(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトに構成することができるワーク把持装置を提供する。【解決手段】フレームと、ワーク１５を把持する複数のフィンガー２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄと、フィンガー２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄにワーク１５に対する接近と離間とをなさせるフレーム上で摺動するフィンガー支持部材２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄと、フィンガー２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄをワーク１５に接近する方向に付勢するばね部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄと、フレーム上にて回転可能なピニオンギア３０と、ピニオンギア３０に噛み合う各々のフィンガー支持部材２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ上のラックギア３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄと、フィンガー支持部材２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄの一つに連結された直線移動する可動軸を有する電磁ソレノイドとを備えた構成としている。【選択図】    図４
2004223673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、少なくとも一対を互いに対面させて配置したワークを把持する複数のフィンガーと、該フィンガーに前記ワークへの接近および前記ワークからの離間をなさせるように支持する前記フレームに摺動可能に配設された複数のフィンガー支持部材と、前記フィンガーの各々を前記ワークに接近する方向に付勢するために前記フィンガー支持部材と前記フレームとの間に配設されたばね部材と、前記フレーム上に回転可能に保持されたピニオンギアと、該ピニオンギアに噛み合う前記フィンガー支持部材の各々に固設されたラックギアとを備え、直線移動する可動軸を有する電磁ソレノイドが、前記可動軸を前記フィンガー支持部材の摺動方向と平行に位置させて前記フレーム上に固設されていると共に、前記可動軸を前記フィンガー支持部材の少なくとも一つに、前記フィンガーを前記ワークから離間する方向に移動させるように連結されていることを特徴とするワーク把持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワーク把持装置に係わり、さらに詳しくは、複数のワークを一つずつワークを取り出し、他の部位に収納するためのワーク把持装置の改良に関している。
【０００２】
【従来の技術】
この種のワーク把持装置は、例えば、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。
【０００３】
創薬用冷凍保管庫は、保管エリアと、入出庫エリアと、ピッキングエリアとを備えている。保管エリアのチューブラックおよび入出庫エリアのチューブラックはピッキングエリアに搬出され、ピッキングロボットがワークとしての試薬などを容れたチューブを前者のチューブラックから後者のチューブラックに移送している。ワーク把持装置は、チューブを把持する複数のフィンガーとフィンガーの開閉機構とを備え、フィンガーがチューブの回りに降りると、開閉機構がフィンガーを閉じ、フィンガーにチェーブを把持させるようになっている。
【０００４】
このようなワーク把持装置の開閉機構として、ラックギアおよびピニオンギアによってフィンガーを開閉するようにしたものが提供されている。
【０００５】
ある開閉機構では平行配置された一対のラックギアとラックギアの間に配置されかつ各々のラックギアのラックギアに噛み合うピニオンギアとピニオンギアを回転させるロータリーソレノイドからなっている。フィンガーの各々はラックギアに取り付けられている。ワークの非把持は、ロータリーソレノイドによってピニオンギアを回転させ、ピニオンギアの回転によってラックギアを互いに逆方向に直線移動させ、フィンガーをワークから離間させることでなされている。ワークの把持は、ロータリソレノイドの作動を止め、ラックギアをコイルばねによって反対方向に移動させ、フィンガーをワークに圧着することでなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、他の開閉機構として、ピニオンギアの周囲に四つのラックギアを正方形配置したものが提供されている。ワークの把持は電動モータによってピニオンギアをある方向に回転し、ラックギアを直線移動させ、各々のラックギア上のフィンガーをワークに接近させることによってなされている。ワークの非把持は、電動モータによってピニオンギアを反対方向に回転させ、ラックギアを反対方向に直線移動させ、ラックギア上のフィンガーをワークから離間させることによってなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２８０６７５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１５７９９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのワーク把持装置は、ロータリーソレノイドあるいは電動モータが回転中心軸をピニオンギアの回転中心軸と一致させて配置されている、つまり、ロータリーソレノイドあるいは電動モータがフィンガーの上部に垂直に配置されているため、高さが大きくなり、把持装置全体が大型化する。
【０００９】
本発明の目的は、よりコンパクトに構成することができる、改良されたワーク把持装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のワーク把持装置は、フレームと、少なくとも一対を互いに対面させて配置されたワークを把持する複数のフィンガーと、フィンガーにワークへの接近とワークからの離間とをなさせるように支持するフレームに摺動可能に配設された複数のフィンガー支持部材と、フィンガーの各々をワークに接近する方向に付勢するためにフィンガー支持部材とフレームとの間に配設されたばね部材と、フレーム上に回転可能に保持されたピニオンギアと、ピニオンギアに噛み合うフィンガー支持部材の各々に固設されたラックギアとを備え、直線移動する可動軸を有する電磁ソレノイドが、前記可動軸を前記フィンガー支持部材の摺動方向と平行に位置させて前記フレーム上に固設されていると共に、前記可動軸を前記フィンガー支持部材の少なくとも一つに、前記フィンガーを前記ワークから離間する方向に移動させるように連結されていることを特徴としている。
【００１１】
【作用】
本発明のワーク把持装置は、フレームと、少なくとも一対を互いに対面させて配置したワークを把持する複数のフィンガーと、フィンガーにワークへの接近およびワークからの離間をなさせるように支持するフレームに摺動可能に配設された複数のフィンガー支持部材と、フィンガーの各々をワークに接近する方向に付勢するためにフィンガー支持部材とフレームとの間に配設されたばね部材と、フレーム上に回転可能に保持されたピニオンギアと、ピニオンギアに噛み合うフィンガー支持部材の各々に固設されたラックギアとを備え、直線移動する可動軸を有する電磁ソレノイドが、前記可動軸を前記フィンガー支持部材の摺動方向と平行に位置させて前記フレーム上に固設されていると共に、前記可動軸を前記フィンガー支持部材の少なくとも一つに、前記フィンガーを前記ワークから離間する方向に移動させるように連結されているため、各フィンガーの作動が同期した正確な開閉制御を行なえ、しかも、駆動源とフィンガーとの間の距離が小さい。
【００１２】
本発明のワーク把持装置において、ワークの非把持は、電磁ソレノイドが励磁され、フィンガー支持部材の一つがばね部材のスプリング力に抗して電磁ソレノイドの可動軸と平行に摺動し、残余のフィンガー支持部材がラックギアおよびピニオンギアによって摺動し、すべてのフィンガーがワークから離間することでなされる。また、ワークの把持は、電磁ソレノイドの励磁が止まり、すべてのフィンガー支持部材がばね部材によって反対方向に摺動して、すべてのフィンガーをワークに接近させることによってなされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明のワーク把持装置の実施の形態としての実施例を以下に説明する。
【００１４】
このワーク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。
【００１５】
この創薬用冷凍保管庫は、図５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にチューブを移送を行なうピッキングエリア１４とを備えている。
【００１６】
図６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。
【００１７】
チューブラック１０，１２は、たとえば図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。
【００１８】
図５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。
【００１９】
本発明によるワーク把持装置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を把持し、もう一つのチューブラック１２の所望位置に移動して、把持を解除し、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。
【００２０】
この把持装置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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、残余の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。
【００２５】
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掛架されていて、フィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄの各々をつねに矢印Ｘの方向に付勢し、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄをつねに閉じている。
【００２６】
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。
【００２７】
電磁ソレノイド３３の可動軸３４は、連動部材３５によって一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字状の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を貫通して、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。
【００２８】
初期状態において、コイルばね３２Ａ〜３２Ｄはフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの自由端がチューブ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がチューブ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に抗しつつ可動軸３４と矢印Ｘと反対方向に摺動すると共に、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、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。
【００２９】
このワーク把持装置は、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。
【００３０】
ピッキングロボット２０のアームが、ワーク把持装置２１をターゲットチューブ１５の真上に移動すると、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のアームがワーク把持装置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に対する励磁を停止する。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、アームの回転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が再び励磁される。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。
【００３１】
本発明によるワーク把持装置は、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。
【００３２】
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。
【００３３】
さらに、チューブ１５の把持が、一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。
【００３４】
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。
【００３５】
なお、以上説明した実施例において、電磁ソレノイド３３は、支持板２４におけるフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄ、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄなどを装着した側と反対側に配置され、支持板２４を貫通する連動部材３５によって可動軸３４をフィンガー支持部材２６Ａに連結されているが、使用環境などに応じて、支持板２４におけるフィンガー支持部材２６Ａ〜２６Ｄなどと同じ面に配置しかつ接続部材によって可動軸とフィンガー支持部材の一つとを連結して、より高さの低いものとしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のワーク把持装置は、フレームと、少なくとも一対を互いに対面させて配置したワークを把持する複数のフィンガーと、フィンガーにワークへの接近およびワークからの離間をなさせるように支持するフレームに摺動可能に配設された複数のフィンガー支持部材と、フィンガーの各々をワークに接近する方向に付勢するためにフィンガー支持部材とフレームとの間に配設されたばね部材と、フレーム上に回転可能に保持されたピニオンギアと、ピニオンギアに噛み合うフィンガー支持部材の各々に固設されたラックギアとを備え、フィンガー支持部材の少なくとも一つが、フィンガーをワークから離間する方向に移動させるように電磁ソレノイドに連結され、電磁ソレノイドが、直線移動する可動軸を有し、可動軸をフィンガー支持部材の摺動方向と平行に位置させてフレーム上に固設されていると共に、可動軸をフィンガー支持部材の一つに連結され、各フィンガーを同期させて正確に開閉制御することができ、高密度に収納された小型ワークの高速ピッキングを行なうことができるばかりか、駆動源とフィンガーとの間の距離も小さくなり、把持装置全体をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワーク支持装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すワーク把持装置の側面図である。
【図３】図１に示すワーク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に示すワーク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に示すワーク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。
【図６】図５に示す創薬用冷凍保管庫において使用される試料を容れるチューブの側面図である。
【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        …チューブ本体の外周面
１７          …キャップ
１８，１９    …移載ロボット
２０          …ピッキングロボット
２１          …ワーク把持装置
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
Ｈ            …チューブラックのチューブ挿入穴
Ｘ            …フィンガー支持部材の移動方向
【図１】
2004223673.tif 000003
【図２】
2004223673.tif 000004
【図３】
2004223673.tif 000005
【図４】
2004223673.tif 000006
【図５】
2004223673.tif 000007
【図６】
2004223673.tif 000008