(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接触面を有し回転するカムと、被接触面に接触するように付勢されカムの回転に従って運動を行う従動体とを備え、カムの被接触面が複数のベアリングにより形成されてなるカム機構を備え、カムが２つのベアリングを支持するベアリング支持部材と、ベアリング支持部材を回転可能に支持する支軸からなり、２つのベアリングが、ベアリング支持部材に支軸を中心として対称に配置されてなるハンドリング装置を用いた試料攪拌装置。
【請求項２】
従動体が、開閉可能に支持され、かつ、閉じる方向に付勢された２つのハンドからなり、カムが両ハンドを開閉するように配置されてなる請求項１記載の試料撹拌装置。
【請求項３】
ベアリング支持部材を回転駆動するモータをさらに備える請求項１または２記載の試料撹拌装置。
【請求項４】
第１および第２駆動源と、２つのハンドを開閉可能に支持する第１支持部材と、第１支持部材を回転可能に支持する第２支持部材と、第１駆動源の駆動力によって第２支持部材を第１位置から第２位置まで往復移動させる移動部材と、第２駆動源によって駆動され２つのハンドを開閉させるための開閉部材とを備え、開閉部材は各ハンドに接触して両ハンドを押し開くベアリングを有し、開閉部材は第１位置において２つのハンドを開閉し、移動部材は第２支持部材の往復運動に対応して第１指示部材を正逆回転させる試料攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はカム機構を用いた試料攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、試料容器を立てたラックをつかんでロータへの出し入れを自動的に行うロボットハンドを備え、前記ロボットハンドは、内部にモータにより回転駆動するカムを備え、そのカムの形状は１種類の大円と１種類の小円から成っており、小円は１個のベアリングから成っていることを特徴とするハンド開閉カムが知られている（例えば、実開平５−４１６８８号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般にカム機構は、特殊な形状の被接触面（カム輪郭）を周縁に有して回転するカムと、被接触面に接触するように付勢された従動体からなり、従動体に往復直線運動又は往復角運動を行わせるようにしている。
【０００４】
しかしながら、カムと従動体との摩擦により、両者が摩耗するばかりでなく、カムの回転に大きなトルクを必要とする。また、カムの被接触面（カム輪郭）は、従動体に所定の軌跡に沿った運動を円滑に行わせるために複雑な曲線形状に加工する必要があり、その加工が容易でないという問題がある。
【０００５】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、カムと従動体との摩擦を軽減すると共に所望のカム輪郭を容易に形成することが可能なカム機構を用いた試料攪拌装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、被接触面を有し回転するカムと、被接触面に接触するように付勢されカムの回転に従って運動を行う従動体とを備え、カムの被接触面が複数のベアリングにより形成されてなるカム機構を備え、カムが２つのベアリングを支持するベアリング支持部材と、ベアリング支持部材を回転可能に支持する支軸からなり、２つのベアリングが、ベアリング支持部材に支軸を中心として対称に配置されてなるハンドリング装置を用いた試料攪拌装置を提供するものである。
上記ベアリングにはラジアルベアリングが好ましく市販のボールベアリング又はロールベアリングを用いることができる。
【０００７】
また、この発明は、従動体が、開閉可能に支持され、かつ、閉じる方向に付勢された２つのハンドからなり、カムが両ハンドを開閉するように配置されてもよい。
【０００９】
また、この発明は、ベアリング支持部材を回転駆動するモータをさらに備えてもよい。
【００１０】
さらにこの発明は別の観点から、第１および第２駆動源と、２つのハンドを開閉可能に支持する第１支持部材と、第１支持部材を回転可能に支持する第２支持部材と、第１駆動源の駆動力によって第２支持部材を第１位置から第２位置まで往復移動させる移動部材と、第２駆動源によって駆動され２つのハンドを開閉させるための開閉部材とを備え、開閉部材は各ハンドに接触して両ハンドを押し開くベアリングを有し、開閉部材は第１位置において２つのハンドを開閉し、移動部材は第２支持部材の往復運動に対応して第１支持部材を正逆回転させる試料攪拌装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のカム機構の一形態を示す構成説明図である。同図に示すように、カム機構１０１は、被接触面（カム輪郭）１０２を有し回転するカム１０４と、従動体１０５とを備える。
【００１２】
従動体１０５は、従動軸１０６により支持され、被接触面１０２に接触するように矢印Ａ方向に付勢される。そして、従動体１０５は、カム１０４の回転に従って、矢印Ｂ方向に揺動するように配置されている。カム１０４は、複数のラジアルベアリングＢ１〜Ｂ６を搭載したベアリング支持部材１０７を備え、ベアリング支持部材１０７は支軸１０３に支持され図示しない駆動源により回転し、ラジアルベアリングＢ１〜Ｂ６が被接触面１０２を形成している。従って、被接触面１０２と従動体１０５の摩擦がベアリングの作用で低減されるため、カム１０４を小さい回転トルクで回転駆動させることができる。
【００１３】
また、被接触面１０２の曲線形状は、ベアリングＢ１〜Ｂ６のベアリング支持部材１０７に対する配置位置を調整するだけで決定される。従って、被接触面の加工がきわめて容易になる。
なお、ラジアルベアリングＢ１〜Ｂ６の数，サイズは、被接触面の形状に応じて任意に選択することができる。
【００１４】
図２および図３は、図１に示すカム機構を適用したハンドリング装置の構成説明図である。これらの図に示すように、ハンドリング装置１１１は、開閉可能に支軸１１２によって支持された２つのハンド１１３，１１４と、ハンド１１３，１１４を閉じる方向に付勢する付勢部材（スプリング）１１５と、ハンド１１３，１１４間の支軸１１６により支持されてハンド１１３，１１４を開閉するためのカム１１７を備え、カム１１７はハンド１１３，１１４に接触してそれらを押し開くための２つのラジアルベアリングＢ１，Ｂ２を有する。
【００１５】
カム１１７は、ラジアルベアリングＢ１，Ｂ２を支持するベアリング支持部材１１８を備え、ベアリング支持部材１１８は支軸１１６を中心に図示しない駆動源によって回転するようになっている。ラジアルベアリングＢ１，Ｂ２は支軸１１６を通る直線上に支軸１１６を中心として対称に配置されている。
【００１６】
図２に示すベアリング支持部材１１８が９０度だけ時計方向又は反時計方向に回転すると、図３に示すようにラジアルベアリングＢ１，Ｂ２は、ハンド１１３，１１４をそれぞれ中心線ＣＬから角度θだけ押し開く。さらにベアリング支持部材１１８が９０度だけ時計方向又は反時計方向に回転すると、ハンド１１３，１１４は図２に示すように閉じられる。つまり、この動作によりハンドリングが行われる。
【００１７】
図４は、図２に示すハンドリング装置の変形例を示し、図２のカム１１７のベアリング支持部材１１８をベアリング支持部材１１８ａに置換したものである。ベアリング支持部材１１８ａは支軸１１６を通る直線上に支軸１１６に対して非対称に配置されたラジアルベアリングＢ１，Ｂ２を備える。その他の構成は図２のものと同等である。従って、ベアリング支持部材１１８ａが時計方向に９０度回転すると、ハンド１１３，１１４はそれぞれ中心線ＣＬから異なる角度θ１，θ２だけ開かれる。
【００１８】
逆に反時計方向に回転すると、ハンド１１３，１１４は中心線ＣＬからそれぞれθ２，θ１だけ開かれる。つまり、図４い示すハンドリング装置では２つのハンドの最大の開き角度を互いに異なるように設定できる。
【００１９】
図６は図２に示すハンドリング装置の他の変形例を示し、図２のカム１１７のベアリング支持部材１１８をベアリング支持部材１８ｂに置換したものである。ベアリング支持部材１１８ｂは支軸１６を囲んで分散するように配置された３つのラジアルベアリングＢ１，Ｂ２，Ｂ３を備える。その他の構成は図２のものと同等である。
【００２０】
従って、ベアリング支持部材１１８ｂが時計又は反時計方向に回転すると、３つのラジアルベアリングＢ１，Ｂ２，Ｂ３の内の少なくとも２つが順次ハンド１１３，１１４に接触し、ハンド１１３，１１４をそれぞれ異なるタイミングで異なる角度だけ開閉させることができる。
【００２１】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図７はこの発明によるカム機構およびハンドリング装置を用いた試料撹拌装置の正面から見た斜視図であり、図８は裏面から見た斜視図である。
【００２２】
図７に示すように、ベース１に支持板２が固定され、支持板２にはその上端部に第１ブラケット３とステッピングモータ８とが固定され、図８に示すように、中間部に第２ブラケット４、従動プーリ１２およびステッピングモータ２０が設置されている。図７に示すように、第２ブラケット４の突出端には従動プーリ７が支軸６を中心に回転できるように支持され、プーリ７はその側面に支軸６に対して対称に配置された２つのラジアルボールベアリング７ａ，７ｂを備え、カム機構を構成している。
【００２３】
図７に示すように、ステッピングモータ２０の出力軸２０ａには駆動プーリ２９が固定され、タイミングベルト３０がプーリ７とプーリ２９との間に懸架されて、プーリ７がモータ２０により駆動されるようになっている。
【００２４】
図８に示すように、ステッピングモータ８の出力軸８ａには駆動プーリ１０が固定され、プーリ１０とプーリ１２との間にはタイミングベルト５が懸架されている。
【００２５】
図７に示すように、支持板２の表面には、ガイドレール１１が垂直方向に設けられる。ガイドレール１１にはスライダ１３が垂直方向に摺動可能に嵌着されている。スライダ１３上にはプレート１５が固定され、さらにプレート１５は固定具１４（図８）によってタイミングベルト５に固定されている。
つまり、プレート１５は、モータ８の駆動により垂直方向に移動するようになっている。
【００２６】
図７に示すように、プレート１５には板状カム３４が支軸１６を中心に回転可能に設けられ、板状カム３４にはハンド１７，１８がそれぞれ支軸１９ａ，１９ｂを中心に回転可能に設けられる。
【００２７】
ハンド１７と１８は第１スプリング２１で接続され、第１スプリング２１はハンド１７と１８を互いに接近する方向に付勢し、付勢されたハンド１７と１８は突出部２５と２６の当接により停止している。
【００２８】
プレート１５に立設されたピン２２と板状カム３４に立設されたピン２３とは第２スプリング２４で接続され、第２スプリング２４は板状カム３４を支軸１６の周りに、図７において反時計方向に付勢し、板状カム３４は突出部３５に当接して停止している。
【００２９】
また、第１ブラケット３は、先端にラジアルベアリング２８を有するカム作動片２７を下向きに固定する。
プレート１５は、図７に示すように水平に突出するセンサ作動片３１を備え、この作動片３１は支持板２に設けられたフォトインタラプタからなる上限センサ３２ａと、下限センサ３２ｂを作動するようになっている。
【００３０】
図８に示すようにハンド１７と１８の裏側上部にはベアリング７ａ，７ｂと接触するためのカム接触部１７ａと１８ａが設けられ、先端には試料容器１００を抱くための弾性部材１７ｂと１８ｂが設けられている。
【００３１】
このように構成された試料撹拌装置の動作を次に説明する。
この試料撹拌装置は待機時にはハンド１７，１８は図７に示す位置に保持され、プーリ７のベアリング７ａ，７ｂも図７に示すように水平に整列している。この時、ハンド１７，１８は先端がプーリ７より若干上側に位置する状態にある。
【００３２】
そこで、図７に示すように試料容器１００が図示しないラック（搬送装置）によりハンド１７と１８の真下まで搬送されると、ステッピングモータ８が駆動して図９に示すようにハンド１７と１８を最下限まで下降させる。
【００３３】
下降の途中からベアリング７ａと７ｂがカム接触部１７ａと１８ａに接触してハンド１７と１８が開き、最下限位置でハンド１７と１８は試料容器１００の上部に対し接触することなく対向する。そこで、ステッピングモータ２０が作動してプーリ７が回転し図１０に示すようにベアリング７ａと７ｂが垂直方向に整列すると、ハンド１７と１８は、第１スプリング２１の付勢力により図１０に示すように互いに接近して試料容器１００の上部を掴む。
【００３４】
次に、ステッピングモータ８が駆動してプレート１５が上昇すると図１１に示すように板状カム３４がカム作動片２７のベアリング２８に当接する。
さらに、プレート１５が上昇すると、図１２に示すように板状カム３４がカム作動片２７のベアリング２８に押圧され、第２スプリング２４の付勢力に抗して軸１６を中心に時計方向に回転し試料容器１００が傾き始める。
【００３５】
そして、さらにプレート１５が上昇すると試料容器１００が図１３に示すように回転を開始し、プレート１５が最上限まで上昇すると、試料容器１００は図１１の垂直姿勢から１２０度の角度まで回転する。ここで、センサ作動片３１が上限センサ３２ａを作動させ、ステッピングモータ８が停止し、プレート１５の上昇動作が停止する。
【００３６】
次に、ステッピングモータ８が逆回転し、プレート１５が図１１に示す位置、つまり試料容器１００が垂直状態に戻る位置まで低下して停止する。そして、ステッピングモータ８は、プレート１５を図１１の位置から図１３の位置まで所定回数（例えば、１０回）往復させ、試料容器１００の揺動をくり返す。これによって試料容器１００内の試料が十分に撹拌される。
【００３７】
このようにして撹拌動作が終了すると、ステッピングモータ８は図１０の位置までプレート１５を下降させ試料容器をラックに再装填する。この時センサ作動片３１が下限センサ３２ｂを作動させるので、ステッピングモータ８が停止し、プレート１５の下降動作も停止する。
【００３８】
次に、ステッピングモータ２０が作動してプーリ７を図９に示す位置まで回転させる。これによって試験容器１００は、ハンド１７と１８から離脱する。
【００３９】
以上のようにして、この試料撹拌装置は、複数の試料容器１００についてラックからの取出し動作、撹拌動作およびラックへの再装填動作を連続的に行う。
【００４０】
図１４はこの発明の試料撹拌装置を適用した血液分析装置の平面配置図である。ラック２２６は、ここでは、１０本の試料容器２００が装着できるような試験管立て状の形状をしている。試料容器２００は試料として血液を収容している。
【００４１】
まず最初に、試料容器１００を収容したラック２２６が発送部２１２に縦一列に並べられると、全ラック２２６が矢印Ｃで示す方向に整列しながら前進し、その後、先頭のラック２２６が左方の移送部２１０に送出される。
【００４２】
移送部２１０の上方に血液分析装置２１８が配置されている。移送部２００により移送されるラック２２６は、血液分析装置２１８の撹拌装置２１１の真下で停止する。
【００４３】
そして、先頭の試料容器２００の試料が試料撹拌装置２１１で撹拌されると、ラック２２６が所定距離（試料容器２００の配列ピッチ）だけ移動して、撹拌の終了した試料容器から試料が吸引装置２１２により吸引される。
【００４４】
吸引された試料は定量部２１３で定量され、分析部２１４で分析される。吸引装置２１２の吸引動作の間に、撹拌装置２１１は次の試料容器２００の試料を撹拌する。ラック２２６は試料容器２００の配列ピッチずつ間欠的に搬送され、１０本分（１台のラック１２６に搭載した全試料容器）の試料の撹拌と吸引が終了すると、そのラック２２６はさらにＤ方向に搬送され、次のラック２２６の先頭の試料容器１００の撹拌が開始される。
【００４５】
容器１０本分の試料の撹拌と吸引の終わったラック２２６は最終的にはラック回収部２１６に矢印Ｅ方向に一列に回収される。なお、血液分析装置２１８における試料撹拌装置２１１には図７に示す試料撹拌装置が適用される。
【００４６】
【発明の効果】
この発明によれば、カム輪郭に沿って複数のベアリングを配置したので、カムと従動体との摩擦を軽減すると共に、所望のカム輪郭を容易に形成することが可能なカム機構と、それを用いたハンドリング装置および試料攪拌装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のカム機構を示す構成説明図である。
【図２】この発明のハンドリング装置を示す正面図である。
【図３】図２のハンドリング装置の動作説明図である。
【図４】図２のハンドリング装置の変形例を示す正面図である。
【図５】図４のハンドリング装置の動作説明図である。
【図６】図２のハンドリング装置の他の変形例の正面図である。
【図７】この発明による試料撹拌装置の正面から見た斜視図である。
【図８】図７に示す試料撹拌装置の裏面から見た斜視図である。
【図９】図７に示す装置の動作を示す斜視図である。
【図１０】図７に示す装置の動作を示す斜視図である。
【図１１】図７に示す装置の動作を示す斜視図である。
【図１２】図７に示す装置の動作を示す斜視図である。
【図１３】図７に示す装置の動作を示す斜視図である。
【図１４】図７に示す試料撹拌装置を用いた血液分析装置の平面配置図である。
【符号の説明】
１０１  カム機構
１０２  被接触面
１０３  支軸
１０４  カム
１０５  従動体
１０６  従動軸
１０７  ベアリング支持部材
Ｂ１〜Ｂ６  ラジアルベアリング
【図１】
0003922907.tif 000002
【図２】
0003922907.tif 000003
【図３】
0003922907.tif 000004
【図４】
0003922907.tif 000005
【図５】
0003922907.tif 000006
【図６】
0003922907.tif 000007
【図７】
0003922907.tif 000008
【図８】
0003922907.tif 000009
【図９】
0003922907.tif 000010
【図１０】
0003922907.tif 000011
【図１１】
0003922907.tif 000012
【図１２】
0003922907.tif 000013
【図１３】
0003922907.tif 000014
【図１４】
0003922907.tif 000015