JP2017178553A - 棚位置決め機構及び低温保管システム - Google Patents

Abstract

【課題】特殊な検出機器、駆動機器類を用いることなく低温の庫内でも確実に動作し、熱伝導経路も少なく冷却コストを低減し、正確な位置決めが可能な棚位置決め機構を提供すること。【解決手段】移動棚１３０の棚位置決め機構１０２であって、移動棚１３０の側方に配置され、回転可能かつ回転角度検出可能に設けられ作動軸１１０と、作動軸１１０により動作するロックユニット１２０と、作動軸１１０の回転角度を検出して移動棚１３０の位置決めを行う位置決制御部を有すること。【選択図】図６

Description

本発明は、低温格納庫等の内部において移動棚の位置を決める棚位置決め機構及びその棚位置決め機構を用い低温下で保管対象を保管する保管システムに関し、特に、医学、生物工学及び薬学において薬剤を発見したり設計したりするプロセスにおいて用いられる創薬用試料を低温下で保管するための棚位置決め機構及び低温保管システムに関する。

従来、試料を収容した容器を保管する保管システムとして、例えば、低温で保管する際には、容器を複数保持した保管プレートを縦方向に複数収容するカートリッジと、カートリッジを複数格納する低温格納庫（低温格納室）と、低温格納庫に隣接して設けられた外部環境よりも低温な作業空間と、作業空間に隣接して設けられた入出庫室と、作業空間内に設けられ保管プレートを搬送するとともに保管ラックに出し入れするプレート搬送機構と、作業空間に設けられ保管プレートから容器を個別に取り出し可能なピッキング機構とを備えた保管システムが知られている（例えば特許文献１参照。）。

特許文献１等で公知の保管システムでは、所望の容器を低温格納庫から取り出す際に、保管ラックを上方の作業空間に引き上げ、さらに、保管ラックから保管プレートを取り出す必要があるが、保管ラックの上下方向が長く多段に保管プレートを保持するものであるため、所望の容器のピッキングに時間がかかり、作業効率が低いという問題があった。
また、保管ラックや保管プレートを用いることで、低温格納庫内のスペース効率も低く、低温格納庫から所望の保管プレート以外の保管プレートも一旦引き上げられるため、保管対象の品質劣化や冷却材にかかるコストが高くなるという問題があった。

そこで、低温格納庫（貯蔵室）と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で低温格納庫内に上下に配置された複数の移動棚（棚）とを有し、複数の移動棚のうち少なくとも一部の移動棚には、保管対象を保管する保管領域が設けられ、各移動棚には、上下方向に貫通するスリットが設けられ、棚駆動手段は、上下方向に移動可能な棚駆動部材（上昇腕）を有し、移動棚に対して力を加えることで、移動棚を回転させるように構成され、所望の棚に保持されたトレイのみを取り出すことで、作業効率を上げるとともに、保管対象の品質劣化を防止するとともに、冷却材にかかるコストを低減する低温保管システムが公知である（例えば特許文献２等参照。）。

特開２０１２−５６７３０号公報 特表平６−５０９７８２号公報

しかしながら、特許文献２等で公知の低温保管システムでは、所望のトレイを所望の棚位置に入出庫する際に、各移動棚のスリット位置、所望のトレイを保持した棚の位置が正確に決められていなければならない。
このために、様々なセンサやモータ、アクチュエータ等の検出機器、駆動機器類を低温格納庫内に配置して制御するのが望ましいが、例えば、液体窒素等の冷却材によって低温格納庫内を−１９０℃等の超低温に設定した場合には、極低温でも故障なく確実に作動する非常に高価で特殊な検出機器、駆動機器類を採用しなければならないという問題があった。

また、検出機器、駆動機器類を低温格納庫内には配置せず、棚駆動部材の制御動作のみで移動棚のスリット位置、所望のトレイを保持した棚の位置を制御することも考えられるが、駆動伝達系の誤差や、振動や慣性運動等で移動棚を正確に位置決めすることは困難であり、停止状態で固定できず移動棚が変位したり、位置決めが不正確であった場合、入出庫に支障が生じるという問題があった。
何らかの位置決め機構のみを内部に配置する場合、特に移動棚が複数段になると、各移動棚を独立して移動可能とする必要があり、それぞれを個別に位置決め、解除するためには、複数の独立したセンサやモータ、アクチュエータ等の機器類が必要となる。
また、それらの駆動部や制御部を外部に配置できたとしても、動作を内部まで伝達する駆動伝達系に複雑な機構が必要となるとともに、熱伝導経路も増加することとなり、冷却材にかかるコストが増大するという問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、特殊な検出機器、駆動機器類を用いることなく低温の庫内でも確実に動作し、熱伝導経路も少なく冷却コストを低減し、正確な位置決めが可能な棚位置決め機構と、それを用いて大量の保管対象を効率よく保管可能で、作業時間も短縮可能な低温保管システムを提供することを目的とするものである。

本発明に係る棚位置決め機構は、移動可能に配置された移動棚の棚位置決め機構であって、前記移動棚の側方に配置された作動軸と、前記作動軸により動作するロックユニットとを有し、前記作動軸が、回転可能かつ回転角度検出可能に設けられ、前記ロックユニットが、前記作動軸と回転連動する筒状のユニット本体と、前記ユニット本体の外側に突出するストッパピンとを有し、前記移動棚が、前記ストッパピンと接触可能な係合ブロックを有し、前記作動軸の回転角度を検出して移動棚の位置決めを行う位置決制御部を有することにより、前記課題を解決するものである。
本発明に係る低温保管システムは、低温下で保管対象を保管する低温保管システムであって、低温格納庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で前記低温格納庫内に上下に配置された複数の移動棚と、前記移動棚を回転させる棚駆動手段と、前述の棚位置決め機構とを備えたことにより、前記課題を解決するものである。

請求項１に係る棚位置決め機構及び請求項７に係る低温保管システムによれば、棚位置決め機構が、移動棚の側方に配置された作動軸と、移動棚の側方に設けられ移動棚の位置決めを行うロックユニットとを有し、作動軸が回転可能かつ回転角度検出可能に設けられ、ロックユニットが、作動軸と回転連動する筒状のユニット本体と、ユニット本体の外側に突出するストッパピンとを有し、移動棚がストッパピンと接触可能な係合ブロックを有し、作動軸の回転角度を検出して移動棚の位置決めを行う位置決制御部を有することにより、移動棚近辺に特殊な検出機器、駆動機器類を配置することなく、作動軸の操作のみでロックユニットの動作を行うことが可能となり、動作の伝達経路が簡単で低温の庫内でも確実に動作し、熱伝導経路も少なく冷却コストを低減することができる。
また、ストッパピンと係合ブロックの位置関係を作動軸の回転角度で正確に把握することができ、移動棚の正確な位置決めが可能となる。

請求項２に記載の構成によれば、位置決制御部が、作動軸を所定角度回転させてストッパピンを位置決め位置に待機させる位置決準備部と、作動軸が所定角度回転した際に移動棚を停止させる停止指令部と、移動棚の停止時に作動軸を回転させてストッパピンが定位置から係合ブロックに接触するまでの回転角度を検出する停止位置検出部と、停止位置検出部の検出値に基づいて停止指令部の作動する角度を校正する作動校正部とを有することにより、移動棚の駆動伝達系の誤差や、振動や慣性運動等による位置決め誤差を抑制して、正確に位置決めすることが可能となる。
請求項３に記載の構成によれば、移動棚が、互いに独立して所定面内で移動可能な状態で所定面と直交するＺ方向に複数配置され、ロックユニットが、複数の移動棚それぞれに対応した側方に設けられ、作動軸が、Ｚ方向移動可能に設けられ、ユニット本体が、作動軸の回転位置に応じて個別に独立して回転及びＺ方向移動可能に設けられていることにより、複数段の移動棚の位置決めを、一つの作動軸の駆動、回転角度検出で行うことが可能となる。
請求項４に記載の構成によれば、ロックユニットが、筒状のユニット本体と、ユニット本体の内側に突出する係合ピンと、前記ユニット本体の外側に突出するストッパピンとを有し、作動軸が、筒状のユニット本体を貫通するように設けられるとともに、筒状のユニット本体とそれぞれ対応した位置に複数の作動ギヤ部を有し、作動ギヤ部は、係合ピンがＺ方向に通過する少なくとも１つの通過溝部と、係合ピンが係合する係合溝部とを有し、係合溝部が、複数の作動ギヤ部で異なる周方向位置に配置されていることにより、作動軸及び複数のロックユニットの回転及びＺ方向移動以外の動作を行う可動部を設ける必要がなく、動作の伝達経路がさらに単純となり低温の庫内でもより確実に動作することが可能となる。
請求項５に記載の構成によれば、作動ギヤ部が、係合ピンが係合する共通係合溝部をさらに有し、共通係合溝部が、少なくとも２つ以上の作動ギヤ部で同一の周方向位置に配置されていることにより、複数の移動棚の位置決め、解除を個別に行うことができるとともに、メンテナンス作業時等の必要に応じて、２つ以上の移動棚の位置決め、解除を同時に行うことも可能となる。

請求項６に記載の構成によれば、複数のロックユニットの側方には、ユニットストッパが設けられ、作動軸には、複数のロックユニットに対応して、ユニットストッパを解除する複数の解除ピンが設けられ、複数の解除ピンは、作動軸がそれぞれ対応する前記複数のロックユニットの係合溝部及び共通係合溝部が係合ピンと係合する周方向位置の時、ユニットストッパを解除可能な位置に設けられていることにより、非作動時にはロックユニットを確実にロックするとともに、作動の必要なロックユニットのロックのみを、他の操作機構を追加することなく作動軸の一連の動作のみで自動的に解除することが可能となる。
請求項８に記載の構成によれば、棚位置決め機構の作動軸が、低温格納庫の外部に設けられた作動軸駆動手段により回転及びＺ方向に駆動され、作動軸駆動手段が、棚駆動手段による移動棚の周方向の位置情報を受けて作動軸を駆動制御するように構成されていることにより、低温格納庫の内部に移動棚の周方向の位置情報を検出するためのセンサも不要となり、低温下でも動作可能な低温格納庫内に配置される機器類を減少させ、低温の庫内でもより確実に棚位置決め機構を動作させることが可能となる。

本発明の一実施形態である低温保管システムの断面図。 回転ステージ（移動棚）の一例を上方から見て示す平面図。 本発明の一実施形態である棚位置決め機構の配置説明図。 本発明の一実施形態である棚位置決め機構の全体図及び作動ギヤ部・解除ピンの断面説明図。 棚位置決め機構の一部拡大図。 棚位置決め機構の動作説明図。 棚位置決め機構の棚停止時の動作説明図。 棚位置決め機構の棚停止位置の制御フロー図。 位置決制御部の論理構成説明図。

本発明に係る棚位置決め機構は、移動可能に配置された移動棚の棚位置決め機構であって、前記移動棚の側方に配置された作動軸と、前記作動軸により動作するロックユニットとを有し、前記作動軸が、回転可能かつ回転角度検出可能に設けられ、前記ロックユニットが、前記作動軸と回転連動する筒状のユニット本体と、前記ユニット本体の外側に突出するストッパピンとを有し、前記移動棚が、前記ストッパピンと接触可能な係合ブロックを有し、前記作動軸の回転角度を検出して移動棚の位置決めを行う位置決制御部を有し、動作の伝達経路が簡単で特殊な機器類を用いることなく低温の庫内でも確実に動作し、熱伝導経路も少なく冷却コストを低減し、正確な位置決めが可能なものであれば、具体的な実施の態様はいかなるものであってもよい。

本発明に係る低温保管システムは、前述の棚位置決め機構を用いて大量の保管対象を効率よく保管可能で、作業時間も短縮可能であれば、具体的な実施の態様はいかなるものであってもよい。
なお、本発明に係る棚位置決め機構において、移動棚は、直線移動、回転による円周方向移動、任意の軌跡に沿った移動等どのような軌跡の移動を行うものであってもよい。
また、移動棚はＺ方向に複数段であっても単数であってもよく、Ｚ方向は鉛直方向とするのが一般的（後述する実施形態においてもＺ方向を鉛直方向としている。）であるが、Ｚ方向が鉛直方向に対して傾斜していたり水平方向であってもよい。

まず、本発明の一実施形態に係る棚位置決め機構が適用される低温保管システム１００について、図面に基づいて説明する。
低温保管システム１００は、保管対象である試料を低温下で保管するものであり、図１や図２に示すように、その内部が低温に保たれた低温格納庫１０１と、低温格納庫１０１内に配置される移動棚である複数の円板状の回転ステージ１３０と、複数の回転ステージ１３０を回転させる棚駆動手段であるステージ駆動機構１４０と、保管プレートＰに保持された容器Ｃを他の保管プレートＰに移し替えるピッキング機構（図示しない）とを備えている。

低温格納庫１０１は、その内部に注入された液体窒素によって−１９０℃等の超低温下で試料を保管するものであり、図１に示すように、低温格納庫１０１の上面には開口部が設けられ、開口部には開閉扉（図示しない）が設けられている。
このように、低温格納庫１０１の上面に開口部を設けることにより、低温格納庫１０１内の冷気が外部に漏れ出すことを抑制し、低温格納庫１０１内を低温に維持することができる。
また、低温格納庫１０１が液体窒素による超低温下で試料を保管するものであることにより、−１９０℃等の超低温化での保管を必要とする生体細胞等の試料にも対応することができる。

複数の回転ステージ１３０は、図１に示すように、共通の垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で、低温格納庫１０１内で上下（Ｚ方向）に配置されている。なお、各回転ステージ１３０は、互いに異なる回転軸を持っていてもよい。
各回転ステージ１３０には、図２に示すように、トレイＴが配置される複数の保管領域１３１が設けられている。
各保管領域１３１には、トレイＴの両側部を支持するフレーム１３１ａと、両側部のフレーム１３１ａ間に形成された上下方向に貫通する通過スリット１３１ｂとが設けられている。
トレイＴ上には、複数の設置部が設けられ、各設置部には、試料を入れたキャップ付きの容器Ｃを複数収容した保管プレートＰが着脱可能に設置される。

各回転ステージ１３０には、図２に示すように、上下方向に貫通するスリット１３２が設けられている。
スリット１３２は、トレイＴ及び後述する板状部材１４１を通過させることが可能な形状及び大きさを有している。
また、最上段の回転ステージ１３０には、保管プレートＰに保持された容器Ｃを他の保管プレートＰに移し替えるためのピッキング領域が設けられている。これにより、試料を他の保管プレートＰに移し替えるピッキング作業を低温格納庫１０１内において行うことが可能であるため、試料の温度を低温に維持できる。

ステージ駆動機構１４０は、各回転ステージ１３０を互いに独立して回転させるものであり、図１や図２に示すように、回転ステージ１３０から独立して設けられた（すなわち、回転ステージ１３０に接続されることなく設けられた）板状部材１４１と、板状部材１４１を上下方向に移動させる昇降ユニット１４２と、垂直軸を中心として板状部材１４１を旋回させる旋回ユニット１４３と、モータやアクチュエータ等から構成され昇降ユニット１４２や旋回ユニット１４３を駆動する駆動源（図示しない）とを有している。当該駆動源（図示しない）は、低温格納庫１０１の外部に配置されている。

また、ステージ駆動機構１４０は、上述した回転ステージ１３０を回転させる機能以外に、トレイＴを上下方向に移送する機能を有している。
すなわち、ステージ駆動機構１４０は、移送対象となるトレイＴの下方に板状部材１４１を移動させ、回転ステージ１３０の通過スリット１３１ｂを通して板状部材１４１によってトレイＴを掬い上げ、回転ステージ１３０のスリット１３２を通してトレイＴを上下に移送する。

次に、本発明の一実施形態である棚位置決め機構１０２について、図面に基づいて説明する。
図３に示すように、前述したような低温保管システム１００の複数の移動棚である回転ステージ１３０は、外周部を支持フレーム１０３により軸受支持されて水平面内で回転移動可能に構成されており、棚位置決め機構１０２は、回転ステージ１３０の側方に配置され回転及び上下動可能な作動軸１１０と、複数の回転ステージ１３０それぞれに対応した複数のロックユニット１２０とを有している。

ロックユニット１２０は、図４、図５に示すように、筒状のユニット本体１２１と、ユニット本体１２１の内側に突出する係合ピン１２２と、ユニット本体１２１の外側に突出するストッパピン１２３とを有している。
作動軸１１０は、複数の筒状のユニット本体１２１を貫通するように設けられるとともに、複数の筒状のユニット本体１２１とそれぞれ対応した複数の作動ギヤ部１１１を有している。
作動軸１１０の上端部は、接続軸１１７を介して作動軸駆動手段１１６に連結されており、エンコーダ等を有した作動軸駆動手段１１６によって、作動軸１１０が回転及び上下方向に駆動されるとともに、回転角度を検出可能に構成されている。
作動軸駆動手段１１６は、低温格納庫１０１の外に配置されているため、超低温下で作動するような特殊な機器を用いる必要はなく、公知のアクチュエータ、サーボモータ等を用いたものでよい。
また、接続軸１１７を熱伝導性の低い材料で形成することで、低温格納庫１０１内への熱の侵入を抑制でき、冷却コストを低減することができる。

作動ギヤ部１１１は、作動軸１１０を上下動させた際に係合ピン１２２が係合せずに通過する通過溝部１１２と、係合ピン１２２が係合する係合溝部１１３及び共通係合溝部１１４とを有している。
それぞれの作動ギヤ部１１１は、図４に示すように、同一角度間隔で１２等分された内の１０箇所に通過溝部１１２が設けられ、係合溝部１１３及び共通係合溝部１１４が１箇所ずつ設けられており、係合溝部１１３はすべての作動ギヤ部１１１で異なる周方向位置に設けられ、共通係合溝部１１４はすべての作動ギヤ部１１１で同一の周方向位置に設けられている。
このような作動ギヤ部１１１を設けることで、作動軸１１０を回転割り出しして上方に移動することで、複数の回転ステージ１３０にそれぞれ対応したロックユニット１２０の内のいずれか１つの係合ピン１２２のみを係合溝部１１３に係合させ、所定のロックユニット１２０のみを選択的に作動させる、あるいは、すべての係合ピン１２２を共通係合溝部１１４に係合させ、すべてのロックユニット１２０を同時に作動させることができる。

複数のロックユニット１２０の側方には、上方への移動を阻止するユニットストッパ１２４が設けられており、作動軸１１０には、その上方への移動によってユニットストッパ１２４を解除する解除ピン１１５が設けられている。
解除ピン１１５は、作動軸１１０が回動して作動ギヤ部１１１の係合溝部１１３及び共通係合溝部１１４が所定のロックユニット１２０の係合ピン１２２と係合する周方向位置の時、当該ロックユニット１２０に対応したユニットストッパ１２４を解除する周方向位置に設けられている。
本実施形態では、ロックユニット１２０の係合ピン１２２とユニットストッパ１２４が、作動軸１１０に対して１８０°反対側に設けられているため、解除ピン１１５は、作動ギヤ部１１１の係合溝部１１３及び共通係合溝部１１４の１８０°反対側に突出するように設けられている。

ユニットストッパ１２４は、図５に示すように、弾性的に作動軸１１０側に付勢され、ロックユニット１２０のユニット本体１２１が上昇した際に上端縁がユニットストッパ１２４に当接して意図しないロックユニット１２０の上昇を防止している。
そして、解除ピン１１５がユニットストッパ１２４側に位置した状態で作動軸１１０が上昇した際に、解除ピン１１５によりユニットストッパ１２４が付勢力に反して押され、ユニット本体１２１の上端縁に当接しない位置した状態となることで、作動させたいロックユニット１２０の上昇が許容される。

作動ギヤ部１１１の係合溝部１１３及び共通係合溝部１１４は、所定のロックユニット１２０の係合ピン１２２と係合し、作動軸１１０の上昇によってロックユニット１２０が上昇するとともに、回転方向にも係合して作動軸１１０の回転によりロックユニット１２０も回転する。
一方、作動ギヤ部１１１の通過溝部１１２が係合ピン１２２の位置にあるロックユニット１２０は、作動軸１１０が上昇する際にも連動して上昇することはなく、作動ギヤ部１１１が係合ピン１２２の上方まで上昇すると、作動軸１１０の回転に連動して回転することもない。
このことで、作動軸１１０の回転位置を割り出し、上昇させることで、所望のロックユニット１２０のユニット本体１２１の外側に突出するストッパピン１２３のみを、作動軸１１０の回転によって回動させることができる。

ユニット本体１２１の下方には、切欠部１２５が設けられており、ユニット本体１２１の係合ピン１２２が作動ギヤ部１１１の係合溝部１１３及び共通係合溝部１１４と係合していない状態で最下方に位置した状態で、切欠部１２５が支持フレーム１０３に固定的に設けられた回転固定部１２６と噛み合うことで、ロックユニット１２０の回転を阻止するように構成されている。
切欠部１２５が回転固定部１２６に噛み合った状態では、ストッパピン１２３が回転ステージ１３０側に延びており、後述するように、ストッパピン１２３が回転ステージ１３０の係合ブロック１３４に係合した状態で固定され、回転ステージ１３０の回転が規制される。

以上のように構成された棚位置決め機構１０２を有する低温保管システム１００の動作について説明する。
図１乃至図３に示す低温保管システム１００の、各回転ステージ１３０の外周には、回転方向の位置決めに使用する複数の係合ブロック１３４が、それぞれ、所定の位置に設けられている。
係合ブロック１３４は、図６に示すように、ストッパピン１２３が上方から嵌合可能な固定溝１３５と、固定溝１３５の一方の壁部を上方に延長した当接壁１３６とを有している。
回転ステージ１３０が停止している際は、図６ａに示すように、ロックユニット１２０の最下方に位置して回転固定された状態で、ユニット本体１２１が突出しているストッパピン１２３が係合ブロック１３４の固定溝１３５内に嵌合して、回転ステージ１３０の回転が規制される。

回転ステージ１３０を回転させる際には、前述のように、作動軸１１０が回動して作動ギヤ部１１１の係合溝部１１３がロックユニット１２０の係合ピン１２２と係合する周方向位置に割り出され、作動軸１１０が上方に移動することでロックユニット１２０が上方に移動し、図６ｂに示すように、ストッパピン１２３が係合ブロック１３４の固定溝１３５の上方に移動する。
そして、図６ｃに示すように、作動軸１１０が回転し、ストッパピン１２３が係合ブロック１３４と干渉しない位置まで退避することで、ステージ駆動機構１４０によって回転ステージ１３０を自由に回転させることが可能となる。

次に、回転ステージ１３０を回転位置決めして停止させる際の動作について説明する。
位置決め目標となる係合ブロック１３４が接近するまでは、ロックユニット１２０は図６ｃに示す状態のまま、棚駆動手段であるステージ駆動機構１４０の制御によって回転ステージ１３０が回転する。
作動軸駆動手段１１６は、位置決め目標となる係合ブロック１３４が接近した位置情報をステージ駆動機構１４０から受け、図６ｄに示すストッパピン１２３の状態まで作動軸１１０を回転する。
ステージ駆動機構１４０によって回転ステージ１３０がさらに回転すると、図６ｄに示すように、係合ブロック１３４の当接壁１３６がストッパピン１２３に当接し、図６ｅに示すように、ストッパピン１２３を押して作動軸１１０を回転させる。
作動軸駆動手段１１６が、ストッパピン１２３と当接壁１３６が当接して押されたことを検出することで、正確に係合ブロック１３４の位置、すなわち、回転ステージ１３０の割り出し位置を検知し、ステージ駆動機構１４０を停止させることができる。
回転ステージ１３０が正確に停止した後、図６ｆに示すように、作動軸１１０が下降し、回転ステージ１３０が停止し、回転が規制された状態に戻る。

メンテナンス等ですべての回転ステージ１３０の回転をフリーにしたい場合には、作動軸１１０を回動して作動ギヤ部１１１の共通係合溝部１１４がロックユニット１２０の係合ピン１２２と係合する周方向位置に割り出し、作動軸１１０を上方に移動させて回動させることで、すべてのロックユニット１２０のストッパピン１２３を、図６ｃに示すように、係合ブロック１３４と干渉しない位置まで退避させる。

回転ステージ１３０を回転位置決めして停止させる際の動作（前述の図６ｄの直前から図６ｅに至る動作）についてさらに詳細に説明する。
作動軸１１０は、正確な回転角の制御と検出が可能なサーボモータ等で構成される作動軸駆動手段１１６により回転駆動される。
まず、位置決制御部（図示せず）の位置決準備部（図示せず）の機能により、図７ａに示すように、当接壁１３６がストッパピン１２３に接近する前に、作動軸駆動手段１１６によって作動軸１１０を回転させ、ストッパピン１２３を定位置から角度θ１だけ上流側に傾いた状態で待機させる。
次に、回転ステージ１３０の回転により、図７ｂに示すように、当接壁１３６がストッパピン１２３に接触し定位置方向に押されると、停止指令部（図示せず）の機能により、ストッパピン１２３が定位置から角度θ２だけ上流側に傾いた状態まで押された時点（図７ｃの状態）で、ステージ駆動機構１４０に停止指令を出し、回転ステージ１３０を停止させる。
この時、慣性や指令から停止までのタイムラグ等により、回転ステージ１３０は実際には図７ｄに示す状態まで進んで停止する。

次いで、停止位置検出部（図示せず）の機能により、作動軸駆動手段１１６によって作動軸１１０を回転させ、図７ｅに示すように、ストッパピン１２３を定位置に戻した後、図７ｆに示すように、作動軸駆動手段１１６にストッパピン１２３が上流側に角度θ３だけ回転するように指令を出す。
そして、ストッパピン１２３が当接壁１３６と接触する角度を検出することで、回転ステージ１３０の回転停止位置を正確に検出することができる。
また、ステージ駆動機構１４０、回転ステージ１３０の負荷、温度環境、使用状況によって停止位置が変動した場合、検出する角度に応じて校正し、常に回転ステージ１３０を正確な位置に停止させることも可能となる。

ストッパピン１２３を上流側に角度θ３だけ回転するように指令を出した後、ストッパピン１２３が当接壁１３６と接触した際の回転角度θｓ、回転ステージ１３０の回転停止位置の許容範囲におけるストッパピン１２３の最小許容角度をθａ、最大許容角度をθｂとすると、回転ステージ１３０の停止位置が許容範囲であれば、図８の上段に示すように、検出されるストッパピン１２３の回転角度θｓは、θｂ≧θｓ≧θａとなる。
この場合は、回転ステージ１３０が正確に停止したとして、ストッパピン１２３を定位置に戻し、前述の図６ｆに示すように、作動軸１１０が下降し、回転が規制された状態に戻る。

回転ステージ１３０が過大に回転して停止した場合には、図８の中段に示すように、検出されるストッパピン１２３の回転角度θｓは、θｓ＜θａとなる。
この場合、前述の図７ｃに示す、ステージ駆動機構１４０に停止指令を出すタイミングを上流側に変更する必要があるため、作動校正部（図示せず）の機能により、一旦、回転ステージ１３０を逆転させ、再度、ストッパピン１２３を定位置から角度θ１だけ上流側に傾いた状態で待機させ、かつ、角度θ２に所定の角度αを加えたものを新たなθ２とし、再び回転ステージ１３０を正転させて前述した図７ａ−ｆまでの停止動作と、停止位置の確認動作を行い、回転ステージ１３０の停止位置が許容範囲となるまでこれを繰り返し、回転ステージ１３０の停止位置が許容範囲と判断されれば、前述の図６ｆに示すように、作動軸１１０が下降し、回転が規制された状態に戻る。

回転ステージ１３０の回転が不足して停止した場合には、図８の下段に示すように、検出されるストッパピン１２３の回転角度θｓは、θｓ＞θｂ（あるいはストッパピン１２３が当接壁１３６と接触しない）となる。
この場合、前述の図７ｃに示す、ステージ駆動機構１４０に停止指令を出すタイミングを下流側に変更する必要があるため、作動校正部（図示せず）の機能により、一旦、回転ステージ１３０を逆転させ、再度、ストッパピン１２３を定位置から角度θ１だけ上流側に傾いた状態で待機させ、かつ、角度θ２から所定の角度αを減じたものを新たなθ２とし、再び回転ステージ１３０を正転させて前述した図７ａ−ｆまでの停止動作と、停止位置の確認動作を行い、回転ステージ１３０の停止位置が許容範囲となるまでこれを繰り返し、回転ステージ１３０の停止位置が許容範囲と判断されれば、前述の図６ｆに示すように、作動軸１１０が下降し、回転が規制された状態に戻る。

本実施形態では、多段で格段毎に複数の停止位置を有するため、前述の要領で校正されたθ２（θ２＝初期のθ２±α＊ｎ）をそれぞれの停止位置毎に保持記憶し、停止位置毎にその位置の校正されたθ２を用いて上記の位置検出と校正動作を行うことによって、すべての停止位置で正確に位置決めすることが可能となる。
また、本実施形態では、移動棚を回転ステージとし回転による円周方向移動するものとしたが、直線移動、任意の軌跡に沿った移動等、Ｚ方向と直交する面内であればどのような軌跡の移動を行うものであってもよく、棚駆動手段も前述のステージ駆動機構１４０に限定されず、いかなる構成、方式であってもよい。

また、作動軸駆動手段１１６が位置決め目標となる係合ブロック１３４が接近した位置情報を受ける際には、前述のように、ステージ駆動機構１４０のエンコーダ等の、棚駆動手段からの出力を直接利用してもよく、別途に設けた位置検知手段の出力を位置情報として受けてもよい。
さらに、位置決制御部の機能を論理的に図示すると、図９のようになるが、位置の検出、信号の処理・演算、機器類の制御等を行う具体的な制御手段は、どのような物理構成であってもよく、ステージ駆動機構１４０や作動軸駆動手段１１６の制御部が行ったり、別途の制御部等も設けてもよく、また、他の複数の手段が、検出、処理、演算、制御等を連携して行ってもよく、どのように機能分担し、どのように相互に信号の授受を行うかは、採用する具体的な構成に応じて適宜選択すればよい。

１００ ・・・ 低温保管システム
１０１ ・・・ 低温格納庫
１０２ ・・・ 棚位置決め機構
１０３ ・・・ 支持フレーム
１１０ ・・・ 作動軸
１１１ ・・・ 作動ギヤ部
１１２ ・・・ 通過溝部
１１３ ・・・ 係合溝部
１１４ ・・・ 共通係合溝部
１１５ ・・・ 解除ピン
１１６ ・・・ 作動軸駆動手段
１１７ ・・・ 接続軸
１２０ ・・・ ロックユニット
１２１ ・・・ ユニット本体
１２２ ・・・ 係合ピン
１２３ ・・・ ストッパピン
１２４ ・・・ ユニットストッパ
１２５ ・・・ 切欠部
１２６ ・・・ 回転固定部
１３０ ・・・ 回転ステージ（移動棚）
１３１ ・・・ 保管領域
１３１ａ・・・ フレーム
１３１ｂ・・・ 通過スリット
１３２ ・・・ スリット
１３４ ・・・ 係合ブロック
１３５ ・・・ 固定溝
１３６ ・・・ 当接壁
１４０ ・・・ ステージ駆動機構（棚駆動手段）
１４１ ・・・ 板状部材（ステージ駆動部材、上下方向移送手段）
１４２ ・・・ 昇降ユニット
１４３ ・・・ 旋回ユニット
Ｔ ・・・ トレイ
Ｐ ・・・ 保管プレート
Ｃ ・・・ 容器

Claims (8)

1. 移動可能に配置された移動棚の棚位置決め機構であって、
   前記移動棚の側方に配置された作動軸と、前記作動軸により動作するロックユニットとを有し、
   前記作動軸が、回転可能かつ回転角度検出可能に設けられ、
   前記ロックユニットが、前記作動軸と回転連動する筒状のユニット本体と、前記ユニット本体の外側に突出するストッパピンとを有し、
   前記移動棚が、前記ストッパピンと接触可能な係合ブロックを有し、
   前記作動軸の回転角度を検出して移動棚の位置決めを行う位置決制御部を有することを特徴とする棚位置決め機構。
2. 前記位置決制御部が、前記作動軸を所定角度回転させて前記ストッパピンを位置決め位置に待機させる位置決準備部と、前記作動軸が所定角度回転した際に前記移動棚を停止させる停止指令部と、前記移動棚の停止時に前記作動軸を回転させて前記ストッパピンが定位置から前記係合ブロックに接触するまでの回転角度を検出する停止位置検出部と、前記停止位置検出部の検出値に基づいて前記停止指令部の作動する角度を校正する作動校正部とを有することを特徴とする請求項１に記載の棚位置決め機構。
3. 前記移動棚が、互いに独立して所定面内で移動可能な状態で前記所定面と直交するＺ方向に複数配置され、
   前記ロックユニットが、前記複数の移動棚それぞれに対応した側方に設けられ、
   前記作動軸が、Ｚ方向移動可能に設けられ、
   前記ユニット本体が、前記作動軸の回転位置に応じて個別に独立して回転及びＺ方向移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の棚位置決め機構。
4. 前記ロックユニットが、筒状のユニット本体と、前記ユニット本体の内側に突出する係合ピンと、前記ユニット本体の外側に突出するストッパピンとを有し、
   前記作動軸が、前記筒状のユニット本体を貫通するように設けられるとともに、前記筒状のユニット本体とそれぞれ対応した位置に複数の作動ギヤ部を有し、
   前記作動ギヤ部は、前記係合ピンがＺ方向に通過する少なくとも１つの通過溝部と、前記係合ピンが係合する係合溝部とを有し、
   前記係合溝部が、前記複数の作動ギヤ部で異なる周方向位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の棚位置決め機構。
5. 前記作動ギヤ部が、前記係合ピンが係合する共通係合溝部をさらに有し、
   前記共通係合溝部が、少なくとも２つ以上の前記作動ギヤ部で同一の周方向位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の棚位置決め機構。
6. 前記複数のロックユニットの側方には、ユニットストッパが設けられ、
   前記作動軸には、前記複数のロックユニットに対応して、前記ユニットストッパを解除する複数の解除ピンが設けられ、
   前記複数の解除ピンは、前記作動軸がそれぞれ対応する前記複数のロックユニットの前記係合溝部及び前記共通係合溝部が前記係合ピンと係合する周方向位置の時、前記ユニットストッパを解除可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の棚位置決め機構。
7. 低温下で保管対象を保管する低温保管システムであって、
   低温格納庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で前記低温格納庫内に上下に配置された複数の移動棚と、前記移動棚を回転させる棚駆動手段と、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の棚位置決め機構とを備えたことを特徴とする低温保管システム。
8. 前記棚位置決め機構の作動軸が、前記低温格納庫の外部に設けられた作動軸駆動手段により回転及びＺ方向に駆動され、
   前記作動軸駆動手段が、前記棚駆動手段による前記移動棚の周方向の位置情報を受けて前記作動軸を駆動制御するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の低温保管システム。

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