(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体を保持して昇降させる本体ハンドリング装置と、
前記栓の昇降経路上に垂直光ビームを形成する第１センサと、
前記栓の昇降経路を横切る水平光ビームを形成する第２センサと、
前記第１センサの出力及び前記第２センサの出力に基づいて、前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する判定手段と、
前記本体ハンドリング装置の上方に配置され、前記容器本体が引き上げられた場合に当該容器本体に設けられた栓をつかんで開栓を実行する栓ハンドリング装置と、
前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めする位置決め手段と、
を含み、
前記栓の存在が確認された場合に開栓が実行されることを特徴とする開栓システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記位置決め手段は、前記栓の基準面を基準として、前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めすることを特徴とする開栓システム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記基準面は前記栓の上面であることを特徴とする開栓システム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、
前記位置決め手段は、前記栓ハンドリング装置の下部に設けられ、前記栓の上面に当接する栓受け部材を含み、
前記栓受け部材に対して前記栓の上面を当接することにより前記栓が位置決めされることを特徴とする開栓システム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムにおいて、
前記栓受け部材は、
その中央部に形成された窪みと、
その周辺部に形成され、下方側へ突出した張出部と、
を有し、
前記張出部の下面に前記栓の上面が当接することを特徴とする開栓システム。
【請求項６】
請求項５記載のシステムにおいて、
前記窪みは、前記栓の上面における中央部から上方に突出した突起部を収容する大きさを有することを特徴とする開栓システム。
【請求項７】
請求項４記載のシステムにおいて、
前記本体ハンドリング装置は、
前記栓受け部材に前記栓の上面が当接したことを検出する当接検出器と、
前記当接検出器によって当接が検出された場合に前記容器本体の上方への引き上げを停止させる制御部と、
を含むことを特徴とする開栓システム。
【請求項８】
請求項４記載のシステムにおいて、
前記本体ハンドリング装置は、前記栓受け部材に前記栓の上面が当接した場合にその当接時の衝撃を緩和する緩衝手段を有することを特徴とする開栓システム。
【請求項９】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記水平光ビームは前記栓の昇降経路における所定高さを横切るものである、ことを特徴とする開栓システム。
【請求項１０】
請求項９記載のシステムにおいて、
前記水平光ビームが遮断された時点で前記容器本体の上昇が停止され、その状態で前記垂直光ビームを利用して一定の高さ範囲内における物体の有無が検出されることを特徴とする開栓システム。
【請求項１１】
請求項９記載のシステムにおいて、
前記第１センサは、少なくとも開栓動作実行前に、前記容器本体の上方に位置決めされることを特徴とする開栓システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のシステムにおいて、
前記第１センサは、更に開栓動作実行後に、前記容器本体の上方に位置決めされることを特徴とする開栓システム。
【請求項１３】
容器本体を保持して昇降させる本体ハンドリング装置と、
前記栓の昇降経路上に垂直光ビームを形成する第１センサと、
前記栓の昇降経路を横切る水平光ビームを形成する第２センサを備え、前記本体ハンドリング装置によって前記容器本体が上方へ引き上げられる時に、前記容器本体に設けられた栓の基準面を検出する基準面検出器と、
前記第１センサの出力及び前記第２センサの出力に基づいて、前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する判定手段と、
前記容器本体に設けられた栓をつかんで開栓を実行する栓ハンドリング装置と、
前記本体ハンドリング装置及び前記栓ハンドリング装置の動作を制御する手段であって、前記栓の存在が確認された場合に前記検出された基準面に基づいて前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めする制御部と、
を含むことを特徴とする開栓システム。
【請求項１４】
請求項１３記載のシステムにおいて、
前記基準面は前記栓の上面であることを特徴とする開栓システム。
【請求項１５】
請求項１４記載のシステムにおいて、
前記基準面検出器は、前記栓の昇降経路の両側に配置された発光素子及び受光素子からなる前記第２センサであり、前記発光素子及び前記受光素子の間に形成される水平光ビームを前記栓が遮ることを利用して当該栓の上面が検出されることを特徴とする開栓システム。
【請求項１６】
請求項１５記載のシステムにおいて、
前記水平光ビームが前記栓の上面中央部から水平方向にシフトした上面周辺部を通過するように、前記発光素子及び前記受光素子が配置され、
前記栓の上面中央部の形態によらずにその上面が検出されることを特徴とする開栓システム。
【請求項１７】
請求項１３記載のシステムにおいて、
前記制御部は、前記基準面が検出された高さを基準レベルとし、その基準レベルから所定距離だけ前記容器本体を上昇させ、これにより前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めすることを特徴とする開栓システム。
【請求項１８】
請求項１３記載のシステムにおいて、
前記第１センサは、上方から前記上縁の内部位置に対して物体の有無を検出する有無検出器である、ことを特徴とする開栓システム。
【請求項１９】
請求項１８記載のシステムにおいて、
前記有無検出器としての第１センサは、少なくとも開栓動作実行前に、前記容器本体の上方に位置決めされることを特徴とする開栓システム。
【請求項２０】
請求項１９記載のシステムにおいて、
前記有無検出器としての第１センサは、更に開栓動作実行後に、前記容器本体の上方に位置決めされることを特徴とする開栓システム。
【請求項２１】
請求項１９又は２０記載のシステムにおいて、
前記有無検出器としての第１センサは、所定の高さ範囲内における物体の有無を検出する反射型の光センサであることを特徴とする開栓システム。
【請求項２２】
請求項１又は１３記載のシステムにおいて、
前記本体ハンドリング装置は、
互いに進退可能に対向配置され、ラックに収容された容器本体をその両側からつかむ一対の保持機構と、
前記一対の保持機構を昇降させる昇降機構と、
を含むことを特徴とする開栓システム。
【請求項２３】
請求項１又は１３記載のシステムにおいて、
前記栓ハンドリング装置は、
前記栓をつかむクランプ機構と、
前記クランプ機構を開閉駆動し、かつ、回転駆動する駆動機構と、
を含むことを特徴とする開栓システム。
【請求項２４】
請求項１又は１３記載のシステムにおいて、
前記栓ハンドリング装置を搭載した可動部材と、
前記可動部材を駆動する手段であって、開栓時には前記栓ハンドリング装置を前記本体ハンドリング装置によって保持された容器本体の上方に位置決めし、栓廃棄時には前記栓ハンドリング装置を廃棄場所の上方に位置決めする駆動部と、
を含むことを特徴とする開栓システム。
【請求項２５】
請求項２４記載のシステムにおいて、
前記可動部材は回転板であり、
前記開栓時には前記回転板の回転角度が第１回転角度に設定され、
前記栓廃棄時には前記回転板の回転角度が第２回転角度に設定されることを特徴とする開栓システム。
【請求項２６】
請求項２５記載のシステムにおいて、
前記回転板には更に前記栓の有無を検出する有無検出器としての前記第１センサが搭載され、
前記回転板の回転角度が前記第１回転角度である場合には前記有無検出器としての前記第１センサが退避位置に位置決めされ、
前記回転板の回転角度が前記第２回転角度である場合には前記有無検出器としての前記第１センサが前記本体ハンドリング装置によって保持された容器本体の上方に位置決めされることを特徴とする開栓システム。
【請求項２７】
各種の長さをもった容器本体及び各種の厚みをもった栓に対応して開栓を実施することが可能な方法であって、
前記栓の昇降経路上に形成される垂直光ビーム及び前記栓の昇降経路を横切って形成される水平光ビームを用いて前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する工程と、
前記容器本体を引き上げてその栓の基準面を栓受け部材に当接させることによって栓を位置決めする工程と、
前記位置決めされた栓を前記容器本体から取り外す工程と、
を含むことを特徴とする開栓方法。
【請求項２８】
各種長さをもった容器本体及び各種の厚みをもった栓に対応して開栓を実施することが可能な方法であって、
前記栓の昇降経路上に形成される垂直光ビーム及び前記栓の昇降経路を横切って形成される水平光ビームを用いて前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する工程と、
容器本体に設けられた栓の基準レベルを検出する工程と、
前記栓の基準レベルに基づいて、栓を位置決めする工程と、
前記位置決めされた栓を前記容器本体から取り外す工程と、
を含むことを特徴とする開栓方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は開栓システム及び開栓方法に関し、特に容器（容器本体）からその上部に設けられた栓を取り除くシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
検体前処理装置などに設けられる開栓装置は、試験管などの容器から、そこに設けられている栓を自動的に取り外す装置である。従来においては各種の開栓装置が提案されているが、様々なタイプの容器及び栓に対応する装置は実用化されていない。すなわち、容器の種類によって、その形状（特に長さ）は異なり、同様に、栓の種類によって、そのサイズ（特に厚み）は異なる。よって、装置の動作条件が固定的あるいは画一的であると、多様な容器や栓に対応して開栓を行うのが困難である。なお、栓にはスクリュー栓や押し込み栓といった種別の違いもある。
【０００３】
以上のように、従来の開栓装置は、あらかじめ設定された距離だけ容器や栓を昇降させたり、あらかじめ設定された直径に合わせて保持機構やつかみ機構を動作させたりするものでしかなかった。
【０００４】
近時、多様な容器及び栓が実用化されており、そのような様々な容器及び栓が混合して開栓装置に投入された場合においても、容器や栓の形態に自動的に動作条件を適応させ、しかも比較的簡易な構成で開栓を行うことが要望される。
【０００５】
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、信頼性の高い開栓を行えるようにすることにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、様々なサイズの容器や栓に対応できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、容器本体を保持して昇降させる本体ハンドリング装置と、前記本体ハンドリング装置の上方に配置され、前記容器本体が引き上げられた場合に当該容器本体に設けられた栓をつかんで開栓を実行する栓ハンドリング装置と、前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めする位置決め手段と、を含むことを特徴とする開栓装置に関する。特に、本発明は、前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する判定手段を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、本体ハンドリング装置によって容器本体が保持され、更にその容器本体が上方へ引き上げられる。そして、栓が栓ハンドリング装置に対して位置決めされ、その後、開栓が実行される。このように位置決め手段が設けられているので、例えば、栓の厚みが異なっても、あるいは、容器の長さが異なっても、栓ハンドリング装置に対して栓を適切に位置決めすることができる。
【０００９】
望ましくは、前記位置決め手段は、前記栓の基準面を基準として、前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めする。望ましくは、前記基準面は前記栓の上面である。つまり、栓の上面より下側の栓の胴部をつかむことになるので、栓の上面を基準にするのは合理的である。
【００１０】
望ましくは、前記位置決め手段は、前記栓ハンドリング装置の下部に設けられ、前記栓の上面に当接する栓受け部材を含み、前記栓受け部材に対して前記栓の上面を当接することにより前記栓が位置決めされる。当接を利用した位置決めであるので簡便かつ確実である。
【００１１】
望ましくは、前記栓受け部材は、その中央部に形成された窪みと、その周辺部に形成され、下方側へ突出した張出部と、を有し、前記張出部の下面に前記栓の上面が当接する。望ましくは、前記窪みは、前記栓の上面における中央部から上方に突出した突起部を収容する大きさを有する。
【００１２】
望ましくは、前記本体ハンドリング装置は、前記栓受け部材に前記栓の上面が当接したことを検出する当接検出器と、前記当接検出器によって当接が検出された場合に前記容器本体の上方への引き上げを停止させる制御部と、を含む。望ましくは、前記本体ハンドリング装置は、前記栓受け部材に前記栓の上面が当接した場合にその当接時の衝撃を緩和する緩衝手段を有する。
【００１３】
望ましくは、前記栓の昇降経路上に垂直光ビームを形成する第１センサと、前記栓の昇降経路における所定高さを横切る水平光ビームを形成する第２センサと、前記第１センサの出力及び前記第２センサの出力に基づいて、前記栓の有無を判定する手段と、を含む。望ましくは、前記水平光ビームが遮断された時点で前記容器本体の上昇が停止され、その状態で前記垂直光ビームを利用して一定の高さ範囲内における物体の有無が検出される。
【００１４】
望ましくは、前記第１センサは、少なくとも開栓動作実行前に、前記容器本体の上方に位置決めされる。望ましくは、前記第１センサは、更に開栓動作実行後に、前記容器本体の上方に位置決めされる。
【００１５】
（２）本発明は、容器本体を保持して昇降させる本体ハンドリング装置と、前記本体ハンドリング装置によって前記容器本体が上方へ引き上げられる時に、前記容器本体に設けられた栓の基準面を検出する基準面検出器と、前記容器本体に設けられた栓をつかんで開栓を実行する栓ハンドリング装置と、前記本体ハンドリング装置及び前記栓ハンドリング装置の動作を制御する手段であって、前記検出された基準面に基づいて前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めする制御部と、を含むことを特徴とする開栓装置に関する。特に、本発明は、前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する判定手段を有することを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、本体ハンドリング装置によって容器本体が保持され、更にその容器本体が上方へ引き上げられる。その際、基準面検出器によって、栓の基準面が検出される。そして、その基準面の高さに基づいて、栓ハンドリング装置に対して、栓が適切な高さに位置決めされる。このように、基準面のレベルを個別的に検出するので、例えば、栓の厚みに多様性があっても、あるいは容器本体の長さに多様性があっても、一定限度の下で、それらに対応して適切に栓の位置決めを行える。すなわち、栓ハンドリング装置によって栓をつかむ場合に、適切なつかみ位置を設定することができる。栓の位置決めは、栓自体の高さ調整によって行うようにするのが望ましいが、栓ハンドリング装置側の高さ調整を行うようにすることも考えられる。
【００１７】
望ましくは、前記基準面は前記栓の上面である。この栓の上面を検出することは比較的容易であり、また、その上面より下側の栓の胴部をつかむことになるので、栓の上面を基準にするのは合理的である。
【００１８】
望ましくは、前記基準面検出器は、前記栓の昇降経路の両側に配置された発光素子及び受光素子からなり、前記発光素子及び前記受光素子の間に形成される光ビームを前記栓が遮ることを利用して当該栓の上面が検出される。この構成によれば、比較的簡易かつ確実に基準面の特定を行える。
【００１９】
望ましくは、前記光ビームが前記栓の上面中央部から水平方向にシフトした上面周辺部を通過するように、前記発光素子及び前記受光素子が配置され、前記栓の上面中央部の形態によらずにその上面が検出される。あるタイプの栓には、その上面中央部に突起部が形成されているが、上記構成によれば、そのような突起部を基準面として誤認してしまう問題を回避できる。
【００２０】
望ましくは、前記制御部は、前記基準面が検出された高さを基準レベルとし、その基準レベルから所定距離だけ前記容器本体を上昇させ、これにより前記栓ハンドリング装置に対して前記栓を位置決めする。ここで、その所定距離は望ましくは固定された距離であるが、諸状況に応じて、可変するようにしてもよい。
【００２１】
望ましくは、前記栓の有無を検出する有無検出器を有する。この構成によれば、基準面検出器の検出結果の信頼性を向上できる。
【００２２】
望ましくは、前記有無検出器は、少なくとも開栓動作実行前に、前記容器本体の上方に位置決めされる。この構成によれば、例えば、容器本体に栓が設けられていない場合において、容器本体の上縁が基準面と誤認されてしまう問題などを回避できる。
【００２３】
望ましくは、前記有無検出器は、更に開栓動作実行後に、前記容器本体の上方に位置決めされる。この構成によれば、開栓の確認を行える。なお、上記基準面検出器を単独であるいは併用して、開栓の確認を行うようにしてもよい。
【００２４】
望ましくは、前記有無検出器は、所定の高さ範囲内における物体の有無を検出する反射型の光センサである。この構成によれば、基準面が検出された時点で、あるいはそれに前後して、物体検出を行うことにより、栓の存在を確認できる。所定高さ範囲としては、栓の厚みや容器本体の長さの多様性を考慮し、基準面が存在する可能性のある範囲として設定されるのが望ましい。これにより、容器本体内の液面などが栓として誤認される可能性を回避できる。
【００２５】
（３）望ましくは、前記本体ハンドリング装置は、互いに進退可能に対向配置され、ラックに収容された容器本体をその両側からつかむ一対の保持機構と、前記一対の保持機構を昇降させる昇降機構と、を含む。この構成によれば、一対の保持機構の間隔に自由度があり、一定限度で、様々な太さをもった容器本体をつかむことができる。つまり、基準面レベルに基づく栓の位置決めと相俟って、多様なタイプの容器本体や栓に対応することが可能である。
【００２６】
望ましくは、前記栓ハンドリング装置は、前記栓をつかむクランプ機構と、前記クランプ機構を開閉駆動し、かつ、回転駆動する駆動機構と、を含む。この構成によれば、クランプ機構が各種の栓の直径に対応して栓のつかみ動作を行い、また、クランプ機構が回転駆動されるため、スクリュー栓にも対応できる。栓の回転に伴って、クランプ機構を上方へ引き上げると共に、あるいは、それに代えて、容器本体を下方に引き下げるように制御してもよい。
【００２７】
望ましくは、前記栓ハンドリング装置を搭載した可動部材と、前記可動部材を駆動する手段であって、開栓時には前記栓ハンドリング装置を前記本体ハンドリング装置によって保持された容器本体の上方に位置決めし、栓廃棄時には前記栓ハンドリング装置を廃棄場所の上方に位置決めする駆動部と、を含む。
【００２８】
上記構成によれば、可動部材の駆動によって、栓ハンドリング装置の開栓動作及び廃棄動作に対応でき、つまり、簡易な構成で栓ハンドリング装置の搬送を行える。
【００２９】
望ましくは、前記可動部材は回転板であり、前記開栓時には前記回転板の回転角度が第１回転角度に設定され、前記栓廃棄時には前記回転板の回転角度が第２回転角度に設定される。
【００３０】
望ましくは、前記回転板には更に前記栓の有無を検出する有無検出器が搭載され、前記回転板の回転角度が前記第１回転角度である場合には前記有無検出器が退避位置に位置決めされ、前記回転板の回転角度が前記第２回転角度である場合には前記有無検出器が前記本体ハンドリング装置によって保持された容器本体の上方に位置決めされる。
【００３１】
（４）本発明は、各種の長さをもった容器本体及び各種の厚みをもった栓に対応して開栓を実施することが可能な方法であって、前記容器本体を引き上げてその栓の基準面を栓受け部材に当接させることによって栓を位置決めする工程と、前記位置決めされた栓を前記容器本体から取り外す工程と、を含むことを特徴とする開栓方法に関する。特に、本発明は、前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する工程を含むことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、各種長さをもった容器本体及び各種の厚みをもった栓に対応して開栓を実施することが可能な方法であって、容器本体に設けられた栓の基準レベルを検出する工程と、前記栓の基準レベルに基づいて、栓を位置決めする工程と、前記位置決めされた栓を前記容器本体から取り外す工程と、を含むことを特徴とする開栓方法に関する。特に、本発明は、前記容器本体の上縁を前記栓の上面として誤認することを回避しつつ前記栓の有無を判定する工程を含むことを特徴とする。
【００３３】
なお、栓及容器本体の両者に多様性がなく、ほぼ同じような形状であっても本発明に係る装置を利用することが可能であり、栓及び容器本体が常に同じ形状の場合であっても本発明に係る装置を利用することが可能である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。
【００３５】
図１には、本発明に係る開栓システムを上方から見た概略的な構成が示されている。この開栓システムは、ラック１０に収容された試験管などの容器本体１２から、その容器本体１２の上部開口に設けられている栓を取り除き、その栓を廃棄するシステムである。図１において、ラック１０はラック搬送路２０１上において搬送される。そのラック１０の搬送はラック搬送機構（図示せず）によって行われている。開栓処理の対象となる容器本体１２は、図１において符号２００によって示される開栓位置に位置決めされる。
【００３６】
回転板２０は、ラック１０の上方に設けられ、本実施形態において扇状の形態を有している。その回転板２０は、回転軸２２を中心として９０度回転する。回転板２０の回転は図示されていない回転駆動部によって行われる。ちなみに、図１において符号２０２は回転中心を表している。
【００３７】
回転板２０の一方側には、開栓ヘッド１６が固定的に取付られている。この開栓ヘッド１６は後に図６を用いて詳述するように、容器本体１２に設けられた栓をつかんで回転させ、これによって開栓を実施する機構である。一方、回転板２０の他方側には、栓の有無を検出するための第１センサ１８が設けられている。この第１センサ１８の具体的な構成例については後に図３等を用いて説明する。この第１センサ１８と開栓ヘッド１６は、図１に示されるように回転中心２０２から見て９０度の回転角度だけシフトした位置に設けられているが、当然このような構成には限られない。
【００３８】
本実施形態においては、第１センサ１８がポジションＡにあり、同時に、開栓ヘッド１６がポジションＢにある状態から、回転板２０を時計回り方向に９０度回転させると、廃棄ボックス２４の上方に開栓ヘッド１６が位置決めされ、すなわち開栓ヘッド１６がポジションＣの位置に到達し、その状態では、第１センサ１８がポジションＢに位置決めされる。その状態における回転板２０が図１において符号２０Ａによって表されている。また、その状態における開栓ヘッドが符号１６Ａによって示されている。廃棄ボックス２４は、開栓後における栓が廃棄される容器である。
【００３９】
ちなみに、一連の開栓工程に着目すると、最初に、栓の有無検出のため、第１センサ１８がポジションＢに位置決めされ、その状態においては、開栓ヘッド１６はポジションＣに退避される。その後、回転板２０が反時計回り方向に９０度回転し、その状態では、第１センサ１８がポジションＡに退避されるとともに、開栓位置２００の上方に開栓ヘッド１６が位置決めされる。すなわちポジションＢに開栓ヘッド１６が位置決めされる。その状態で開栓が実行され、その開栓後において、再び開栓ヘッド１６がポジションＣまで移送され、廃棄ボックス２４の上方において、取り外した栓が廃棄される。そして、このような交互の回転動作が繰り返されることになる。
【００４０】
図１に示されるように、開栓位置２００は、本体つかみユニット１４が固定的に設けられている。この本体つかみユニット１４は、後に図３を用いてその具体例を示すように、容器本体１２をつかんでそれを上昇させ、これによって容器本体１２に設けられた栓を開栓ヘッド１６に対して位置決めする機構である。
【００４１】
本実施形態においては、各種の長さ及び直径をもった容器本体１２に対応し、また、各種の厚み及び直径をもった栓に対応するため、以下に詳述するように、本体つかみユニット１４及び開栓ヘッド１６に、いくつかの工夫が施されている。
【００４２】
図２には、本実施形態に係る開栓システムの全体構成が機能ブロック図として示されている。制御部１５は本システムにおける各構成の動作制御を実行するものであり、この制御部１５は例えばマイクロコンピュータなどによって構成される。第１センサ１８は、図１に示したように、開栓位置２００において容器本体１２が上方に引き上げられた際に、容器本体１２に対して実際に栓が設けられているか否かを検出するものである。また、本実施形態においては、開栓後において実際に栓が取り外されたか否かを確認する場合においても、この第１センサ１８が利用されている。第１センサ１８は例えば後に説明するように反射型の光センサであって、所定距離範囲内における物体の有無を検出し、その検出結果を制御部１５に出力する。
【００４３】
第２センサ８３は、後に図３を用いて説明するように、容器本体を保持して上方に引き上げる際に栓の上面を基準面として検出するセンサである。本実施形態においては、この第２センサ８３は、所定高さ（制御原点高さ）に配置され、水平方向に光ビームを形成する発光素子及び受光素子からなるものであり、それらの発光素子及び受光素子は、容器本体の上方への搬送経路の両側に配置されている。このように、栓の上面すなわち基準面を検知することによって、容器本体の長さに多様性があっても、また、栓の厚みに多様性があっても、常に栓の基準高さを認識することができ、よって、その栓の上面から下方に所定距離だけ下がった位置として、適切なつかみ位置を設定することが可能である。すなわち、図１に示した開栓ヘッド１６に対して栓を適切に位置決めすることが可能である。この第２センサ８３の出力信号は制御部１５に出力されている。制御部１５は、第１センサ１８の出力センサ及び第２センサ８３の出力信号に基づいて開栓動作の制御を実行している。
【００４４】
また、図２に示されるように、制御部１５は、ラック搬送機構２１、本体つかみユニット１４、開栓ヘッド１６及び回転駆動部１９の動作制御を行っている。ここで、ラック搬送機構２１は、図１に示したようにラック１０をラック搬送路２０１上において搬送するための機構であり、本体つかみユニット１４は、本体ハンドリング装置として機能するものである。また、開栓ヘッド１６は、上述したように栓ハンドリング装置として機能するものであり、回転駆動部１９は、図１に示した回転板２０を駆動するモータなどによって構成される。もちろん、本実施形態に係る開栓システムは、図２に示した構成以外にも、各種の構成を有しているが、図２あるいは他の図においてはそれが図示省略されている。この開栓システムは、例えば検体前処理装置の構成の一部として組み込むこともできる。
【００４５】
図３には、上述した本体つかみユニット１４の具体的な構成例が示されている。この本体つかみユニット１４は、ラック１０の両側、すなわち開栓対象となった容器の両側に配置された一対のステージ３０Ｒ，３０Ｌを有している。また、本体つかみユニット１４は、一対のステージ３０Ｒ、３０Ｌを水平方向に運動させる手段として、ステージ３０Ｒ，３０Ｌを互いに近づけたり、遠ざけたりする水平駆動部３２を有している。さらに、本体つかみユニット１４は、一対のステージ３０Ｒ，３０Ｌにおける保持機構６４，６６を上下方向に駆動する垂直駆動部３４を有している。以下に、それらの構成について詳述する。
【００４６】
まず、水平駆動部３２について説明すると、モータ３６の回転軸には、カップリング３８を介して送りネジ４０が連結されている。この送りネジ４０はラック搬送路と直交する方向に伸長しており、その送りネジ４０にはナットブロック４２，４４が螺合している。送りネジ４０の右側と左側はそれぞれ逆向きのネジ部を構成しており、送りネジ４０を一方方向に回転させるとナットブロック４２，４４が互いに近づく方向に運動し、送りネジ４０を反対方向に回転させると、２つのナットブロック４２，４４が互いに離れる方向に運動する。ここで、各ナットブロック４２，４４は、それぞれステージ３０Ｒ，３０Ｌの台座として機能するものである。
【００４７】
次に、垂直駆動部３４について説明すると、モータ５０の回転軸は、カップリング５２を介してスプライン軸５４に連結されている。このスプライン軸５４は各ステージ３０Ｒ，３０Ｌの水平方向の運動を許容しつつも、２つの保持機構６４，６６を上下方向に運動させるために回転力を伝達するものである。図３に示す例では、ステージ３０Ｒ，３０Ｌにおけるフレーム４６，４８は、上記のナットブロック４２，４４に固定連結されており、それらのフレーム４６，４８はナットブロック４２，４４から上方へ伸長した形態を有する。
【００４８】
各フレーム４６，４８の下側には、軸受け４６Ａ（ステージ３０Ｌについては符号を省略）が形成され、そこには上記のスプライン軸５４が挿通している。各ステージ３０Ｒ，３０Ｌには回転自在な駆動ローラ５６（ステージ３０Ｒについては符号が省略）が設けられ、スプライン軸５４が回転すると、その駆動ローラ５６が回転する。また、ステージ３０Ｒ，３０Ｌにはその上部に回転自在に従動ローラ５８（ステージ３０Ｒについては符号が省略）が設けられ、駆動ローラ５６と従動ローラ５８との間にはベルト６０，６２が掛けわたされている。よって、モータ５０が回転すると、その回転向きに応じてベルト６０，６２が運動することになる。
【００４９】
ステージ３０Ｒ，３０Ｌには、それぞれ上記の保持機構６４，６６が搭載されており、各保持機構６４，６６はそれぞれスライドブロック６８，７０と、チャッキング用のＶ溝を有する保持部材７６，７８とを有している。スライドブロック６８，７０はフレーム４６，６８に形成されたレール４６Ｂ（ステージ３０Ｌについては符号が省略）上を上下方向にスライド運動するものである。また、それらのスライドブロック６８，７２は連結部６８Ａ，７０Ａを有し、連結部６８Ａ，７０Ａがベルト６０，６２に固定されている。すなわち、ベルト６０，６２が運動すると、保持機構６４，６６が上下方向に運動する。
【００５０】
保持部材７６，７８は、スライドブロック６８，７０に対して軸部材によって支持されており、具体的には、スプリング７２，７４によってつかみ方向に一定の付勢力が与えられた状態で、スライドブロック６８，７０に取付けられている。すなわち、このスプリング７２，７４は、容器本体１２の両側を一対の保持部材７６，７８で挟んでつかむ際におけるつかみ力を規定するものである。もちろん、その場合においては、上述した水平駆動部３２が動作し、２つのステージ３０Ｒ，３０Ｌがそれぞれ互いに近接する方向に運動することによって、容器本体１２のクランプがなされる。ちなみに、そのような容器本体１２のクランプは、保持機構６４，６６が下方位置に位置決めされた状態において行われ、そのクランプ後に垂直駆動部３４の作用によって一対の保持機構６４，６６が容器本体１２を保持した状態のまま上方に引き上げられる。
【００５１】
図３に示す構成によれば、ステージ３０Ｒ，３０Ｌを一定範囲内において対向運動させることができるので、容器本体１２が各種の直径を有していても、一定限度で、そのような直径の多様性に対応して確実に容器本体１２をつかみ保持することが可能である。ちなみに、そのつかみ保持する高さは、ラック１０の上面を基準とした所定高さに設定されるのが望ましい。
【００５２】
図３に示す構成において、容器本体１２の昇降経路の両側には、図２に示した第２センサ８３を構成する発光素子８６及び受光素子８４が所定高さにおいて固定的に設けられている。図３に示す構成例では、ステージ３０Ｒ，３０Ｌに対してアーム８０，８２を介して発光素子８６及び受光素子８４が取付けられているが、当然このような構成には限られない。発光素子８６と受光素子８４との間には光ビーム２０３が形成され、一対の保持機構６４，６６によって容器本体１２をつかんでその容器本体１２を上方に引き上げると、容器本体１２の上部に取付けられた栓１３が光ビーム２０３を横切る。よって、受光素子８４における出力信号のレベルが変化し、これをもって栓１３の存在、より詳しくは栓１３における基準面としての上面の高さを検知することが可能となる。これについては、後に図４及び図５を用いて詳述することにする。
【００５３】
また、開栓対象となった容器本体１２の上方には、図１に示したように、回転板２０の下面に取付けられた第１センサ１８が位置決めされ、その第１センサ１８によって光ビーム２０４が形成され、その光ビーム２０４の軸上における所定範囲において物体検出がなされる。このように２つの光ビーム２０３，２０４を直交させて形成することにより、例えば容器本体１２に栓１３が設けられていない場合において、容器本体１２の上縁を栓１３の上面として誤認してしまう場合などを回避できるという利点がある。もちろん、栓の有無を検出するセンサ、あるいは栓の上面を検出するセンサとしては、他の各種の構成を採用することができる。
【００５４】
図４及び図５には、上述した光ビーム２０３，２０４が示され、（Ａ）は水平方向から見た様子が示されており、（Ｂ）には上方向から見た様子が示されている。図４においては容器本体１２に対して上面が平坦な形態をもった栓１３が取付られている。図４に示されるように、光ビーム２０３は、栓１３の上面中央部から水平方向に若干シフトした位置を通過するように設定されており、また光ビーム２０４は栓１３の中心に設定されている。容器本体１２を上方に引き上げると、栓１３によって光ビーム２０３が遮られ、そのタイミングにおいて栓１３の上面レベルが検知される。その時点において光ビーム２０４によって物体検出を行えば栓１３の存在を確認することができる。仮に、そのときに物体検出が行えない場合には、容器本体１２に栓１３が取付けられておらず、したがって容器本体１２の上縁が光ビーム２０３を遮った可能性があり、その場合においてはエラー処理が実行される。上記から明らかなように光ビーム２０４は容器本体１２の上縁を避けてその内部を通過するように設定される。
【００５５】
図５に示されるように、栓３００の上面中央部に上方に突出した突起部３０２が設けられている場合、本実施形態においては、図５（Ｂ）に示すように、光ビーム２０３が栓３００の上面中央部から水平方向にシフトした位置に設定されているため、上記の突起部３０２に影響されずに栓３００の上面を正確に検知することが可能である。この場合において、図４に示した構成と同様に、光ビーム２０４を栓３００の中心に位置決めするようにしてもよいが、より栓の有無を正確に判定するために、光ビーム２０４の位置を若干シフトし、つまり、符号２０４Ａで示されるように、栓３００の中央部からややシフトした位置に光ビーム２０４が設定されるようにしてもよい。
【００５６】
いずれにしても、上述したように、本実施形態によれば、栓１３の上面の高さを各栓ごとに検知し、その上面の高さを基準レベルとして栓の位置決めを行えるため、上述したように容器本体１２の長さや栓１３の厚みにある程度の幅があったとしても、そのような多様性を許容し信頼性のある開栓処理を実行できるという利点がある。
【００５７】
次に図６を用いて、図１に示した開栓ヘッドの具体的な構成例について説明する。
【００５８】
開栓ヘッド１６は、上述したように栓ハンドリング装置として機能するものであり、その開栓ヘッド１６は回転板２０の下側に取付けられている。
【００５９】
外フレーム１００は、中空の円筒形状をもったケース部材であり、その外フレーム１００の内部には、ベアリング機構１０１によって回転自在に保持された内部ユニット１０２が収容されている。内部ユニット１０２は回転ユニットとして機能するものである。
【００６０】
内部ユニット１０２において、中空の円筒形状をもった内フレーム１０８は、内部ユニット１０２の筐体を構成するものであり、その内フレーム１０８の中心軸上には回転自在に回転軸１１０が設けられている。回転軸の上端１１０Ｂは駆動端であって、その上端１１０Ｂにはプーリー１１３が連結されている。プーリー１１３にはベルト１１５が巻回されており、図示されていない単一の駆動モータからの回転力がベルト１１５及びプーリー１１３を介して回転軸１１０に伝達される。内フレーム１０８の下部には軸受け１０８Ｃが形成されている。そして、その軸受１０８Ｃは回転軸の下端１１０Ｃを進退可能すなわち上下動可能に回転自在に保持している。回転軸１１０には台形ネジとしてネジ部１１０Ａが形成されており、そのネジ部１１０Ａには、カム部材として機能するナット部材１１２が内フレーム１０８に対して回転規制された状態で螺合している。ナット部材１１２の前後運動すなわち上下運動が許容されている状態では、回転軸１１０が正回転すると、ナット部材１１２が前進方向すなわち下方向に運動する。一方、回転軸１１０が逆回転すると、ナット部材１１２が後退方向すなわち上方向に運動する。ちなみに内フレーム１０８の上部には開口１０８Ａが形成され、その開口１０８Ａ内を回転軸１１０が挿通している。
【００６１】
ナット部材１１２には、図示されるように斜面１１４が形成されている。この斜面１１４は、以下に説明する複数のアーム１２０を開閉運動させるために機能する。
【００６２】
ちなみに、図６において、ナット部材１１２は、内フレーム１０８に対して、昇降自在に設けられているが、その回転については規制されている（換言すれば、内部ユニット１０２が回転すると、ナット部材１１２も一緒に回転するように構成されている）。その手段としては、ナット部材１１２に設けられたピン及び内フレーム１０８に形成された上下方向の溝を挙げることができる（図示省略）。すなわち、溝にピンを係合させ、ピンの上下動を許容しつつも、ナット部材１１２の回転をピンを介して内フレーム１０８に伝達するものである。他の手段としては、ナット部材１１２を角錐形状とし、各斜面１１４と各駆動端１２８との当接関係によって、ナット部材１１２を昇降可能にしつつ、かつ、内フレーム１０８と一体回転させるようにしてもよい。
【００６３】
図６に示す実施形態においては、一例として２つのアーム１２０が示されている。もちろん３つあるいはそれ以上のアーム１２０を設けるようにしてもよい。
【００６４】
各アーム１２０は図示されるように「く」の字の固定形状をもっており、その屈曲部が回転軸１２６を構成している。その回転軸１２６の上側部分が第１部分１２２であり、その回転軸１２６の下側部分が第２部分１２４である。アーム１２０はその回転軸１２６を回転中心として回動する。第１部分１２２の先端は、駆動端１２８であり、その駆動端１２８は上記の斜面１１４に当接している。ナット部材１１２が進退運動すると、それに伴って駆動端１２８が斜面１１４上をスライド運動する。すると、そのスライド運動に伴って、駆動端１２８が水平方向に離れたり近接したりすることになり、その結果、アーム１２０における第２部材１２４が開閉運動することになる。アーム１２０の下端には爪１３０が形成されており、各アーム１２０が閉じ運動すると、各爪１３０によって栓１３の側面が狭持され、すなわち栓１３がクランプされる。すなわち、これらの複数のアーム１２０によってクランプ機構１０６が構成されている。
【００６５】
ちなみに、各アーム１２０に対しては、弱い付勢力を発揮する解放バネなどによって常につかみ解放方向に弱い勢力が及ぼされている。そのようなバネは、斜面１１４と駆動端１２８との間に設けるようにしてもよいし、回転軸１２６に設けるようにしてもよく、それ以外にも各種の構成例を採用できる。
【００６６】
図６において、外フレーム１００内の上部にはブレーキ機構１０４が設けられている。このブレーキ機構１０４は本実施形態においてブレーキ板１３１及び複数のスプリング１３６によって構成される。複数のスプリング１３６はブレーキ板１３１を常に下側方向に付勢する手段である。ここで、ブレーキ板１３１はベース部材１３２及びその表面に設けられたブレーキシュー部材１３４によって構成される。ベース部材１３２の中央部分には貫通孔が形成されており、その貫通孔には回転軸１１０の上端１１０Ｂが回転自在に挿通している。図６においては、栓１３がクランプ機構１０６によってつかまれ、しかも回転軸１１０が後退方向すなわち上方に引き上げられて回転軸１１０に形成された、肩部１１０Ｄによってブレーキ板１３１が押し上げられた状態が示されている。しかし、そのようなつかみ状態以外においては、ブレーキ板１３１は内フレーム１０８の上面１０８Ｂに押圧当接しており、すなわちブレーキ板１３１によって内部ユニット１０２の回転が規制される。すなわち、初期状態においては、ナット部材１１２が後退位置にあり、同時に、回転軸１１０は上記のスプリング１３６の作用によって前進方向すなわち下方向に押し出された状態にあり、同時に、ブレーキ機構１０４によって内部ユニット１０２の回転が規制された状態にある。その状態から、回転軸１１０を正回転させると、ネジ部１１０Ａとナット部材１１２の螺合関係により、ナット部材１１２が回転軸１１０に対して相対的に前進運動すなわち下方への運動を開始し、それに伴って各アーム１２０の駆動端１２８が斜面１１４を駆け上がることになる。すなわち各駆動端が互いに離れる方向に運動する。すると、アーム１２０における作用端（すなわち爪１３０）がそれぞれ互いに近接する方向に運動し、その結果、栓１３の側面がつかまれる。そのつかみ力が一定値に到達すると、具体的にはそのつかみ力が複数のスプリング１３６の総和力を上回ると、ナット１１２の前進運動が停止し、それと同時に回転軸１１０の正回転運動がそれ自身を後退運動に転換される。すなわち回転軸１１０が上方に運動し始め、それに伴って肩部１１０Ｄの作用によりブレーキ板１３１が上方に若干持ち上げられ、その時点において内部ユニット１０２の回転が許容されることになる。すなわち、回転軸１１０の正回転運動がそのまま内部ユニット１２０の正回転運動として伝達される。その状態では、内部ユニット１２０が一体的に回転し、同様にクランプ機構１０６によって保持された栓１３も回転する。
【００６７】
以上のように、図６に示す構成によれば、回転軸１１０に対して回転力を伝達するだけで、栓１３に対する一定のつかみ力を自動的に形成することができ、その一定のつかみ力が得られた時点から自動的に栓１３の回転を行わせることができる。特に、栓１３の直径によらずに一定のつかみ力を発揮することができるので信頼性あるクランプを実現でき、しかもそのような直径にあわせて回転運動の動作タイミング（条件）を適応的に設定できるという利点がある。ちなみに、クランプ機構１０６によるつかみ力の調整は上述した複数のスプリング１３６の付勢力を調整することによって容易に可変することができる。なお、この動作に関して、上記の各アーム１２０を付勢する弱いバネの作用は事実上無視できる。
【００６８】
なお、後に説明するように、開栓ヘッド１６の動作に連動して、本体つかみユニット１４が容器本体１２を下方に一定距離引き下げる動作を実行しており、これによって上述した栓１３の回転運動と相俟って、栓１３を容器本体１２から取り外すことが可能となっている。
【００６９】
なお、上記構成によれば、いわゆる押込栓及びスクリュー栓の両者に対応できるという利点もある。
【００７０】
栓１３の廃棄時の動作について説明すると、図１に示した廃棄ボックス２４の上方には、当接部材（図示せず）が設けられており、栓１３の廃棄時には、図６に示されるように内フレーム１０８の下段に設けられた回転止め部材１１１の側面が上記の複数の当接部材に当接し、その当接によって回転止め部材１１１の回転が阻止される。よって、その状態において回転軸１１０を逆回転させると、ネジ部１１０Ａとナット部材１１２の螺合関係によってナット部材１１２が後退運動し、それに伴って回転軸１１０自体も前進方向に運動して元の位置に戻る。このナット部材１１２の後退運動により複数のアーム１２０が開くことになり、その結果、栓１３が爪１３０から解放されて下方に落下し、具体的には図１に示した廃棄ボックス２４内に落とし込まれることになる。
【００７１】
図７及び図８には回転止め部材１１１についてのいくつかの例が示されている。図７に示す例では、回転止め部材１１１が円形板として構成されている。その回転止め部材１１１には例えば２つのアームを通過させる開口１４２，１４４が形成されている。廃棄ボックス２４の上方に開栓ヘッドが位置決めされた状態においては、符号１１１’で示されるように回転止め部材１１１がまさつ板１４０に当接し、これによって回転止め部材１１１の回転すなわち図６に示した内部ユニット１０２の回転が阻止される。
【００７２】
図８に示す構成例においては、回転止め部材１１１が三角板として構成されている。図６に示したクランプ機構１０６が３つのアームを有する場合には、このような三角板を利用するのが望ましく、各アームを三角板の各辺における中央部付近に回り込ませることができる。
【００７３】
図８（Ａ）及び（Ｂ）に２つの動作例が示されるように、廃棄ボックス２４の上方には２つのアーム１３６Ａ，１３８Ａによって支持された２つの回転ローラ１３６，１３８が設けられている。それらの２つの回転ローラ１３６，１３８の間の距離は三角板の一辺の長さよりもやや短く設定されている。よって、（Ａ）に示すように、開栓ヘッド１６を回転中心２０２を中心として回転させて廃棄ボックス２４の上方に位置決めすると、回転止め部材１１１の回転角に応じて当該回転止め部材１１１が回転し、その回転が２つの回転ローラ１３６，１３８の当接によって最終的に規制される。（Ａ）にはそれが符号１１１Ａ，１１１Ｂによって示されている。これと同様に、（Ｂ）に示すように、回転止め部材１１１が他の回転角度にある場合においても、符号１１１Ｃで示されるように、その頂点部分がいずれかの回転ローラ１３６，１３８に当たると、回転止め部材１１１が自然に回転し、最終的に符号１１１Ｄで示されるように２つの回転ローラ１３６，１３８の間に三角形状の回転止め部材１１１が落とし込まれた状態でその回転が阻止されることになる。よって、そのような回転が阻止された状態で、図６に示した回転軸１１０を逆回転させれば、アーム１２０を開き動作させて栓１３を円滑に解放することが可能になり、回転軸１１０やナット部材１１２を原点位置に復帰させることが可能となる。
【００７４】
次に、図９を用いて本実施形態に係る開栓システムの動作例を説明する。
【００７５】
まず、Ｓ１０１においては、図１に示したように、開栓対象となる容器本体１２が開栓位置にセットされるように、ラック１０が位置決めされる。Ｓ１０２では、本体つかみユニット１４によって容器本体１２が保持される。そして、Ｓ１０３では、本体つかみユニット１４によって、保持されている容器本体１２が上方に引き上げられる。
【００７６】
Ｓ１０４では、その引き上げ過程において、図３に示した第２センサ（発光素子８６，受光素子８４）によって栓の上面が検知された否か、すなわち光ビーム２０３が遮られたか否かが判断され、第２センサの出力信号がＯＮすなわち上面検知を表した場合には、Ｓ１０５において本体つかみユニット１４による容器本体１２の上昇が停止される。その停止位置が原点高さとして利用されることになる。
【００７７】
Ｓ１０６では、図１に示した第１センサ１８によって、容器本体１２の上方において物体検知が遂行され、この場合において栓１３の存在が確認できなければ、Ｓ１０７においてエラー処理が実行される。一方、栓の存在が確認できれば、Ｓ１０８において、図１に示したように、回転板２０が反時計回り方向に９０度回転され、これによって開栓位置２００の上方に開栓ヘッド１６が位置決めされる。
【００７８】
そして、Ｓ１０９では、原点高さにある容器本体が所定距離（例えば２ｃｍ）だけ上方に引き上げられ、これによって開栓ヘッド１６に対して栓の高さが適正に位置決めされる。
【００７９】
Ｓ１１０においては、開栓ヘッド１６による開栓が実行される。この場合においては、その開栓の動作に連動して、本体つかみユニット１４によって容器本体１２が下方に所定距離だけ引き下げられる。そして、最終的には上述したＳ１０５における停止位置と同じ高さまで容器本体が引き下げられる。
【００８０】
Ｓ１１１においては、第２センサの出力信号がモニタリングされ、この場合において第２センサの出力信号がＯＮすなわち光ビームが遮られている状態になっている場合には、開栓が適正になされなかった可能性があるため、処理がＳ１０７に移行する。
【００８１】
一方、Ｓ１１１において開栓が適正になされたと判断された場合には、Ｓ１１２において、図１に示した回転板２０が時計回り方向に９０度回転され、これによって開栓位置２００の上方に第１センサ１８が位置決めされ、それと同時に、廃棄ボックス２４の上方に、取り外した栓を保持した開栓ヘッド１６が位置決めされる。そして、その状態では、Ｓ１１３に示されるように、つかんだ栓を解放することによって廃棄ボックス２４内に栓が落とし込まれる。これと並行して、Ｓ１１４において、第１センサ１８によって物体検知が行われ、すなわち開栓が適正になされたことが再度確認される。ここで、第１センサによって物体検知がなされた場合には開栓処理が適正になされなかったものと判断し、処理がＳ１０７に移行する。
【００８２】
一方、Ｓ１１４において開栓処理が適正になされたと判断された場合には、本体つかみユニット１４が開栓後の容器本体１２を図１に示したラック１０へ戻す下降搬送を遂行する。そして、Ｓ１１６において、さらにこの処理を続行する場合には上記のＳ１０１からの各工程が繰り返し実行される。
【００８３】
図１０には、図９に示した主要な工程における動作内容が概念的に示されている。上述したように、Ｓ１０３においては本体１２が上方に引き上げられ、Ｓ１０４においては栓１３の上面が検知された時点をもって容器本体１２の上昇が停止される。その状態において、Ｓ１０６では光ビーム２０４によって物体検知がなされ、この場合においては、例えば、光ビーム２０３のレベルを基準とした上下の一定範囲Ｇ内における物体検知がなされる。
【００８４】
Ｓ１０９では、容器本体１２が所定距離Ｈ１だけ上方に引き上げられ、栓１３が開栓ヘッドに対して適正に位置決めされる。
【００８５】
Ｓ１１０においては、開栓ヘッドによる栓のつかみ後の栓の回転に伴って容器本体１２が所定距離Ｈ２だけ下方に引き下げられる。
【００８６】
Ｓ１１４においては、開栓後において、容器本体１２がＳ１０４と同様の高さに位置決めされ、その状態において光ビーム２０４を利用して物体検知がなされる。この場合において所定の範囲Ｇ内に物体が存在しなければ、開栓が適正であったと判定される。Ｓ１１５においては開栓後の容器本体１２が下方に引き下げられ、ラック上に戻される。
【００８７】
もちろん、図９及び図１０に示した動作例は一例であって、これ以外にも各種の動作例を採用することが可能である。
【００８８】
図１１には、図９に示したＳ１１０における開栓ヘッドの動作がフローチャートとして示されており、図１２は、図９に示したＳ１１３における栓廃棄時の開栓ヘッドの動作がフローチャートとして示されている。
【００８９】
図１１において、Ｓ２０１では、図６に示した開栓ヘッド１６において、回転軸１１０に対する回転が開始される。これにより、Ｓ２０２に示されるように、ナット部材１１２が前進運動を開始し、これに伴ってクランプ機構１０６がつかみ運動する。すなわち各爪１３０が互いに近接する方向に運動する。そして、栓１３のつかみが完了すると、すなわちナット部材１１２の前進運動が停止すると、この状態では、Ｓ２０３に示されるように、複数のスプリング１３６による付勢力Ｆ１と、駆動端１２８がナット部材１１２に及ぼす上方への突き上げ力Ｆ２とが釣り合った状態となり、それに引き続いて回転軸１１０を回転させると、Ｓ２０４に示されるように、Ｆ１よりもＦ２が上回ることになり、その結果、回転軸１１０の肩部１１０Ｄがブレーキ板１３１を上に押し上げる。すると、Ｓ２０５で示されるように、内部ユニット１０２の回転規制状態が解消されて、回転軸１１０の回転に伴って内部ユニット１０２が回転運動する。そして、所定数の回転を行わせた後、Ｓ２０６に示されるように、駆動モータの動作が停止され、これによって内部ユニット１０２の回転も停止する。
【００９０】
次に、図１２に示すように、栓の廃棄時においては、図１に示したように、廃棄ボックス２４の上方に開栓ヘッド１６が位置決めされ、その状態では図７及び８を用いて説明したように、回転止め部材１１１の回転が阻止される。すなわち内部ユニット１０２の回転が阻止される。
【００９１】
図１２におけるＳ３０２では、駆動モータによって回転軸に対して逆方向の回転力が伝達され、すると、Ｓ３０３に示されるように、回転軸１１０が元の位置に復帰するとともに、それに伴ってナット部材１１２が後方に後退し、元の位置に復帰する。すると、そのような過程において、Ｓ３０４で示すように、今までつかまれていた栓がクランプ機構１０６から解放され、その栓が廃棄ボックス２４内に落下する。その後、駆動モータの逆回転動作が停止し、それがＳ３０５に示されている。
【００９２】
次に、実用性の高い他の実施形態に係る開栓システムについて説明する。
【００９３】
この実施形態に係るシステムは、上記図１乃至図８などに示した構成との対比において、主に、栓の位置決めに係る手段と、本体つかみユニットにおけるステージの構成と、が異なっている。図１乃至図８に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
図１３には、本体つかみユニット１４の部分的構成（特に、図３に示した実施形態と異なる構成）が示されている。本体つかみユニット１４は、２つのステージを有しているが、図１３においては一方のステージ３０Ｌのみが示されており、他のステージはステージ３０Ｌと同様の構成を有する。
【００９５】
ステージ３０Ｌは起立したフレーム４８を有し、そのレール４８Ｂ上には上スライドブロック４０１及び下スライドブロック４０２が上下動可能に取り付けられている。上スライドブロック４０１と下スライドブロック４０２の間には、圧縮バネとしてのスプリング４０４が設けられ、下スライドブロック４０２に対して上スライドブロック４０１は一定距離を限度として上方へ弾性付勢されている。下スライドブロック４０２は連結部４０２Ａを有し、その連結部４０２Ａを介して、下スライドブロック４０２がベルト６０に連結されている。つまり、下スライドブロック４０２は駆動側スライドブロックであり、上スライドブロック４０１は従動側スライドブロックであり、両者は通常、一体的に上下運動する。
【００９６】
図１３に示されるように、上スライドブロック４０１には当接センサ４０６が設けられている。開栓に先だって、後述のように、栓１３の位置決め（当接状態の形成）がなされるが、その場合に、上スライドブロック４０１の上方への運動が強制停止すると、下スライドブロック４０２の上方への運動により、下スライドブロック４０２に形成された接触子４０２Ｂが当接センサ４０６に接触する。すると、図示されていない制御部が、当接センサ４０６の出力信号に基づいて栓１３の当接を判定し、同時に、ベルト６０の駆動を停止する。このような当接状態の形成及び上昇制御によって、栓１３が開栓ヘッドに対して適正に位置決めされることになる。
【００９７】
図１３には、第１センサ１８が図１に示したポジションＢの回転位置にある状態が示されている。既に説明したように、容器本体１２（栓１３）の昇降経路の両側には、所定高さに、第２センサを構成する発光素子８６及び受光素子８４が配置されている。この第２センサは水平の光ビーム２０３を形成する。容器本体１２を保持して上昇させる過程において、栓１３が光ビーム２０３にかかると、その栓１３によって光ビーム２０３が遮断され、その遮断をもって栓１３の基準面（栓１３の主たる上面あるいは突起部の上面）が検知される。この実施形態では、その時点において、容器本体１２の上昇が停止され、その停止状態で、第１センサ１８による物体の有無の検出がなされる。第１センサ１８は、栓１３の中心に一致した垂直の光ビーム２０４を形成し、その光ビーム２０４上における、前記光ビーム２０３の高さを基準とした一定の高さ範囲において、物体の有無を検出する。ここで、栓１３が存在していれば、光反射によって当該栓１３が検出され、一方、栓１３が存在していなければ、つまり、容器本体１２に栓が装着されていなければ、物体は検出されない。これによって、開栓動作に先だって、栓１３の存在を確認することができ、信頼性の高い動作を行える。これに関しては、上記図１乃至図８などに示した実施形態と同様である。
【００９８】
図１４には、この実施形態における光ビーム２０３及び２０４の交差関係が示されている。光ビーム２０３は栓１３の中心を通過するように設定されており、また、光ビーム２０４も栓１３の中心に一致して設定されている。よって、図１４に示されるような突起部を有する栓１３に対しては、突起部の上面が各光ビーム２０３及び２０４にて検出されることになる。この実施形態では、栓１３の有無が問題となるだけであり、栓１３の開栓ヘッドへの位置決めは、別の手段にてなされるため、この図１４に示すような各光ビーム２０３及び２０４の形成でも問題は生じない。但し、図４及び図５に示したような手法を採用するようにしてもよい。
【００９９】
図１５には、この実施形態における開栓ヘッド１６の部分的構成（特に、図６に示した実施形態と異なる構成）が示されている。クランプ機構１０６は複数のアーム１２０によって構成されるが、それらによって囲まれる空間（開栓ヘッドの下部）には栓受け部材４１０が固定配置されている。この栓受け部材４１０は例えば金属材料あるいは樹脂材料などによって構成され、図示の例では、回転止め部材１１１に取り付けられている。栓受け部材４１０は、具体的には、栓１３の中央部に対応した窪み４１４と、その周囲に形成された下方側へ突出した筒状の張出部４１２と、を有する。
【０１００】
本体ハンドリング装置によって、容器本体１２を上方に引き上げると、栓１３の上面（特に周辺部）１３Ａが、栓受け部材４１０の張出部４１２の下面（当接面）に当接し、これによって容器本体１２の上昇は強制的に停止される。同時に、栓１３が開栓ヘッド１６に対して適正な高さで位置決めされることになり、つまり、位置決めされた栓１３の胴部（側面）１３Ｂを適正にクランプすることが可能となる。この構成から明らかなように、栓１３の厚みが異なっても、また容器本体１２の長さが異なっても、栓１３の上面を基準面とし、その基準面を基準としてクランプ位置（高さ）を決定できるという利点がある。しかも、図示の例では、栓受け部材４１０に、窪み４１４が形成されているため、上面に突起部１３Ｃが形成されているような特殊タイプの栓１３であっても、突起部１３Ｃを窪み４１４内に収納して、栓１３を適正に位置決めできるという利点がある。これ以外の構成及び動作は基本的に図６に示した構成と同様である。
【０１０１】
次に、図１３及び図１５を参照しながら、図１６を用いて、この実施形態の動作について説明する。図１６において、Ｓ４０１〜Ｓ４０８の工程は、基本的に、図９のＳ１０１〜１０８の工程と同一であり、また、図１６において、Ｓ４１２〜Ｓ４１８の工程は、基本的に、図９のＳ１１０〜Ｓ１１６の工程と同一であり、以下においては、特に図１６におけるＳ４０９〜Ｓ４１１の工程について説明する。
【０１０２】
Ｓ４０９では、容器本体１２が上昇途中でいったん停止している状態から、再び上方へ引き上げられる。Ｓ４１０では、図１３の当接センサ４０６がＯＮになったか否かが判定されている。
【０１０３】
ここで、図１５に示したように、栓１３の上面が栓受け部材４１０の下面（すなわち当接面）に当たると、図１３に示した上スライドブロック４０１の上昇が阻止され、一方、下スライドブロック４０２はそのまま上昇を続けるため、スプリング４０４が更に圧縮する。ここで、スプリング４０４が弾性力を発揮するため、栓１３に対する当接時の衝撃力は緩和される。つまり、スプリング４０４は緩衝手段として機能する。スプリング４０４が一定量圧縮されると、つまり、停止した上スライドブロック４０１に対して、下スライドブロック４０２が近づくと、接触子４０２Ｂが当接センサ４０６に当たって、それがＯＮとなる。
【０１０４】
この時点で、Ｓ２１１において、本体つかみユニット１４による容器本体１２の上方への引き上げが停止される。つまり、栓が適正に位置決めされた状態が維持される。これ以降は図９に示した動作例と同一でであり、例えばＳ２１６では第１センサ１８を利用し、栓が取り外されたことが確認されている。
【０１０５】
なお、図１３乃至図１６に示した構成はもちろん一例であって、同じ目的を達成できる限りにおいて多様な構成を採用できる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性の高い開栓を行える。また、本発明によれば、様々なサイズの容器や栓に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係る開栓システムを上面から見た概略的な構成を示す図である。
【図２】  本実施形態に係る開栓システムの機能を説明するためのブロック図である。
【図３】  本体つかみユニットの構成例を示す斜視図である。
【図４】  ２つの光ビームの作用を説明するための図である。
【図５】  ２つの光ビームの作用を説明するための図である。
【図６】  開栓ヘッドの構成例を示す断面図である。
【図７】  栓廃棄時における回転止め部材の作用を説明するための図である。
【図８】  栓廃棄時における回転止め部材の作用を説明するための図である。
【図９】  本実施形態に係る開栓システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】  図９に示すフローチャートにおける主要な動作内容を概念的に説明するための図である。
【図１１】  開栓ヘッドの開栓時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】  開栓ヘッドの栓廃棄時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】  他の実施形態に係る本体つかみユニットの部分的構成を示す図である。
【図１４】  他の実施形態に係る２つの光ビームの関係を示す図である。
【図１５】  他の実施形態に係る開栓ヘッドの部分的構成を示す図である。
【図１６】  他の実施形態に係る動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ラック、１２  容器本体、１３  栓、１４  本体つかみユニット、１６開栓ヘッド、１８  第１センサ、２０  回転板、２４  廃棄ボックス、３０Ｒ，３０Ｌ  ステージ、３２  水平駆動部、３４  垂直駆動部、４４，４６  保持機構、１０４  ブレーキ機構、１０６  クランプ機構。
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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