(57)【要約】      （修正有）【課題】新たな位置検出手段を必要とすることなく、創薬用自動保管庫に装備された移載用ハンドを用いて自動で全保管棚の位置情報を一つ一つ算出し、その結果を記憶する棚位置自動ティーチング装置を提供する。【解決手段】ワーク搬送用に具備された移載用ハンドをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させて前記保管棚１２５の左右壁、奥壁及び上下壁に当接させることによって、各保管棚のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についての位置情報を算出し、その結果を記憶させる。【選択図】図４
2007161453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
創薬研究用試料を恒温恒湿、冷凍等の環境のもとで保管管理する複数の保管棚を有する創薬用自動保管庫に用いられる棚位置自動ティーチング装置において、
ワーク搬送用に具備された移載用ハンドのハンドプレートを前記保管棚の１つに投入し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させて、前記保管棚の左右壁、奥壁及び上下壁に当接させることによって、各保管棚のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についての位置情報を算出し、その結果を記憶させる棚位置自動ティーチング装置。
【請求項２】
前記移載用ハンドが、１８０°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをＸ軸方向左右に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左右壁に当接したことを検出することを特徴とする請求項１に記載の棚位置自動ティーチング装置。
【請求項３】
前記移載用ハンドが、１８０°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記回転テーブルを回転角θ１だけ回転させ、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをＸ軸方向左に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左壁に当接したことを確認し、次に前記ハンドプレートを所定の距離ｙ１だけ縮退させた後、さらに前記移載ハンドをＸ軸方向左に移動させて、再度前記保管棚の左壁に当接した時のＸ軸方向の移動距離をｘ１とし、前記ｘ１と前記ｙ１から、数式  θ２＝ＳＩＮ-1（ｘ１／ｙ１）により、回転角θ２を求め、θ２−θ１により、前記保管棚の奥行き方向に対する歪み具合を補正するためのθ軸補正量を求めることを特徴とする請求項１に記載の棚位置自動ティーチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、創薬研究試料を、恒温恒湿、冷凍等の環境のもとで保管管理する複数の保管棚を有する創薬用自動保管庫に関するものであって、さらに詳しくは、複数の保管棚の棚位置自動ティーチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
創薬研究の分野においては、薬剤や化合物等の試料が封入されたバイアル瓶やマイクロチューブなどの複数の小型容器を保管用トレイにマトリクス状に列立収容し、この保管用トレイを恒温恒湿、冷凍等の環境のもとで保管管理する創薬用自動保管庫が使用されている。この創薬用自動保管庫は、外部の端末機からの指令により、必要なワークを取り出したり、指定された位置にワークを収納したりするために、予め各保管棚の位置情報を端末機に記憶させておく、いわゆるティーチングを行う必要がある。
【０００３】
創薬研究の分野以外の一般的な技術分野におけるティーチングは、保管棚の上下・左右の間隔が広く、それほど高い位置決め精度が要求されないため、保管棚の最上段の角端棚とその対角にある最下段の角端棚に対してのみ行うだけで充分であり、その他の保管棚については、単純な演算で位置情報を求めることが可能であった。
【０００４】
また、従来より、位置検出手段として光センサを使って自動ティーチングする技術や、ティーチングを専門に行うロボットを用いることが知られていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５８５０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、創薬用自動保管庫においては、保管棚の位置決め精度として０．１ｍｍ以下が要求されるため、全ての保管棚についてティーチングを行う必要があった。また、保管棚のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元の位置情報のみならず、棚の奥行き方向に対する歪み角度すなわち、θ軸についての位置情報も検出する必要があった。この作業を人間が全て行うとすると、莫大な労力が掛かり、ミスも発生し易いため、自動化したいという課題があった。
【０００６】
また、位置検出手段として光センサを使って自動ティーチングする方法では、０．１ｍｍ以下の精度を出すことは、通常用いられる光センサの精度が低いため、困難であった。さらに、移載用ハンドに光センサを備えるとその取付スペースが必要になるため、他物体と干渉してしまう。ティーチングを専門に行うロボットを用いる場合には、ロボットを備え付けるためのスペースが必要になると共に、コスト高になっていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、新たな位置検出手段を必要とすることなく、創薬用自動保管庫にワーク搬送用として具備された移載用ハンドを用いて自動で全保管棚の（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸）に関する位置情報を一つ一つ算出し、その結果を記憶する棚位置自動ティーチング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、創薬研究用試料を恒温恒湿、冷凍等の環境のもとで保管管理する複数の保管棚を有する創薬用自動保管庫に用いられる棚位置自動ティーチング装置において、ワーク搬送用に具備された移載用ハンドのハンドプレートを前記保管棚の１つに投入し、Ｘ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（前進後退方向）及びＺ軸方向（上下方向）に移動させて前記保管棚の左右壁、奥壁及び上下壁に当接させることによって、各保管棚のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についての位置情報を算出し、その結果を記憶させることによって、上記の課題を解決するものである。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記移載用ハンドが、１８０°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをＸ軸方向左右に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左右壁に当接したことを検出することによって、上記の課題をさらに解決するものである。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記移載用ハンドが、１８０°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記回転テーブルを回転角θ１だけ回転させ、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをＸ軸方向左に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左壁に当接したことを確認し、次に前記ハンドプレートを所定の距離ｙ１だけ縮退させた後、さらに前記移載ハンドをＸ軸方向左に移動させて、再度前記保管棚の左壁に当接した時のＸ軸方向の移動距離をｘ１とし、前記ｘ１と前記ｙ１から、数式  θ２＝ＳＩＮ-1（ｘ１／ｙ１）により、回転角θ２を求め、θ２−θ１により、前記保管棚の奥行き方向の歪み具合を補正するためのθ軸補正量を求めることにより、上記の課題をさらに解決するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本請求項１に係る発明によれば、新たな位置検出手段を必要とすることなく、創薬用自動保管庫にワーク搬送用に具備された移載用ハンドを用いて、各保管棚に関するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向についての位置情報を高い精度で且つ自動で取得することが可能である。
【００１２】
本請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、前記移載用ハンドが、１８０°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをＸ軸方向左右に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左右壁に当接したことを検出することによって、前記ハンドプレートの先端から回転中心までの距離が長くとれるため、Ｘ軸方向についての位置情報をより高い精度で取得することが可能である。
【００１３】
本請求項３に係る発明によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、前記移載用ハンドが、１８０°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記回転テーブルを回転角θ１だけ回転させ、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをＸ軸方向左に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左壁に当接したことを確認し、次に前記ハンドプレートを所定の距離ｙ１だけ縮退させた後、さらに前記移載ハンドをＸ軸方向左に移動させて、再度前記保管棚の左壁に当接した時のＸ軸方向の移動距離をｘ１とし、前記ｘ１と前記ｙ１から、数式  θ２＝ＳＩＮ-1（ｘ１／ｙ１）により、回転角θ２を求めることによって、前記保管棚の奥行き方向の歪み具合を補正するためのθ軸補正量（θ２−θ１）を算出することができる。このθ軸補正量を検出することにより、前記保管棚の垂直側壁が奥行き方向に僅かに傾いていてもその傾きを考慮して前記ハンドプレートを前進後退させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、図１乃至図３を参照して本発明による棚位置自動ティーチング装置が適用される創薬用自動保管庫の一例について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の棚位置自動ティーチング装置が適用される創薬用自動保管庫１００のフロントパネルを外した状態を示した斜視図である。また、図２は、創薬用自動保管庫１００の筐体１１０を外した図である。図３は、２つの保管棚群１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）のうち、手前側の保管棚群１２０Ａを省略して描写した斜視図である。
【００１６】
図１に示したように、創薬用自動保管庫１００は、創薬開発用試料が封入されたチューブ等の小型容器を収納した保管用プレートを垂直方向及び水平方向にマトリクス状に格納する２つの保管棚群１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）を有している。これらの保管棚群１２０は、平行に対峙した状態で天井フレーム１４０に固設されている。そして、図２に明示されているように天井フレーム１４０が２つの垂直フレーム枠体１４２により天井側に持ち上げられていることによって、保管棚群１２０が、天井側から吊り下げられた状態で固定されている。さらには、天井フレーム１４０が弾性部材等からなる緩衝材を介して２つの垂直フレーム枠体１４２に持ち上げられているので、創薬用自動保管庫１００内の保冷装置等の振動が天井フレーム１４０に伝搬するのを抑制できる。また、図示はされていないが、保管棚群１２０が弾性部材等からなる緩衝材を介して天井フレーム１４０に吊り下げられているため、天井フレーム１４０に連結された移載用ハンド１５０が発生する振動を保管棚群１２０に伝搬するのを抑制できる。
【００１７】
また、図３から明らかなように、２つの保管棚群１２０Ａ、１２０Ｂの間には、保管用プレートの移載を行う移載用ハンド１５０が、天井フレーム１４０から吊り下げられた支柱１５２に取り付けられている。この移載用ハンド１５０は、支柱１５２に沿って上下移動することができると共に、支柱１５２自身が吊り下げ状態で２つの保管棚群１２０Ａ、１２０Ｂの間を左右に動くことが可能になっている。さらに、この移載用ハンド１５０は、上下方向（Ｚ軸方向）、左右方向（Ｘ軸方向）に自在に移動可能であると共に略１８０°旋回可能（θ軸方向）な回転テーブル１７０と該回転テーブル１７０上に出退可能（Ｙ軸方向）に装着されたハンドプレート１６０を有していることにより、２つの保管棚群１２０Ａ、１２０Ｂに格納された全ての保管用プレートを移載できるとともに、上記４軸方向に関する位置情報を取得可能になっている。なお、前記に説明した創薬用自動保管庫は、本発明の棚位置自動ティーチング装置が適用される創薬用自動保管庫の一例を示したものであって、これに限定されるものではないが、上記の構成の創薬用自動保管庫を用いた場合、創薬用自動保管庫の床面がすっきりするとともに、メンテナンス負担が軽減する等の効果が得られるため、本発明が適用される創薬用自動保管庫として特に適している。
【実施例】
【００１８】
次に、図４乃至図８を用いて、本発明の棚位置自動ティーチング装置によって、位置情報（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を求める過程について説明する。図４は、本発明のＸ軸方向における駆動機構を示している。モータの回転軸に螺旋棒が固設されている。本発明において駆動用に使用されるモータは、全て回転制御できるサーボモータが使用される。このサーボモータには、回転パルス数を検知するための回転エンコーダが装着されている。
【００１９】
まず、各保管棚に対して予め定められている仮の位置情報（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）に基づき各サーボモータを駆動して、図５に示したように移載用ハンド１５０を仮の位置情報（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）まで移動させ、ハンドプレート１６０の先端部を保管棚１２５の開口部内に若干突出させる。この状態からＸ軸方向左方に移載用ハンド１５０を移動させてハンドプレート１６０を保管棚１２５の左壁に当接させ、その時のＸ軸方向の位置Ｘ１を取得する。また、その逆にＸ軸方向右方に移載用ハンド１５０を移動させてハンドプレレート１６０を保管棚１２５の右壁に当接させ、その時のＸ軸方向の位置Ｘ２を取得する。このようにして得られたＸ１及びＸ２を加算して２で除算することによって、その保管棚１２５のＸ軸方向の中心位置がティーチングデータとして取得できる。
【００２０】
また、Ｘ軸方向のティーチングデータの取得の別の手段として、図６に示したように移載用ハンドのハンドプレート１６０を保管棚１２５に突出させた状態でＸ軸方向の左右に移動させる。そして、移載用ハンド１５０のハンドプレート１６０が左右の壁に当たると回転エンコーダの回転パルス数が変化し、θ軸位置偏差信号が変化する。この時に得られた左右のＸ軸データＸ１及びＸ２の中心値を求めて、Ｘ軸方向のティーチングデータとすることもできる。θ軸位置偏差信号を使うことにより、接触のタイミングをキャッチする精度が良くなるため及び移載用ハンドのハンドプレートの先端から回転中心までの距離が長くとれるため、移載用ハンドをＸ軸方向に左右に単に移動させる場合よりも精度良くＸ軸方向の中心位置を取得することが可能になる。
【００２１】
また、Ｚ軸方向の位置情報に対しても最初に説明したＸ軸と同様に求めることができる。すなわち、ハンドプレート１６０の先端部を保管棚１２５の開口部内に若干突出させる。そして、Ｚ軸方向上方に移載用ハンド１５０を移動させてハンドプレート１６０の先端部を保管棚１２５の上壁に当接させ、その時のＺ軸方向の位置Ｚ１を取得する。また、その逆にＺ軸方向下方に移載用ハンド１５０を移動させてハンドプレート１６０の先端部を保管棚１２５の下壁に当接させ、その時のＺ軸方向の位置Ｚ２を取得する。このようにして得られたＺ１及びＺ２を加算して２で除算することによって、その保管棚のＺ軸方向の中心位置がティーチングデータとして得られる。
【００２２】
さらにＹ軸については、図７に示すように保管棚の奥壁に当接するまで移載用ハンドを伸ばして得られたＹ値から所定の値ΔＹだけ差し引いた値をＹ値のティーチングデータとする。
【００２３】
さらにθ軸については、図８に示したように、前記回転テーブル１７０を回転角θ１だけ回転させ、前記ハンドプレート１６０を延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンド１５０をＸ軸方向左に移動させ、前記回転テーブル１７０に設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレート１６０が前記保管棚１２５の左壁に当接したことを確認し、次に前記ハンドプレート１６０を所定の距離ｙ１だけ縮退させた後、さらに前記移載ハンド１５０をＸ軸方向左に移動させて、再度前記保管棚１２５の左壁に当接した時のＸ軸方向の移動距離をｘ１とし、前記ｘ１と前記ｙ１から、数式  θ２＝ＳＩＮ-1（ｘ１／ｙ１）により、回転角θ２を求める。そして、θ２−θ１により、前記保管棚の奥行き方向に対する歪み具合を補正するためのθ軸補正量が求められる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、新たな位置検出手段を必要とすることなく、創薬用自動保管庫にワーク搬送用として具備された移載用ハンドを用いて自動で全保管棚の（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸）に関する位置情報を一つ一つ算出し、その結果を記憶することができるため、その産業上の利用可能性は、きわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明が適用される創薬用自動保管庫のフロントパネルを外した状態を示した斜視図である。
【図２】本発明が適用される創薬用自動保管庫の筐体を外した状態を示した斜視図である。
【図３】本発明が適用される創薬用自動保管庫の手前側の保管棚を省略して描写した斜視図である。
【図４】本発明のＸ軸方向における駆動機構を示した概念図である。
【図５】本発明の駆動系の模式図である。
【図６】本発明によってθ軸位置からＸ軸位置を求める模式図である。
【図７】本発明によってＹ軸位置を求める模式図である。
【図８】本発明によってθ軸位置を求める模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  ・・・  創薬用自動保管庫
１１０  ・・・  筐体
１２０  ・・・  保管棚群
１２５  ・・・  保管棚
１３０  ・・・  観察機
１３２  ・・・  載置台
１４０  ・・・  天井フレーム
１４２  ・・・  垂直フレーム枠体
１５０  ・・・  移載用ハンド
１５２  ・・・  支柱
１６０  ・・・  ハンドプレート
１７０  ・・・  回転プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007161453.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007161453.tif 000007
【図６】
2007161453.tif 000008
【図７】
2007161453.tif 000009
【図８】
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