JP2009186261A

JP2009186261A - 創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置及び方法

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Publication number: JP2009186261A
Application number: JP2008025027A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Taike; 広幸田池; Kazuhiro Tsutsumi; 一弘堤; Hisao Nishii; 久雄西井
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】短時間で行え、計測精度が高精度であり、安全性が高い創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置及び自動ティーチング方法を提供する。
【解決手段】創薬用ピッキング機構が、測定用治具４００を把持するとともに、位置を認識させる収納セル１１２の４つの隔壁のそれぞれの交差部以外の場所に測定用治具４００を当接させて収納セル１２０の中心方向に移動させて、測定用治具４００が隔壁１１０の内側に落ちる落下点を計測し、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、これらの２つのＸ座標値の平均と２つのＹ座標値の平均を収納セル１１２の位置とする位置計測機能を有することによって、前記の課題を解決する。
【選択図】図８

Description

本発明は、創薬研究の分野において、多数の試料を識別・保管・観察するために使用される創薬用試料保管システムに関するものであり、さらに詳しくは、創薬用試料を封入するマイクロチューブを複数本縦立収容する格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックに対して所定のマイクロチューブを抜き差しする創薬用ピッキング機構に収納セルの位置を予め認識させる創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置及び方法に関するものである。

創薬研究の分野においては、図９に示すように、１６行２４列で３８４個の総区画数を有するＳＢＳ（ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＢｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒＳｃｒｅｅｎｉｎｇ）規格に準拠した保管ラック１００であって、マイクロチューブ１２０内の容量を増加させるために保管ラック１００を区画する隔壁を高さの低い格子状の隔壁１１０を残して取り除き、この格子状の隔壁１１０の交差部にチューブ支持ピン１１１を垂設し、角部を４５度の角度で面取り処理を施し、開口部をアルミシートで封鎖した四角筒状のマイクロチューブ１２０を縦列収容するアルミシートタイプの保管ラックが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、図１０に示すように、１６行２４列で３８４個の総区画数を有する保管ラック２００であって、四角筒断面形状を有し底部に向けて細くなっているチューブ本体２２２と開口部が円筒形状になっておりキャップ２２４が嵌合する形状を有するマイクロチューブ２２０を収容するキャップタイプの保管ラックも提案されている。

前述したような３８４個の総区画数を有する保管ラック（以下、「３８４ラック」という）にマイクロチューブを抜き差しするためには、１０μｍオーダーでの制御が可能なピッキング機構が用いられている。そして、ピッキング機構を用いて３８４ラックに対して、マイクロチューブを抜き差しする場合、ピッキング機構に予め３８４ラックの各収容セルの位置を記憶させる、いわゆるティーチングと呼ばれる作業が必要であった。このティーチングは、３８４ラックの四隅の収容セルの位置を求め、これらの四隅の収容セルの位置から残りの３８０個の収容セルの位置を計算によって求めていた。
特開２００７−２９７１１１号公報（第３頁第１１〜１６段落、図１）

ところが、四隅の収容セルの位置を求めるために、従来は、次のような人手に頼った能率の悪い方法を用いていた。すなわち、（１）ピッキング機構にマイクロチューブを把持させ、ピッキング機構のＸ・Ｙ軸の位置を調整する。（２）ピッキング機構の把持部を降下させて、３８４ラックの収容セル内にマイクロチューブが入るかどうかを目視により確認する。（３）マイクロチューブが収容セル内に挿入できない場合は、ピッキング機構の把持部を上昇させて（１）及び（２）の操作を繰り返す。（４）マイクロチューブが収容セル内に挿入されたことが確認された場合、Ｘ方向及びＹ方向から目視により、その収容セルの中心位置を割り出す。

したがって、従来のティーチングは、収容セルの中心位置の計測に長時間を要し、また、中心位置の計測には０．１ｍｍオーダーの精度が要求されるが、目視で行っているため、作業者によって計測精度にバラツキが生じ、さらに、目視の際に、作業者が、通電中のピッキング機構に近づく必要があるため感電及び衝突の虞があり危険であるという課題を有していた。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、短時間で行え、計測精度が高精度であり、安全性が高い創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置及び自動ティーチング方法を提供することである。

まず、本請求項１に係る発明は、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックの所望の位置に抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置において、前記創薬用ピッキング機構が、測定用治具を把持するとともに、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁のそれぞれの交差部以外の場所に前記測定用治具を当接させて収納セルの中心方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の内側に落ちる落下点を計測し、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均を前記収納セルの位置とする位置計測機能を有することにより、前記課題を解決したものである。

ここで、本発明における「測定用治具」は、例えば、上部把持部がマイクロチューブの上部把持部と同形状であるとともに、下部挿入部が収納セルの開口部の一辺の長さよりも十分に短い辺又は直径を有する断面正方形、断面円形又は断面楕円形の突起状であるものなどを用いることができる。

そして、本請求項２に係る発明は、請求項１に係る創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置において、前記測定用治具が、前記マイクロチューブの上部把持部と同形状の上部把持部を有するとともに、断面長方形の下部挿入部を有しており、該断面長方形が、前記収納セルの開口部の一辺の長さよりも短い短辺と前記マイクロチューブの下部挿入部の一辺の長さに略等しい長辺を有していることにより、前記課題をさらに解決したものである。

また、本請求項３に係る発明は、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックの所望の位置に抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用ピッキング機構の自動ティーチング方法において、前記創薬用ピッキング機構が測定用治具を把持する第１工程と、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁のそれぞれの交差部以外の場所に前記測定用治具を当接させて収納セルの中心方向に移動させて、前記測定用治具が前記隔壁の内側に落ちる落下点を計測する第２工程と、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均を前記収納セルの位置とする第３工程を有することにより、前記課題を解決したものである。

そして、本請求項４に係る発明は、請求項３に係る創薬用ピッキング機構の自動ティーチング方法において、前記測定用治具が、前記マイクロチューブの上部把持部と同形状の上部把持部を有するとともに、断面長方形の下部挿入部を有しており、該断面長方形が、前記収納セルの開口部の一辺の長さよりも短い短辺と前記マイクロチューブの下部挿入部の一辺の長さに略等しい長辺を有していることにより、前記課題をさらに解決したものである。

本請求項１に係る発明によれば、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックの所望の位置に抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置において、前記創薬用ピッキング機構が、測定用治具を把持するとともに、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁のそれぞれの交差部以外の場所に前記測定用治具を当接させて収納セルの中心方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の内側に落ちる落下点を計測し、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均を前記収納セルの位置とする位置計測機能を有していることにより、人手に頼らず創薬用ピッキング機構のティーチングを行うことができるため、ティーチング時間の短時間化、ティーチング精度の高精度化、ティーチング時における安全性の向上が実現できる。

そして、本請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置において、前記測定用治具が、前記マイクロチューブの上部把持部と同形状の上部把持部を有するとともに、断面長方形の下部挿入部を有しており、該断面長方形が、前記収納セルの開口部の一辺の長さよりも短い短辺と前記マイクロチューブの下部挿入部の一辺の長さに略等しい長辺を有していることにより、測定用治具を収納セルを構成する隔壁の交差部以外の場所に当接させ易いため、ティーチング時間のより一層の短時間化が実現できる。

また、本請求項３に係る発明によれば、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックの所望の位置に抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用ピッキング機構の自動ティーチング方法において、前記創薬用ピッキング機構が測定用治具を把持する第１工程と、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁のそれぞれの交差部以外の場所に前記測定用治具を当接させて収納セルの中心方向に移動させて、前記測定用治具が前記隔壁の内側に落ちる落下点を計測する第２工程と、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均を前記収納セルの位置とする第３工程を有することにより、作業者の勘や経験によらず一定のフローに従って収納セルの位置を求めることができるため、ティーチング時間の短時間化、ティーチング精度の高精度化が実現できる。

そして、本請求項４に係る発明によれば、請求項３に係る創薬用ピッキング機構の自動ティーチング方法において、前記測定用治具が、前記マイクロチューブの上部把持部と同形状の上部把持部を有するとともに、断面長方形の下部挿入部を有しており、該断面長方形が、前記収納セルの開口部の一辺の長さよりも短い短辺と前記マイクロチューブの下部挿入部の一辺の長さに略等しい長辺を有していることにより、測定用治具を収納セルを構成する隔壁の交差部以外の場所に当接させ易いため、ティーチング時間のより一層の短時間化が実現できる。

次に本発明の創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置及び方法の好ましい一実施例について、図１乃至図８に基づいて説明する。
この実施例は、図９に示した１６行２４列で３８４個の総区画数を有するアルミシートタイプの保管ラック１００を用いた場合における自動ティーチング装置及び方法に関するものであるが、図１０に示したようなキャップタイプの保管ラック２００並びに図示はされていないが、総区画数が９６個であるような保管ラックにも同様に適用することができる。

ここで、図１は、本実施例の自動ティーチング装置及び方法に使用されるピッキング機構の把持部の斜視図であり、図２は、図１に示した把持部を矢視ＩＩ方向から見たときの斜視図である。また、図３は、本実施例に使用する測定用治具の斜視図であり、図４は、図３に示した測定用治具を矢視ＩＶ方向から見たときの底面図であり、図５は、図３に示した測定用治具を矢視Ｖ方向から見たときの側面図であり、図６は、図３に示した測定用治具を矢視ＶＩ方向から見たときの側面図である。そして、図７は、測定用治具の下部挿入部を保管ラックの収納セルを区画する隔壁の１つに当接させたときの概略図であり、図８は、本実施例の自動ティーチングの動作を説明する断面図である。

本発明に使用されるピッキング機構は、１０μｍオーダーでの制御が可能なものであれば、特に限定されるものではないが、本実施例においては、図１及び図２に示すような構造及び操作が簡単な板バネを使用した把持部３００を備えたピッキング機構を使用している。

すなわち、本実施例で使用するピッキング機構の把持部３００は、鉄等からなる断面Ｌ字状の基準爪部材３１０と、ステンレス等からなる板バネとして形成された２つの爪部材３３０、３４０を支持する鉄等からなる断面Ｌ字状の爪支持部材３２０とが、組み合わされてなる開口面が正方形の直方体空間であるマイクロチューブ収納穴３１５を有している。

そして、爪部材３３０、３４０は、先端が円形に屈曲された先端円形部位３３０ａ、３４０ａを有している。これらの爪部材３３０、３４０の先端円形部位３３０ａ、３４０ａが、図１に示したように、爪支持部材３２０の爪部材３３０、３４０を固着した部分の下方に設けた挿通穴３２０ａ、３２０ｂからマイクロチューブ収納穴３１５内に突出している。ピッキング機構の把持部３００が、このような構成を有していることによって、マイクロチューブは、爪部材３３０、３４０の先端円形部位３３０ａ、３４０ａによって、基準爪部材３１０の直交する２つの内面に押し当てられ、マイクロチューブの頭部を突落し棒により押圧し、マイクロチューブをマイクロチューブ収納穴３１５から押し出すとき及びマイクロチューブの底部を突上げ棒により押し上げ、マイクロチューブ収納穴３１５内に押し戻すときにマイクロチューブを円滑に摺動させることができる。

次に、本発明に使用される測定用治具は、上部把持部がマイクロチューブの上部把持部と同形状であるとともに、下部挿入部が収納セルの開口部の一辺の長さよりも十分に短い辺又は直径を有する断面正方形、断面円形又は断面楕円形の突起状であるものなどを用いることができるが、本実施例においては、図３乃至図６に示すような形状の測定用治具を用いている。

すなわち、本実施例で使用する測定用治具４００は、マイクロチューブの上部把持部と同形状の上部把持部４００ａを有するとともに、断面長方形の下部挿入部４００ｂを有しており、この断面長方形が、保管ラックの収納セルの開口部の一辺の長さよりも短い短辺Ｌ１とマイクロチューブの下部挿入部の一辺の長さに略等しい長辺Ｌ２を有している。測定用治具４００が、このような構成を有していることにより、図７に示したように測定用治具４００の下部挿入部４００ｂを保管ラック１００の収納セル１１２を構成する隔壁１１０の交差部以外の場所に当接させ易いため、ティーチング時間のより一層の短時間化が実現でき、その効果は甚大である。測定用治具の材質は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、軽量であり加工性・耐薬性・耐久性に優れているアルミニウムを用いている。

なお、図７において、測定用治具４００の上部把持部の描写は省略している。また、本実施例に用いた保管ラック１００には、隔壁１１０の交差部にチューブ支持ピン１１１が垂設されており、通常のマイクロチューブ１２０を図７に示した測定用治具４００と同じ位置で保管ラック１００の収納セル１１２に挿入させようとした場合、チューブ支持ピン１１１と接触し、マイクロチューブ１２０の底面を隔壁１１０に接触させることができないため、本発明による自動ティーチングを行うことができない。

次に、本実施例の主要部である収納セルの位置検出工程について、図８に基づいて説明する。図８には、図１に示したピッキング機構の把持部３００をＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断したときの垂直断面図と、保管ラック１００の１つの収納セル１１２の垂直断面図と、測定用治具４００が記載されている。

まず、図８（ａ）に示すように、ピッキング機構の把持部３００に測定用治具４００を把持する。そして、測定用治具４００の下部挿入部を位置検出対象となる収納セル１１２、すなわち、保管ラック１００の四隅の収納セル１１２の１つの隔壁１００と長辺Ｌ２が交差する向きで当接させるように、手動にて教示しながら把持部３００を矢印Ａ方向に降下させる。

次に、図８（ｂ）に示すように、把持部３００が、保管ラック１００のチューブ支持ピン１１１に接触しない程度に降下させた後、突落し棒３５０を矢印Ｂ方向に降下させて、測定用治具４００を降下させる。そして、図示はされていないが、突落し棒３５０に付随する下限センサなどで測定用治具４００の底面が、隔壁１１０（図８（ｂ）においては、左側の隔壁）に当接したことを検知する。ここで、突落し棒３５０の降下にエアー機器を使用して、測定用治具４００が隔壁１１０に当接する速度と圧力を調整することにより、すなわち、当接させる速度を遅くし、当接時の圧力を弱くすることによって、保管ラック１００の隔壁１１０を傷つけることなく、収納セル１１２の位置を検出することができる。

測定用治具４００が隔壁１１０に当接したことが検知されたら、突落し棒３５０を元の位置まで戻して、把持部３００を図８（ａ）と同じ高さまで上昇させる。そして、把持部３００を収納セル１２０の中心方向（Ｘ軸プラス方向であり、図８（ｂ）においては、右側方向）に１０μｍ移動させて、再び、把持部３００を降下させる。この操作をピッキング機構の制御装置により自動的に繰り返す。そして、図８（ｃ）に示したように測定用治具４００の底面が、隔壁１１０に接触することなく、収納セルに挿入されたことが検知されたら、そのＸ軸方向の位置をＸａとして記憶する。そして、図８（ｄ）に示すように、突落し棒３５０を元の位置まで戻して、突上げ棒３６０によって、測定用治具４００を把持部３００に再度把持させる。

その後、突上げ棒３６０を降下させて、把持部３００を上昇させて、反対側の隔壁１１０（図８においては、右側の隔壁）の位置を前述したのと同じ方法（但し、把持部３００の移動方向はＸ軸マイナス方向であり、図８においては、左側方向）によって検出し、反対側の隔壁１１０のＸ軸方向の位置をＸｂとして記憶させる。そして、（Ｘａ＋Ｘｂ）／２を求めて、これを位置検出対象となる収納セル１１２のＸ軸方向の座標位置とする。

次に、測定用治具４００の方向を９０度回転させて把持部３００に把持させて、前述したＸ軸方向の座標位置の検出と同様の方法により、ＹａとＹｂを求め、（Ｙａ＋Ｙｂ）／２を求めて、これを位置検出対象となる収納セル１１２のＹ軸方向の座標位置とする。

前述したような収納セル１１２のＸ座標及びＹ座標を求める作業を、保管ラック１００の四隅の収納セル１１２の全てに対して行い、求められた四隅の収納セル１１２の座標位置から、保管ラック１００の３８４個全ての収納セルの座標位置を計算によって割り出す。
前述のようなティーチングを行う最初のピッキング動作の前に行うことにより、保管ラックの成形時に生じがちな公差の影響をほとんど受けることなく、円滑なピッキングを行うことができ、その効果は甚大である。

本発明によれば、創薬用ピッキング機構のピッキング動作を行う前に実施するティーチング作業を自動で行うことができるため、作業が簡単であり、時間を短縮することができ、精度を向上させることができ、ティーチング作業時に生じがちな感電などの危険を回避することができ、その産業上の利用可能性はきわめて高い。

実施例の創薬用ピッキング機構の把持部を示した斜視図。図１に示した把持部を矢視ＩＩ方向から見たときの斜視図。実施例の測定用治具の斜視図。図３に示した測定用治具を矢視ＩＶ方向から見たときの底面図。図３に示した測定用治具を矢視Ｖ方向から見たときの側面図。図３に示した測定用治具を矢視ＶＩ方向から見たときの側面図。測定用治具の下部挿入部を保管ラックの隔壁に当接させたときの概略図。本実施例の自動ティーチングの動作を説明する断面図。アルミシートタイプの保管ラックの斜視図。キャップタイプの保管ラックの斜視図。

符号の説明

１００、２００・・・保管ラック
１１０・・・（保管ラックの）隔壁
１１１・・・（保管ラックの）チューブ支持ピン
１１２・・・（保管ラックの）収納セル
１２０、２２０・・・マイクロチューブ
２２２・・・（マイクロチューブの）チューブ本体
２２４・・・（マイクロチューブの）キャップ
３００・・・（ピッキング機構の）把持部
３１０・・・基準爪部材
３１５・・・マイクロチューブ収納穴
３２０・・・爪支持部材
３２０ａ、３２０ｂ・・・（爪支持部材の）挿通穴
３３０、３４０・・・爪部材
３３０ａ、３４０ａ・・・（爪部材の）先端円形部位
３５０・・・突落し棒
３６０・・・突上げ棒
４００・・・測定用治具
４００ａ・・・（測定用治具の）上部把持部
４００ｂ・・・（測定用治具の）下部挿入部
Ｌ１・・・（測定用治具の下部挿入部の）短辺
Ｌ２・・・（測定用治具の下部挿入部の）長辺

Claims

創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックの所望の位置に抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置において、
前記創薬用ピッキング機構が、測定用治具を把持するとともに、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁のそれぞれの交差部以外の場所に前記測定用治具を当接させて収納セルの中心方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の内側に落ちる落下点を計測し、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均を前記収納セルの位置とする位置計測機能を有することを特徴とする創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置。
前記測定用治具が、前記マイクロチューブの上部把持部と同形状の上部把持部を有するとともに、断面長方形の下部挿入部を有しており、該断面長方形が、前記収納セルの開口部の一辺の長さよりも短い短辺と前記マイクロチューブの下部挿入部の一辺の長さに略等しい長辺を有していることを特徴とする請求項１記載の創薬用ピッキング機構の自動ティーチング装置。
創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックの所望の位置に抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用ピッキング機構の自動ティーチング方法において、
前記創薬用ピッキング機構が測定用治具を把持する第１工程と、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁のそれぞれの交差部以外の場所に前記測定用治具を当接させて収納セルの中心方向に移動させて、前記測定用治具が前記隔壁の内側に落ちる落下点を計測する第２工程と、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均を前記収納セルの位置とする第３工程を有することを特徴とする創薬用ピッキング機構の自動ティーチング方法。
前記測定用治具が、前記マイクロチューブの上部把持部と同形状の上部把持部を有するとともに、断面長方形の下部挿入部を有しており、該断面長方形が、前記収納セルの開口部の一辺の長さよりも短い短辺と前記マイクロチューブの下部挿入部の一辺の長さに略等しい長辺を有していることを特徴とする請求項３記載の創薬用ピッキング機構の自動ティーチング方法。