい。
【００１１】
（４）この材料充填装置において、
前記収納容器の公転角速度が所定の値よりも大きくなったときに、前記押圧部材が前記収納容器の底部に向けて摺動を開始するように構成されていてもよい。
【００１２】
（５）この材料充填装置において、
少なくとも前記収納容器内を減圧する減圧手段をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
これによると、材料の脱泡処理精度をさらに高めることができるとともに、材料充填処理中に、被充填容器内に気泡が入り込むことを防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以下の実施の形態で説明するすべての構成が本発明にとって必須であるとは限らない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含む。
【００１５】
（１）材料充填装置１の構成
はじめに、本発明を適用した実施の形態に係る材料充填装置１の構成について説明する。図１及び図２は、材料充填装置１の構成について説明するための図である。
【００１６】
本実施の形態に係る材料充填装置１は、図１に示すように、公転軸１０を含む。公転軸１０は、仮想の直線を中心に回転するように構成されている。本実施の形態では、公転軸１０は、図１に示すように、鉛直に延びる仮想の直線（公転軸線Ｌ１）を軸として回転するように構成されている。ただし、公転軸１０は、水平に延びる直線を軸として回転するように構成されていてもよい（図示せず）。
【００１７】
材料充填装置１は、図１に示すように、回転体２０を含む。回転体２０は、公転軸１０に固定され、公転軸１０の回転に伴って、公転軸線Ｌ１を中心に（軸線として）回転するように構成されている。
【００１８】
材料充填装置１は、図１に示すように、容器ホルダ３０を有する。容器ホルダ３０は、後述する収納容器１００を保持する役割を果たす。以下、容器ホルダ３０について詳述する。
【００１９】
容器ホルダ３０は、回転体２０の所定の位置に、自転可能に取り付けられている。本実施の形態では、容器ホルダ３０は、回転体２０の所定の位置を通る仮想の直線（自転軸線Ｌ２）を軸として自転可能に構成されている。本実施の形態では、公転軸線Ｌ１と自転軸線Ｌ２とは、所定の角度で斜めに交差する直線となっている。より具体的には、材料充填装置１では、公転軸線Ｌ１と自転軸線Ｌ２とは、４５度の角度で交差するように構成されている。
【００２０】
本実施の形態では、容器ホルダ３０は、自転軸３２に固定されている。そして、自転軸３２は、回転体２０に軸受け３４を介して取り付けられている。これにより、容器ホルダ３０を、回転体２０に対して自転可能とすることができる。
【００２１】
容器ホルダ３０は、回転体２０における、公転軸線Ｌ１から所定の間隔をあけた位置に取り付けられている。これにより、容器ホルダ３０を、回転体２０の回転に伴って、公転軸線Ｌ１を中心に公転させることが可能になる。
【００２２】
本実施の形態では、１つの回転体２０に、１つの容器ホルダ３０が取り付けられている。そして、回転体２０における容器ホルダ３０とは反対側の位置には、バランス錘３６が取り付けられている。このバランス錘３６は、公転軸線Ｌ１からの距離が可変に構成されている。これにより、材料充填装置１を、安定して運転させることができる。ただし、変形例として、回転体２０に、２個の容器ホルダ３０を取り付けることも可能である。この場合、２個の容器ホルダ３０を、公転軸線Ｌ１を中心とする点対称の配置となるように取り付ければ、材料充填装置を安定して動作させることができる。あるいは、材料充填装置を、１つの回転体２０に３個以上の複数の容器ホルダ３０を取り付けた構成とすることも可能である。
【００２３】
材料充填装置１は、図１に示すように、駆動機構５０を含む。駆動機構５０は、容器ホルダ３０（収納容器１００）を回転駆動する役割を果たす。駆動機構５０は、容器ホルダ３０を自転及び／又は公転させることが可能に構成されている。すなわち、駆動機構５０（材料充填装置１）は、容器ホルダ３０を自転のみさせることが可能に構成されていてもよく、公転のみさせることが可能に構成されていてもよく、自転させながら公転させることが可能に構成されていてもよい。以下、駆動機構５０の一例について説明する。
【００２４】
駆動機構５０は、容器ホルダ３０を公転させる公転駆動機構として、公転軸１０を回転させるモータ５１を含む。材料充填装置１では、公転軸１０が回転すると容器ホルダ３０が公転する。そのため、モータ５１（モータ５１、及び、公転軸１０、回転体２０）により、容器ホルダ３０を公転させることができる。
【００２５】
また、駆動機構５０は、容器ホルダ３０を自転させる自転駆動機構５２を含む。自転駆動機構５２は、自転軸３２（容器ホルダ３０）に固定された自転プーリー５４と、回転体２０(公転軸１０)と同心軸に回転可能な自転力付与プーリー５６と、自転プーリー５４及び自転力付与プーリー５６にかけまわされたベルト５８とを含む。なお、ベルト５８は、図示しないアイドラプーリーによって屈曲し、自転プーリー５４及び自転力付与プーリー５６にかけまわされている。この構成では、ベルト５８によって、自転プーリー５４及び自転力付与プーリー５６の回転角速度が関連付けられる。そのため、自転プーリー５４と自転力付与プーリー５６とを、遊星機構と同様に挙動させることができ、自転力付与プーリー５６の回転角速度を規制しながら回転体２０を回転（自転プーリー５４を公転）させることによって、自転プーリー５４を自転させる（自転プーリー５４に自転トルクを付与する）ことが可能になる。例えば自転力付与プーリー５６が回転しないように設定された状態で、回転体２０を反時計回りに自転させると（自転プーリー５４を反時計回りに公転させると）、自転プーリー５４は、自転軸線Ｌ２を中心に時計回りに自転する。そして、自転プーリー５４は自転軸３２（容器ホルダ３０）に固定されていることから、自転駆動機構５２によって、容器ホルダ３０を自転させることが可能になる。あるいは、自転力付与プーリー５６を回転体２０と同じ角速度で回転させることにより、容器ホルダ３０を、公転のみさせることができる。なお、材料充填装置１では、自転駆動機構５２をプーリーとベルトを利用して構成したが、自転駆動機構は歯車等の動力伝達要素を利用して構成することも可能である。
【００２６】
本実施の形態では、駆動機構５０を、容器ホルダ３０の自転角速度を所望の値に設定することが可能に構成することができる。自転駆動機構５２では、自転力付与プーリー５６の回転角速度を調整することにより、容器ホルダ３０の自転角速度を所望の値に設定することが可能になる。そのため、駆動機構５０は、特に図示しないが、自転力付与プーリー５６の回転角速度を調整するための機構を備えていてもよい。自転力付与プーリー５６の回転角速度を調整するための機構は、例えば、モータ５１とは別に用意された自転力付与モータの駆動力や、ブレーキの制動力を利用する機構など、すでに公知となっているいずれかの機構によって実現することができる。
【００２７】
材料充填装置１は、容器ホルダ３０の回転角速度（自転角速度及び公転角速度）を制御する制御装置を含んでいてもよい（図示せず）。制御装置は、例えば、駆動機構５０の動作を調整することによって、容器ホルダ３０の回転角速度を制御するように構成されていてもよい。具体的には、制御装置は、モータ５１の駆動（回転速度）を調整することにより、容器ホルダ３０の公転角速度を制御するように構成されていてもよい。また、制御装置は、自転力付与プーリー５６の回転速度を制御するために設けられた自転力付与モータの駆動力や、ブレーキの制動力を調整することにより、容器ホルダ３０の自転角速度を制御するように構成されていてもよい。
【００２８】
制御装置は、経過時間と関連付けられて予め定められた回転角速度で、容器ホルダ３０を自転及び／又は公転させることが可能に構成することが可能である。言い換えると、材料充填装置１は、制御装置によって、時間の経過に伴って回転角速度（自転角速度及び公転角速度）を変化させることができるように構成されていてもよい。これにより、容器ホルダ３０を、所望の回転角速度で自転及び／又は公転させることが可能になるため、材料Ｍに最も適した手順で、材料Ｍを混練脱泡処理することが可能になる。
【００２９】
材料充填装置１は、減圧手段６０を含む。減圧手段６０は、少なくとも収納容器１００の内部を減圧するように構成されている。減圧手段６０は、また、被充填容器２００内を減圧するように構成することも可能である。以下、減圧手段６０について説明する。
【００３０】
減圧手段６０は、真空チャンバ６２と、減圧ポンプ６４とを含む。真空チャンバ６２は、内部を減圧環境に維持することが可能に構成されている。そして、減圧ポンプ６４は、真空チャンバ６２内を減圧するように構成されている。本実施の形態では、先述した容器ホルダ３０（収納容器１００）が真空チャンバ６２内に配置される。そのため、減圧手段６０によって、収納容器１００内を減圧することが可能になる。なお、減圧手段６０は、図示しない圧力計や、各種バルブを備えた構成とすることができる。また、真空チャンバ６２には貫通穴が形成されており、公転軸１０は、該貫通穴を貫通するように設けられている。公転軸１０と真空チャンバ６２の貫通穴との間に磁性流体シールを設けることで、真空チャンバ６２内を減圧することが可能になる。
【００３１】
材料充填装置１は、図示しない筐体や、該筐体内で回転体２０及び駆動機構５０（公転軸１０）を支持する支持体、筐体内で支持体の振動を防止する防振手段（防振ワイヤや防振バネなど）をさらに含んでいてもよい。
【００３２】
材料充填装置１は、収納容器１００を含む。収納容器１００は、材料Ｍが収納される容器である。収納容器１００は、容器ホルダ３０に着脱可能に構成されている。また、収納容器１００は、容器ホルダ３０に保持されて容器ホルダ３０の自転に伴って自転し、容器ホルダ３０の公転に伴って公転するように構成される。すなわち、材料充填装置１は、材料Ｍが収納された収納容器１００を、自転及び公転させることが可能に構成されている。なお、収納容器１００の構成材料は特に限定されるものではなく、樹脂や金属など、既に公知となっているいずれかの材料によって構成された容器を利用することができる。
【００３３】
材料充填装置１は、押圧部材１２０を含む。押圧部材１２０は、図１に示すように、収納容器１００内に配置され、収納容器１００の高さ方向に摺動可能に構成されている。押圧部材１２０は、図１及び図２に示すように、先端部１２２と後端部１２４、及び、先端部１２２と後端部１２４との間に介在する中間部１２６を有する。先端部１２２は、収納容器１００内で収納容器１００の底面（材料Ｍ）と対向する部材であり、外周にはシール部材（Ｏリング１２３）が設けられている。これにより、押圧部材１２０が収納容器１００内を摺動可能になるとともに、押圧部材１２０（先端部１２２）の周囲から材料Ｍが漏れ出ることを防止することができる。また、後端部１２４は、収納容器１００内で押圧部材１２０の姿勢を維持する役割を果たす。また、中間部１２６は、押圧部材１２０の重量を小さくするため、先端部１２２及び後端部１２４よりも径が小さくなっている。そして、押圧部材１２０には、貫通穴１２８が形成されている。貫通穴１２８は、先端部１２２及び後端部１２４、並びに、中間部１２６を貫通するように構成される。なお、本実施の形態では、貫通穴１２８は、自転軸線Ｌ２上に配置される。
【００３４】
材料充填装置１は、図１に示すように、被充填容器２００を有する。被充填容器２００は、収納容器１００内の材料Ｍが移送され、充填される容器である。被充填容器２００は、収納容器１００の内壁面と先端部１２２（押圧部材１２０の先端面）とによって区画される領域Ａに連通するように、押圧部材１２０に取り付けられる。これにより、押圧部材１２０（先端部１２２）で材料Ｍを押圧したときに、材料Ｍを収納容器１００内に移送することが可能になる。本実施の形態では、被充填容器２００は、貫通穴１２８の内側に配置される。なお、本実施の形態に適用可能な被充填容器２００の外形や材料は、特に限定されるものではない。被充填容器２００は、細長形状の外形をなしていてもよい。また、被充填容器２００は、樹脂や金属、ガラスなど、既に公知となっているいずれかの材料で構成されていてもよい。
【００３５】
材料充填装置１は、以上のように構成されている。なお、この材料充填装置１で処理することが可能な材料Ｍは特に限定されるものではない。材料Ｍは、例えば接着剤、半田、歯科用セメント（穴埋め剤等）、粘性の強い液状の薬剤等の液体状の（ペースト状の）材料が含まれる。ただし、材料Ｍは、固体状（粉体状）の材料であってもよい。また、材料Ｍは、液体状の材料と固体状の材料の混合材料であってもよい。
【００３６】
（２）材料充填装置１を利用した材料充填方法
次に、材料充填装置１を利用した材料Ｍの充填方法について説明する。図３〜図４は、収納容器１００に収納された材料Ｍを、被充填容器２００に充填する方法を説明するための図である。
【００３７】
材料Ｍの充填方法は、図３に示すように、収納容器１００に収納された材料Ｍを混練脱泡する工程（ステップＳ１０）と、混練脱泡処理後に、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程（ステップＳ１２）とを含む。以下、各工程について詳述する。
【００３８】
収納容器１００に収納された材料Ｍを混練脱泡する工程（ステップＳ１０）は、図４に示すように、収納容器１００を容器ホルダ３０に保持させて、収納容器１００を自転させながら公転させることを含む。収納容器１００を自転させながら公転させることにより、収納容器１００内で材料Ｍが流動して材料Ｍが混練されるとともに、材料Ｍに内在する気泡が押し出されて脱泡が進む。なお、本実施の形態では、収納容器１００を混練脱泡する工程を、収納容器１００内が減圧された状態で行うことができる。これによると、より高精度に、材料Ｍの脱泡処理を行うことができる。また、本実施の形態では、収納容器１００を混練脱泡する工程における収納容器１００の回転速度（自転角速度及び公転角速度）は、特に限定されるものではない。例えば、収納容器１００を２０００ｒｐｍで公転させながら１０００ｒｐｍで自転させることにより、材料Ｍを混練脱泡する処理を行うことができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、材料Ｍを混練脱泡する工程を、図４に示すように、収納容器１００に押圧部材１２０（被充填容器２００）をセットしない状態で行う。そして、材料Ｍを混練脱泡する工程が終了後、収納容器１００の自転及び公転を停止し、また、真空チャンバ６２の内部を大気圧に開放する。
【００４０】
その後、収納容器１００に押圧部材１２０及び被充填容器２００をセットし、図１に示すように、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程を行う（ステップＳ１２）。本工程では、収納容器１００を公転させることにより押圧部材１２０（押圧部材１２０及び被充填容器２００）に作用する遠心力を利用して、押圧部材１２０を収納容器１００の底面に向かって摺動させる。そして、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、収納容器１００及び押圧部材１２０（先端部１２２）で材料Ｍを押圧することによって、材料Ｍを被充填容器２００内に移動させ、被充填容器２００内に材料Ｍを充填する。本実施の形態では、収納容器１００を自転させながら公転させることによって、材料Ｍを充填する工程を行うことができる。このとき、収納容器１００を、材料Ｍを混練脱泡する工程と同じ回転角速度で自転及び公転させてもよい。ただし、収納容器１００の回転角速度はこれに限られるものではなく、例えば、収納容器１００の自転角速度を、公転角速度に対して極めて小さい値（例えば１／４０程度）として、材料Ｍを充填する工程を行ってもよい。あるいは、本実施の形態では、収納容器１００を自転させることなく公転のみさせて、材料Ｍを充填する工程を行ってもよい。
【００４１】
なお、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程は、真空チャンバ６２内を減圧した状態で行うことが可能である。これによると、材料Ｍが空気を巻き込むことなく、材料Ｍを被充填容器２００に充填することができる。ただし、本工程は、真空チャンバ６２内を大気圧に開放した状態で行うことも可能である。
【００４２】
（３）作用効果
以下、本実施の形態が奏する作用効果について説明する。
【００４３】
先に説明したように、本実施の形態では、収納容器１００を自転及び公転させることが可能な装置を利用して、収納容器１００に収納された材料Ｍを被充填容器２００に充填させる。ここで、収納容器１００を自転及び公転させると、収納容器１００に収納された材料Ｍが混練脱泡されることが知られている。すなわち、本実施の形態によると、材料Ｍを混練脱泡する処理と、高精度に混練脱泡された材料Ｍを被充填容器２００に充填する処理とを、同じ装置を使って行うことが可能になる。そのため、収納容器１００を、異なる装置の間を運搬する必要がなくなることから、材料Ｍに気泡が混入することを防止することができるとともに、材料Ｍの処理を効率よく行うことができる。特に、本実施の形態では、遠心力を利用して押圧部材１２０で材料Ｍを押圧し、材料Ｍを被充填容器２００に充填する。そのため、押圧部材１２０（押圧部材１２０及び被充填容器２００）を押圧する特別な機構を準備することなく、押圧部材１２０で材料Ｍを押圧し、材料Ｍを被充填容器２００に充填することが可能になる。
【００４４】
また、本実施の形態では、遠心力を利用することから、容易に、押圧部材１２０に大きな力を作用させることができる。そのため、粘度の高い材料であっても短時間で被充填容器２００に充填することができ、効率よく充填処理工程を行うことが可能になる。
【００４５】
また、収納容器１００内を減圧した状態で材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程を行えば、被充填容器２００内に気泡が入らないように、材料Ｍを被充填容器２００に充填することが可能になる。
【００４６】
また、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程で、収納容器１００を自転させながら公転させれば、収納容器１００内で材料Ｍが流動するため、材料Ｍが遠心分離されることを防止することができる。
【００４７】
（４）変形例
以下、本実施の形態の変形例について説明する。
【００４８】
本変形例では、材料充填装置は、押圧部材１２０にかえて、図６に示す、押圧部材１４０を含む。押圧部材１４０には複数の貫通穴が形成されている。なお、複数の貫通穴は、自転軸線Ｌ２からの距離が等しくなるように配置されている。そして、押圧部材１４０には、複数の被充填容器２００が取り付けられる。被充填容器２００は、それぞれ、貫通穴に連通するように押圧部材１４０に取り付けられる。押圧部材１４０を利用することにより、複数の被充填容器２００に、同時に材料Ｍを充填することが可能になる。また、本変形例では、被充填容器２００内には、予め、ピストン部材２１０が配置されている（図８（Ａ）〜図８（Ｃ）参照）
【００４９】
押圧部材１４０は、収納容器１００の回転角速度が所定の条件を満たしたときに摺動を開始するように構成されている。例えば、押圧部材１４０は、収納容器１００の公転角速度が所定の値よりも大きくなったときに（押圧部材１４０に作用する遠心力が所定の値よりも大きくなったときに）、収納容器１００の底面に向けて摺動を開始するように構成されていてもよい。押圧部材１４０の形状（直径及び厚み）、押圧部材１４０と収納容器１００の内壁との摩擦係数、押圧部材１４０及び被充填容器２００の重量を調整することにより、摺動を開始する条件を制御することが可能になる。
【００５０】
次に、図７〜図８（Ｃ）を参照して、本変形例に係る材料充填方法について説明する。なお、図７は材料充填方法のフローチャート図であり、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は材料充填工程を説明するための図である。材料充填方法は、図８（Ａ）に示すように、材料Ｍが収納された収納容器１００に押圧部材１４０（押圧部材１４０及び被充填容器２００）を取り付ける工程（ステップＳ２０）と、図８（Ｂ）に示すように収納容器１００を自転させながら公転させることにより、材料Ｍを混練脱泡する工程（ステップＳ２２）と、図８（Ｃ）に示すように押圧部材１４０を収納容器１００の底面に向けて摺動させて押圧部材１４０で材料Ｍを押圧し、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程（ステップＳ２４）とを含む。なお、本変形例では、材料Ｍがピストン部材２１０を押し上げながら、被充填容器２００に材料Ｍが充填される。
【００５１】
先述したように、押圧部材１４０は、収納容器１００の公転角速度が所定値以上になったときに摺動を開始するように構成されている。言い換えると、押圧部材１４０は、公転角速度が所定値以下の場合には摺動を開始せず、はじめに取り付けられた位置に留まり続ける。このことから、収納容器１００の公転角速度が所定値以下となるように収納容器１００を自転及び公転させることで、材料Ｍを十分に混練脱泡することができる。そして、材料Ｍの混練脱泡処理の終了後、収納容器１００の公転角速度を所定値以上にすることで、押圧部材１４０を摺動させることができ、材料Ｍを被充填容器２００に充填する処理を行うことができる。すなわち、押圧部材１４０を利用する場合、収納容器１００の回転角速度を制御することにより、材料Ｍを混練脱泡する処理と、材料Ｍを被充填容器２００に充填する処理とを連続して行うことができるため、材料Ｍを、より効率よく処理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る材料充填装置について説明するための図である。
【図２】本発明に係る材料充填装置について説明するための図である。
【図３】本発明に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図４】本発明に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図５】本発明に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図６】変形例に係る材料充填装置について説明するための図である。
【図７】変形例に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図８】変形例に係る材料充填方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…材料充填装置、 １０…公転軸、 ２０…回転体、 ３０…容器ホルダ、 ３２…自転軸、 ３４…軸受け、 ３６…バランス錘、 ５０…駆動機構、 ５１…モータ、 ５２…自転駆動機構、 ５４…自転プーリー、 ５６…自転力付与プーリー、 ５８…ベルト、 ６０…減圧手段、 ６２…真空チャンバ、 ６４…減圧ポンプ、 １００…収納容器、 １２０…押圧部材、 １２２…先端部、 １２４…後端部、 １２６…中間部、 １２８…貫通穴、 １４０…押圧部材、 ２００…被充填容器、 ２１０…ピストン部材、 Ａ…領域、 Ｌ１…公転軸線、 Ｌ２…自転軸線、 Ｍ…材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野や工業分野で利用される材料（ペースト状材料）において、内部に気泡を含まない材料が要求されている。そして、内部に気泡を含まない材料を製造することが可能な装置として、材料が収容された容器を自転及び公転させる装置が知られている（特許文献１参照）。この装置によると、自転及び公転の遠心力を利用して材料に内在する気泡を取り除くことができるとともに、材料を高精度に混練（攪拌、分散、混合）することが可能になる。
【０００３】
また、医療分野や工業分野では、ペースト状の材料を精度よく吐出する技術が要請されており、かかる要請に応えるために高精度のディスペンサやシリンジ容器の開発が進められている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第3896449号公報
【特許文献２】特開2005-13841号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シリンジ容器に気泡が混入していると、高精度に作られたディスペンサ及びシリンジ容器を利用しても、材料を精度良く吐出することは困難になる。すなわち、シリンジ容器に充填された材料を精密に吐出するためには、シリンジ容器内に気泡が入らないように材料を充填することが重要である。
【０００５】
特に、自転公転方式の混練脱泡装置を利用すると、精度よく混練脱泡処理された材料を生成することが可能になる。そのため、自転公転方式の混練脱泡装置で混練脱泡処理された材料を、内部に気泡を含まないように、シリンジ容器などの被充填容器に充填する技術の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明の目的は、高精度に混練脱泡処理されたペースト状の材料を、気泡を含まないように被充填容器に充填することを可能にする材料充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る材料充填装置は、
公転軸線を中心に公転し、かつ、前記公転軸線と交差する方向に延びる自転軸線を中心に自転することが可能に構成された、内部に材料が収納された収納容器と、
前記収納容器内に配置され、前記収納容器の高さ方向に摺動可能に構成された、貫通穴が形成されている押圧部材と、
前記押圧部材の先端面と前記収納容器の内壁面とによって区画された領域に連通するように、前記押圧部材に取り付けられた被充填容器と、
を含み、
前記収納容器を公転させることによって前記押圧部材に作用する遠心力を利用して、前記押圧部材を前記収納容器の底面に向かって摺動させて前記材料を押圧し、前記材料を前記被充填容器に充填する。
【０００８】
本発明によると、材料の混練脱泡処理と、混練脱泡処理された材料の被充填容器への充填処理とを、同じ装置を利用して行うことができる。そのため、材料の混練脱泡処理と被充填容器への充填処理とを効率よく行うことができるとともに、混練脱泡処理された材料を、気泡を巻き込まないように被充填容器に充填することが可能になる。
【０００９】
（２）この材料充填装置において、
前記貫通穴が、前記自転軸線上に配置されていてもよい。
【００１０】
（３）この材料充填装置において、
複数の前記貫通穴が、前記自転軸線からの距離が等しくなるように配置されていてもよい。
【００１１】
（４）この材料充填装置において、
前記収納容器の公転角速度が所定の値よりも大きくなったときに、前記押圧部材が前記収納容器の底部に向けて摺動を開始するように構成されていてもよい。
【００１２】
（５）この材料充填装置において、
少なくとも前記収納容器内を減圧する減圧手段をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
これによると、材料の脱泡処理精度をさらに高めることができるとともに、材料充填処理中に、被充填容器内に気泡が入り込むことを防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以下の実施の形態で説明するすべての構成が本発明にとって必須であるとは限らない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含む。
【００１５】
（１）材料充填装置１の構成
はじめに、本発明を適用した実施の形態に係る材料充填装置１の構成について説明する。図１及び図２は、材料充填装置１の構成について説明するための図である。
【００１６】
本実施の形態に係る材料充填装置１は、図１に示すように、公転軸１０を含む。公転軸１０は、仮想の直線を中心に回転するように構成されている。本実施の形態では、公転軸１０は、図１に示すように、鉛直に延びる仮想の直線（公転軸線Ｌ１）を軸として回転するように構成されている。ただし、公転軸１０は、水平に延びる直線を軸として回転するように構成されていてもよい（図示せず）。
【００１７】
材料充填装置１は、図１に示すように、回転体２０を含む。回転体２０は、公転軸１０に固定され、公転軸１０の回転に伴って、公転軸線Ｌ１を中心に（軸線として）回転するように構成されている。
【００１８】
材料充填装置１は、図１に示すように、容器ホルダ３０を有する。容器ホルダ３０は、後述する収納容器１００を保持する役割を果たす。以下、容器ホルダ３０について詳述する。
【００１９】
容器ホルダ３０は、回転体２０の所定の位置に、自転可能に取り付けられている。本実施の形態では、容器ホルダ３０は、回転体２０の所定の位置を通る仮想の直線（自転軸線Ｌ２）を軸として自転可能に構成されている。本実施の形態では、公転軸線Ｌ１と自転軸線Ｌ２とは、所定の角度で斜めに交差する直線となっている。より具体的には、材料充填装置１では、公転軸線Ｌ１と自転軸線Ｌ２とは、４５度の角度で交差するように構成されている。
【００２０】
本実施の形態では、容器ホルダ３０は、自転軸３２に固定されている。そして、自転軸３２は、回転体２０に軸受け３４を介して取り付けられている。これにより、容器ホルダ３０を、回転体２０に対して自転可能とすることができる。
【００２１】
容器ホルダ３０は、回転体２０における、公転軸線Ｌ１から所定の間隔をあけた位置に取り付けられている。これにより、容器ホルダ３０を、回転体２０の回転に伴って、公転軸線Ｌ１を中心に公転させることが可能になる。
【００２２】
本実施の形態では、１つの回転体２０に、１つの容器ホルダ３０が取り付けられている。そして、回転体２０における容器ホルダ３０とは反対側の位置には、バランス錘３６が取り付けられている。このバランス錘３６は、公転軸線Ｌ１からの距離が可変に構成されている。これにより、材料充填装置１を、安定して運転させることができる。ただし、変形例として、回転体２０に、２個の容器ホルダ３０を取り付けることも可能である。この場合、２個の容器ホルダ３０を、公転軸線Ｌ１を中心とする点対称の配置となるように取り付ければ、材料充填装置を安定して動作させることができる。あるいは、材料充填装置を、１つの回転体２０に３個以上の複数の容器ホルダ３０を取り付けた構成とすることも可能である。
【００２３】
材料充填装置１は、図１に示すように、駆動機構５０を含む。駆動機構５０は、容器ホルダ３０（収納容器１００）を回転駆動する役割を果たす。駆動機構５０は、容器ホルダ３０を自転及び／又は公転させることが可能に構成されている。すなわち、駆動機構５０（材料充填装置１）は、容器ホルダ３０を自転のみさせることが可能に構成されていてもよく、公転のみさせることが可能に構成されていてもよく、自転させながら公転させることが可能に構成されていてもよい。以下、駆動機構５０の一例について説明する。
【００２４】
駆動機構５０は、容器ホルダ３０を公転させる公転駆動機構として、公転軸１０を回転させるモータ５１を含む。材料充填装置１では、公転軸１０が回転すると容器ホルダ３０が公転する。そのため、モータ５１（モータ５１、及び、公転軸１０、回転体２０）により、容器ホルダ３０を公転させることができる。
【００２５】
また、駆動機構５０は、容器ホルダ３０を自転させる自転駆動機構５２を含む。自転駆動機構５２は、自転軸３２（容器ホルダ３０）に固定された自転プーリー５４と、回転体２０(公転軸１０)と同心軸に回転可能な自転力付与プーリー５６と、自転プーリー５４及び自転力付与プーリー５６にかけまわされたベルト５８とを含む。なお、ベルト５８は、図示しないアイドラプーリーによって屈曲し、自転プーリー５４及び自転力付与プーリー５６にかけまわされている。この構成では、ベルト５８によって、自転プーリー５４及び自転力付与プーリー５６の回転角速度が関連付けられる。そのため、自転プーリー５４と自転力付与プーリー５６とを、遊星機構と同様に挙動させることができ、自転力付与プーリー５６の回転角速度を規制しながら回転体２０を回転（自転プーリー５４を公転）させることによって、自転プーリー５４を自転させる（自転プーリー５４に自転トルクを付与する）ことが可能になる。例えば自転力付与プーリー５６が回転しないように設定された状態で、回転体２０を反時計回りに自転させると（自転プーリー５４を反時計回りに公転させると）、自転プーリー５４は、自転軸線Ｌ２を中心に時計回りに自転する。そして、自転プーリー５４は自転軸３２（容器ホルダ３０）に固定されていることから、自転駆動機構５２によって、容器ホルダ３０を自転させることが可能になる。あるいは、自転力付与プーリー５６を回転体２０と同じ角速度で回転させることにより、容器ホルダ３０を、公転のみさせることができる。なお、材料充填装置１では、自転駆動機構５２をプーリーとベルトを利用して構成したが、自転駆動機構は歯車等の動力伝達要素を利用して構成することも可能である。
【００２６】
本実施の形態では、駆動機構５０を、容器ホルダ３０の自転角速度を所望の値に設定することが可能に構成することができる。自転駆動機構５２では、自転力付与プーリー５６の回転角速度を調整することにより、容器ホルダ３０の自転角速度を所望の値に設定することが可能になる。そのため、駆動機構５０は、特に図示しないが、自転力付与プーリー５６の回転角速度を調整するための機構を備えていてもよい。自転力付与プーリー５６の回転角速度を調整するための機構は、例えば、モータ５１とは別に用意された自転力付与モータの駆動力や、ブレーキの制動力を利用する機構など、すでに公知となっているいずれかの機構によって実現することができる。
【００２７】
材料充填装置１は、容器ホルダ３０の回転角速度（自転角速度及び公転角速度）を制御する制御装置を含んでいてもよい（図示せず）。制御装置は、例えば、駆動機構５０の動作を調整することによって、容器ホルダ３０の回転角速度を制御するように構成されていてもよい。具体的には、制御装置は、モータ５１の駆動（回転速度）を調整することにより、容器ホルダ３０の公転角速度を制御するように構成されていてもよい。また、制御装置は、自転力付与プーリー５６の回転速度を制御するために設けられた自転力付与モータの駆動力や、ブレーキの制動力を調整することにより、容器ホルダ３０の自転角速度を制御するように構成されていてもよい。
【００２８】
制御装置は、経過時間と関連付けられて予め定められた回転角速度で、容器ホルダ３０を自転及び／又は公転させることが可能に構成することが可能である。言い換えると、材料充填装置１は、制御装置によって、時間の経過に伴って回転角速度（自転角速度及び公転角速度）を変化させることができるように構成されていてもよい。これにより、容器ホルダ３０を、所望の回転角速度で自転及び／又は公転させることが可能になるため、材料Ｍに最も適した手順で、材料Ｍを混練脱泡処理することが可能になる。
【００２９】
材料充填装置１は、減圧手段６０を含む。減圧手段６０は、少なくとも収納容器１００の内部を減圧するように構成されている。減圧手段６０は、また、被充填容器２００内を減圧するように構成することも可能である。以下、減圧手段６０について説明する。
【００３０】
減圧手段６０は、真空チャンバ６２と、減圧ポンプ６４とを含む。真空チャンバ６２は、内部を減圧環境に維持することが可能に構成されている。そして、減圧ポンプ６４は、真空チャンバ６２内を減圧するように構成されている。本実施の形態では、先述した容器ホルダ３０（収納容器１００）が真空チャンバ６２内に配置される。そのため、減圧手段６０によって、収納容器１００内を減圧することが可能になる。なお、減圧手段６０は、図示しない圧力計や、各種バルブを備えた構成とすることができる。また、真空チャンバ６２には貫通穴が形成されており、公転軸１０は、該貫通穴を貫通するように設けられている。公転軸１０と真空チャンバ６２の貫通穴との間に磁性流体シールを設けることで、真空チャンバ６２内を減圧することが可能になる。
【００３１】
材料充填装置１は、図示しない筐体や、該筐体内で回転体２０及び駆動機構５０（公転軸１０）を支持する支持体、筐体内で支持体の振動を防止する防振手段（防振ワイヤや防振バネなど）をさらに含んでいてもよい。
【００３２】
材料充填装置１は、収納容器１００を含む。収納容器１００は、材料Ｍが収納される容器である。収納容器１００は、容器ホルダ３０に着脱可能に構成されている。また、収納容器１００は、容器ホルダ３０に保持されて容器ホルダ３０の自転に伴って自転し、容器ホルダ３０の公転に伴って公転するように構成される。すなわち、材料充填装置１は、材料Ｍが収納された収納容器１００を、自転及び公転させることが可能に構成されている。なお、収納容器１００の構成材料は特に限定されるものではなく、樹脂や金属など、既に公知となっているいずれかの材料によって構成された容器を利用することができる。
【００３３】
材料充填装置１は、押圧部材１２０を含む。押圧部材１２０は、図１に示すように、収納容器１００内に配置され、収納容器１００の高さ方向に摺動可能に構成されている。押圧部材１２０は、図１及び図２に示すように、先端部１２２と後端部１２４、及び、先端部１２２と後端部１２４との間に介在する中間部１２６を有する。先端部１２２は、収納容器１００内で収納容器１００の底面（材料Ｍ）と対向する部材であり、外周にはシール部材（Ｏリング１２３）が設けられている。これにより、押圧部材１２０が収納容器１００内を摺動可能になるとともに、押圧部材１２０（先端部１２２）の周囲から材料Ｍが漏れ出ることを防止することができる。また、後端部１２４は、収納容器１００内で押圧部材１２０の姿勢を維持する役割を果たす。また、中間部１２６は、押圧部材１２０の重量を小さくするため、先端部１２２及び後端部１２４よりも径が小さくなっている。そして、押圧部材１２０には、貫通穴１２８が形成されている。貫通穴１２８は、先端部１２２及び後端部１２４、並びに、中間部１２６を貫通するように構成される。なお、本実施の形態では、貫通穴１２８は、自転軸線Ｌ２上に配置される。
【００３４】
材料充填装置１は、図１に示すように、被充填容器２００を有する。被充填容器２００は、収納容器１００内の材料Ｍが移送され、充填される容器である。被充填容器２００は、収納容器１００の内壁面と先端部１２２（押圧部材１２０の先端面）とによって区画される領域Ａに連通するように、押圧部材１２０に取り付けられる。これにより、押圧部材１２０（先端部１２２）で材料Ｍを押圧したときに、材料Ｍを収納容器１００内に移送することが可能になる。本実施の形態では、被充填容器２００は、貫通穴１２８の内側に配置される。なお、本実施の形態に適用可能な被充填容器２００の外形や材料は、特に限定されるものではない。被充填容器２００は、細長形状の外形をなしていてもよい。また、被充填容器２００は、樹脂や金属、ガラスなど、既に公知となっているいずれかの材料で構成されていてもよい。
【００３５】
材料充填装置１は、以上のように構成されている。なお、この材料充填装置１で処理することが可能な材料Ｍは特に限定されるものではない。材料Ｍは、例えば接着剤、半田、歯科用セメント（穴埋め剤等）、粘性の強い液状の薬剤等の液体状の（ペースト状の）材料が含まれる。ただし、材料Ｍは、固体状（粉体状）の材料であってもよい。また、材料Ｍは、液体状の材料と固体状の材料の混合材料であってもよい。
【００３６】
（２）材料充填装置１を利用した材料充填方法
次に、材料充填装置１を利用した材料Ｍの充填方法について説明する。図３〜図４は、収納容器１００に収納された材料Ｍを、被充填容器２００に充填する方法を説明するための図である。
【００３７】
材料Ｍの充填方法は、図３に示すように、収納容器１００に収納された材料Ｍを混練脱泡する工程（ステップＳ１０）と、混練脱泡処理後に、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程（ステップＳ１２）とを含む。以下、各工程について詳述する。
【００３８】
収納容器１００に収納された材料Ｍを混練脱泡する工程（ステップＳ１０）は、図４に示すように、収納容器１００を容器ホルダ３０に保持させて、収納容器１００を自転させながら公転させることを含む。収納容器１００を自転させながら公転させることにより、収納容器１００内で材料Ｍが流動して材料Ｍが混練されるとともに、材料Ｍに内在する気泡が押し出されて脱泡が進む。なお、本実施の形態では、収納容器１００を混練脱泡する工程を、収納容器１００内が減圧された状態で行うことができる。これによると、より高精度に、材料Ｍの脱泡処理を行うことができる。また、本実施の形態では、収納容器１００を混練脱泡する工程における収納容器１００の回転速度（自転角速度及び公転角速度）は、特に限定されるものではない。例えば、収納容器１００を２０００ｒｐｍで公転させながら１０００ｒｐｍで自転させることにより、材料Ｍを混練脱泡する処理を行うことができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、材料Ｍを混練脱泡する工程を、図４に示すように、収納容器１００に押圧部材１２０（被充填容器２００）をセットしない状態で行う。そして、材料Ｍを混練脱泡する工程が終了後、収納容器１００の自転及び公転を停止し、また、真空チャンバ６２の内部を大気圧に開放する。
【００４０】
その後、収納容器１００に押圧部材１２０及び被充填容器２００をセットし、図１に示すように、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程を行う（ステップＳ１２）。本工程では、収納容器１００を公転させることにより押圧部材１２０（押圧部材１２０及び被充填容器２００）に作用する遠心力を利用して、押圧部材１２０を収納容器１００の底面に向かって摺動させる。そして、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、収納容器１００及び押圧部材１２０（先端部１２２）で材料Ｍを押圧することによって、材料Ｍを被充填容器２００内に移動させ、被充填容器２００内に材料Ｍを充填する。本実施の形態では、収納容器１００を自転させながら公転させることによって、材料Ｍを充填する工程を行うことができる。このとき、収納容器１００を、材料Ｍを混練脱泡する工程と同じ回転角速度で自転及び公転させてもよい。ただし、収納容器１００の回転角速度はこれに限られるものではなく、例えば、収納容器１００の自転角速度を、公転角速度に対して極めて小さい値（例えば１／４０程度）として、材料Ｍを充填する工程を行ってもよい。あるいは、本実施の形態では、収納容器１００を自転させることなく公転のみさせて、材料Ｍを充填する工程を行ってもよい。
【００４１】
なお、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程は、真空チャンバ６２内を減圧した状態で行うことが可能である。これによると、材料Ｍが空気を巻き込むことなく、材料Ｍを被充填容器２００に充填することができる。ただし、本工程は、真空チャンバ６２内を大気圧に開放した状態で行うことも可能である。
【００４２】
（３）作用効果
以下、本実施の形態が奏する作用効果について説明する。
【００４３】
先に説明したように、本実施の形態では、収納容器１００を自転及び公転させることが可能な装置を利用して、収納容器１００に収納された材料Ｍを被充填容器２００に充填させる。ここで、収納容器１００を自転及び公転させると、収納容器１００に収納された材料Ｍが混練脱泡されることが知られている。すなわち、本実施の形態によると、材料Ｍを混練脱泡する処理と、高精度に混練脱泡された材料Ｍを被充填容器２００に充填する処理とを、同じ装置を使って行うことが可能になる。そのため、収納容器１００を、異なる装置の間を運搬する必要がなくなることから、材料Ｍに気泡が混入することを防止することができるとともに、材料Ｍの処理を効率よく行うことができる。特に、本実施の形態では、遠心力を利用して押圧部材１２０で材料Ｍを押圧し、材料Ｍを被充填容器２００に充填する。そのため、押圧部材１２０（押圧部材１２０及び被充填容器２００）を押圧する特別な機構を準備することなく、押圧部材１２０で材料Ｍを押圧し、材料Ｍを被充填容器２００に充填することが可能になる。
【００４４】
また、本実施の形態では、遠心力を利用することから、容易に、押圧部材１２０に大きな力を作用させることができる。そのため、粘度の高い材料であっても短時間で被充填容器２００に充填することができ、効率よく充填処理工程を行うことが可能になる。
【００４５】
また、収納容器１００内を減圧した状態で材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程を行えば、被充填容器２００内に気泡が入らないように、材料Ｍを被充填容器２００に充填することが可能になる。
【００４６】
また、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程で、収納容器１００を自転させながら公転させれば、収納容器１００内で材料Ｍが流動するため、材料Ｍが遠心分離されることを防止することができる。
【００４７】
（４）変形例
以下、本実施の形態の変形例について説明する。
【００４８】
本変形例では、材料充填装置は、押圧部材１２０にかえて、図６に示す、押圧部材１４０を含む。押圧部材１４０には複数の貫通穴が形成されている。なお、複数の貫通穴は、自転軸線Ｌ２からの距離が等しくなるように配置されている。そして、押圧部材１４０には、複数の被充填容器２００が取り付けられる。被充填容器２００は、それぞれ、貫通穴に連通するように押圧部材１４０に取り付けられる。押圧部材１４０を利用することにより、複数の被充填容器２００に、同時に材料Ｍを充填することが可能になる。また、本変形例では、被充填容器２００内には、予め、ピストン部材２１０が配置されている（図８（Ａ）〜図８（Ｃ）参照）
【００４９】
押圧部材１４０は、収納容器１００の回転角速度が所定の条件を満たしたときに摺動を開始するように構成されている。例えば、押圧部材１４０は、収納容器１００の公転角速度が所定の値よりも大きくなったときに（押圧部材１４０に作用する遠心力が所定の値よりも大きくなったときに）、収納容器１００の底面に向けて摺動を開始するように構成されていてもよい。押圧部材１４０の形状（直径及び厚み）、押圧部材１４０と収納容器１００の内壁との摩擦係数、押圧部材１４０及び被充填容器２００の重量を調整することにより、摺動を開始する条件を制御することが可能になる。
【００５０】
次に、図７〜図８（Ｃ）を参照して、本変形例に係る材料充填方法について説明する。なお、図７は材料充填方法のフローチャート図であり、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は材料充填工程を説明するための図である。材料充填方法は、図８（Ａ）に示すように、材料Ｍが収納された収納容器１００に押圧部材１４０（押圧部材１４０及び被充填容器２００）を取り付ける工程（ステップＳ２０）と、図８（Ｂ）に示すように収納容器１００を自転させながら公転させることにより、材料Ｍを混練脱泡する工程（ステップＳ２２）と、図８（Ｃ）に示すように押圧部材１４０を収納容器１００の底面に向けて摺動させて押圧部材１４０で材料Ｍを押圧し、材料Ｍを被充填容器２００に充填する工程（ステップＳ２４）とを含む。なお、本変形例では、材料Ｍがピストン部材２１０を押し上げながら、被充填容器２００に材料Ｍが充填される。
【００５１】
先述したように、押圧部材１４０は、収納容器１００の公転角速度が所定値以上になったときに摺動を開始するように構成されている。言い換えると、押圧部材１４０は、公転角速度が所定値以下の場合には摺動を開始せず、はじめに取り付けられた位置に留まり続ける。このことから、収納容器１００の公転角速度が所定値以下となるように収納容器１００を自転及び公転させることで、材料Ｍを十分に混練脱泡することができる。そして、材料Ｍの混練脱泡処理の終了後、収納容器１００の公転角速度を所定値以上にすることで、押圧部材１４０を摺動させることができ、材料Ｍを被充填容器２００に充填する処理を行うことができる。すなわち、押圧部材１４０を利用する場合、収納容器１００の回転角速度を制御することにより、材料Ｍを混練脱泡する処理と、材料Ｍを被充填容器２００に充填する処理とを連続して行うことができるため、材料Ｍを、より効率よく処理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る材料充填装置について説明するための図である。
【図２】本発明に係る材料充填装置について説明するための図である。
【図３】本発明に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図４】本発明に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図５】本発明に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図６】変形例に係る材料充填装置について説明するための図である。
【図７】変形例に係る材料充填方法について説明するための図である。
【図８】変形例に係る材料充填方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…材料充填装置、 １０…公転軸、 ２０…回転体、 ３０…容器ホルダ、 ３２…自転軸、 ３４…軸受け、 ３６…バランス錘、 ５０…駆動機構、 ５１…モータ、 ５２…自転駆動機構、 ５４…自転プーリー、 ５６…自転力付与プーリー、 ５８…ベルト、 ６０…減圧手段、 ６２…真空チャンバ、 ６４…減圧ポンプ、 １００…収納容器、 １２０…押圧部材、 １２２…先端部、 １２４…後端部、 １２６…中間部、 １２８…貫通穴、 １４０…押圧部材、 ２００…被充填容器、 ２１０…ピストン部材、 Ａ…領域、 Ｌ１…公転軸線、 Ｌ２…自転軸線、 Ｍ…材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
公転軸線を中心に公転し、かつ、前記公転軸線と交差する方向に延びる自転軸線を中心に自転することが可能に構成された、内部に材料が収納された収納容器と、
前記収納容器内に配置され、前記収納容器の高さ方向に摺動可能に構成された、貫通穴が形成されている押圧部材と、
前記押圧部材の先端面と前記収納容器の内壁面とによって区画された領域に連通するように、前記押圧部材に取り付けられた被充填容器と、
を含み、
前記収納容器を公転させることによって前記押圧部材に作用する遠心力を利用して、前記押圧部材を前記収納容器の底面に向かって摺動させて前記材料を押圧し、前記材料を前記被充填容器に充填する材料充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載の材料充填装置において、
前記被充填容器が、前記自転軸線上に配置されている材料充填装置。
【請求項３】
請求項１に記載の材料充填装置において、
複数の前記被充填容器が、前記自転軸線からの距離が等しくなるように配置されている材料充填装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の材料充填装置において、
前記収納容器の公転角速度が所定の値よりも大きくなったときに、前記押圧部材が前記収納容器の底部に向けて摺動を開始するように構成されている材料充填装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の材料充填装置において、
少なくとも前記収納容器内を減圧する減圧手段をさらに含む材料充填装置。
【請求項１】
公転軸線を中心に公転し、かつ、前記公転軸線と交差する方向に延びる自転軸線を中心に自転することが可能に構成された、内部に材料が収納された収納容器と、
前記収納容器内に配置され、前記収納容器の高さ方向に摺動可能に構成された、貫通穴が形成されている押圧部材と、
前記押圧部材の先端面と前記収納容器の内壁面とによって区画された領域に連通するように、前記押圧部材に取り付けられた被充填容器と、
を含み、
前記収納容器を公転させることによって前記押圧部材に作用する遠心力を利用して、前記押圧部材を前記収納容器の底面に向かって摺動させて前記材料を押圧し、前記材料を前記被充填容器に充填する材料充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載の材料充填装置において、
前記被充填容器が、前記自転軸線上に配置されている材料充填装置。
【請求項３】
請求項１に記載の材料充填装置において、
複数の前記被充填容器が、前記自転軸線からの距離が等しくなるように配置されている材料充填装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の材料充填装置において、
前記収納容器の公転角速度が所定の値よりも大きくなったときに、前記押圧部材が前記収納容器の底部に向けて摺動を開始するように構成されている材料充填装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の材料充填装置において、
少なくとも前記収納容器内を減圧する減圧手段をさらに含む材料充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２０８７５（Ｐ２００９−２２０８７５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９７３８（Ｐ２００８−６９７３８）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（３９３０３０４０８）株式会社シンキー (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（３９３０３０４０８）株式会社シンキー (34)
【Ｆターム（参考）】
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