(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチューブを一つずつ把持し、指定位置に移送するチューブ把持装置であって、該チューブ把持装置が前記チューブを把持する把持爪をもつフィンガーと該把持爪に前記チューブへの圧着および前記チューブからの離間をなさせるために前記フィンガーを開閉する機構とを有し、前記把持爪が、前記チューブに圧着されたときに、前記チューブの長手方向に対して互いに平行した２カ所で線接触するエッジを有する溝部を備えていることを特徴としているチューブ把持装置。
【請求項２】
前記チューブが細長い形態に形成され、前記把持爪が前記チューブの長手方向に沿って前記フィンガーに配置された上下２つの把持爪からなり、前記溝部を前記チューブの長手方向に沿って各々の前記把持爪の中央に配置することで前記チューブの長手方向に沿って延びかつ互いに平行する一対の前記エッジを前記把持爪の各々に形成され、各々の前記把持爪の前記エッジを前記チューブに圧着することで前記フィンガーが前記チューブを把持することを特徴とする請求項１に記載のチューブ把持装置。
【請求項３】
前記チューブが前記エッジとの接触領域をテーパーとして形成され、前記エッジが前記テーパーに対応するテーパーを付与されていることを特徴としている請求項１又は請求項２に記載のチューブ把持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、チューブ把持装置に係わり、さらに詳しくは、創薬用冷凍保管庫において、試料を入れたチューブを一つずつを取り出し、指定位置に収納するのに好適なチューブ把持装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
この種のチューブ把持装置は、たとえば、創薬用冷凍保管庫のピッキングロボットに組み込まれている（例えば、特許文献１参照）。ピッキングロボットは、チューブを把持するハンド、ハンドを支持するアーム、アームを任意の位置に直線移動する機構とを備えている。ハンドは、チューブを把持する一対のフィンガーと、フィンガーの開閉機構とを備えている。フィンガーは空気シリンダによって開閉されている。
【０００３】
フィンガーの自由端には上下にスペースを形成して一対の把持爪が設けられている。各々の把持爪におけるチューブを把持する面は、角度１２０°の内包角を形成する平面となっている。チューブの把持は、アームを動かし、把持爪をチューブ周面に接近させ、フィンガーを閉じ、把持爪をチューブに圧着し、把持爪の把持面によってチューブを挟持することでなされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５２２８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このチューブ把持装置では、チューブの把持が１２０°の内包角度をもつ二つの平面によってなされているため、氷結などを防ぐ樹脂コートが把持面に施されていると、搬送中にチューブに加わる外力によって、チューブの姿勢が把持面の間でずれて、チューブが傾いたままラックなどに運ばれたり、ラックに挿入することができなかったり、時には搬送中にフィンガーから落下してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明の目的はチューブの把持を常に確実に行なうことができるチューブ把持装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１のチューブ把持装置は、複数のチューブを一つずつ把持し、指定位置に移送するチューブ把持装置であって、チューブ把持装置がチューブを把持する把持爪をもつフィンガーと把持爪にチューブへの圧着およびチューブからの離間をなさせるためにフィンガーを開閉する機構とを有し、把持爪が、チューブに圧着されたときに、チューブの長手方向に対して互いに平行した２カ所で線接触するエッジを形成する溝部を備えていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２のチューブ把持装置は、請求項１のチューブ把持装置において、チューブが細長い形態に形成され、把持爪がチューブの長手方向に沿ってフィンガーに配置された上下２つの把持爪からなり、溝部をチューブの長手方向に沿って把持爪の中央に配置され、把持爪の各々にチューブの長手方向に沿って延びる一対のエッジを形成し、これらのエッジをチューブに圧着することによってフィンガーがチューブを把持することを特徴としている。
【０００９】
請求項３のチューブ把持装置は、請求項１又は請求項２のチューブ把持装置において、チューブがエッジとの接触領域をテーパーとして形成され、前記エッジが前記テーパーに対応するテーパーを付与されていることを特徴としている。
【００１０】
【作用】
請求項１のチューブ把持装置は、複数のチューブを一つずつ把持し、指定位置に移送するチューブ把持装置であって、チューブ把持装置がチューブを把持する把持爪をもつフィンガーと把持爪にチューブへの圧着およびチューブからの離間をなさせるためにフィンガーを開閉する機構とを有し、把持爪が、チューブに圧着されたときに、チューブの長手方向に対して互いに平行した２カ所で線接触するエッジを形成する溝部を備えているため、フィンガーを閉じたときに、把持爪のエッジがチューブに線接触する。単位面積あたりの圧着力が高くなり、チューブを確実に把持する。
【００１１】
請求項２のチューブ把持装置は、請求項１のチューブ把持装置において、チューブが細長い形態に形成され、把持爪がチューブの長手方向に沿ってフィンガーに配置された上下２つの把持爪からなり、溝部をチューブの長手方向に沿って各々の把持爪の中央に配置することでチューブの長手方向に沿って延びかつ互いに平行する一対のエッジが把持爪の各々に形成されるため、各々のエッジをチューブに圧着すると共に、把持爪ごとに二箇所で線接触した状態でチューブを把持する。このため、チューブは垂直状態を正確に維持した状態でフィンガーに把持され、ピンポイントなチューブの移送が行なえる。
【００１２】
請求項３のチューブ把持装置は、請求項１又は請求項２のチューブ把持装置において、チューブがエッジとの接触領域をテーパーとして形成され、エッジが前記テーパに対応するテーパーを付与されているため、チューブが把持爪にテーパー嵌合によって把持され、チューブが外力を受けても、チューブの姿勢がくずれたり、チューブが落下したりしない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
このチューブ把持装置は、例えば創薬用冷凍保管庫に対するものである。
【００１４】
この創薬用冷凍保管庫は、図８に示すように、薬品を容れたチューブを分類して収容した多数のチューブラック１０，１２と、チューブラック１０を収納する保管エリア１１と、チューブラック１２を収納する入出庫エリア１３と、チューブラック１０からチューブラック１２にチューブを移送するピッキングエリア１４とを備えている。
【００１５】
図５に示すように、チューブ１５はチューブ本体１６およびキャップ１７からなっている。チューブ本体１６は一端を開放された中空円筒状をなしているが、外周面１６Ａの直径が開口端から閉塞端に向かうほど小さく形成されている。このチューブ本体１６は、内部に試薬などを容れられ、キャップ１７によって密閉されている。
【００１６】
チューブラック１０，１２は、例えば、図１に示すように、チューブ１５の直径に関連するチューブ挿入穴Ｈを格子状に設けたものからなっている。チューブ１５は、キャップ１７を上部に位置させて、チューブラック１０，１２に収納されている。
【００１７】
図８において、チューブのピッキングは、コンピュータ端末によって必要とする薬品の入ったチューブが指定されると、移載ロボット１８がターゲットとなるチューブを収納したチューブラック１０を保管エリア１１からピッキングエリア１４に移動し、移載ロボット１９が入出庫エリア１３にあるチューブラック１２をピッキングエリア１４に搬送し、ピッキングロボット２０がターゲットチューブをチューブラック１０からチューブラック１２に移し変えたあと、移載ロボット１８がチューブラック１０を保管エリア１１に、移載ロボット１９がチューブラック１２を入出庫エリア１３に搬送することでなされている。
【００１８】
本発明によるチューブ把持装置２１は、ピッキングロボット２０のアームなどに装着され、チューブラック１０に収納された所望のチューブ１５を把持、もう一つのチューブラック１２の所望位置に移動されたときに、把持を解除され、ターゲットチューブをチューブラック１２に収納している。
【００１９】
把持装置２１は、図１および図２に示すように、フレーム２２を備えている。フレーム２２は、例えば平行配置された支持板２３，２４を有している。これらの支持板２３，２４はシリンダ２５によって連結されている。
【００２０】
支持板２４の下面には図３および図４に示すようにフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄが配置されている。
【００２１】
フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄは、図４によく示されているように、正方形配置されていると共に、直線移動案内２７Ａ〜２７Ｄを介在して、支持板２４に取り付けられている。直線移動案内２７Ａ〜２７Ｄは支持板２４に固定されたガイドレールとフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄに固定されたスライドとからなっている。
【００２２】
フィンガー２８Ａ〜２８Ｄは、一端をフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄに固定されたＬ字形をなすブラケット２９Ａ〜２９Ｄの内端にボルト締結されている。フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄの内端が囲む領域あるいは空間には、ピニオンギア３０が配置されている。ピニオンギア３０は、シャフトを支持板２４にある軸受に保持され、空転可能になっている。フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄにはピニオンギア３０に噛み合うラックギア３１Ａ〜３１Ｄが取り付けられている。ラックギア３１Ａ〜３１Ｄは、隣接するラックギア３１Ａ〜３１Ｄが互いに直交するようにフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄに配置され、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄの内側面側にボルト締結されている。
【００２３】
このため、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄの一つ、例えば、フィンガー支持部材２６Ａが摺動されると、ピニオンギア３０が回転し、残るフィンガー支持部材２６Ｂ〜２６Ｄがラックギア３１Ａ〜３１Ｄと一緒に矢印Ｘの方向に直線移動し、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの他端となる自由端が互いに接近し、またフィンガー支持部材２６Ａが反対方向に摺動されると、ピニオンギア３０がラックギア３１Ａによって反対方向に回転され、残るフィンガー支持部材２６Ｂ〜２６Ｄがラックギア３１Ｂ〜３１Ｄと一緒に矢印Ｘと反対方向に摺動して、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの自由端が互いに離間する。
【００２４】
コイルばね３２Ａ〜３２Ｄは、両端をフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄに固定されたポストおよび支持板２４に固定されたポストに係合されていて、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄの各々をつねに矢印Ｘの方向に摺動させて、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄを常に閉じている。
【００２５】
フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの開放は支持板２３，２４の間に配置された電磁ソレノイド３３によってなされている。電磁ソレノイド３３は可動軸３４が直線移動するものからなっている。電磁ソレノイド３３は、可動軸３４がフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄの摺動方向と平行となるように、支持板２４に設置されている。
【００２６】
電磁ソレノイド３３の可動軸３４は、連動部材３５によって、ひとつのフィンガー支持部材２６Ａのみに連結されている。連動部材３５は逆Ｌ字形をなす部材からなっている。連動部材３５における曲がった端部は、可動軸３４の溝に嵌合されていると共に、可動軸３４にピン連結されている。反対側は、支持板２４にある開口３６を貫通し、フィンガー支持部材２６Ａに向かって延びていると共に、延長端をフィンガー支持部材２６Ａの端部にボルト締結されている。
【００２７】
コイルばね３２Ａ〜３２Ｄは、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの自由端にチューブ１５の直径よりも小さなすき間を形成するように、また電磁ソレノイド３３はフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの他端となる自由端にチューブ１５の直径よりも大きなすき間を形成するように設定されている。このため、電磁ソレノイド３３が励磁されると、可動軸３４および連動部材３５が直線移動して、連動部材３５に連結されたフィンガー支持部材２６Ａがコイルばね３２Ａ〜３２Ｄに抗しながら可動軸３４と矢印Ｘと反対方向に摺動すると共に、残りのフィンガー支持部材２６Ｂ〜２６Ｄがラックギア３１Ａ〜３１Ｄおよびピニオンギア３０によって摺動して、各々のフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄ上のフィンガー２８Ａ〜２８Ｄが互いに離間しチューブ１５が開放される。そして、電磁ソレノイド３３の励磁を停止すると、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄが関係するコイルばね３２Ａ〜３２Ｄによって矢印Ｘで示す方向に摺動し、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄが接近し、チューブ１５がフィンガー２８Ａ〜２８Ｄによって把持される。
【００２８】
このチューブ把持装置は、フレーム２２の支持板２３を創薬用冷凍保管庫に設置されたピッキングロボット２０のアームに固定され、電磁ソレノイド３３をピッキングロボット２０の電気制御装置に電気接続される。
【００２９】
ピッキングロボット２０のアームが、把持しようとするチューブ１５の真上に把持装置２１を移動すると、電気制御装置が電磁ソレノイド３３のコイルに電流を流して、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄを離間させる。ピッキングロボット２０のアームが把持装置２１をさらに下降させ、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの自由端がチューブ１５の周囲に位置すると、電気制御装置は電磁ソレノイド３３への励磁を停止する。停止すると、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの先端がチューブ１５に向かって直線移動して、チューブ１５を把持する。ピッキングロボット２０のアームが上昇し、チューブ１５をチューブラック１０から取り出し、アームの移動によってチューブラック１２に運ばれる。収納位置にチューブ１５が運ばれると、電磁ソレノイド３３が再励磁される。フィンガー２８Ａ〜２８Ｄがチューブ１５から離間し、チューブ１５がチューブラック１２に収納される。
【００３０】
本発明によるチューブ把持装置は、このように、電磁ソレノイド３３が直線運動する可動軸３４をもつものからなり、可動軸３４の移動方向とフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄの摺動方向とが平行配置されていると共に、可動軸３４を連動部材３５によって一つのフィンガー支持部材２６Ａに連結されているため、従来の回転ソレノイドを使用したこの種の把持装置に比較して、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄと電磁ソレノイド３３との間の距離が小さく、把持装置全体がコンパクトである。
【００３１】
さらに、フィンガー支持部材２６Ａは電磁ソレノイド３３の可動軸３４に連動部材３５によって連結されているため、連動部材３５を支持板２４などに支点をもつ梃子として構成することによって、電磁ソレノイドの小容量化を図れ、よりコンパクトなものにすることができる。
【００３２】
さらに、チューブ１５の把持が、ひとつのフィンガー支持部材２６Ａのみを摺動させることによって行なっているので、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄを摺動させるメカニズムが極めて簡単になるばかりか、電磁ソレノイド３３が直線運動する可動軸３４をもつものからなるため、安価に製造することができる。
【００３３】
さらに、把持はコイルばね３２Ａ〜３２Ｄによって行なっている、つまりフィンガー２８Ａ〜２８Ｄがコイルばね３２Ａ〜３２Ｄによって常にチューブ１５を把持する状態となっているため、万一電気系統に異常が生じても、チューブ１５が搬送中に落下せず、試薬の破損や損傷などの事故がない。
【００３４】
さらに、本発明によるチューブ把持装置では、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの各々がチューブ１５に圧着されたときに、エッジでチューブ１５の把持をなすようにして、単位面積あたりの圧着力を高くして、チューブ１５の把持を確実にさせている。詳しく説明する。
【００３５】
図５〜図７はフィンガー２８Ａの詳細を示している。フィンガー２８Ａは、図５および図６に示すように板状をなすもので、幅広い本体４１および幅細い延長部４２を有している。本体４１にはボルト孔４３が設けられている。フィンガー２８Ａは、ボルト孔４３を利用して、関係するフィンガー支持部材２６Ａにあるブラケット２９Ａにボルト締結されている。
【００３６】
把持爪４４，４５が延長部４２の自由端に設けられている。把持爪４４，４５は、ほぼ同一の形態をなしており、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの昇降方向に沿って互いにスペースを形成して配置されている。各々の把持爪４４，４５の中央には、図６および図７によく示されているように、フィンガー２８Ａの昇降方向に延びる溝部４６，４７が設けられている。このため、把持爪４４，４５は、水平断面がチャネル形をなしている。これらの把持爪４４，４５に溝部４６，４７によって形成される突出部４８，４９の頂面は、チューブ１５の本体外周面１６Ａのテーパー面に対応する角度のテーパーを付与されている。このため、各々の突出部４８，４９に溝部４６，４７によって形成される稜線あるいはエッジ５１，５２も、チューブ１５の外周面１６Ａのテーパー面に対応する角度のテーパーを有している。残余のフィンガー２８Ｂ〜２８Ｄも同一に構成されている。
【００３７】
把持爪４４，４５は、前述のように、電磁ソレノイド３３が励磁され、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄが互いに離間されると、突出部４８，４９の頂面がチューブ１５の直径よりも大きなすき間を形成する。電磁ソレノイド３３の励磁が停止され、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄがコイルばね３２によりＸ方向に直線移動されると、突出部４８，４９の頂面がチューブ１５の本体外周面１６Ａに圧着される。このときに、突出部４８，４９のエッジ５１，５２はチューブ１５の本体外周面１６Ａに圧着される、つまり、チューブ１５は上下四箇所線接触した状態にて把持爪４４，４５に把持される。
【００３８】
さらに、突出部４８，４９の頂面およびそのエッジ５１，５２がチューブ１５の本体１６に対応するテーパーを付与されているため、チューブ１５を把持すると、チューブ１５が各々のフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持爪４４，４５の間にテーパー嵌合した状態で、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄに把持される。
【００３９】
本発明によるチューブ把持装置は、このように、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持爪４４，４５がチューブ１５に線接触してチューブ１５を把持するため、単位面積あたりの圧着力が高く、氷結などを防ぐ樹脂コートが把持面に施されていても、チューブ１５を確実に把持する。しかも、チューブ１５が上下四箇所で線接触した状態にて把持爪４４，４５に把持され、フィンガー上の把持位置が常に一定しかつチューブ１５の垂直状態を正確に維持するため、長さが直径よりもかなり大きなチューブ１５であっても、チューブラック１０、１２のピン挿入穴Ｈのピッチが狭くなっても、ピンポイントな移送を行なえる。
【００４０】
さらに、把持爪４４，４５がテーパー嵌合によってチューブ１５を把持するため、移送中にチューブ１５が外力を受けることがあっても、チューブ１５の姿勢がくずれたり、落下したりしない。
【００４１】
なお、以上説明した実施例において、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄは四本からなるが、必要に応じて、二本のフィンガーを角度１８０°離れて対面配置した構成としてもよい。
【００４２】
また、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄは、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄにあるブラケット２９Ａ〜２９Ｄにボルト締結されているが、他の固定構造を採用してもよい。例えば、ブラケット２９Ａ〜２９Ｄに溝あるいは穴を設けて、これらの溝あるいは穴にフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの本体４１を嵌め込み、ブラケット２９Ａ〜２９Ｄにねじ込んだ押しボルトによってフィンガー２８Ａ〜２８Ｄをブラケット２９Ａ〜２９Ｄ固定してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１のチューブ把持装置は、以上述べたように、複数のチューブを一つずつ把持し、指定位置に移送するチューブ把持装置であって、チューブ把持装置がチューブを把持する把持爪をもつフィンガーと把持爪にチューブへの圧着およびチューブからの離間をなさせるためにフィンガーを開閉する機構とを有し、把持爪がチューブに圧着されたときにチューブの長手方向に対して互いに平行した２カ所で線接触するエッジを形成する溝部を備え、チューブに圧着されたときに、溝部によって突出部に形成されたエッジでチューブの把持をなし、フィンガーを閉じたときに、把持爪のエッジがチューブに線接触し、単位面積あたりの圧着力が高いため、氷結などを防ぐ樹脂コートが把持面に施されていても、チューブの把持を確実に行なうことができる。
【００４４】
請求項２の本発明のチューブ把持装置は、チューブが細長い形態に形成され、把持爪の各々がチューブの長手方向に沿ってフィンガーに配置された上下２つの把持爪からなり、チューブの長手方向に沿って各々の把持爪の中央に溝部を設けることでチューブの長手方向に沿って延びかつ互いに平行する一対のエッジを形成され、各々のエッジをチューブに圧着すると共に、把持爪ごとに二箇所で線接触した状態でチューブを把持して、垂直状態を正確に維持させた状態でチューブの把持を行なっているため、チューブのような長さが直径よりもかなり大きなのチューブであっても、ピンポイントな移送を確実に行なうことができる。
【００４５】
請求項３のチューブ把持装置は、チューブがエッジとの接触領域をテーパーとして形成され、前記エッジが前記テーパに対応するテーパーを付与され、チューブが把持爪にテーパー嵌合によって把持されるため、チューブが外力を受けても、チューブの姿勢がくずれたり、チューブが落下したりせず、チューブの把持をさらに確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のチューブ支持装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】  図１に示すチューブ把持装置の側面図である。
【図３】  図１に示すチューブ把持装置の下面から見た一部を破断された斜視図である。
【図４】  図１に示すチューブ把持装置の開閉機構の構成を示す説明図である。
【図５】  図１に示すチューブ把持装置のフィンガーの拡大側面図である。
【図６】  図５に示すフィンガーの正面図である。
【図７】  図５の７−７線に沿う拡大断面図である。
【図８】  図１に示すチューブ把持装置をもつピッキングロボットおよびこれを使用する創薬用冷凍保管庫の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、１２  ・・・  チューブラック
１１        ・・・  保管エリア
１２        ・・・  チューブラック
１３        ・・・  入出庫エリア
１４        ・・・  ピッキングエリア
１５        ・・・  チューブ
１６        ・・・  チューブ本体
１６Ａ      ・・・  チューブ本体外周面
１７        ・・・  キャップ
１８，１９  ・・・  移載ロボット
２０        ・・・  ピッキングロボット
２１        ・・・  チューブ把持装置
２２        ・・・  フレーム
２３，２４  ・・・  支持板
２５        ・・・  シリンダ
２６Ａ〜２６Ｄ  ・・・  フィンガー支持部材
２７Ａ〜２７Ｄ  ・・・  直線移動案内
２８Ａ〜２８Ｄ  ・・・  フィンガー
２９Ａ〜２９Ｄ  ・・・  ブラケット
３０        ・・・  ピニオンギア
３１Ａ〜３１Ｄ  ・・・  ラックギア
３２Ａ〜３２Ｄ  ・・・  コイルばね
３３        ・・・  電磁ソレノイド
３４        ・・・  可動軸
３５        ・・・  連動部材
３６        ・・・  開口
４１        ・・・  フィンガー本体
４２        ・・・  フィンガー本体の延長部
４３        ・・・  取り付け孔
４４，４５  ・・・  把持爪
４６，４７  ・・・  溝部
４８，４９  ・・・  突出部
５１，５２  ・・・  エッジ
Ｈ          ・・・  ピン挿入穴
Ｘ          ・・・  フィンガー支持部材の移動方向
【図１】
0003712397.tif 000002
【図２】
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【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】
0003712397.tif 000009