粘性流体の充填装置及び粘性流体の充填方法
【課題】
管状の被充填部材に対して粘性流体を吐出した後に生じる糸引き現象により、粘性流体が飛散等することを防止することを課題とする。
【解決手段】
粘性流体を吐出するノズルを管状に形成された被充填部材との軸心とを略一致させた後、ノズルを被充填部材の開口端から挿し込み、粘性流体を吐出して被充填部材に粘性流体を充填する。その後、ノズルと被充填部材を相対的に回転させることにより、粘性流体の吐出後に発生する糸引き部分を捩じりきることを特徴とする。
管状の被充填部材に対して粘性流体を吐出した後に生じる糸引き現象により、粘性流体が飛散等することを防止することを課題とする。
【解決手段】
粘性流体を吐出するノズルを管状に形成された被充填部材との軸心とを略一致させた後、ノズルを被充填部材の開口端から挿し込み、粘性流体を吐出して被充填部材に粘性流体を充填する。その後、ノズルと被充填部材を相対的に回転させることにより、粘性流体の吐出後に発生する糸引き部分を捩じりきることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状に形成された被充填部材に粘性流体（例えばグリス等）を充填する充填装置及びその充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、グリス等の粘性流体を充填するに際して、粘性流体を吐出するノズルからの糸引き現象を防止する発明が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、連続するリング状の開口部を有する部品に対してグリスを注入するグリス注入装置に係る発明が開示されている。すなわち、回転軸の外周にリング状に形成された開口部に、開口部に対応してリング状に配列されたグリスを吐出する注入口を挿入し、グリスの注入が終了した後、当該部品を回転軸を中心にして回転することで、グリスの糸引きを断ち切る構成が開示されている。さらに、これらの構成に加えて、圧縮空気の噴出を利用して、グリスの糸引きを断ち切る構成が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２及び３には、インク特性として剪断減粘性や低粘性を有するボールペンにおいて後端にフォロア（逆流防止体、逆流防止栓、インク追従体ともいう。）が充填されたボールペンの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４７７０７号公報
【特許文献２】特許第３９５６８５８号公報
【特許文献３】特許第３２８２０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される発明では、グリス注入後の糸引き現象の対応策として、部品を回転させたり圧縮空気の吹き付けにより糸引き現象が発生したグリスを切断している。この場合、部品の回転によりグリスの糸引きを瞬間的には引き伸ばすこととなり、グリスの飛散が発生する。さらには、圧縮空気の吹き付けにより、さらにグリスの飛散が発生する。
【０００７】
特許文献２，３に開示されるボールペンの製造方法におけるグリス状のフォロアの充填においても、フォロア注入後には糸引き現象が発生する。この対応として中芯（インクタンク）を特許文献１に開示される構成と同様に回転させたり、圧縮空気を吹き付けたとしても、フォロア（グリス）の糸引きが引き伸ばされることによるグリスの飛散が発生する。さらに、インクタンクの後端開口部付近にフォロアの飛散物が付着することにより見栄えが悪くなる。特許文献３に開示される構成のように、最終工程でフォロアの飛散物が付着したインクタンクの後端を切断することも考えられるが、部材を無駄に浪費することとなり、好ましく無い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は、粘性流体を吐出するノズルの軸心と、粘性流体が充填される管状の被充填部材の軸心を略一致させて挿し込み、粘性流体を吐出する。その後、ノズルと被充填部材を相対的に回転させることを特徴とする粘性流体の充填装置及び粘性流体の充填方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、管状に形成される被充填部材の内部にグリス等の粘性流体を充填するに際して、粘性流体が吐出されるノズルの軸心を、被充填部材の軸心と略一致させることができる。そして、粘性流体を吐出した後、ノズルと被充填部材を相対的に回転することにより、糸状に形成された粘性流体は捩じ切られることとなる。すなわち、ノズルの軸心と被充填部材の軸心とが略一致しているので、相対回転時における両者の回転軸も略一致する。すると、従来技術のように糸状に伸びた粘性流体を引っ張り切ることがなく、糸状に伸びた粘性流体を捩じ切ることとなる。よって、糸状に延びた粘性流体を引っ張り切る場合に比べて、粘性流体の飛散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したボールペンのフォロア充填装置の実施例を示し、装置正面左側上方から見た斜視図である。
【図２】図１のフォロア充填装置の正面右側上方から見た斜視図である。
【図３】図１のフォロア充填装置の左側面図である。
【図４】本発明に係る被充填部材であるボールペンの中芯である。
【図５】本発明の粘性流体の充填方法をボールペンの中芯に実施した場合の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図３に、本発明に係る粘性流体の充填装置を示す。本実施例では、ボールペンの中芯の後端に、インクの逆流を防止するグリス状のフォロアを充填する装置として本発明を適用している。
【００１３】
粘性流体の充填装置であるフォロア充填装置１は、ボールペンの中芯にインキングし、組立を行うインキング装置（図示せず）の一部であり、同一平面上の架台２（図３参照）上に設置されている。
【００１４】
フォロア充填装置１の概略構成を説明する。架台２上の正面側には、第一移動手段２０が設置されている。第一移動手段２０上には、中芯１００に充填するフォロアを吐出する吐出ユニット３０が摺動自在に設けられている。吐出ユニット３０と接近・離反する位置には、順次組立工程の上流側から搬送される中芯１００が載置される載置ユニット４０が設けられる。載置ユニット４０の下方には、載置ユニット４０を上下動させる第二移動手段５０が設けられている。そして、載置ユニット４０の上方から背面（第一移動手段２０と反対側）に渡って、モーターユニット６０が設けられている。
【００１５】
以下、より詳細にフォロア充填装置１の構成を説明する。第一移動手段２０には、架台２と固設するベース２１が設けられている。このベース２１上には、ガイドレール２２が固設されている。このガイドレール２２は、上方に設けられるスライダープレート２３を正面−背面方向を摺動自在に支持している。スライダープレート２３の上方には、エアスライドテーブル２４が固設される。エアスライドテーブル２４は、正面−背面方向にガイドブロック２４ａを摺動自在に支持している。エアスライドテーブル２４は、所定圧のエアを駆動源としている。エアスライドテーブル２４に接続されるエア機器の回路上にはスピードコントローラー（調整手段）が設けられ、ガイドブロック２４ａの移動速度を調整可能に構成されている。
【００１６】
ここで、スライダープレート２３は、図示しないが、架台２の下面等に設けられた駆動カム等の動力源からの連結棒と接続され、正面−背面方向を移動する。そして、スライダープレート２３の移動距離は、エアスライドテーブル２４によるガイドブロック２４ａの移動距離よりも数倍程度長く設定されている。よって、スライダープレート２３の移動距離は、ガイドブロック２４ａの移動距離よりも長いが、移動速度はスライダープレート２３の方が速く設定されている。ただし、スライダープレート２３の移動速度は駆動カムの形状・回転速度により機械的に固定的であるのに対し、ガイドブロック２４ａの移動速度は、前述のスピードコントローラー（調整手段）により調整可能である。
【００１７】
なお、ガイドブロック２４ａの移動距離は、図示しない規制手段（ストッパ）等により機械的に規制されている。
【００１８】
ガイドブロック２４ａの上面には、吐出ユニット３０が固設されている。吐出ユニット３０には、定量弁３１ａ，３１ｂが２ブロックを一組にして設けられている。定量弁３１ａ，３１ｂは、シリンダーブロック３１２ａ，３１２ｂ内のピストン等とエアの作用により、粘性流体（フォロア１０５）を吐出可能に形成された公知の定量弁である。フォロア（１０５）の吐出量は、吐出量調整ネジ３１１ａ，３１１ｂで調節することができる。定量弁３１ａ，３１ｂには、粘性流体であるフォロア（１０５）が、図示しない貯留するタンクからエアポンプを介して常時供給されている。なお、本実施例における図示例では、配管や電気配線は省略している。
【００１９】
定量弁３１ａ，３１ｂの吐出口にはノズル３２ａ，３２ｂが設けられている。そして、ノズル３２ａ，３２ｂの先部（ノズル先部）３２１ａ，３２１ｂは、針状に形成され、ボールペンの中芯１００のインクタンク１０２のペン先１０１の反対側にある開口部（開口端１０２ａ）に挿入可能に形成されている。定量弁３１ａ，３１ｂから吐出されるフォロア（１０５）は、このノズル３２ａ，３２ｂの先端（ノズル先部３２１ａ，３２１ｂの先端）から吐出されることとなる。
【００２０】
載置ユニット４０には、図示しない搬送手段から搬送されてきた中芯１００がペン先１０１を背面側へ向けて（換言すれば、インクタンク１０２の開口部（開口端１０２ａ）を正面側に向けて）載置される。中芯１００は、フォロア充填装置１の右側面側から左側面側に向けて搬送される。なお、本実施例においては、中芯１００は２本一組で搬送されている。
【００２１】
より詳細には、後述する第二移動手段５０に設けられた昇降ブロック５３に固設される固定ブロック５４を介して載置部材（正面側載置部材４１ａ，背面側載置部材４１ｂ）が設けられている。ここで、固定ブロック５４の正面側側面及び背面側側面には、それぞれ上下方向に溝部５４１ａ，５４１ｂが貫設される。そして、正面側載置部材４１ａと背面側載置部材４１ｂのそれぞれの板状に形成される基端部４１１ａ，４１１ｂは、平面を正面側（又は背面側）に向けて、固定ブロック５４の正面側側面及び背面側側面にそれぞれ形成された溝部５４１ａ，５４１ｂにスライド係合されている。さらに、基端部４１１ａ，４１１ｂは、平面に開けられた長孔に固定ボルトを通して固定ブロック５４に固定されている。よって、この固定ボルトを緩めると、正面側載置部材４１ａ及び背面側載置部材４１ｂの上下方向の位置を調節することができる。
【００２２】
正面側載置部材４１ａは、全体を板状に形成し、板厚方向を正面側−背面側方向に平行に設けられている。基端部４１１ａ上方から左側面側（換言すれば送り方向ＦＤの下流側）に向って梁状に梁状部４１２ａが延在している。さらに、この梁状部４１２ａの上面には、正面側から背面側に向けて４箇所にＶ溝４１３ａ，４１４ａ，４１５ａ，４１６ａが設けられている。
【００２３】
一方、背面側載置部材４１ｂは、基端部４１１ｂ上方から正面側に亘って、ブロック状のブロック状部分４１２ｂ１が形成される。ブロック状部分４１２ｂ１から左側面側（換言すれば送り方向ＦＤの下流側）に向けては、板状の板状部分４１２ｂ２が延在している。板状部分４１２ｂ２は、板厚方向を正面側−背面側方向に平行にして設けられている。そして、ブロック状部分４１２ｂ１及び板状部分４１２ｂ２の上面には、正面側から背面側に向けて４箇所にＶ溝４１３ｂ，４１４ｂ，４１５ｂ，４１６ｂが設けられている。
【００２４】
正面側載置部材４１ａ及び背面側載置部材４１ｂの上面に設けられたＶ溝４１３ａ，４１４ａ，４１５ａ，４１６ａ，４１３ｂ，４１４ｂ，４１５ｂ，４１６ｂは、正面側−背面側方向に中芯１００を架設して載置できるよう構成されている。例えば、本実施例の図示例において、上流側では、Ｖ溝４１３ａと４１３ｂが対応している。
【００２５】
本実施例のように、中芯１００を載置する溝部をＶ字状とすることにより、円筒管状に形成された被充填部材である中芯１００を載置するのみで、中芯１００をセンタリングすることができる。よって、組立用の機械（本実施例では吐出ユニット３０）側をセンタリングする必要が無く、容易に高精度な組立作業を実現することができる。
【００２６】
さらに、正面側載置部材４１ａ及び背面側載置部材４１ｂの下流側２箇所の対応するＶ溝４１５ａ，４１５ｂ、４１６ａ，４１６ｂには、中芯１００の軸心回りの回転を支持する支持ローラー４１７が設けられている。正面側載置部材４１ａには梁状部４１２ａの正面側に２組（計４個）、板状部分４１２ｂ２には、正面側及び背面側に、それぞれ２組（計８個）が設けられている。よって、支持ローラー４１７が設けられたＶ溝４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ，４１６ｂでは、中芯１００の載置時に、Ｖ溝の斜面によりセンタリングが行われるとともに、２個一組に形成される支持ローラーにより軸心回りに回転自在に支持されることとなる。なお、詳細は後述するが、中芯１００は、Ｖ溝４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ，４１６ｂに載置されたＶ溝位置においてフォロアの充填が行われる（以下「フォロア充填Ｖ溝」という。）。
【００２７】
載置ユニット４０の下方には、第二移動手段５０が設けられている。第二移動手段５０には、軸心を架台２に垂直な方向にした円筒部５１ａと、その外周に形成されたフランジ部５１ｂを有するガイド手段５１が設けられている。フランジ部５１ｂは、架台２に固設されている。円筒部５１ａの内周には円筒に形成されるガイドブッシュ５１ｃが設けられている。そして、丸棒状に形成される従動ロッド５２は、ガイドブッシュ５１ｃにより上下方向に摺動自在に支持されている。一方、四角柱状に形成される昇降ブロック５３は、その長手方向の軸心を送り方向ＦＤと平行にして設けられている。そして、昇降ブロック５３は、昇降ブロック５３の長手方向中央部よりやや下流側（左側面側）で、昇降ブロック５３の下方に設けられている従動ロッド５２の一端部である溝部５２ａと固設している。さらに、昇降ブロック５３の中央部よりやや上流側（右側面側）で、昇降ブロック５３に固定ブロック５４が固設されている。
【００２８】
従動ロッド５２の他端側（架台２の内部）は、図示しない駆動カム等の動力源と連結され、ガイドブッシュに倣って上下に摺動する。よって、従動ロッド５２の昇降動作により、昇降ブロック５３，固定ブロック５４を介して、載置ユニット４０（正面側載置部材４１ａ，背面側載置部材４１ｂ）が昇降動作する。
【００２９】
載置ユニット４０の上方から背面側方向に渡って、モーターユニット６０が設けられている。モーターユニット６０の略中央付近には、上方に向けて割りブロック６１が立設している。一方で、モーターユニット６０のさらに背面側にはモーターベース６２が架台２に固設され設けられている。モーターベース６２から正面側に向けて突出する支柱ロッド６３の端部と、割りブロック６１が固設されることにより、モーターユニット６０は吊り下げ固定されている。
【００３０】
割りブロック６１の下面はモーターユニット６０のフレーム６４と固定されている。フレーム６４の背面側には、ギアドモーター６５が回転軸を正面側に向けて固設されている。ギアドモーター６５の回転軸の動力は、ギアユニット６６に伝達される。一方で、長尺棒状に形成される２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂは、ギアユニット６６から、フレーム６４の正面側ブラケット６４ａに亘って、回転自在に架設されている。そして、回転ロッド６７ａ，６７ｂの背面側の端部は、ギアユニット６６と接続される。よって、ギアドモーター６５の回転軸の動力（回転力）は、ギアユニット６６を介して２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂへと伝達される。
【００３１】
ここで、２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂは、中芯１００が載置されフォロア１０５の充填が行われるフォロア充填Ｖ溝の垂直上方位置に設けられている。そして、さらに、２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂには、略円柱状に形成される回転駒６８が固設されている。回転駒６８は、１本の回転ロッド（６７ａ，６７ｂ）に２個ずつ（本実施例では合計４個）設けられている。さらに回転駒６８は、第二移動手段５０による昇降動作の上昇限位置において、フォロア充填Ｖ溝に載置される中芯１００のインクタンク１０２と当接可能な位置に設けられている。
【００３２】
なお、フォロア充填Ｖ溝に載置される中芯１００のインクタンク１０２の上方位置におけるフレーム６４には、エアシリンダ６９が設けられている。エアシリンダ６９のピストンロッドは、連結部材等を介して２本の中芯１００と同時に当接可能なプレートが設けられている。このエアシリンダ６９は、第二移動手段５０の昇降タイミングとあわせて動作する。これは、回転駒６８と中芯１００との当接により、軟質材料であるゴム等で構成された回転駒６８の中芯１００との当接部分に中芯１００がくっついてしまうことを防止するため、エアシリンダ６４のロッドを上下方に向けて作動させ、前述のプレートと中芯１００を当接させるものである。
【００３３】
なお、エアスライドテーブル２４の動作（電磁弁等の制御）や吐出ユニット２０のフォロア１０５の吐出タイミング、ギアドモーター６５の起動・停止のタイミング等は、ＰＬＣ等により構成される図示しない制御手段により実現される。
【００３４】
中芯１００へのフォロア１０５の充填に関するフォロア充填装置１の位置関係は次のようになる。フォロア充填Ｖ溝に載置された中芯１００が、第二移動手段５０により上昇限に至る位置にて中芯１００（インクタンク１０２）へのフォロアの充填が可能になる。換言すれば、フォロア充填Ｖ溝に載置された中芯１００の上昇限位置にて吐出ユニット３０のノズル３２ａ，３２ｂ（ノズル先部３２１ａ，３２１ｂ）の軸心と、フォロア充填Ｖ溝に載置された中芯１００（インクタンク１０２）の軸心とは略一致する。
【００３５】
ここで、図４により、粘性流体の被充填部材であるボールペンの中芯１００の構成について説明する。中芯１００は、一端にボールペンのペン先１０１を有し、他端を開口（開口端１０２ａ）して形成される。円筒の管状に形成されるインクタンク１０２とペン先１０１とは、接続部材１０３にて接続されている。インクタンク１０２には、剪断減粘性を有するインク（いわゆるゲルインク）や、低粘度化された油性インク、水性インク等のインク１０４が充填されている。
【００３６】
インク１０４の開口端１０２ａ側には、フォロア１０５がインク１０４と接触して充填されている。フォロア１０５は、インク１０４に対して不溶性又は高い難溶性を有し、インク１０４の消費（筆記）に対してインク１０４の端面に追従できる性能（インク追従性）を有している。さらに、中芯１００が落下等の衝撃を受けても、開口端１０２ａからインク１０４が漏れ出さないための逆流防止性も有するものである。このため、フォロア１０５は、油性成分を２種以上（例えば鉱油とポリブテン、常温液状炭化水素を２種以上等）と、種々の組成物を撹拌させて製造されるものであり、公知のフォロアである。ボールペン用のフォロアとしては、２５℃におけるちょう度が２２０〜４７５程度のものが一般に使用され、いわゆるグリス状に形成されている。
【００３７】
なお、インクタンク１０２と接続部材１０３は、ポリプロピレン等の透明樹脂材料で形成される。よって、外観からインク１０４を目視できる。また、通常、インク１０４は有色不透明の外観を有し、フォロア１０５は透明又は有色半透明状に形成されている。
【００３８】
本発明に係るフォロア充填装置１は、図示しない前工程にてペン先１０１や接続部材１０３のインクタンク１０２への接続、インク１０４の充填が行われた状態で、載置ユニット４０のＶ溝４１３ａ，４１３ｂ、４１４ａ，４１４ｂに載置される。さらに、フォロアの充填終了後、中芯１００は図示しない次工程に搬送される。次工程以降では、中芯１００（具体的にはインク１０４，フォロア１０５）にペン先１０１側へ向けた遠心力を付与し、インク１０４やフォロア１０５の充填により内部に残留した空気を開口端１０２ａから外方放出される工程等が処理される。
【００３９】
次に、図５と、前掲図１〜４により、中芯１００（インクタンク１０２）へのフォロア１０５の充填工程を説明する。
【００４０】
［第１工程］
前工程処理された中芯１００は、２本一組にして搬送され、載置ユニット４０のＶ溝４１３ａ，４１３ｂ、４１４ａ，４１４ｂにペン先１０１側を背面側に向けて（換言すれば、開口端１０２ａを正面側に向けて）載置される。２本の中芯１００は、図示しない搬送手段により次工程となるフォロア充填Ｖ溝（Ｖ溝４１５ａ，４１５ｂ、４１６ａ，４１６ｂ）に載置される（図５（ａ））。Ｖ溝４１３ａ，４１３ｂに載置された中芯１００は、Ｖ溝４１５ａ，４１５ｂに載置され、Ｖ溝４１４ａ，４１４ｂに載置された中芯１００は、Ｖ溝４１６ａ，４１６ｂに載置される。このとき、ノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット３０）は、正面側の移動限（後退限）に待機している。
［第２工程］
第二移動手段５０により載置ユニット４０が上昇限位置まで上昇する。上昇限位置にて、ノズル３２ａ，３２ｂ（ノズル先部３２１ａ，３２１ｂ）の軸心と、中芯１００（インクタンク１０２）の軸心とが略一致される（図５（ｂ））。なお、載置ユニット４０が上昇限位置まで上昇することで、モーターユニット６０の回転駒６８は、中芯１００と当接する。
［第３工程］
第一移動手段２０のスライダープレート２３（すなわち吐出ユニット２０のノズル３２ａ，３２ｂ）が背面側へ移動（前進）する（中芯１００への吐出ユニット２０の接近動作）。そして、ノズル３２ａ，３２ｂが中芯１００の開口端１０２ａに接近した所定位置から先は、エアスライドテーブル２４の駆動によりガイドブロック２４ａ（すなわち吐出ユニット２０のノズル３２ａ，３２ｂ）は前進する。ノズル３２ａ，３２ｂの先端は開口端１０２ａに挿入される（図５（ｃ））。
［第４工程］
ノズル３２ａ，３２ｂの前進が一端停止し、エアスライドテーブル２４の駆動により正面側への移動（後退）を開始する（中芯１００から吐出ユニット２０が離反する離反動作）。この後退開始と同時にノズル３２ａ，３２ｂの先端からフォロア１０５が吐出し、充填が開始される（図５（ｄ））。すなわち、ノズル３２ａ，３２ｂは、後退しながらフォロア１０５を充填（吐出）する（図５（ｅ））。このとき、フォロア１０５と、フォロア１０５と対向するインク１０４の端面とは所定の空間Ｓを設けてある。フォロア１０５の吐出の勢いの影響により、有色のインク１０４が透明又は有色半透明のフォロア１０５に混じり込み、外観を害することを防止するためである。
［第５工程］
フォロア１０５を所定量充填した後、ノズル３２ａ，３２ｂの後退移動は一端停止する。このとき、充填されたフォロア１０５のノズル３２ａ，３２ｂ付近には、糸引き現象が発生している（糸引き部分１０５ａ）。ノズル３２ａ，３２ｂの後退移動の停止と同時にモーターユニット６０のギアドモーター６５が起動し、ギアユニット６６，回転ロッド６７ａ，６７ｂ，回転駒６８を介して中芯１００が回転される（図５（ｆ））。
［第６工程］
所定回数中芯１００を回転すると、フォロア１０５の糸引き部分１０５ａが捩じり切られる。回転停止後、ノズル３２ａ，３２ｂはエアスライドテーブル２４及びスライダープレート２３の正面側への移動により後退限まで後退する。
【００４１】
以上でフォロア１０５の充填工程は終了し、中芯１００は次工程に搬送される。
【００４２】
上記第２工程でノズル３２ａ，３２ｂの軸心と、中芯１００の軸心とを略一致させることにより、後に発生するフォロア１０５の糸引き部分１０５ａを捩り切ることができる。換言すると、糸引き部分１０５ａの両端部の回転速度に差があり、さらに両端部分の回転軸が略一致しているので、糸引き部１０５ａは捩じられることとなる。ノズル３２ａ，３２ｂの軸心と、中芯１００の軸心が一致していない場合、糸引き部分１０５ａは、中芯１００の回転により糸引き部１０５ａは引っ張り力を受け、その結果引きちぎられる様にして切断されることとなるので、フォロア１０５の飛散等が発生してしまう。本発明の装置及び方法によれば、そのような問題は発生しない。
【００４３】
さらに、第４工程で、ノズル３２ａ，３２ｂを後退させながらフォロア１０５を吐出することにより、より確実にフォロア１０５と、フォロア１０５と対向するインク１０４の端面に所定の空間Ｓを設けてフォロア１０５を吐出することができる。またさらに、本発明に係る本実施例においては、ノズル３２ａ，３２ｂの先端が中芯１００の開口端１０２ａ付近からインクタンク１０２内へ挿入される区間におけるノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の前進・後退移動をエアスライドテーブル２４により行っている。エアスライドテーブル２４は、速度を調整する調整手段（具体的にはスピードコントローラー）をエア機器回路上に有している。よって、外部環境やフォロア１０５の種類に応じて、ノズル３２ａ，３２ｂの移動速度を調整することができる。ゆえに、常に適切なフォロア１０５の吐出位置を容易に設定することができる。
【００４４】
ここで、ノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の後退限から、ノズル３２ａ，３２ｂが開口端１０２ａ付近までの区間のノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の移動は、駆動カムによるスライダープレート２３の移動により行われている。よって、外部環境変化等による速度調整が不要な区間（ノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の後退限から、ノズル３２ａ，３２ｂが開口端１０２ａ付近までの区間）における移動は、生産効率上適切な速度で効率よくノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の移動を動作させることができる。
【００４５】
さらにまた、本発明に係るフォロア充填装置１の載置ユニット４０のように、中芯１００を長手方向を水平にして載置することにより、フォロア１０５の吐出位置を適切に制御することができる。そのうえさらに、Ｖ溝により中芯１００を支持することにより、中芯１００の自重により容易にセンタリングを行うことができる。中芯１００のペン先１０１側を鉛直下向きにして、本発明を実施することもできるが、この場合、別途中芯１００をクランプ・アンクランプする機構等を設けてセンタリングを行う必要が生じる。さらに、吐出したフォロア１０５が、その種類によっては自重でインク１０４と接触してしまう場合も生ずる。
【００４６】
また、モーターユニット６０の回転駒６８を中芯１００と当接させて中芯１００を回転させる構造としているので、モーターユニット６０の構造を簡便な構成とすることができる。
【００４７】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。
【００４８】
例えば、第３工程以降の工程を以下のように変更することもできる。
［第３’工程］
第一移動手段２０により、ノズル３２ａ，３２ｂを背面側へ移動（前進）し、中芯１００の開口端１０２ａからノズル３２ａ，３２ｂを挿し込む。
［第４’工程］
ノズル３２ａ，３２ｂを所定量前進させた後停止させ、ノズル３２ａ，３２ｂからフォロア１０５を吐出（充填）する。
［第５’工程］
フォロア１０５を所定量充填した後、モーターユニット６０のギアドモーター６５を起動し、中芯１００を所定回数回転させる。これにより、フォロア１０５の糸引き部分１０５ａが捩り切られる。
［第６’工程］
回転停止後、ノズル３２ａ，３２ｂは第一移動手段２０により、後退限まで後退する。
【００４９】
上記第３’〜６’工程は、フォロア１０５の種類や吐出量によっては、実施することができる。上記第３’〜６’工程によれば、中芯１００のフォロア充填工程の工数を削減する、又は単位時間当たりの生産数量を増加させることができる。しかし、通常、フォロア１０５の充填位置（インク１０４との距離等）を制御する必要があるので、ボールペンの中芯に対しては、前述の実施例（第３工程〜第６工程）が好ましい。
【００５０】
中芯１００のモーターユニット６０による回転は、本実施例では一方向回転としたが、これに限定されるものではなく、例えば任意の回転角度を正逆回転する回動動作でもよい。これもフォロア１０５の種類（性質）により適宜選択することができる。
【００５１】
また、エアスライドテーブル２４による吐出ユニット２０の移動の速度調整は、「フォロア１０５を吐出しながら後退する」ときのみ調整可能であれば良い。
【００５２】
また、各移動される装置・部位等は、相対的な移動であればよく、本実施例には限定されない。例えば、糸引き部分を捩り切る際の中芯１００の回転は、ノズル３２ａ，３２ｂ側を回転させてもよい。また、双方を逆転又は回転数を異ならせて回転させてもよい。すなわち相対的に位相差が生じていれば、糸引き部分１０５ａを捩り切ることができる。
【００５３】
また、中芯１００に対する吐出ユニット３０の移動、モーターユニット６０に対する中芯１００（載置ユニット４０）の移動も同様に相対的に接近・離反がされればよい。
【００５４】
各部の移動に用いる動力源も、本実施例に限定されることは無く、例えばサーボモーターや油圧機器等を利用しても良い。
【００５５】
さらに、本発明に係る装置及び方法は、被充填部材をボールペンの中芯に限定する必要は無く、管状に形成された被充填部材に対してグリス状の粘性流体を充填する装置及び方法に適宜適用することができる。特に、既に異種の流体が先に充填されている等の理由により、グリス状の粘性流体の吐出位置を制御する必要がある場合に、好適に本発明を適用して実施することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ フォロア充填装置
２０ 吐出ユニット
２０ 第一移動手段
２１ ベース
２２ ガイドレール
２３ スライダープレート
２４ エアスライドテーブル
２４ａ ガイドブロック
３０ 吐出ユニット
３１ａ，３１ｂ 定量弁
３２ａ，３２ｂ ノズル
３１１ａ，３１１ｂ 吐出量調整ネジ
３１２ａ，３１２ｂ シリンダーブロック
３２１ａ，３２１ｂ ノズル先部
４０ 載置ユニット
４１ａ 正面側載置部材
４１ｂ 背面側載置部材
４１１ａ 基端部
４１１ｂ 基端部
４１２ａ 梁状部
４１２ｂ１ ブロック状部分
４１２ｂ２ 板状部分
４１３ａ，４１４ａ，４１５ａ，４１６ａ Ｖ溝
４１３ｂ，４１４ｂ，４１５ｂ，４１６ｂ Ｖ溝
４１７ 支持ローラー
５０ 第二移動手段
５１ ガイド手段
５１ａ 円筒部
５１ｂ フランジ部
５１ｃ ガイドブッシュ
５２ 従動ロッド
５２ａ 溝部
５３ 昇降ブロック
５４ 固定ブロック
５４１ａ，５４１ｂ 溝部
６０ モーターユニット
６１ ブロック
６２ モーターベース
６３ 支柱ロッド
６４ フレーム
６４ａ 正面側ブラケット
６５ ギアドモーター
６６ ギアユニット
６７ａ 回転ロッド
６７ｂ 回転ロッド
６８ 回転駒
６９ エアシリンダ
１００ 中芯
１０１ ペン先
１０２ インクタンク
１０２ａ 開口端
１０３ 接続部材
１０４ インク
１０５ フォロア
１０５ａ 糸引き部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状に形成された被充填部材に粘性流体（例えばグリス等）を充填する充填装置及びその充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、グリス等の粘性流体を充填するに際して、粘性流体を吐出するノズルからの糸引き現象を防止する発明が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、連続するリング状の開口部を有する部品に対してグリスを注入するグリス注入装置に係る発明が開示されている。すなわち、回転軸の外周にリング状に形成された開口部に、開口部に対応してリング状に配列されたグリスを吐出する注入口を挿入し、グリスの注入が終了した後、当該部品を回転軸を中心にして回転することで、グリスの糸引きを断ち切る構成が開示されている。さらに、これらの構成に加えて、圧縮空気の噴出を利用して、グリスの糸引きを断ち切る構成が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２及び３には、インク特性として剪断減粘性や低粘性を有するボールペンにおいて後端にフォロア（逆流防止体、逆流防止栓、インク追従体ともいう。）が充填されたボールペンの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４７７０７号公報
【特許文献２】特許第３９５６８５８号公報
【特許文献３】特許第３２８２０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される発明では、グリス注入後の糸引き現象の対応策として、部品を回転させたり圧縮空気の吹き付けにより糸引き現象が発生したグリスを切断している。この場合、部品の回転によりグリスの糸引きを瞬間的には引き伸ばすこととなり、グリスの飛散が発生する。さらには、圧縮空気の吹き付けにより、さらにグリスの飛散が発生する。
【０００７】
特許文献２，３に開示されるボールペンの製造方法におけるグリス状のフォロアの充填においても、フォロア注入後には糸引き現象が発生する。この対応として中芯（インクタンク）を特許文献１に開示される構成と同様に回転させたり、圧縮空気を吹き付けたとしても、フォロア（グリス）の糸引きが引き伸ばされることによるグリスの飛散が発生する。さらに、インクタンクの後端開口部付近にフォロアの飛散物が付着することにより見栄えが悪くなる。特許文献３に開示される構成のように、最終工程でフォロアの飛散物が付着したインクタンクの後端を切断することも考えられるが、部材を無駄に浪費することとなり、好ましく無い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は、粘性流体を吐出するノズルの軸心と、粘性流体が充填される管状の被充填部材の軸心を略一致させて挿し込み、粘性流体を吐出する。その後、ノズルと被充填部材を相対的に回転させることを特徴とする粘性流体の充填装置及び粘性流体の充填方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、管状に形成される被充填部材の内部にグリス等の粘性流体を充填するに際して、粘性流体が吐出されるノズルの軸心を、被充填部材の軸心と略一致させることができる。そして、粘性流体を吐出した後、ノズルと被充填部材を相対的に回転することにより、糸状に形成された粘性流体は捩じ切られることとなる。すなわち、ノズルの軸心と被充填部材の軸心とが略一致しているので、相対回転時における両者の回転軸も略一致する。すると、従来技術のように糸状に伸びた粘性流体を引っ張り切ることがなく、糸状に伸びた粘性流体を捩じ切ることとなる。よって、糸状に延びた粘性流体を引っ張り切る場合に比べて、粘性流体の飛散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したボールペンのフォロア充填装置の実施例を示し、装置正面左側上方から見た斜視図である。
【図２】図１のフォロア充填装置の正面右側上方から見た斜視図である。
【図３】図１のフォロア充填装置の左側面図である。
【図４】本発明に係る被充填部材であるボールペンの中芯である。
【図５】本発明の粘性流体の充填方法をボールペンの中芯に実施した場合の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図３に、本発明に係る粘性流体の充填装置を示す。本実施例では、ボールペンの中芯の後端に、インクの逆流を防止するグリス状のフォロアを充填する装置として本発明を適用している。
【００１３】
粘性流体の充填装置であるフォロア充填装置１は、ボールペンの中芯にインキングし、組立を行うインキング装置（図示せず）の一部であり、同一平面上の架台２（図３参照）上に設置されている。
【００１４】
フォロア充填装置１の概略構成を説明する。架台２上の正面側には、第一移動手段２０が設置されている。第一移動手段２０上には、中芯１００に充填するフォロアを吐出する吐出ユニット３０が摺動自在に設けられている。吐出ユニット３０と接近・離反する位置には、順次組立工程の上流側から搬送される中芯１００が載置される載置ユニット４０が設けられる。載置ユニット４０の下方には、載置ユニット４０を上下動させる第二移動手段５０が設けられている。そして、載置ユニット４０の上方から背面（第一移動手段２０と反対側）に渡って、モーターユニット６０が設けられている。
【００１５】
以下、より詳細にフォロア充填装置１の構成を説明する。第一移動手段２０には、架台２と固設するベース２１が設けられている。このベース２１上には、ガイドレール２２が固設されている。このガイドレール２２は、上方に設けられるスライダープレート２３を正面−背面方向を摺動自在に支持している。スライダープレート２３の上方には、エアスライドテーブル２４が固設される。エアスライドテーブル２４は、正面−背面方向にガイドブロック２４ａを摺動自在に支持している。エアスライドテーブル２４は、所定圧のエアを駆動源としている。エアスライドテーブル２４に接続されるエア機器の回路上にはスピードコントローラー（調整手段）が設けられ、ガイドブロック２４ａの移動速度を調整可能に構成されている。
【００１６】
ここで、スライダープレート２３は、図示しないが、架台２の下面等に設けられた駆動カム等の動力源からの連結棒と接続され、正面−背面方向を移動する。そして、スライダープレート２３の移動距離は、エアスライドテーブル２４によるガイドブロック２４ａの移動距離よりも数倍程度長く設定されている。よって、スライダープレート２３の移動距離は、ガイドブロック２４ａの移動距離よりも長いが、移動速度はスライダープレート２３の方が速く設定されている。ただし、スライダープレート２３の移動速度は駆動カムの形状・回転速度により機械的に固定的であるのに対し、ガイドブロック２４ａの移動速度は、前述のスピードコントローラー（調整手段）により調整可能である。
【００１７】
なお、ガイドブロック２４ａの移動距離は、図示しない規制手段（ストッパ）等により機械的に規制されている。
【００１８】
ガイドブロック２４ａの上面には、吐出ユニット３０が固設されている。吐出ユニット３０には、定量弁３１ａ，３１ｂが２ブロックを一組にして設けられている。定量弁３１ａ，３１ｂは、シリンダーブロック３１２ａ，３１２ｂ内のピストン等とエアの作用により、粘性流体（フォロア１０５）を吐出可能に形成された公知の定量弁である。フォロア（１０５）の吐出量は、吐出量調整ネジ３１１ａ，３１１ｂで調節することができる。定量弁３１ａ，３１ｂには、粘性流体であるフォロア（１０５）が、図示しない貯留するタンクからエアポンプを介して常時供給されている。なお、本実施例における図示例では、配管や電気配線は省略している。
【００１９】
定量弁３１ａ，３１ｂの吐出口にはノズル３２ａ，３２ｂが設けられている。そして、ノズル３２ａ，３２ｂの先部（ノズル先部）３２１ａ，３２１ｂは、針状に形成され、ボールペンの中芯１００のインクタンク１０２のペン先１０１の反対側にある開口部（開口端１０２ａ）に挿入可能に形成されている。定量弁３１ａ，３１ｂから吐出されるフォロア（１０５）は、このノズル３２ａ，３２ｂの先端（ノズル先部３２１ａ，３２１ｂの先端）から吐出されることとなる。
【００２０】
載置ユニット４０には、図示しない搬送手段から搬送されてきた中芯１００がペン先１０１を背面側へ向けて（換言すれば、インクタンク１０２の開口部（開口端１０２ａ）を正面側に向けて）載置される。中芯１００は、フォロア充填装置１の右側面側から左側面側に向けて搬送される。なお、本実施例においては、中芯１００は２本一組で搬送されている。
【００２１】
より詳細には、後述する第二移動手段５０に設けられた昇降ブロック５３に固設される固定ブロック５４を介して載置部材（正面側載置部材４１ａ，背面側載置部材４１ｂ）が設けられている。ここで、固定ブロック５４の正面側側面及び背面側側面には、それぞれ上下方向に溝部５４１ａ，５４１ｂが貫設される。そして、正面側載置部材４１ａと背面側載置部材４１ｂのそれぞれの板状に形成される基端部４１１ａ，４１１ｂは、平面を正面側（又は背面側）に向けて、固定ブロック５４の正面側側面及び背面側側面にそれぞれ形成された溝部５４１ａ，５４１ｂにスライド係合されている。さらに、基端部４１１ａ，４１１ｂは、平面に開けられた長孔に固定ボルトを通して固定ブロック５４に固定されている。よって、この固定ボルトを緩めると、正面側載置部材４１ａ及び背面側載置部材４１ｂの上下方向の位置を調節することができる。
【００２２】
正面側載置部材４１ａは、全体を板状に形成し、板厚方向を正面側−背面側方向に平行に設けられている。基端部４１１ａ上方から左側面側（換言すれば送り方向ＦＤの下流側）に向って梁状に梁状部４１２ａが延在している。さらに、この梁状部４１２ａの上面には、正面側から背面側に向けて４箇所にＶ溝４１３ａ，４１４ａ，４１５ａ，４１６ａが設けられている。
【００２３】
一方、背面側載置部材４１ｂは、基端部４１１ｂ上方から正面側に亘って、ブロック状のブロック状部分４１２ｂ１が形成される。ブロック状部分４１２ｂ１から左側面側（換言すれば送り方向ＦＤの下流側）に向けては、板状の板状部分４１２ｂ２が延在している。板状部分４１２ｂ２は、板厚方向を正面側−背面側方向に平行にして設けられている。そして、ブロック状部分４１２ｂ１及び板状部分４１２ｂ２の上面には、正面側から背面側に向けて４箇所にＶ溝４１３ｂ，４１４ｂ，４１５ｂ，４１６ｂが設けられている。
【００２４】
正面側載置部材４１ａ及び背面側載置部材４１ｂの上面に設けられたＶ溝４１３ａ，４１４ａ，４１５ａ，４１６ａ，４１３ｂ，４１４ｂ，４１５ｂ，４１６ｂは、正面側−背面側方向に中芯１００を架設して載置できるよう構成されている。例えば、本実施例の図示例において、上流側では、Ｖ溝４１３ａと４１３ｂが対応している。
【００２５】
本実施例のように、中芯１００を載置する溝部をＶ字状とすることにより、円筒管状に形成された被充填部材である中芯１００を載置するのみで、中芯１００をセンタリングすることができる。よって、組立用の機械（本実施例では吐出ユニット３０）側をセンタリングする必要が無く、容易に高精度な組立作業を実現することができる。
【００２６】
さらに、正面側載置部材４１ａ及び背面側載置部材４１ｂの下流側２箇所の対応するＶ溝４１５ａ，４１５ｂ、４１６ａ，４１６ｂには、中芯１００の軸心回りの回転を支持する支持ローラー４１７が設けられている。正面側載置部材４１ａには梁状部４１２ａの正面側に２組（計４個）、板状部分４１２ｂ２には、正面側及び背面側に、それぞれ２組（計８個）が設けられている。よって、支持ローラー４１７が設けられたＶ溝４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ，４１６ｂでは、中芯１００の載置時に、Ｖ溝の斜面によりセンタリングが行われるとともに、２個一組に形成される支持ローラーにより軸心回りに回転自在に支持されることとなる。なお、詳細は後述するが、中芯１００は、Ｖ溝４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ，４１６ｂに載置されたＶ溝位置においてフォロアの充填が行われる（以下「フォロア充填Ｖ溝」という。）。
【００２７】
載置ユニット４０の下方には、第二移動手段５０が設けられている。第二移動手段５０には、軸心を架台２に垂直な方向にした円筒部５１ａと、その外周に形成されたフランジ部５１ｂを有するガイド手段５１が設けられている。フランジ部５１ｂは、架台２に固設されている。円筒部５１ａの内周には円筒に形成されるガイドブッシュ５１ｃが設けられている。そして、丸棒状に形成される従動ロッド５２は、ガイドブッシュ５１ｃにより上下方向に摺動自在に支持されている。一方、四角柱状に形成される昇降ブロック５３は、その長手方向の軸心を送り方向ＦＤと平行にして設けられている。そして、昇降ブロック５３は、昇降ブロック５３の長手方向中央部よりやや下流側（左側面側）で、昇降ブロック５３の下方に設けられている従動ロッド５２の一端部である溝部５２ａと固設している。さらに、昇降ブロック５３の中央部よりやや上流側（右側面側）で、昇降ブロック５３に固定ブロック５４が固設されている。
【００２８】
従動ロッド５２の他端側（架台２の内部）は、図示しない駆動カム等の動力源と連結され、ガイドブッシュに倣って上下に摺動する。よって、従動ロッド５２の昇降動作により、昇降ブロック５３，固定ブロック５４を介して、載置ユニット４０（正面側載置部材４１ａ，背面側載置部材４１ｂ）が昇降動作する。
【００２９】
載置ユニット４０の上方から背面側方向に渡って、モーターユニット６０が設けられている。モーターユニット６０の略中央付近には、上方に向けて割りブロック６１が立設している。一方で、モーターユニット６０のさらに背面側にはモーターベース６２が架台２に固設され設けられている。モーターベース６２から正面側に向けて突出する支柱ロッド６３の端部と、割りブロック６１が固設されることにより、モーターユニット６０は吊り下げ固定されている。
【００３０】
割りブロック６１の下面はモーターユニット６０のフレーム６４と固定されている。フレーム６４の背面側には、ギアドモーター６５が回転軸を正面側に向けて固設されている。ギアドモーター６５の回転軸の動力は、ギアユニット６６に伝達される。一方で、長尺棒状に形成される２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂは、ギアユニット６６から、フレーム６４の正面側ブラケット６４ａに亘って、回転自在に架設されている。そして、回転ロッド６７ａ，６７ｂの背面側の端部は、ギアユニット６６と接続される。よって、ギアドモーター６５の回転軸の動力（回転力）は、ギアユニット６６を介して２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂへと伝達される。
【００３１】
ここで、２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂは、中芯１００が載置されフォロア１０５の充填が行われるフォロア充填Ｖ溝の垂直上方位置に設けられている。そして、さらに、２本の回転ロッド６７ａ，６７ｂには、略円柱状に形成される回転駒６８が固設されている。回転駒６８は、１本の回転ロッド（６７ａ，６７ｂ）に２個ずつ（本実施例では合計４個）設けられている。さらに回転駒６８は、第二移動手段５０による昇降動作の上昇限位置において、フォロア充填Ｖ溝に載置される中芯１００のインクタンク１０２と当接可能な位置に設けられている。
【００３２】
なお、フォロア充填Ｖ溝に載置される中芯１００のインクタンク１０２の上方位置におけるフレーム６４には、エアシリンダ６９が設けられている。エアシリンダ６９のピストンロッドは、連結部材等を介して２本の中芯１００と同時に当接可能なプレートが設けられている。このエアシリンダ６９は、第二移動手段５０の昇降タイミングとあわせて動作する。これは、回転駒６８と中芯１００との当接により、軟質材料であるゴム等で構成された回転駒６８の中芯１００との当接部分に中芯１００がくっついてしまうことを防止するため、エアシリンダ６４のロッドを上下方に向けて作動させ、前述のプレートと中芯１００を当接させるものである。
【００３３】
なお、エアスライドテーブル２４の動作（電磁弁等の制御）や吐出ユニット２０のフォロア１０５の吐出タイミング、ギアドモーター６５の起動・停止のタイミング等は、ＰＬＣ等により構成される図示しない制御手段により実現される。
【００３４】
中芯１００へのフォロア１０５の充填に関するフォロア充填装置１の位置関係は次のようになる。フォロア充填Ｖ溝に載置された中芯１００が、第二移動手段５０により上昇限に至る位置にて中芯１００（インクタンク１０２）へのフォロアの充填が可能になる。換言すれば、フォロア充填Ｖ溝に載置された中芯１００の上昇限位置にて吐出ユニット３０のノズル３２ａ，３２ｂ（ノズル先部３２１ａ，３２１ｂ）の軸心と、フォロア充填Ｖ溝に載置された中芯１００（インクタンク１０２）の軸心とは略一致する。
【００３５】
ここで、図４により、粘性流体の被充填部材であるボールペンの中芯１００の構成について説明する。中芯１００は、一端にボールペンのペン先１０１を有し、他端を開口（開口端１０２ａ）して形成される。円筒の管状に形成されるインクタンク１０２とペン先１０１とは、接続部材１０３にて接続されている。インクタンク１０２には、剪断減粘性を有するインク（いわゆるゲルインク）や、低粘度化された油性インク、水性インク等のインク１０４が充填されている。
【００３６】
インク１０４の開口端１０２ａ側には、フォロア１０５がインク１０４と接触して充填されている。フォロア１０５は、インク１０４に対して不溶性又は高い難溶性を有し、インク１０４の消費（筆記）に対してインク１０４の端面に追従できる性能（インク追従性）を有している。さらに、中芯１００が落下等の衝撃を受けても、開口端１０２ａからインク１０４が漏れ出さないための逆流防止性も有するものである。このため、フォロア１０５は、油性成分を２種以上（例えば鉱油とポリブテン、常温液状炭化水素を２種以上等）と、種々の組成物を撹拌させて製造されるものであり、公知のフォロアである。ボールペン用のフォロアとしては、２５℃におけるちょう度が２２０〜４７５程度のものが一般に使用され、いわゆるグリス状に形成されている。
【００３７】
なお、インクタンク１０２と接続部材１０３は、ポリプロピレン等の透明樹脂材料で形成される。よって、外観からインク１０４を目視できる。また、通常、インク１０４は有色不透明の外観を有し、フォロア１０５は透明又は有色半透明状に形成されている。
【００３８】
本発明に係るフォロア充填装置１は、図示しない前工程にてペン先１０１や接続部材１０３のインクタンク１０２への接続、インク１０４の充填が行われた状態で、載置ユニット４０のＶ溝４１３ａ，４１３ｂ、４１４ａ，４１４ｂに載置される。さらに、フォロアの充填終了後、中芯１００は図示しない次工程に搬送される。次工程以降では、中芯１００（具体的にはインク１０４，フォロア１０５）にペン先１０１側へ向けた遠心力を付与し、インク１０４やフォロア１０５の充填により内部に残留した空気を開口端１０２ａから外方放出される工程等が処理される。
【００３９】
次に、図５と、前掲図１〜４により、中芯１００（インクタンク１０２）へのフォロア１０５の充填工程を説明する。
【００４０】
［第１工程］
前工程処理された中芯１００は、２本一組にして搬送され、載置ユニット４０のＶ溝４１３ａ，４１３ｂ、４１４ａ，４１４ｂにペン先１０１側を背面側に向けて（換言すれば、開口端１０２ａを正面側に向けて）載置される。２本の中芯１００は、図示しない搬送手段により次工程となるフォロア充填Ｖ溝（Ｖ溝４１５ａ，４１５ｂ、４１６ａ，４１６ｂ）に載置される（図５（ａ））。Ｖ溝４１３ａ，４１３ｂに載置された中芯１００は、Ｖ溝４１５ａ，４１５ｂに載置され、Ｖ溝４１４ａ，４１４ｂに載置された中芯１００は、Ｖ溝４１６ａ，４１６ｂに載置される。このとき、ノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット３０）は、正面側の移動限（後退限）に待機している。
［第２工程］
第二移動手段５０により載置ユニット４０が上昇限位置まで上昇する。上昇限位置にて、ノズル３２ａ，３２ｂ（ノズル先部３２１ａ，３２１ｂ）の軸心と、中芯１００（インクタンク１０２）の軸心とが略一致される（図５（ｂ））。なお、載置ユニット４０が上昇限位置まで上昇することで、モーターユニット６０の回転駒６８は、中芯１００と当接する。
［第３工程］
第一移動手段２０のスライダープレート２３（すなわち吐出ユニット２０のノズル３２ａ，３２ｂ）が背面側へ移動（前進）する（中芯１００への吐出ユニット２０の接近動作）。そして、ノズル３２ａ，３２ｂが中芯１００の開口端１０２ａに接近した所定位置から先は、エアスライドテーブル２４の駆動によりガイドブロック２４ａ（すなわち吐出ユニット２０のノズル３２ａ，３２ｂ）は前進する。ノズル３２ａ，３２ｂの先端は開口端１０２ａに挿入される（図５（ｃ））。
［第４工程］
ノズル３２ａ，３２ｂの前進が一端停止し、エアスライドテーブル２４の駆動により正面側への移動（後退）を開始する（中芯１００から吐出ユニット２０が離反する離反動作）。この後退開始と同時にノズル３２ａ，３２ｂの先端からフォロア１０５が吐出し、充填が開始される（図５（ｄ））。すなわち、ノズル３２ａ，３２ｂは、後退しながらフォロア１０５を充填（吐出）する（図５（ｅ））。このとき、フォロア１０５と、フォロア１０５と対向するインク１０４の端面とは所定の空間Ｓを設けてある。フォロア１０５の吐出の勢いの影響により、有色のインク１０４が透明又は有色半透明のフォロア１０５に混じり込み、外観を害することを防止するためである。
［第５工程］
フォロア１０５を所定量充填した後、ノズル３２ａ，３２ｂの後退移動は一端停止する。このとき、充填されたフォロア１０５のノズル３２ａ，３２ｂ付近には、糸引き現象が発生している（糸引き部分１０５ａ）。ノズル３２ａ，３２ｂの後退移動の停止と同時にモーターユニット６０のギアドモーター６５が起動し、ギアユニット６６，回転ロッド６７ａ，６７ｂ，回転駒６８を介して中芯１００が回転される（図５（ｆ））。
［第６工程］
所定回数中芯１００を回転すると、フォロア１０５の糸引き部分１０５ａが捩じり切られる。回転停止後、ノズル３２ａ，３２ｂはエアスライドテーブル２４及びスライダープレート２３の正面側への移動により後退限まで後退する。
【００４１】
以上でフォロア１０５の充填工程は終了し、中芯１００は次工程に搬送される。
【００４２】
上記第２工程でノズル３２ａ，３２ｂの軸心と、中芯１００の軸心とを略一致させることにより、後に発生するフォロア１０５の糸引き部分１０５ａを捩り切ることができる。換言すると、糸引き部分１０５ａの両端部の回転速度に差があり、さらに両端部分の回転軸が略一致しているので、糸引き部１０５ａは捩じられることとなる。ノズル３２ａ，３２ｂの軸心と、中芯１００の軸心が一致していない場合、糸引き部分１０５ａは、中芯１００の回転により糸引き部１０５ａは引っ張り力を受け、その結果引きちぎられる様にして切断されることとなるので、フォロア１０５の飛散等が発生してしまう。本発明の装置及び方法によれば、そのような問題は発生しない。
【００４３】
さらに、第４工程で、ノズル３２ａ，３２ｂを後退させながらフォロア１０５を吐出することにより、より確実にフォロア１０５と、フォロア１０５と対向するインク１０４の端面に所定の空間Ｓを設けてフォロア１０５を吐出することができる。またさらに、本発明に係る本実施例においては、ノズル３２ａ，３２ｂの先端が中芯１００の開口端１０２ａ付近からインクタンク１０２内へ挿入される区間におけるノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の前進・後退移動をエアスライドテーブル２４により行っている。エアスライドテーブル２４は、速度を調整する調整手段（具体的にはスピードコントローラー）をエア機器回路上に有している。よって、外部環境やフォロア１０５の種類に応じて、ノズル３２ａ，３２ｂの移動速度を調整することができる。ゆえに、常に適切なフォロア１０５の吐出位置を容易に設定することができる。
【００４４】
ここで、ノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の後退限から、ノズル３２ａ，３２ｂが開口端１０２ａ付近までの区間のノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の移動は、駆動カムによるスライダープレート２３の移動により行われている。よって、外部環境変化等による速度調整が不要な区間（ノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の後退限から、ノズル３２ａ，３２ｂが開口端１０２ａ付近までの区間）における移動は、生産効率上適切な速度で効率よくノズル３２ａ，３２ｂ（吐出ユニット２０）の移動を動作させることができる。
【００４５】
さらにまた、本発明に係るフォロア充填装置１の載置ユニット４０のように、中芯１００を長手方向を水平にして載置することにより、フォロア１０５の吐出位置を適切に制御することができる。そのうえさらに、Ｖ溝により中芯１００を支持することにより、中芯１００の自重により容易にセンタリングを行うことができる。中芯１００のペン先１０１側を鉛直下向きにして、本発明を実施することもできるが、この場合、別途中芯１００をクランプ・アンクランプする機構等を設けてセンタリングを行う必要が生じる。さらに、吐出したフォロア１０５が、その種類によっては自重でインク１０４と接触してしまう場合も生ずる。
【００４６】
また、モーターユニット６０の回転駒６８を中芯１００と当接させて中芯１００を回転させる構造としているので、モーターユニット６０の構造を簡便な構成とすることができる。
【００４７】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。
【００４８】
例えば、第３工程以降の工程を以下のように変更することもできる。
［第３’工程］
第一移動手段２０により、ノズル３２ａ，３２ｂを背面側へ移動（前進）し、中芯１００の開口端１０２ａからノズル３２ａ，３２ｂを挿し込む。
［第４’工程］
ノズル３２ａ，３２ｂを所定量前進させた後停止させ、ノズル３２ａ，３２ｂからフォロア１０５を吐出（充填）する。
［第５’工程］
フォロア１０５を所定量充填した後、モーターユニット６０のギアドモーター６５を起動し、中芯１００を所定回数回転させる。これにより、フォロア１０５の糸引き部分１０５ａが捩り切られる。
［第６’工程］
回転停止後、ノズル３２ａ，３２ｂは第一移動手段２０により、後退限まで後退する。
【００４９】
上記第３’〜６’工程は、フォロア１０５の種類や吐出量によっては、実施することができる。上記第３’〜６’工程によれば、中芯１００のフォロア充填工程の工数を削減する、又は単位時間当たりの生産数量を増加させることができる。しかし、通常、フォロア１０５の充填位置（インク１０４との距離等）を制御する必要があるので、ボールペンの中芯に対しては、前述の実施例（第３工程〜第６工程）が好ましい。
【００５０】
中芯１００のモーターユニット６０による回転は、本実施例では一方向回転としたが、これに限定されるものではなく、例えば任意の回転角度を正逆回転する回動動作でもよい。これもフォロア１０５の種類（性質）により適宜選択することができる。
【００５１】
また、エアスライドテーブル２４による吐出ユニット２０の移動の速度調整は、「フォロア１０５を吐出しながら後退する」ときのみ調整可能であれば良い。
【００５２】
また、各移動される装置・部位等は、相対的な移動であればよく、本実施例には限定されない。例えば、糸引き部分を捩り切る際の中芯１００の回転は、ノズル３２ａ，３２ｂ側を回転させてもよい。また、双方を逆転又は回転数を異ならせて回転させてもよい。すなわち相対的に位相差が生じていれば、糸引き部分１０５ａを捩り切ることができる。
【００５３】
また、中芯１００に対する吐出ユニット３０の移動、モーターユニット６０に対する中芯１００（載置ユニット４０）の移動も同様に相対的に接近・離反がされればよい。
【００５４】
各部の移動に用いる動力源も、本実施例に限定されることは無く、例えばサーボモーターや油圧機器等を利用しても良い。
【００５５】
さらに、本発明に係る装置及び方法は、被充填部材をボールペンの中芯に限定する必要は無く、管状に形成された被充填部材に対してグリス状の粘性流体を充填する装置及び方法に適宜適用することができる。特に、既に異種の流体が先に充填されている等の理由により、グリス状の粘性流体の吐出位置を制御する必要がある場合に、好適に本発明を適用して実施することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ フォロア充填装置
２０ 吐出ユニット
２０ 第一移動手段
２１ ベース
２２ ガイドレール
２３ スライダープレート
２４ エアスライドテーブル
２４ａ ガイドブロック
３０ 吐出ユニット
３１ａ，３１ｂ 定量弁
３２ａ，３２ｂ ノズル
３１１ａ，３１１ｂ 吐出量調整ネジ
３１２ａ，３１２ｂ シリンダーブロック
３２１ａ，３２１ｂ ノズル先部
４０ 載置ユニット
４１ａ 正面側載置部材
４１ｂ 背面側載置部材
４１１ａ 基端部
４１１ｂ 基端部
４１２ａ 梁状部
４１２ｂ１ ブロック状部分
４１２ｂ２ 板状部分
４１３ａ，４１４ａ，４１５ａ，４１６ａ Ｖ溝
４１３ｂ，４１４ｂ，４１５ｂ，４１６ｂ Ｖ溝
４１７ 支持ローラー
５０ 第二移動手段
５１ ガイド手段
５１ａ 円筒部
５１ｂ フランジ部
５１ｃ ガイドブッシュ
５２ 従動ロッド
５２ａ 溝部
５３ 昇降ブロック
５４ 固定ブロック
５４１ａ，５４１ｂ 溝部
６０ モーターユニット
６１ ブロック
６２ モーターベース
６３ 支柱ロッド
６４ フレーム
６４ａ 正面側ブラケット
６５ ギアドモーター
６６ ギアユニット
６７ａ 回転ロッド
６７ｂ 回転ロッド
６８ 回転駒
６９ エアシリンダ
１００ 中芯
１０１ ペン先
１０２ インクタンク
１０２ａ 開口端
１０３ 接続部材
１０４ インク
１０５ フォロア
１０５ａ 糸引き部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性流体をノズルから吐出可能に形成された吐出ユニットと、
管状に形成された被充填部材を、該被充填部材の軸心回りに回転自在に載置される載置ユニットと、
前記吐出ユニットのノズルと前記被充填部材を接近・離反させる第一移動手段と、
前記被充填部材に前記被充填部材の軸心回りの回転力を付与するモーターを有するモーターユニットと、
前記吐出ユニットのノズルの軸心と前記被充填部材の軸心を略一致させるよう前記吐出ユニットと前記被充填部材を相対的に移動させる第二移動手段と、
を有することを特徴とする粘性流体の充填装置。
【請求項２】
前記被充填部材は、前記載置ユニットに長手方向を水平にして載置されることを特徴とする請求項１記載の粘性流体の充填装置。
【請求項３】
前記モーターユニットは、前記モーターの回転軸と連結する回転駒を有し、該回転駒が前記被充填部材と当接することにより前記被充填部材が回転されることを特徴とする請求項１又は２記載の粘性流体の充填装置。
【請求項４】
前記第一移動手段は、前記吐出ユニットと前記被充填部材の接近・離反動作における相対速度を調整可能な調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の粘性流体の充填装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記第一移動手段による前記吐出ユニットと前記被充填部材の相対的な全移動距離のうち、両者が近接した位置における相対速度を調整可能に形成されたことを特徴とする請求項４記載の粘性流体の充填装置。
【請求項６】
前記吐出ユニットのノズルから吐出される粘性流体は、２５℃におけるちょう度が２２０〜４７５であることを特徴とする請求項１乃至５記載の粘性流体の充填装置。
【請求項７】
前記被充填部材は、一端にボールペンチップが固設され他端を開口され、既にインクが充填されているボールペンの中芯であり、
前記吐出ユニットにより吐出される粘性流体は、前記中芯のインクの逆流を防止するグリス状のフォロアであることを特徴とする請求項１乃至６記載の粘性流体の充填装置。
【請求項８】
粘性流体を吐出するノズルを、管状に形成された被充填部材に対して両者の軸心を略一致させて挿し込む工程と、
前記ノズルから前記粘性流体を所定量吐出する工程と、
前記ノズルと前記被充填部材を軸心回りに相対的に回転させる工程と、
を有することを特徴とする粘性流体の充填方法。
【請求項９】
粘性流体を吐出するノズルを、管状に形成された被充填部材に対して両者の軸心を略一致させて挿し込む工程と、
前記ノズルから前記粘性流体を吐出するとともに、前記ノズルと前記被充填部材とを軸心に沿って相対的に離反するよう移動させる工程と、
前記ノズルからの前記粘性流体の吐出を停止するとともに、前記ノズルと前記被充填部材の相対的に離反する移動を停止する工程と、
前記ノズルと前記被充填部材を軸心回りに相対的に回転させる工程と、
を有することを特徴とする粘性流体の充填方法。
【請求項１０】
前記被充填部材を軸心回りに回転させることで前記ノズルと前記被充填部材を相対的に回転させる工程とすることを特徴とする請求項７又は８記載の粘性流体の充填方法。
【請求項１１】
前記ノズルから吐出される前記粘性流体は、２５℃におけるちょう度が２２０〜４７５であることを特徴とする請求項１乃至５記載の粘性流体の充填方法。
【請求項１２】
前記被充填部材は、一端にボールペンチップが固設され他端を開口され、既にインクが充填されているボールペンの中芯であり、
前記吐出ユニットにより吐出される粘性流体は、前記中芯のインクの逆流を防止するグリス状のフォロアであることを特徴とする請求項７乃至９記載の粘性流体の充填装置。
【請求項１】
粘性流体をノズルから吐出可能に形成された吐出ユニットと、
管状に形成された被充填部材を、該被充填部材の軸心回りに回転自在に載置される載置ユニットと、
前記吐出ユニットのノズルと前記被充填部材を接近・離反させる第一移動手段と、
前記被充填部材に前記被充填部材の軸心回りの回転力を付与するモーターを有するモーターユニットと、
前記吐出ユニットのノズルの軸心と前記被充填部材の軸心を略一致させるよう前記吐出ユニットと前記被充填部材を相対的に移動させる第二移動手段と、
を有することを特徴とする粘性流体の充填装置。
【請求項２】
前記被充填部材は、前記載置ユニットに長手方向を水平にして載置されることを特徴とする請求項１記載の粘性流体の充填装置。
【請求項３】
前記モーターユニットは、前記モーターの回転軸と連結する回転駒を有し、該回転駒が前記被充填部材と当接することにより前記被充填部材が回転されることを特徴とする請求項１又は２記載の粘性流体の充填装置。
【請求項４】
前記第一移動手段は、前記吐出ユニットと前記被充填部材の接近・離反動作における相対速度を調整可能な調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の粘性流体の充填装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記第一移動手段による前記吐出ユニットと前記被充填部材の相対的な全移動距離のうち、両者が近接した位置における相対速度を調整可能に形成されたことを特徴とする請求項４記載の粘性流体の充填装置。
【請求項６】
前記吐出ユニットのノズルから吐出される粘性流体は、２５℃におけるちょう度が２２０〜４７５であることを特徴とする請求項１乃至５記載の粘性流体の充填装置。
【請求項７】
前記被充填部材は、一端にボールペンチップが固設され他端を開口され、既にインクが充填されているボールペンの中芯であり、
前記吐出ユニットにより吐出される粘性流体は、前記中芯のインクの逆流を防止するグリス状のフォロアであることを特徴とする請求項１乃至６記載の粘性流体の充填装置。
【請求項８】
粘性流体を吐出するノズルを、管状に形成された被充填部材に対して両者の軸心を略一致させて挿し込む工程と、
前記ノズルから前記粘性流体を所定量吐出する工程と、
前記ノズルと前記被充填部材を軸心回りに相対的に回転させる工程と、
を有することを特徴とする粘性流体の充填方法。
【請求項９】
粘性流体を吐出するノズルを、管状に形成された被充填部材に対して両者の軸心を略一致させて挿し込む工程と、
前記ノズルから前記粘性流体を吐出するとともに、前記ノズルと前記被充填部材とを軸心に沿って相対的に離反するよう移動させる工程と、
前記ノズルからの前記粘性流体の吐出を停止するとともに、前記ノズルと前記被充填部材の相対的に離反する移動を停止する工程と、
前記ノズルと前記被充填部材を軸心回りに相対的に回転させる工程と、
を有することを特徴とする粘性流体の充填方法。
【請求項１０】
前記被充填部材を軸心回りに回転させることで前記ノズルと前記被充填部材を相対的に回転させる工程とすることを特徴とする請求項７又は８記載の粘性流体の充填方法。
【請求項１１】
前記ノズルから吐出される前記粘性流体は、２５℃におけるちょう度が２２０〜４７５であることを特徴とする請求項１乃至５記載の粘性流体の充填方法。
【請求項１２】
前記被充填部材は、一端にボールペンチップが固設され他端を開口され、既にインクが充填されているボールペンの中芯であり、
前記吐出ユニットにより吐出される粘性流体は、前記中芯のインクの逆流を防止するグリス状のフォロアであることを特徴とする請求項７乃至９記載の粘性流体の充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２１８３２５（Ｐ２０１１−２１８３２５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２８０１（Ｐ２０１０−９２８０１）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【出願人】（０００１０８３２８）ゼブラ株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【出願人】（０００１０８３２８）ゼブラ株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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