(57)【要約】【課題】ティーチング作業の自動化を可能にする。【解決手段】ティーチング補助装置は、先端を鉛直下方向にした状態で水平方向と鉛直方向に移動させられるニードルのティーチングの際にニードルを位置決めすべきティーチング位置に設置されるティーチング治具と、ニードルの基端側に取り付けられるニードル基端側ユニットと、鉛直方向に光を発する発光素子と、発光素子からの光を検出するための受光素子と、を備えている。発光素子及び受光素子のいずれか一方がティーチング治具、他方がニードル基端側ユニットに設けられ、ニードルの先端が、ティーチング位置上にきたときに、発光素子から発せられニードルの内側を通過した光を受光素子が検出するように構成されている。【選択図】  図１
2016061617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端を鉛直下方向にした状態で水平方向と鉛直方向に移動させられるニードルのティーチングの際に前記ニードルを位置決めすべきティーチング位置に設置されるティーチング治具と、
前記ニードルの基端側に取り付けられるニードル基端側ユニットと、
鉛直方向に光を発する発光素子と、
前記発光素子からの光を検出するための受光素子と、を備え、
前記発光素子及び前記受光素子のいずれか一方が前記ティーチング治具、他方が前記ニードル基端側ユニットに設けられ、前記ニードルの先端が、前記ティーチング位置上にきたときに、前記発光素子から発せられ前記ニードルの内側を通過した光を前記受光素子が検出するように構成されているティーチング補助装置。
【請求項２】
前記発光素子は前記ティーチング治具に設けられ、前記ティーチング位置において鉛直上方向の光を発するものであり、
前記受光素子は前記ニードル基端側ユニットに設けられ、前記ニードル先端から前記ニードルの内側に入射した鉛直上方向の光を検出するものである請求項１に記載のティーチング補助装置。
【請求項３】
前記発光素子は前記ニードル基端側ユニットに設けられ、前記ニードルの内側を通過する鉛直下方向の光を発するものであり、
前記受光素子は前記ティーチング治具に設けられ、前記ニードル先端が前記ティーチング位置上にきたときに前記ニードル先端から射出された光を検出するものである請求項１に記載のティーチング補助装置。
【請求項４】
前記ティーチング治具は、前記発光素子又は受光素子の上方に、前記発光素子から発せられる光を通過させるための貫通孔を備えた保持部を有し、前記保持部の前記貫通孔の縁で前記ティーチング位置において前記ティーチング治具上から一定の高さまで下降してきた前記ニードルの先端部を保持するように構成されており、
前記ニードルが前記保持部に保持されたことを検知する検知器検知器をさらに備えている請求項１から３のいずれか一項に記載のティーチング補助装置。
【請求項５】
前記保持部は前記ニードルよりも柔らかい材質で構成されている請求項４に記載のティーチング補助装置。
【請求項６】
前記検知器が検知するまで前記ニードルを下降させるべき距離についての個体差に関する情報を記憶する公差保持部をさらに備えている請求項４又は５に記載のティーチング補助装置。
【請求項７】
先端が鉛直下方向にされた状態で水平方向と鉛直方向に駆動されるニードルの位置決めの基準位置を特定するティーチング方法であって、
請求項１から６のいずれか一項に記載のティーチング補助装置のティーチング治具をティーチング位置に設置するとともに、前記ティーチング補助装置のニードル基端側ユニットを前記ニードルの基端部に取り付ける設置ステップと、
前記ティーチング治具上の水平面内で前記ニードルを走査させて前記受光素子の検出信号を取得する走査ステップと、
前記走査ステップにおいて前記ティーチング補助装置の前記受光素子の検出信号が最大となる位置を前記ニードルの水平面内方向における位置決めの基準位置として特定する水平位置特定ステップと、をその順に備えているティーチング方法。
【請求項８】
前記走査ステップにおいて、前記ニードルを停止させてから一定時間経過後に前記受光素子の検出信号を取得する請求項７に記載のティーチング方法。
【請求項９】
前記ニードルの走査分解能を前記ニードルの内径以下にする請求項７又は８に記載のティーチング方法。
【請求項１０】
前記走査ステップは、前記ニードルによる走査を２回実行するものであり、
前記ニードルによる１回目の走査では、前記ティーチング治具上の水平面内において前記受光素子が前記発光素子からの光の少なくとも一部を検出するまで前記ニードルの内径よりも小さい分解能で前記ニードルを走査させ、前記受光素子が前記発光素子からの光の少なくとも一部を検出したときにその検出位置で該１回目の走査を終了させ、
前記ニードルによる２回目の走査では、前記１回目の走査を終了させた前記検出位置を中心として前記１回目の走査の走査領域よりも狭い走査領域を設定し、その走査領域全体について前記１回目の走査の際の分解能よりも小さい分解能で前記ニードルを走査させる請求項９に記載のティーチング方法。
【請求項１１】
前記ティーチング補助装置は、前記ティーチング治具が、前記ティーチング位置において一定の高さまで下降してきた前記ニードルの先端部を保持する保持部を備えているとともに、前記ニードル先端部が前記ティーチング治具により保持されたことを検知する検知器を備えている請求項４又は５に記載のティーチング補助装置であり、
前記水平位置特定ステップの後、前記ニードルを下降させて前記ニードル先端部が前記ティーチング治具に保持されたときの前記ニードルの鉛直方向における位置を検知し、検知した前記ニードルの鉛直方向における位置に基づいて前記ニードルの鉛直方向における位置決めの基準位置を特定する鉛直位置特定ステップと、をさらに備えている請求項７から１０のいずれか一項に記載のティーチング方法。
【請求項１２】
前記ティーチング補助装置として、前記検知器が検知するまで前記ニードルを下降させるべき距離についての個体差に関する情報を記憶する公差保持部を備えている請求項６に記載のティーチング補助装置を用い、前記鉛直位置特定ステップにおいて、前記公差保持部に記憶されている前記個体差に関する情報を用いて、前記ニードルの鉛直方向における位置決めの基準位置を特定する請求項１１に記載のティーチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニードルを所望の位置へ正しく位置決めするためのニードルのティーチングに使用するティーチング補助装置及びそのティーチング補助装置を用いて行なうティーチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、サンプルラックに設置されたサンプル容器からサンプルを自動的に採取して所定の注入ポートに注入するオートサンプラでは、ニードルを各サンプルラックの位置や注入ポートの位置に正しく位置決めする必要がある。
【０００３】
ニードルを駆動する機構は、一般的に、水平面内の一方向であるＸ方向へ駆動するためのＸ方向駆動モータ、水平面内においてＸ方向と直交するＹ方向へ駆動するためのＹ方向駆動モータ、及び鉛直方向であるＺ方向へ駆動するためのＺ方向駆動モータを備えている。各駆動モータはステッピングモータであり、ニードルの位置決めは、基準となる位置からの各ステッピングモータのステップ数によって制御される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
装置には装置公差が存在するため、装置が認識しているニードルの位置決めの基準位置の情報と実際の基準位置とが必ずしも一致しているとは限らない。また、ニードルなどの部品を交換した場合、その交換の前後でニードルの先端位置が変化してしまい、部品交換前と同じ条件でニードルを駆動してもニードル先端を所定位置に正しく位置決めすることができなくなることがある。そのため、装置の組付け時やニードルなどの部品交換後は、ニードルの位置決めの基準位置を装置に正しく認識させるティーチングという作業を行なう必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４６７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ティーチングでは、水平面内においてニードルを位置決めすべき位置（以下、ティーチング位置という）にティーチング用の目印が設けられており、その目印とニードル先端の位置を作業者が目視で確認しながらニードルをＸ方向とＹ方向へ手動で移動させ、ニードル先端を目印の位置に合わせる必要があり、時間と労力を要するものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のティーチング作業の自動化を可能にすることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るティーチング補助装置は、先端を鉛直下方向にした状態で水平方向と鉛直方向に移動させられるニードルのティーチングの際にニードルを位置決めすべきティーチング位置に設置されるティーチング治具と、ニードルの基端側に取り付けられるニードル基端側ユニットと、鉛直方向に光を発する発光素子と、発光素子からの光を検出するための受光素子と、を備え、発光素子及び受光素子のいずれか一方がティーチング治具、他方がニードル基端側ユニットに設けられ、ニードルの先端が、ティーチング位置上にきたときに、発光素子から発せられニードルの内側を通過した光を受光素子が検出するように構成されているものである。
【０００９】
本発明に係るティーチング方法は、先端が鉛直下方向にされた状態で水平方向と鉛直方向に駆動されるニードルの位置決めの基準位置を特定するティーチング方法であって、本発明のティーチング補助装置を使用して行なうものである。このティーチング方法は、ティーチング補助装置のティーチング治具をティーチング位置に設置するとともに、前記ティーチング補助装置のニードル基端側ユニットをニードルの基端部に取り付ける設置ステップと、ティーチング治具上の水平面内でニードルを走査させて受光素子の検出信号を取得する走査ステップと、走査ステップにおいてティーチング補助装置の受光素子の検出信号が最大となる位置をニードルの水平面内方向における位置決めの基準位置として特定する水平位置特定ステップと、をその順に備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のティーチング補助装置では、発光素子及び受光素子のいずれか一方がティーチング治具、他方がニードル基端側ユニットに設けられ、ニードルの先端が、ティーチング位置上にきたときに、発光素子から発せられニードルの内側を通過した光を受光素子が検出するように構成されているので、受光素子の検出信号の強度に基づいてニードルがティーチング位置に位置決めされているか否かを自動で判断することが可能となり、ティーチング作業を自動化することができる。
【００１１】
本発明のティーチング方法では、本発明のティーチング補助装置を用い、ティーチング治具上の水平面内において該ティーチング補助装置の受光素子の検出信号を取得し、その検出信号の強度が最大となる位置をニードルの水平面内方向における位置決めの基準位置として特定するので、ニードルの水平面内方向における基準位置の特定を自動的にかつ正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】オートサンプラに適用されたティーチング補助装置の一実施例をニードル駆動機構とともに示す斜視図である。
【図２】同実施例の構造を示す断面図である。
【図３】同実施例において受光素子をニードル基端部から取り外した状態を示す断面図である。
【図４】同実施例のニードル保護センサを説明するための斜視図であり、（Ａ）はニードル保護センサがオフしている状態、（Ｂ）はニードル保護センサがオンしている状態である。
【図５】ティーチング補助装置を備えたオートサンプラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】ティーチング方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図７】ティーチング補助装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【図８】ティーチング補助装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【図９】ティーチング補助装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【図１０】ティーチング補助装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るティーチング補助装置では、発光素子は、ティーチング治具に設けられティーチング位置において鉛直上方向の光を発するものであってもよく、その場合の受光素子は、ニードル基端側ユニットに設けられニードル先端からニードルの内側に入射した鉛直上方向の光を検出するものである。かかる構成により、受光素子の検出信号をモニタすることによってニードルがティーチング位置上にきたことを検知することができるので、ティーチング作業の自動化を図ることができる。
【００１４】
上記とは逆に、発光素子は、ニードル基端側ユニットに設けられニードルの内側を通過する鉛直下方向の光を発するものであってもよく、その場合の受光素子は、ティーチング治具に設けられ、ニードル先端がティーチング位置上にきたときにニードル先端から射出された光を検出するものである。かかる構成にしても、上記と同様に、ティーチング作業の自動化を図ることができる。
【００１５】
ティーチング治具は、発光素子又は受光素子の上方に、発光素子から発せられる光を通過させるための貫通孔を備えた保持部を有し、保持部の貫通孔の縁でティーチング位置においてティーチング治具上から一定の高さまで下降してきたニードルの先端部を保持するように構成されていることが好ましい。そうすれば、ニードルをティーチング位置においてティーチング治具上から下降させたときに、ニードルの先端部外周面が保持部の貫通孔の縁で保持されるため、ニードル先端が水平面に対して垂直に接触することがなく、ニードルの損傷が防止される。この場合、ニードルが保持部に保持されたことを検知する検知器をさらに備えている。これにより、ティーチング位置においてニードルを下降させれば、ニードルがティーチング治具に保持されたときのニードルの鉛直方向の位置を検知してニードルの鉛直方向の位置決めの基準位置を特定することができる。
【００１６】
上記の場合、ティーチング治具に設けられる保持部はニードルよりも柔らかい材質で構成されていることが好ましい。そうすれば、ニードルを下降させてその先端部がニードルに保持されたときのニードルの損傷を防止することができる。かかる材質の一例としてＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂を挙げることができる。ＰＥＥＫ樹脂は耐摩耗性に優れているので、ニードル先端部に樹脂が付着することがない。
【００１７】
本発明が適用されるニードル駆動装置に対する検知器の組付け公差が存在する場合、検知器が検知するまでニードルを下降させるべき距離について個体差が生じる。そこで、本発明のティーチング補助装置は、その個体差に関する情報を記憶する公差保持部をさらに備えていることが好ましい。そうすれば、ニードルの鉛直方向の位置決めの基準位置を装置の個体差を加味したものとすることができる。
【００１８】
本発明に係るティーチング方法における走査ステップでは、ニードルを停止させてから一定時間経過後に受光素子の検出信号を取得することが好ましい。ニードルを移動させた直後はニードルが振動していることがあるため、ニードルを移動させた直後に受光素子の検出信号を取得すると、ニードルがティーチング位置にあるか否かを正しく検知することができなくなる。そこで、ニードルを移動させてから一定時間経過後に受光素子の検出信号を取得することで、ニードルの振動の影響を小さくすることができる。
【００１９】
発光素子からの光はニードルの内側を通って受光素子に入射するため、受光素子に入射する発光素子からの光の径はニードルの内径以下である。そのため、ニードルをニードルの内径以上の分解能で走査させると、受光素子が発光素子からの光を検出すべき位置を読み飛ばすことが起こり得る。そこで、ニードルの走査分解能をニードルの内径以下にすることが好ましい。
【００２０】
受光素子が発光素子からの光の全体を検出する位置を特定するためには、走査ステップにおいてニードルを該ニードルの内径よりも微細な分解能で走査する必要がある。しかし、発光素子からの光を受光素子が検出する位置が特定されていない状態では、ある程度広い範囲においてニードルを走査させる必要があり、そのような広い範囲の全体で微細な分解能でニードルを走査させると、走査ステップを終了させるまでに長時間を要する。
【００２１】
そこで、本発明のティーチング方法の好ましい実施態様では、走査ステップにおいて、ニードルによる走査を２回実行する。ニードルによる１回目の走査では、ティーチング治具上の水平面内において受光素子が発光素子からの光の少なくとも一部を検出するまでニードルの内径よりも小さい分解能でニードルを走査させ、受光素子が発光素子からの光の少なくとも一部を検出したときにその検出位置で該１回目の走査を終了させ、ニードルによる２回目の走査では、１回目の走査の終了を終了させた検出位置を中心として１回目の走査の走査領域よりも狭い走査領域を設定し、その走査領域全体について１回目の走査の際の分解能よりも小さい分解能でニードルを走査させる。すなわち、１回目の走査では、受光素子が発光素子からの光の一部でも検出するような位置を探索するように大まかにニードルを走査し、２回目の走査により、発光素子からの光の全体を受光素子が検出する位置を探索するように１回目の走査で特定された検出位置を中心に狭い範囲で微細な走査を行なう。これにより、走査ステップに要する時間を短縮ながら、ニードルの正確な位置決めを行なうことができる。
【００２２】
本発明のティーチング方法において、ティーチング補助装置として、ティーチング治具が、ティーチング位置において一定の高さまで下降してきたニードルの先端部を保持する保持部を備えているとともに、ニードル先端部がティーチング治具により保持されたことを検知する検知器を備えているものを用いる場合には、水平位置特定ステップの後、ニードルを下降させてニードル先端部がティーチング治具に保持されたときのニードルの鉛直方向における位置を検知し、検知したニードルの鉛直方向における位置に基づいてニードルの鉛直方向における位置決めの基準位置を特定する鉛直位置特定ステップと、をさらに実行することができる。そうすれば、ティーチング治具の保持部の高さを用いてニードルの鉛直方向における位置決めの基準位置を自動的に特定することができる。
【００２３】
本発明にかかるティーチング方法では、検知器が検知するまでニードルを下降させるべき距離についての個体差に関する情報を記憶する公差保持部を備えているティーチング補助装置を用い、鉛直位置特定ステップにおいて、公差保持部に記憶されている個体差の情報を用いてニードルの鉛直方向における位置決めの基準位置を特定することが好ましい。そうすれば、ニードルの鉛直方向における位置決めの基準位置を検知器の組付け公差を加味したものとすることができる。
【００２４】
図１を用いてオートサンプラに適用されたティーチング補助装置について説明する。
【００２５】
ニードル駆動部２は水平面内の一方向であるＸ軸方向に伸びた水平スライド軸４に取り付けられている。ニードル駆動部２には保持ブロック８が取り付けられており、保持ブロック８は、先端を鉛直下方向にしたニードル６の基端部を保持している。
【００２６】
ニードル駆動部２はＸ軸方向駆動モータ４６（図５参照。）を内蔵しており、Ｘ軸方向駆動モータ４６の駆動により水平スライド軸４に沿ってＸ軸方向へ移動する。図１では図示されていないが、水平スライド軸４を水平面内においてＸ軸と直行するＹ軸方向へ駆動するためのＹ軸方向駆動モータ４８（図５参照。）、水平スライド軸４を鉛直方向であるＺ軸方向へ駆動するためのＺ軸方向駆動モータ５０（図５参照。）が設けられている。これにより、水平スライド軸４はＹ軸方向及びＺ軸方向へ移動する。
【００２７】
Ｘ軸方向駆動モータ４６、Ｙ軸方向駆動モータ４８及びＺ軸方向駆動モータ５０はステッピングモータである。ニードル６の先端部の水平面内における位置は、Ｘ軸方向駆動モータ４６及びＹ軸方向駆動モータ４８の駆動ステップ数によって制御され、ニードル６の先端部の高さは、Ｚ軸方向駆動モータ５０の駆動ステップ数によって制御される。かかる構成により、ニードル６をサンプルラック上の所望のサンプル容器の位置へ移動させてそのサンプル容器内のサンプルを吸入し、その後ニードルを注入ポートへ移動させて吸入したサンプルを注入ポートに注入するという動作が可能である。
【００２８】
ニードル駆動部２の一側面側に、下端部が下端支持部１０に支持され上端部が上端固定部１２によって保持された鉛直スライド軸１４が設けられている。鉛直スライド軸１４はＺ軸方向に配置され、この保持部１４に保持ブロック８が鉛直スライド軸１４に沿ってＺ軸方向へスライド可能に取り付けられている。鉛直スライド軸１４の下端側にストッパ１５が設けられている。保持ブロック８と上端固定部１２との間に、圧縮状態のコイルバネ１６が鉛直スライド軸１４の外周面を取り巻くように挿入されている。保持ブロック８はコイルバネ１６の弾性力によって鉛直下方向向へ付勢されており、ニードル６に外力が作用していないときは保持ブロック８がストッパ１５と当接した状態となる。コイルバネ１６はＺ軸方向に弾性変形するため、ニードル６に鉛直上方向の力が加わると、保持ブロック８がニードル駆動部２とは相対的に上方へ変位する。
【００２９】
保持ブロック８の側方に上方が開口したＵ字型のニードル保護センサ１８（検知器）が設けられている。ニードル保護センサ１８はニードル駆動部２側に固定されている。ニードル保護センサ１８は発光素子と受光素子が互いに対向して配置されたものであり、それらの素子間の光を遮光するセクタ２０が保持ブロック８に設けられている。保持ブロック８がストッパ１５と当接しているときは、セクタ２０がニードル保護センサ１８の両素子間に挿入された状態となる。このとき、ニードル保護センサ１８はオフ状態である。保持ブロック８がニードル駆動部２に対して相対的に一定距離だけ上方へ変位すると、セクタ２０がニードル保護センサ１８の両素子間から外れた状態となる。このとき、ニードル保護センサ１８がオン状態である。なお、ニードル保護センサ１８は、セクタ２０が両素子間に挿入されているときにニードル保護センサ１８がオン状態となり、セクタ２０が両素子間から外れたときにニードル保護センサ１８がオフ状態となるものであってもよい。
【００３０】
ニードル保護センサ１８がオフの状態からオンの状態に切り替わったときは、ニードル６に一定以上の鉛直上方向の応力が加わっていることを意味する。ニードル保護センサ１８はニードル６に一定以上の応力が加わっているか否かを感知するものである。
【００３１】
この実施例のオートサンプラは、以下に説明するティーチング補助装置を用いてティーチング方法を実行する。この実施例では、ティーチング補助装置としてティーチング治具２２及びニードル基端側ユニット２６が設けられている。ティーチング治具２２は、ニードル６の位置決めの基準位置の補正を行なうティーチングの際に、サンプルラック上に設定された所定のティーチング位置に配置される。ニードル基端側ユニット２６は、ティーチングの際に保持ブロック８の上面でニードル６の基端部に相当する位置に取り付けられる。
【００３２】
保持ブロック８の上面には、図３に示されているように、ニードル６を介して液の吸入と吐出を行なうポンプへ通じる配管を接続するための接続ポート３４があり、ティーチングの際にその接続ポート３４から配管を接続する接続部材を取り外してニードル基端側ユニット２６を取り付ける。図では接続ポート３４が単なる凹部として示されているが、ネジの螺合によってチューブを接続する接続部材やニードル基端側ユニット２６が取り付けられるようになっていてもよい。
【００３３】
ティーチング治具２２及びニードル基端側ユニット２６について図２を用いて説明する。
【００３４】
ティーチング治具２２は、サンプルラックに設けられたサンプル容器を収容する穴に嵌め込まれる円筒形状の部材であり、上側からみて中央の位置から鉛直上方向に光を発する発光素子２４を内部に備えている。発光素子２４はレーザー光源又はＬＥＤ光源である。ティーチング治具２２の上面には、発光素子２４からの光を通過させるための開口２２ａが設けられている。ティーチング治具２２の側面に、発光素子２４からのケーブル２４ａを外部へ引き出す穴２３が設けられている。発光素子２４は独立した電源から電力を供給されるようになっていてもよいし、制御部４０（図５参照。）の電源回路から電力を供給されるようになっていてもよい。
【００３５】
ティーチング治具２２内の発光素子２４上に、上方から下降してきたニードル６の先端部を保持するための保持部３０が設けられている。保持部３０の中央部に、発光素子２４からの光を通過させる貫通孔３２が設けられている。貫通孔３２の内径はニードル６の先端部の外径よりも僅かに大きくなっており、上方から下降してきたニードル６の先端部を挿入させ、その縁３２ａでニードル６先端部の外周面を保持するようになっている。貫通孔３２の上面側の縁３２ａは外側に向かって広がる漏斗状に形成されており、ニードル６の先端部の傾斜角度（例えば２５°）よりも大きい傾斜角度（例えば６０°）をもって広がっている。保持部３０は、例えばＰＥＥＫ樹脂など、ニードル６の材質よりも柔らかくかつ耐摩耗性に優れた樹脂材料により構成されている。
【００３６】
ニードル基端側ユニット２６の下面側に受光素子２８が設けられている。受光素子２８は、ニードル６の先端からニードル６の内側へ鉛直上方向に入射してきた光を検出するものである。受光素子２８は通信ケーブル２６ａを介して制御部４０（図５参照。）と電気的に接続されており、受光素子２８の検出信号が制御部４０に取り込まれるようになっている。
【００３７】
ティーチング時の具体的な動作については後述するが、ティーチングの際、まずニードル６の水平面内における基準位置を特定するために、ニードル６をティーチング位置に配置されたティーチング治具２２上で走査させ、受光素子２８が発光素子２４からの光を検出する位置を探索する。受光素子２８が発光素子２４からの光を検出する位置がニードル６の水平面内方向における基準位置（ティーチング位置）である。このティーチング位置においてニードル６をティーチング治具２２上から下降させ、ニードル６の先端がティーチング治具２２の保持部３０に接し（図４（Ａ）の状態）、そこからさらにニードル駆動部２を下降させてニードル保護センサ１８がオン状態となったとき（図４（Ｂ）の状態）の位置がニードル６のＺ軸方向の位置決めの基準位置（鉛直方向基準位置）である。この鉛直方向基準位置は、サンプル容器内のサンプルを吸入する際にニードル６を下降させるべき高さの基準の高さとなる。
【００３８】
ニードル６の先端がティーチング治具２２の保持部３０に接し（図４（Ａ）の状態）、そこからさらにニードル駆動部２を下降させてニードル保護センサ１８がオン状態（図４（Ｂ）の状態）になるまでの下降距離は、ニードル保護センサ１８とセクタ２０の組付け具合によって個々に差が生じる場合があり、公差保持部４４はかかる個体差に関する情報を記憶する。
【００３９】
図５にティーチング補助装置を備えたオートサンプラの概略的な構成を示す。
【００４０】
Ｘ軸方向駆動モータ４６、Ｙ軸方向駆動モータ４８及びＺ軸方向駆動モータ５０の駆動を制御する制御部４０は、ティーチング手段４２、基準位置記憶部４３及び公差保持部４４を備えている。制御部４０はオートサンプラ専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータによって実現されるものである。
【００４１】
ティーチング手段４２は、図６を用いて後述するティーチング動作を実行するように構成されている。ティーチング動作では、受光素子２８の検出信号とニードル保護センサ１８の信号を用いる。ティーチング手段４２は制御部４０を実現するコンピュータに組み込まれたソフトウェアとそのソフトウェアを実行する演算素子によって実現される。
【００４２】
基準位置記憶部４３はティーチング動作で特定したニードル６の水平面内方向への位置決めの基準位置と鉛直方向への位置決めの基準位置を記憶する。
【００４３】
上記のティーチング補助装置を用いたティーチング方法について図６のフローチャートを用いて説明する。なお、以下のティーチング方法は、作業者からのティーチング開始の入力に応じてオートサンプラが自動的に実行する。
【００４４】
ティーチング動作を開始する前に、作業者が所定のティーチング位置にティーチング治具２２を設置し、ニードル６の基端部にニードル基端側ユニット２６を取り付けておく。以下の動作前に、装置に設けられている照明のうち消灯が可能なものは消灯させておくことが好ましい。照明の点灯・消灯を制御部４０が制御することができるようになっている場合には、ティーチングを開始する旨の入力がなされたときに自動的に照明が消灯されるようになっていることが好ましい。装置の照明を消灯させておくことで、受光素子２８による光の誤検出を防止することができる。
【００４５】
まず、ニードル６をティーチング位置上に移動させる。ニードル６を最初に停止させる位置（以下、ティーチング開始位置という）は、ティーチング位置として設定されている設計上の座標位置（Ｘ1，Ｙ1）である。このティーチング開始位置（Ｘ1，Ｙ1）を中心として適当な広さの走査領域内でニードル６を走査させる１回目の走査を行なう。この１回目の走査により、受光素子２８が発光素子２４からの光を検出する位置を探索する。
【００４６】
１回目の走査領域として、この装置のＸ軸方向及びＹ軸方向の組み付け公差（ＸA，ＹA）を用いることができる。すなわち、１回目の走査領域は（Ｘ1±ＸA，Ｙ1±ＹA）である。走査時のニードル６の移動は、駆動系のギアのバックラッシュを考慮し、必ずニードル６の通常動作時と同じ方向からニードル６を移動させる。
【００４７】
この１回目の走査では、ニードル６をＸ軸方向又はＹ軸方向へニードル６の内径以下の分解能（走査分解能）、例えば０．２ｍｍの分解能で走査させる。すなわち、ニードル６をニードル６の内径以下の一定距離ずつ移動させ、逐次停止させて各停止位置において受光素子２８からの信号を取得する。ニードル６による走査分解能をニードル６の内径以下にするのは、発光素子２４からの光を検出すべき位置をニードル６が停止せずに飛ばしてしまうことがないようにするためである。
【００４８】
受光素子２８からの信号の取得は、移動時のニードル６の振動が収まるまでの一定時間（例えば５〜１００ミリ秒）経過してから実行する。受光素子２８が発光素子２４からの光を検出したか否かは、受光素子２８の信号強度が予め設定されたしきい値Ｃを超えたか否かにより判定する。受光素子２８の信号強度のしきい値は、例えば、発光素子２８からの光を受光していないときの受光素子２８の信号強度をＡ、回路上のノイズ成分に由来する信号強度をＢとすると、Ｃ＝Ａ＋Ｂとして設定することができる。受光素子２８の信号強度がしきい値Ｃを超えたときは、発光素子２８からの光の少なくとも一部がニードル６の先端からニードル６の内側に入射していると考えられるため、ニードル６の先端が位置決めすべき基準位置の近傍にあるとして、次のステップに進む。受光素子２８が発光素子２４からの光を検出した位置を（Ｘ2，Ｙ2）とする。
【００４９】
次に、受光素子２８が発光素子２４からの光を検出した位置（Ｘ2，Ｙ2）を中心として１回目の走査領域よりも狭い走査領域（例えば１回目の走査領域の１/４の広さ）を設定し、その走査領域内でニードル６の２回目の走査を実行する。２回目の走査では、ニードル６をＸ軸方向とＹ軸方向へ１回目の走査の際の分解能よりも小さい分解能（例えば最小駆動分解能）で移動させて逐次停止させ、各停止位置において受光素子２８からの信号を取得する。ニードル６による走査方向や受光素子２８からの信号取得動作は１回目の走査と同じである。２回目の走査は、設定した走査領域全体について受光素子２８からの信号取得動作を行ない、取得した受光素子２８からの信号強度が最大の位置をニードル６の水平面内方向における位置決めの基準位置（Ｘ0，Ｙ0）として特定する。
【００５０】
次に、ニードル６を基準位置（Ｘ0，Ｙ0）に移動させ、その位置からＺ方向の位置決め位置に要求する精度以上の分解能（例えば最少駆動分解能）でニードル駆動部２を下降させ、逐次ニードル保護センサ１８からの信号を取得する。ニードル駆動部２を下降させていくとニードル６の先端がティーチング治具２２の保持部３０の貫通孔３２に挿入され、その開口部分によってニードル６の先端部外周面が保持される。さらにニードル駆動部２が下降してもニードル６及び保持ブロック８は下降せず、保持ブロック８はニードル駆動部２に対して相対的に上昇し、一定距離だけ上層したときにセクタ２０がニードル保護センサ１８の両素子間から外れ、ニードル保護センサ１８がオンした状態となる。
【００５１】
ティーチング治具２２の保持部３０のニードル６の先端部を保持する部分の高さは既知であるから、ニードル保護センサ１８がオンしたときのＺ軸方向駆動モータ５０のステップ数に基づいて、ニードル６のＺ軸方向の位置決めの基準位置を特定する。ここで、ニードル保護センサ１８とセクタ２０の組付け具合による公差（組付け公差）を予め測定して個体差として公差保持部４４に記憶させておき、その記憶情報を用いて、組付け公差を加味したニードル６のＺ軸方向の位置決めの基準位置Ｚ0を求める。基準位置Ｚ0は、例えばニードル６の先端をサンプル容器に挿入してサンプルを吸入する際にニードル６を下降させるべき高さとして使用される。
【００５２】
特定した基準位置の座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を基準位置記憶部４３に保存し、ティーチングを終了する。基準位置として取得すべきティーチング位置が複数存在する場合は、ティーチング治具をそれらの位置にそれぞれ設置し、各ティーチング治具に対して上記の動作を実行する。
【００５３】
図７−図９はニードル６の先端に照射された光を導光管を用いて受光素子に導くように構成された実施例を示したものである。
【００５４】
図７の実施例では、導光管５４の一端を保持した導光管取付け部材５２が保持ブロック８の上面に取り付けられ、導光管５４の一端側の端面がニードル６の基端部に位置している。導光管５４の他端が受光素子２８に接続されており、ニードル６の内側を通ってニードル６の基端部に達した光が導光管５４を介して受光素子２８に導かれ、受光素子５６により検出される。
【００５５】
図８の実施例では、受光素子２８に接続された導光管５８の端面がニードル６の内側を通ってニードル６の先端部まで到達している。発光素子２４からの光がニードル６の先端に照射されると、その光が導光管５８によって受光素子２８に導かれ、受光素子２８により検出される。
【００５６】
図９の実施例では、ニードル６の内側に導光管６０が挿入され、ニードル６の先端に照射された光をニードル６の基端部に配置された受光素子２８に導くようになっている。
【００５７】
また、以上において説明した実施例では、ティーチング治具２２側に発光素子、ニードル６側に受光素子が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１０に示されているように、ティーチング治具２２側に受光素子２８、ニードル６側に発光素子２４を設け、ニードル６の基端部から発せられニードル６の先端から射出された光をティーチング治具２２側の受光素子２８で検出するように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
２      ニードル駆動部
４      水平スライド軸
６      ニードル
８      保持ブロック
１０      鉛直スライド軸支持部
１２      鉛直スライド軸保持部
１４      鉛直スライド軸
１５      ストッパ
１６      コイルバネ
１８      ニードル保護センサ
２０      セクタ
２２      ティーチング治具
２２ａ      開口
２４      発光素子
２６      ニードル基端側ユニット
２８      受光素子
３０      保持部
３２      貫通孔
４０      制御部
４２      ティーチング手段
４３      基準位置記憶部
４４      公差保持部
４６      Ｘ軸方向駆動モータ
４８      Ｙ軸方向駆動モータ
５０      Ｚ軸方向駆動モータ
５４，５８，６０      導光管
【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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