JP6147222B2 - ワークチャック装置 - Google Patents
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Description
例えば、創薬研究プロセスにおいて、生体活性等を調査するため、多種多様な検査、実験のために微量で多数の試料を取り扱うことが必要であり、マイクロ(テスト)チューブ等の容器に収められた試料を、極低温の安定した環境のもとで大量に保管するとともに、任意の試料を迅速に取り出す技術が欠かせない。
このワークチャック装置は、開閉手段によって開閉動作可能な複数の爪部材を有しており、これらの爪部材により、トレイに縦立収納された複数のマイクロ(テスト)チューブ等の中から目的とするものを把持するものであり、移載機構によって引き上げて、所定の場所に移動してマイクロ(テスト)チューブ等を移載するものである(例えば特許文献1等参照。)。
このため、爪部材に近い部分に駆動部や、変形部等を配置する必要があった。
このようなワークチャック装置を、創薬研究プロセス等の低温格納されたワークのピッキングに適用する場合、爪部材に近い部分に配置された駆動部や、変形部等を低温下でも確実に動作可能な構成とする必要があり、特殊な部品や構造等を必要とし、非常に高価で複雑なものとなるという問題があった。
また、ワークを常温下に搬送してピッキングした場合には、容器内の試料の温度が上昇し、試料が変質してダメージを与える虞があった。
さらに、ワークに霜等が付着して、ワーク解放時にワークが爪部材から離脱できない事態が発生したり、ワーク持上げ時にピッキングすべきワークの周辺のワークが同時に持上げられたりし、確実なピッキングを阻害する虞があった。
このことで、爪部材に近い部分は、全て回転運動のみを軸受すればよいため、低温下においても特殊な部品等を用いることなく安価で単純な構造でも信頼性の高い構造とすることができる。
また、中心軸部材又は外周カバー部材を回転駆動する駆動部も、爪部材から距離を離して極低温にさらされない位置に配置することが可能となり、特殊な部品や構造を必要とせず単純な回転駆動のみで確実に把持開放動作が可能となる。
さらに、中心軸部材、又は、外周カバー部材の少なくとも一方が、ワーク方向に往復動可能に構成されていることにより、ワーク解放時に中心軸部材をワーク方向に突き出すことでワークを確実に爪部材から離脱させ、あるいは、ワーク持上げ時に外周カバー部材をワーク方向に突き出すことで他のワークを確実に分離させることが可能となり、確実なピッキング動作を行うことができる。
請求項3に記載の構成によれば、開閉手段が、中心軸部材に支持され回転駆動される太陽歯車を有し、前記太陽歯車が中心軸部材に対して往復動可能、かつ、回転駆動可能に支持されていることにより、また、請求項4に記載の構成によれば、開閉手段が、外周カバー部材に支持され回転駆動される内歯車を有し、前記内歯車が外周カバー部材に対して往復動可能、かつ、回転駆動可能に支持されていることにより、遊星歯車の軸方向長さを小さくすることが可能となり、ワークチャック装置全体を小型化することが可能となる。
請求項5に記載の構成によれば、ワーク確認手段が、中心軸部材の先端部からワークを確認可能に設けられていることにより、確実なピッキング動作を行うことができる。
請求項6に記載の構成によれば、遊星軸及び爪部材が4本設けられ、4本の爪部材がそれぞれ、4本の遊星軸に固定された揺動アームの揺動によって開閉動作可能に設けられていることにより、4本の爪部材で確実にワークを把持できるとともに、格子状に並べられた円筒状のワークに対し、隣り合うワークの間隔の大きな隅部に各爪部材を挿入することが可能となり、さらに確実にピッキング動作を行うことができる。
本実施形態のワークチャック装置100は、例えば、ワーク整列部材Pに整列配置されたマイクロ(テスト)チューブ等の多数のワークWの中から、所定のワークWを爪部材120でピッキングして複数のワーク整列部材Pの間で移載するような用途に用いられる。
ワーク整列部材Pは、例えば、図1に示すように、上方が解放され内部が極低温環境に維持された低温槽Fの底部に載置されており、上方からワークチャック装置100のベース部材101を駆動することで、チャック部110を位置決めしながらアプローチし、ワークWをピッキングして移載作業が行われる。
開閉手段は、ベース部材101に支持され複数の遊星軸131を回転可能に支持するホルダ130と、遊星軸131に設けられた遊星歯車132と、爪部材120を有し遊星軸131に固定された揺動アーム121と、ベース部材101に設けられた駆動機構により回転駆動される中心軸部材140と、中心軸部材140に設けられた太陽歯車141と、ベース部材101に設けられた駆動機構により回転駆動される外周カバー部材150と、外周カバー部材150に設けられた内歯車151とを備えている。
中心軸部材140及び外周カバー部材150は、それぞれ独立してベース部材101に対してワーク方向に往復動可能に構成されており、遊星歯車132が、中心軸部材140及び外周カバー部材150の往復動ストローク分の軸方向長さを有することで、中心軸部材140及び外周カバー部材150が往復方向のどの位置にあっても、遊星歯車132が太陽歯車141及び内歯車151と噛み合うように構成されている。
中心軸部材140のワークW側の先端には、光学センサ、熱センサ等のワークWの有無を検知するワーク確認手段142が設けられている。
また、揺動アーム121と遊星軸131の固定手段も公知のいかなるものであってもよい。
また、ワーク確認手段142は、中心軸部材140を中空として光学センサ等をベース部材101に設けたものであってもよい。
さらに、本実施形態では、ホルダ130はベース部材101に往復動、回転ともに固定されているが、相対的に、ホルダ130に対して中心軸部材140及び外周カバー部材150がそれぞれ独立して往復動可能、回転駆動可能であれば、ホルダ130、中心軸部材140あるいは外周カバー部材150の往復動、回転のいずれが固定的に支持されていてもよい。
図1に示すように、ベース部材101は、移動手段(図示せず)に固定され、チャック部110がピッキング領域に対してアクセス可能に設置されている。
まず、4本の爪部材120がピックアップすべきワークWを把持可能な位置に位置決めされ、ベース部材101全体が下降して、図5aに示すように、4本の爪部材120がピックアップすべきワークWに向かって下降する。
4本の爪部材120がピックアップすべきワークWの側方に挿入されると、図5bに示すように、ホルダ130に対して中心軸部材140及び外周カバー部材150が回転駆動されて、4本の遊星軸131が同時に回転する。
遊星軸131の回転によって、遊星軸131に固定された揺動アーム121が揺動し、爪部材120がワークWを把持する。
この時、爪部材120を動作させる前に、ワーク確認手段142によってワークWの有無を確認し、ワークWが存在しない場合に、警報を出す等の何らかの対処や別の動作を行うようにしてもよい。
このため、図5dに示すように、外周カバー部材150をホルダ130に対して下方に突出させることで、同時に持上げられた隣接するワークWが分離する。
さらに、図5eに示すように、ベース部材101全体を上昇させるとともに、外周カバー部材150をホルダ130に対して元の位置まで上昇させ、ピックアップすべきワークWを完全に上方まで持上げる。
爪部材120が把持したワークWが適宜の位置まで下降すると、図5gに示すように、ホルダ130に対して中心軸部材140及び外周カバー部材150が回転駆動され、爪部材120がワークWを開放する。
これと同時に、中心軸部材140をホルダ130に対して下方に突出させることで、ワークWに霜等が付着していても、ワークWを爪部材120から確実に離脱させ、目的の収容位置にワークWを収容することができる。
この時、ワーク確認手段142によってワークWが離脱したか否かを確認し、離脱していない時のみ中心軸部材140を突き出すようにしてもよい。
そして、図5hに示すように、ベース部材101全体を上昇させるとともに、中心軸部材140をホルダ130に対して元の位置まで上昇させて、1つのワークWに対する動作が完了して次の動作に移る。
例えば、図6に示すワークチャック装置100aのように、中心軸部材140に太陽歯車を設けず、遊星歯車132が外周カバー部材150に設けられた内歯車151とのみ噛み合うようにしてもよい。
この場合、中心軸部材140は回転駆動する必要はなく、構成がより簡素化される。
さらに、ワークWに霜等が付着して爪部材120に付着することがない場合は、中心軸部材140そのものを省略してもよい。
また、図7に示すワークチャック装置100bのように、外周カバー部材150に内歯車を設けず、遊星歯車132が中心軸部材140に設けられた太陽歯車141とのみ噛み合うようにしてもよい。
この場合、外周カバー部材150は回転駆動する必要はなく、構成がより簡素化される。
さらに、ワークWに霜等が付着して隣接するワークWが同時に持ち挙げられることがない場合は、外周カバー部材150そのものを省略してもよい。
また、外周カバー部材250は、図10に示すように、内周部にスプライン253が形成されており、内歯車251は、スプライン253に嵌合して、外周カバー部材250に対して回転不能で、かつ、軸方向には自由に移動可能である。
第1実施形態に係るワークチャック装置100では、遊星歯車132が、中心軸部材140及び外周カバー部材150の往復動ストローク分の軸方向長さを有することで、中心軸部材140及び外周カバー部材150が往復方向のどの位置にあっても、遊星歯車132が太陽歯車141及び内歯車151と噛み合うように構成されているのに対し、太陽歯車241及び内歯車251を、中心軸部材240及び外周カバー部材250に対して軸方向にスライド可能とすることで、中心軸部材240及び外周カバー部材250が往復方向のどの位置にあっても、遊星歯車232が太陽歯車241及び内歯車251と噛み合うように構成している。
なお、本実施形態に係るワークチャック装置200も、上述した実施形態のものに限定されるものではなく、個々の具体的な構成はいかなるものであってもよく、様々な変形が可能である。
第1実施形態に係るワークチャック装置100と同様に、太陽歯車141、中心軸部材240を省略したり、内歯車151、外周カバー部材250を省略してもよい。
また、爪部材の配置間隔も、円周上に等間隔でなくてもよい。
さらに、爪部材は、図示では真っ直ぐな円柱状のものであるが、他の断面形状や途中で屈曲した形状、中空状等のいかなる形状であってもよく、ワークとの接触部に凹凸加工を施したものや緩衝部材を有するものであってもよく、複数の爪部材が異なる形状、材質のものを含んでいてもよい。
また、本発明に係るワークチャック装置により把持されるワークは、創薬研究用試料や薬品等を収容したバイアル瓶やマイクロチューブ等に限定されるものではなく、各種組立機械、工作機械等のワークの把持に用いられてもよい。
101 ・・・ ベース部材
110、210 ・・・ チャック部
120、220 ・・・ 爪部材
121、221 ・・・ 揺動アーム
130、230 ・・・ ホルダ
131、231 ・・・ 遊星軸
132、232 ・・・ 遊星歯車
140、240 ・・・ 中心軸部材
141、241 ・・・ 太陽歯車
142、242 ・・・ ワーク確認手段
243 ・・・ スプライン
150、250 ・・・ 外周カバー部材
151、251 ・・・ 内歯車
152、252 ・・・ 爪突出孔
253 ・・・ スプライン
W ・・・ ワーク
P ・・・ ワーク保持部材
F ・・・ 低温槽
Claims (6)
- ベース部材と、ワークの側面に当接して把持する複数の爪部材と、前記爪部材を開閉する開閉手段とを有するワークチャック装置であって、
前記開閉手段が、複数の遊星軸を回転可能に支持するホルダと、前記遊星軸に設けられた遊星歯車と、前記爪部材を有し前記遊星軸に固定された揺動アームと、中心軸部材に支持され回転駆動される太陽歯車、又は、外周カバー部材に支持され回転駆動される内歯車の少なくとも一方とを有し、
前記遊星歯車が、前記太陽歯車、又は、前記内歯車の少なくとも一方と噛み合うように構成され、
前記中心軸部材、又は、外周カバー部材の少なくとも一方が、ワーク方向に往復動可能に構成されていることを特徴とするワークチャック装置。 - 前記遊星歯車が、前記中心軸部材又は外周カバー部材の往復動ストローク分の軸方向長さを有することを特徴とする請求項1に記載のワークチャック装置。
- 前記開閉手段が、中心軸部材に支持され回転駆動される太陽歯車を有し、
前記太陽歯車が、前記中心軸部材に対して往復動可能、かつ、回転駆動可能に支持されていることを特徴とする請求項1に記載のワークチャック装置。 - 前記開閉手段が、外周カバー部材に支持され回転駆動される内歯車を有し、
前記内歯車が、前記外周カバー部材に対して往復動可能、かつ、回転駆動可能に支持されていることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載のワークチャック装置。 - 前記ワークチャック装置が、ワーク確認手段を有し、
前記ワーク確認手段が、前記中心軸部材の先端部からワークを確認可能に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のワークチャック装置。 - 前記遊星軸及び爪部材が4本設けられ、
前記4本の爪部材がそれぞれ、前記4本の遊星軸に固定された揺動アームの揺動によって開閉動作可能に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のワークチャック装置。
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