JP2005034945A

JP2005034945A - ワーク把持装置

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Publication number: JP2005034945A
Application number: JP2003274080A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ueda; 敬上田
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2023-07-14
Also published as: JP4114796B2

Abstract

【課題】すべてのフィンガーによってワークを確実に把持することができる、ワーク把持装置を提供すること。
【解決手段】ワーク（１５）の周囲に位置し、開閉することでワークを把持しかつワークを開放する複数のフィンガー（２８Ａ〜２８Ｄ）と、フィンガーの各々にその開閉方向への移動をなさせる往復台（２６Ａ〜２６Ｄ）と、往復台のすべてにフィンガーの開閉方向への同時移動を行なう開閉機構（３１Ａ〜３１Ｄ，３０，３２Ａ〜３２Ｄ，３３）とを有している。フィンガーは開閉方向に沿って移動可能に往復台に支持され、ワークが傾いていても、最初にワークに接触したフィンガーがその開じ方向に逃げ、残余のフィンガーをワークに接触させる。
【選択図】図７

Description

この発明は、ワーク把持装置に係わり、さらに詳しくは、創薬用冷凍保管庫において、試料を収容したチューブを一つずつ取り出し、ラックなどに収納するのに好適なワーク把持装置に関している。

このようなワーク把持装置としては、従来より種々のタイプのものが提案されている。例えば、複数のフィンガーと、フィンガーの各々に開閉方向への移動をなさせる往復台と、往復台のすべてにフィンガーの開閉方向への同時移動を行なう開閉機構とを備え、この開閉機構として、平行配置された一対のラックギアとラックギアの間に配置されかつ各々のラックギアに噛み合うピニオンギアとピニオンギアを回転させるロータリーソレノイドからなるものが知られている。このワーク把持装置では、各々のラックギアは往復台の各々に設けられており、ワークの非把持は、ロータリーソレノイドによってピニオンギアを回転させ、ラックギアを互いに逆方向に直線移動させ、フィンガーをワークから離間させることでなされている。一方、ワークの把持は、ロータリーソレノイドの作動を止め、ラックギアをコイルばねによって反対方向に移動させ、フィンガーをワークに押し付けることでなされている（例えば、特許文献１を参照）。

他のワーク把持装置として、四つのフィンガーと、フィンガーの各々を支持する四つの往復台と、各々の往復台に設けられたラックギアと、これらのラックギアに噛み合うピニオンギアとを備え、電動モータによりピニオンギアをある方向に回転すると、ラックギアが直線移動し、フィンガーがワークに接近してワークを保持し、電動モータによりピニオンギアを反対方向に回転すると、ラックギアが反対方向に直線移動し、フィンガーがワークから離間するようになっているものも知られている（例えば、特許文献２を参照）。

さらに、別のワーク把持装置として、フィンガーが揺動部と平行移動部とからなり、揺動部が固定基部にヒンジ結合され、平行移動部が揺動部にヒンジ結合されていると共に固定基部に平行配置された一対の弾性リンクによって支持され、空気チューブが揺動部の間に配置されたものも提供されている。このワーク把持装置では、ワークの把持あるいは非把持は、空気チューブに空気を送り込みあるいは空気チューブから空気を排出することによってなされている。空気が空気チューブに送り込まれると、揺動部が空気チューブの膨張によって固定基部上で揺動する。このときに、平行移動部は、揺動部と一緒に揺動するが、弾性リンクの撓みによって平行移動しつつ、ワークに接触して、ワークを把持する。一方、空気が排出されると、揺動部が反対方向に回転し、平行移動部は弾性リンクの弾性復元によって、ワークから離れる（例えば、特許文献３を参照）。
特開平１１−３００６７５号公報特開２００１−１５７９９０号公報特開２００３−１９６８６号公報

しかしながら、これらのワーク把持装置では、フィンガーとワークとが一致していないと、つまり、フィンガーの把持中心とフィンガーの中心とがずれていると、一部のフィンガーのみでしかワークを把持することができない。例えば、ワークが円形断面をなし、フィンガーが互いに直交する方向からワークに接触する場合、まず、ワークに最も近いフィンガーがワークに接触し、直交するフィンガーがワークの中心からずれた位置でワークに接触し、角度１８０度離れたフィンガーがワークから浮いた状態でフィンガーに把持される。フィンガーはこの状態のままワークを把持して指定場所に搬送するため、ワークの把持が極めて不安定であり、ワークが他物にぶつかったり、振動が加わったりすると、ワークが簡単に落下する。

すなわち、特許文献１及び特許文献２に記載されたワーク把持装置は、単に、各々のフィンガーがラックギア及びピニオンギアによって同距離ずつ移動するだけであるため、フィンガーの把持中心とワークの中心とがずれていると、一部のフィンガーだけでワークを把持したまま、ワークを他の場所に搬送する。特許文献３に記載されたワーク把持装置は、フィンガーを支持する固定基部がスライダに支持され、スライダがベースにねじ及びコイルばねを用いたセンタリング機構によって保持され、センタリング機構によってフィンガーの把持中心の位置調整を行えるようなっている。しかしながら、フィンガーの把持中心とワークの中心とのずれはワークの寸法精度や配置位置などによって一定していないため、特定のワークの把持を確実に行うことができても、ずれが変わると把持が不安定になり、把持後に、ワークが他物にぶつかったり、振動が加わったりすると、ワークが落下するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、フィンガーの把持中心とワークの中心とがずれていても、すべてのフィンガーによってワークを常に確実に把持することができる、ワーク把持装置を得ることにある。

請求項１に記載された本発明のワーク把持装置は、ワークの周囲に位置し、開閉することでワークを把持しかつワークを開放する複数のフィンガーと、フィンガーの各々にその開閉方向への移動をなさせる往復台と、往復台のすべてにフィンガーの開閉方向への同時移動を行なう開閉機構とを有し、フィンガーが開閉方向に沿って移動可能に往復台に支持されていることを特徴としている。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載のワーク把持装置の構成に加えて、往復台がこれに対して着脱可能なフィンガー支持部材を備え、フィンガー支持部材がフィンガーの開閉方向に沿って延びる長孔を備え、スライドが長孔に挿入されていると共に、長孔に交差してフィンガー支持部材に設けたばね穴に組み込まれた弾性体によってフィンガーの閉方向に押され、フィンガーがスライドに支持されていることを特徴としている。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載のワーク把持装置の構成に加えて、スライドがフィンガーの開閉方向と交差する方向の長さを長孔におけるそれよりも長く形成され、長孔の内部での傾斜を許容されていることを特徴としている。

請求項４に記載された発明は、請求項２又は請求項３に記載のワーク把持装置の構成に加えて、フィンガー支持部材が長孔と平行に配置された第二の長孔を備え、第二のスライドが第二の長孔に挿入されていると共に、該第二の長孔に交差してフィンガー支持部材に設けた第二のばね穴に組み込まれた第二の弾性体によってフィンガーの閉方向に押圧され、前記フィンガーが前記二つのスライドに支持されていることを特徴としている。

請求項１に記載された本発明のワーク把持装置は、ワークの周囲に位置し、開閉することでワークを把持しかつワークを開放する複数のフィンガーと、フィンガーの各々にその開閉方向への移動をなさせる往復台と、往復台のすべてにフィンガーの開閉方向への同時移動を行なう開閉機構とを有し、フィンガーが開閉方向に沿って移動可能に往復台に支持されているので、開閉機構が往復台を移動させると、フィンガーが開閉され、ワークがフィンガーから離脱され、あるいはフィンガーによって把持される。そして、フィンガーが閉じたときに、各フィンガーとワークとの相対的位置関係に応じて、各フィンガーが適宜開閉方向に沿って移動するため、各フィンガーの把持中心とワークの中心とが微妙にずれている場合であっても、さらにワークが傾いていても、常にすべてのフィンガーによってワークを保持することが可能になる。そのため、ワークの搬送中に、ワークが他物に接触してもあるいは何らかの振動を受けても、ワークがフィンガーから脱落することなく、ワークの移送を常に確実に行なうことができる。また、ワークの姿勢管理も簡単になり、操作性が向上する。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載のワーク把持装置が奏する効果に加えて、往復台がこれに対して着脱可能なフィンガー支持部材を備え、フィンガー支持部材がフィンガーの開閉方向に沿って延びる長孔を備え、スライドが長孔に挿入されていると共に、長孔に交差してフィンガー支持部材に設けたばね穴に組み込まれた弾性体によってフィンガーの閉方向に押され、フィンガーがスライドに支持されているので、各フィンガーの把持中心とワークの中心とが微妙にずれていたり、ワークが傾いていたりして、ひとつのフィンガーのみが最初にワークに接触しても、残余のフィンガーがワークに接触するまで、最初にワークに接触したフィンガーが弾性体に抗してスライドを移動させながら開方向に移動し、常にワークの保持をすべてのフィンガーによって行なうことができる。そして、フィンガーがフィンガー支持部材を介して往復台に取り付けられているため、ワークの形状や把持方法などが異なっていても、フィンガー支持部材を変えることで簡単に対応させることができ、開閉機構などの他の機構の共通化が図られ、装置コストを低減することができる。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載のワーク把持装置が奏する効果に加えて、スライドがフィンガーの開閉方向と交差する方向の長さを長孔におけるそれよりも長く形成され、長孔の内部での傾斜を許容されているため、フィンガーの把持中心とワークの中心とが微妙にずれている場合であっても、ワークに向かって進行するにつれて、スライドが長孔の内で傾いて、フィンガーの向きを常にワークの中心に向くように回動させ、各フィンガーとワークとの良好な接触状態を確保することができる。

請求項４に記載された発明は、請求項２又は請求項３に記載のワーク把持装置が奏する効果に加えて、フィンガー支持部材が長孔と平行に配置された第二の長孔を備え、第二のスライドが第二の長孔に挿入されていると共に、該第二の長孔に交差してフィンガー支持部材に設けた第二のばね穴に組み込まれた第二の弾性体によってフィンガーの閉方向に押圧され、フィンガーがこれらの二つのスライドに支持されているので、各々のフィンガーが常に平行移動を行ない、一層、確実なワークの保持が実現できる。

以下、図面を参照して、本発明のワーク把持装置の実施の形態としての実施例を説明する。

この創薬用冷凍保管庫は、例えば、図１１に示すように、保管用ラック１０を収納する保管エリア１１と、搬送用ラック１２を収納する入出庫エリア１３と、保管用ラック１０から搬送用ラック１２にチューブを移送するピッキングエリア１４とを備えている。保管用ラック１０及び搬送用ラック１２には、ワークとしての多数のチューブが収納されている。

図１に示すように、チューブ１５は、チューブ本体１６及びキャップ１７からなっている。チューブ本体１６は、上端を開放された中空円筒状をなしているが、外周面の直径が開口端から閉塞端に向かうほど小さく形成されている。このチューブ本体１６は、内部に試薬などを収容し、キャップ１７によって密閉されている。

保管用ラック１０及び搬送用ラック１２には、チューブ１５の直径に対応したチューブ挿入穴Ｈが格子状に設けられている。チューブ１５は、キャップ１７を上方に向けて、保管用ラック１０又は搬送用ラック１２に収納される。

チューブのピッキングは、図１１において、図示はされていないが、コンピュータ端末によって、必要とする薬品の入ったチューブを指定し、移載ロボット１８がターゲットとなるチューブを収納する保管用ラック１０を保管エリア１１からピッキングエリア１４に搬送し、移載ロボット１９が入出庫エリア１３にある搬送用ラック１２をピッキングエリア１４に搬送し、ピッキングロボット２０がターゲットチューブを保管用ラック１０から搬送用ラック１２に移し替えた後に、移載ロボット１８が保管用ラック１０を保管エリア１１に、移載ロボット１９に搬送用ラック１２を入出庫エリア１３に搬送することによって行われる。

本発明によるワーク把持装置は、全体を参照符号２１によって示されていて、ピッキングロボット２０に装着されている。チューブの移動は、ピッキングロボット２０によってワーク把持装置２１を保管用ラック１０上に移動し、ワーク把持装置２１に保管用ラック１０に収納された所望のチューブを把持させた後、ピッキングロボット２０によってワーク把持装置２１を搬送用ラック１２の指定されたチューブ挿入穴上に移動させ、ワーク把持装置２１の把持を解除してチューブを搬送用ラック１２に収納することによって行われる。

把持装置自体は、図１乃至図３に示すように、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄ、これらのフィンガーを支持する往復台２６Ａ〜２６Ｄ及びフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの開閉方向に往復台を移動させる開閉機構とを有している。

フレーム２２は平行配置された支持板２３，２４を有している。これらの支持板２３，２４はシリンダ２５によって連結されている。片方の支持板２４の下面には往復台２６Ａ〜２６Ｄが配置されている。往復台２６Ａ〜２６Ｄは、フィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄをそれぞれ備えている。往復台２６Ａ〜２６Ｄは、正方形配置されていると共に、直線移動案内２７Ａ〜２７Ｄを介して支持板２４に取り付けられている。直線移動案内２７Ａ〜２７Ｄは、支持板２４に敷設されたガイドレールと往復台２６Ａ〜２６Ｄに固定されたレールホルダからなっており、往復台２６Ａ〜２６Ｄをガイドレールに沿ってＸ方向に直線移動させている。

フィンガー２８Ａ〜２８Ｄ及びフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄは、往復台２６Ａ〜２６ＤがＸ方向に移動すると閉じ、反対方向に移動すると開くように構成されていると共に、往復台２６Ａ〜２６Ｄに支持されている。

図４〜図９は、これらのフィンガー２８Ａ〜２８Ｄのうち、フィンガー２８Ｄを示している。フィンガー支持部材２９Ｄは、往復台２６Ｄにボルト固定されている。フィンガー２８Ｄは、ほぼ板状をなすもので、図４、図７及び図８に示すように、幅広の本体４１と、それに延設された幅細の延長部４２とを有している。本体４１には、ねじ孔４３ａ，４３ｂが設けられている。フィンガー２８Ｄは、これらのねじ孔４３ａ，４３ｂを利用してフィンガー支持部材２９Ｄに支持されている。

フィンガー２８Ｄの延長部４２は自由端側に把持爪４４ａ，４４ｂが設けられている。把持爪４４ａ，４４ｂは、ほぼ同一の形態をなすもので、延長部４２に沿って互いにスペースを形成して配置されている。把持爪４４ａ，４４ｂの中央には溝部４５ａ，４５ｂが設けられている。把持爪４４ａ，４４ｂの横断面は、図９に示すようにチャネル形をなしている。さらに、把持爪４４ａ，４４ｂに溝部４５ａ，４５ｂによって形成される突出部４６ａの頂面は、図８に示すように、チューブ１５の本体外周面１６Ａのテーパー面に対応する角度のテーパーを付与されている。このため、突出部４６ａに溝部４５ａ，４５ｂによって形成される稜線あるいはエッジ４７ａも、チューブ１５の外周面１６Ａのテーパー面に対応する角度のテーパーを有している。

フィンガー２８Ｄは、フィンガー支持部材２９Ｄに浮動支持されている。このために、フィンガー支持部材２９Ｄには、図４〜図７に示すように、長孔５１ａ，５１ｂがフィンガー２８Ｄの開閉方向に沿いかつ互いに平行に設けられている。スライド５３ａ，５３ｂが長孔５１ａ，５１ｂに挿入されている。スライド自体は、中空円筒形をなす部材からなっている。ばね穴５２ａ，５２ｂが長孔５１ａ，５１ｂに直交して、すなわちＸ方向に延びてフィンガー支持部材２９Ｄに設けられている。コイルばね５４ａ，５４ｂは、図５及び図６に示すように、ばね穴５２ａ，５２ｂの穴底とスライド５３ａ，５３ｂとの間に位置して、ばね穴５２ａ，５２ｂに挿入されている。フィンガー２８Ｄは、スライド５３ａ，５３ｂの一端に接触して配置されていると共に、スライド５３ａ，５３ｂに固定されている。固定は反対側からフィンガー２８Ｄに螺刻されたねじ孔４３ａ，４３ｂに螺合されたボルト５５ａ，５５ｂによってなされている。このため、フィンガー２８Ｄは、フィンガー支持部材２９Ｄの上で、コイルばね５４ａ，５４ｂのスプリング力に抗しながら、開方向に平行移動を行なえる。

残余のフィンガー２８Ａ〜２８Ｃ及びフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｃも同様に構成され、各々のフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｃの上で、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの閉方向Ｘと反対方向である開方向への移動を行なえる。

フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの開閉は、ピニオンギア３０及びラックギア３１Ａ〜３１Ｄとコイルばね３２Ａ〜３２Ｄとによってなされている。このピニオンギア３０は、図３に示すように、往復台２６Ａ〜２６Ｄの内側縁が囲む領域あるいは空間に配置されている。ピニオンギア３０は、シャフトを支持板２４にある軸受に保持され、空転可能になっている。往復台２６Ａ〜２６Ｄにはピニオンギア３０に噛み合うラックギア３１Ａ〜３１Ｄが取り付けられている。ラックギア３１Ａ〜３１Ｄは、互いに直交するように往復台２６Ａ〜２６Ｄに配置され、かつ往復台２６Ａ〜２６Ｄの内側面にボルト締結されている。このため、往復台２６Ａ〜２６Ｄのひとつ、往復台２６ＡがＸ方向に摺動されると、ピニオンギア３０が回転し、残る往復台２６Ｂ〜２６Ｄがラックギア３１Ａ〜３１Ｄと一緒にＸ方向に直線移動して、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの他端となる自由端を互いに接近させる。逆に、往復台２６Ａが反対方向に摺動されると、ピニオンギア３０がラックギア３１Ａによって反対方向に回転され、残る往復台２６Ｂ〜２６Ｄがラックギア３１Ｂ〜３１Ｄと一緒に反対方向に摺動し、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄを互いに離間させる。

往復台２６Ａの移動は電磁ソレノイド３３によってなされている。電磁ソレノイド３３は、プランジャが直線移動するものからなっている。この電磁ソレノイド３３はプランジャの移動方向を往復台２６Ａ〜２６Ｄの摺動方向と平行に位置させて支持板２４に設置されている。プランジャは連動部材３５によって往復台２６Ａに連結されている。この連動部材３５は逆Ｌ字形をなす部材からなり、曲がった端部がプランジャにピン連結され、反対側が支持板２４にある開口３６を貫通し、往復台２６Ａに向かって延び、延長端を往復台２６Ａの端部にボルト締結されている。

コイルばね３２Ａ〜３２Ｄは、図３に示すように、両端を往復台２６Ａ〜２６Ｄに固定された支柱と支持板２４に固定された支柱とに係合され、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄを常に閉じるように往復台２６Ａ〜２６Ｄの各々を摺動させている。コイルばね３２Ａ〜３２Ｄは電磁ソレノイド３３の励磁が停止しているときにフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの自由端にチューブ１５の直径よりも小さなすき間を形成し、電磁ソレノイド３３は励磁されるとフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの他端となる自由端にチューブ１５の直径よりも大きな隙間をそれぞれ形成している。このため、電磁ソレノイド３３が励磁されると、プランジャ及び連動部材３５が直線移動して、連動部材３５に連結された往復台２６Ａがコイルばね３２Ａに抗しながら摺動すると共に、残余の往復台２６Ｂ〜２６Ｄがコイルばね３２Ｂ〜３２Ｄに抗しながらラックギア３１Ａ〜３１Ｄ及びピニオンギア３０によって摺動し、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄが互いに離間し、チューブ１５を自由にする。そして、電磁ソレノイド３３の励磁が止まると、往復台２６Ａ〜２６Ｄが各々の関係するコイルばね３２Ａ〜３２Ｄによって摺動され、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄが互いに接近して、チューブ１５が把持される。

このワーク把持装置２１は、前述のように、フレーム２２の支持板２３を創薬用冷凍保管庫に設置されたピッキングロボット２０のアームに設置される。電磁ソレノイド３３はピッキングロボット２０の電気制御装置に電気接続される。

把持装置２１がピッキングロボット２０により保管用チューブラック１０に移動され、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄが把持しようとするチューブ１５の真上に移動すると、電気制御装置が電磁ソレノイド３３のコイルに電流を流し、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄを離間させる。ピッキングロボット２０が把持装置２１を下降させ、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの自由端がチューブ１５の周囲に位置すると、把持爪４４ａ，４４ｂの頂面がチューブ１５の直径よりも大きなすき間を形成する。電気制御装置が電磁ソレノイド３３の励磁を停止すると、コイルばね３２Ａ〜３２Ｄにより往復台２６Ａ〜２６Ｄが直線移動され、突出部４６ａの頂面がチューブ１５の本体外周面１６Ａに圧着される。

このときに、突出部４６ａのエッジ４７ａがチューブ１５の本体外周面１６Ａに圧着され、チューブ１５は上下四箇所で線接触した状態にて把持爪４４ａ，４４ｂに把持される。突出部４６ａの頂面及びエッジ４７ａは、チューブ１５の本体１６に対応してテーパーを付与されているため、チューブ１５は把持爪４４ａ，４４ｂの間にテーパー嵌合した状態でフィンガー２８Ａ〜２８Ｄに把持される。

チューブ１５の把持に際して、保管用ラック１０の寸法誤差やピッキング装置の位置制御誤差などによって、ターゲットとなるチューブ１５の中心とフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持中心とが一致していないことがある。図１０は、このような状態を誇張して示し、二点鎖線は、チューブ１５の中心とフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持中心とが一致した場合の把持状態を、実線はチューブ１５の中心とフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持中心とが距離Ｌずれている場合の把持状態をそれぞれ示している。

チューブ１５の中心とフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持中心とが一致していると、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄは、把持爪４４ａ，４４ｂのエッジ４７ａの双方がチューブ１５の周面に密着した状態で、チューブ１５を把持することができる。

チューブ１５が本来の位置に対してフィンガー２８Ｄの方向に距離Ｌずれている場合には、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄがチューブ１５に向かって移動されると、最初にフィンガー２８Ｄのみがチューブ１５の周面に接触する。接触すると、フィンガー２８Ｄは、コイルばね５４ａ，５４ｂのスプリング力に抗してあるいはコイルばね５４ａ，５４ｂを撓ませつつ移動する。引き続いて、フィンガー２８Ｄに対して角度９０°離れているフィンガー２８Ａ，２８Ｃがチューブ１５の周面に接触する。フィンガー２８Ａ，２８Ｃの把持爪４４ａ，４４ｂがチューブ１５に接触すると、スライド５３ａ，５３ｂが図１０に二点差線で示すように長孔５１ａ，５１ｂの内部で傾斜し、フィンガー２８Ａ，２８Ｃも一緒に傾斜する。すなわち、スライド５３ａ，５３ｂは長孔５１ａ，５１ｂに直角に挿入され、しかもスライド５３ａ，５３ｂの長さは長孔５１ａ，５１ｂの幅よりも大きいため、把持爪４４ａ，４４ｂがチューブ１５の周面に接触すると、スライド５３ａ，５３ｂが図６に二点鎖線で示すように長孔５１ａ，５１ｂの内部で傾斜し、フィンガー２８Ａ，２８Ｃの把持爪４４ａ，４４ｂのエッジ４７ａの双方をチューブ１５の周面に密着させる。最後にフィンガー２８Ｄと角度１８０°離れたフィンガー２８Ｂがチューブ１５に接触する。このため、チューブ１５は、この場合にも、すべてのフィンガー２８Ａ〜２８Ｄによって保持される。

フィンガー２８Ａ〜２８Ｄがチューブ１５を把持すると、電気制御装置がピッキングロボット２０を上昇させる。チューブ１５がラックから引き抜かれると、チューブ１５は、各フィンガー２８Ａ〜２８Ｄからの付勢力が均衡する位置に移動し、フィンガー２８Ａ，２８Ｃのスライド５３ａ，５３ｂが長孔５１ａ，５１ｂと直交状態になり、図９に示すように再びフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持中心とチューブ１５の中心が一致した状態となり、４本のフィンガーによって確実に把持される。

電気制御装置は、ピッキング装置を上昇させた後、チューブ１５を搬送用ラック１２に移送する。収納位置にチューブ１５を挿入し、電磁ソレノイド３３が再励磁される。フィンガー２８Ａ〜２８Ｄが、チューブ１５から離間し、チューブ１５が搬送用ラック１２に収納される。この時、上述したようにチューブ１５の中心と把持中心が一致した状態でラックへの収納が行われるため、ラックの区画壁と干渉することなく所定の収納位置（チューブ挿入穴）に確実に再挿入される。

本発明によるワーク把持装置は、このように、各フィンガー２８Ａ〜２８Ｄがその閉方向と逆向きに退避可能にフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄに支持されているため、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持中心とチューブ１５の中心とがずれていても、すべてのフィンガーをチューブに確実に当接させることが可能になる。このため、把持後の移送中に、チューブ１５が衝撃や振動を受けてもフィンガー２８Ａ〜２８Ｄから脱落せず、チューブ１５の移送を確実に行なうことができる。

さらに、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄは、スライド５３ａ，５３ｂが長孔５１ａ，５１ｂの内部で傾くことにより、フィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄに対して傾動可能に支持されているために、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持中心とチューブ１５の中心とがずれていても、常に、全てのフィンガー２８Ａ〜２８Ｄとチューブ１５との良好な接触状態が実現される。また、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの各々は平行配置された長孔５１ａ，５１ｂに挿入されたスライド５３ａ，５３ｂに結合され、常に平行移動を行なうように案内されているため、前述の作用が確実に行われ、確実な作動を得ることができる。

また、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄの把持爪４４ａ，４４ｂがチューブ１５に線接触してチューブ１５を把持し、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄが長孔５１ａ，５１ｂとスライドとを介在して往復台に支持され、スライドが長孔内で傾斜して、エッジ４７ａのすべてをチューブ１５に接触させるため、単位面積あたりの圧着力が高く、氷結などを防ぐ樹脂コートが把持爪４４ａ，４４ｂに施されていても、チューブが傾いても、チューブ１５を確実に把持する。そして、把持爪４４ａ，４４ｂがテーパー嵌合によってチューブ１５を把持するため、チューブ姿勢のくずれや落下が少ない。

そして、往復台２６Ａ〜２６Ｄがフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄを備え、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄがフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄに取り付けられ、フィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄあるいはフィンガー２８Ａ〜２８Ｄ及びフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄの双方を変えることで、他のワークやシステムに適応することができるので、往復台２６Ａ〜２６Ｄ、ラックギア３１Ａ〜３１Ｄ、ピニオンギア３０、コイルばね３２Ａ〜３２Ｄ、電磁ソレノイド３３などのようなコストの嵩む開閉機構を共通して使用することができ、装置コストを低減することができる。

また、電磁ソレノイド３３が直線運動するプランジャを有し、プランジャの移動方向が往復台２６Ａ〜２６Ｄの摺動方向と平行に配置されていると共に、プランジャが連動部材３５によって一つの往復台２６Ａに連結されているため、従来の回転ソレノイドを使用したこの種の把持装置に比較して、往復台２６Ａ〜２６Ｄと電磁ソレノイド３３との間の距離が小さくなり、把持装置全体がコンパクトである。

また、往復台２６Ａは、電磁ソレノイド３３のプランジャに連動部材３５によって連結されているため、連動部材３５を支持板２４などに支点をもつ梃子として構成することによって、電磁ソレノイド３３の小容量化を図れ、よりコンパクトなものにすることができる。

また、チューブ１５の把持が、一つの往復台２６Ａを摺動させることで行なっているので、往復台２６Ａ〜２６Ｄを摺動させるメカニズムが極めて簡単になるばかりか、電磁ソレノイド３３が直線運動するプランジャをもつものからなるため、安価に製造することができる。そして、チューブ１５の把持は、コイルばね３２Ａ〜３２Ｄによって行なっている、つまりフィンガー２８Ａ〜２８Ｄがコイルばね３２Ａ〜３２Ｄによって常にチューブ１５を把持する状態となっているため、万一電気系統に異常が生じても、チューブ１５が搬送中に落下せず、試薬の喪失などの事故がない。

なお、以上説明した実施例において、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄはフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄを介して往復台２６Ａ〜２６Ｄに支持されているが、必要に応じて、往復台２６Ａ〜２６Ｄに長孔５１ａ，５１ｂを設け、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄを支持するスライド５３ａ，５３ｂを長孔５１ａ，５１ｂに挿入すると共に、長孔５１ａ，５１ｂに交差してフィンガー支持部材２９Ａ〜２９Ｄに設けたばね穴５２ａ，５２ｂに組み込まれたコイルばね５４ａ，５４ｂによってフィンガー２８Ａ〜２８Ｄの閉方向に押すようにしてもよい。

さらに、スライド５３ａ，５３ｂはその幅を長孔５１ａ，５１ｂの幅よりも長く形成され、長孔５１ａ，５１ｂの内部で傾斜することができるが、ボルト５５ａ，５５ｂとスライド５３ａ，５３ｂのボルト孔との間に隙間を形成すると共に、ボルト５５ａ，５５ｂの長さをスライド５３ａ，５３ｂの幅よりも大きくして、フィンガー２８Ａ〜２８Ｄがボルト５５ａ，５５ｂと一緒にスライド５３ａ，５３ｂのボルト孔内部で傾くように構成するなどしてもよい。

本発明のワーク支持装置の一実施例を示す斜視図である。図１に示すワーク把持装置の下面から見た一部を破断された斜視図である。図１に示すワーク把持装置の開閉機構の構成を示す説明図である。図１に示すワーク把持装置のフィンガーまわりの正面図である。図４の５−５線に沿う断面図である。図５の６−６線に沿う断面図である。図１に示すワーク把持装置のフィンガーの支持構造の分解斜視図である。図１に示すワーク把持装置のフィンガーのワーク把持状態を示す説明図である。図７の９−９線に沿う拡大断面図である。図１に示すワーク把持装置のフィンガー支持構造によるワークの把持状態を示す説明図である。図１に示すワーク把持装置を使用する創薬用冷凍保管庫の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０，１２・・・チューブラック
１１・・・保管エリア
１３・・・入出庫エリア
１４・・・ピッキングエリア
１５・・・ワーク（チューブ）
１８，１９・・・移載ロボット（移載ロボット）
２０・・・ピッキングロボット
２１・・・ワーク把持装置
２２・・・フレーム
２６Ａ〜２６Ｄ・・・往復台
２７Ａ〜２７Ｄ・・・直線移動案内
２８Ａ〜２８Ｄ・・・フィンガー
２９Ａ〜２９Ｄ・・・フィンガー支持部材
３０・・・ピニオンギア
３１Ａ〜３１Ｄ・・・ラックギア
３２Ａ〜３２Ｄ・・・コイルばね
３３・・・電磁ソレノイド
４１・・・フィンガーの本体
４２・・・フィンガーの延長部
４３ａ，４３ｂ・・・ねじ孔
４４ａ，４４ｂ・・・把持爪
４５ａ，４５ｂ・・・溝部
４６ａ・・・突出部
４７ａ・・・エッジ
５１ａ，５１ｂ・・・長孔
５２ａ，５２ｂ・・・ばね穴
５３ａ，５３ｂ・・・スライド
５４ａ，５４ｂ・・・コイルばね（弾性体）
５５ａ，５５ｂ・・・ボルト

Claims

ワークの周囲に位置し、開閉することで前記ワークを把持しかつ前記ワークを開放する複数のフィンガーと、該フィンガーの各々にその開閉方向への移動をなさせる往復台と、該往復台のすべてに前記フィンガーの開閉方向への同時移動を行なう開閉機構とを有し、
前記フィンガーが開閉方向に沿って移動可能に前記往復台に支持されていることを特徴とするワーク把持装置。
前記往復台がこれに対して着脱可能なフィンガー支持部材を備え、該フィンガー支持部材が前記フィンガーの開閉方向に沿って延びる長孔を備え、スライドが前記長孔に挿入されていると共に、該長孔に交差して前記フィンガー支持部材に設けたばね穴に組み込まれた弾性体によって前記フィンガーの閉方向に押され、前記フィンガーが前記スライドに支持されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク把持装置。
前記スライドが、前記フィンガーの開閉方向と交差する方向の長さを前記長孔におけるそれよりも長く形成され、前記長孔の内部での傾斜を許容されていることを特徴とする請求項２に記載のワーク把持装置。
前記フィンガー支持部材が前記長孔と平行に配置された第二の長孔を備え、第二のスライドが第二の長孔に挿入されていると共に、該第二の長孔に交差して前記フィンガー支持部材に設けた第二のばね穴に組み込まれた第二の弾性体によって前記フィンガーの閉方向に押圧され、
前記フィンガーが前記二つのスライドに支持されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のワーク把持装置。