(57)【要約】【課題】構造が簡単で、小型で、非常に軽量で、信頼できて、コストがかからない工具交換装置を提供する。【解決手段】工具を迅速に交換する装置は、外部ハンドリングシステムに拘束可能な本体と、本体に収容されるとともに、回転軸において遮断位置と解放位置との間で本体に対して回転する遮断円板と、回転駆動のための遮断円板の駆動手段と、扱う工具に固定されるよう設計されるオス部と、を備える。オス部を遮断円板の回転軸に沿った並進移動によって挿入可能なハウジング座部が、本体に形成される。遮断円板は、解放位置において、オス部のためのハウジング座部を遮蔽せず、したがってオス部は挿入・抜き出し自在な状態にある。これに対して、遮断位置においては、遮断円板は、オス部を内部に遮断するために、ハウジング座部を少なくとも部分的に遮蔽し、この場合、オス部を本体から抜き出して分離することができない。【選択図】図４
2016019733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドリングシステムに取り付け可能な本体（２０１）と、
前記本体（２０１）に収容されるとともに、回転軸（Ｘ−Ｘ）において遮断位置と解放位置との間で二方向に本体に対して回転する遮断円板（２０８）と、
回転駆動のための前記遮断円板（２０８）の駆動手段（Ｎ，２０９）と、
扱う工具に固定されるよう設計されたオス部（３０１）と、
を備える、工具を迅速に交換する装置（１００）であって、
前記本体（２０１）は、前記回転軸（Ｘ−Ｘ）に沿って前記オス部（３０１）を収容する座部（２０７）を有しており、
前記遮断円板（２０８）は、前記解放位置においては前記座部（２０７）を遮蔽せず、遮断位置においてはオス部（３０１）を内部に遮断するために少なくとも部分的に前記座部（２０７）を遮蔽する装置。
【請求項２】
前記遮断円板（２０８）にはその周辺部の少なくとも一部に隣接して歯（２１２）が設けられており、前記駆動手段（２０９）が歯（２１２）と係合する、
請求項１に記載の装置（１００）。
【請求項３】
前記駆動手段（Ｍ，２０９）は、
―可逆的電気モータ（Ｍ）およびウォーム（２０９）を有しており、
それらの両方が前記本体（２０１）に収容されており、前記ウォーム（２０９）は前記電気モータ（Ｍ）のシャフト（Ｍ’）に設けられるとともに、前記遮断円板（２０８）の歯（２１２）と噛合しているか、または
―可逆的電気モータ（Ｍ）、ウォーム（２０９）、およびを有しており、
前記可逆的電気モータ（Ｍ）は前記本体（２０１）の外部にあり、前記ウォーム（２０９）は前記本体（２０１）に収容されており、前記ウォーム（２０９）は前記遮断円板（２０８）の歯（２１２）と噛合しており、前記伝達要素は前記電気モータのシャフト（Ｍ’）を前記ウォーム（２０９）に接続する動作を行うか、または、
―シリンダおよびピストンのアッセンブリを有しており、
前記アッセンブリは空気圧で駆動され、前記ピストンは前記遮断円板（２０８）に設けられている、
請求項１または２に記載の装置（１００）。
【請求項４】
前記ウォーム（２０９）は前記遮断円板（２０８）の実質的に接線方向に配置されている、
請求項３に記載の装置（１００）。
【請求項５】
前記オス部（３０１）は、二つ以上の側方突出部（３０３）を備えており、前記オス部（３０１）がそれぞれのハウジング座部（２０７）へ挿入されるとき、前記側方突出部（３０１）は前記回転軸（Ｘ−Ｘ）に対して径方向に延出され、
前記本体（２０１）におけるハウジング座部（２０７）は、前記オス部（３０１）と実質的に相補的な形状を有している、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項６】
前記オス部（３０１）は実質的に円筒状であるとともに前記ハウジング座部（２０７）に同軸状に挿入可能であり、前記突出部（３０３）は約１２０°の中心角で径方向に配置されたピンである装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置（１００）であって、前記ピン（３０３）はそれら自体で、前記オス部（３０１）に設けられる座部のそれぞれにおいて回転しており、回転の際に前記ピン（３０）と前記遮断円板（２０８）との間に生じる摩擦は、転がり摩擦である、
請求項５に記載の装置（１００）。
【請求項８】
前記遮断円板（２０８）には、回転軸と同軸状である、前記オス部を挿入可能な裂片部つき貫通孔が形成されており、
前記オス部（３０１）の突出部（３０３）が裂片部（２０８’）を通じて前記ハウジング座部（２０７）に挿入される、
請求項５〜７のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項９】
前記オス部が前記ハウジング座部（２０７）に挿入されるとき前記オス部（３０１）に対向する部分に面している前記遮断円板（２０８）の側部は、それぞれの裂片部（２０８’）に少なくとも一つの周テーパー部（２１５）すなわち傾斜面を有しており、それによって、
前記遮断円板（２０８）の回転により前記遮断位置において、前記テーパー部すなわち傾斜面（２１５）が前記オス部（３０１）のそれぞれの突出部（３０３）を遮蔽し、前記本体の前記オス部（３０１）をブロックする同テーパー部への軸方向押圧力を生じ、
前記遮断円板（２０８）の回転により前記解放位置において、前記テーパー部すなわち傾斜面（２１５）が前記オス部（３０１）のそれぞれの突出部（３０３）を遮蔽しないことによって、突出部が前記ハウジング座部（２０７）から離脱自在となる、
請求項８に記載の装置（１００）。
【請求項１０】
前記オス部（３０１）と前記遮断円板（２０８）とが共に実質的に差込み連結を構成している、
請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項１１】
前記遮断円板（２０８）は、前記本体（２００）において前記オス部（３０１）の前記ハウジング座部（２０７）の中央面に配置されている、
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項１２】
前記遮断円板（２０８）は、軸受けを要することなく前記本体（２０１）に収容されており、その周辺縁部においてのみ前記本体（２０１）自体によって支持されている、
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項１３】
前記オス部（３０１）が前記ハウジング座部（２０７）へ正確に挿入されたときに信号を生成するよう配置される磁気近接センサ、をさらに備える、
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項１４】
前記本体（２００）に収容されるとともに、前記遮断円板（２０８）が実際に行った回転の大きさを時間毎に検出できるように構成されたエンコーダ（２１６）、を備える、
請求項１〜１３のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項１５】
前記エンコーダ（２１６）は、
前記遮断円板（２０８）が回転しているとき、前記エンコーダ（２１６）自体の前を通過する前記遮断円板（２０８）の歯の数を検出するよう、または、
それぞれの周辺縁部に隣接して前記遮断円板（２０８）上に設けられる少なくとも一つの永久磁石（２１９）と、前記少なくとも一つの磁石（２１９）によって生成される磁場の強さ（Ｂ）のセンサ（２１６’）であって、該センサ（２１６’）が検出できる磁場の強さ（Ｂ）が、前記センサ（２１６’）と前記少なくとも一つの磁石（２１９）との間の距離の関数であり、したがって前記遮断円板（２０８）の角度位置の関数であるセンサ（２１６’）と、を備えるよう、
設計されている、
請求項１〜１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記エンコーダ（２１６）と電気的駆動手段（Ｍ）例えば電気モータとに接続され、前記駆動手段（Ｍ）において生じうる電流ピークを検出し前記エンコーダ（２１６）によって生成され前記遮断円板（２０８）の回転の大きさを表している信号を受信するよう、そして必要に応じて前記駆動手段（Ｍ）への電力供給を中断するよう、プログラムされる電子回路（ＣＢ）を備える、
請求項１４または請求項１５に記載の装置（１００）。
【請求項１７】
装置自体の内部部品に損傷を与えることなく装置を洗剤、あるいは反応性に富んだ種類の洗剤で頻繁に洗浄可能とするために、前記本体（２０１）は、密封または略密封を実現するための１以上のガスケットを有する、
請求項１〜１６のいずれか１つに記載の装置（１００）。
【請求項１８】
産業オートメーション分野における工具を扱う装置または他の機器、好ましくは公共の場所に設置可能な装置の眼科診断用機器における請求項１〜１７のいずれか１つに記載の装置（１００）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を迅速に交換する装置に関し、具体的には電気が供給される特に小型である工具交換装置に関する。
本特許出願は、２０１４年７月１５日に出願されたイタリア出願ＢＳ２０１４Ａ０００１２９号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
産業オートメーション分野においては、例えば関節連結アームなどの、ロボット化されたマニピュレーターが所定の機械加工に必要とされる工具を状況に応じて掴んで扱うことできる工具交換装置を使用することが知られている。
異なる分野でも、似たようなものが必要とされる。
例えば医療分野においては、非使用位置および使用位置から選択的に扱う必要がある複数の診断用器具を備える機械が知られている。
【０００３】
状況に応じて所望の工具や器具を掴むことができるために、マニピュレーターには工具交換装置が設置される。本発明の対象は、電気で駆動される工具交換装置である。
概略的に言えば、現在市販されている装置は、掴んで扱うべき工具や器具に固定されるよう構成されたオス部と、例えばネジによってマニピュレーターに常時固定されるよう構成された本体とを備える。本体部は、必要なときにオス部を受けて保持するよう構成されたメス部を有する。
【０００４】
工具交換装置の本体には、メス部においてオス部を取り外し可能に遮断するよう構成された部材が収容されている。伝統的に、「工具を迅速に交換する装置」とは、オス部、つまり工具や器具を素早く把持したり解放したりするように、遮断部材が例えば１秒未満の高速で移動する工具交換装置をいう。
電気モータまたは加圧流体によって駆動部材が駆動されるか否かに応じて、電気または空気圧で駆動される工具交換装置を用いることができる。
【０００５】
例えば、ドイツの会社、シュンク社(SCHUNK GmbH & Co KG)は、電気または空気圧で駆動される工具交換装置を複数製造している。
電気駆動工具交換装置は、「クイック・チェンジ・システムＥＷＳ(Quick Change system EMS)」というブランドで商品化されており、技術的形態の詳細が次のインターネット・リンクに記載されている。http://www.schunk.com/schunk_files/attachments/EWS__Highlights__2013-11__EN.pdf.
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Quick-Change System EMS、インターネット<URL: http://www.schunk.com/schunk_files/attachments/EWS__Highlights__2013-11__EN.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願出願人は、既知の工具交換装置が、通常、構造が複雑であり、かさばり、重く、製造するのにコストがかかることを知った。
工具交換装置が、通常、工具や器具とともに扱われ、相まって移動質量の慣性が増加するので、重量は非常に重要な事項である。
工具交換装置のサイズもまた重要である。大きさが増加するにつれて、汎用性は低下する。工具交換装置が設置されるマニピュレーターの動作範囲が限定されるからである。サイズが大きい工具交換装置は、狭い空間で工具や器具を掴むのに用いることができないのは自明である。
【０００８】
さらに、製造コストや保守コスト、およびそれぞれの駆動に必要とされる電力を最小限とするために、工具交換装置の構造を可能な限り簡単にすることが望ましい。
既知の解決法の他の欠点は、通常、オス部の保持または解放がなされたことを正確に検出することができないことである。言いかえれば、工具が把持されている、または解放されたている時間を簡単かつ確実に確認できない。
【０００９】
本発明の目的は、従来の解決法の欠点を解決する、構造が簡単で、小型で、非常に軽量で、信頼性があり、コストがかからない工具交換装置を提供することにある。
本発明の特定の目的は、工具が把持されている、または解放されている時間を、高い信用度および信頼性をもって確認できる工具交換装置を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、非常に低い摩擦でオス部を遮断できる改良された工具交換装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、例えば反応性に富んだ化学薬品がある状況のような過酷な作業環境でも、可能な限り長い寿命を保証する工具交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このために、本発明は、請求項１にかかる、迅速に動作できる工具交換装置に関する。
特に、本装置は、
−外部ハンドリングシステムに取り付け可能な、例えば箱形の、本体と、
−本体に収容されるとともに、回転軸において、後で定義する遮断位置と解放位置との間で、時計回りおよび反時計回りの二つの方向に本体に対して回転する遮断円板と、
−回転駆動のための遮断円板の駆動手段と、
−扱う工具に固定されるよう設計されたオス部と、
を備える。
【００１２】
本体には、回転軸に沿ったオス部のためのハウジング座部が配置されており、このことは、オス部を、遮断円板の回転軸に沿った並進運動によって、対応するハウジング座部に挿入できることを意味する。
遮断円板は、解放位置において、オス部のためのハウジング座部を遮蔽せず、したがってオス部は挿入・抜き出し自在な状態にある。これに対して、遮断位置においては、遮断円板は、オス部を内部に遮断するために、ハウジング座部を少なくとも部分的に遮蔽し、この場合、オス部を本体から抜き出して分離することができない。このように、装置の本体へのオス部の可逆的な連結が達成される。
【００１３】
本発明にかかる工具交換装置は、遮断円板を非常に小さく、それゆえに迅速に回転させるだけで、対応するハウジング座部にオス部を十分に遮断することができるので、「工具を迅速に交換する装置」と呼ぶことができる。
提案する解決法にはいくつかの利点がある。第一に、工具交換装置は特に小型である。遮断円板はそれ自体が相当に薄い部材であるので、オス部および対応するハウジング座部の軸方向長さを最小化できる。例えば、遮断円板の厚さを２ｍｍ〜６ｍｍとでき、オス部の軸方向の長さを１ｃｍ〜３ｃｍとできる。これにより、装置の本体の軸方向の大きさを４ｃｍ未満に抑制できる。市場で流通している工具交換装置の平均と比較すると、本発明にかかる装置は「平坦である」と言える。また、径方向における大きさも、例えば１２ｃｍ未満に抑制できる。
【００１４】
他の利点は、装置構造が非常に簡単であるということである。部材の数が抑えられており、そして、それぞれの構成により必ずしも特殊工具を用いること必要とせず、特に容易にかつ素早く装置を組み立てるとともに分解することができる。
好ましくは、例えば、遮断円板は適当な軸受を通じて本体に支持されるのではなく、それ自身の円周部に沿って円板のために同じ本体に形成される座部の内面によって単純に支持される。
【００１５】
構造が簡単であるので、従来の解決法と比較すると、本装置は軽量である。これは、装置と組み合わされるハンドリングシステムによる慣性の管理において重要な役割を果たす。例えば、本発明にかかる装置を、硬化鋼で形成される遮断円板と、アルミニウムで形成される箱状体と、部分的に真鍮で形成される駆動手段とで構成でき、総重量を１ｋｇ未満とできる。これらのすべての特徴を備えた装置は、重量が１５ｋｇ以上の工具や器具を持ち上げることができる。
【００１６】
前述の特徴により、本工具交換装置を、特に汎用で工場における産業オートメーション分野においてだけでなく、例えば医療分野、診断分野および実験室分野においても用いることができる。例えば、工具交換装置はユーザプロビジョニング(user provisioning)のために適切なシステムによって選択的に掴んで扱うべき複数の診断用器具を備える眼科診断装置において用いることができる。
【００１７】
好ましい実施形態においては、遮断円板には、その周辺部の少なくとも一部に隣接した歯、つまり円周の歯が形成されている。駆動手段は、時計回りまたは反時計回りに回転させるよう、このような歯と係合する。駆動手段を実質的に遮断円板の接線方向に配置でき、装置全体の小型化に有利であるので、この特徴は、本装置の内部レイアウトに対して特に利点がある。
【００１８】
一般的には、種々の構成の駆動手段を備えることができる。
好ましい実施形態において、駆動手段は、可逆的電気モータ、つまり電力線の電圧の極性に応じて二方向に交互に回転可能なものと、ウォームとを備える。電気モータおよびウォームは両方とも本体に収容される。ウォームは電気モータのシャフトに設けられ、遮断円板の歯と直接噛合する。実際には、ウォームは、電気モータのシャフトに留められ、遮断円板の円周の歯と噛合する。ウォームが時計回りに回転することにより、遮断円板が反時計回りに回転し、逆に、ウォームが反時計回りに回転することにより、遮断円板が時計回りに回転する。
【００１９】
あるいは、可逆的電気モータを本体の外部に取り付け、鋼ケーブルなどの伝達要素により、電気モータのシャフトを本体に収容されるウォームに接続して動作可能である。例えば、工具交換装置を特に小型化して、遮断円板の回転に必要な動力を最小化する場合、この解決法を適用できる。
両方の解決法において、ウォームは、遮断円板に対して実質的に接線方向にかつ同じ設置面に配置される。
【００２０】
好ましくは、ウォームは、遮断円板と直接噛合し、減速歯車を介することなく電気モータに直接取り付けられる。
あるいは、駆動手段は、空気圧で駆動されるシリンダとピストンとのアッセンブリであって、ピストンが遮断円板に取り付けられているものを備えることができる。この解決法は、例えば扱われる物品が特に重く、遮断円板の回転に大きな動力が必要とされる用途に適している。
【００２１】
好ましい態様において、オス部は、二つ以上の側方突出部、例えば横方向に突出する二つ以上のピンを備えており、オス部がハウジング座部へ挿入されるとき、側方突出部が遮断円板の回転軸に対して径方向に延びる。本体におけるハウジング座部は、オス部に対して実質的に相補的な形状を有している。これにより、サイズが調整された、対応する形状の複数のオス部を収容することができる。
【００２２】
好ましくは、オス部は実質的に円筒状であるとともにハウジング座部に同軸状に挿入可能であり、突出部は約１２０°の中心角で径方向に配置されたピンである。
ある態様では、遮断ピンはそれら自体が、オス部に構成される座部のそれぞれにおいて回転しており、遮断円板が回転するときの遮断円板に生じる摩擦は、滑り摩擦ではなく転がり摩擦である。したがって、装置をより滑らかに動作させることができ、電気モータが必要とする始動電力を小さくでき、あるいは全体として駆動手段は、固定ピンを有し滑り摩擦が生じる解決法と比較して受ける応力が小さい。
【００２３】
遮断円板には、回転軸と同軸状であり、オス部を挿入可能な裂片部つき貫通孔(lobate through-hole)が形成されている。貫通孔の周囲に配置される裂片部(lobes)、つまり切り欠き(nick)を通って、オス部の突出部はハウジング座部へ挿入される。実際には、オス部のためのハウジング座部は、本体の面、および遮断円板の裂片部つき貫通孔の縁部の両方によって形成される。
【００２４】
好ましくは、オス部がハウジング座部に挿入されるときオス部に対向する部分に面している遮断円板の側部は、それぞれの裂片部の近傍に少なくとも一つの周方向テーパー部すなわち傾斜面を有し、それによって、
−遮断円板の回転により遮断位置において、テーパー部すなわち傾斜面がオス部のそれぞれの突出部（ピン）を遮蔽し、本体のオス部をブロック（遮断）する同テーパー部への軸方向押圧力を生じ、
−遮断円板の回転により解放位置において、テーパー部すなわち傾斜面がオス部のそれぞれの突出部に蔽い被らず、したがって、突出部がハウジング座部から離脱自在である。
【００２５】
好ましくは、オス部と遮断円板とが共に実質的に差込み連結を構成しており、この場合、たとえオス部がハウジング座部において回転しなくても、遮断円板が回転し、それが座部に挿入されたオス部を回転させる。
好ましくは、遮断円板は、本体においてオス部のためのハウジング座部の中央面に配置される。オス部が収容座部に挿入されたとき、遮断円板は、オス部の突出部と、工具や器具に固定されるように構成されるオス部の部分と、の間の面内にある。
【００２６】
好ましい実施形態において、工具交換装置はさらに、オス部がハウジング座部へ正確に挿入されたときに信号を生成するよう構成された磁気近接センサを備える。制御ユニット、そしてまた遠隔制御ユニットは、センサによって生成された信号を取得し、オス部がハウジング座部において正確に挿入されていない場合には、遮断円板が駆動されるのを防止する。
【００２７】
好ましくは、本装置はさらに、本体に収容されるとともに、遮断円板が実際に行った回転の大きさを時間毎に検出するように構成されたエンコーダを備える。例えば、エンコーダは、遮断円板が回転しているとき、エンコーダ自体の前を通過する遮断円板の歯の数を検出する（数える）。
他の態様において、本装置は、先のものとは異なる、遮断円板に設置された１つ以上の永久磁石によって生成された磁場の強さを検出するセンサを有するエンコーダを備える。センサと遮断円板上の磁石との間の距離が変化するにつれて、強さも変化する。したがって、遮断円板の回転により、センサが検出できる磁場の強さがこれに対応して変化する。磁場の強さのそれぞれの値は、遮断円板の角度位置を示す。
【００２８】
ある態様においては、二つの永久磁石が遮断円板に対して、その円周部に沿って形成される切り欠きにおいて固定される。磁石は、互いに並んで配置されており、遮断円板の接線と平行な方向に沿って設置される。センサは、箱状体内に固定して組み立てられ、遮断円板の縁部に面している。この構成により、遮断円板が回転しているとき、センサが検出できる磁場の強さには、円板の解放位置、円板の遮断位置、および円板の中間位置に対応する少なくとも三つのしきい値による傾向がある。
【００２９】
エンコーダと電気的駆動手段とに接続される電子回路、例えば上述の制御ユニットは、駆動手段において生じうる電流ピークを検出し、エンコーダによって生成された信号を受信するようにプログラムされる。信号は、遮断円板の回転の大きさを表している。必要な場合、つまり、円板の回転がオス部の突出部の有効締め付け効果を達成するのに十分であった場合、電子回路は駆動手段への電力供給を中断する。
【００３０】
したがって、概して言うと、提案した解決法は効果的であり、駆動手段には遮断円板を回転させるのに必要な時間だけ電力が供給されるので、電力を浪費することなくそれぞれの座部にオス部を確実に締め付ける。言いかえれば、オス部がそれぞれの座部におい遮断されているとき、装置は電流を消費しない。
以上のことを考慮すると、装置は、オス部を効果的に支持し、万一の停電の場合にもオス部に印加される荷重を支持することは明らかである。
【００３１】
好ましくは、箱状本体は、液密または略液密であり、それによって、損傷を与えることなく装置を洗剤(detergents)また消毒剤(disinfectant agents)で頻繁に洗浄することができる。一見、産業環境における装置の使用には無関係にも思われるかも知れないが、この様相は医療分野において重要となる。装置においてバクテリアの集団が増えるのに好都合な汚れが蓄積するのを防止するためであり、ひいては、装置自体が扱う医療装置を用いることによって患者に対する潜在的な感染源となるのを防止するためである。
【００３２】
本発明のさらなる特徴および利点は、好ましい態様の以下の説明から、次の添付図面を参照することにより、より理解されよう。ただ、好ましい態様は他の態様を排除するものではない。好ましい態様は例示の目的のみであって、限定するものでは決してない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明にかかる工具交換装置の部品の背面立面図である。
【図２】図２は、図１に示した装置の側面立面図である。
【図３】図３は、図１に示した装置の平面図である。
【図４】図４は、すべての部品が組み込まれた図１に示した装置の分解組立図である。
【図５】図５は、図１に示した装置の垂直断面図である。
【図６】図６は、図１に示した装置の部材の正面図である。
【図７】図７は、図４に示した装置の側面図である。
【図８】図８は、部分的に部品を取り外した図４に示した装置の部品の立面図である。
【図９】図９は、図４に示した装置の中心軸を含む面で切り取った断面図である。
【図１０】図１０は、オス部を省略した、本発明の第二実施形態にかかる装置の分解組立図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した装置の垂直断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の部分拡大図である。
【図１３】図１３は、図１０に示した装置に関する質的チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１〜図９は、第一アッセンブリ２００と、それとは別の第二アッセンブリ３００と、を備える本発明にかかる装置１００を示す。アッセンブリ２００は、マニピュレーターまたは同様のハンドリングシステムに固定されるように構成されており、アッセンブリ３００は、掴んで扱うべき工具、対象、器具に固定されるように構成される。
実際には、アッセンブリ３００が、工具や対応する器具とともに、アッセンブリ２００およびそれぞれのマニピュレーターに把持されて上昇する。
【００３５】
特に図１〜図３を参照して、第一アッセンブリ２００は、装置のいくつかの部材を収容する内部空間を形成する箱状本体２０１を備える。
特に、本体２０１は、互いにネジ２０２を用いて取り付けられる２つのカバー２０１’，２０１”によって形成される。
電気コネクタ２０３は本体２０１の側部に備えられる。
【００３６】
並んで配置される３つのセンタリングピン２０５が、本体２０１の前面２０４から突出する。背面２０５は、マニピュレーターまたは同等なハンドリングシステムに固定されるように構成される。
本体２０１を貫通するように、ハウジング座部２０７、実際には相補的形状の要素を収容するように適宜形成された貫通孔が形成される。
【００３７】
図４は装置１００全体の分解図である。本体２０１内に、遮断円板２０８、可逆的電気モータＭ、および対応する軸受２１０によって支持されたウォーム２０９が収容される。
円形状の遮断円板２０８は、回転軸Ｘ−Ｘ上で回転可能に本体２０１に収容される。特に、遮断円板２０８は、カバー２０１’，２０１”の内部に構成される対応するトラック２１１上で運動する。遮断円板２０８の周辺縁部には歯２１２が配置されている。
【００３８】
モータＭおよびウォーム２０９は、遮断円板２０８の実質的に接線方向に配置されるよう、対応する座部２１３に収容される。ウォーム２０９は、電気的モータＭのシャフトに留められ、モータの時計回りの回転および反時計回りの回転がウォーム２０９に直接伝達される。
モータＭとウォーム２０９との間には、減速機は備えられていない。これに代えて、電気モータの特徴に応じて必要により、減速機をモータとウォームとの間に介在させてもよい。
【００３９】
次に、ウォーム２０９は、遮断円板２０８の周辺の歯２１２と直接噛合し、遮断円板を軸Ｘ−Ｘ上で時計回りおよび反時計回りに回転させる。
図４からよく分かる通り、ハウジング座部２０７は、カバー２０１’，２０１”および遮断円板２０８を横切るように設けられた対応する貫通孔によって定義される。
図１ａに示す例においては、ハウジング座部２０７は、３裂の円形貫通孔、すなわち１２０°の中心角をなすよう設けられた３つの裂片部２０７’を有する貫通孔である。
【００４０】
ハウジング座部２０７の機能は、アッセンブリ３００を少なくとも部分的に収容することである。
アッセンブリ３００は、オス部３０１と、扱うべき工具／器具に連結されるための対応するフランジ３０２と、を備える。図に示す例においては、オス部３０１は、実質的に円筒状であり、ハウジング座部２０７の直径に対応する直径を有する。３つのピン３０３が、１２０°の中心角をなす方向に沿って、オス部３０１に形成された対応する孔に径方向に挿入される。
【００４１】
実際には、オス部３０１は、ピン３０３が適切に取り付けられた状態で、ピン３０３を裂片部２０７’と合わせるように注意しながら、つまり遮断円板２０８を貫通して形成された対応する裂片部２０８’をピン３０３が横断するように、軸Ｘ−Ｘに沿った並進移動によってハウジング座部２０７に完璧に挿入可能である。
図５は、アッセンブリ２００の垂直断面図を示す。ウォーム２０９は、電気モータＭのシャフトＭ’に留められ、遮断円板の歯２１２と直接噛合していることが分かる。スロットとピンとからなるリミットストップ（制限止め具）２１４が、遮断円板の時計回りおよび反時計回りの回転を所定の角度内に制限する。
【００４２】
図５では、ハウジング座部の裂片部２０７’を遮蔽しない、事実上オス部３０１が挿入可能である解放位置にある遮断円板２０８が示されている。
装置１００の動作は簡単である。オス部３０１がハウジング座部２０７に挿入されると、モータＭが作動し、ウォーム２０９を介して遮断円板２０８を回転させるよう駆動する。回転によって、遮断円板２０８は図８に示す遮断位置へと運動する。これにより、円板は裂片部２０７’を遮蔽し、オス部３０１が座部２０７から抜け出ることを防止する
図７は、図２に対応するが図２とは異なり、アッセンブリ３００がアッセンブリ２００に挿入された動作の側面図を示す。
【００４３】
図８は、オス部３０１がハウジング座部２０７に挿入され、ピン３０３が遮断円板２０８に締め付けられている装置１００の立面図である。
図５および図８の比較から容易に理解されるように、遮断円板２０８の回転（紙面で見て反時計回り）により、ハウジング座部２０７の裂片部２０７’を遮蔽することができ、その結果、オス部３０１のピン３０３はハウジング座部２０７から離脱することができない。
【００４４】
遮断円板２０８と、ピン３０３を有するオス部３０１との間の相対的な運動を考えると、上述の連結は差込み連結(bayonet coupling)ということができる。
本発明の変形例として、ピン３０３はそれら自身がフランジ３０２のそれぞれの座部において回転することができる場合には、モータＭの作動開始電力を最小化できるので、特に有効となる。この特徴により、ピン３０２と遮断円板２０８との間を、滑り摩擦ではなく、転がり摩擦とできる。装置１００の「スムーズな」動作が達成され、部品の間の摩耗を最小限にできる。ピン３０２がフランジ３０２の座部から離脱することを防止するために、シーガー(Seager)タイプの遮断リングまたは他の同等な遮断システムを用いることも可能である。
【００４５】
図４および図８は他の細部を示す。遮断円板２０８に形成された貫通裂片部２０８’には、傾斜面を規定するテーパー部２１５がある。実際には、傾斜面２１５は、遮断円板２０８が遮断位置へ運動するよう回転するときにピン３０１に対する傾斜となるように配置される。実際には、回転は、ピン３０１とそれに対応する傾斜面２１５との間に生じうるクリアランスの補償を伴う。さらに、傾斜面２１５は、対応するピン３０１に対して、実質的に軸方向である押圧力を印加し、それによってアッセンブリ３００がアッセンブリ２００に対して強固に保持される。すなわち、押圧力によって、工具や器具をアッセンブリ３００とともに効果的に扱うのに十分な程度に安定した連結が実現される。
【００４６】
好ましくは、図に示すように、傾斜面２１５は、対応する裂片部２０８’から始まる円弧状に延びる。
図９は、ピン３０１に対する傾斜面２１５の作用を分かりやすく示す断面図である。遮断円板２０８が、オス部３０１のピン３０３と、ハウジング座部２０７からの出口との間に配置されることが理解できる。好ましくは、遮断円板２０８はハウジング座部２０７の深さにおける中央面に配置される。
【００４７】
図４、図５および図８において、符号２１６は、磁気エンコーダ、静電容量式エンコーダ、または誘導式エンコーダなどを示す。このエンコーダ２１６は、遮断円板２０８が回転するときに同じエンコーダの前を通過する歯の数を示す電気信号を生成するように構成されている。図４のコネクタ２０３のところに見える小型プリント配線ＣＢは、遮断円板２０８が実際に行った回転の大きさを計算するためにエンコーダによって生成された電気信号を処理するとともに、ある瞬間にモータＭによって消費された電流の値を処理するように構成される。回路ＣＢは好ましくは、上述の回転の大きさ（つまり円板２０８が動いた角度）を、モータＭによって瞬間的に消費された電流の値と比較するようにプログラムされる。消費ピークがあれば、回路は、モータの動作不良、過熱、および故障を防止するために、モータＭへの電力供給を中断する。
【００４８】
そして、回路ＣＢによって生成された電気信号は、コネクタ２０３に接続された外部の制御ユニットに送信される。
すべての場合において、遮断円板２０８は、解放位置へ自主的に反転することができない。このような状況は、モータＭがシャフトＭ’の回転を反転することが連結の安全性に適う場合に限り、発生できる。
【００４９】
図１〜図９は、本発明にかかる装置１００が非常に簡単な構造を有しており、それによって小型化できることを明確に示している。これにより、壊れやすい診断用器具の取り扱いだけでなく、広い汎用性や複数の応用分野での使用可能性が得られる。
本体２０１に挿入されたモータＭを用いて作動させるのに代えて、装置１００は、例えば装置１００それ自体が結合されるロボットアームの上などの外部に設置されたモータＭを備えることができる。この場合、シャフトＭ’の回転運動は伝達ケーブル（図示せず）を用いてウォームに伝達される。
【００５０】
あるいは、電気モータＭの代わりに、装置１００を、空気圧で、例えば圧縮空気を用いて駆動することもできる（図示せず）。この場合、シリンダとピストンとのアッセンブリが座部２１３に配置され、そこでピストンが遮断円板２０８に接続される。この解決法は、大きな動力が必要なときに、好ましい場合がある。
図示しないが、好ましくは、装置１００は、例えば磁気式または静電容量式の近接センサを備える。近接センサは、オス部３０１がハウジング座部２０７に正確に挿入されたことを検出するために本体２０１に配置され、制御ユニットによって処理される対応する電気信号を生成する。
【００５１】
図１０は、第一実施形態と同様であるが、プリント配線ＣＢに設けられたセンサ２１６’が遮断円板２０８の歯の数をカウントするようには構成されていない点で第一実施形態と異なる第二実施形態の分解図である（先の図において用いられるものと同じ参照符号は同等な要素を示している）。磁石アッセンブリ２１７は遮断円板に設けられている。概ね、磁石アッセンブリ２１７は遮断円板２０８の縁部に配置され、遮断円板と一体的に動く。センサ２１６’と磁石アッセンブリ２１７とにより、磁気エンコーダが形成される。
【００５２】
磁石アッセンブリは、ケーシング２１８を備える。ケーシングの内部には、二つの永久磁石２１９が遮断円板２０８の円周縁部に対して略接線方向に延びる幾何学的な軸に沿って収容されるとともに並んで配置されている。
図１１および図１２は、この面の好ましい態様を示す。実際には、遮断円板２０８の周辺縁部における歯の一部分が取り除かれて、磁石アッセンブリ２１７を収容できる切り欠きが形成されている。ケーシング２１８は、大きさが変わらないようにするために、遮断円板２０８と実質的に同一面を構成している。
【００５３】
２つの磁石２１９は、単一の磁場を形成するように並んで配置される。あるいは単一の磁石を、二つの磁石２１９と等しい長さで用いることができるのは明らかである。磁石のＮ極およびＳ極を文字ＮおよびＳでそれぞれ示している。
回転センサと言えるセンサ２１６’は、磁石アッセンブリ２１７によって生成された磁場Ｂの強さを検出する。検出される強さＢは、センサ２１６’それ自体と磁石アッセンブリ２１７との間の距離の逆数に依存し、そのような距離は遮断円板２０８の回転に応じて変化する。
【００５４】
図１３は、６０分数またはラジアンで測定される角度位置に関して、例えばテスラまたはＷｂ／ｍ２で測定可能であるセンサ２１６’が検出する磁場Ｂの強さの質的チャートである。この遮断円板２０８ではゼロと基準としている。
上述の構成により磁場Ｂの強さの傾向は、初めに増加し（第１領域）、次いで緩やかな傾きで増加し（第２領域）、最後に最初のの増加と同様な傾きで増加する。
【００５５】
これにより、プリント配線ＣＢに接続された制御ユニットが、遮断円板２０８の少なくとも三つの角度位置を識別すことができる。三つの角度位置は、
−アッセンブリ３００の解放、
−アッセンブリ３００の遮断、
−遮断円板２０８の中間位置、
に相当する。
【００５６】
装置１００がアッセンブリ３００を解放または遮断するよう指令を受けているにもかかわらず、遮断円板２０８が中間位置に残る場合、このことは、円板２０８が詰まった、またはモータＭが適切に動作していないことを意味する。制御ユニットは、支援要求を示す警報信号を発するか、あるいは自己診断手順を起動する。
つまり、センサ２１６が検出可能な磁場Ｂは、遮断円板２０８の角度位置についての公知の関数である。
【００５７】
本発明は、また離散化されたステップ状Ｂ／ｒａｄ図を用いても実現できる。互いから離間した一連のより多くの磁石２１９を配置すれば十分である。
好ましくは、上述した実施形態の両方において、本体２０１は、洗剤に耐えるように気密または略気密である。例えば、互いにネジで固定される二つのカバー２０１’，２０１”間に、ガスケットを挿入することができる。したがって、医療分野において一般的に用いられるような消毒薬や反応性に富んだ液体を用いて、装置１００を頻繁に洗浄できる。
【００５８】
実験室用または診断用の器具を自動的に扱うように装置１００を用いることを考える場合、あるいは、いかなる場合であれ患者への感染を防止するために頻繁に殺菌しなければならない環境においては、この特徴は非常に重要である。
上述した装置１００の別の重要な特徴は軽さである。上記説明からの演繹および添付図面の参照によって分かるように、装置１００の大きさは最小化されている。例えば、深さをモータＭの外径より少し大きく、長さと幅を遮断円板２０８の直径より少し大きくできる。既知の技術にかかる解決法と比較すると、装置１００の構造が非常に簡単であるので、このことが可能となる。
【００５９】
例えば、本発明にかかる装置１００においては、遮断円板２０８を必ずしも特別な軸受によって支持する必要はない。実際のところ、図に示すように、接合された部品２０１’，２０１”によってハウジング２０１内に形成される座部により、遮断円板２０８を円周に沿って単純に支持することができる。また、軸受を排除することにより、重量を最小化し、構造を簡単にすることができる。
【００６０】
したがって、重量を、既知の技術の解決法よりも大きく低減した値とでき、これにより、対象を扱うために装置１００を用いるロボットの動的な挙動に対して利点が得られる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  装置
２００  第一アッセンブリ
２０１  本体
２０１’，２０１”  カバー
２０２  ネジ
２０３  電気コネクタ
２０４  前面
２０５  センタリングピン
２０５  背面
２０７  ハウジング座部
２０７’  裂片部
２０８  遮断円板
２０８’  裂片部
２０９  ウォーム
２１０  軸受
２１１  トラック
２１２  歯
２１３  座部
２１５  傾斜面
２１６  エンコーダ
２１６’  センサ
２１７  磁石アッセンブリ
２１８  ケーシング
２１９  永久磁石
３００  第二アッセンブリ
３０１  オス部
３０２  フランジ
３０３  ピン
Ｍ  電気モータ
【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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【外国語明細書】
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