JP4255400B2

JP4255400B2 - 開栓装置

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Publication number: JP4255400B2
Application number: JP2004107748A
Authority: JP
Inventors: 仰加賀; 昌己池谷
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005289456A

Description

本発明は、シール状の栓体によって封止された試験管等の容器を順次開栓する開栓装置に関する。

例えば、臨床検査等においては、シール栓（以下、栓体という）で封止された真空採血管（以下、容器という）に血液試料を採取した後に、検査工程に供給している。そして、検査工程においては、栓体を容器から剥離し開栓し、試料の検査を行う。

このような容器の開栓を自動的に行う開栓装置が本願出願人により特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の開栓装置は、容器の栓体に設けられ任意の方向に倒れているタブを引き起こし、このタブをチャック機構で把持して開栓を行うものである。この開栓装置では、容器を回転させてタブをガイド斜面に摺動させることによってタブを起立させる。

このような開栓装置には、複数の容器を起立状態で並べて保持するラックに入れた状態で容器が搬入される。そして、各容器の外周面には、各検体を管理するための情報を記載したバーコードラベルが貼着されている。そして、開栓装置の下流側の前処理装置や検体検査装置等においては、バーコードリーダで各容器のバーコードを読み取る。この際には、ラックに保持された各容器のバーコードの向きがバーコードリーダの方を向くように揃っているのが好ましい。

しかしながら、ラックに保持された各容器は、開栓装置において回転量を精確に制御する機能がないため、各容器のバーコードの向きを揃えた状態で開栓装置に搬入したとしても、開栓装置から出たときには各容器のバーコードの向きがバラバラになってしまうという問題があった。そのため、開栓装置の下流側の前処理装置や検体検査装置等においては、それらの装置に投入される手前で容器に貼着されているバーコードの向きを人手によって揃える必要があった。あるいは、それらの装置に容器を回転させながらバーコードリーダでバーコードを読み取る複雑な機構が必要であった。そのため、バーコードを読み取るために必要な時間が長くなって、処理効率が低下するという問題があった。

特許第３０８６４１７号公報

本発明の目的は、開栓後の容器の向きが開栓前と同じ向きになるようにすることができる開栓装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１）チューブ状の容器の上端開口部を封止するシール状の栓体に設けられたタブを把持し、該タブを前記容器に対し相対的に引き上げて前記栓体を開栓する開栓装置であって、
前記容器をその中心軸回りに回転可能に挟持する一対の挟持部と、前記両挟持部を前記容器側に付勢する一対のコイルばねとを有する挟持機構と、
容器回転用モータと、前記容器回転用モータの駆動力により前記容器をその中心軸回りに回転させる動力伝達機構とを有する容器回転機構と、
前記容器が回転するのに伴って前記タブを起立させるように前記タブに当接する斜面を有するタブ起こし部と、
前記タブを把持するチャック機構と、
前記チャック機構を前記容器に対し相対的に上下動させる上下駆動機構と、
前記容器回転用モータの回転量を検出する容器回転用モータ回転量検出手段と、
前記容器回転用モータ回転量検出手段の検出結果に基づいて、前記容器の回転終了後の向きが回転する前と同じ向きになるように前記容器回転用モータの回転量を制御する制御手段とを備え、
前記挟持機構は、前記容器の外径に関するデータを計測する外径計測手段を兼ね、前記容器を挟持するのと同時に前記容器の外径に関するデータを計測し、
前記制御手段は、前記外径計測手段の計測結果に応じて、前記容器回転用モータの目標回転量を算出するよう構成されていることを特徴とする開栓装置。

（２）前記容器回転用モータ回転量検出手段は、前記容器回転用モータと同期して回転する回転子を備えた光学式ロータリエンコーダで構成される上記（１）に記載の開栓装置。

（３）前記制御手段は、前記容器がｎ回転（ただし、ｎは２以上の整数）するように制御する上記（１）または（２）に記載の開栓装置。

（４）前記外径計測手段は、容器挟持用モータと、前記容器挟持用モータの駆動力により前記容器を介して前記両挟持部を互いに接近・離隔させる運動変換機構と、前記容器挟持用モータの回転量を検出する容器挟持用モータ回転量検出手段とを有し、前記両挟持部が前記容器を挟持した際に前記容器挟持用モータ回転量検出手段によって検出された前記容器挟持用モータの回転量に基づいて、前記容器の外径を計測する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の開栓装置。

（５）前記挟持部は、前記容器の外周面に当接する複数のローラを有し、前記容器回転機構は、前記ローラの少なくとも一つを回転駆動することにより前記容器を回転させる上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の開栓装置。

本発明の開栓装置によれば、開栓後の容器の向きが開栓前と同じ向きになるようにすることができる。よって、容器にバーコードなどが貼着されている場合、開栓装置に投入する前に、容器のバーコードの向きを例えば容器収納ラックの所定側に向けて揃えておけば、そのバーコードの向きを乱すことなく開栓装置から容器を排出することができる。

したがって、開栓装置の下流側の例えば前処理装置や検体検査装置等に設置されたバーコードリーダで容器のバーコードを読み取る場合、容器をそのまま投入できる。したがって、容器の向きを揃える作業、あるいは容器の回転機構が不要となる。よって、システム全体での検体の処理効率を向上することができ、機構を簡素化することもできる。

また、容器の外径を計測し、その外径に応じて上記効果を達成することができるよう構成したので、外径の異なる複数種の容器に対応することができる。

以下、本発明の開栓装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の開栓装置１の外観斜視図である。開栓装置１の前面中央部には操作部２が設けられ、操作部２の近傍には内部に収納されたメンテナンスパネル部３が配設されている。また、開栓装置１の下部には後述するチャック機構１０ａによって容器から剥離された栓体を廃棄する栓体排出箱４が設けられている。さらに、開栓装置１の左側面には、図３に示すようなタブ１０８ｂを有する栓体１０８ａが装着された容器１０８を保持する容器収納ラック１０６を供給するラック導入口５が設けられている。また、開栓装置１の右側面には開栓が完了した容器１０８を収納した前記容器収納ラック１０６を開栓装置１の外部へ排出するラック排出口６が設けられている。

図２には、開栓装置１の内部機構の配置を示す概略図が示されている。内部機構下部にはラック導入口５（図１参照）を介し容器搬送機構１００によって搬送される容器収納ラック１０６中の容器１０８の位置決めを行うと共に、該容器１０８に回転力を与える容器回転機構１０２が配置されている。また、前記容器回転機構１０２の上方には、該容器回転機構１０２と前記栓体排出箱４との間でチャック機構１０ａを含むチャックユニット１０を移動させるチャック移動機構１２が配置されている。なお、図２には動作状態を分かりやすくするためにチャックユニット１０を栓体開栓位置と栓体排出位置の２か所で示してあるが、実際は１基のチャックユニット１０が左右に移動するものである。

開栓装置１の停止状態におけるチャックユニット１０の位置は一点鎖線で示す位置である。ラック導入口５から容器１０８を収納した容器収納ラック１０６が投入されると同時に、駆動モータ１２ａが動作し、駆動ベルト１２ｂを駆動する。駆動ベルト１２ｂは、ピニオンギア５０と一体のプーリ５０ａに巻回されているが、チャックユニット１０の円筒ラック４８の上端に設けられたローラ５２が、チャック移動機構１２のガイドレール１２ｃと係合しているため、円筒ラック４８は下降を禁止され前記ピニオンギア５０およびプーリ５０ａは回転することができず、プーリ５０ａと駆動ベルト１２ｂの相対位置は固定され、駆動ベルト１２ｂの移動と共に、チャックユニット１０が右方向に移動する。そしてチャックユニット１０はガイドレール１２ｃの端部１２ｄで一時停止する。

次いで、再度、駆動モータ１２ａが動作し、駆動ベルト１２ｂを駆動する。この時、ローラ５２はガイドレール１２ｃから外れると共に、ストッパ１２ｅに衝突し、下降が自由になるので、プーリ５０ａと駆動ベルト１２ｂの固定は解消され、ピニオンギア５０が回転可能になる。そして、駆動ベルト１２ｂの駆動によって円筒ラック４８が下方に移動し、チャック機構１０ａの降下が開始される。

図３は、開栓装置１の容器搬送機構１００および容器回転機構１０２の概略構成図を示したものである。容器搬送機構１００の搬送ベルト１０４によって容器収納ラック１０６に保持された容器１０８が順次搬送されてくる。

容器１０８は、チューブ状（試験管状）をなしている。図３中の左側の容器１０８に示すように、容器１０８の外周面には、バーコード１３０を表示するバーコードラベル１３１が貼着されている。バーコード１３０には、例えば、検体ＩＤ番号、患者ＩＤ番号、患者氏名、病院名、採血日時、検査項目等の、検体を管理するための情報が記載されている。なお、図３中の左側の容器１０８以外ではバーコードラベル１３１の図示を省略する。

容器収納ラック１０６には複数の容器１０８が起立状態で所定ピッチで一列に並べて保持されている。また、前述したように容器１０８の上面にはシール状の栓体１０８ａが強固に粘布されている。この栓体１０８ａには容器１０８から栓体１０８ａを剥すためのタブ１０８ｂが形成されている。このタブ１０８ｂは特に固定されることなく任意の方向を向いている。例えば、容器１０８に沿って外側に倒れていたり、栓体１０８ａに沿って内側に倒れていたりする。

開栓処理を行う場合、開栓対象の容器１０８が開栓位置で停止するように前記容器収納ラック１０６は、進退可能なストッパ機構１１０のストッパ爪１１０ａによって所定位置で停止させられる。容器１０８の停止が確認されると、容器１０８の両側から回転自在なローラ１１２ａ、１１２ｂを有する一対の挟持部１１２が突出し、前記容器１０８をローラ１１２ａ、１１２ｂによって挟持すると共に、所定のセンタ位置に位置決めする。

一方の挟持部１１２のローラ１１２ａには、プーリ１１４ａ、駆動ベルト１１４ｂを介してローラ駆動モータ（容器回転用モータ）１１６の動力が伝達され、ローラ１１２ａを時計回り方向に回転させる。その結果、容器１０８は反時計回り方向に回転する。

また、一方の挟持部１１２の上側には、容器１０８の外周側において反時計回り方向にせり上がる斜面１１８ａを有するタブ起こし部（外ガイド）１１８が設置されている。タブ１０８ｂが図３に示すように容器１０８の外側倒れ姿勢の場合、容器１０８が反時計回り方向に回転すると、タブ１０８ｂは、タブ起こし部１１８の斜面１１８ａ上を摺動し、斜面１１８ａの頂点１１８ｂに移動する間に一点鎖線で示されるように引き起こされ（起立させられ）、チャック準備姿勢に矯正される。

ローラ駆動モータ１１６の出力軸１１６ａの下端部には、図４に示すように、羽根車（回転子）１３２が設置されており、その近傍には、投光部および受光部を有するフォトセンサ（フォトインタラプタ）１３３ａを備えたフォトセンサ取付部１３３が設置されている。羽根車１３２が回転すると、各羽根が順次フォトセンサ１３３ａの投光部および受光部の間を横切り、遮光する。これにより、フォトセンサ１３３ａは、羽根車１３２が１回転する間に一定数のパルス信号を出力する。すなわち、羽根車１３２およびフォトセンサ１３３ａは、ローラ駆動モータ１１６の回転量を検出する光学式のロータリエンコーダ（容器回転用モータ回転量検出手段）１３４として機能する。

各挟持部１１２は、アーム１３５、１３６の先端部に固定されており、アーム１３５、１３６が互いに接近・離隔するのに伴って両挟持部１１２も互いに接近・離隔する。

図５は、アーム１３５、１３６を移動させる移動機構を示す断面平面図である。容器挟持用モータ１４０は、駆動ベルト１３９を介して送りねじ１３７の中央部に固定されたプーリ１３８を回転駆動する。これにより、送りねじ１３７が回転する。送りねじ１３７には、ナット１４２、１４３が螺合している。ナット１４２、１４３は、コイルばね１４４、１４５を介してアーム１３５、１３６を内側に押圧する。

送りねじ１３７は、アーム１３５側とアーム１３６側とが互いに逆ねじになっており、送りねじ１３７が所定方向に回転するとアーム１３５、１３６が互いに接近するよう移動し、送りねじ１３７がそれと反対方向に回転するとアーム１３５、１３６が互いに離隔するよう移動する。

アーム１３５、１３６は、図５中手前方向に送りねじ１３７が持ち上がるＬ字状をなしており、装置に組み込まれたときは送りねじ１３７の位置が高くなり、送りねじ１３７の下を容器１０８が通過可能になっている。

アーム１３５の基端部には、両挟持部１１２の間に容器１０８を挟持されたことを検出するクランプ完了センサ１４１が設置されている。

ナット１４２には、クランプ完了センサ１４１の投光部および受光部の間に挿入可能な板状のドグ１４６が設置されている。

図５に示す状態から送りねじ１３７が所定方向に回転してナット１４２、１４３が内側方向に移動していくと、コイルばね１４４、１４５を介してアーム１３５、１３６に取り付けられた両挟持部１１２が互いに接近していき、容器１０８に接触する。さらにナット１４２、１４３が内側方向に移動すると、コイルばね１４４、１４５が圧縮され、そのコイルばね１４４、１４５の付勢力により両挟持部１１２が容器１０８を確実に挟持するとともに、ドグ１４６がクランプ完了センサ１４１の投光部および受光部の間に挿入して遮光する。このようにして、クランプ完了センサ１４１により、両挟持部１１２が容器１０８が挟持されたのを検出することができる。

上述したような挟持部１１２、容器挟持用モータ１１２、アーム１３５、１３６、送りねじ１３７およびクランプ完了センサ１４１等で構成される容器１０８の挟持機構は、容器１０８の外径を計測する外径計測手段として機能する。本実施形態では、容器１０８をクランプして位置決めを行うのと同時に容器１０８の外径を計測することができるので、機構が簡単となり、また、容器１０８の外径を迅速に計測することができる。

図６は、開栓装置のブロック図である。開栓装置１の各部が制御部（ＣＰＵ）１４７に接続されている。この制御部１４７は、記憶部１５１に記憶されたデータおよびプログラムに基づき、ローラ駆動モータ１１６および容器挟持用モータ１４０の他、開栓装置１全体を後述するような動作で制御する。

ローラ駆動モータ１１６は、ＤＣモータで構成されており、駆動回路１４８を介して制御部１４７に接続されている。

容器挟持用モータ１４０は、パルスモータで構成されており、駆動回路１４９を介して制御部１４７に接続されている。制御部１４７は、容器挟持用モータ１４０に対する駆動パルス数により容器挟持用モータ１４０の回転量を検出することができる。すなわち、本実施形態では、制御部１４７が容器挟持用モータ回転量検出手段として機能する。

クランプ完了センサ１４１は、投光部および受光部を有するフォトインタラプタで構成されており、制御部１４７に接続されている。

また、ロータリエンコーダ１３４が出力したパルス信号は、制御部１４７に入力される。

さらに、カウンタ１５０が制御部１４７に接続されている。このカウンタ１５０の機能は、後述する。

次に、本実施形態の開栓装置のチャック機構およびチャックユニットについて説明する。
挟持部１１２に挟持された容器１０８の上方からは、図７に示すような円筒状の外爪１２０と該外爪１２０の内部を上下に摺動可能な内爪１２２とを含むチャック機構１０ａが降下してくる。前記外爪１２０と内爪１２２の低面部にはチャック部（隙間）１２４が形成されている。また、外爪１２０の側面には前記タブ起こし部１１８によってチャック準備姿勢に矯正されたタブ１０８ｂを前記容器１０８の回転に伴い前記外爪１２０と内爪１２２との間のチャック部１２４に誘導する斜めのガイド溝１２６が形成されている。

タブ１０８ｂがチャック部１２４に誘導されると、まず、内爪１２２のみが引き上げられ外爪１２０と内爪１２２との間にタブ１０８ｂを把持する。続いて、タブ１０８ｂを把持した状態で外爪１２０と内爪１２２が同時に引き上げられ、栓体１０８ａの剥離、すなわち開栓が行われる。なお、タブ１０８ｂが内側に倒れている場合は、容器１０８の回転時に内爪１２２に設けられた図示しない溝によってタブ１０８ｂを外爪１２０と内爪１２２との間に掻き出し、前述と同様にチャックして開栓を行う。

本実施形態では、前記チャック機構１０ａによってタブ１０８ｂを引き上げる時に、該チャック機構１０ａが栓体１０８ａの剥離量に応じてタブ引き上げ水平位置と剥離位置を一致させるように水平方向に自由移動する。

以下、図８〜図１０を用いてチャック機構１０ａを含むチャックユニット１０の詳細を説明する。図８には、チャックユニット１０の斜視図が示され、図９には正面図、図１０には側面図が示されている。

前記チャックユニット１０は、前記容器回転機構１０２と前記栓体排出箱４（図２参照）との間に設けられたガイドレール１４にベースブロック１６を介して接続され、前記チャック移動機構１２の駆動モータ１２ａ（図２参照）によって所定の作業位置に移動可能である。

前記ベースブロック１６の下端には、図７に示すような外爪１２０と内爪１２２とを含むチャック機構１０ａの図中Ｙ方向への移動をガイドするＹ方向ガイドプレート１８が固定されている。前記Ｙ方向ガイドプレート１８には、チャック機構１０ａが後述する円筒ラック４８によって図中Ｚ方向に移動した際に上端部と下端部とでチャック機構１０ａをＹ方向の所定位置に位置補正するＹ方向位置補正ブロック２０ａ、２０ｂを有している。このＹ方向位置補正ブロック２０ａ、２０ｂは下端部補正用の上向きＶ溝ブロック（２０ａ）と上端部補正用の下向きＶ溝ブロック（２０ｂ）で構成されている。

また、Ｙ方向ガイドプレート１８には、Ｘ方向ガイドプレート２２をＹ方向に移動可能に支持するＹ方向スライダ２４を有している。なお、前記Ｙ方向ガイドプレート１８は図４に示すようにチャック機構１０ａの両側に配置されている。また、図８においては、チャック機構１０ａを簡略表示している。

前記Ｘ方向ガイドプレート２２は、前記チャック機構１０ａの図中Ｚ方向への移動をガイドするＺ方向スライダ２６と、前記チャック機構１０ａが図中Ｚ軸方向に移動した際に、上端部と下端部とでチャック機構１０ａをＸ方向の所定位置に位置補正するＸ方向位置補正ブロック２８ａ、２８ｂを有している。このＸ方向位置補正ブロック２８ａ、２８ｂもＹ方向位置補正ブロック２０ａ、２０ｂと同様に下端部補正用の上向きＶ溝ブロック（２８ａ）と上端部補正用の下向きＶ溝ブロック（２８ｂ）で構成されている。

各上向きＶ溝ブロック（２０ａ、２８ａ）は、チャック機構１０ａが栓体１０８ａのタブ１０８ｂを把持するために降下した時に、該チャック機構１０ａを前記容器回転機構１０２によって位置決めされた容器１０８の直上に移動するように、上向きＶ溝ブロックの溝底部が位置決め配置されている。また、同様に、下向きＶ溝ブロック（２０ｂ、２８ｂ）は、チャック機構１０ａが上昇位置にあり、開栓動作準備状態や開栓した栓体１０８ａを廃棄するために移動する時、また、栓体排出箱４に対して栓体１０８ａを解放する場合に、チャックユニット１０の所定位置、例えば、機械中心にチャック機構１０ａが復帰するように下向きＶ溝ブロックの溝底部が位置決め配置されている。

また、前記Ｚ方向スライダ２６は、前記Ｙ方向位置補正ブロック２０ａ、２０ｂと係合可能な転動体としてのローラ３０と、前記チャック機構１０ａをＸ方向にガイド支持するＸ方向スライダ３２とを固定するスライダブラケット３４を載置している。なお、本実施形態の場合、前記Ｚ方向スライダ２６は、スライダ部分をＸ方向ガイドプレート２２に固定し、ガイドレール部分を移動するチャック機構１０ａ側に固定している。

前記Ｘ方向スライダ３２は、略半円形の収納部を有するチャックブラケット３６を載置し、前記チャック機構１０ａを保持している。なお、前記チャック機構１０ａは図９に示すように、固定ブロック３６ａによって前面より強固に固定されている。また、チャックブラケット３６の背面には前記Ｘ方向ガイドプレート２２に固定された前記Ｘ方向位置補正ブロック２８ａ、２８ｂと係合可能な転動体としてのローラ３８が配置されている。

前記チャックブラケット３６に固定された前記チャック機構１０ａの内爪１２２の上端にはベアリング４０を有する第１ベアリングブロック４２が装着されている。この第１ベアリングブロック４２の一端には連接ピン４２ａが形成され、ベアリング４４ａを有する第２ベアリングブロック４６に接続されている。さらに、前記第２ベアリングブロック４６の他端にはベアリング４４ｂが設けられている。そして、前記第２ベアリングブロック４６は前記ベアリング４４ｂを介して前記チャック移動機構１２（図２参照）と係合する円筒ラック４８の下端部に接続されている。前記円筒ラック４８はベースブロック１６上に設けられたピニオンギア５０の回転によって上下方向に移動する。ピニオンギア５０の駆動については後述する。なお、図８では、円筒ラック４８のラック部やピニオンギア等は図示を省略している。

このように、前記第１、第２ベアリングブロック４２、４６によるリンク機構によって、チャック機構１０ａがＸ、Ｙ方向すなわち水平方向に自由に移動することができると共に、前記ガイドレール１４に沿って摺動するベースブロック１６に対して、Ｙ方向スライダ２４とＸ方向スライダ３２がガイドすることによって、チャック機構１０ａが容器１０８のタブ１０８ｂを把持した状態で、円筒ラック４８が上方に移動した時に、栓体１０８ａの剥離位置に追従するように、つまりタブ１０８ｂの引き上げ位置と剥離位置の水平位置が一致するように、チャック機構１０ａが水平方向に移動し、開栓開始から開栓終了まで栓体１０８ａおよびタブ１０８ｂを常に垂直方向に引き上げることが可能になる。その結果、栓体１０８ａおよびタブ１０８ｂに剥離力以外の引上げ力が作用することが防止され、栓体１０８ａやタブ１０８ｂの破断等による開栓ミスがなくなる。

本実施形態では、チャック機構１０ａの下端位置、および上端位置での静止安定性を得るために、Ｙ方向位置補正ブロック２０ａ、２０ｂやＸ方向位置補正ブロック２８ａ、２８ｂの溝底部にローラ３０、３８が係合するように半円形の凹部を形成しているが、開栓開始と同時にチャック機構１０ａが任意の方向に移動できるように上向きＶ溝ブロック（２０ａ、２８ａ）の凹部は浅く（例えば、ローラ３０、３８の１／５程度が係合する深さ）に形成することが望ましい。また、下向きＶ溝ブロック（２０ｂ、２８ｂ）は、チャック機構１０ａの搬送移動時の振動等を防止するために凹部を深く（例えば、ローラ３０、３８の全体が係合する程度）に形成することが望ましい。なお、溝底部は鋭角に形成しても開栓動作に影響することはなく、同様に安定した開栓を行うことができる。

図１１は、容器１０８を狭持し回転させる際の制御動作に関するフローチャートである。図１１を用いて一連の開栓動作を説明する。

まず、開栓対象の容器１０８がストッパ機構１１０によって、所定位置に停止する。
その容器１０８を挟持部１１２で挟持して位置決めを行うため、制御部１４７は、容器挟持用モータ１４０の動作を開始させる（図１１中のステップＳ０１）。

制御部１４７は、クランプ完了センサ１４１によって両挟持部１１２の間に容器１０８が挟持されたのを検出したら（ステップＳ０２）、容器挟持用モータ１４０の動作を停止させる（ステップＳ０３）。

次いで、制御部１４７は、容器挟持用モータ１４０の動作開始から動作停止までに要した駆動パルス数を読み取る（ステップＳ０４）。
容器挟持用モータ１４０の回転量は、この駆動パルス数から分かる。同時に、容器１０８の外径（直径）に応じてこの駆動パルス数が異なるため、この駆動パルス数は、容器１０８の外径に関するデータに相当する。

容器回転機構１０２で容器１０８を回転させる際、制御部１４７は、容器１０８が精確に２回転するように制御する。そのために、制御部１４７は、容器回転機構１０２の動作を開始するのに先立ち、ステップＳ０５で求めた容器挟持用モータ１４０の駆動パルス数に所定の演算を施して、容器１０８を２回転させるために必要なローラ駆動モータ１１６の目標回転量を算出する（ステップＳ０５）。ローラ駆動モータ１１６の目標回転量は、容器１０８の外径に比例する関係にあるので、ステップＳ０４で求めた容器挟持用モータ１４０の駆動パルス数に所定の演算を施すことにより、容器１０８の外径に応じたローラ駆動モータ１１６の目標回転量を算出することができる。また、このローラ駆動モータ１１６の目標回転量は、さらに、制御部１４７にてロータリエンコーダ１３４のパルス数に換算される(ステップＳ０６)。

制御部１４７は、換算されたパルス数をカウンタ１５０にセットした後（ステップＳ０７）、ローラ駆動モータ１１６の回転を開始させる（ステップＳ０８）。これにより、容器１０８の回転が開始し、栓体１０８ａのタブ１０８ｂがタブ起こし部１１８によって起立させられる。

ローラ駆動モータ１１６が回転する間、ロータリエンコーダ１３４から制御部１４７に逐次パルス信号が入力される。制御部１４７は、ロータリエンコーダ１３４からのパルス信号の入力がある度（ステップＳ０９）、カウンタ１５０の値を１ずつ減算する（ステップＳ１０）。そして、制御部１４７は、カウンタ１５０の値がゼロになったら（ステップＳ１１）、ローラ駆動モータ１１６を停止させる(ステップＳ１２)。

以上のような制御により、開栓装置１での開栓後の容器１０８の向きを開栓前の向きと同じにすることができる。よって、開栓装置１に投入する前に、容器１０８のバーコード１３０の向きを例えば容器収納ラック１０６の片側に向けて揃えておけば、そのバーコード１３０の向きを乱すことなく開栓装置１から容器１０８を排出することができる。

また、本実施形態では、タブ１０８ｂをより確実に起立させることができるよう容器回転機構１０２によって容器１０８を（１回転でなく）２回転させることとした。

なお、本発明では、容器回転機構１０２によって容器１０８を３回転以上回転させてもよい。

また、本実施形態では、ローラ駆動モータ１１６をＤＣモータで構成し、容器挟持用モータ１４０をパルスモータで構成したが、各モータの種類はこれに限定されるものではなく、例えば、ローラ駆動モータ１１６をパルスモータで構成してもよく、また、容器挟持用モータ１４０をＤＣモータで構成してもよい。

容器回転機構１０２での容器１０８の回転が終了すると、チャック機構１０ａが前述したように動作し、栓体１０８ａのタブ１０８ｂを把持する。次いで、前記駆動ベルト１２ｂを逆転駆動して円筒ラック４８を引き上げ、チャック機構１０ａを上昇させて開栓作業をする。

栓体１０８ａの剥離が完了し、円筒ラック４８が所定位置まで上昇し停止した後、駆動ベルト１２ｂの逆転駆動が継続すると、再び、プーリ５０ａと駆動ベルト１２ｂの相対位置が固定され、チャックユニット１０が図２左方向に移動する。

栓体１０８ａを把持したチャックユニット１０が栓体排出箱４の直上に到着し、外爪１２０に形成された図示しない爪持上げローラが開栓装置１の内壁面に形成された排出ドグ５４に係合すると外爪１２０がわずかに上昇し、内爪１２２から分離し、栓体１０８ａのチャックを解放し、栓体排出箱４に投入する。次の容器１０８の開栓を行うために、図２中右方向に移動を開始する。

以上、本発明の開栓装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、開栓装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

例えば、前述した実施形態のように機械的に容器の外径を計測するものに限らず、光学的な方法によって容器の外径を計測するものでもよい。

本発明の実施形態の開栓装置の外観斜視図である。本発明の実施形態の開栓装置の内部機構の配置を示す概略図である。本発明の実施形態の開栓装置の容器回転機構と容器搬送機構を説明する斜視図である。本発明の実施形態の開栓装置における容器回転用モータの回転量を検出するロータリエンコーダを示す斜視図である。本発明の実施形態の開栓装置における挟持部を支持するアームを移動させる移動機構を示す断面平面図である。本発明の実施形態の開栓装置のブロック図である。本発明の実施形態の開栓装置のチャック機構を説明する側面図である。本発明の実施形態の開栓装置のチャックユニットの構造を示す概略斜視図である。本発明の実施形態の開栓装置のチャックユニットの構造を示す正面図である。本発明の実施形態の開栓装置のチャックユニットの構造を示す側面図である。本発明の実施形態の開栓装置において容器を挟持し回転させる際の制御動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１開栓装置
２操作部
３メンテナンスパネル部
４栓体排出箱
５ラック導入口
６ラック排出口
１０チャックユニット
１２チャック移動機構
１００容器搬送機構
１０２容器回転機構
１０６容器収納ラック
１０８容器
１１２挟持部
１１６ローラ駆動モータ
１１８タブ起こし部
１３０バーコード
１３１バーコードラベル
１３４ロータリエンコーダ
１３５、１３６アーム
１３７送りねじ
１４０容器挟持用モータ
１４１クランプ完了センサ
１４７制御部
１５０カウンタ
１５１記憶部

Claims

チューブ状の容器の上端開口部を封止するシール状の栓体に設けられたタブを把持し、該タブを前記容器に対し相対的に引き上げて前記栓体を開栓する開栓装置であって、
前記容器をその中心軸回りに回転可能に挟持する一対の挟持部と、前記両挟持部を前記容器側に付勢する一対のコイルばねとを有する挟持機構と、
容器回転用モータと、前記容器回転用モータの駆動力により前記容器をその中心軸回りに回転させる動力伝達機構とを有する容器回転機構と、
前記容器が回転するのに伴って前記タブを起立させるように前記タブに当接する斜面を有するタブ起こし部と、
前記タブを把持するチャック機構と、
前記チャック機構を前記容器に対し相対的に上下動させる上下駆動機構と、
前記容器回転用モータの回転量を検出する容器回転用モータ回転量検出手段と、
前記容器回転用モータ回転量検出手段の検出結果に基づいて、前記容器の回転終了後の向きが回転する前と同じ向きになるように前記容器回転用モータの回転量を制御する制御手段とを備え、
前記挟持機構は、前記容器の外径に関するデータを計測する外径計測手段を兼ね、前記容器を挟持するのと同時に前記容器の外径に関するデータを計測し、
前記制御手段は、前記外径計測手段の計測結果に応じて、前記容器回転用モータの目標回転量を算出するよう構成されていることを特徴とする開栓装置。
前記容器回転用モータ回転量検出手段は、前記容器回転用モータと同期して回転する回転子を備えた光学式ロータリエンコーダで構成される請求項１に記載の開栓装置。
前記制御手段は、前記容器がｎ回転（ただし、ｎは２以上の整数）するように制御する請求項１または２に記載の開栓装置。
前記外径計測手段は、容器挟持用モータと、前記容器挟持用モータの駆動力により前記容器を介して前記両挟持部を互いに接近・離隔させる運動変換機構と、前記容器挟持用モータの回転量を検出する容器挟持用モータ回転量検出手段とを有し、前記両挟持部が前記容器を挟持した際に前記容器挟持用モータ回転量検出手段によって検出された前記容器挟持用モータの回転量に基づいて、前記容器の外径を計測する請求項１ないし３のいずれかに記載の開栓装置。
前記挟持部は、前記容器の外周面に当接する複数のローラを有し、前記容器回転機構は、前記ローラの少なくとも一つを回転駆動することにより前記容器を回転させる請求項１ないし４のいずれかに記載の開栓装置。