JP2007161453A - Shelf position automatic teaching device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、創薬研究試料を、恒温恒湿、冷凍等の環境のもとで保管管理する複数の保管棚を有する創薬用自動保管庫に関するものであって、さらに詳しくは、複数の保管棚の棚位置自動ティーチング装置に関する。 The present invention relates to an automatic storage for drug discovery having a plurality of storage shelves for storing and managing drug discovery research samples in an environment such as constant temperature and humidity, and freezing. More specifically, the present invention relates to a plurality of storage shelves. The present invention relates to an automatic teaching device for shelf positions.
創薬研究の分野においては、薬剤や化合物等の試料が封入されたバイアル瓶やマイクロチューブなどの複数の小型容器を保管用トレイにマトリクス状に列立収容し、この保管用トレイを恒温恒湿、冷凍等の環境のもとで保管管理する創薬用自動保管庫が使用されている。この創薬用自動保管庫は、外部の端末機からの指令により、必要なワークを取り出したり、指定された位置にワークを収納したりするために、予め各保管棚の位置情報を端末機に記憶させておく、いわゆるティーチングを行う必要がある。 In the field of drug discovery research, multiple small containers such as vials and microtubes containing samples of drugs and compounds are lined up in a matrix on a storage tray, and the storage tray is kept at constant temperature and humidity. In addition, automatic storage for drug discovery that is stored and managed in an environment such as freezing is used. This automatic storage for drug discovery stores the position information of each storage shelf in advance in the terminal in order to take out the necessary work or store the work in the specified position according to the command from the external terminal. It is necessary to perform so-called teaching.
創薬研究の分野以外の一般的な技術分野におけるティーチングは、保管棚の上下・左右の間隔が広く、それほど高い位置決め精度が要求されないため、保管棚の最上段の角端棚とその対角にある最下段の角端棚に対してのみ行うだけで充分であり、その他の保管棚については、単純な演算で位置情報を求めることが可能であった。 Teaching in general technical fields other than the field of drug discovery research has a wide space between the top, bottom, left and right of the storage shelf and does not require high positioning accuracy. It is sufficient to carry out only for the lowermost corner shelf, and for other storage shelves, position information can be obtained by a simple calculation.
また、従来より、位置検出手段として光センサを使って自動ティーチングする技術や、ティーチングを専門に行うロボットを用いることが知られていた(例えば、特許文献1参照)。
ところが、創薬用自動保管庫においては、保管棚の位置決め精度として0.1mm以下が要求されるため、全ての保管棚についてティーチングを行う必要があった。また、保管棚のX軸、Y軸、Z軸の3次元の位置情報のみならず、棚の奥行き方向に対する歪み角度すなわち、θ軸についての位置情報も検出する必要があった。この作業を人間が全て行うとすると、莫大な労力が掛かり、ミスも発生し易いため、自動化したいという課題があった。 However, in the automatic storage for drug discovery, the positioning accuracy of the storage shelves is required to be 0.1 mm or less, so that it is necessary to teach all the storage shelves. Further, it is necessary to detect not only the three-dimensional position information of the storage shelf in the X-axis, Y-axis, and Z-axis but also the distortion angle with respect to the depth direction of the shelf, that is, the position information about the θ-axis. If all of this work is done by humans, it takes a great deal of labor, and mistakes are likely to occur.
また、位置検出手段として光センサを使って自動ティーチングする方法では、0.1mm以下の精度を出すことは、通常用いられる光センサの精度が低いため、困難であった。さらに、移載用ハンドに光センサを備えるとその取付スペースが必要になるため、他物体と干渉してしまう。ティーチングを専門に行うロボットを用いる場合には、ロボットを備え付けるためのスペースが必要になると共に、コスト高になっていた。 Further, in the method of automatic teaching using an optical sensor as the position detection means, it is difficult to obtain an accuracy of 0.1 mm or less because the accuracy of an optical sensor usually used is low. Further, if the transfer hand is provided with an optical sensor, its mounting space is required, and therefore it interferes with other objects. When using a robot that specializes in teaching, a space for installing the robot is required, and the cost is high.
そこで、本発明の目的は、新たな位置検出手段を必要とすることなく、創薬用自動保管庫にワーク搬送用として具備された移載用ハンドを用いて自動で全保管棚の(X軸、Y軸、Z軸、θ軸)に関する位置情報を一つ一つ算出し、その結果を記憶する棚位置自動ティーチング装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to automatically transfer all storage shelves (X-axis, It is to provide a shelf position automatic teaching device that calculates position information on each of the Y axis, the Z axis, and the θ axis, and stores the results.
請求項1に係る発明は、創薬研究用試料を恒温恒湿、冷凍等の環境のもとで保管管理する複数の保管棚を有する創薬用自動保管庫に用いられる棚位置自動ティーチング装置において、ワーク搬送用に具備された移載用ハンドのハンドプレートを前記保管棚の1つに投入し、X軸方向(左右方向)、Y軸方向(前進後退方向)及びZ軸方向(上下方向)に移動させて前記保管棚の左右壁、奥壁及び上下壁に当接させることによって、各保管棚のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向についての位置情報を算出し、その結果を記憶させることによって、上記の課題を解決するものである。
The invention according to
また、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の構成に加えて、前記移載用ハンドが、180°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをX軸方向左右に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左右壁に当接したことを検出することによって、上記の課題をさらに解決するものである。
Further, in the invention according to claim 2, in addition to the configuration of the invention according to
また、請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明の構成に加えて、前記移載用ハンドが、180°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記回転テーブルを回転角θ1だけ回転させ、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをX軸方向左に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左壁に当接したことを確認し、次に前記ハンドプレートを所定の距離y1だけ縮退させた後、さらに前記移載ハンドをX軸方向左に移動させて、再度前記保管棚の左壁に当接した時のX軸方向の移動距離をx1とし、前記x1と前記y1から、数式 θ2=SIN-1(x1/y1)により、回転角θ2を求め、θ2−θ1により、前記保管棚の奥行き方向の歪み具合を補正するためのθ軸補正量を求めることにより、上記の課題をさらに解決するものである。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the transfer hand is mounted on a rotary table capable of turning 180 ° and removably mounted on the rotary table. A hand plate is provided, the rotation table is rotated by a rotation angle θ1, and the transfer hand is moved to the left in the X-axis direction with the hand plate extended and stopped, and is installed on the rotation table. It is confirmed from the output of the rotary encoder that the hand plate is in contact with the left wall of the storage shelf, and then the hand plate is retracted by a predetermined distance y1, and the transfer hand is further moved in the X-axis direction. When moving to the left and again contacting the left wall of the storage shelf, the moving distance in the X-axis direction is x1, and from the x1 and the y1, the rotation according to the formula θ2 = SIN −1 (x1 / y1) Find the angle θ2, The above-described problem is further solved by obtaining a θ-axis correction amount for correcting a distortion degree in the depth direction of the storage shelf by θ2-θ1.
本請求項1に係る発明によれば、新たな位置検出手段を必要とすることなく、創薬用自動保管庫にワーク搬送用に具備された移載用ハンドを用いて、各保管棚に関するX軸方向、Y軸方向、Z軸方向についての位置情報を高い精度で且つ自動で取得することが可能である。 According to the first aspect of the present invention, the X-axis relating to each storage shelf can be obtained by using the transfer hand provided for transferring the workpiece in the automatic drug storage without requiring a new position detecting means. Position information about the direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction can be automatically acquired with high accuracy.
本請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、前記移載用ハンドが、180°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをX軸方向左右に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左右壁に当接したことを検出することによって、前記ハンドプレートの先端から回転中心までの距離が長くとれるため、X軸方向についての位置情報をより高い精度で取得することが可能である。 According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the transfer hand is mounted on a rotary table capable of turning 180 ° and removably mounted on the rotary table. The hand plate is moved from the output of the rotary encoder installed on the rotary table by moving the transfer hand to the left and right in the X-axis direction with the hand plate extended and stopped. By detecting the contact with the left and right walls of the storage shelf, the distance from the tip of the hand plate to the center of rotation can be increased, so that position information in the X-axis direction can be acquired with higher accuracy. Is possible.
本請求項3に係る発明によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、前記移載用ハンドが、180°旋回可能な回転テーブルと該回転テーブル上に出退可能に装着された前記ハンドプレートを有し、前記回転テーブルを回転角θ1だけ回転させ、前記ハンドプレートを延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンドをX軸方向左に移動させ、前記回転テーブルに設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレートが前記保管棚の左壁に当接したことを確認し、次に前記ハンドプレートを所定の距離y1だけ縮退させた後、さらに前記移載ハンドをX軸方向左に移動させて、再度前記保管棚の左壁に当接した時のX軸方向の移動距離をx1とし、前記x1と前記y1から、数式 θ2=SIN-1(x1/y1)により、回転角θ2を求めることによって、前記保管棚の奥行き方向の歪み具合を補正するためのθ軸補正量(θ2−θ1)を算出することができる。このθ軸補正量を検出することにより、前記保管棚の垂直側壁が奥行き方向に僅かに傾いていてもその傾きを考慮して前記ハンドプレートを前進後退させることが可能である。
According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of
まず、図1乃至図3を参照して本発明による棚位置自動ティーチング装置が適用される創薬用自動保管庫の一例について説明する。 First, an example of an automatic medicine storage for medicine to which the shelf position automatic teaching apparatus according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
図1は、本発明の棚位置自動ティーチング装置が適用される創薬用自動保管庫100のフロントパネルを外した状態を示した斜視図である。また、図2は、創薬用自動保管庫100の筐体110を外した図である。図3は、2つの保管棚群120(120A、120B)のうち、手前側の保管棚群120Aを省略して描写した斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a front panel of a drug discovery
図1に示したように、創薬用自動保管庫100は、創薬開発用試料が封入されたチューブ等の小型容器を収納した保管用プレートを垂直方向及び水平方向にマトリクス状に格納する2つの保管棚群120(120A、120B)を有している。これらの保管棚群120は、平行に対峙した状態で天井フレーム140に固設されている。そして、図2に明示されているように天井フレーム140が2つの垂直フレーム枠体142により天井側に持ち上げられていることによって、保管棚群120が、天井側から吊り下げられた状態で固定されている。さらには、天井フレーム140が弾性部材等からなる緩衝材を介して2つの垂直フレーム枠体142に持ち上げられているので、創薬用自動保管庫100内の保冷装置等の振動が天井フレーム140に伝搬するのを抑制できる。また、図示はされていないが、保管棚群120が弾性部材等からなる緩衝材を介して天井フレーム140に吊り下げられているため、天井フレーム140に連結された移載用ハンド150が発生する振動を保管棚群120に伝搬するのを抑制できる。
As shown in FIG. 1, the drug discovery
また、図3から明らかなように、2つの保管棚群120A、120Bの間には、保管用プレートの移載を行う移載用ハンド150が、天井フレーム140から吊り下げられた支柱152に取り付けられている。この移載用ハンド150は、支柱152に沿って上下移動することができると共に、支柱152自身が吊り下げ状態で2つの保管棚群120A、120Bの間を左右に動くことが可能になっている。さらに、この移載用ハンド150は、上下方向(Z軸方向)、左右方向(X軸方向)に自在に移動可能であると共に略180°旋回可能(θ軸方向)な回転テーブル170と該回転テーブル170上に出退可能(Y軸方向)に装着されたハンドプレート160を有していることにより、2つの保管棚群120A、120Bに格納された全ての保管用プレートを移載できるとともに、上記4軸方向に関する位置情報を取得可能になっている。なお、前記に説明した創薬用自動保管庫は、本発明の棚位置自動ティーチング装置が適用される創薬用自動保管庫の一例を示したものであって、これに限定されるものではないが、上記の構成の創薬用自動保管庫を用いた場合、創薬用自動保管庫の床面がすっきりするとともに、メンテナンス負担が軽減する等の効果が得られるため、本発明が適用される創薬用自動保管庫として特に適している。
Further, as is apparent from FIG. 3, a
次に、図4乃至図8を用いて、本発明の棚位置自動ティーチング装置によって、位置情報(X、Y、Z)を求める過程について説明する。図4は、本発明のX軸方向における駆動機構を示している。モータの回転軸に螺旋棒が固設されている。本発明において駆動用に使用されるモータは、全て回転制御できるサーボモータが使用される。このサーボモータには、回転パルス数を検知するための回転エンコーダが装着されている。 Next, a process of obtaining position information (X, Y, Z) by the shelf position automatic teaching apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the drive mechanism in the X-axis direction of the present invention. A helical rod is fixed to the rotating shaft of the motor. As the motor used for driving in the present invention, a servo motor that can be rotationally controlled is used. This servo motor is equipped with a rotary encoder for detecting the number of rotation pulses.
まず、各保管棚に対して予め定められている仮の位置情報(X’、Y’、Z’)に基づき各サーボモータを駆動して、図5に示したように移載用ハンド150を仮の位置情報(X’、Y’、Z’)まで移動させ、ハンドプレート160の先端部を保管棚125の開口部内に若干突出させる。この状態からX軸方向左方に移載用ハンド150を移動させてハンドプレート160を保管棚125の左壁に当接させ、その時のX軸方向の位置X1を取得する。また、その逆にX軸方向右方に移載用ハンド150を移動させてハンドプレレート160を保管棚125の右壁に当接させ、その時のX軸方向の位置X2を取得する。このようにして得られたX1及びX2を加算して2で除算することによって、その保管棚125のX軸方向の中心位置がティーチングデータとして取得できる。
First, each servo motor is driven based on temporary position information (X ′, Y ′, Z ′) predetermined for each storage shelf, and the
また、X軸方向のティーチングデータの取得の別の手段として、図6に示したように移載用ハンドのハンドプレート160を保管棚125に突出させた状態でX軸方向の左右に移動させる。そして、移載用ハンド150のハンドプレート160が左右の壁に当たると回転エンコーダの回転パルス数が変化し、θ軸位置偏差信号が変化する。この時に得られた左右のX軸データX1及びX2の中心値を求めて、X軸方向のティーチングデータとすることもできる。θ軸位置偏差信号を使うことにより、接触のタイミングをキャッチする精度が良くなるため及び移載用ハンドのハンドプレートの先端から回転中心までの距離が長くとれるため、移載用ハンドをX軸方向に左右に単に移動させる場合よりも精度良くX軸方向の中心位置を取得することが可能になる。
As another means for acquiring teaching data in the X-axis direction, as shown in FIG. 6, the
また、Z軸方向の位置情報に対しても最初に説明したX軸と同様に求めることができる。すなわち、ハンドプレート160の先端部を保管棚125の開口部内に若干突出させる。そして、Z軸方向上方に移載用ハンド150を移動させてハンドプレート160の先端部を保管棚125の上壁に当接させ、その時のZ軸方向の位置Z1を取得する。また、その逆にZ軸方向下方に移載用ハンド150を移動させてハンドプレート160の先端部を保管棚125の下壁に当接させ、その時のZ軸方向の位置Z2を取得する。このようにして得られたZ1及びZ2を加算して2で除算することによって、その保管棚のZ軸方向の中心位置がティーチングデータとして得られる。
Further, the position information in the Z-axis direction can be obtained in the same manner as the X-axis described first. That is, the tip of the
さらにY軸については、図7に示すように保管棚の奥壁に当接するまで移載用ハンドを伸ばして得られたY値から所定の値ΔYだけ差し引いた値をY値のティーチングデータとする。 Further, for the Y axis, the Y value teaching data is a value obtained by subtracting a predetermined value ΔY from the Y value obtained by extending the transfer hand until it abuts the back wall of the storage shelf as shown in FIG. .
さらにθ軸については、図8に示したように、前記回転テーブル170を回転角θ1だけ回転させ、前記ハンドプレート160を延出且つ制止させた状態で、前記移載用ハンド150をX軸方向左に移動させ、前記回転テーブル170に設置された回転エンコーダーの出力から前記ハンドプレート160が前記保管棚125の左壁に当接したことを確認し、次に前記ハンドプレート160を所定の距離y1だけ縮退させた後、さらに前記移載ハンド150をX軸方向左に移動させて、再度前記保管棚125の左壁に当接した時のX軸方向の移動距離をx1とし、前記x1と前記y1から、数式 θ2=SIN-1(x1/y1)により、回転角θ2を求める。そして、θ2−θ1により、前記保管棚の奥行き方向に対する歪み具合を補正するためのθ軸補正量が求められる。
Further, with respect to the θ axis, as shown in FIG. 8, the
本発明によれば、新たな位置検出手段を必要とすることなく、創薬用自動保管庫にワーク搬送用として具備された移載用ハンドを用いて自動で全保管棚の(X軸、Y軸、Z軸、θ軸)に関する位置情報を一つ一つ算出し、その結果を記憶することができるため、その産業上の利用可能性は、きわめて高い。 According to the present invention, all the storage shelves (X-axis, Y-axis) are automatically used by using the transfer hand provided for transferring the work in the automatic storage for drug discovery without requiring a new position detecting means. , Z-axis, θ-axis) can be calculated one by one and the results can be stored, so that its industrial applicability is extremely high.
100 ・・・ 創薬用自動保管庫
110 ・・・ 筐体
120 ・・・ 保管棚群
125 ・・・ 保管棚
130 ・・・ 観察機
132 ・・・ 載置台
140 ・・・ 天井フレーム
142 ・・・ 垂直フレーム枠体
150 ・・・ 移載用ハンド
152 ・・・ 支柱
160 ・・・ ハンドプレート
170 ・・・ 回転プレート
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ワーク搬送用に具備された移載用ハンドのハンドプレートを前記保管棚の1つに投入し、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動させて、前記保管棚の左右壁、奥壁及び上下壁に当接させることによって、各保管棚のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向についての位置情報を算出し、その結果を記憶させる棚位置自動ティーチング装置。 In a shelf position automatic teaching device used for automatic drug storage for drug discovery having a plurality of storage shelves that store and manage samples for drug discovery under an environment of constant temperature and humidity, freezing, etc.
A hand plate of a transfer hand provided for workpiece transfer is put into one of the storage shelves and moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and the left and right walls and the back wall of the storage shelf And the shelf position automatic teaching apparatus which calculates the positional information about the X-axis direction of each storage shelf about the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction by making it contact | abut to an up-and-down wall, and memorize | stores the result.
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