(57)【要約】      （修正有）【課題】容器キャップを把持したまま、旋回させる機能を持つグリッパを提供する。【解決手段】回転可能に取り付けられるコレットクランプ２０を備え、係止動作位置において、キャップ８０は、コレットクランプ内でクランプされ旋回され得る。コレットクランプは、第１及び第２の端部を有する細長い構成を備えている。第１の端部６２は、実質的に剛性を有する部位を備えており、第２の端部６３は、グリッパ部位を備えている。グリッパ部位は、キャップを保持するように機能する実質的に筒状の凹部２５を有しており、凹部は、動作位置が係止から係止解除に変わるときに幅が拡張するように構成される。クランプ部位は、コレットクランプのグリッパ部位と剛性部位との間に配置される。グリッパ部位およびクランプ部位は、内面２６および外面２７を有しており、クランプ部位の外面は、グリッパ部位に向けて幅が増大する錐体の形状を有している。【選択図】図２
2014210338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なグリッパ（１）であって、
容器キャップ（８０）を把持し旋回する動作が可能であり、
回転可能に取り付けられるコレットクランプ（２０）を有し、
前記キャップ（８０）が前記コレットクランプ（２０）内でクランプされて旋回されることができる係止動作位置と、前記キャップ（８０）が前記コレットクランプ（２０）から解放されることができる係止解除動作位置と、で動作するように構成され、
前記コレットクランプ（２０）は、第１の端部および第２の端部を有する細長い構成を有しており、
前記第１の端部は、実質的に剛性を有する部位（２１）を備え、
前記第２の端部は、グリッパ部位（２２）を備え、
前記グリッパ部位（２２）は、前記キャップ（８０）を保持するように機能する実質的に筒状の凹部（２５）を備え、
前記凹部（２５）は、前記動作位置が前記係止動作位置から前記係止解除動作位置に変わるときに幅が拡張するように構成され、
クランプ部位（２３）が、前記コレットクランプ（２０）の前記グリッパ部位（２２）と前記剛性部位（２１）との間に配置され、
前記グリッパ部位（２２）および前記クランプ部位（２３）は、内面（２６）および外面（２７）を有しており、
前記クランプ部位（２３）の前記外面（２７）は、錐体（２４）の形状を有しており、
前記錐体（２４）の幅は、前記グリッパ部位（２２）に向けて増大し、
前記錐体（２４）は、変形されることができ、
前記係止動作位置において、前記変形可能な錐体（２４）は、前記錐体（２４）上を摺動可能なリング（５０）によって圧縮されることができ、それによって、前記凹部（２５）は、前記凹部（２５）内にある容器キャップ（８０）がしっかりとクランプされることができるように、収縮されることができ、
前記係止解除動作位置において、前記凹部（２５）は、前記キャップ（８０）が前記凹部（２５）から取り外されることができるように広げられることができる
グリッパ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記係止動作位置において、前記リング（５０）は、前記コレットクランプ（２０）を同軸に取り囲むように配置されたばね（３０）によって前記錐体（２４）に対して押されることができる
グリッパ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記リング（５０）は、後退ロッド（６０）によって、前記予めテンションがかけられたばね（３０）のばね力に抗って前記錐体（２４）から離れるように移動されることができ、それによって、前記係止解除動作位置に到達することができ、
前記後退ロッド（６０）は、前記コレットクランプ（２０）の内部に配置される
グリッパ。
【請求項４】
請求項３に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記コレットクランプの前記内面（２６）は、上向きに狭くなる錐体（２４）の形状を有しており、
前記後退ロッド（６０）は、
上向きに低減する直径を有する少なくとも１つのテーパ状部位（６５）を有しており、
前記テーパ状部位（６５）は、前記動作位置が前記係止動作位置から前記係止解除動作位置に変わるときに、前記コレットクランプ（２０）の前記グリッパ部位（２２）が広がることによって、前記凹部（２５）が拡張されることができるように、前記後退ロッド（６０）の錐状の内面（２６）と協働する
グリッパ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記コレットクランプ（２０）および前記リング（５０）は、スリーブ（７０）内に配置され、
前記コレットクランプ（２０）は、前記スリーブ（７０）に強固に連結される
グリッパ。
【請求項６】
請求項５に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記コレットクランプ（２０）、前記リング（５０）および前記スリーブ（７０）は、互いに同軸に配置される
グリッパ。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記スリーブ（７０）は、回転対称な構成を有しており、ハウジング（９０）内に回転可能に支持される
グリッパ。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記動作状態において、前記スリーブ（７０）は、前記ハウジング（９０）内で鉛直方向に摺動可能である
グリッパ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
第１の駆動機構（１００）が前記リング（５０）を上昇させるために設けられ、
第２の駆動機構（１１０）が前記コレットクランプ（２０）を回転させるために設けられ、
前記第１および第２の駆動機構（１００，１１０）は、前記コレットクランプ（２０）の横方向に配置される。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記第１の駆動機構（１００）は、前記動作状態に関して鉛直方向の運動を発生させ、それによって、前記リング（５０）は、レバー（１０１）によって、また、前記後退ロッド（６０）の動作を通じて上昇される
グリッパ。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
ボールジョイント（１０２）が前記レバー（１０１）と前記第１の駆動機構（１００）との間に配置され、
前記ボールジョイント（１０２）は、回転運動を前記後退ロッド（６０）に伝達する
グリッパ。
【請求項１２】
請求項９ないし請求項１１のいずれか一項に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記第２の駆動機構（１１０）は、前記動作状態において水平方向に延在する駆動ギア（１１１）であって、前記スリーブ（７０）に連結されたコレットギア（１１２）と噛み合うように構成された駆動ギア（１１１）を動作させ、
前記駆動ギア（１１１）は、前記コレットクランプがその鉛直方向の位置を変えた場合であっても前記コレットギア（１１２）が前記駆動ギアと噛み合った状態に留まるように厚く構成されている
グリッパ。
【請求項１３】
請求項７ないし請求項１２のいずれか一項に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記コレットクランプ（２０）は、前記ハウジング（９０）と前記コレットクランプ（２０）との間に配置される鉛直方向に向けられたハウジングばね（９１）によって浮遊状態で支持され、
前記動作状態において、前記コレットクランプ（２０）は、前記ハウジングばね（９１）のばね力に抗って下方に押されることができる
グリッパ。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記後退ロッド（６０）は、センサピン（４０）のための中央穴（６１）を有しており、
前記センサピン（４０）は、容器キャップ（８０）が前記凹部にあるときに前記センサピン（４０）が前記中央穴の軸線に沿って上方に押されることができるように前記中央穴（６１）内に着座され、
前記センサピン（４０）の鉛直方向の移動は、センサ（４１）によって検出可能である
グリッパ。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載の回転可能なグリッパ（１）であって、
前記コレットクランプ（２０）および前記リング（５０）は、陽極酸化アルミニウムおよびＰＴＦＥ被覆アルミニウムのうちの少なくとも一方から形成される
グリッパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転可能な容器キャップを開閉する機能を有する回転可能なグリッパに関する。本発明による回転可能なグリッパは、主に、試料準備システムでの使用を意図している。
【背景技術】
【０００２】
試料準備システムは、容器に充填される多数の試料の準備に役立つ。空の容器は、試料台に配置される。充填動作を行うために、ねじキャップによって閉じられた空の容器は、器具を使用して持ち上げられ、秤の負荷レシーバ上に配置される。次に、キャップが取り外され、必要な物質の所要量が容器に充填され、物質の質量が秤によって秤量される。次に、容器は、キャップによって閉じられ、試料台に戻される。
【０００３】
これは、回転可能なグリッパが使用される動作を説明している。回転可能なグリッパは、ベースステーションに置かれる。そこから、回転可能なグリッパは、ロボットアームによって持ち上げられ、持ってくるべき容器まで移動される。回転可能なグリッパは、容器を把持し、ロボットアームは、回転可能なグリッパを容器とともに負荷レシーバまで移動させる。そこで、容器は降ろされる。次に、回転可能なグリッパは、回転動作によってねじキャップを開ける。次に、キャップを保持した回転グリッパは、一時的に器具ベースステーションに配置され、開けられた容器は、所望の物質で充填される。この充填は、用量分与装置、例えば、物質を収容するか物質の供給部に接続された分与ヘッドを使用して行われる。容器が複数の異なる物質で充填されるべき場合、ロボットアームによって容器と分与装置ベースステーションとの間を移送される異なる分与装置が使用されるであろう。充填プロセスが完了した後、回転グリッパは、ロボットアームによって再び持ち上げられ、容器まで移動される。キャップ（これは、未だ、回転グリッパによって保持されている）は、ねじによって容器に戻され、充填された容器は、試料台に戻される。
【０００４】
典型的には、容器に分与される試料の量は、０．５ｍｇ以上５０００ｍｇ以下の範囲にある。そのような小さな質量の秤量は、高精度な秤を必要とする。
【０００５】
試料準備システムは、実験室環境で使用される。試料の準備において、重要な物質が容器に分与される。これらの物質は、潤滑剤によって汚染されてはならない。
【０００６】
当該技術の現状は、様々な回転可能なグリッパを提供している。
【０００７】
回転台の顎部（jaws）によってキャップを保持する回転可能なグリッパが、米国特許第７，８３６，６６４号、欧州特許第２１７９７５８号、ＷＯ２００８０４３４９８および米国特許出願公開２００７／００６８１１７号に開示されている。これらの回転可能なグリッパは、顎部を潤滑剤によって潤滑する必要があるというデメリットを有している。このことは、分与されている物質の汚染を招き得る。さらに、顎部は、ばね力によってキャップ上に押し下げられる。このため、顎部の鉛直方向の力がキャップに作用し、それ故に、秤を押し下げる。秤の感度は非常に高いので、したがって、このことがトリガとなって、秤の過負荷保護装置が動作される可能性がある。このことは、秤のゼロ点のずれを招き得る。したがって、その後の測定の精度が悪くなり得る。
【０００８】
他の回転可能なグリッパ（これらは、米国特許７，７６５，７７２号および米国特許出願公開５，４１７，０３１号に開示されている）は、閉動作の間、ばねの弾性力によってねじキャップを押し下げる。このばね力は、負荷レシーバにも作用し、それがトリガとなって秤の過負荷安全装置を動作させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７，８３６，６６４号
【特許文献２】欧州特許第２１７９７５８号
【特許文献３】ＷＯ２００８０４３４９８
【特許文献４】米国特許出願公開２００７／００６８１１７号
【特許文献５】米国特許７，７６５，７７２号
【特許文献６】米国特許出願公開５，４１７，０３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、汚染を生じさせず、また、秤の過負荷安全装置を動作させない、回転可能なグリッパを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、独立請求項および、それに従属する従属請求項による回転可能なグリッパによって解決される。
【００１２】
本発明による回転可能なグリッパは、容器のキャップを把持し、旋回させることができる。それは、回転可能に支持されたコレットクランプを備えている。コレットクランプは、キャップがコレットにクランプされ、旋回されることができる係止動作位置と、キャップがコレットから解放されることができる係止解除動作位置と、を有している。コレットクランプは、細長い構成を有しており、第１の端部および第２の端部を有している。第１の端部は、本質的に剛性を有する部位を備えているのに対して、第２の端部は、本質的に筒状の凹部を有するグリッパ部位を備えている。凹部は、キャップを保持するように機能し、係止動作位置から係止解除動作位置まで変化する幅で拡張し得る。好ましい実施形態では、筒状の凹部の基本的な構成は、円形である。とはいうものの、他の構成、例えば、三角形、四角形または多角形も可能である。本発明によれば、クランプ部位は、コレットのグリッパ部位と剛性部位との間に配置される。グリッパ部位およびクランプ部位は、内面と外面とを有している。クランプ部位の外面は、錐体形状を有しており、錐体の幅は、グリップ部位に向けて増大し、錐体は、弾性的に変形可能に構成されている。クランプ部位の内面およびグリップ部位の内面は、互いに直接的に隣接している。同様のことが、クランプ部位の外面およびグリップ部位の外面にも当てはまる。係止動作位置では、変形可能な錐体は、錐体に摺動可能に着座するリングによって圧縮され得る。凹部は、当該凹部に配置されるキャップがしっかりとクランプされ得るような態様で圧縮され得る。リングを緩めることによって、凹部は、より広くなることができ、その結果、キャップは、凹部から再び取り外されることができる。リングは、本質的に剛性を有する材料によって形成される。コレットクランプの動作位置は、本質的に鉛直である。その結果、動作位置において、剛性部位を有する第１の端部は、グリッパ部位を有する第２の端部の上方に位置する。リングおよび錐体は、コレットクランプの軸線と同軸である。錐体はクランプ部位に向けてなだらかに狭くなるテーパ部を有しているので、また、コレットは鉛直方向に向けられているので、リングは、重力によって錐体上に押され、それによって、グリッパ部位の凹部を圧縮する。このため、容器のキャップは、コレットクランプのグリッパ部位に係止される。リングが上方に移動すると、錐体に作用する圧力が解放され、グリッパ部位の凹部が広がり、その結果、キャップは、グリッパ部位から取り外されることができる。
【００１３】
本発明による回転グリッパは、リングと錐体との間に潤滑剤を使用する必要がないという利点を有している。このため、試料物質が潤滑剤によって汚染されることがない。
【００１４】
本発明のさらなる利点として、キャップは、錐体に着座するリングによって凹部に係止される。追加的な力が負荷レシーバに作用することがなく、秤の過負荷安全装置は動作されない。
【００１５】
リングは、好ましくは、コレットクランプを同軸に取り囲むばねによって係止動作位置において錐体上に保持される。この構成の結果として、ばね力は、同様に鉛直方向に作用し、ばねは、コレットのクランプ部位の周りの空間の大部分を占める。ばね力は、係止動作位置においてリングを適所に保持するのに十分な大きさを有するように構成される。係止動作位置は、ばねの予めテンションがかけられた力のみによって維持される。係止解除動作位置に変えるために、ばねは、さらに圧縮される必要がある。このため、リングの係止状態は、受動的な発生条件である。解放されるために、リングは、ばね力の反対に抗う動作力によって押し上げられる必要がある。リングは、係止解除動作位置に到達するために、後退ロッドによって、予めテンションがかけられたばねの力に抗って錐体から後退されることができる。代替の実施形態は、回転クラッチとともに動作する、油圧式または空気圧式に動作される機構を有し得る。
【００１６】
後退ロッドは、本日的に細長い形状を有しており、コレットクランプの内部の中空空間に配置される。後退ロッドは、第１の端部および第２の端部を有している。第１の端部は、本質的に、リングの高さのところに配置される。第１の端部は、グリッパ部位の切欠を通ることができる複数のフィンガーを有している。フィンガーは、後退ロッドが上方に移動する場合にリングが上昇されてコレットクランプがその係止解除位置をとることができるように構成されている。係止位置では、後退ロッドおよびフィンガーは、いずれも、リングおよびコレットクランプに接触しない。ばね力は、係止動作位置または係止解除動作位置において負荷レシーバには作用しない。これによって、秤の過負荷安全装置が動作されないことが保証される。
【００１７】
後退ロッドの第２の端部は、コレットクランプの内部に配置される。第２の端部と係合する駆動機構は、後退ロッドを上昇および下降させるように機能し、したがって、係止解除動作位置と係止動作位置との間の切替を制御するように機能する。
【００１８】
係止解除動作位置への移動は、コレットクランプの内面が上向きに狭められた錐状テーバ部を有し、後退ロッドが錐状の上向きに狭められたテーパ状部位を有することによって、容易になる。テーパ状部位は、係止動作位置から係止解除動作位置への変化において、凹部の幅がコレットクランプのグリッパ部位の広がりによって拡張されるように、コレットクランプの錐状の内面と協働する。コレットクランプは、有利には、変形の後に容易に跳ね返る材料によって構成される。コレットクランプが径方向にばねのような弾性を有することが重要である。この弾性は、縦方向に向けられた複数の切り口スリットによって、著しく高めることができる。切り口スリットは、クランプ部位およびグリッパ部位に配置される。理想的には。スリットは、グリッパ部位のコレットクランプの端部において軸線方向に開口端を有して延在する。これによって、グリッパ部位を圧縮することが容易になる。係止解除動作位置において、コレットクランプは、弾性張力を有していない。係止動作位置において、コレットクランプは、ばねが伸張した状態にある。素材疲労によって、弾性復元力は、コレットクランプの寿命に亘って低減するおそれがある。コレットクランプがそれでもなお解放され得ることを確実にするために、後退ロッドの錐状すなわち上向きに狭められた部位とグリッパ部位の錐状の内面とは、上述した態様で協働する。この動作は、コレットクランプの強制開口としても説明される。
【００１９】
かかる特徴は、２つの錐面が互いに実質的に平行に延在する場合に最も効果的である。
【００２０】
代替の実施形態において、コレットクランプは、弾性のばね特性を有していない材料によって形成される。かかる構成では、コレットクランプは、係止解除動作位置に到達するために、常に、後退ロッドの錐体によって広げられる。
【００２１】
好ましくは、コレットクランプおよびリングは、スリーブ内に配置される。コレットクランプは、スリーブに強固に連結される。スリーブとコレットクランプとの連結は、２つの部分の形状係止または力ベースの係合によって達成され得る。有利には、コレットクランプとリングとスリーブとは、同軸に配置される。スリーブは、好ましくは、同軸構成を有しており、ハウジング内で回転可能に支持される。同心構成によって、円形のリングは、スリーブによって密着して囲まれ得る。
【００２２】
キャップが開けられているか閉じられている場合、キャップのねじ山によって、キャップが典型的には約８ｍｍの高低差に亘って上方または下方にそれぞれ移動される。キャップおよびキャップを保持するコレットクランプのこの鉛直方向の移動によって、コレットがハウジング内で位置不整合になり得る。この動きは、その動作位置にあるスリーブがハウジング内で鉛直方向の可動性を有して支持される構成と反対に作用し得る。この構成によって、その内部に配置される全ての構成要素を有するスリーブが、キャップとともに上下に移動されるという利点を提供する。これによって、ハウジング内で位置不整合となるコレットクランプの問題は回避される。
【００２３】
本発明による回転可能なグリッパは、リングを上昇させるための第１の駆動機構と、コレットクランプを回転させるための第２の駆動機構と、を備えている。有利には、第１および第２の駆動機構は、コレットクランプの側方に配置される。この構成によって、回転可能なグリッパがコンパクトな構成を有するという利点が提供される。コンパクトな構成は、回転可能なグリッパがロボットアームとともに使用される場合に、特に有利である。従来技術、例えば、欧州特許第０８７６９９１号の回転可能なグリッパでは、駆動機構は、コレットクランプの上方に配置される。これらの公知の回転可能なグリッパは、それらがしっかりと据え付けられるので、移動される必要がない。しかしながら、最新式のこれらの実施形態は、回転可能なグリッパの高さが高すぎるというデメリットを有している。したがって、ロボットアームには、より多くの空間的余裕が必要となり、移送距離は、より長くなり、回転可能なグリッパを収容するためにより大きな空間が必要となる。これらの構成の結果として、現状技術の回転可能なグリッパは、さらに、力伝達レバーがより大きくなるというデメリットを有している。ひいては、より大きなレバー比によって、精度が悪くなり、このことは、特に、重要な実験室用途において大きな影響を与え得る。
【００２４】
有利には、回転可能なグリッパの動作状態において、第１の駆動機構は、鉛直方向の運動を発生させる。この鉛直方向の運動は、レバーおよび後退ロッドによって、リングを上昇させる。レバーは、第１の端部および第２の端部を有している。レバーの第１の端部は、第１の駆動機構に連結され、レバーの第２の端部は、案内システムによって後退ロッドに連結される。案内システムは、レバーの回転運動が、移動可能に支持される２つの案内ピンによって、後退ロッドの完全に鉛直方向の運動に変換されるように構成される。有利には、ボールジョイントが、レバーと第１の駆動機構との間に配置される。ボールジョイントは、回転運動を後退ロッドに伝達する。かかる構成によって、第１の駆動機構は、同一の位置に留まることができ、レバーのみが傾けられ、ボールジョイントは、鉛直方向の移動中において、スリーブのジャミング（jamming）を防止する。
【００２５】
第２の駆動機構は、好ましくは、駆動ギアを移動させる。駆動ギアは、動作状態では、水平方向に向けられ、スリーブに連結されたコレットギアと協働するように構成されている。駆動ギアは、コレットギアよりも厚く構成されており、その結果、コレットギアは、コレットが上下運動した場合であっても、駆動ギアと噛み合ったまま維持される。駆動ギアの鉛直方向の高さは、キャップが完全にねじ締めされる場合および完全にねじ取り外しされる場合に、コレットギアが駆動ギアと噛み合うことができるように選択される。駆動機構は、開動作および閉動作の間にそれが固定位置に留まるように、回転可能なグリッパとともに取り付けられる。コレットは、回転可能なグリッパ内で鉛直方向に移動可能に支持される。したがって、駆動機構は、コレットに対して鉛直方向に移動することができる。
【００２６】
コレットクランプは、ハウジングとコレットクランプとの間に配置された、鉛直方向に向けられたハウジングばねによって浮遊状態で支持されることが有利である。この場合、動作状態では、コレットクランプは、ハウジングばねのばね力に抗って押し下げられる。コレットクランプが高精度の秤で使用される場合、秤が回転グリッパの重量全体に曝され、それがトリガになって過負荷安全装置が動作することがないようにすることが重要である。ねじキャップが回転した結果として、コレットクランプがハウジングばねのばね力に抗って下方に移動した場合、コレットクランプは、クランプ部位が解放された後に、ばねによって上方に戻る。これによって、コレットクランプの重量が秤にかからないようにすることが保証される。この動作の間、ハウジングばねは、典型的には、約２ｍｍだけ圧縮される。
【００２７】
後退ロッドは、有利には、センサピンのための中央穴を有している。センサピンは、キャップが凹部内にあるときに中央穴の軸線に沿ってセンサピンが上方に押されるように通路内に着座される。この変位は、適切なセンサによって検出されることができ、対応する信号は、ユーザまたはコンピュータシステムに伝送されることができる。典型的には、この目的のためにライトゲートを有する光学センサが使用されるが、他のセンサもまた考えられる。
【００２８】
理想的には、コレットクランプおよびリングは、陽極酸化アルミニウムおよび／またはＰＴＦＥ被覆アルミニウム（ＰＴＦＥ＝ポリテトラフルオロエチレン、一般的にはテフロン（登録商標）として知られている）から形成される。他の部分、例えば、スリーブも同じ材料から形成されることができ、このことによって、滑らかな表面を有し、したがって、摩擦係数が小さくなるという利点が提供される。これらの構成部品間での摩擦が小さいことによって、容器に充填されている物質の汚染を招く潤滑剤を添加する必要が無い。さらなる利点として、本発明による回転可能なグリッパの構成部品間の摩擦が小さくなる。したがって、回転可能なグリッパは、摩耗しにくい。
【００２９】
本発明による回転可能なグリッパの詳細は、図面に示される実施形態の説明によって提示される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による回転可能なグリッパが採用された試料準備システムを示す。
【図２】本発明による回転可能なグリッパの断面図を示す。
【図３】本発明による回転可能なグリッパの分解図を示す。
【図４】コレットクランプの分解図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、試料を準備するために本発明による回転可能なグリッパ１が使用された試料準備システム１０を示している。試料準備システム１０は、器具ベースステーション２を備えている。器具ベースステーション２では、様々な器具、例えば、回転可能なグリッパ１、すなわち、粉末分与ヘッドのためのグリッパなどが一時的に配置される。試料台５は、複数の容器８１を保持する。用量分与ヘッドのための保管台７において、個々の分与ヘッドに収容される様々な材料が使用準備された状態に維持され得る。試料が用意される場合、容器８１は、負荷レシーバ６上に配置され得る。動作モジュール４によって、器具ホルダ３がｘ，ｙ，ｚ方向に移動されることができる。
【００３２】
試料の準備を始めるために、動作モジュール４によって器具ホルダ３が器具ベースステーション２まで移動され、そこで、器具ホルダ３は、回転可能なグリッパ１を受け取る。閉められた空の容器８１が、試料台５から取り出され、回転可能なグリッパ１によって負荷レシーバ６に配置される。そこで、キャップ８０は、回転可能なグリッパ１によって容器８１から取り外される。キャップ８０が取り外された後、回転可能なグリッパ１は、キャップ８０とともに器具ベースステーション２に配置される。次に、分与された物質の質量が測定され、分与動作が負荷レシーバ６に連結された秤によって制御される際に、規定された物質が開けられた容器８１に分与される。所望の物質が容器８１に充填された後、器具ホルダ３は、キャップ８０を含む回転可能なグリッパ１を拾い上げ、回転可能なグリッパ１内で保持されたキャップ８０によって負荷レシーバ６上の容器８１を閉め、そして、閉められた容器８１を試料台５に戻す。その後、必要に応じて、さらなる容器８１が規定された物質で充填される。
【００３３】
図２は、コレットクランプ２０によって保持された閉められた容器８１とともに、本発明による回転可能なグリッパ１の断面を示している。同一の構成要素が分解図で図３にも示されている。
【００３４】
回転可能なグリッパ１は、ハウジング９０を備えている。ハウジング９０は、コレットクランプ２０と駆動機構１００，１１０とを備えている。駆動機構１００，１１０によってコレットクランプ２０は動作される。ハウジング９０は、側壁とカバープレートとを有している。動作状態において、カバープレートは、本質的に水平であり、コレットクランプ２０の上方に配置される。カバープレート上に配置されているのは、ハウジング９０を器具ホルダ３に取り付けるための構成要素である。これらの構成要素は、ピン９３として構成され得るが、他の構成も考えられる。また、ハウジング９０上に配置されているのは、電気的接続９２である。電気的接続９２を介して、回転可能なグリッパ１は、器具ホルダ３から電力および／またはデータ信号を供給され、駆動機構１００，１１０に電源を供給するとともにこれらを制御する。ハウジング９０の内部にあるコレットクランプ２０は、第１の端部および第２の端部を有しており、細長い構成を有している。動作状態において、コレットクランプ２０の長手方向軸線は、本質的に鉛直方向である。コレットクランプ２０の第１の端部は、本質的に剛性を有する部位２１を備えている。第２の端部は、本質的に筒状（例えば、円筒状）の凹部２５を有するグリッパ部位２２を備えている。凹部２５は、キャップ８０を保持する機能を有する。グリッパ部位２２は、広がって開かれるか締められることができ、それによって、凹部２５は、拡張されるか収縮される。凹部２５が収縮した状態は、係止動作位置に対応している。係止動作位置では、キャップ８０は、グリッパ部位２２内でしっかりと保持され、それによって旋回されることができる。凹部２５が広がって開いた状態は、係止解除動作位置に対応している。係止解除動作位置では、キャップ８０は、グリッパ部位２２から解放され得る。クランプ部位２３が剛性部位２１とグリッパ部位２２との間に配置されている。クランプ部位２３によって、グリッパ部位２２は、締められることができ、緩められることができる。この締め付け動作および緩め動作は、クランプ部位２３の外面２７によって達成される。外面２７は、少なくとも部分的に錐体２４の形状を有している。錐体２４の幅は、グリップ部位２２に向けて増大する。錐体２４は、径方向に弾性的に変形可能に構成されている。すなわち、径方向の可撓性を有している。グリッパ部位２２およびクランプ部位２３は、錐体２４を圧縮することによって凹部２５が収縮し、回転可能なグリッパが係止動作位置に置かれるように構成されている。錐体を拡張させることによって、凹部２５が広げられ、回転可能なグリッパが係止解除動作位置に置かれる。上下に摺動可能な本質的に剛性を有するリング５０は、可撓性を有する錐体２４上に載置されている。動作位置においてリング５０を押し下げることによって、錐体２４、その結果として凹部２５が収縮され、回転可能なグリッパが係止動作位置に置かれる。一方、リング５０を上方に移動させることによって、錐体２４、その結果として凹部２５が拡張し、回転可能なグリッパが係止解除動作位置に置かれる。コレットクランプ２０についての形状および材料は、係止動作位置において後者がしっかりとクランプされ、係止解除動作位置において解放されるように選択される。このように、リング５０を錐体２４に押しつけることは、錐体２４を圧縮する効果を有する。リング５０を後退させることによって、コレットクランプ２０の材料のテンションを、凹部が開くように緩ませることができる。
【００３５】
リング５０は、予めテンションがかけられたばね３０によって錐体２４に押しつけられる。ばね３０は、コレットクランプ２０の周りに同軸に配置される。回転可能なグリッパに係止解除動作位置をとらせるために、リング５０は、ばね３０のばね力に抗って上方に押される必要がある。ばね力は、解放位置において、係止位置におけるよりも大きい。グリッパを解放位置に置くために、リング５０は、積極的に上方に押される必要がある。この動作は、後退ロッド６０によって生じる。後退ロッド６０は、第１の端部６２と第２の端部６３とを有している。後退ロッド６０は、コレットクランプ２０の内部の中空空間に配置される。後退ロッド６０は、第１の端部６２と第２の端部６３とを有している。第１の端部６２は、複数のフィンガー６４を有している。フィンガー６４は、グリッパ部位２２およびクランプ部位２３に配置されたスリット２８を通る。後退ロッド６０が上方に移動されるとき、リング５０は、ばね３０の予めテンションがかけられた力に抗って押し上げられる。コレットクランプ２０の材料が時間と共にその弾性のいくらかを失っても凹部２５が完全に開かれることを確実にするために、コレットクランプ２０の内面２６は、上向きに狭くなる錐状部位２４を有している。錐状部位２４は、後退ロッドが上方に移動されたときにグリッパ部位２２が広がるように、後退ロッド６０の上向きに狭くなる錐面６５と協働する。
【００３６】
後退ロッド６０の第２の端部６３は、回転可能なグリッパ１の内部に配置され、第１の駆動機構１００に連結される。第１の駆動機構１００は、後退ロッド６０を制御下で上下に移動させる。第１の駆動機構１００は、後退ロッド６０およびコレットクランプ２０の側方に配置される。第１の駆動機構１００は、回転可能なグリッパの動作状態に関して水平面での回転運動を発生させる。この回転運動は、ボールジョイント１０２およびレバー１０１によって鉛直運動に変換される。レバー１０１は、後退ロッド６０、その結果としてリング５０を、通常の動作位置に対して上下に移動させる。
【００３７】
コレットクランプ２０、後退ロッド６０およびリング５０は、スリーブ７０内に配置される。コレットクランプ２０の剛性部位２１は、スリーブ７０に強固に連結される。理想的には、コレットクランプ２０およびスリーブ７０は、ほとんどの部分について回転対称の構成を有している。コレットクランプ２０、リング５０およびスリーブ７０は、相互に同軸に配置される。スリーブ７０は、回転対称であり、ハウジング９０内に回転可能に支持される。コレットクランプ２０とスリーブ７０との強固な連結によって、コレットクランプ２０とスリーブとは一緒に旋回する。容器キャップ８０は、キャップ８０を保持するコレットクランプ２０とともにスリーブ７０を回転させることによって開かれる。
【００３８】
キャップ８０を回して容器に取り付けるか、取り外すことによって、コレットクランプ２０、その結果としてスリーブ７０がその構成要素とともに、それぞれ、下方または上方に移動される。この鉛直方向の移動を担うために、スリーブ７０は、浮遊する種類のサスペンションを介してハウジング９０内に保持される。第１の駆動機構１００は、浮遊構成においてコレットクランプ２０とともにハウジング９０内に支持される。コレットクランプ２０または駆動機構が位置不整合になるのを防止するために、水平支点軸線を中心に回転可能なレバー１０１が、第１の駆動機構１００とコレットクランプ２０との間に配置される。代替形態として、回転可能なレバーに代えて、剛性を有する直線案内制限部を使用することもできる。
【００３９】
キャップ８０を開閉するのに必要な回転運動は、第２の駆動機構１１０によって発生される。第２の駆動機構１１０は、同様に、コレットクランプ２０の側方に配置される。この横方向の配置によって、回転可能なグリッパ１のコンパクトな構成が達成される。第２の駆動機構１１０は、動作状態において水平方向に延在する駆動ギア１１１によって動作する。この駆動ギア１１１は、スリーブ７０と連結されるコレットギア１１２と噛み合う。駆動ギア１１１の回転はコレットギア１１２を旋回させ、それによって、コレット２０内にクランプされたキャップ８０は、回されて、容器８１に取り付けられるか、容器８１から取り外される。第２の駆動機構１１０は、ハウジングに強固に連結される。このことは、第２の駆動機構１１０がキャップ８０と一緒には上方または下方に移動しないことを意味する。２つのギア１１１，１１２が任意の位置において互いに確実に噛み合うために、駆動ギア１１１は、コレットギア１１２よりも厚く構成される。コレットギアが駆動ギア１１１よりも厚く構成されることも可能である。
【００４０】
鉛直方向に向けられたハウジングばね９１が、動作状態においてコレットクランプ２０がハウジングばね９１のばね力に抗って押し下げられる必要があるように、コレットクランプ２０とハウジング９０との間に配置されている。
【００４１】
後退ロッド６０は、センサピン４０のための中央穴を有している。センサピン４０は、キャップ８０が凹部２５内にあるときにセンサピン４０が中央穴の軸線に沿って上方に押されるように配置される。この移動は、適切なセンサによって検出することができ、対応する信号がユーザまたはコンピュータシステムに伝送され得る。この目的のためにライトゲートを有する光学センサ４１が使用されるが、他のセンサも考えられる。
【００４２】
図４は、本発明による回転可能なグリッパ１のコレットクランプ２０の分解図を示している。分解図は、図２および図３に示されるコレットクランプの機能をより明確に説明するのに役立つ。
【００４３】
特定の実施形態を提示して本発明について説明したが、本発明の教示に基づいて多数のさらなる変形形態を作り出すことができることは明らかである。
【符号の説明】
【００４４】
１  回転可能なグリッパ
２  器具ベースステーション
３  器具ホルダ
４  動作モジュール
５  試料台
６  負荷レシーバ
７  分与ヘッド台
１０  試料準備システム
２０  コレットクランプ
２１  コレットクランプの（筒状）剛性部位
２２  グリッパ部位
２３  クランプ部位
２４  コレットクランプの錐状部位
２５  凹部
２６  コレットクランプの内面
２７  コレットクランプの外面
２８  スリット
３０  ばね
４０  センサピン、キャップ検出器
４１  センサ
５０  リング
６０  後退ロッド
６１  中央穴
６２  後退ロッドの第１の端部
６３  後退ロッドの第２の端部
６４  フィンガー
６５  後退ロッドのテーパ状部位
７０  スリーブ
８０  キャップ
８１  コンテナ
９０  ハウジング
９１  ハウジングばね
９２  電気的接続
９３  ピン
１００  第１の駆動機構
１０１  レバー
１０２  ボールジョイント
１１０  第２の駆動機構
１１１  駆動ギア
１１２  コレットギア
【図１】
2014210338.tif 000003
【図２】
2014210338.tif 000004
【図３】
2014210338.tif 000005
【図４】
2014210338.tif 000006
【外国語明細書】
2014210338000001.pdf