JP2016529488A - コンベヤベルト用ダブルモータ牽引装置を備えたラボラトリ自動化システム - Google Patents

Abstract

【課題】 二対のコンベヤベルトのいずれか一方の電動牽引システムに問題が生じたり、故障するなどの不測の事態においても、運転が確実に継続されるようなラボラトリ自動化システムを提供する。【解決手段】 ラボラトリ自動化システムは、生体試料を搬送する装置（５）を収容し、電動牽引装置（１００）によって作動される一対のコンベヤベルト（４）を備える。電動牽引装置（１００）は、各々が両方の一対のベルト（４）を作動するよう構成された第一モータ及び第二モータ（１１１ａ、１１１ｂ）と、前記モータ（１１１ａ、１１１ｂ）の同時又は交互の作動を制御するよう構成された中央制御ユニット（５０）とを備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、コンベヤベルト用ダブルモータ牽引装置を備えたラボラトリ自動化システムに関する。

試験ラボラトリ内での生体試料搬送分野では、試験管に適正に入れられた試料が、予備検査及び事後検査モジュールや、自動化システム自体に近接した適切な検査モジュールにインターフェース接続されることを許容するために、適切な自動化システムを使用することが知られている。

特に、欧州特許第２２２５５６７号明細書に記載されているように、それぞれ搬送装置に挿入される試験管は、自動化システムの試料搬送レーンを概ね構成する電動コンベヤベルトにより移動する。

試験ラボラトリの規模や、これに対応する自動試料搬送システムにより、上記コンベヤベルトは、数十メートルに及ぶかなりの長さとなりうる。

上記のベルトは電動化され、自動化システムの各直線部では、二つのモータがそれぞれ対向する端部に設けられ、各モータは、二対のベルト（往路レーンと復路レーン）のそれぞれの作動を管理する。

一般に、試験ラボラトリは、一週間（７日間）を通して終日ノンストップで稼働されるため、通常運転時のベルトのドライバは、かなりのストレスにさらされることになる。コンベヤベルトを作動するモータは、常に運転状態であるため、劣化や故障などのリスクも高くなり、特にレシオモータでは、ギアに対するパルス荷重による劣化、更には長期運転での故障が問題である。

劣化又は故障したモータの交換は、手動で対応する必要がある。このような保守作業時には、自動化システム運転、又は少なくともその関連部（交換されるモータによって作動されるベルト）の運転を中断する必要があり、その結果、試料処理手順に遅れをきたすことになる。

独国特許第１９５０８４９２号明細書には、一組のモータにより同時または交互に制御されるコンベヤが開示されている。

本発明の目的は、二対のコンベヤベルトのいずれか一方の電動牽引システムに問題が生じたり、故障するなどの不測の事態においても、運転が確実に継続されるようなラボラトリ自動化システムを提供することにある。

上記又はその他の目的は、請求項１に記載のラボラトリ自動化システムによって達成される。

本発明の上記又はその他の特徴は、以下に説明する図面を用いて詳細に記載され、非限定的な実施例により更に明らかにされる。

ラボラトリ自動化システムの一部を示す斜視図である。 自動化システムの一対のコンベヤベルトのスライド面を示す斜視図である。 自動化システムの一部の端部を示す斜視図である。 電動牽引装置の斜視図である。 図４に示す電動牽引装置の分解図であり、使用されているフリーホィール機構の回転軸に垂直な断面図を含む。 電動牽引装置の底面図及び側面図をそれぞれ示す。 電動牽引装置の底面図及び側面図をそれぞれ示す。

ラボラトリ自動化システムは、互いに平行な第一レーン２と第二レーン３（図１、２）を有し、試験管搬送装置５を搬送する機能を有するポリウレタン製の平行電動コンベヤベルト４が設けられている。

搬送装置５は通常、第二レーン３に設けられ、予備検査、検査、事後検査モジュール又はステーションへの到達又は通過が可能である。

このシステムは、共に組立てられた複数のモジュール１（図１）から構成されているが、これらのモジュールの数は、様々な試験ラボラトリのニーズに対応した異なる構成に応じて変化する。

一方向にスライドする一対のベルト４及び反対方向にスライドする一対のベルト４が、それぞれ該システムに線形状に延設されている（必要に応じて角部及びＴ形状の接続部が設けられる。これについては、出願人による欧州特許第２２２５５６７号明細書を参照することで得られる。）。

レーン２、３の各対は、好適にはアルミニウム製である（図２）ベルト４のスライド面６から形成される。

各ベルト４は、移動時の搬送装置５の載置面との摩擦係数を低減するため、含浸布で被覆された架橋ポリウレタンから作られている。

搬送装置５の移動方向が反転可能となるよう、自動化システムの各端部には、動作反転装置１１（図３、６、７）が設けられ、この装置は、薄いプラスチックディスク１１０を備え、一方向にスライドする一対のベルト４から他方向にスライドする一対のベルト４まで各搬送装置５を移行させる機能を有する。

自動化システム（図３〜７）の端部に、一対のコンベヤベルト４の牽引装置１００が更に設けられる。この装置は、第一ベルト１１３がかけられ、他端に第三プーリ１１２ｃが装着された、第一プーリ１１２ａ（図４）を回転する第一モータ１１１ａを備える。

上記第三プーリ１１２ｃの回転は、ゴム被覆ローラ１１５（図３、６）に伝達され、この回転により、掛けられた一対のベルト４が移動するよう構成されている（便宜上、ゴム被覆ローラ１１５については、ローラに掛けられたベルト４の部分は省略されている）。同時に、第三プーリ１１２ｃの回転は、細ベルト１１６（図６，７）を作動させ、その細ベルト１１６はいくつかのアイドルプーリ１１７ａ、１１７ｂ、１１７c（図６）に載置されることでプラスチックディスク１１０を回転させ、動作反転装置１１を起動させる。

牽引装置１００は、第二ベルト１１４が掛けられた第二プーリ１１２ｂを回転する第二モータ１１１ｂを更に備え、その第二ベルト１１４の他端は第一プーリ１１２ａに装着されている。

第一及び第二プーリ１１２ａ、１１２ｂは、第一及び第二フリーホィール１１８ａ、１１８ｂをそれぞれ収容する（フリーホィール１１８ａ、１１８ｂの詳細については図５を参照するものとする）。

牽引装置１００は、二つのモータ１１１ａ、１１１ｂに二つのサポート１１９ｂ（図４、７）を備え、各サポート１１９ａ、１１９ｂは、ジョイント１２０ａ、１２０ｂを有する。これらのジョイントは、ねじ１２１によって各サポート１１９ａ、１１９ｂに固定され、以下に詳細に説明するように、モータの保守作業を容易にする。

ラボラトリ自動化システムのコンベヤベルト４の牽引装置１００の通常運転時は、第一モータ１１１ａのみ作動し、回転移動は、領域１２３にてハブ１２４（詳細は図５を参照）とラチェット１２５と一体化したものである対応するシャフト１２２ａに付与される。シャフト１２２aが作動されると、ラチェット１２５は、回転している（実施例では反時計方向）第一フリーホィール１１８ａの歯と係合し、プーリ１１２ａに送出機能が付与される。その結果、第一ベルト１１３もスライドし、第三プーリ１１２ｃが回転する（図４の矢印を参照）。

後者の回転により、ゴム被覆ローラ１１５（図３）が回転し、ゴム被覆ローラ１１５が記載されている図３が部分的に示すように、コンベヤベルト４をスライド移動させる（ベルト４の破線を参照）。更に、第三プーリ１１２ｃの回転により、ベルト１１６が再びスライド移動し、これに装着されたアイドルプーリ１１７ｃが回転し、プラスチックディスク１１０が順に回転する（図６，７）。

コンベヤベルト４をスライド移動させ、プラスチックディスク１１０を回転させる第一モータ１１１ａの動作により、ベルト４の端部（自動化システムのモジュール１のヘッダ）に達する搬送装置５を、反対方向に平行にスライドするコンベヤベルト４へと方向付けることができ、後者は、システムのモジュール１の他端でそれぞれのプーリ（図３では省略）により順に作動されることは明らかである。これにより、搬送装置５は、往路レーン（レーン対）から復路レーンへそして他端ではその逆の切替えが行われる。

第一プーリ１１２ａの回転により、第二ベルト（図４）もスライドし、第二プーリ１１２ｂが回転する。反時計方向の回転が、第二プーリ１１２ｂ内の第二フリーホィール１１８ｂに再び付与される。いずれの場合も、第二フリーホィール１１８ｂの歯状面１２６だけが回転し、ラチェット１２５上をスライドし、ハブ１２４とシャフト１２２ｂが静止していること（第二モータ１１１ｂが作動していないため）は明らかである。従って、この工程では、第二フリーホィール１１８ｂは実質的に「フリー」、即ち、牽引機能ではなくプーリ１１２ｂ内での単なる支持機能を有する。

第一モータ１１１ａは、休止することなく稼働されている自動化システムに使用されるモータの場合、時間と共に劣化が問題となる。

第二モータ１１１ｂは、第一モータ１１１ａが寿命に達しそうなタイミングで、ベルト４の「スペア」の牽引装置として交換される仕組みとなっている。

作動論理は、第一モータ１１１ａの動作の不具合及びベルト４の送出機能の第二モータ１１１ｂへの自動的な切替などの識別が可能な自動化システム（便宜上モジュール１のみについて図示）の中央制御ユニット５０によって管理される。

二つのモータに連繋する各ソフトウェアドライバの適切な制御により、第一モータ１１１ａを停止すると同時に第二モータ１１１ｂを始動する。

第一モータ１１１ａが突然故障した場合、上記の切替は強制的に実行されるが、例えば、中央制御ユニット５０のレベルで適切な警告を出すよう構成可能なモータの特定パラメータの所定閾値を超える場合などを考慮に入れたより複雑な機構に従って切替が実行される。

例えば、モータの電流値を最大とし、モータ自身のドライバによる電力値を最大とすることもできる。或いはモータの最大寿命を重要パラメータとすることもできる。

上記の場合、警告を出すことで二つのモータ間での切替がすぐに実行されることはない。このような状況での決断も中央制御ユニット５０で実施される予測論理に従ってなされ、時間と共に構成要素に関するデータや情報の処理が可能となり（所定モータや、より一般的な自動化システムの寿命において）、過去にモータの決定的な故障が一番多く発生した状況が判定される。

従って、モータ間での切替の決定は、閾値（モータ寿命の制限値）を超える可能性と、モータの挙動に関する「過去」の情報の両者を考慮したうえで、中央制御ユニット５０によってなされる。これは、作動モータが完全に故障して、システムが停止するような状況の回避、そして予防的に他のモータに切替えることを目的としていることは明らかである。

中央制御ユニット５０は、所定の閾値を超えるすべての場合において、警告信号が出され、上述するモータの故障などと同様、二つのモータ間の切替を開始するようプログラムすることも可能である。

長期運転において、中央制御ユニット５０は、どのような状況でも適切な作動を可能とするよう適正な「挙動ルール」を自律的に作成することができる。

従って、上記のような状況が発生すると、中央制御ユニット５０は第一モータ１１１ａを停止すると同時に、並列に配置された第二モータ１１１ｂを始動する。第二モータ１１１ｂは第二プーリ１１２ｂの回転を維持し、第二ベルト１１４と共に、第一ベルト１１３により第一プーリ１１２ａと第三プーリ１１２ｃの回転を維持する。

この場合、上述の状況との整合において、第二モータ１１１ｂ（図５）のシャフト１２２ｂに付与された回転により、第二フリーホィール１１８ｂがプーリ１１２ｂに送出機能を付与する。一方、第一フリーホィール１１８ａは、「フリー」の状態となり、プーリ１１２ａ内を支持する。このとき、第一モータ１１１ａは静止しているので、シャフト１２２ａは回転しない。従って、第一モータ１１１ａの作動が休止されても、第二モータ１１１ｂが第一モータの代わりに作動するため、一対のコンベヤベルト４の送出機能が確実に継続される。

また、第二モータ１１１ｂにより、自動化システムが問題なく稼働継続されているとき、中央制御ユニット５０は適切な通知を出力し（例えば、自動化システムに接続されたグラフィックユーザインターフェース上に表示可能）、これにより、オペレータは切替を認識することができ、実質的に作動停止状態の第一モータ１１１ａを交換することができる。特に、オペレータはねじ１２１をはずし、第一モータ１１１ａをサポート１１９ａから取出し、新しいモータと交換する。この作業は、新たに始動された第二モータ１１１ｂの通常作動時に実行される。

交換後、オペレータは、ＧＵＩ上のモータ交換通知を手動でリセットする。

別の実施例として、二つのモータ１１１ａ及び１１１ｂが同時に作動して、ベルト４の送出機能が共有されるよう構成することもできる。

ラボラトリ自動化システムの一対の電動コンベヤベルトの牽引システムに関する本発明の新規な特徴は、牽引目的として、第二モータを第一モータに近接して並列に配置することにある。

上記第二モータは、第一モータが故障したり、故障しそうなとき、自動的にこの第一モータの代わりに機能する。このため、関連する一対のコンベヤベルトの牽引システムの作動を確実に継続させ、自動化システム全体（又は、ベルト牽引システムの故障に関わる、システムの少なくとも一部）を停止させねばならないという従来の解決策に伴う不都合を回避することができ、オペレータは問題のモータだけを手動で交換することができる。

実際、本発明による解決策において、オペレータは故障モータと並列に配置された第二モータが始動され、自動化システムの稼働が維持される場合に限り、故障モータを交換できる。

更に、二つのモータ間の切替はオペレータによって設定されず、必要に応じて、事前に確立された一連のパラメータ（閾値、寿命）の高度な評価に基づいてモータ間のベルトの牽引負荷を自動的に適用可能である中央制御ユニットによるソフトウェアレベルにより制御され、更には同様のシステムの同種のドライバ挙動についての過去の分析とから得られる予測可能な基準の適用により制御される。

本発明は、その適用範囲において、多種多様に変更を加えることができる。

本発明の実施において、形状や寸法はもとより必要に応じて任意の材料を使用することができる。

１ モジュール
２ 第一レーン
３ 第二レーン
４ コンベヤベルト
５ 搬送装置
６ スライド面
１１ 動作反転装置
５０ 中央制御ユニット
１００ 牽引装置
１１０ プラスチックディスク
１１１ａ 第一モータ
１１１ｂ 第二モータ
１１２ａ 第一プーリ
１１２ｂ 第二プーリ
１１２ｃ 第三プーリ
１１３ 第一ベルト
１１４ 第二ベルト
１１５ ゴム被覆ローラ
１１６ 細ベルト
１１７ａ，１１７ｂ，１１７c アイドルプーリ
１１８ａ 第一フリーホィール
１１８ｂ 第二フリーホィール
１１９ａ，１１９ｂ サポート
１２０ａ，１２０ｂ ジョイント
１２１ ねじ
１２２ａ，１２２ｂ シャフト
１２３ 領域
１２４ ハブ
１２５ ラチェット
１２６ 歯状面

Claims (5)

1. 生体試料の搬送装置（５）を収容し、電動牽引装置（１００）により作動される、一対のコンベヤベルト（４）を備えるラボラトリ自動化システムであって、
   前記電動牽引装置（１００）は、前記一対のベルト（４）を作動するよう構成された第一モータ及び第二モータ（１１１ａ、１１１ｂ）と、各モータ（１１１ａ、１１１ｂ）に連繋したソフトウェアドライバにより、前記モータ（１１１ａ、１１１ｂ）の同時又は交互の作動を制御するよう構成された中央制御ユニット（５０）とを有し、
   前記中央制御ユニット（５０）は、前記第一モータ（１１１ａ）の作動の不具合の発生を識別するとともに、前記一対のベルトの送出機能を前記第二モータ（１１１ｂ）に自動的に切替えることが可能であり、
   モータ（１１１ａ、１１１ｂ）の突然の故障だけでなく、モータ（１１１ａ、１１１ｂ）が故障する前に、前記中央制御ユニット（５０）のレベルで適切な警告が出されるよう構成可能な前記モータ（１１１ａ、１１１ｂ）のいくつかの特定パラメータについて閾値を超える場合、前記切替が強制的に実行され、
   前記中央制御ユニット（５０）は、時間と共に前記特定パラメータに関連するデータ及び情報を処理し、前記モータ（１１１ａ、１１１ｂ）の決定的な故障が最も多く発生した過去の状況を判別し、前記モータの挙動に関する過去の情報に応じて前記閾値を更新することで、前記システムを停止させるような前記モータ（１１１ａ、１１１ｂ）の完全な故障状況を回避し、更に他方のモータ（１１１ｂ、１１１ａ）への予防的な切替を実行するよう構成され、
   長期運転において、前記中央制御ユニット（５０）は、任意の状況発生において適宜対応できるよう、適正な「挙動ルール」を自律的に生成することを特徴とするラボラトリ自動化システム。
2. 前記電動牽引装置（１００）は、第一プーリ、第二プーリ及び第三プーリ（１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ）を備え、前記第一プーリ及び前記第二プーリ（１１２ａ、１１２ｂ）は、それぞれ係合可能なフリーホィール（１１８ａ、１１８ｂ）により、前記第一モータ及び前記第二モータ（１１１ａ、１１１ｂ）のそれぞれに選択的に接続され、第一ベルト（１１３）は前記第一プーリ及び前記第三プーリ（１１２ａ、１１２ｃ）に掛けられ、第二ベルト（１１４）は前記第一プーリ及び前記第二プーリ（１１２ａ、１１２ｂ）に掛けられることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記係合可能なフリーホィール（１１８ａ、１１８ｂ）は、前記第一プーリ及び前記第二プーリ（１１２ａ、１１２ｂ）と一体化され、前記第一モータ及び前記第二モータ（１１１ａ、１１１ｂ）の各シャフト（１２２ａ、１２２ｂ）によって選択的な送出が可能であることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記第三プーリ（１１２ｃ）は、更なるベルト（１１６）を作動させ、該ベルト（１１６）はアイドルプーリ（１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ）上に載置されることでディスク（１１０）を回転させ、搬送装置（５）の動作反転装置（１１）を作動させることを特徴とする請求項２又は３に記載のシステム。
5. 前記第三プーリ（１１２ｃ）は、その回転を制御することで前記一対のベルト（４）のゴム被覆牽引ローラ（１１５）に接続されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。

Images