JP2021091085A - グリッパ組立体及びグリッパ組立体の作動方法 - Google Patents

グリッパ組立体及びグリッパ組立体の作動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】グリッパ組立体及びグリッパ組立体の作動方法を提供する。【解決手段】本発明のグリッパ組立体は、第１方向に沿って延びた中空領域を有するベース部と、ベース部の周囲部に沿って配置され、第１方向に沿って延びた回転軸を中心に回転自在に配置された３個以上のグリッパと、３個以上のグリッパに伝達される駆動力を生成する第１駆動モータと、第１回転方向に沿って３個以上のグリッパを同時に回転させる第１動力伝達部と、一端部が第１動力伝達部に固定され、他端部が第１駆動モータに固定されて駆動力を第１動力伝達部に伝達する第１弾性部材と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、グリッパ組立体及びグリッパ組立体の作動方法に関する。
最近、半導体工程機器、低温作動機器、及び医学、生物学分野で使用される研究などで真空チャンバ又は低温容器のような密閉された空間内部にサンプルと部品とを運搬する必要性が増大している。そのために、サンプル又は部品を把持するためのピッキングロボット（ｐｉｃｋｉｎｇ ｒｏｂｏｔ）の開発が活発に進められている。ピッキングロボットとしては、非定型物体、即ち多様な形状、大きさ、材質を有する物体を迅速且つ正確にピッキングすることができるグリッパ装置が必須である。
流体状のサンプルがサンプルケースに入れられて運搬される場合、サンプルは、サンプルケースに入れられた後、サンプルケースの蓋が閉められる。サンプルをサンプルケースから取り出して使用するために、サンプルケースを把持するためのグリッパ装置とサンプルケースの蓋を開放するためのグリッパ装置とが個別的に必要である。用途によって異なるグリッパ装置を使用する場合、多くの空間を占め、費用上の問題点及び工程収率が増加する問題点が発生してしまう。
特開２０１９−７２８２０号公報
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、単一のグリッパ組立体を用いてサンプルケースを把持し、サンプルケースの蓋を開放することができるグリッパ組立体及びグリッパ組立体の作動方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、サンプルケースを把持する把持力を制御することができるグリッパ組立体及びグリッパ組立体の作動方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、サンプル移送部が含まれるグリッパ組立体及びグリッパ組立体の作動方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるグリッパ組立体は、第１方向に沿って延びた中空領域を有するベース部と、前記ベース部の周囲部に沿って配置され、前記第１方向に沿って延びた回転軸を中心にそれぞれ回転自在に配置された３個以上のグリッパと、第１回転方向に沿って前記回転軸を中心に前記３個以上のグリッパのそれぞれを同時に回転させる第１動力伝達部と、を備える。
前記３個以上のグリッパに伝達される第１駆動力を生成する第１駆動モータと、一端部が前記第１動力伝達部に連結され、他端部が前記第１駆動モータに連結されて前記第１駆動力を前記第１動力伝達部に伝達する第１弾性部材と、を更に含み得る。
前記第１方向を中心に前記ベース部を回転させる第２駆動力を生成する第２駆動モータと、前記第１方向を中心に前記ベース部が回転するように前記第２駆動力を前記ベース部に伝達する第２動力伝達部と、を更に含み得る。
前記第１駆動モータと前記第２駆動モータとを制御する制御部を更に含み、前記制御部は、前記第２駆動モータが作動する場合、前記ベース部の回転速度と前記第１動力伝達部の回転速度とが同一になるように前記第１駆動モータを作動させ得る。
前記第１動力伝達部は、前記３個以上のグリッパにそれぞれ対応する３個以上の動力伝達カムを備え得る。
前記第１弾性部材が所定の長さ以上膨脹しないように制限するストッパを更に含み得る。
一端部が前記ベース部に連結され、他端部が前記３個以上のグリッパのうちのいずれか１つのグリッパに連結され、前記連結されたグリッパに前記第１回転方向に対向する第２回転方向に沿って復元力を印加する第２弾性部材を更に含み得る。
前記第１駆動モータを制御する制御部を更に含み、前記制御部は、前記第１弾性部材が既定の第１長さまで膨脹するように前記第１駆動モータを作動させ得る。
前記第１駆動モータを制御する制御部を更に含み、前記制御部は、前記第１弾性部材が既定の第１長さを超えて膨脹するように前記第１駆動モータを作動させ得る。
前記３個以上のグリッパのそれぞれの一端部に配置された接触パッドを更に含み得る。
前記ベース部に設けられた前記中空領域に配置されたサンプル移送部を更に含み得る。
前記サンプル移送部を前記第１方向に沿って移動させる第３駆動力を生成する第３駆動モータと、前記第３駆動力を前記サンプル移送部に伝達する第３動力伝達部と、を更に含み得る。
前記中空領域の内壁部に配置されて前記サンプル移送部を支持する支持ガイド部を更に含み得る。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるグリッパ組立体の作動方法は、第１方向に沿って延びた中空領域を有するベース部と、前記ベース部の周囲部に沿って配置されて前記第１方向に沿って延びた回転軸を中心にそれぞれ回転自在に配置された３個以上のグリッパと、第１回転方向に沿って前記回転軸を中心に前記３個以上のグリッパのそれぞれを同時に回転させる第１動力伝達部と、を含むグリッパ組立体の作動方法であって、サンプルケースをケース支持部に固定させる段階と、第１駆動モータを用いて第１駆動力を生成する段階と、第１弾性部材を用いて前記第１駆動力を前記第１動力伝達部に伝達する段階と、前記第１動力伝達部を用いて前記回転軸を中心に前記３個以上のグリッパを前記第１回転方向に沿って回転させる段階と、前記第１弾性部材を既定の第１長さ以下に膨脹させる段階と、を有する。
前記第１弾性部材が既定の第１長さまで膨脹することにより、前記３個以上のグリッパは、前記ベース部の下部に配置された前記サンプルケースの蓋に接触して把持し得る。
前記第１長さを超えて前記第１弾性部材を膨脹させる段階を更に含み、前記第１弾性部材が前記第１長さを超えて膨脹することにより、前記３個以上のグリッパと前記サンプルケースの蓋との接触力を増加させ得る。
ストッパによって前記第１弾性部材を所定の範囲以上膨脹しないように制限し得る。
第２駆動モータを用いて第２駆動力を生成する段階と、第２動力伝達部を用いて前記第２駆動力を前記ベース部に伝達する段階と、第２回転方向に沿って回転する前記第１動力伝達部の回転速度が前記ベース部の回転速度と同一になるように前記第１駆動モータを作動させる段階と、前記３個以上のグリッパによって把持された前記サンプルケースの蓋を開放させる段階と、を更に含み得る。
第３駆動モータを用いて第３駆動力を生成する段階と、第３動力伝達部を用いてサンプル移送部を上昇又は下降させる段階と、を更に含み得る。
本発明のグリッパ組立体は、単一のグリッパ組立体を用いてサンプルケースを把持し、サンプルケースの蓋を開放することができる。
また、本発明のグリッパ組立体は、サンプルケースを把持する把持力を制御することができる。
また、本発明のグリッパ組立体は、サンプル移送部を含み、蓋が開放されたサンプルケースからサンプルを移送することができる。
また、本発明のグリッパ組立体のサンプル移送部に設けられたピペット部は、ニードル状に設けられて蓋が閉鎖されたサンプルケースからサンプルを移送することができる。
本発明の一実施形態によるグリッパ組立体の斜視図である。 図１に示したグリッパ組立体のグリッパ装置の分離斜視図である。 第１グリッパ、ベース部、グリッパ支持部、及び第２弾性部材の一例の分離斜視図である。 本発明の一実施形態による制御部と第１駆動モータ〜第３駆動モータとの関係を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるグリッパ装置の斜視図である。 本発明の一実施形態によるグリッパ装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるグリッパ装置の部分斜視図である。 本発明の一実施形態による第１動力伝達部及び第１グリッパ〜第４グリッパの平面図である。 本発明の一実施形態による第１動力伝達部及び第１グリッパ〜第４グリッパの平面図である。 本発明の一実施形態によるグリッパ装置がサンプルケースの蓋を把持した状態の斜視図である。 本発明の一実施形態によるグリッパ装置の部分斜視図である。 第１駆動モータの駆動電流と駆動時間との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態によるグリッパ装置の部分斜視図である。 本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の部分斜視図である。 本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の斜視図である。 本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の側面図である。 本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の斜視図である。 本発明の一実施形態によるサンプル移送部が下降した状態の概路図である。 本発明の一実施形態によるグリッパ組立体の作動方法のサンプルケース又はサンプルケースの蓋の把持に関するフローチャートである。 本発明の一実施形態によるグリッパ組立体の作動方法のサンプルケースの蓋を開放してサンプル移送部を下降する方法に関するフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。図面において、同じ参照符号は同じ構成要素を指称し、図面上で、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜性のために誇張され得る。一方、後述する実施形態は、単なる例示に過ぎず、そのような実施形態から多様な変形が可能である。
以下、「上部」や「上」という記載は、接触して直上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものを含む。
第１、第２などの用語は多様な構成要素の説明に使用されるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。
単数表現は、文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とする場合、これは、特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素を更に含んでもよいということを意味する。
図１は、本発明の一実施形態によるグリッパ組立体の斜視図である。図２Ａは、図１に示したグリッパ組立体のグリッパ装置の分離斜視図である。図２Ｂは、第１グリッパ、ベース部、グリッパ支持部、及び第２弾性部材の一例の分離斜視図である。図３は、本発明の一実施形態による制御部と第１駆動モータ〜第３駆動モータとの関係を示すブロック図である。図４は、本発明の一実施形態によるグリッパ装置の斜視図である。図５は、本発明の一実施形態によるグリッパ装置の断面図である。
図１を参照すると、本実施形態によるグリッパ組立体１は、サンプルが収容されたサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃを把持するためのグリッパ装置１０、サンプル移送部６００（図２参照）を移動させるためのサンプル移送装置２０、及びサンプルケースＢを固定させるためのケース支持部３０を含む。本明細書において、グリッパ装置１０が把持する対象は、サンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃだけではなく、把持して移送可能な他の対象物、例えばサンプル自体である。一例として、サンプルは、化合物又は合成物である。但し、本発明はそれに制限されるものではない。また、サンプルケースＢ及びサンプルケースの蓋Ｃに収容されるサンプルは、流体状であるだけではなく、固状でもある。以下では、説明の便宜上、流体状のサンプルがサンプルケースＢに収容されてサンプルケースの蓋Ｃによって密閉される形態について叙述する。
図２Ａ、図３、及び図５を参照すると、本実施形態によるグリッパ装置１０は、ベース部１１０、グリッパ支持部１２０、支持ガイド部１３０、３個以上のグリッパ２００、第１駆動モータ３００、第１動力伝達部３１０、第１弾性部材３２０、第２駆動モータ４００、第２動力伝達部４１０、サンプル移送部６００、及び制御部７００を含む。
ベース部１１０は、後述するサンプル移送部６００を支持する支持部材である。一例として、ベース部１１０は、第１方向Ｚに延びた中空領域１１１を含む。上述した中空領域１１１にサンプル移送部６００が配置され、このように、サンプル移送部６００は、ベース部１１０の下部に配置されたサンプルケースＢからサンプルを移送することができる。
グリッパ支持部１２０は、ベース部１１０の下端部に配置されて３個以上のグリッパ２００を支持する。一例として、グリッパ支持部１２０は、ベース部１１０が挿入される中央ホール１２１、及び中央ホール１２１の周囲部に沿って配置される回転軸支持部１２２を含む。例えば、グリッパ支持部１２０は、中央ホール１２１に挿入されたベース部１１０に固定されるように配置される。また、グリッパ支持部１２０に含まれる回転軸支持部１２２は、グリッパ２００の数に対応するように中央ホール１２１の周囲部に沿って配置される。
支持ガイド部１３０は、ベース部１１０に備えられた中空領域１１１の内壁部に配置されてサンプル移送部６００を支持するガイド部材である。一例として、支持ガイド部１３０は、第１方向Ｚに沿って延びた中空領域を含む管状に設けられる。本実施形態によると、支持ガイド部１３０は、ベース部１１０の中空領域１１１に挿入されるように設けられてサンプル移送部６００の移動経路をガイドする。また、支持ガイド部１３０は、サンプル移送部６００の長手方向に沿ってサンプル移送部６００を支持することで、サンプル移送部６００の座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）現象を防止する。また、支持ガイド部１３０の下端部には、ベース部１１０の下端部を取り囲む保護部１３１が配置されてサンプルからベース部１１０の汚染を防止する。
３個以上のグリッパ２００は、サンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃを把持する把持部材である。一例として、３個以上のグリッパ２００は、ベース部１１０の周囲部に沿って配置された第１グリッパ２１０、第２グリッパ２２０、第３グリッパ２３０、第４グリッパ２４０を含む。本実施形態によると、第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０は、グリッパ支持部１２０に含まれる回転軸支持部１２２に支持され、ベース部１１０に対して回転自在に配置される。第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０は、実質的に同じ構成を含むため、説明の便宜上、第１グリッパ２１０を中心に叙述する。
図２Ｂ及び図４を参照すると、第１グリッパ２１０は、胴体部２１１、連結部２１２、第２弾性部材支持部２１４、第２弾性部材２１５、及び接触パッド２１６を含む。本実施形態による第１グリッパ２１０は、第１方向Ｚに沿って延びた回転軸２１３を中心にベース部１１０に対して回転自在に配置される。そのとき、回転軸２１３は、回転軸支持部１２２によって支持される。
胴体部２１１は、第１方向Ｚに沿って延びた支持部材として、一端部にサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃと直接接触する接触部２１１１が配置され、他端部は後述する連結部２１２に連結される。
連結部２１２は、胴体部２１１と回転軸２１３とを連結させる連結部材であって、回転軸２１３が配置される中空状の回転軸支持部２１２０、第１動力伝達部３１０から加圧力が印加される加圧部２１２１及び第２弾性部材支持部２１４を支持する支持ホール２１２２を含む。一例として、回転軸２１３は、第１方向Ｚに沿って延びて回転軸支持部２１２０に挿入されるように配置される。その際、加圧部２１２１は胴体部２１１の他端部と所定の角度をなすように延びる。従って、加圧部２１２１が、第１動力伝達部３１０から第２回転方向、例えば逆時計回り方向に沿って加圧力が印加されると、胴体部２１１は回転軸２１３を中心に第１回転方向に沿って回転する。本実施形態では、胴体部２１１と連結部２１２とが分離された形態で開示しているが、一体に形成してもよい。
第２弾性部材２１５は、胴体部２１１に第１回転方向に対向する第２回転方向に沿って復元力を印加する。一例として、第２弾性部材２１５の一端部はグリッパ支持部１２０に固定され、他端部は第２弾性部材支持部２１４に固定される。例えば、第２弾性部材２１５の他端部は、支持ホール２１２２に挿入されるように配置された第２弾性部材支持部２１４に固定され、胴体部２１１が第１回転方向に沿って回転する場合に膨脹し、加圧部２１２１が第１動力伝達部３１０から加圧されない場合に収縮することで、胴体部２１１を第２回転方向、例えば逆時計回り方向に回転させて胴体部２１１の位置を元の状態に回復させる。
接触パッド２１６は、胴体部２１１に備えられた接触部２１１１に配置されてサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃとの接触力を向上させる。例えば、接触パッド２１６は、突起形状を含むか、或いはゴム材質を含み、サンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃとの摩擦力を向上させる。
再び図２Ａ、図４、及び図５を参照すると、第１動力伝達部３１０は、第１駆動モータ３００で生成された駆動力を３個以上のグリッパ２００に伝達して３個以上のグリッパ２００を同時に回転させる動力伝達部材である。ここで、第１駆動モータ３００は、電動モータを開示しているが、本発明はそれに制限されるものではない。一例として、第１動力伝達部３１０を回転させる駆動力を発生することが可能であれば、第１駆動モータ３００は、磁気力を用いる磁石に代替されてもよい。また、手動で第１動力伝達部３１０に駆動力を伝達する場合、第１駆動モータ３００は配置されない。
一例として、第１動力伝達部３１０は、挿入ホール３１１及び挿入ホール３１１の周囲部に沿って配置された動力伝達カム３１２、第１弾性部材支持部３１４、及びストッパ支持部３１５を含む。挿入ホール３１１はベース部１１０が挿入されるように設けられ、これにより、第１動力伝達部３１０はベース部１１０に対して回転自在に支持される。動力伝達カム３１２は、３個以上のグリッパ２００に備えられた加圧部に第２回転方向に沿って加圧力を印加する。一例として、動力伝達カム３１２は、第１方向Ｚに沿って延びるように形成され、第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０の数に対応するように４個を形成する。その際、第１グリッパ２１０に対応する動力伝達カム３１２は、加圧部２１２１に第２回転方向に沿って加圧力を印加する。第１弾性部材支持部３１４は、挿入ホール３１１の周囲部に配置される。また、ストッパ支持部３１５は、動力伝達カム３１２の上部で挿入ホール３１１から突出するように配置される。
第１弾性部材３２０は、第１駆動モータ３００で生成された駆動力を第１動力伝達部３１０に伝達する。一例として、第１弾性部材３２０は、一端部が第１弾性部材支持部３１４に固定され、他端部が第１駆動モータ３００に連結された第１動力伝達ギア３３０、更に具体的に第１動力伝達ギア３３０固定されるように配置されたフレーム部５２３の第１弾性部材支持フック５２４に固定されるように配置される。本実施形態による第１弾性部材３２０は、３個以上のグリッパ２００がサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃと接触して把持する場合、第１長さＴ１（図６Ａ参照）まで延びる。また、第１弾性部材３２０は、３個以上のグリッパ２００とサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃとの間の把持力を向上させるために、第１長さＴ１を超過して延びる。これに関連する事項は、図６Ａ〜図７Ｂを参照して更に具体的に叙述する。
ストッパ５２０は、第１動力伝達部３１０が所定の範囲以上回転しないように規制する制限部材である。一例として、ベース部１１０が挿入される挿入ホール５２１を含むフレーム部５２３が設けられ、ストッパ５２０は、挿入ホール５２１の周囲部に沿ってフレーム部５２３から突出するように配置される。例えば、ストッパ５２０は、複数個設けられ、挿入ホール５２１の周囲部に沿って所定の間隔を置いて離隔されるように配置される。フレーム部５２３の下部には、第１軸受部５３０が配置され、図５に示したように、フレーム部５２３に固定されたストッパ５２０は、第１動力伝達部３１０の回転有無に関係なく、一定の位置を保持する。
第２動力伝達部４１０は、第２駆動モータ４００で生成された駆動力をベース部１１０に伝達する。一例として、第２動力伝達部４１０の上部領域４１１には、第２駆動モータ４００に連結された第２動力伝達ギア４２０が挿入されて固定されるように配置される。その際、第２動力伝達部４１０の下部領域４１２には、ベース部１１０の上部領域が固定されるように配置される。これにより、第２動力伝達ギア４２０が回転すると、ベース部１１０も回転する。その際、ベース部１１０に固定されたグリッパ支持部１２０もベース部１１０を中心に回転し、グリッパ支持部１２０に支持された３個以上のグリッパ２００もベース部１１０を中心に回転する。第２動力伝達部４１０の下部には第２軸受部４３０が配置され、図５に示したように、第１動力伝達ギア３３０と第２動力伝達部４１０との回転が独立して行われる。
サンプル移送部６００は、サンプルケースＢに収容されたサンプルを移送する。一例として、サンプル移送部６００は、第１方向Ｚに沿って延びた管状のピペット部６１０とピペット部６１０の一端部に配置された支持部６２０とを含む。一例として、ピペット部６１０は、ベース部１１０に設けられた中空領域１１１に挿入されるように配置され、他端部からサンプルを排出するか又は吸い込む。また、本実施形態によるピペット部６１０は、吸入されたサンプルを他のサンプルケースＢに移送して分配することができる。本実施形態によるサンプル移送部６００は、第１方向Ｚに沿って上部又は下部に移動する。サンプル移送部６００及び図１に示したサンプル移送装置２０に関する事項は、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して更に具体的に叙述する。
図３を参照すると、制御部７００は、本実施形態によるグリッパ組立体１の構成を制御する制御装置である。一例として、制御部７００は、第１駆動モータ３００、第２駆動モータ４００、及び第３駆動モータ９００を制御する駆動信号を生成する。制御部７００は、少なくとも１つのプロセッサ及び制御部７００の機能を行わせるように構成されたコンピュータコードを保存する少なくとも１つのメモリを含む。
再び、図１を参照すると、ケース支持部３０は、サンプルケースＢを固定させるための固定部材である。本実施形態によるケース支持部３０は、サンプルケースの蓋Ｃを開放させるために、サンプルケースの蓋Ｃが回転する間、サンプルケースＢを固定させる。本実施形態によると、ケース支持部３０が基板形状に設けられているが、本発明はそれに制限されるものではなく、サンプルケースＢを固定させ得る任意の形状に設けられる。
図６Ａは、本発明の一実施形態によるグリッパ装置の部分斜視図である。図６Ｂ及び図６Ｃは、本発明の一実施形態による第１動力伝達部及び第１グリッパ〜第４グリッパの平面図である。図６Ｄは、本発明の一実施形態によるグリッパ装置がサンプルケースの蓋を把持した状態の斜視図である。
図６Ａを参照すると、本実施形態による第１駆動モータ３００は駆動力を生成する。第１駆動モータ３００から生成された駆動力は第１動力伝達ギア３３０に伝達され、第１動力伝達ギア３３０は、中心に配置されたベース部１１０を中心に第２回転方向、即ち逆時計回り方向に沿って回転する。第１動力伝達ギア３３０が第２回転方向に沿って回転することにより、第１弾性部材３２０を用いて駆動力が伝達された第１動力伝達部３１０は、ベース部１１０を中心に第２回転方向に沿って回転する。
第１動力伝達部３１０がベース部１１０を中心に第２回転方向に沿って回転することにより、図６Ｂ及び図６Ｃに示したように、動力伝達カム３１２は、第１グリッパ２１０に含まれる加圧部２１２１に第２回転方向に沿って加圧力を印加する。これにより、連結部２１２に連結された胴体部２１１は、回転軸２１３を中心に第１回転方向、即ち時計回り方向に沿って回転する。第２グリッパ２２０〜第４グリッパ２４０に含まれる胴体部（２２１〜２４１）も第１グリッパ２１０と同じ方式で回転軸（２２３〜２４３）を中心に第１回転方向に沿って回転する。第２グリッパ２２０〜第４グリッパ２４０に関する事項は、叙述の便宜上、ここでは説明を省略する。
上述したように第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０に含まれる胴体部（２１１〜２４１）が回転軸（２１３〜２４３）を中心に第１回転方向に沿って回転することにより、図６Ｄに示したように胴体部（２１１〜２４１）の一端部に配置された接触部（２１１１〜２４１１）は、サンプルケースの蓋Ｃを把持するように隣接して移動する。その際、サンプルケースの蓋Ｃと接触部２１１１との間に接触パッド２１６が配置されて把持力が向上する。
図７Ａは、本発明の一実施形態によるグリッパ装置の部分斜視図である。図７Ｂは、第１駆動モータの駆動電流と駆動時間との関係を示すグラフである。図８は、本発明の一実施形態によるグリッパ装置の部分斜視図である。
図６Ｄに示したように、胴体部（２１１〜２４１）の一端部に配置された接触部（２１１１〜２４１１）がサンプルケースの蓋Ｃに接触してサンプルケースの蓋Ｃを把持する場合、第１弾性部材３２０は、第１長さＴ１まで膨脹する。一例として、第１弾性部材３２０が第１長さＴ１を超過して膨脹すると、サンプルケースの蓋Ｃを把持する把持力が増加する。
図７Ａを参照すると、図６Ｄに示したサンプルケースの蓋Ｃを把持する時点よりも第１駆動モータ３００が駆動力を追加的に生成する。第１駆動モータ３００から生成された駆動力は第１動力伝達ギア３３０に伝達され、第１動力伝達ギア３３０は、ベース部１１０を中心に第２回転方向、即ち逆時計回り方向に沿って更に回転する。第１動力伝達ギア３３０が第２回転方向に沿って回転することにより、他端部が第１動力伝達ギア３３０に固定された第１弾性部材３２０は、第１長さＴ１を超過して膨脹する。その際、図６Ｄに示したように、胴体部（２１１〜２４１）の一端部に配置された接触部（２１１１〜２４１１）がサンプルケースの蓋Ｃに接触してサンプルケースの蓋Ｃを把持しているため、第１弾性部材３２０の一端部に固定された第１動力伝達部３１０は回転しない。第１弾性部材３２０が第１長さＴ１を超過して膨脹することにより、第１弾性部材３２０の増加した復元力が第２回転方向に沿って第１動力伝達部３１０に印加される。第１動力伝達部３１０に第２回転方向に沿って印加された復元力は、胴体部（２１１〜２４１）に伝達され、これにより、胴体部（２１１〜２４１）は、第１回転方向に沿ってサンプルケースの蓋Ｃを更に強く把持する。
胴体部（２１１〜２４１）がサンプルケースの蓋Ｃを把持する把持力は、第１弾性部材３２０の長さが第１長さＴ１を超過して膨脹するほど増加する。従って、制御部７００は、胴体部（２１１〜２４１）がサンプルケースの蓋Ｃを把持する制御信号と、胴体部（２１１〜２４１）がサンプルケースの蓋Ｃを把持する把持力を調整する制御信号とを第１駆動モータ３００に伝達する。
一例として、図７Ｂに示したように、第１駆動モータ３００に印加される電流は、第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０が第１回転方向に沿って回転してサンプルケースの蓋Ｃを把持する瞬間まで、即ち第１弾性部材３２０が第１長さＴ１未満のＡ１区間で電流上昇が緩く、一方サンプルケースの蓋Ｃを把持した後、即ち第１弾性部材３２０が第１長さＴ１を超過して把持力が増加するＢ１区間で電流上昇が急に増加することを確認することができる。これにより、制御部７００は、サンプルケースの蓋Ｃを把持するための制御信号と把持力を増加するための制御信号とを区別して第１駆動モータ３００に伝達することができる。但し、第１駆動モータ３００によって持続的に駆動力が生成されると、第１弾性部材３２０の弾性限界を超えて第１弾性部材３２０が膨脹する。従って、第１駆動モータ３００によって駆動力が生成される場合にも、第１弾性部材３２０の膨脹を防止することができる方案が必要である。
図２Ａ及び図８を参照すると、本実施形態によるストッパ５２０は、複数個設けられてベース部１１０を中心に所定の間隔を置いて離隔されるように配置される。また、ストッパ支持部３１５は、第１動力伝達部３１０に設けられて回転範囲によってストッパ５２０と互いに干渉するように配置される。
一例として、上述したように第１駆動モータ３００による駆動力によって第１弾性部材３２０が第１長さＴ１を超過して膨脹する。その際、第１軸受部５３０によって分離されるように配置されたストッパ５２０は第１動力伝達ギア３３０と共に一方向に沿って回転し、一方第１動力伝達部３１０に含まれるストッパ支持部３１５は第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０とサンプルケースの蓋Ｃとの間の把持力によって拘束されて停止する。これにより、ストッパ５２０が一方向に沿って持続的に回転すると、ストッパ５２０は、ストッパ支持部３１５と干渉して回転が停止する。従って、第１弾性部材３２０の膨脹も停止して、第１弾性部材３２０が所定の範囲、例えば弾性限界を超えて膨脹することを防止することができる。
図９Ａは、本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の部分斜視図である。図９Ｂは、本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の斜視図である。
図６Ｄに示したように、第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０によってサンプルケースの蓋Ｃが把持され、サンプルケースの蓋ＣをサンプルケースＢに対して回転可能である場合、サンプルケースの蓋Ｃは、サンプルケースＢから分離される。その際、第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０を用いてサンプルケースの蓋Ｃを把持する把持力は、一定に保持されなければならない。
図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、本実施形態による第２駆動モータ４００は、第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０によって把持されたサンプルケースの蓋Ｃを回転させるための駆動力を生成する。第２駆動モータ４００によって生成された駆動力によって、第２動力伝達ギア４２０は、第２回転方向に沿って回転する。第２動力伝達ギア４２０に固定された第２動力伝達部４１０及び第２動力伝達部４１０に固定されるように配置されたベース部１１０も、第１方向Ｚを中心に第２回転方向に沿って回転する。その際、第２動力伝達部４１０と第１動力伝達ギア３３０との間には第２軸受部４３０が配置され、これにより、第２動力伝達部４１０と第１動力伝達ギア３３０とは、互いに独立して回転する。
第２動力伝達部４１０から駆動力を伝達されたベース部１１０は第１方向Ｚを中心に第２回転方向に沿って回転し、ベース部１１０に固定されるように連結されたグリッパ支持部１２０及び第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０は、ベース部１１０を中心に第２回転方向に沿って回転する。これにより、第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０によって把持されたサンプルケースの蓋Ｃも、第２回転方向に沿って回転する。その際、サンプルケースＢはケース支持部３０によって支持されるため、サンプルケースの蓋Ｃは、サンプルケースＢに対して回転することでサンプルケースＢから分離される。
上述したように第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０がベース部１１０を中心に第２回転方向に沿って回転し、第１弾性部材３２０を用いて第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０に連結された第１動力伝達部３１０が回転しない場合、第１弾性部材３２０の膨脹の長さが変化する。これにより、サンプルケースの蓋Ｃに対する第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０の把持力が弱化される。
本実施形態による第１駆動モータ３００は、図９Ａに示したように、第１動力伝達部３１０がベース部１１０と同じ速度で第２回転方向に沿って回転するように駆動力を生成する。これにより、サンプルケースの蓋Ｃを開放するために、サンプルケースの蓋Ｃを回転させる間にも、第１弾性部材３２０の膨脹の長さが一定に保持され、サンプルケースの蓋Ｃに対する第１グリッパ２１０〜第４グリッパ２４０の把持力が保持される。
図１０Ａは、本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の側面図である。図１０Ｂは、本発明の一実施形態によるサンプル移送装置の斜視図である。図１０Ｃは、本発明の一実施形態によるサンプル移送部が下降した状態の概路図である。
図１０Ａ〜図１０Ｃを参照すると、本実施形態によるサンプル移送装置２０は、第３駆動モータ９００、第３動力伝達ギア９３０、第３動力伝達部９４０、スライド部９５０、スライドガイド９６０、ハウジング部９７０、及び締結支持部９８０を含む。サンプル移送部６００は、サンプルの注入又は吸入のために第１方向Ｚに沿って上昇又は下降する。第３駆動モータ９００は、サンプル移送部６００の上昇又は下降のための駆動力を生成する。第３駆動モータ９００で生成された駆動力は、第３動力伝達ギア９３０に伝達される。第３動力伝達ギア９３０に伝達された駆動力は、第３動力伝達部９４０を通じて上昇又は下降のための駆動力に変化する。一例として、第３動力伝達部９４０は、回転力を直線運動のための駆動力に変換するボールスクリュー（ｂａｌｌ−ｓｃｒｅｗ）である。但し、本発明は、それに制限されるものではなく、回転力を直線運動のための駆動力に変換させ得る他の形態の運動力変換装置が使用されてもよい。
一例として、第３動力伝達部９４０は、第３動力伝達ギア９３０から伝達された駆動力を用いて、スライド部９５０を上昇又は下降させる。その際、スライド部９５０は、第１方向Ｚに沿って延びたスライドガイド９６０に沿って上昇又は下降する。締結支持部９８０は、スライド部９５０にサンプル移送部６００に備えられた支持部６２０を固定し、これにより、サンプル移送部６００は、スライド部９５０と共に上昇又は下降移動する。サンプル移送部６００が上昇又は下降移動することにより、サンプル移送部６００に備えられたピペット部６１０は、サンプルケースＢに投入されるか又はサンプルケースＢから排出される。上述した実施形態では、サンプルケースＢの上部に配置されたサンプルケースの蓋Ｃを開放した状態でピペット部６１０がサンプルケースＢに投入されるか又はサンプルケースＢから排出される場合について開示しているが、本発明はそれに限定されるものではない。
一実施形態によると、ピペット部６１０の一端部は、図１０Ｃに示したように、ニードル（ｎｅｅｄｌｅ）状に設けられる。その際、サンプルケースの蓋ＣがサンプルケースＢに結合された閉状態でも、ピペット部６１０は下降することができる。これにより、サンプルケースの蓋Ｃを貫通してピペット部６１０がサンプルケースＢに投入されるか又はサンプルケースＢから排出されてサンプルを移送することも可能である。
図１１は、本発明の一実施形態によるグリッパ組立体の作動方法のサンプルケース又はサンプルケースの蓋の把持に関するフローチャートである。
図１１を参照すると、本実施形態によるサンプルケースをケース支持部に固定させる（Ｓ１１０段階）。本実施形態によると、サンプルを含むサンプルケースＢをケース支持部３０に固定させる。但し、Ｓ１１０段階は、サンプルケースＢの上部に配置されたサンプルケースの蓋Ｃを開放するのに必要な段階であって、サンプル自体又はサンプルケースＢを把持するための作動方法では、Ｓ１１０段階が除去される。
次いで、第１駆動モータを用いて駆動力を生成する（Ｓ１２０段階）。本実施形態によると、制御部７００は３個以上のグリッパ２００がサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃを把持するための駆動力を発生させる制御信号を第１駆動モータに伝送し、第１駆動モータ３００は伝達された制御信号によって駆動力を生成する。
次いで、第１弾性部材３２０を用いて駆動力を第１動力伝達部３１０に伝達する（Ｓ１３０段階）。本実施形態によると、第１駆動モータ３００によって生成された駆動力は、第１弾性部材３２０を通じて第１動力伝達部３１０に伝達され、これにより、第１動力伝達部３１０は、第２回転方向に沿って回転する。
次いで、第１動力伝達部３１０を用いて回転軸を中心に３個以上のグリッパ２００を第１回転方向に沿って回転させる（Ｓ１４０段階）。本実施形態によると、第１動力伝達部３１０によって３個以上のグリッパ２００に同時に加圧力が印加され、３個以上のグリッパ２００は、回転軸を中心に第１回転方向に沿って回転する。これにより、３個以上のグリッパ２００は、サンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃに隣接して近付く。
次いで、第１弾性部材３２０を既定の第１長さＴ１以下に膨脹させる（Ｓ１５０段階）。本実施形態によると、第１駆動モータ３００によって生成された駆動力を伝達する第１弾性部材３２０が既定の第１長さＴ１以下に膨脹する。第１弾性部材３２０が第１長さＴ１まで膨脹すると、３個以上のグリッパ２００は、ベース部１１０の下部に配置されたサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃに接触して、サンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃを把持する。
次いで、既定の第１長さＴ１を超えて第１弾性部材３２０を膨脹させる（Ｓ１６０段階）。本実施形態によると、第１駆動モータ３００によって生成された駆動力を伝達する第１弾性部材３２０が既定の第１長さＴ１を超過して膨脹する。第１弾性部材３２０が第１長さＴ１を超過して膨脹すると、３個以上のグリッパ２００は、ベース部１１０とサンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃとの間の接触力が増加することで、サンプルケースＢ又はサンプルケースの蓋Ｃに対する把持力が増加する。但し、この際、第１弾性部材３２０が所定の範囲、例えば弾性限界を超えて膨脹されないように、ストッパ５２０によって第１弾性部材３２０の膨脹が制限される。
図１２は、本発明の一実施形態によるグリッパ組立体の作動方法のサンプルケースの蓋を開放してサンプル移送部を下降する方法に関するフローチャートである。
図１２を参照すると、第２駆動モータを用いて駆動力を生成する（Ｓ２００段階）。本実施形態によると、制御部７００は、第１方向Ｚを中心にベース部１１０及びベース部１１０に固定されるように連結された３個以上のグリッパ２００を回転させるための駆動力を発生させる制御信号を第２駆動モータ４００に伝達する。第２駆動モータ４００は、伝達された制御信号によって駆動力を生成する。
次いで、第２動力伝達部を用いて駆動力をベース部に伝達する（Ｓ２１０段階）。本実施形態によると、第２駆動モータ４００によって生成された駆動力は、第２動力伝達部４１０を通じてベース部１１０に伝達すされる。これにより、ベース部１１０は第１方向Ｚを中心に第２回転方向に沿って回転し、ベース部１１０に固定されるように連結されたグリッパ支持部１２０及び３個以上のグリッパ２００は、ベース部１１０を中心に第２回転方向に沿って回転する。
次いで、第２回転方向に沿って回転する第１動力伝達部の回転速度がベース部の回転速度と同一になるように第１駆動モータを作動させる（Ｓ２２０段階）。本実施形態によると、第２駆動モータ４００によってベース部１１０及びそれに固定されるように連結されたグリッパ支持部１２０及び３個以上のグリッパ２００が第２回転方向に沿って回転する場合、第１弾性部材３２０を用いて３個以上のグリッパ２００に連結された第１動力伝達部３１０が回転していないと、３個以上のグリッパ２００を用いてサンプルケースの蓋Ｃを把持する把持力が弱化される。そのような現象を防止するために、第１駆動モータ３００は、第２駆動モータ４００と等速で第１動力伝達部３１０が第２回転方向に沿って回転するように駆動力を生成する。これにより、３個以上のグリッパ２００を用いてサンプルケースの蓋Ｃを把持する把持力が保持される。
次いで、３個以上のグリッパによって把持されたサンプルケースの蓋を開放する（Ｓ２３０段階）。本実施形態によると、サンプルケースＢはケース支持部３０によって固定され、サンプルケースの蓋Ｃが３個以上のグリッパ２００によって把持されて回転する。その際、３個以上のグリッパ２００による把持力は同一に保持される。これにより、サンプルケースの蓋Ｃは、サンプルケースＢに対して第２回転方向に沿って回転し、サンプルケースＢからサンプルケースの蓋Ｃが開放される。
次いで、第３駆動モータを用いて駆動力を生成する（Ｓ２４０段階）。本実施形態によると、制御部７００は、サンプル移送部６００を第１方向Ｚに沿って上昇又は下降させるための駆動力を発生させる制御信号を第３駆動モータ９００に伝達する。第３駆動モータ９００は、伝達された制御信号によって駆動力を生成する。
次いで、第３動力伝達部を用いてサンプル移送部を上昇又は下降させる（Ｓ２５０段階）。本実施形態によると、第３駆動モータ９００によって生成された駆動力は、第３動力伝達部９４０を通じてサンプル移送部６００に伝達される。これにより、サンプル移送部６００は、第１方向Ｚに沿って上昇又は下降する。サンプル移送部６００が上昇又は下降することにより、サンプル移送部６００に含まれるピペット部６１０がサンプルケースＢに／から投入／排出されることで、サンプルの採取／移送が可能になる。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
１ グリッパ組立体
１０ グリッパ装置
２０ サンプル移送装置
３０ ケース支持部
１１０ ベース部
１１１ 中空領域
１２０ グリッパ支持部
１２１ 中央ホール
１２２ 回転軸支持部
１３０ 支持ガイド部
１３１ 保護部
２００ グリッパ
２１０、２２０、２３０、２４０ 第１〜第４グリッパ
２１１、２２１、２３１、２４１ 胴体部
２１２ 連結部
２１３、２２３、２３３、２４３ 回転軸
２１４ 第２弾性部材支持部
２１５、３２０ 第２、第１弾性部材
２１６ 接触パッド
３００、４００、９００ 第１〜第３駆動モータ
３１０、４１０、９４０ 第１〜第３動力伝達部
３１１ 挿入ホール
３１２ 動力伝達カム
３１４ 第１弾性部材支持部
３１５ ストッパ支持部
３３０、４２０ 第１、第２動力伝達ギア
４１１ 上部領域
４１２ 下部領域
４３０、５３０ 第２、第１軸受部
５２０ ストッパ
５２１ 挿入ホール
５２３ フレーム部
５２４ 第１弾性部材支持フック
６００ サンプル移送部
６１０ ピペット部
６２０ 支持部
７００ 制御部
９３０ 第３動力伝達ギア
９５０ スライド部
９６０ スライドガイド
９７０ ハウジング部
９８０ 締結支持部
２１１１、２４１１ 接触部
２１２０ 回転軸支持部
２１２１ 加圧部
２１２２ 支持ホール

Claims (19)

  1. 第１方向に沿って延びた中空領域を有するベース部と、
    前記ベース部の周囲部に沿って配置され、前記第１方向に沿って延びた回転軸を中心にそれぞれ回転自在に配置された３個以上のグリッパと、
    第１回転方向に沿って前記回転軸を中心に前記３個以上のグリッパのそれぞれを同時に回転させる第１動力伝達部と、を備えることを特徴とするグリッパ組立体。
  2. 前記３個以上のグリッパに伝達される第１駆動力を生成する第１駆動モータと、
    一端部が前記第１動力伝達部に連結され、他端部が前記第１駆動モータに連結されて前記第１駆動力を前記第１動力伝達部に伝達する第１弾性部材と、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のグリッパ組立体。
  3. 前記第１方向を中心に前記ベース部を回転させる第２駆動力を生成する第２駆動モータと、
    前記第１方向を中心に前記ベース部が回転するように前記第２駆動力を前記ベース部に伝達する第２動力伝達部と、を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のグリッパ組立体。
  4. 前記第１駆動モータと前記第２駆動モータとを制御する制御部を更に含み、
    前記制御部は、前記第２駆動モータが作動する場合、前記ベース部の回転速度と前記第１動力伝達部の回転速度とが同一になるように前記第１駆動モータを作動させることを特徴とする請求項３に記載のグリッパ組立体。
  5. 前記第１動力伝達部は、前記３個以上のグリッパにそれぞれ対応する３個以上の動力伝達カムを備えることを特徴とする請求項１に記載のグリッパ組立体。
  6. 前記第１弾性部材が所定の長さ以上膨脹しないように制限するストッパを更に含むことを特徴とする請求項２に記載のグリッパ組立体。
  7. 一端部が前記ベース部に連結され、他端部が前記３個以上のグリッパのうちのいずれか１つのグリッパに連結され、前記連結されたグリッパに前記第１回転方向に対向する第２回転方向に沿って復元力を印加する第２弾性部材を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のグリッパ組立体。
  8. 前記第１駆動モータを制御する制御部を更に含み、
    前記制御部は、前記第１弾性部材が既定の第１長さまで膨脹するように前記第１駆動モータを作動させることを特徴とする請求項２に記載のグリッパ組立体。
  9. 前記第１駆動モータを制御する制御部を更に含み、
    前記制御部は、前記第１弾性部材が既定の第１長さを超えて膨脹するように前記第１駆動モータを作動させることを特徴とする請求項８に記載のグリッパ組立体。
  10. 前記３個以上のグリッパのそれぞれの一端部に配置された接触パッドを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のグリッパ組立体。
  11. 前記ベース部に設けられた前記中空領域に配置されたサンプル移送部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のグリッパ組立体。
  12. 前記サンプル移送部を前記第１方向に沿って移動させる第３駆動力を生成する第３駆動モータと、
    前記第３駆動力を前記サンプル移送部に伝達する第３動力伝達部と、を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のグリッパ組立体。
  13. 前記中空領域の内壁部に配置されて前記サンプル移送部を支持する支持ガイド部を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のグリッパ組立体。
  14. 第１方向に沿って延びた中空領域を有するベース部と、前記ベース部の周囲部に沿って配置されて前記第１方向に沿って延びた回転軸を中心にそれぞれ回転自在に配置された３個以上のグリッパと、第１回転方向に沿って前記回転軸を中心に前記３個以上のグリッパのそれぞれを同時に回転させる第１動力伝達部と、を含むグリッパ組立体の作動方法であって、
    サンプルケースをケース支持部に固定させる段階と、
    第１駆動モータを用いて第１駆動力を生成する段階と、
    第１弾性部材を用いて前記第１駆動力を前記第１動力伝達部に伝達する段階と、
    前記第１動力伝達部を用いて前記回転軸を中心に前記３個以上のグリッパを前記第１回転方向に沿って回転させる段階と、
    前記第１弾性部材を既定の第１長さ以下に膨脹させる段階と、を有することを特徴とするグリッパ組立体の作動方法。
  15. 前記第１弾性部材が既定の第１長さまで膨脹することにより、前記３個以上のグリッパは、前記ベース部の下部に配置された前記サンプルケースの蓋に接触して把持することを特徴とする請求項１４に記載のグリッパ組立体の作動方法。
  16. 前記第１長さを超えて前記第１弾性部材を膨脹させる段階を更に含み、
    前記第１弾性部材が前記第１長さを超えて膨脹することにより、前記３個以上のグリッパと前記サンプルケースの蓋との接触力を増加させることを特徴とする請求項１５に記載のグリッパ組立体の作動方法。
  17. ストッパによって前記第１弾性部材を所定の範囲以上膨脹しないように制限することを特徴とする請求項１６に記載のグリッパ組立体の作動方法。
  18. 第２駆動モータを用いて第２駆動力を生成する段階と、
    第２動力伝達部を用いて前記第２駆動力を前記ベース部に伝達する段階と、
    第２回転方向に沿って回転する前記第１動力伝達部の回転速度が前記ベース部の回転速度と同一になるように前記第１駆動モータを作動させる段階と、
    前記３個以上のグリッパによって把持された前記サンプルケースの蓋を開放させる段階と、を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載のグリッパ組立体の作動方法。
  19. 第３駆動モータを用いて第３駆動力を生成する段階と、
    第３動力伝達部を用いてサンプル移送部を上昇又は下降させる段階と、を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載のグリッパ組立体の作動方法。

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