WO2023228583A1 - 搬送装置 - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/06—Linear motors
- H02P25/064—Linear motors of the synchronous type
Definitions
- the present invention relates to a transport device, and for example, to a transport device suitable for a sample analysis system that analyzes biological samples (hereinafter referred to as specimens) such as blood or urine, or a sample preprocessing device that performs preprocessing necessary for analysis.
- specimens biological samples
- sample preprocessing device that performs preprocessing necessary for analysis.
- a sample analysis system that analyzes biological samples such as blood, plasma, serum, urine, and other body fluids
- devices with multiple functions are connected to each sample in order to test specified analysis items. Each process is processed automatically.
- analysis units for multiple analysis fields such as biochemistry and immunology are connected via a transport line, and multiple analyzes are performed at once.
- the method of using the electromagnetic attraction force as a thrust is to install a permanent magnet in a container carrier such as a holder that holds a sample, and to generate an electromagnetic attraction force by supplying current to the windings of a magnetic circuit installed on the transfer surface. is used as thrust for the container carrier.
- Patent Document 1 describes that a position is detected by causing a change in inductance due to magnetic saturation by passing current only through a single winding of a magnetic circuit.
- Patent Document 2 when the coils around the coil that attracts the container carrier are indiscriminately excited while the container carrier is being transported, the heat loss of the coil increases excessively by exciting a large number of coils. There is also the problem that a force in a direction other than the original transport direction acts on the container carrier, causing the container carrier to deviate from the transport path.
- the present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to improve the sensitivity of position detection of the container carrier while suppressing the increase in heat loss due to winding resistance while the container carrier is being driven.
- the objective is to provide a conveying device that can
- the conveyance device of the present invention has a magnet provided on the side of the conveyed object, a tooth made of a ferromagnetic material, and a magnetic pole made of a winding wound on the outside of the tooth, which are adjacent to each other.
- a yoke that forms a magnetic circuit made of a ferromagnetic material that couples the plurality of magnetic poles arranged in the same direction, and a drive circuit that supplies current to the windings of the magnetic poles;
- a conveying device that generates a magnetic field in the magnetic pole, generates a thrust force in the magnet due to the magnetic field, and conveys the object to be conveyed in a horizontal direction,
- the magnetic pole includes a first magnetic pole whose winding is supplied with a current so as to apply a force in the conveying direction of the conveyed object, and at least one adjacent magnetic pole arranged adjacent to the first magnetic pole at a predetermined interval.
- the magnetic flux generated in the at least one adjacent magnetic pole causes the winding of the first magnetic pole to It is characterized by controlling the magnetic saturation level.
- the present invention while driving the container carrier, it is possible to improve the sensitivity of position detection of the container carrier while suppressing an increase in heat loss due to winding resistance.
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a conveyance device of the present invention. It is a figure showing an example of arrangement composition of a plurality of electromagnets in Example 1 of the conveyance device of the present invention (comparative example (prior art) also has the same composition).
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a magnetic circuit in a conveyance device in a comparative example (prior art).
- 1 is a schematic configuration diagram showing a magnetic circuit in Example 1 of the conveyance device of the present invention. It is a characteristic diagram showing the relationship between the current and the amount of magnetic flux in the conveying device of Example 1 of the present invention and the conveying device of a comparative example (prior art).
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a conveyance device of the present invention. It is a figure showing an example of arrangement composition of a plurality of electromagnets in Example 1 of the conveyance device of the present invention (comparative example (pri
- Example 3 is a diagram comparing heat loss due to winding resistance between Example 1 of the conveyance device of the present invention and a conveyance device of a comparative example (prior art). It is a figure showing the relationship of inductance to distance between a container carrier and an electromagnet in Example 1 of a conveyance device of the present invention. It is a schematic block diagram which describes the magnetic circuit in Example 2 of the conveyance apparatus of this invention. It is a schematic block diagram which describes the magnetic circuit in Example 3 of the conveyance apparatus of this invention. It is a figure which shows the relationship between the electric current and magnetic flux amount in the case of Example 3 of the conveyance device of this invention, and the case where electric current is sent only to an electromagnet.
- the conveying device of the present invention will be explained based on the illustrated embodiment.
- symbol is used for the same component.
- the present invention is not limited to the embodiments described below, and the desired effects of the present invention may be obtained even if the shape, arrangement, and other configurations are changed.
- FIG. 1 shows a schematic configuration of Embodiment 1 of the conveyance device of the present invention.
- the conveyance device 1 of the present embodiment includes a first electromagnet 25a forming a magnetic pole, and a second electromagnet 25b serving as an adjacent magnetic pole disposed adjacent to the first electromagnet 25a with a predetermined interval. , a first drive circuit 50a, a second drive circuit 50b, a first current detection section 40a, a first current detection section 40b, a calculation section 41, and a power supply 55.
- the first electromagnet 25a includes a first tooth 22a made of a magnetic material and a first winding 21a wound around the outer circumference of the first tooth 22a.
- the second electromagnet 25b includes a second tooth 22b and a second winding 21b wound around the outer circumference of the second tooth 22b.
- the first teeth 22a and the second teeth 22b have a cylindrical shape in this embodiment, they are not limited to this, and may have a prismatic shape, for example.
- a container carrier 110 which is an object to be transported, is placed on the upper surface of the first electromagnet 25a and the second electromagnet 25b so as to be movable in the horizontal direction.
- a transport surface (not shown) between the first electromagnet 25a or the second electromagnet 25b, and the container carrier 110 slides horizontally on this transport surface.
- the container carrier 110 has a built-in permanent magnet (not shown) that forms a magnet.
- a permanent magnet of the container carrier 110 neodymium alloy, ferrite, or the like is preferably used. Note that in some cases, a soft magnetic material or the like may be used instead of the permanent magnet.
- examples of the container carrier 110 include a test tube containing a liquid specimen, a specimen holder that holds one specimen container such as a sample cell, or a specimen rack that holds a plurality of specimen containers.
- first winding 21a and the second winding 21b of the first electromagnet 25a and the second electromagnet 25b are connected to a first drive circuit 50a and a second drive circuit 50b, respectively.
- the first electromagnet 25a and the second electromagnet 25b generate magnetic fields using voltages applied by the first drive circuit 50a and the second drive circuit 50b, respectively.
- This magnetic field is generated upward from the upper ends of the first teeth 22a and the second teeth 22b.
- the magnetic field generated upward from the upper ends of the first teeth 22a and the second teeth 22b generates a thrust in the permanent magnet built in the container carrier 110.
- the first current detection section 40a and the second current detection section 40b are configured to detect the first current flowing into the first winding 21a and the second winding 21b of the first electromagnet 25a and the second electromagnet 25b, respectively. It has a function of detecting the currents from the drive circuit 50a and the second drive circuit 50b and sending the current values detected by the first current detection section 40a and the second current detection section 40b to the calculation section 41. .
- the calculation unit 41 uses the current values detected by the first current detection unit 40a and the second current detection unit 40b to send a control signal for moving the container carrier 110 to the first drive circuit 50a and the second drive circuit 50a.
- the output signal is output to the drive circuit 50b. Thereby, the container carrier 110 can be transported to a desired position.
- first current detection section 40a and the second current detection section 40b can be one that measures the voltage of a series resistor, one that uses a current transformer, or one that uses a Hall current sensor. It is not limited to.
- the calculation unit 41 calculates the relationship between the first teeth 22a and the second teeth 22b and the container carrier 110 based on the current values detected by the first current detection unit 40a and the second current detection unit 40b. The relative positional relationship is calculated, and the position of the container carrier 110 within the transport device 1 is calculated. That is, it calculates where in the transport device 1 the container carrier 110 should currently be located. Further, the calculation unit 41 uses the calculated position information of the container carrier 110 to determine the amount of current required to drive the container carrier 110 and the timing for supplying the current.
- a power source 55 is connected to the first drive circuit 50a and the second drive circuit 50b, and this power source 55 may be an alternating current or a direct current. In the case of direct current, a battery may be used.
- FIG. 2 shows a first electromagnet 25a in the conveying device 1 of this embodiment, a second electromagnet 25b and a second electromagnet 25b, which are adjacent magnetic poles arranged on the traveling direction side of the container carrier 110 with respect to the first electromagnet 25a.
- the arrangement of electromagnets in a comparative example (prior art) to be described later is also the same arrangement.
- FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a magnetic circuit in a transfer device in a comparative example (prior art)
- FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a magnetic circuit in a transfer device 1 in Example 1. Note that the first electromagnet 25a, the second electromagnet 25b, the third electromagnet 25c, the fourth electromagnet 25d, and the fifth electromagnet 25e are adjacent to each other at intervals of pitch A.
- the container carrier 110 is transported from the third electromagnet 25c side toward the first electromagnet 25a, with the target stop position being directly above the first electromagnet 25a. Move on surface 65.
- FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the current and the amount of magnetic flux in the conveying devices of the comparative example (indicated by a broken line) and Example 1 (indicated by a solid line), and FIG. FIG. 2 is a diagram comparing heat loss due to winding resistance with the conveying device 1 of FIG.
- the first electromagnet 25a has a 1p. u. When a current of It is located at a point where the rate of change in is linear.
- the current flowing through the first electromagnet 25a is set to 2p. u.
- the amount of magnetic flux of the first electromagnet 25a is 2 ⁇ m+ ⁇ p
- the first electromagnet 25a operates in a region where the relationship between current and magnetic flux becomes nonlinear due to magnetic saturation and the inductance changes. Therefore, position detection becomes easy.
- the second electromagnet 25b which is adjacent to the first electromagnet 25a shown in FIGS. 2 and 4 and located on the conveyance direction side of the container carrier 110 with respect to the first electromagnet 25a, Current is flowing through the first electromagnet 25a at the same time.
- the electromagnets adjacent to the first electromagnet 25a include a third electromagnet 25c, a fourth electromagnet 25d, and a fifth electromagnet 25e.
- This summation point (indicated by P in FIG. 5) is a point where the relationship between current and magnetic flux in FIG. 5 is nonlinear and the inductance changes due to magnetic saturation. Therefore, the position of the container carrier 110 can be easily detected.
- FIG. 7 shows the relationship between the inductance and the distance between the container carrier 110 and the first electromagnet 25a in the first embodiment of the conveying device 1 of the present invention. is the case when current is passed through the adjacent coil.
- the inductance As shown in FIG. 7, in the first embodiment of FIG. 4, when no current is passed to the adjacent coil, the inductance is 1p. u. Approximately 0.89p. u. However, when the adjacent coil is energized, the inductance is 1p. u. Approximately 0.68p. u. It can be seen that the amount of change in inductance with respect to the position of the container carrier 110 increases, and the sensitivity of detecting the position of the container carrier 110 improves.
- the amount of magnetic flux of the first electromagnet 25a that detects the position of the container carrier 110 is controlled using the second electromagnet 25b adjacent to the advancing direction of the container carrier 110 (the current flowing through the second electromagnet 25b is controlled).
- a current flows in the second electromagnet 25b in the opposite direction to that of the first electromagnet 25a, a magnetic field is generated that generates a repulsive force against the permanent magnet built in the container carrier 110. It acts as a braking force to prevent the carrier 110 from passing over the first electromagnet 25a, which is the target stop position.
- the sensitivity of the position detection of the container carrier 110 in the sensorless position detection method using the magnetic saturation phenomenon is improved while suppressing the increase in heat loss due to the winding resistance. can be improved.
- FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a magnetic circuit in the transport device 1 according to the second embodiment of the present invention.
- Example 2 shown in FIG. 8 the first electromagnet 25a in FIG. 2 is set as the target stop position, and is arranged adjacent to the first electromagnet 25a on the normal side of the traveling direction of the container carrier 110.
- the adjacent third electromagnet 25c and first electromagnet 25a A current in the opposite direction to the current flowing through the first electromagnet 25a is passed through both of the fourth electromagnets 25d, which are arranged adjacent to each other on the normal side of the traveling direction of the container carrier 110.
- the magnetic field created by the third electromagnet 25c and the fourth electromagnet 25d acts on the container carrier 110, and an electromagnetic force acts in the normal direction to the conveyance direction of the container carrier 110, but the third electromagnet 25c By passing the same current through the fourth electromagnet 25d, the electromagnetic forces acting in the normal direction of the conveyance direction of the container carrier 110 become equal in magnitude and cancel each other out.
- the magnitude of the electromagnetic force acting in the normal direction of the conveyance direction of the container carrier 110 is apparently 0, so it is possible to increase the sensitivity of position detection without the container carrier 110 deviating from the conveyance path. It is.
- the magnetic flux generated by the third electromagnet 25c and the fourth electromagnet 25d interlinks with the first electromagnet 25a via the yoke 26.
- the magnetic flux 70a produced by the first electromagnet 25a, the magnetic flux 70c produced by the third electromagnet 25c, the magnetic flux 70d produced by the fourth electromagnet 25d, and the magnetic flux 71 of the permanent magnet are in the same direction and therefore strengthen each other.
- the first electromagnet 25a has a power of 0.5p. u. , 0.25 p. to the third electromagnet 25c. u. , 0.25 p. to the fourth electromagnet 25d. u. , and the amount of magnetic flux interlinking with the first electromagnet 25a is equal to the total current 1p. u.
- the total heat loss due to the resistance of the winding at this time is 0.375 p. u. It is.
- the first electromagnet 25a has 2p. u.
- the same amount of magnetic flux can be obtained by passing a current of 4 p.m., but the heat loss is 4 p.m. u. As a result, heat loss increases significantly.
- FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a magnetic circuit in the conveyance device 1 according to the third embodiment of the present invention.
- a current in the same direction as the current flowing through the first electromagnet 25a is passed through the second electromagnet 25b.
- the magnetic flux 70a generated by the first electromagnet 25a and the magnetic flux 70b generated by the second electromagnet 25b cancel each other in opposite directions, so that the amount of magnetic flux of the first electromagnet 25a can be reduced.
- FIG. 10 shows the relationship between current and magnetic flux in the case where current is passed only through the first electromagnet 25a (indicated by a solid line) and in the case of Example 3 (indicated by a broken line).
- the first electromagnet 25a has 1p. u.
- the amount of magnetic flux in the first electromagnet 25a becomes ⁇ m+ ⁇ p, but due to the excessively magnetically saturated state, the change in inductance becomes small, making it difficult to detect the position of the container carrier 110.
- the position of the container carrier 110 can be easily detected.
- the current of the first electromagnet 25a is set to 0. After that, the current begins to flow through the second electromagnet 25b, so that the electromagnetic force acting on the container carrier 110 (force for driving the container carrier 110) when switching the energized magnetic pole is reduced. Since the speed decreases due to the decrease in electromagnetic force, it becomes necessary to increase the current to return to the speed before switching the magnetic poles. Increasing the current increases heat loss. Furthermore, fluctuations in electromagnetic force increase the risk of liquid spillage due to shaking of the sample.
- the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications.
- the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.
- it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
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Abstract
本発明は、容器キャリアの駆動中において、巻線抵抗による熱損失の増加を抑制しつつ容器キャリアの位置検出の感度を向上させることができる搬送装置を提供する。 本発明による搬送装置は、被搬送物側に設けられた磁石と、強磁性体からなるティース及び前記ティースの外側に巻かれた巻線からなる磁極と、隣接されて配置された複数の前記磁極を結合する強磁性体からなる磁気回路を形成するヨークと、前記磁極の前記巻線に電流を供給する駆動回路とを備え、前記駆動回路により印加される電圧により前記磁極に磁界を発生させ、前記磁界により前記磁石に推力が生じて前記被搬送物を水平方向に搬送する搬送装置であって、前記磁極は、前記被搬送物の搬送方向に力を作用させるように前記巻線に電流を供給された第１の磁極と、該第１の磁極に所定間隔をもって隣接配置された少なくとも１つの隣接磁極とから成り、前記隣接磁極の少なくとも１つの磁極の巻線に前記第１の磁極の巻線と同時に電流を供給し、少なくとも１つの前記隣接磁極で生成された磁束によって前記第１の磁極の磁気飽和レベルを制御することを特徴とする。
Description
本発明は搬送装置に係り、例えば、血液や尿などの生体試料（以下、検体という）の分析を行う検体分析システムや分析に必要な前処理を行う検体前処理装置に好適な搬送装置に関する。
一般に、血液、血漿、血清及び尿やその他の体液等の生体試料の分析を行う検体分析システムにおいては、それぞれの検体について、指示された分析項目を検査するため、複数の機能を有する装置を接続して自動的に各工程を処理している。言い換えると、検体分析システムでは、生化学や免疫など複数の分析分野の分析部を搬送ラインで接続し、一括して複数の分析がなされている。
搬送ラインの搬送方式には、ベルトコンベヤによる方式と電磁吸引力を推力に利用する方式とがある。
上記電磁吸引力を推力に利用する方式は、検体を保持するホルダ等の容器キャリアに永久磁石を設け、移送面に設けられた磁気回路の巻線に電流を供給することにより発生する電磁吸引力を、容器キャリアの推力として利用している。
更に、特許文献１や特許文献２に記載されているホールＩＣなどのセンサを用いず、永久磁石の磁束による磁気回路の磁気飽和現象を活用した容器キャリアの位置検出方式が検討されている。
上記した特許文献１においては、磁気回路の巻線単体にのみ電流を流すことで、磁気飽和によるインダクタンス変化を起こし位置を検出していることが記載されている。
一方、上記した特許文献２においては、搬送経路を逸脱して停止した容器キャリアに対し、ある１つのコイルに、容器キャリアに内蔵された磁石に対し吸引力が発生するよう電圧パルスを印加し、吸引力を発生させたコイルの周辺の複数コイルに、磁石に対し反発力を発生させるよう無差別に電圧パルスを印加し、容器キャリアの位置検出を行うことが記載されている。
しかしながら、上記した特許文献１では、磁気回路の巻線単体にのみ電流を流すことで、磁気飽和によるインダクタンス変化を起こし容器キャリアの位置を検出しているが、磁気飽和させるために電流を増やすと、巻線の熱損失が増加する課題があった。
一方、特許文献２では、容器キャリアが搬送されている状況で容器キャリアを吸引するコイルの周辺のコイルを無差別に励磁した場合、多数のコイルを励磁することで過剰にコイルの熱損失が増加するという課題があり、また、容器キャリアに本来の搬送方向以外の方向の力が作用し、容器キャリアが搬送経路から逸脱する課題がある。
つまり、容器キャリアの搬送時に、所定の停止位置への停止や容器キャリアに積載されている検体の液揺れ、或いは容器キャリア同士の衝突を避けるための速度の制御を行うためには、正確に容器キャリアの位置を検出する必要があると共に、磁気飽和現象を活用するための電流はある程度大きいことが望ましいが、電流の増加は巻線抵抗による熱損失の増加に繋がってしまう。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、容器キャリアの駆動中において、巻線抵抗による熱損失の増加を抑制しつつ容器キャリアの位置検出の感度を向上させることができる搬送装置を提供することにある。
本発明の搬送装置は、上記目的を達成するために、被搬送物側に設けられた磁石と、強磁性体からなるティース及び前記ティースの外側に巻かれた巻線からなる磁極と、隣接されて配置された複数の前記磁極を結合する強磁性体からなる磁気回路を形成するヨークと、前記磁極の前記巻線に電流を供給する駆動回路とを備え、前記駆動回路により印加される電圧により前記磁極に磁界を発生させ、前記磁界により前記磁石に推力が生じて前記被搬送物を水平方向に搬送する搬送装置であって、
前記磁極は、前記被搬送物の搬送方向に力を作用させるように前記巻線に電流を供給された第１の磁極と、該第１の磁極に所定間隔をもって隣接配置された少なくとも１つの隣接磁極とから成り、前記隣接磁極の少なくとも１つの磁極の巻線に前記第１の磁極の巻線と同時に電流を供給し、少なくとも１つの前記隣接磁極で生成された磁束によって前記第１の磁極の磁気飽和レベルを制御することを特徴とする。
前記磁極は、前記被搬送物の搬送方向に力を作用させるように前記巻線に電流を供給された第１の磁極と、該第１の磁極に所定間隔をもって隣接配置された少なくとも１つの隣接磁極とから成り、前記隣接磁極の少なくとも１つの磁極の巻線に前記第１の磁極の巻線と同時に電流を供給し、少なくとも１つの前記隣接磁極で生成された磁束によって前記第１の磁極の磁気飽和レベルを制御することを特徴とする。
本発明によれば、容器キャリアの駆動中において、巻線抵抗による熱損失の増加を抑制しつつ容器キャリアの位置検出の感度を向上させることができる。
以下、図示した実施例に基づいて本発明の搬送装置を説明する。なお、以下に説明する各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。また、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、形状、配置、その他の構成を変更しても、本発明の所望の作用効果が得られればよい。
図１に、本発明の搬送装置の実施例１の概略構成を示す。
図１に示すように、本実施例の搬送装置１は、磁極を形成する第１の電磁石２５ａと、この第１の電磁石２５ａに所定間隔をもって隣接配置された隣接磁極である第２の電磁石２５ｂと、第１の駆動回路５０ａ及び第２の駆動回路５０ｂと、第１の電流検出部４０ａ及び第１の電流検出部４０ｂと、演算部４１と、電源５５と、から概略構成されている。
第１の電磁石２５ａは、磁性体で形成された第１のティース２２ａと、この第１のティース２２ａの外周部に巻かれた第１の巻線２１ａと、から構成されている。同様に、第２の電磁石２５ｂは、第２のティース２２ｂと、この第２のティース２２ｂの外周部に巻かれた第２の巻線２１ｂと、から構成されている。なお、第１のティース２２ａ及び第２のティース２２ｂは、本実施例では円柱状であるが、これに限定されるものではなく、例えば角柱状でもよい。
また、第１の電磁石２５ａ及び第２の電磁石２５ｂの上面部には、被搬送物（被搬送体）である容器キャリア１１０が水平方向に移動可能に載置されており、容器キャリア１１０と第１の電磁石２５ａ又は第２の電磁石２５ｂの間には図示していない搬送面があり、容器キャリア１１０は、この搬送面上を水平方向に摺動する。
また、容器キャリア１１０には、磁石を形成する図示していない永久磁石が内蔵されている。容器キャリア１１０の永久磁石としては、ネオジム合金やフェライト等が好適に用いられる。なお、場合によっては、永久磁石の代わりに軟磁性体等を用いても構わない。
更に、容器キャリア１１０の例としては、液体の検体を入れた試験管、試料セル等の検体容器を１本ずつ保持する検体ホルダ、或いは検体容器を複数本保持する検体ラックがある。
また、第１の電磁石２５ａ及び第２の電磁石２５ｂの第１の巻線２１ａ及び第２の巻線２１ｂは、それぞれ第１の駆動回路５０ａ及び第２の駆動回路５０ｂに接続されている。
第１の電磁石２５ａ及び第２の電磁石２５ｂは、それぞれ第１の駆動回路５０ａ及び第２の駆動回路５０ｂにより印加される電圧により磁界を発生させる。この磁界は、第１のティース２２ａ及び第２のティース２２ｂの上端部から上方に生じる。これら第１のティース２２ａ及び第２のティース２２ｂの上端部から上方に生じる磁界により、容器キャリア１１０に内蔵されている永久磁石に推力が生じる。
第１の電磁石２５ａ及び第２の電磁石２５ｂは、それぞれ第１の駆動回路５０ａ及び第２の駆動回路５０ｂにより印加される電圧により磁界を発生させる。この磁界は、第１のティース２２ａ及び第２のティース２２ｂの上端部から上方に生じる。これら第１のティース２２ａ及び第２のティース２２ｂの上端部から上方に生じる磁界により、容器キャリア１１０に内蔵されている永久磁石に推力が生じる。
また、第１の電流検出部４０ａ及び第２の電流検出部４０ｂは、それぞれ第１の電磁石２５ａ及び第２の電磁石２５ｂの第１の巻線２１ａ及び第２の巻線２１ｂに流れる第１の駆動回路５０ａ及び第２の駆動回路５０ｂからの電流を検出し、それらの第１の電流検出部４０ａ及び第２の電流検出部４０ｂで検出された電流値を、演算部４１に送る機能を有する。演算部４１では、第１の電流検出部４０ａ及び第２の電流検出部４０ｂで検出された電流値等を用いて、容器キャリア１１０を移動させる制御信号を、第１の駆動回路５０ａ及び第２の駆動回路５０ｂに出力する。これにより、容器キャリア１１０を、所望の位置に搬送することができる。
なお、第１の電流検出部４０ａ及び第２の電流検出部４０ｂは、直列抵抗の電圧を測定するもの、カレントトランスによるもの、或いはホール電流センサを用いたものなどを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
また、演算部４１は、第１の電流検出部４０ａ及び第２の電流検出部４０ｂにより検出された電流値等を基に、第１のティース２２ａ及び第２のティース２２ｂと容器キャリア１１０との相対的な位置関係を演算し、搬送装置１内における容器キャリア１１０の位置を演算する。即ち、容器キャリア１１０が、現在、搬送装置１のどこの位置にいるべきかを演算するものである。また、演算部４１は、演算した容器キャリア１１０の位置情報を用いて、容器キャリア１１０の駆動に必要な電流量及びその電流を供給するタイミングを決定する。
また、第１の駆動回路５０ａ及び第２の駆動回路５０ｂには、電源５５が接続されており、この電源５５は、交流であっても直流であってもよい。直流の場合は、電池を用いてもよい。
図２に、本実施例の搬送装置１における第１の電磁石２５ａと、この第１の電磁石２５ａに対して容器キャリア１１０の進行方向側に配置された隣接磁極である第２の電磁石２５ｂ及び第５の電磁石２５eと、第１の電磁石２５ａに対して容器キャリア１１０の法線方向側に隣接して配置された隣接磁極である第３の電磁石２５ｃ及び第４の電磁石２５ｄの配置構成の一例を示す（後述する比較例(従来技術)における電磁石の配置構成も同一の配置構成である）。なお、図２では、ヨークは図示を省略している。
図３は、比較例(従来技術)における搬送装置に磁気回路を記載した概略構成図であり、図４は、実施例１における搬送装置１に磁気回路を記載した概略構成図である。なお、第１の電磁石２５ａ、第２の電磁石２５ｂ、第３の電磁石２５ｃ、第４の電磁石２５ｄ及び第５の電磁石２５eは、ピッチＡの間隔で隣接している。
図３に示す比較例及び図４に示す実施例１では、第１の電磁石２５aの直上を目標停止位置として、第３の電磁石２５ｃの側から第１の電磁石２５ａに向かって容器キャリア１１０が搬送面６５上を移動する。
図５は、比較例（破線で示す）と実施例１（実線で示す）の搬送装置における電流と磁束量の関係を表す特性図であり、図６は、比較例の搬送装置と実施例１の搬送装置１との巻線抵抗による熱損失を比較した図である。
図３に示す比較例では、停止目標位置に存在する第１の電磁石２５ａにのみ電流を流している。このとき、第１の電磁石２５ａが作る磁界が作用し、容器キャリア１１０を図３の左方向に駆動させる。容器キャリア１１０が搬送面６５上を移動することで、容器キャリア１１０に内蔵された永久磁石の磁束７１が第１の電磁石２５ａに鎖交し、第１の電磁石２５ａが作る磁束７０ａと強め合うことで、第１の電磁石２５ａ内が磁気飽和しインダクタンスが減少する。このインダクタンス変化を活用して容器キャリア１１０の位置を検出する（例えば、インダクタンスの変化の値で容器キャリア１１０の位置を特定する）。
図３に示す比較例において、第１の電磁石２５ａに、図５に示すように１ｐ．ｕ．の電流を流した場合、磁気飽和が不十分であるため第１の電磁石２５ａ内の磁束量Φｍ＋Φｐ（Φｍは磁束７０ａの大きさ、Φｐは永久磁石の磁束７１の大きさ）は、電流と磁束の変化の割合が線形な箇所に位置する。
これは、磁気飽和していないためにインダクタンスが変化しない箇所であり、従って、インダクタンスの変化を活用した位置検出が困難である。
図３に示す比較例において、第１の電磁石２５ａに流す電流を２ｐ．ｕ．に増加すると、第１の電磁石２５ａの磁束量は２Φｍ＋Φｐで、磁気飽和によって電流と磁束の関係が非線形となりインダクタンスが変化する領域で動作する。従って、位置検出が容易になる。
しかしながら、巻線抵抗による熱損失は電流の２乗と巻線の抵抗の積算であるので、図６に示すように、電流が１ｐ．ｕ．の時の熱損失に対し、電流が２ｐ．ｕ．のときの熱損失は、４ｐ．ｕ．となり４倍となる。
そこで、本実施例においては、図２及び図４に示す第１の電磁石２５ａに隣接し、第１の電磁石２５ａに対し容器キャリア１１０の搬送方向側に位置している第２の電磁石２５ｂに、第１の電磁石２５ａと同時に電流を流している。第１の電磁石２５ａに隣接する電磁石には、第２の電磁石２５ｂの他に第３の電磁石２５ｃと第４の電磁石２５ｄ及び第５の電磁石２５eがある。
第３の電磁石２５ｃ又は第４の電磁石２５ｄのいずれかに通電した場合、容器キャリア１１０に対し搬送方向の法線方向に電磁力が作用するため、容器キャリア１１０が搬送経路を逸脱（例えば、第３の電磁石２５ｃ及び第４の電磁石２５ｄの方向に容器キャリア１１０が移動してしまう）し、異常搬送の要因となる。
第１の電磁石２５ａに１ｐ．ｕ．の電流を流すとき、第２の電磁石２５ｂに逆向きの大きさ１ｐ．ｕ．の電流を流す。第２の電磁石２５ｂが作る磁束７０ｂが、電磁石の台座を兼ねる磁気回路を形成するヨーク２６を経由して第１の電磁石２５ａに鎖交し（図４の第１の電磁石２５ａを流れる磁束を表す下向きの破線矢印参照）、第１の電磁石２５ａが作る磁束７０ａ及び永久磁石の磁束７１と強め合う。
このときの第１の電磁石２５ａ内の磁束量は、合計の電流１ｐ．ｕ．に対しΦｍ＋Φｐ＋Φａ＝２Φｍ＋Φｐである。この合計の点（図５にＰで示す）は、磁気飽和によって図５における電流と磁束の関係が非線形でインダクタンスが変化する点である。従って、容器キャリア１１０の位置検出が容易になる。
このときの巻線抵抗による熱損失は、第１の電磁石２５ａと第２の電磁石２５ｂで各々１ｐ．ｕ．であるので合計で２ｐ．ｕ．である。従って、第１の電磁石２５ａのみに電流を流す比較例の場合から熱損失を半減できる。
図７は、本発明の搬送装置１の実施例１における容器キャリア１１０と第１の電磁石２５ａとの距離に対するインダクタンスの関係を表したものであり、破線が隣接コイルへ電流を流さない場合、実線が隣接コイルに電流を流した場合である。
図７に示すように、図４の実施例１では、隣接コイルへ電流を流さない場合は、インダクタンスは１ｐ．ｕ．からおよそ０．８９ｐ．ｕ．に変化するが、隣接コイルに通電時には、インダクタンスは１ｐ．ｕ．からおよそ０．６８ｐ．ｕ．に変化しており、容器キャリア１１０の位置に対するインダクタンスの変化量が増加し、容器キャリア１１０の位置検出の感度が向上していることが分かる。
以上から、容器キャリア１１０の位置検出を行う第１の電磁石２５ａの磁束量を、容器キャリア１１０の進行方向側に隣接する第２の電磁石２５ｂを用いて制御（第２の電磁石２５ｂに流す電流を大きくしたり、小さくしたりして制御）することで、容器キャリア１１０を搬送経路から逸脱させることなく、熱損失を抑制しながら位置検出感度を高めることが可能である。
更に、第２の電磁石２５ｂに第１の電磁石２５ａと逆向きの電流が流れるため、容器キャリア１１０に内蔵されている永久磁石に対し反発力を発生させる磁界が発生するので、この磁界が、容器キャリア１１０が停止目標位置である第１の電磁石２５ａ上を通過することを抑制するブレーキ力として作用する。
このような本実施例によれば、容器キャリア１１０の駆動中において、巻線抵抗による熱損失の増加を抑制しつつ、磁気飽和現象を用いたセンサレス位置検出方式における容器キャリア１１０の位置検出の感度を向上させることができる。
図８は、本発明の実施例２における搬送装置１に磁気回路を記載した概略構成図である。
図８に示す実施例２においては、図２の第１の電磁石２５ａを停止目標位置として、第１の電磁石２５ａに対して容器キャリア１１０の進行方向の法線方向側に隣接して配置された第３の電磁石２５ｃから第１の電磁石２５ａの方向に、容器キャリア１１０を搬送面６５上を駆動させるように電流を流す際に、隣接する第３の電磁石２５ｃと第１の電磁石２５ａに対して容器キャリア１１０の進行方向の法線方向側に隣接して配置された第４の電磁石２５ｄの双方に第１の電磁石２５ａに流した電流と逆向きの電流を流している。このとき、第３の電磁石２５ｃと第４の電磁石２５ｄに流す電流は、同じ大きさであることが望ましい。
これにより、第３の電磁石２５ｃ及び第４の電磁石２５ｄが作る磁界が容器キャリア１１０に作用し、容器キャリア１１０の搬送方向に対して法線方向に電磁力が作用するが、第３の電磁石２５ｃと第４の電磁石２５ｄに同じ電流を流すことで、容器キャリア１１０の搬送方向の法線方向に作用する電磁力が等しい大きさとなり相殺される。
従って、容器キャリア１１０の搬送方向の法線方向に作用する電磁力の大きさは、見かけ上０となるため、容器キャリア１１０が搬送経路を逸脱することなく、位置検出の感度を高めることが可能である。
図８に示すように、第３の電磁石２５ｃ及び第４の電磁石２５ｄが作る磁束は、ヨーク２６を経由して第１の電磁石２５ａに鎖交する。このとき、第１の電磁石２５ａが作る磁束７０ａと、第３の電磁石２５ｃが作る磁束７０ｃ、第４の電磁石２５ｄが作る磁束７０ｄ及び永久磁石の磁束７１は、同じ向きであるため強め合う。
本実施例では、第１の電磁石２５ａに０．５ｐ．ｕ．、第３の電磁石２５ｃに０．２５ｐ．ｕ．、第４の電磁石２５ｄに０．２５ｐ．ｕ．の電流を流しており、第１の電磁石２５ａに鎖交する磁束量は、合計の電流１ｐ．ｕ．に対しΦｍ＋Φｐ＋０．５Φａ×２＝２Φｍ＋Φｐで、図５の電流と磁束の関係で示した磁気飽和によってインダンスが変化する点で動作する。このときの巻線の抵抗による合計の熱損失は、０．３７５ｐ．ｕ．である。第１の電磁石２５ａに２ｐ．ｕ．の電流を流すことでも同等の磁束量が得られるが、熱損失は４ｐ．ｕ．となり熱損失が大きく増加する。
以上のことから、容器キャリア１１０の位置検出を行う第１の電磁石２５ａに対し、容器キャリア１１０の搬送方向の法線方向に隣接する第３の電磁石２５ｃと第４の電磁石２５ｄの双方に電流を流すことで、容器キャリア１１０を搬送経路から逸脱させることなく、熱損失を抑制しながら容器キャリア１１０の位置検出の感度を高めることが可能である。
図９は、本発明の実施例３における搬送装置１に磁気回路を記載した概略構成図である。
図９に示す実施例３では、第１の電磁石２５ａに流す電流と同じ向きの電流を第２の電磁石２５ｂに流している。このとき、第１の電磁石２５ａが作る磁束７０ａと、第２の電磁石２５ｂが作る磁束７０ｂは、互いに逆向きで打ち消し合うため、第１の電磁石２５ａの磁束量を減少させることができる。
図１０に、第１の電磁石２５ａのみに電流を流した場合（実線で示す）と実施例３の場合（破線で示す）における電流と磁束の関係を示す。
図１０に示すように、図９の実施例３においては、第１の電磁石２５ａのみに１ｐ．ｕ．の電流を流すと、第１の電磁石２５ａ内の磁束量はΦｍ＋Φｐとなるが、過度に磁気飽和した状態のため、インダクタンスの変化が小さくなり、容器キャリア１１０の位置検出が困難になる。
そこで、第２の電磁石２５ｂにも第１の電磁石２５ａに流す電流と同じ向きの電流を通電することで、磁束量はΦｍ＋Φｐ－Φaに減少し、電流と磁束の関係が非線形でインダクタンスが変化する点で動作し、容器キャリア１１０の位置検出が容易になる。
以上のように、容器キャリア１１０の位置検出を行う第１の電磁石２５ａの磁束量を、隣接する第２の電磁石２５ｂで低減することで、容器キャリア１１０の位置検出の感度を高めることが可能である。
容器キャリア１１０を、第１の電磁石２５ａを通過させて第２の電磁石２５ｂの直上に移動させる際に、第１の電磁石２５ａのみに電流を流す場合では、第１の電磁石２５ａの電流を０にした後に第２の電磁石２５ｂに電流を流し始めるため、通電する磁極の切り替え時に容器キャリア１１０に作用する電磁力(容器キャリア１１０を駆動させる力)が低下する。電磁力の低下によって速度が減少するため、磁極切り替え前の速度に戻すために電流を増加する必要が出てくる。電流を増加することで熱損失が増加する。また、電磁力の変動によって検体の液揺れによる液こぼれの危険が増大する。
しかし、図９の実施例３では、第１の電磁石２５ａに電流を流すと同時に第２の電磁石２５ｂにも電流を流すことで、容器キャリア１１０が第１の電磁石２５ａを通過する瞬間に第１の電磁石２５ａの電流を０にしても、第２の電磁石２５ｂによる電磁力が容器キャリア１１０に作用するため、容器キャリア１１０を駆動するための力の減少を抑制できる。つまり、元の速度に復帰させるための電流の増加や、液揺れの防止に繋がる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加える事も可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。
例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加える事も可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。
１…搬送装置、２１ａ…第１の巻線、２１ｂ…第２の巻線、２２ａ…第１のティース、２２ｂ…第２のティース、２５ａ…第１の電磁石、２５ｂ…第２の電磁石、２５ｃ…第３の電磁石、２５ｄ…第４の電磁石、２５ｅ…第５の電磁石、２６…ヨーク、４０ａ…第１の電流検出部、４０ｂ…第２の電流検出部、４１…演算部、５０ａ…第１の駆動回路、５０ｂ…第２の駆動回路、５５…電源、６５…搬送面、７０ａ…第１の電磁石が作る磁束、７０ｂ…第２の電磁石が作る磁束、７０ｃ…第３の電磁石が作る磁束、７０ｄ…第４の電磁石が作る磁束、７１…永久磁石の磁束、１１０…容器キャリア。
Claims (12)
- 被搬送物側に設けられた磁石と、強磁性体からなるティース及び前記ティースの外側に巻かれた巻線からなる磁極と、隣接されて配置された複数の前記磁極を結合する強磁性体からなる磁気回路を形成するヨークと、前記磁極の前記巻線に電流を供給する駆動回路とを備え、前記駆動回路により印加される電圧により前記磁極に磁界を発生させ、前記磁界により前記磁石に推力が生じて前記被搬送物を水平方向に搬送する搬送装置であって、
前記磁極は、前記被搬送物の搬送方向に力を作用させるように前記巻線に電流を供給された第１の磁極と、該第１の磁極に所定間隔をもって隣接配置された少なくとも１つの隣接磁極とから成り、前記隣接磁極の少なくとも１つの磁極の巻線に前記第１の磁極の巻線と同時に電流を供給し、少なくとも１つの前記隣接磁極で生成された磁束によって前記第１の磁極の磁気飽和レベルを制御することを特徴とする搬送装置。 - 請求項１に記載の搬送装置であって、
少なくとも１つの前記隣接磁極は、前記第１の磁極に対して前記被搬送物の進行方向側に配置された第２の磁極であり、前記第２の磁極の巻線に前記第１の磁極の巻線と同時に電流を供給し、前記第２の磁極で生成された磁束によって前記第１の磁極の磁気飽和レベルを制御することを特徴とする搬送装置。 - 請求項２に記載の搬送装置であって、
前記第１の磁極に供給された電流と逆向きの電流を前記第２の磁極に供給することを特徴とする搬送装置。 - 請求項３に記載の搬送装置であって、
前記第２の磁極に供給する電流は、前記第１の磁極に供給された電流と同じ大きさであることを特徴とする搬送装置。 - 請求項２に記載の搬送装置であって、
前記第１の磁極に供給された電流と同じ向きの電流を前記第２の磁極に供給することを特徴とする搬送装置。 - 請求項１に記載の搬送装置であって、
少なくとも１つの前記隣接磁極は、前記第１の磁極に対して前記被搬送物の進行方向の法線方向側に隣接して配置された第３及び第４の磁極であり、前記第３及び第４の磁極の巻線に対し、前記第１の磁極の巻線と同時に電流を供給し、前記第３及び第４の磁極で生成された磁束によって前記第１の磁極の磁気飽和レベルを制御することを特徴とする搬送装置。 - 請求項６に記載の搬送装置であって、
前記第１の磁極に供給された電流と同じ向きの電流を前記第３及び第４の磁極に供給することを特徴とする搬送装置。 - 請求項７に記載の搬送装置であって、
前記第３及び第４の磁極に供給する電流は、前記第１の磁極に供給された電流と同じ大きさであることを特徴とする搬送装置。 - 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の搬送装置であって、
前記被搬送物は容器キャリアに保持され、前記磁石は前記容器キャリアに内蔵された永久磁石であり、前記磁極は電磁石であることを特徴とする搬送装置。 - 請求項９に記載の搬送装置であって、
前記搬送装置は、前記電磁石の巻線に流れる前記駆動回路からの電流を検出する電流検出部と、該電流検出部で検出された電流値に基づいて前記容器キャリアを移動させる制御信号を前記駆動回路に出力する演算部と、を備えていることを特徴とする搬送装置。 - 請求項９に記載の搬送装置であって、
前記搬送装置は、前記電磁石の巻線に流れる前記駆動回路からの電流を検出する電流検出部と、該電流検出部で検出された電流値に基づいて前記ティースと前記容器キャリアとの相対的な位置関係を演算し、前記搬送装置内における前記容器キャリアの位置を演算する演算部と、を備えていることを特徴とする搬送装置。 - 請求項１１に記載の搬送装置であって、
前記演算部は、演算した前記容器キャリアの位置情報を用いて、前記容器キャリアの駆動に必要な電流量及びその電流を供給するタイミングを決定することを特徴とする搬送装置。
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