JP2006189362A

JP2006189362A - 容器搬送装置

Info

Publication number: JP2006189362A
Application number: JP2005002409A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kuratani; 豊蔵谷
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: JP4396526B2

Abstract

【課題】
所定位置への容器の装着を確認できるようにするとともに、センサを容器受取り側に設けた場合に生じる問題を解決する。
【解決手段】
容器搬送装置は、移動と伸縮が可能なアーム機構１０の先端に容器把持機構１８を備え、容器把持機構１８に容器が把持されていることを検出するセンサ１９を備えている。アーム機構１０の移動と伸縮を行なうアーム駆動部２１は、伸縮をパルスモータ２３により駆動し、アーム機構１０の伸縮を行なわせる部分にはアーム機構の伸縮量を計測するエンコーダ２４が設けられている。搬送制御部４０はパルスモータ駆動回路４２にパルスモータ駆動信号を送ってパルモータ２３を駆動させるとともに、パルスモータ駆動回路４２からパルスモータ３２に供給される駆動パルス信号のパルス数、エンコーダ２４による計測値及びセンサ１９の検出信号に基づいて所定位置へラックが搬送されたこと及び装着されたことを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は分析装置や自動前処理装置などにおける容器搬送装置に関し、例えば、分析装置において溶液試料を収容したサンプル容器を試料自動注入装置のサンプル容器装着位置に搬送して装着するための容器搬送装置に関するものである。

液体試料などを収容した容器を分析装置や自動前処理装置の所定位置に搬送して装着する作業を自動で行なう容器搬送装置が使用されている。

そのような容器搬送装置の一例は、サンプル容器であるラックに保持されたマイクロプレートから試料を採取して分析装置に自動的に注入する試料自動注入装置にラックを搬送して装着し、試料注入後はそのラックを元の収納場所に戻すラックチェンジャーと呼ばれるものである。ラックチェンジャーと試料自動注入装置を備えた分析装置で、ラックの搬送を確認する手段を備えていないものもあるが、その場合にはラックを持ち損ねた状態で試料自動注入装置にラックを装着した場合など、試料自動注入装置にラックが正常に装着されていないにもかかわらず、ラックが装着されたと判断して分析動作に進んでしまう事態が発生する。その結果、分析が行なえなかったり、最悪の事態としてマイクロプレートの別の位置に収容されたサンプルを誤って分析してしまったりすることも起こる。

そこで、ラックチェンジャーと試料自動注入装置を備えた分析装置で、ラックの装着を確認する手段を備えたものとして、ラックを受け取り、正常な位置に装着されたことを検出するために、容器受取り側である試料自動注入装置のラック台にフォトセンサやマイクロスイッチなどのセンサを取り付けてラックが正常な位置に装着されたことを検出するようにしたものがある。

ラックなどの容器の装着を検出するセンサを容器受取り側に設ける場合、ラック受け台など容器を装着する部分が交換式となっている場合のようにセンサの取付け場所の確保が困難な場合がある。

また、センサの取付けができた場合でも、センサは搬送装置側ではなく、容器が装着される側に取り付けられていることから、搬送装置側で容器の装着を確認するためには、容器が装着される側にそのセンサの状態を問い合わせるなどの手順が必要になり、搬送手順のプログラミングが面倒になる。

本発明は、所定位置への容器の装着を確認できるようにするとともに、センサを容器受取り側に設けた場合に生じる問題を解決することを目的とするものである。

本発明の容器搬送装置は、移動と伸縮が可能で先端に容器把持機構を備え、前記容器把持機構に容器を把持して伸長することによりその容器を所定位置に搬送し、その後その容器を放して後退することにより容器を所定位置に装着するアーム機構と、前記アーム機構の移動と伸縮を行なうとともに、伸縮はパルスモータにより駆動するアーム駆動部と、前記パルスモータに駆動パルス信号を供給するパルスモータ駆動回路と、前記アーム駆動部のうちアーム機構の伸縮を行なわせる部分に設けられ、アーム機構の伸縮量を計測するエンコーダと、前記容器把持機構に容器が把持されていることを検出するセンサと、前記パルスモータ駆動回路にパルスモータ駆動信号を送ってパルモータを駆動させるとともに、前記パルスモータ駆動回路からパルスモータに供給される駆動パルス信号のパルス数、前記エンコーダによる計測値及び前記センサの検出信号に基づいて所定位置へラックが搬送されたこと及び装着されたことを判定する搬送制御部と、を備えている。

搬送制御部は、所定位置へ容器が搬送されたか否かの判定を、例えば、アーム機構が容器搬送時に伸長するときの駆動パルス信号のパルス数と前記エンコーダによる計測値との比較により行なうことができる。例えば、駆動パルス信号として所定のパルス数を送ったにもかかわらず、エンコーダによる計測値が予定の値に達しなかった場合は、容器が何かに引っ掛かった場合などアーム機構が正しく押し出せなかったことを意味するので、エラーであると判定することができる。

また、搬送制御部は、所定位置へ容器が装着されたか否かの判定を、例えば、アーム機構が容器を放して後退する過程でセンサが容器把持機構に容器が把持されていないことを検出したときの駆動パルス信号のパルス数又はエンコーダによる計測値により行なうことができる。例えば、アーム機構が容器を放して後退する過程で、後退を開始した位置から所定量後退した位置でセンサが容器を放したことを検出しなければ、容器を引きずって後退したことを意味するので、エラーであると判定することができる。

この容器搬送装置が搬送し装着しようとする容器の一例は分析試料が収容されたサンプル容器、例えば試料を収容したマイクロプレートを保持したラックである。その場合、その容器を装着しようとする所定位置の一例は分析装置における試料自動注入装置のラック台などのサンプル容器装着位置であり、この容器搬送装置はサンプル容器が収納されている場所からサンプル容器装着位置へサンプル容器を搬送して装着するものである。

本発明の容器搬送装置では、アーム機構の伸縮を駆動するパルスモータへの駆動パルス信号のパルス数と、アーム機構の伸縮量を計測するエンコーダの計測値と、容器の把持を検出するセンサの検出信号とに基づいて、所定位置へ容器が搬送されたこと及び装着されたことを判定するので、その容器が装着される側での装着検出用のセンサを設けなくても所定位置への容器の装着を判定できるようになった。
また、容器搬送装置側だけで容器の搬送と装着の確認ができるため、搬送装置側は容器が装着される側との余分な通信が不要になり、搬送手順のプログラミングが簡単になる。

以下、本発明の容器搬送装置を、分析装置の試料自動注入装置に試料を収容したマイクロプレートを保持したラックを装着するためのラックチェンジャーにおけるラック搬送装置として適用した一実施例を図面を参照して説明する。

図１は同実施例におけるアーム機構の制御系統を示したブロック図である。
１０は移動と伸縮が可能なアーム機構である。アーム機構１０はその先端に容器把持機構１８を備え、容器把持機構１８の先端面には先端が上方向に折れ曲がったＬ字形をした係合部１８ａを備えている。その係合部１８ａは、搬送される対象物としての容器であるラックの側壁面に設けられた穴に挿入され、アーム機構１０がわずかに上方に移動させられることによりラックと係合して容器把持機構１８がラックを把持することができる。容器把持機構１８がラックを把持した状態でラックを台上に載せ、アーム機構１０がわずかに下方に移動させられることにより係合部１８ａとラックの係合を外して容器把持機構１８をラックから離すことができる。アーム機構１０は、容器把持機構１８にラックを把持して伸長することによりそのラックを試料自動注入装置の所定位置に搬送し、その後、係合部１８ａとラックとの係合を外して後退することにより、ラックを試料自動注入装置の所定位置に装着する。

容器把持機構１８には、ラックが把持されていることを検出するセンサ１９が設けられている。センサ１９は例えばマイクロスイッチであり、容器把持機構１８にラックが把持されているとセンサ１９の検出信号がオンとなり、容器把持機構１８からラックがはずれるとセンサ１９の検出信号がオフになる。

２１はアーム機構１０の移動と伸縮を行なうアーム駆動部である。アーム機構１０の移動は、後で図２に示されるガイドレール２８に沿った水平面内でのスライド移動と、所定の位置での水平面内での回転を含んでいる。アーム駆動部２１は、アーム機構１０の伸縮を行なわせるために、駆動源としてパルスモータ２３を備えている。４２はパルスモータ２３に駆動パルス信号を供給するパルスモータ駆動回路である。
アーム駆動部２１のうちアーム機構１０の伸縮を行なわせる部分には、アーム機構１０の伸縮量を計測するエンコーダ２４が設けられている。

４０は搬送制御部であり、搬送制御部４０はパルスモータ駆動回路４２にパルスモータ駆動信号を送ってパルモータを駆動させるとともに、パルスモータ駆動回路からパルスモータ２３に供給される駆動パルス信号のパルス数、エンコーダ２４による計測値及びセンサ１９の検出信号に基づいて所定位置へラックが搬送されたこと、及び装着されたことを判定する。搬送制御部４０は専用のマイクロプロセッサ、汎用のパーソナルコンピュータ又はこの容器搬送装置が用いられる分析装置の制御装置により実現することができる。

図２は同実施例のラック搬送装置２０と、分析装置における試料自動注入装置２２を示した平面図である。
アーム駆動部２１はガイドレール２８に移動可能に支持されており、ガイドレール２８に沿った任意の位置に移動して停止する駆動機構を備えている。アーム機構１０はアーム駆動部２１に伸縮可能に取り付けられており、図１に示されているようにパルスモータ２３により伸縮動作が駆動され、その伸縮量はエンコーダ２４により計測される。

ラック搬送装置２０にはラック待機場所２５が設けられ、ラック待機場所２５には複数のラック１２が収納される。試料自動注入装置２２の所定の位置にはラックを装着するためのラック台１３が設けられている。アーム機構１０はガイドレール２８に沿って所定の位置に位置決めされ、伸縮してラック待機場所２５から所定のラック１２を把持し、水平面内で１８０度回転した後に伸縮してその把持したラック１２をラック台１３に装着する。

ラック待機場所２５は高さの異なる複数段が設けられることもある。その場合には、アーム駆動部２１は高さ方向にも移動できるように支持され、任意の高さに停止して所定の段のラック待機場所２５からラック１２を把持できるように構成される。

試料自動注入装置２２とラック搬送装置２０はＲＳ２３２Ｃ通信端子２６を介して接続されており、試料自動注入装置２２からラック搬送装置２０に対して所定のラック１２をラック台１３に装着する指示が送られる。

図３はラック台１３と、それに装着されるラック１２を示したものである。ラック１２は１個のマイクロプレート１４を保持しており、マイクロプレート１４の表面には試料を収容する複数のウエルが設けられている。マイクロプレート１４はラック１２に保持された状態でラック台１３に装着され、試料自動注入装置２２によって所定のウエルから試料が採取されて分析装置に注入される。

図４はラック１２を試料自動注入装置２２のラック台１３に装着するときの動作を示したものである。ラック１２とラック台１３にはラック１２を装着位置まで押し込んだ状態で固定する止め具１６，１７をそれぞれ備えている。（Ａ）は容器把持機構１８がラック１２を把持した状態を示しており、その後、（Ｂ）に示されるようにアーム機構１０が伸長してラック１２をラック台１３に押し込む。さらにラック１２をラック台１３に押し込むと止め具１６が止め具１７にあたり、それからさらに押し込むと止め具１６が止め具１７を越えて、（Ｃ）に示されたようにラック１２がラック台１３に完全に装着された状態となる。その後、アーム機構１０をわずかに下方向に移動させて容器把持機構１８の係合部１８ａをラック１２から外し、アーム機構１０を後退させると、（Ｄ）に示されるように、ラック１２はラック台１３に装着された状態で残る。この状態では止め具１６と１７が係合しているため、ラック１２がラック台１３から脱落することが防止される。

ラック１２をラック台１３に搬送し装着するときの動作を図５と図６のフローチャートを参照してさらに詳細に示す。

（ラック搬送）
図５はラック１２をラック台１３に押し込むときの動作を示している。
動作を開始すると、待機場所２５に待機しているラック１２の１つを選択し、アーム機構１０の容器把持機構１８によってそのラック１２を把持する（ステップＳ１）。アーム機構１０を移動させ回転させて、伸長すればラック１２をラック台１３に押し込める位置に位置決めする。この状態でエンコーダ２４の値を確認する。
ラック押込み時にエラーが発生すると３回までやり直しができるようにカウンタＮ「Ｎ＝０」に設定する（ステップＳ２）。

エンコーダ２４が計測を開始し（ステップＳ３）、パルスモータ２３に駆動パルス信号として指定のパルス数だけ送り（ステップＳ４）、アーム機構１０を伸長させてラック１２をラック台１３に押し込む。この指定パルス数はラック１２がラック台１３に装着される位置まで押し込まれるようにアーム機構１０が伸長する量に対応したものである。この指定パルス数又はそれに対応したモータ回転数が搬送制御部４０に設定されており、搬送制御部４０からパルスモータ駆動回路４２に指示がなされる。また、搬送動作が正常に行なわれた場合に、エンコーダ２４が計測するパルス数が予定パルス数として搬送制御部４０に設定されている。

搬送制御部４０はエンコーダ２４が予定パルス数を計測したか否かを判定する（ステップＳ５）。
エンコーダ２４が予定パルス数を計測したときは、駆動パルス信号の指定パルス数に対応する距離だけアーム機構１０が伸長してラック１２をラック台１３に搬送したことを意味し、ラックの搬送が正常であったと判定する。

エンコーダ２４が予定パルス数まで計測しなかったときは、駆動パルス信号の指定パルス数に対応する距離だけアーム機構が伸長しなかったことを意味し、搬送エラーと判定する。搬送エラーの場合はカウンタＮに１を加算し（ステップＳ６）、Ｎ＝４になっていなければ（ステップＳ７）、やり直しをするためのリトライ処理を行なう（ステップＳ８）。リトライ処理はアーム機構１０を、伸長を開始した状態まで後退させることである。その後、ステップＳ３に戻ってラック１２をラック台１３に搬送する動作をやり直す。やり直しは３回まで（Ｎ＝４になるまで）行なうことができ、それでも正常に搬送できないときは搬送エラーとして動作を停止する。エラーによる停止の場合はオペレータに知らせるように警報又は表示を行なう。

このように、装着しようとする容器を受け取る側に検出センサを取り付けなくても、容器把持機構に対する容器着脱を検出するセンサを搬送装置側に取り付けることにより容器の搬送を検出することができ、また搬送が失敗した場合に再度搬送処理を行なう「リトライ処理」を簡単に行なうことができるようになる。

（ラック装着）
図６はラック１２をラック台１３に搬送した後、ラック１２を容器把持機構１８から外しアーム機構１０を後退させてラック１２をラック台１３に残すことによってラック台１３へのラック１２の装着を完了する動作を示したものである。
ラック１２をラック台１３に搬送したところから説明すると、アーム機構１０の引戻しに先立ち、マイクロスイッチ１９がオンであること、すなわちラック１２が容器把持機構１８に把持されていることを確認する（ステップＳ１１）。

エンコーダ２４が計測を開始し（ステップＳ１２）、ラック１２を容器把持機構１８から外して、アーム機構１０引戻しのためのパルスモータ２３の回転を開始する（ステップＳ１３）。ラック１２を容器把持機構１８から外すには、ラック１２をラック台１３に装着した状態でアーム機構１０をわずかに下方向に移動させて係合部１８ａとラック１２の係合を解除する。

アーム機構１２を引き戻していく際に、ラック１２が容器把持機構１８から外れてマイクロスイッチ１９がオフになれば（ステップＳ１４）、そのときのステップモータ回転量（駆動パルス信号のパルス数）又はエンコーダ２４の計測値を保存する（ステップＳ１５）。ラック１２が容器把持機構１８から外れるときのステップモータ回転量（駆動パルス信号のパルス数）又はエンコーダ２４の計測値は予めわかっており、搬送制御部４０に設定されている。

アーム機構１２を完全に引き戻すために必要な指定パルス数に対応する指定量だけパルスモータ２３が回転すると（ステップＳ１６）、マイクロスイッチ１９がオフになったときのステップモータ回転量（駆動パルス信号のパルス数）又はエンコーダ２４の計測値が搬送制御部４０に設定されている値と比較して正常であると判断されれば（ステップＳ１７）、アーム機構１２の引戻しが正常であって、ラック１２がラック台１３に正しく装着されたと判定される。

もし、マイクロスイッチ１９がオフにならなかったか、オフになったとしてもそのときのステップモータ回転量（駆動パルス信号のパルス数）又はエンコーダ２４の計測値が搬送制御部４０に設定されている値と比較して正常でなかった場合は装着エラーであると判定される（ステップＳ１７）。その場合、マイクロスイッチ１９がオンのままであれば「ラック１２が外れなかったエラー」と判定され、オフになったがそのときのステップモータ回転量（駆動パルス信号のパルス数）又はエンコーダ２４の計測値が正常でなかったときは「ラック１２を途中まで引きずったエラー」と判定される（ステップＳ１８）。

分析の終了したマイクロプレートはそれを保持しているラックとともにラック待機場所２５に戻される。その動作は、図７に示されるように、ラック台１３へのラック装着とは逆の工程である。

図７において、（Ａ）はラック台１３に装着されているラック１２を戻すためにアーム機構１０が伸長している過程であり、ステップモータ２３が指定量回転すると（Ｂ）に示されるようにアーム機構１０の容器把持機構１８がラック１２と当接する。その状態でアーム機構１０をわずかに上方に移動すると容器把持機構１８がラック１２を把持した状態となる。その後、（Ｃ）に示されるようにアーム機構１０が後退してラック１２をラック台１３から引き出し、（Ｄ）に示されるようにステップモータ２３が指定量だけ逆回転を完了した状態となる。その後、アーム機構１０が水平面内で回転し、ラック待機場所２５の所定の位置まで移動してラックを収納する。
ラック１２をラック待機場所２５に収納する過程においても、その収納動作が確実に行なわれたことを確認するためにマイクロセンサ１９とエンコーダ２４を用いることができる。

ラック１２をラック台１３から引き出す過程でマイクロセンサ１９とエンコーダ２４を用いる場合の動作を図８と図９に示す。
図８はラック台１３に装着されているラック１２をアーム機構１０の容器把持機構１８で把持するまでの動作を示したものである。
アーム機構１０を移動させ、伸長すればラック台１３に装着されているラック１２に当接できる位置に位置決めする。

パルスモータ２３に駆動パルス信号として指定のパルス数だけ送り（ステップＳ２１）、アーム機構１０を伸長させて容器把持機構１８をラック台１３に装着されているラック１２に当接させ、マイクロスイッチ１９がオンになったことを確認する（ステップＳ２２）。この指定パルス数はラック台１３に装着されるラック１２に容器把持機構１８が当接するまでにアーム機構１０が伸長する量に対応したものである。容器把持機構１８がラック１２に当接した状態でアーム機構１０をわずかに上方に移動させて容器把持機構１８にラック１２を把持させる（ステップＳ２３）。

図９はラック１２をラック台１３から引き出す動作を示したものである。
ラック１２をラック台１３から引き出すのに先立ち、マイクロスイッチ１９がオンであること、すなわちラック１２が容器把持機構１８に把持されていることを確認する（ステップＳ３１）。
エンコーダ２４が計測を開始し（ステップＳ３２）、アーム機構１０を引戻すためにパルスモータ２３に指定パルス数だけの駆動パルス信号を送る（ステップＳ３３）。

アーム機構１２の引戻しが完了した段階でマイクロスイッチ１９がオンのままであり、エンコーダ２４の計測値が予定パルス数を計測して正常であると判断されれば、ラックの引戻しは正常に行なわれたと判定される（ステップＳ３４，Ｓ３５）。

アーム機構１２の引戻しが完了した段階でマイクロスイッチ１９がオフになっておれば、「ラックが外れたエラー」と判定される（ステップＳ３４）。
アーム機構１２の引戻しが完了した段階でマイクロスイッチ１９がオンのままであるが、エンコーダ２４の計測値が予定パルス数より少なければ、ラックが何かに引っかかって正常に引戻されなかったと判断されれば、「ラックが引っかかったエラー」と判定される（ステップＳ３４，Ｓ３５）。

本発明は分析装置や自動前処理装置などにおいて、溶液試料を収容したサンプル容器などを所定の位置に装着する場合などに利用することができる。

一実施例におけるアーム機構の制御系統を示したブロック図である。同実施例のラック搬送装置と、分析装置における試料自動注入装置を示した平面図である。同実施例におけるラック台とそれに装着されるラックを示す要部斜視図である。同実施例においてラックをラック台に装着するときの動作を示した断面図であり、（Ａ）は容器把持機構がラックを把持した状態、（Ｂ）はラックをラック台に押し込む状態、（Ｃ）はラックをラック台に装着した状態、（Ｄ）はアーム機構を引き戻す状態をそれぞれ表わす。同実施例におけるラック搬送動作を示すフローチャート図である。同実施例におけるラック装着動作を示すフローチャート図である。同実施例においてラックをラック台から引き出すときの動作を示した断面図であり、（Ａ）はラックを伸長させている状態、（Ｂ）はラックを把持した状態、（Ｃ）はラックをラック台から引き出している状態、（Ｄ）はアーム機構を引き戻した状態をそれぞれ表わす。同実施例におけるラック把持動作を示すフローチャート図である。同実施例におけるラック引戻し動作を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０アーム機構
１２ラック
１３ラック台
１８容器把持機構
１８ａ係合部
１９マイクロスイッチ（センサ）
２０ラック搬送装置
２１アーム駆動部
２３パルスモータ
２４エンコーダ
４０搬送制御部
４２パルスモータ駆動回路

Claims

移動と伸縮が可能で先端に容器把持機構を備え、前記容器把持機構に容器を把持して伸長することにより前記容器を所定位置に搬送し、その後その容器を放して後退することにより前記容器を所定位置に装着するアーム機構と、
前記アーム機構の移動と伸縮を行なうとともに、伸縮はパルスモータにより駆動するアーム駆動部と、
前記パルスモータに駆動パルス信号を供給するパルスモータ駆動回路と、
前記アーム駆動部のうちアーム機構の伸縮を行なわせる部分に設けられ、アーム機構の伸縮量を計測するエンコーダと、
前記容器把持機構に容器が把持されていることを検出するセンサと、
前記パルスモータ駆動回路にパルスモータ駆動信号を送ってパルモータを駆動させるとともに、前記パルスモータ駆動回路からパルスモータに供給される駆動パルス信号のパルス数、前記エンコーダによる計測値及び前記センサの検出信号に基づいて所定位置へラックが搬送されたこと及び装着されたことを判定する搬送制御部と、を備えたことを特徴とする容器搬送装置。
前記搬送制御部は、所定位置へ容器が搬送されたか否かの判定を、前記アーム機構が容器搬送時に伸長するときの前記駆動パルス信号のパルス数と前記エンコーダによる計測値との比較により行なう請求項１に記載の容器搬送装置。
前記搬送制御部は、所定位置へ容器が装着されたか否かの判定を、前記アーム機構が容器を放して後退する過程で前記センサが前記容器把持機構に容器が把持されていないことを検出したときの前記駆動パルス信号のパルス数又は前記エンコーダによる計測値により行なう請求項１又は２に記載の容器搬送装置。
前記容器は分析試料が収容されたサンプル容器であり、前記所定位置は分析装置における試料自動注入装置のサンプル容器装着位置であり、この容器搬送装置はサンプル容器が収納されている場所から前記サンプル容器装着位置へサンプル容器を搬送して装着するものである請求項１から３のいずれかに記載の容器搬送装置。