WO2024009778A1 - キャップ着脱装置、前処理装置およびキャップ取り付け方法 - Google Patents

キャップ着脱装置、前処理装置およびキャップ取り付け方法 Download PDF

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WO2024009778A1
WO2024009778A1 PCT/JP2023/023031 JP2023023031W WO2024009778A1 WO 2024009778 A1 WO2024009778 A1 WO 2024009778A1 JP 2023023031 W JP2023023031 W JP 2023023031W WO 2024009778 A1 WO2024009778 A1 WO 2024009778A1
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cap
section
container
attaching
operating
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PCT/JP2023/023031
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美緒 塚原
直伸 芝吹
Original Assignee
株式会社島津製作所
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    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
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    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
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    • B67B7/00—Hand- or power-operated devices for opening closed containers
    • B67B7/18—Hand- or power-operated devices for opening closed containers for removing threaded caps
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations

Definitions

  • the present invention relates to a cap attaching/detaching device, a pretreatment device, and a cap attaching method.
  • the sample Before a sample is analyzed in an analyzer, the sample may be pretreated using a container such as a centrifuge tube.
  • a container such as a centrifuge tube.
  • a sample to be analyzed and additives are poured into a container with a cap, and then the contents of the container are stirred. The contents are then extracted from the container and poured into a designated vial.
  • a desired analysis of the sample is performed by supplying the contents including the pretreated sample from the vial to the analyzer.
  • the cap is attached and detached by the cap attaching and detaching device before and after injecting the contents into the container or before and after extracting the contents from the container.
  • the cap opening/closing device described in Patent Document 1 a sample container is gripped by a pair of grippers of a grip opening/closing drive section, and a cap is gripped by a robot hand. In this state, the grip opening/closing drive unit is rotated to attach and detach the cap.
  • the container If the container is not sealed, the contents may leak from the container during pretreatment, resulting in problems such as contamination of the pretreatment device or reduction in pretreatment accuracy. Therefore, in order to seal the container, it is necessary to accurately fit the cap and the container when attaching the cap.
  • caps or containers are not always formed with high precision, and fitting the cap and container together may not be easy.
  • the frictional force between the cap and the container increases. Therefore, even if torque is applied to the cap, idle rotation may occur between the robot hand and the cap, and the cap may not be able to rotate. In this case, the cap cannot be removed from the container, making pretreatment impossible.
  • One aspect of the present invention includes a rotary drive unit rotatable in a first direction or a second direction opposite to each other; an operation section that grips the cap and brings the gripped cap into contact with the container; a transmission section that rotates the operation section by transmitting rotation of the rotation drive section to the operation section; A buffer section that absorbs a pressing force from the cap to the operation section when the cap is attached, and a control section that controls the operation of the rotation drive section, the control section controlling the operation of the cap on the container.
  • the rotary drive unit is rotated in the first direction to tighten the cap gripped by the operating unit into the container, and the rotation drive unit is rotated in the second direction.
  • the present invention relates to a cap attachment/detachment device that sequentially executes a third control for tightening a cap into the container.
  • Another aspect of the present invention relates to a preprocessing device that includes the above-mentioned cap attaching/detaching device that attaches and detaches a cap to a container, and a pretreatment section that pretreats a sample contained in the container.
  • Still another aspect of the present invention is a cap attaching method using a cap attaching/detaching device, comprising: gripping the cap with the operating section while bringing the operating section into contact with the top surface of the cap in which a thread is formed; While bringing the cap gripped by the operating section into contact with the container, a buffer section absorbs the pressing force from the cap toward the operating section, and by rotating the rotational drive section in a first direction, tightening the cap gripped by the operating section onto the container; and rotating the rotation drive section in a second direction opposite to the first direction after the cap is tightened onto the container.
  • a cap attaching method including tightening the cap gripped by the operation section onto the container by rotating the rotation drive section in the first direction.
  • Still another aspect of the present invention is an operating section including a rotation drive section rotatable in a predetermined direction, a grip section having a pointed tip, and a rotation of the rotation drive section is transmitted to the operation section.
  • a transmission part that rotates the operating part by the user; and a control part that controls the operation of the operating part so that the tip of the gripping part comes into contact with the threaded cap when the cap is removed from the container.
  • the present invention relates to a cap attaching/detaching device.
  • Still another aspect of the present invention includes a rotary drive unit rotatable in a first direction or a second direction opposite to each other, and a rotary drive unit configured to grip and grip the threaded cap when the cap is attached to the container.
  • an operating section that brings the cap into contact with the container; a transmission section that rotates the operating section by transmitting rotation of the rotary drive section to the operating section; a control section that controls the operation of the rotary drive section so as to rotate the operating section in the first direction to tighten the cap onto the container; control for rotating the operating section in the second direction to remove the cap from the container; and controlling for tightening the cap onto the container again by rotating the operating section in the first direction.
  • the present invention relates to a cap attaching/detaching device that further controls the operation of the operating section so as to execute the above operations one or more times.
  • Still another aspect of the present invention is a cap attaching method using a cap attaching/detaching device, which includes gripping a threaded cap with an operating section and bringing it into contact with a container, and rotating a rotation drive section in a first direction.
  • the fitting operation includes tightening the cap gripped by the operating section onto the container by rotating the cap, and performing an operation of fitting the cap into the container, and the fitting operation includes tightening the cap gripped by the operation section into the container.
  • rotating the operating portion in a second direction opposite to the first direction to remove the cap from the container; and rotating the operating portion in the first direction. and retightening the cap onto the container one or more times.
  • the container can be reliably sealed with the cap. Moreover, the cap can be reliably removed from the container.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a preprocessing device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the cap attaching/detaching device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the cap attaching operation by the cap attaching/detaching device.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the cap attaching operation by the cap attaching/detaching device.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the cap attaching operation by the cap attaching/detaching device.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the cap attaching operation by the cap attaching/detaching device.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the cap attaching operation by the cap attaching/detaching device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a preprocessing device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the cap attaching/detaching device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the cap attaching operation by the cap
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the cap removal operation by the cap attachment/detachment device.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the cap removal operation by the cap attachment/detachment device.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the cap removal operation by the cap attachment/detachment device.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the control section.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for attachment/detachment processing executed by the control unit.
  • FIG. 13 is an enlarged view showing a part of the grip part in the second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the gripping section.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the gripping section.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the gripping section.
  • FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the control section in the second embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of an algorithm for attachment/detachment processing in the second embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the cap removal operation in the reference example.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a lip seal type cap removal operation.
  • FIG. 21 is a diagram showing the configuration of a control section in the third embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart showing an example of an algorithm for attachment/detachment processing in the third embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram showing the container and cap when the cap is screwed onto the container.
  • FIG. 24 is a diagram showing the container and cap when the blending operation has been performed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a preprocessing device according to a first embodiment.
  • the pretreatment device 200 includes a sample storage section 110, an addition section 120, a shaking section 130, a separation section 140, an injection section 150, and a disposal section 160.
  • a cap attaching/detaching device 100 is provided in each of the sample storage section 110, addition section 120, and injection section 150.
  • Container holding racks 3 that hold a plurality of containers 1 are sequentially introduced into the pretreatment device 200.
  • the container holding rack 3 holds four containers 1 arranged in two rows and two columns.
  • Each container 1 is, for example, a centrifuge tube.
  • the cap attachment/detachment device 100 is configured to be capable of attaching and detaching the caps 2 to the upper ends of a plurality of containers 1 at the same time by operating the screw-type caps 2 (threaded caps) of the plurality of containers 1 . Details of the cap attaching/detaching device 100 will be described later.
  • the sample storage unit 110 After removing the cap 2 from each container 1 of the introduced container holding rack 3, the sample storage unit 110 stores the sample to be analyzed in each container 1, and attaches the cap 2 to each container 1.
  • the sample to be analyzed includes, for example, food.
  • the sample storage section 110 carries out the container holding rack 3 to the shaking section 130 and carries out the container holding rack 3 carried in from the shaking section 130 to the addition section 120.
  • the addition unit 120 removes the cap 2 from each container 1 of the container holding rack 3 carried in from the sample storage unit 110, adds a predetermined solvent or internal standard reagent, etc. to each container 1, and attaches the cap to each container 1. Attach 2. Thereafter, the addition section 120 carries out the container holding rack 3 to the shaking section 130 and carries out the container holding rack 3 carried in from the shaking section 130 to the separating section 140.
  • the shaking section 130 stirs the contents of the containers 1 by shaking each container 1 of the container holding rack 3 brought in from the sample storage section 110, and then transports the container holding rack 3 to the sample storage section 110. . Further, the shaking section 130 stirs the contents of the containers 1 by shaking each container 1 of the container holding rack 3 carried in from the addition section 120, and then carries out the container holding rack 3 to the addition section 120. .
  • the separation section 140 separates the contents of each container 1 into components by applying centrifugal force to the container holding rack 3 carried in from the addition section 120. After that, the separation section 140 carries out the container holding rack 3 to the injection section 150.
  • These addition section 120, shaking section 130, and separation section 140 are examples of a pretreatment section that preprocesses samples contained in a plurality of containers 1.
  • a vial rack 210 holding a plurality of vials 211 for analysis is sequentially introduced into the injection section 150.
  • the injection unit 150 extracts a portion of the contents from each container 1 of each container 1 after removing the cap 2 from each container 1 of the container holding rack 3 carried in from the separation unit 140, and extracts the extracted contents. is injected into each vial 211 of the vial rack 210. As a result, the contents including the pretreated sample are accommodated in each vial 211.
  • the injection unit 150 attaches the cap 2 to each container 1 of the container holding rack 3 and transports the container holding rack 3 to the disposal unit 160.
  • the injection unit 150 carries out the vial rack 210 to the analyzer 300.
  • the disposal section 160 discards the contents of each container 1 of the container holding rack 3 carried in from the injection section 150.
  • the analysis device 300 performs a predetermined analysis on the contents of each vial 211 in the vial rack 210 carried in from the preprocessing device 200.
  • the analysis includes, for example, the determination of pesticide residues in the food sample.
  • the analyzer 300 may be, for example, a liquid chromatography mass spectrometer (LC/MS), a gas chromatography mass spectrometer (GC/MS), or another analyzer.
  • the cap attachment/detachment device 100 By using the cap attachment/detachment device 100 in each of the sample storage section 110, addition section 120, and injection section 150 of the pretreatment device 200, the cap 2 can be attached and detached appropriately and efficiently. Thereby, throughput can be improved. In addition, labor savings can be achieved.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the cap attachment/detachment device 100 of FIG. 1. As shown in FIG. 2, it includes a base section 10, a holding section 20, a plurality of attachment/detachment sections 30, a rotation drive section 40, a moving section 50, a transmission section 60, and a control section 70.
  • a plurality of containers 1 held on the container holding rack 3 are shown aligned in the left-right direction. Therefore, a plurality of attachment/detachment parts 30 corresponding to a plurality of containers 1 are also illustrated so as to be lined up in the left-right direction.
  • the base portion 10 is attached to the installation surface of the cap attaching/detaching device 100.
  • the holding part 20 holds a plurality of detachable parts 30.
  • Each detachable section 30 includes an operating section 31, a regulating section 32, an opening/closing section 33, and a buffer section 34.
  • the operating section 31 includes a driven section 35 and a grip section 36 .
  • the driven portion 35 has an axis in the vertical direction, and includes driven members 35A and 35B that are rotatable around the axis.
  • the driven members 35A and 35B are examples of first and second driven members, respectively.
  • the driven member 35B is arranged below the driven member 35A.
  • the regulating portion 32 connects the driven member 35A and the driven member 35B so that the torque generated when the driven member 35A rotates can be transmitted to the driven member 35B.
  • the regulating section 32 includes, for example, a one-way friction clutch, and regulates the torque transmitted to the driven member 35B to be below a specified value when the driven member 35A rotates in the forward direction (eg, clockwise).
  • the specified torque value is adjustable.
  • the regulating portion 32 does not regulate the torque transmitted to the driven member 35B when the driven member 35A rotates in the opposite direction (for example, counterclockwise).
  • the gripping portion 36 has a pair of gripping claws 36A, 36B and a pressing member 36C that can be opened and closed.
  • the gripping claws 36A, 36B are connected to the lower end of a drive shaft 33A of the opening/closing section 33, which will be described later.
  • the pressing member 36C has, for example, a disk shape. In this embodiment, the pressing member 36C has a disk shape, but the embodiment is not limited to this.
  • the pressing member 36C may have a polygonal plate shape such as a triangular plate shape or a square plate shape. Alternatively, the pressing member 36C may have a bar shape extending in the vertical direction, and a plurality of pressing members 36C may be provided.
  • the pressing member 36C is rotatably connected to the lower end of the drive shaft 33A of the opening/closing section 33 between the gripping claws 36A and 36B.
  • the cap 2 is gripped by closing the gripping claws 36A and 36B with the top surface of the cap 2 in contact with the bottom surface of the pressing member 36C. In this state, the cap 2 is attached to and removed from the container 1 by rotating the grip portion 36.
  • the opening/closing section 33 includes, for example, an air cylinder and has a drive shaft 33A.
  • the opening/closing part 33 is fixed to the upper part of the holding part 20, for example.
  • the lower end of the drive shaft 33A is inserted through the center of the driven portion 35 and connected to the gripping claws 36A, 36B and the pressing member 36C.
  • the opening/closing section 33 opens and closes the gripping claws 36A, 36B of the gripping section 36 by driving the drive shaft 33A.
  • the opening/closing section 33 may include other actuators such as solenoids.
  • the buffer part 34 includes, for example, a spring member, and drives the grip part 36 so that the grip part 36 can move in the vertical direction relative to the driven part 35 and can transmit torque when the driven member 35B rotates to the grip part 36. It is held at the lower part of member 35B. According to this configuration, when an upward pressing force of a predetermined value or more is applied from the cap 2 to the lower part of the gripping part 36, the pressing force of the gripping part 36 is absorbed by moving the gripping part 36 upward.
  • the rotation drive unit 40 includes a single actuator such as an electric motor, and has a rotation shaft 41.
  • the rotation drive unit 40 is fixed to the holding unit 20, for example.
  • the moving section 50 includes, for example, a linear motion ball screw member, and is connected to the base section 10 and the holding section 20.
  • the pitch of the direct acting ball screw member is the same as the pitch of the cap 2.
  • the rotating shaft 41 of the rotation drive unit 40 is attached to the moving unit 50 .
  • the moving section 50 moves the holding section 20 in the vertical direction relative to the base section 10 in response to the rotation of the rotation drive section 40 .
  • the transmission section 60 is, for example, a belt member, and spans the driven member 35A of the driven section 35 of the plurality of attachment/detachment sections 30 and the rotating shaft 41 of the rotation drive section 40. Thereby, the rotation of the rotary drive unit 40 is transmitted to the plurality of driven members 35A.
  • the operating section 31 moves downward and upward in response to the rotation of the rotary drive section 40, and rotates the cap 2 so as to attach or detach the cap 2 to the corresponding container 1.
  • the control section 70 includes a CPU and a memory, and controls the operation of the opening/closing section 33 of the attachment/detachment section 30 and the rotation drive section 40 . The operation of the cap attaching/detaching device 100 will be described below.
  • FIGS. 3 to 7 are diagrams for explaining the attaching operation of the cap 2 by the cap attaching/detaching device 100.
  • the gripping part 36 of the attachment/detachment part 30 is positioned above the corresponding container 1 while gripping the cap 2 by closing the gripping claws 36A, 36B.
  • the four caps 2 when the four caps 2 are to be distinguished, they will be referred to as caps 2A to 2D, respectively.
  • the containers 1 corresponding to the caps 2A to 2D are referred to as containers 1A to 1D, respectively.
  • the caps 2A, 2C, and 2D are held in a horizontal position by making surface contact with the pressing members 36C of the corresponding detachable parts 30.
  • the cap 2B does not come into surface contact with the pressing member 36C of the corresponding attachment/detachment part 30, and is held in an inclined position.
  • horizontal means that the axis of the screw of the cap 2 is parallel to the axis of the screw of the corresponding container 1.
  • oblique it is meant that the axis of the thread of the cap 2 is non-parallel to the axis of the thread of the corresponding container 1.
  • the grip portion 36 of the attachment/detachment unit 30 rotates and moves downward as the holding unit 20 moves.
  • the forward direction is an example of a first direction.
  • the cap 2 held by the grip part 36 comes into contact with the upper end of the container 1.
  • the buffer part 34 contracts and the gripping part 36 is slightly displaced upward.
  • the grip portion 36 continues to rotate in the forward direction. Thereby, the caps 2A, 2C, 2D are tightened into the containers 1A, 1C, 1D, respectively.
  • the control by the control unit 70 at this time is an example of the first control.
  • the cap 2B since the cap 2B is held in an inclined state, the screws of the cap 2B and the screws of the container 1A do not fit properly. Therefore, the cap 2B is not properly tightened onto the container 1B. If pretreatment such as shaking or centrifugation is performed on the container 1B in this state, liquid leakage may occur.
  • the rotation drive unit 40 is rotated by a predetermined angle in the opposite direction.
  • the reverse direction is an example of a second direction.
  • the rotation angle in the opposite direction at this time is a predetermined angle that is equal to or greater than the pitch angle of the screw of the cap 2 and that prevents the cap 2 from separating from the container 1.
  • the pitch angle is the rotation angle required to advance the screw by one thread, and is 360 degrees when the thread of cap 2 is a single thread, and 180 degrees when the thread of cap 2 is a double thread. degree.
  • the attachment/detachment unit 30 is slightly raised together with the holding unit 20.
  • the control by the control unit 70 at this time is an example of the second control.
  • the restoring force of the compressed buffer portion 34 is applied to the top surface of the cap 2B via the pressing member 36C.
  • the top surface of the cap 2B is pressed by the bottom surface of the pressing member 36C, and comes into surface contact with the cap 2B and the pressing member 36C. Therefore, the posture of the cap 2B held by the gripping portion 36 becomes horizontal.
  • the rotation drive unit 40 is rotated in the forward direction again to tighten the caps 2A to 2D into the containers 1A to 1D, respectively.
  • the control by the control unit 70 at this time is an example of the third control.
  • the rotation angle in the forward direction in the third control may be greater than or equal to the rotation angle in the second control.
  • the tightening operation when the torque when the driven member 31A rotates in the forward direction reaches a specified value, the driven member 31B is idled by the regulating part 32, thereby making the tightening degree of the caps 2A to 2D uniform. Can be done.
  • the caps 2A to 2D are attached to the containers 1A to 1D, respectively, in a horizontal position and at the same time. Furthermore, even if the dimensions of the plurality of containers 1A to 1D vary due to individual differences, each cap 2 can be tightened onto the corresponding container 1 while the caps 2A to 2D and the containers 1A to 1D are properly fitted. be included. This allows each cap 2 to reliably seal the corresponding container 1.
  • the gripping claws 36A and 36B of the gripping part 36 are opened, as shown in FIG. Thereby, the grip of the cap 2 by the grip part 36 is released. Thereafter, the rotation drive unit 40 rotates in the opposite direction. In this case, the holding part 20 is moved upward with respect to the base part 10 by the moving part 50 without the grip part 36 gripping the cap 2 . This completes the operation of attaching the cap 2.
  • the grip portion 36 is held movably in the vertical direction with respect to the driven portion 35 by the buffer portion 34. Therefore, when an upward pressing force is applied to the lower part of each gripping part 36 due to the cap 2 coming into contact with the container 1, the pressing force of the gripping part 36 is absorbed by moving each gripping part 36 upward. . Further, when the torque when the driven member 35A rotates in the forward direction reaches a specified value, the regulating portion 32 causes the driven member 35A to idle relative to the driven member 35B. Thereby, the degree of tightening of the plurality of caps 2 can be made equal.
  • FIGS. 8 to 10 are diagrams for explaining the cap 2 removal operation by the cap attachment/detachment device 100.
  • the grip part 36 of the attachment/detachment part 30 is positioned above the corresponding container 1 with the grip claws 36A and 36B open without gripping the cap 2.
  • the rotation drive unit 40 rotates in the forward direction.
  • the moving part 50 moves the holding part 20 downward with respect to the base part 10.
  • the rotation of the rotation drive unit 40 is transmitted to the attachment/detachment unit 30 by the transmission unit 60. Therefore, the grip part 36 of the attachment/detachment part 30 rotates and moves downward as the holding part 20 moves.
  • the pressing member 36C of the grip portion 36 comes into contact with the top surface of the cap 2. In this case, the rotation of the pressing member 36C is stopped. Therefore, since the top surface of the cap 2 is not rubbed by the pressing member 36C, the top surface of the cap 2 is prevented from being damaged.
  • the gripping claws 36A and 36B of the attachment/detachment section 30 continue to rotate. When the detachable part 30 moves downward by a predetermined distance, the movement of the detachable part 30 is stopped. At this time, the upper part of the cap 2 is located between the gripping claws 36A and 36B.
  • the cap 2 By pressing the top surface of the cap 2 by the pressing member 36C, the cap 2 is held horizontally in a stable state by the gripping claws 36A and 36B. In this state, the rotation drive unit 40 rotates in the opposite direction. At this time, the torque applied to the cap 2 by the grip portion 36 is not regulated. Therefore, the cap 2 can be loosened from the container 1 efficiently. Furthermore, the holding section 20 is moved upward with respect to the base section 10 by the moving section 50 . Thereby, the cap 2 is removed from the container 1.
  • the grip portion 36 continues to rotate in the opposite direction, as shown in FIG. In this case, the holding part 20 is moved upward with respect to the base part 10 by the moving part 50 while the grip part 36 grips the cap 2 . This completes the operation of removing the cap 2.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the control section 70.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for attachment/detachment processing executed by the control unit 70.
  • the control section 70 includes a removal control section 70A and an attachment control section 70B as functional sections.
  • the functional units of the control unit 70 are realized by the CPU of the control unit 70 executing the attachment/detachment program stored in the memory. Part or all of the functional units of the control unit 70 may be realized by hardware such as an electronic circuit.
  • the removal control unit 70A includes a lowering part 71, a closing part 72, and a rising part 73 as functional parts, and controls the removal operation of the cap 2.
  • the attachment control section 70B includes a descending section 74, a reverse rotation section 75, a forward rotation section 76, an opening section 77, and a rising section 78 as functional sections, and controls the attachment operation of the cap 2. The attachment/detachment process will be described below using the control unit 70 in FIG. 11 and the flowchart in FIG. 12.
  • the lowering unit 71 lowers the holding unit 20 by a predetermined distance by controlling the rotation drive unit 40 to rotate in the forward direction (step S1). As a result, each gripping part 36 descends while rotating in the forward direction, and the pressing member 36C comes into contact with the cap 2 of the corresponding container 1.
  • the closing unit 72 closes each gripping claw 36A, 36B by controlling the opening/closing unit 33 (step S2). Thereby, each cap 2 is gripped by the corresponding gripping claws 36A, 36B.
  • the lowering section 71 raises the holding section 20 while rotating the gripping section 36 in the opposite direction by controlling the rotation drive section 40 to rotate in the opposite direction (step S3). This causes each cap 2 to be removed from its corresponding one. Each gripping part 36 returns to the initial position while gripping the removed cap 2.
  • the lowering unit 74 lowers the holding unit 20 by a predetermined distance by controlling the rotation drive unit 40 to rotate in the forward direction (step S4).
  • each gripping part 36 rotates in the forward direction and descends while gripping the cap 2, and each cap 2 is tightened into the corresponding container 1.
  • the reverse rotation section 75 reversely rotates the grip section 36 by a predetermined angle by controlling the rotation drive section 40 to rotate in the reverse direction (step S5).
  • the forward rotation section 76 rotates the grip section 36 in the forward direction by controlling the rotation drive section 40 to rotate in the forward direction (step S6).
  • each cap 2 is tightened into the corresponding container 1 in a horizontal position.
  • each cap 2 and the corresponding container 1 fit properly.
  • each cap 2 can be attached to the corresponding container 1 so as to seal each container 1 tightly.
  • step S7 the opening section 77 opens each gripping claw 36A, 36B by controlling the opening/closing section 33 (step S7). Thereby, the grip of the cap 2 by the grip part 36 is released. Subsequently, the lowering section 71 raises the holding section 20 by controlling the rotation drive section 40 to rotate in the opposite direction (step S8). As a result, each gripping part 36 rotates in the opposite direction and rises to return to its initial position. After that, the process returns to step S1.
  • steps S1 to S3 above corresponds to the operation of removing the cap 2 by the removal control section 70A
  • steps S4 to S8 corresponds to the operation of attaching the cap 2 to the attachment control section 70B.
  • step S3 and the next step S4 addition or dispensing of a sample, solvent, internal standard reagent, etc. to each container 1 is performed.
  • control unit 70 sequentially executes the first control, the second control, and the third control.
  • the rotation drive unit 40 is rotated in the first direction, so that the cap 2 gripped by the operating unit 31 is tightened into the container 1.
  • the rotation drive unit 40 is rotated in a second direction opposite to the first direction, so that the cap 2 gripped by the operating unit 31 is loosened from the container 1.
  • the rotation drive unit 40 is rotated in the first direction, so that the cap 2 gripped by the operating unit 31 is tightened into the container 1.
  • the cap 2 when the cap 2 is loosened from the container 1 in the second control, the pressing force absorbed by the buffer section 34 is applied to the top surface of the cap 2. Therefore, even if the cap 2 is held by the operation unit 31 in an inclined position with respect to the container 1, the position of the cap 2 is corrected to a position that is not inclined with respect to the container 1. Therefore, in the third control, the cap 2 is tightened onto the container 1 in a state where the cap 2 and the container 1 are properly fitted. As a result, it becomes possible to reliably seal the container 1 with the cap 2.
  • the rotation angle of the cap 2 in the second control may be equal to or greater than the pitch angle of the cap 2, or may be a predetermined angle so that the cap 2 does not separate from the container 1.
  • the pressing force absorbed by the buffer section 34 is appropriately and efficiently applied to the top surface of the cap 2. Thereby, the posture of the cap 2 held by the operating section 31 can be easily corrected.
  • the rotation drive unit 40 brings the cap 2 into contact with the container 1 by moving the operating unit 31 downward.
  • the single rotary drive unit 40 can move the operating unit 31 to bring the cap 2 into contact with the container 1 and rotate the cap 2 so as to attach the cap 2 to the container 1.
  • the operating section 31 is held by the holding section 20. Furthermore, the holding section 20 is moved downward with respect to the base section 10 by the moving section 50 in response to the rotation of the rotation drive section 40 .
  • the moving part 50 includes a direct acting ball screw member having the same pitch as the pitch of the cap 2. In this case, with a simple configuration, it is possible to rotate the cap 2 so as to attach the cap 2 to the container 1 while moving the operating section 31 and bringing the cap 2 into contact with the container 1 using a single rotary drive section 40. can.
  • the grip section 36 is connected to the driven section 35 and grips the cap 2.
  • the driven portion 35 rotates when the rotation of the rotary drive portion 40 is transmitted by the transmission portion 60 .
  • the operating section 31 can be easily rotated so as to attach the cap 2 to the container 1 in response to the rotation of the rotation drive section 40.
  • the pressing member 36C is configured to be able to come into contact with the top surface of the cap 2.
  • the gripping claws 36A and 36B face each other across the space below the pressing member 36C. In this case, with a simple configuration, the cap 2 can be held while the operating section 31 is brought into contact with the top surface of the cap 2.
  • the regulating section 32 regulates the torque applied to the cap 2 by the operating section 31 when the cap 2 is attached to the container 1. According to this configuration, even if the cap 2 is rotated a lot in the first control or the third control, excessive tightening is prevented from occurring. Further, since the pressing force from the cap 2 to the operation part 31 is absorbed by the buffer part 34, and the cap 2 is attached to the container 1 with the torque regulated by the regulation part 32, the cap 2 can be tightened uniformly into the container. It can be attached to 1.
  • the driven member 35A and the driven member 35B of the driven part 35 are connected by the regulating part 32.
  • the grip part 36 is connected to the driven member 35B of the driven part 35.
  • FIG. 13 is an enlarged view showing a part of the grip part 36 in the second embodiment.
  • protrusions 36D and 36E that protrude inward substantially horizontally are formed at the lower ends of gripping claws 36A and 36B, respectively.
  • the tips of the protrusions 36D and 36E have a pointed shape and face each other.
  • FIGS. 14 to 16 are diagrams for explaining the operation of the gripping section 36.
  • the operation of removing the cap 2 in FIGS. 14 to 16 corresponds to the operation of removing the cap in FIGS. 8 to 10.
  • the grip claws 36A and 36B of the grip portion 36 face each other with the cap 2 in between.
  • the protrusions 36D, 36E of the gripping claws 36A, 36B are pressed against the outer peripheral surface of the cap 2, as shown in FIG.
  • the cap 2 is made of a soft material such as resin. Therefore, when the protrusions 36D and 36E are pressed, the protrusions 36D and 36E bite into the outer peripheral surface of the cap 2. A dent 2a is formed in the portion of the cap 2 into which the protrusions 36D and 36E dig. In this state, the cap 2 can be removed from the container 1 by rotating the grip part 36 in a predetermined direction (the opposite direction to the above).
  • each of the gripping claws 36A and 36B may be opened as shown in FIG. 16 before rotating the gripping portion 36 from the state shown in FIG. 15. Even in this case, the dents 2a formed on the outer peripheral surface of the cap 2 remain. Then, each gripping claw 36A, 36B may be closed again. In this case, the protrusions 36D and 36E bite into the outer circumferential surface of the cap 2 again, so that the dents 2a formed on the outer circumferential surface of the cap 2 become deeper. In this state, by rotating the grip portion 36 in a predetermined direction, the cap 2 can be removed from the container 1 more reliably.
  • FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the control section 70 in the second embodiment.
  • the removal control section 70A of the control section 70 in this embodiment further includes an opening section 79 as a functional section.
  • the opening section 79 controls the opening/closing section 33 to open each of the gripping claws 36A, 36B when the cap 2 is removed.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for attachment/detachment processing in the second embodiment. As shown in FIG. 18, the removal operation of the attachment/detachment process in this embodiment further includes steps S2A to S2C between step S2 and step S3.
  • each gripping claw 36A, 36B is closed.
  • the sharp tips of the gripping claws 36A, 36B come into contact with the outer peripheral surface of the cap 2. Therefore, dents 2a are formed on the outer peripheral surface of the cap 2 by the protrusions 36D and 36E of the gripping claws 36A and 36B.
  • the cap 2 is gripped by the gripping claws 36A, 36B with the protrusions 36D, 36E biting into the outer peripheral surface of the cap 2.
  • the closing unit 72 determines whether the gripping claws 36A, 36B have been closed a predetermined number of times (step S2A).
  • the number of times the gripping claws 36A, 36B are closed may be predetermined.
  • the number of times the gripping claws 36A, 36B are closed may be set to an arbitrary number of times. In this case, the user can set the desired number of times that preprocessing can be performed within a predetermined waiting time.
  • the opening section 79 opens each of the gripping claws 36A, 36B by controlling the opening/closing section 33 (step S2B). In this case, each gripping claw 36A, 36B is separated from the cap 2.
  • the closing unit 72 closes each gripping claw 36A, 36B by controlling the opening/closing unit 33 (step S2C).
  • the sharp tips of the gripping claws 36A, 36B come into contact with the outer circumferential surface of the cap 2 again, so that the dents 2a formed on the outer circumferential surface of the cap 2 in step S2 become deeper.
  • the cap 2 is gripped by the gripping claws 36A, 36B with the protrusions 36D, 36E biting deeper into the outer peripheral surface of the cap 2.
  • step S2C After step S2C is executed, the process returns to step S2A. Steps S2A, S2B, and S2C are repeated until the gripping claws 36A, 36B are closed a predetermined number of times. If the gripping claws 36A, 36B are closed a predetermined number of times in step S2A, the process proceeds to step S3. As a result, the processes after step S3 of the attachment/detachment process in FIG. 12 are executed.
  • step S2A the number of times the gripping claws 36A and 36B are closed in step S2A may be one time if the cap 2 can be reliably removed from the container 1. In this case, steps S2B and S2C are not executed. Therefore, the removal control section 70A does not need to include the opening section 79.
  • the tip of the grip portion 36 of the operating portion 31 has a sharp shape. Therefore, when the cap 2 is removed from the container 1, the tip of the grip 36 comes into contact with the cap 2, so that the sharp tip of the grip 36 bites into the cap 2. In this case, the pseudo static friction force between the grip portion 36 and the cap 2 increases. This prevents idle rotation between the grip portion 36 and the cap 2 when the operation portion 31 rotates. As a result, the cap 2 can be reliably removed from the container 1.
  • the control to separate the tip of the grip 36 from the cap 2 and the control to bring the tip of the grip 36 into contact with the cap 2 again are performed at least once. May be executed.
  • the tip of the grip 36 bites deeper into the cap 2. Therefore, the pseudo static frictional force between the grip portion 36 and the cap 2 becomes larger. Thereby, the cap 2 can be removed from the container 1 more reliably.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the removal operation of the cap 2 in a reference example.
  • the removal operation of the cap 2 is performed using a gripping section 37 similar to the "robot hand 12" described in Patent Document 1.
  • the grip portion 37 includes grip claws 37A and 37B.
  • Each of the gripping claws 37A, 37B is not formed with a protrusion having a sharp tip.
  • each gripping claw 37A, 37B is closed with the gripping claws 37A, 37B facing each other with the cap 2 in between, so that the gripping claws 37A, 37B and the outer peripheral surface of the cap 2 come into contact with each other. .
  • a force F1 is applied to the outer peripheral surface of the cap 2.
  • a static frictional force of Fa is generated between the gripping claws 37A, 37B and the cap 2.
  • the coefficient of static friction between the gripping claws 37A, 37B and the cap 2 is ⁇ a
  • the static friction force F a becomes F 1 ⁇ a .
  • the cap 2 rotates together with the gripping part 37 due to continued contact between the cap 2 and the gripping claws 37A and 37B. Thereby, the cap 2 can be removed from the container 1.
  • the static frictional force F a is smaller than the static frictional force F b
  • the cap 2 and the container 1 remain in contact with each other, so that the cap 2 remains stationary together with the container 1 .
  • the grip portion 37 rotates idly and the cap 2 cannot be removed from the container 1. That is, in order to remove the cap 2 from the container 1, it is necessary to satisfy the following formula (1).
  • the static friction coefficient ⁇ b is a value determined by the materials of the container 1 and the cap 2, and cannot be changed arbitrarily.
  • the force F2 is a value that fluctuates in proportion to the force F1 , and cannot be changed independently of the force F1 . Therefore, if force F 1 is increased, force F 2 will also increase at the same rate, making it difficult to reliably satisfy equation (1).
  • the protrusions 36D and 36E having sharp shapes bite into the outer peripheral surface of the cap 2, so that the gripping claws 36A and 36B and the cap 2 are strongly connected. Therefore, the coefficient of static friction between the gripping claws 36A, 36B and the cap 2 is artificially increased by ⁇ a . This makes it possible to easily satisfy equation (1). As a result, the cap 2 can be reliably removed from the container 1.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the removal operation of the lip seal type cap 2.
  • the lip seal type cap 2 includes an annular lip portion 2b projecting downward from the bottom surface. When the cap 2 is attached to the container 1, the outer peripheral surface of the lip portion 2b is in close contact with the inner peripheral surface of the container 1.
  • each gripping claw 37A, 37B is closed with the gripping claws 37A, 37B facing each other with the cap 2 in between.
  • the force F1 is applied to the outer circumferential surface of the cap 2
  • the force F3 is further applied to the outer circumferential surface of the lip portion 2b of the cap 2 by the inner circumferential surface of the container 1.
  • a static frictional force of Fc is further generated between the container 1 and the lip portion 2b of the cap 2.
  • the static frictional force F c is F 3 ⁇ b .
  • the force F3 is also a value that fluctuates in proportion to the force F1 , and cannot be changed independently of the force F1 . Therefore, if force F 1 is increased, force F 3 will also increase at the same rate, making it difficult to reliably satisfy equation (2). That is, in the lip seal method, although the sealing performance between the container 1 and the cap 2 is improved, it becomes more difficult to remove the cap 2 from the container 1.
  • the coefficient of static friction between the gripping claws 36A, 36B and the cap 2 is artificially increased by ⁇ a . This makes it possible to easily satisfy equation (2). As a result, even in the lip seal method, the cap 2 can be reliably removed from the container 1.
  • FIG. 21 is a diagram showing the configuration of the control section 70 in the third embodiment.
  • the attachment control section 70B of the control section 70 in this embodiment includes a reverse rotation section 75A and a forward rotation section 76A instead of the reverse rotation section 75 and the forward rotation section 76.
  • the reverse rotation section 75A controls the rotation drive section 40 so that the grip section 36 rotates in the reverse direction during the removal operation of the cap 2.
  • the rotation angle by the reverse rotation part 75A is larger than the rotation angle by the reverse rotation part 75.
  • the forward rotation section 76A controls the rotation drive section 40 so that the grip section 36 rotates in the forward direction when the cap 2 is removed.
  • the rotation angle by the forward rotation section 76A is larger than the rotation angle by the forward rotation section 76.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for attachment/detachment processing in the third embodiment.
  • the attachment/detachment process in this embodiment further includes step S4A after step S4.
  • the attachment/detachment process in this embodiment includes steps S5A and S5B instead of steps S5 and S6.
  • the grip portion 36 does not need to include the pressing member 36C.
  • step S4 each gripping part 36 lowers while rotating in the forward direction while gripping the cap 2. Thereby, each cap 2 is tightened into the corresponding container 1.
  • the reverse rotation unit 75A determines whether the cap 2 has been tightened onto the container 1 a predetermined number of times (step S4A).
  • the number of times the cap 2 is tightened may be predetermined.
  • the number of times the cap 2 is tightened may be settable to an arbitrary number of times. In this case, the user can set the desired number of times that preprocessing can be performed within a predetermined waiting time.
  • step S5A the reverse rotation section 75A reversely rotates the gripping section 36 by a predetermined angle by controlling the rotation drive section 40 (step S5A).
  • the grip portion 36 may be sufficiently rotated in the reverse direction until the cap 2 is separated from the container 1.
  • the forward rotation section 76A sequentially rotates the gripping section 36 by a predetermined angle by controlling the rotation drive section 40 (step S6A). In this case, each cap 2 is screwed onto the container 1 again.
  • step S6A After step S6A is executed, the process returns to step S4A. Steps S4A, S5A, and S6A are repeated until the cap 2 is tightened a predetermined number of times. Steps S5A and S6A correspond to a fitting operation for fitting the cap 2 to the container 1. If the cap 2 has been tightened a predetermined number of times in step S4A, the process proceeds to step S7. As a result, the processing from step S7 onwards is executed.
  • FIG. 23 is a diagram showing the container 1 and the cap 2 when the cap 2 is tightened onto the container 1.
  • the upper part of FIG. 23 shows a sectional view of the container 1 and the cap 2, and the lower part of FIG. 23 shows an enlarged view of part A of the upper part of the container 1 and cap 2. If the forming accuracy of the container 1 and the cap 2 is low, the container 1 and the cap 2 will not fit together sufficiently, and the container 1 and the cap 2 will not fit together properly, as shown in the lower part of FIG. , the screws of the container 1 and the screws of the cap 2 may not come into close contact with each other. In this case, a gap is created between the container 1 and the cap 2, as shown in the X section in the upper part of FIG.
  • FIG. 24 is a diagram showing the container 1 and cap 2 when the blending operation is performed.
  • the upper part of FIG. 24 shows a sectional view of the container 1 and the cap 2, and the lower part of FIG. 24 shows an enlarged view of part B of the upper container 1 and cap 2.
  • the container 1 and the cap 2 fit together each time the cap 2 is tightened onto the container 1.
  • the cap 2 and the container 1 are tightened deeply, and the screws of the container 1 and the screws of the cap 2 are in close contact with each other.
  • the Y section in the upper part of FIG. 24 it becomes possible to reliably seal the container 1 with the cap 2 without creating a gap.
  • the rotary drive section 40 is provided as a single actuator that rotates the attachment/detachment section 30 while raising and lowering it, but the embodiments are not limited to this.
  • An actuator for raising and lowering the attachment/detachment part 30 and an actuator for rotating the attachment/detachment part 30 may be provided separately.
  • the cap attachment/detachment device 100 includes a plurality of attachment/detachment parts 30, but the embodiment is not limited to this.
  • the cap attachment/detachment device 100 may include a single attachment/detachment section 30.
  • the protrusions 36D and 36E are formed on the gripping claws 36A and 36B of the gripping portion 36, respectively, but the embodiment is not limited thereto.
  • a protrusion may be formed on one of the gripping claws 36A, 36B, and no protrusion may be formed on the other of the gripping claws 36A, 36B.
  • the same attachment operation as in the first embodiment is performed as the attachment operation in the attachment/detachment process, but the embodiment is not limited to this. If the cap 2 can be reliably attached to the container 1, steps S5 and S6 may not be executed during the attachment operation of the attachment/detachment process. In this case, the grip portion 36 does not need to include the pressing member 36C.
  • a removal operation similar to that in the first embodiment is performed as a removal operation in the attachment/detachment process, but the embodiment is not limited to this.
  • a removal operation similar to that in the second embodiment may be performed.
  • protrusions 36D and 36E are formed on the gripping claws 36A and 36B of the gripping portion 36, respectively.
  • the removal control section 70A of the control section 70 further includes an opening section 79.
  • the cap attachment/detachment device includes: a rotary drive unit rotatable in a first direction or a second direction opposite to each other; an operating section that grips the cap while abutting the top surface of the cap on which a thread is formed when attaching the cap to the container, and brings the gripped cap into contact with the container; a transmission section that rotates the operation section by transmitting the rotation of the rotation drive section to the operation section; a buffer portion that absorbs a pressing force from the cap to the operating portion when the cap is attached to the container; and a control unit that controls the operation of the rotational drive unit,
  • the control unit includes: Upon attachment of the cap to the container, a first control for tightening the cap gripped by the operation unit into the container by rotating the rotation drive unit in the first direction; a second control for loosening the cap gripped by the operating unit from the container by rotating the rotational drive unit in the second direction; A third control may be sequentially performed in which the cap gripped by the operating section is
  • the cap attaching/detaching device when attaching the cap to the container, the cap is gripped by the operating portion while the operating portion is brought into contact with the threaded top surface of the cap. Further, the cap gripped by the operating section is brought into contact with the container. In this case, the pressing force from the cap to the operating section is absorbed by the buffer section. In this state, the operation of the rotation drive section is controlled by the control section. As a result, the rotation of the rotary drive section is transmitted to the operating section through the transmission section, and the operating section is rotated.
  • control unit sequentially executes the first control, the second control, and the third control.
  • first control the rotation drive unit is rotated in the first direction, thereby tightening the cap gripped by the operating unit onto the container.
  • second control the rotation drive unit is rotated in a second direction opposite to the first direction, thereby loosening the cap gripped by the operating unit from the container.
  • third control the rotation drive unit is rotated in the first direction, thereby tightening the cap gripped by the operating unit into the container.
  • the cap in the second control, when the cap is loosened from the container, the pressing force absorbed by the buffer portion is applied to the top surface of the cap. Therefore, even if the cap is held by the operating unit in an inclined position relative to the container, the position of the cap is corrected to a position that is not inclined relative to the container. Therefore, in the third control, the cap is tightened onto the container in a state where the cap and the container are properly fitted. As a result, it becomes possible to reliably seal the container with the cap.
  • control unit may rotate the cap by a pitch angle or more of the cap.
  • the pressing force absorbed by the buffer section is appropriately applied to the top surface of the cap.
  • the posture of the cap gripped by the operating section can be easily corrected.
  • control unit may rotate the cap by a predetermined angle so that the cap does not separate from the container.
  • the pressing force absorbed by the buffer section is efficiently applied to the top surface of the cap.
  • the posture of the cap gripped by the operating section can be easily corrected.
  • the rotation driving section may bring the cap into contact with the container by moving the operating section when attaching the cap to the container.
  • the operating section can be moved by a single rotary drive section to bring the cap into contact with the container, and the cap can be rotated so as to attach the cap to the container.
  • the cap attaching/detaching device described in Section 4 A base part; a holding part that holds the operation part;
  • the image forming apparatus may further include a moving part that moves the holding part in one direction with respect to the base part in response to rotation of the rotation driving part.
  • the operating section can be moved by a single rotation drive section to bring the cap into contact with the container, and the cap can be rotated so as to attach the cap to the container.
  • the moving part may include a direct acting ball screw member having the same pitch as the pitch of the cap.
  • the operation section includes a pressing member configured to be able to come into contact with the top surface of the cap;
  • the gripping member may include a first gripping claw and a second gripping claw that face each other across a space below the pressing member.
  • the cap can be gripped while the operating section is brought into contact with the top surface of the cap.
  • the cap attaching/detaching device according to Section 1 or 2
  • the container may further include a regulating section that regulates the torque applied to the cap by the operating section when the cap is attached to the container.
  • the operation section may include a grip section that grips the cap, and a driven section to which the grip section is connected and rotates when the rotation of the rotation drive section is transmitted by the transmission section.
  • the operating section can be easily rotated to attach the cap to the container in response to the rotation of the rotation drive section.
  • the driven part is a first driven member to which rotation of the rotary drive unit is transmitted by the transmission unit; a second driven member to which the gripping portion is connected;
  • the regulating portion is configured to control the first driven member and the second driven member so as to regulate the torque transmitted from the first driven member to the second driven member when the cap is attached to the container. You may also connect the members.
  • the torque applied to the cap by the operating section can be easily regulated.
  • each cap can be attached to multiple containers at the same time. Furthermore, even if the plurality of containers have variations in size due to individual differences, each cap is tightened into the corresponding container with the cap and container properly fitted. This allows each cap to reliably seal the corresponding container.
  • a pretreatment device includes: The cap attaching and detaching device according to item 1 or 2, which attaches and detaches a cap to a container;
  • the apparatus may further include a pretreatment section that performs pretreatment on the sample contained in the container.
  • the cap in this pre-processing device, the cap can be properly attached using the above-mentioned cap attaching/detaching device. Thereby, throughput can be improved. In addition, labor savings can be achieved.
  • a cap attachment method includes: A cap attaching method using a cap attaching/detaching device, Gripping the cap with the operating portion while bringing the operating portion into contact with a top surface of the cap on which a thread is formed; absorbing a pressing force from the cap to the operating section with a buffer section while bringing the cap gripped by the operating section into contact with the container; Tightening the cap gripped by the operating unit into the container by rotating a rotational drive unit in a first direction; After the cap is tightened onto the container, the rotation drive section is rotated in a second direction opposite to the first direction to loosen the cap gripped by the operating section from the container. and applying a pressing force absorbed by the buffer to the top surface of the cap; The method may include tightening the cap gripped by the operating section onto the container by rotating the rotation drive section in the first direction after the cap is loosened from the container.
  • the cap attachment method when the cap is loosened from the container, the pressing force absorbed by the buffer portion can be applied to the top surface of the cap. Therefore, even if the cap is held by the operating unit in an inclined position relative to the container, the position of the cap is corrected to a position that is not inclined relative to the container. The cap is then tightened onto the container with the cap and container properly fitted. As a result, it becomes possible to reliably seal the container with the cap.
  • a cap attaching/detaching device that can rotate in a predetermined direction; an operating section including a gripping section having a pointed tip; a transmission section that rotates the operation section by transmitting the rotation of the rotation drive section to the operation section;
  • the control unit may further include a control unit that controls the operation of the operating unit so that the tip of the gripping unit comes into contact with the threaded cap when the cap is removed from the container.
  • the tip of the grip portion of the operating portion has a sharp shape. Therefore, when the cap is removed from the container, the tip of the grip comes into contact with the cap, and the sharp tip of the grip bites into the cap. In this case, the pseudo static frictional force between the grip part and the cap increases. This prevents idle rotation between the grip part and the cap when the operating part rotates. As a result, the cap can be reliably removed from the container.
  • the control unit controls to separate the tip of the grip from the cap after the tip of the grip comes into contact with the cap, and causes the tip of the grip to come into contact with the cap again.
  • the operation of the operating section may be further controlled so that the control is performed one or more times.
  • a cap attachment/detachment device a rotary drive unit rotatable in a first direction or a second direction opposite to each other; an operating section that grips the threaded cap and brings the gripped cap into contact with the container when attaching the cap to the container; a transmission section that rotates the operation section by transmitting the rotation of the rotation drive section to the operation section; a control unit that controls the operation of the rotation drive unit so as to rotate the operating unit in the first direction and tighten the cap onto the container when attaching the cap to the container; The control section controls rotating the operating section in the second direction to remove the cap from the container after the cap is tightened into the container, and rotating the operating section in the first direction.
  • the operation of the operating portion may be further controlled so as to perform a control of rotating the cap and retightening the cap onto the container one or more times.
  • a cap attachment method includes: A cap attaching method using a cap attaching/detaching device, gripping a cap with a thread formed thereon by an operating section and bringing it into contact with a container; Tightening the cap gripped by the operating unit into the container by rotating a rotational drive unit in a first direction; performing a taming operation of the cap to the container;
  • the fitting operation includes, after the cap is tightened into the container, rotating the operating section in a second direction opposite to the first direction to remove the cap from the container;
  • the method may include rotating the operating portion in the first direction to retighten the cap onto the container one or more times.

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Abstract

容器へのキャップの取り付け時に、操作部は、ねじが形成されたキャップの天面に当接しつつキャップを把持し、把持したキャップを容器に当接させる。緩衝部は、キャップから操作部への押圧力を吸収する。制御部は、回転駆動部を第１の方向に回転させることにより、操作部により把持されたキャップを容器に締め込む制御と、回転駆動部を第２の方向に回転させることにより、操作部により把持されたキャップを容器から緩める制御と、回転駆動部が第１の方向に回転されることにより、操作部により把持されたキャップが容器に締め込む制御とを順次実行する。

Description

キャップ着脱装置、前処理装置およびキャップ取り付け方法
　本発明は、キャップ着脱装置、前処理装置およびキャップ取り付け方法に関する。
　分析装置において試料の分析が行われる前に、遠沈管等の容器を用いて試料の前処理が行われることがある。例えば、前処理においては、分析対象の試料および添加物がキャップ付きの容器に注入された後、容器の内容物の撹拌等が行われる。その後、内容物が容器から抽出され、所定のバイアルに注入される。前処理後の試料を含む内容物がバイアルから分析装置に供給されることにより、試料について所望の分析が行われる。
　前処理において、容器に内容物を注入する前後、または容器から内容物を抽出する前後には、キャップ着脱装置によりキャップの着脱が行われる。例えば、特許文献１記載のキャップ開閉装置においては、グリップ開閉駆動部の一対のグリッパにより試料容器が把持されるとともに、ロボットハンドによりキャップが把持される。この状態で、グリップ開閉駆動部が回転されることにより、キャップの着脱が行われる。
特開平３－２２６４８４号公報
　容器が密閉されていない場合、前処理において容器から内容物が漏れることにより、前処理装置の汚染または前処理の精度の低下等の不具合が発生する。したがって、容器を密閉するために、キャップの取り付け時には、キャップと容器とを正確に嵌合させる必要がある。しかしながら、キャップまたは容器は高い精度で形成されているとは限らず、キャップと容器とを嵌合させることは容易ではないことがある。
　また、キャップと容器とが適切に嵌合しない状態でキャップが容器に取り付けられている場合には、キャップと容器との間の摩擦力が大きくなる。そのため、キャップにトルクを与えても、ロボットハンドとキャップとの間に空回りが発生し、キャップを回転させることができないことがある。この場合、容器からキャップを取り外すことができず、前処理が不能になる。
　本発明の目的は、キャップにより容器を確実に密閉することが可能なキャップ着脱装置、前処理装置およびキャップ取り付け方法を提供することである。本発明の他の目的は、キャップを容器から確実に取り外すことが可能なキャップ着脱装置を提供することである。
　本発明の一態様は、互いに逆の第１の方向または第２の方向に回転可能な回転駆動部と、容器へのキャップの取り付け時に、ねじが形成された前記キャップの天面に当接しつつ前記キャップを把持し、把持した前記キャップを前記容器に当接させる操作部と、前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記キャップから前記操作部への押圧力を吸収する緩衝部と、前記回転駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込む第１の制御と、前記回転駆動部を前記第２の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器から緩める第２の制御と、前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込む第３の制御とを順次実行する、キャップ着脱装置に関する。
　本発明の他の態様は、容器に対してキャップを着脱する上記のキャップ着脱装置と、前記容器に収容された試料に前処理を行う前処理部とを備える、前処理装置に関する。
　本発明のさらに他の態様は、キャップ着脱装置によるキャップ取り付け方法であって、ねじが形成されたキャップの天面に操作部を当接させつつ、前記キャップを前記操作部により把持することと、前記操作部により把持された前記キャップを容器に当接させつつ、前記キャップから前記操作部への押圧力を緩衝部により吸収することと、回転駆動部を第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むことと、前記キャップが前記容器に締め込まれた後、前記回転駆動部を前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器から緩めつつ、前記緩衝部により吸収された押圧力を前記キャップの天面に加えることと、前記キャップが前記容器から緩められた後、前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むこととを含む、キャップ取り付け方法に関する。
　本発明のさらに他の態様は、所定の方向に回転可能な回転駆動部と、先端が尖った形状を有する把持部を含む操作部と、前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、容器からのキャップの取り外し時に、ねじが形成された前記キャップに前記把持部の前記先端が当接するように前記操作部の動作を制御する制御部とを備える、キャップ着脱装置に関する。
　本発明のさらに他の態様は、互いに逆の第１の方向または第２の方向に回転可能な回転駆動部と、容器へのキャップの取り付け時に、ねじが形成された前記キャップを把持し、把持した前記キャップを前記容器に当接させる操作部と、前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に締め込むように前記回転駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記キャップが前記容器に締め込まれた後に、前記操作部を前記第２の方向に回転させて前記キャップを前記容器から取り外す制御と、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に再度締め込む制御とを１回以上実行するように前記操作部の動作をさらに制御する、キャップ着脱装置に関する。
　本発明のさらに他の態様は、キャップ着脱装置によるキャップ取り付け方法であって、ねじが形成されたキャップを操作部により把持して容器に当接させることと、回転駆動部を第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むことと、前記容器への前記キャップの馴染ませ動作を実行することとを含み、前記馴染ませ動作は、前記キャップが前記容器に締め込まれた後に、前記操作部を前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させて前記キャップを前記容器から取り外すことと、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に再度締め込むこととを１回以上実行することを含む、キャップ取り付け方法に関する。
　本発明によれば、キャップにより容器を確実に密閉することができる。また、キャップを容器から確実に取り外すことができる。
図１は第１の実施の形態に係る前処理装置を示すブロック図である。 図２は図１のキャップ着脱装置の構成を示す模式図である。 図３はキャップ着脱装置によるキャップの取り付け動作を説明するための図である。 図４はキャップ着脱装置によるキャップの取り付け動作を説明するための図である。 図５はキャップ着脱装置によるキャップの取り付け動作を説明するための図である。 図６はキャップ着脱装置によるキャップの取り付け動作を説明するための図である。 図７はキャップ着脱装置によるキャップの取り付け動作を説明するための図である。 図８はキャップ着脱装置によるキャップの取り外し動作を説明するための図である。 図９はキャップ着脱装置によるキャップの取り外し動作を説明するための図である。 図１０はキャップ着脱装置によるキャップの取り外し動作を説明するための図である。 図１１は制御部の構成を示す図である。 図１２は制御部により実行される着脱処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 図１３は第２の実施の形態における把持部の一部を示す拡大図である。 図１４は把持部の動作を説明するための図である。 図１５は把持部の動作を説明するための図である。 図１６は把持部の動作を説明するための図である。 図１７は第２の実施の形態における制御部の構成を示す図である。 図１８は第２の実施の形態における着脱処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 図１９は参考例におけるキャップの取り外し動作を説明するための図である。 図２０はリップシール方式のキャップの取り外し動作を説明するための図である。 図２１は第３の実施の形態における制御部の構成を示す図である。 図２２は第３の実施の形態における着脱処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 図２３はキャップが容器に締め込まれたときの容器およびキャップを示す図である。 図２４は馴染ませ動作が実行されたときの容器およびキャップを示す図である。
　１．第１の実施の形態
　（１）前処理装置
　以下、本発明の実施の形態に係るキャップ着脱装置、前処理装置およびキャップ取り付け方法について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る前処理装置を示すブロック図である。図１に示すように、前処理装置２００は、試料収容部１１０、添加部１２０、振とう部１３０、分離部１４０、注入部１５０および廃棄部１６０を含む。試料収容部１１０、添加部１２０および注入部１５０の各々には、キャップ着脱装置１００が設けられる。
　前処理装置２００には、複数の容器１を保持する容器保持ラック３が順次導入される。本例では、容器保持ラック３は、２行２列に配列された４個の容器１を保持する。各容器１は、例えば遠沈管である。キャップ着脱装置１００は、複数の容器１のねじ式のキャップ２（ねじ込みキャップ）を操作することにより、複数の容器１の上端にキャップ２を同時に着脱可能に構成される。キャップ着脱装置１００の詳細については後述する。
　試料収容部１１０は、導入された容器保持ラック３の各容器１からキャップ２を取り外した後、各容器１に分析対象の試料を収容し、各容器１にキャップ２を取り付ける。分析対象の試料は、例えば食品を含む。その後、試料収容部１１０は、容器保持ラック３を振とう部１３０に搬出するとともに、振とう部１３０から搬入された容器保持ラック３を添加部１２０に搬出する。
　添加部１２０は、試料収容部１１０から搬入された容器保持ラック３の各容器１からキャップ２を取り外した後、各容器１に所定の溶媒または内部標準試薬等を添加し、各容器１にキャップ２を取り付ける。その後、添加部１２０は、容器保持ラック３を振とう部１３０に搬出するとともに、振とう部１３０から搬入された容器保持ラック３を分離部１４０に搬出する。
　振とう部１３０は、試料収容部１１０から搬入された容器保持ラック３の各容器１を振とうすることにより容器１の内容物を撹拌した後、容器保持ラック３を試料収容部１１０に搬出する。また、振とう部１３０は、添加部１２０から搬入された容器保持ラック３の各容器１を振とうすることにより容器１の内容物を撹拌した後、容器保持ラック３を添加部１２０に搬出する。
　分離部１４０は、添加部１２０から搬入された容器保持ラック３に遠心力を加えることにより各容器１の内容物を成分ごとに分離する。その後、分離部１４０は、容器保持ラック３を注入部１５０に搬出する。これらの添加部１２０、振とう部１３０または分離部１４０は、複数の容器１に収容された試料に前処理を行う前処理部の例である。
　注入部１５０には、分析用の複数のバイアル２１１を保持するバイアルラック２１０が順次導入される。注入部１５０は、分離部１４０から搬入された容器保持ラック３の各容器１からキャップ２を取り外した後、各容器１の各容器１から内容物の一部を抽出し、抽出された内容物をバイアルラック２１０の各バイアル２１１に注入する。これにより、前処理後の試料を含む内容物が各バイアル２１１に収容される。
　その後、注入部１５０は、容器保持ラック３の各容器１にキャップ２を取り付け、容器保持ラック３を廃棄部１６０に搬出する。また、注入部１５０は、バイアルラック２１０を分析装置３００に搬出する。廃棄部１６０は、注入部１５０から搬入された容器保持ラック３の各容器１の内容物を廃棄する。
　分析装置３００は、前処理装置２００から搬入されたバイアルラック２１０の各バイアル２１１の内容物について所定の分析を行う。分析は、例えば試料である食品中の残留農薬の定量を含む。分析装置３００は、例えば液体クロマトグラフィ質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）であってもよいし、ガスクロマトグラフィ質量分析装置（ＧＣ／ＭＳ）であってもよいし、他の分析装置であってもよい。
　前処理装置２００の試料収容部１１０、添加部１２０および注入部１５０の各々において、キャップ着脱装置１００を用いることにより、キャップ２の着脱を適切にかつ効率的に行うことができる。これにより、スループットを向上させることができる。また、省人化を行うことができる。
　（２）キャップ着脱装置の構成
　図２は、図１のキャップ着脱装置１００の構成を示す模式図である。図２に示すように、基台部１０、保持部２０、複数の着脱部３０、回転駆動部４０、移動部５０、伝達部６０および制御部７０を備える。図２においては、理解を容易にするために、容器保持ラック３に保持された複数の容器１が左右方向に並ぶように図示されている。したがって、複数の容器１にそれぞれ対応する複数の着脱部３０も左右方向に並ぶように図示されている。
　基台部１０は、キャップ着脱装置１００の設置面に取り付けられる。保持部２０は、複数の着脱部３０を保持する。各着脱部３０は、操作部３１、規制部３２、開閉部３３および緩衝部３４を含む。操作部３１は、従動部３５および把持部３６を含む。従動部３５は、上下方向に軸を有し、軸周りに回転可能な従動部材３５Ａ，３５Ｂを含む。従動部材３５Ａ，３５Ｂは、それぞれ第１および第２の従動部材の例である。従動部材３５Ｂは、従動部材３５Ａの下方に配置される。
　規制部３２は、従動部材３５Ａが回転する際のトルクを従動部材３５Ｂに伝達可能に従動部材３５Ａと従動部材３５Ｂとを接続する。規制部３２は、例えばワンウェイ式の摩擦クラッチを含み、従動部材３５Ａが順方向（例えば時計回り）に回転する際に、従動部材３５Ｂに伝達されるトルクを規定値以下に規制する。トルクの規定値は調節可能である。一方、規制部３２は、従動部材３５Ａが逆方向（例えば反時計回り）に回転する際に、従動部材３５Ｂに伝達されるトルクを規制しない。
　把持部３６は、開閉可能な一対の把持爪３６Ａ，３６Ｂおよび押圧部材３６Ｃを有する。把持爪３６Ａ，３６Ｂは、後述する開閉部３３の駆動軸３３Ａの下端に接続される。押圧部材３６Ｃは、例えば円板形状を有する。本実施の形態において、押圧部材３６Ｃは円板形状を有するが、実施の形態はこれに限定されない。押圧部材３６Ｃは、三角板形状または四角板形状等の多角板形状を有してもよい。あるいは、押圧部材３６Ｃは上下方向に延びる棒形状を有してもよく、押圧部材３６Ｃは複数設けられてもよい。
　押圧部材３６Ｃは、把持爪３６Ａ，３６Ｂ間において、開閉部３３の駆動軸３３Ａに対して回転可能に駆動軸３３Ａの下端に接続される。キャップ２の天面が押圧部材３６Ｃの底面と接触する状態で把持爪３６Ａ，３６Ｂが閉じられることにより、キャップ２が把持される。この状態で、把持部３６が回転されることにより、容器１に対してキャップ２が着脱される。
　開閉部３３は、例えばエアシリンダを含み、駆動軸３３Ａを有する。開閉部３３は、例えば保持部２０の上部に固定される。駆動軸３３Ａの下端部は、従動部３５の中心に挿通された状態で、把持爪３６Ａ，３６Ｂおよび押圧部材３６Ｃに接続される。開閉部３３は、駆動軸３３Ａを駆動することにより、把持部３６の把持爪３６Ａ，３６Ｂを開閉させる。開閉部３３は、ソレノイド等の他のアクチュエータを含んでもよい。
　緩衝部３４は、例えばばね部材を含み、把持部３６が従動部３５に対して上下方向に移動可能にかつ従動部材３５Ｂが回転する際のトルクを把持部３６に伝達可能に把持部３６を従動部材３５Ｂの下部に保持する。この構成によれば、キャップ２から把持部３６の下部に所定値以上の上向きの押圧力が加わった場合、把持部３６が上方に移動されることにより把持部３６の押圧力が吸収される。
　回転駆動部４０は、電動モータ等の単一のアクチュエータを含み、回転軸４１を有する。回転駆動部４０は、例えば保持部２０に固定される。移動部５０は、例えば直動ボールねじ部材を含み、基台部１０と保持部２０とに接続される。直動ボールねじ部材のピッチは、キャップ２のピッチと同じである。移動部５０には、回転駆動部４０の回転軸４１が取り付けられる。移動部５０は、回転駆動部４０の回転に応答して、保持部２０を基台部１０に対して上下方向に移動させる。
　伝達部６０は、例えばベルト部材であり、複数の着脱部３０の従動部３５の従動部材３５Ａおよび回転駆動部４０の回転軸４１に架け渡される。これにより、回転駆動部４０の回転が複数の従動部材３５Ａに伝達される。操作部３１は、回転駆動部４０の回転に応答して、下方向および上方向に移動し、対応する容器１に対してキャップ２を着脱するようにキャップ２を回転させる。制御部７０は、ＣＰＵおよびメモリを含み、着脱部３０の開閉部３３および回転駆動部４０の動作を制御する。以下、キャップ着脱装置１００の動作について説明する。
　（３）キャップの取り付け動作
　図３～図７は、キャップ着脱装置１００によるキャップ２の取り付け動作を説明するための図である。図３に示すように、キャップ２の取り付け時には、着脱部３０の把持部３６は、把持爪３６Ａ，３６Ｂを閉じることによりキャップ２を把持した状態で、対応する容器１の上方に位置する。以下の説明では、４個のキャップ２を区別する場合は、４個のキャップ２をそれぞれキャップ２Ａ～２Ｄと呼ぶ。また、キャップ２Ａ～２Ｄに対応する容器１をそれぞれ容器１Ａ～１Ｄと呼ぶ。
　図３の例では、キャップ２Ａ，２Ｃ，２Ｄは、対応する着脱部３０の押圧部材３６Ｃと面接触することにより、水平な姿勢で把持されている。一方、キャップ２Ｂは、対応する着脱部３０の押圧部材３６Ｃと面接触せず、傾斜した姿勢で把持されている。なお、水平とは、キャップ２のねじの軸が対応する容器１のねじの軸と平行であることを意味する。傾斜とは、キャップ２のねじの軸が対応する容器１のねじの軸と非平行であることを意味する。
　回転駆動部４０が順方向に回転することにより、着脱部３０の把持部３６は、回転しつつ保持部２０の移動に伴って下方に移動する。順方向は第１の方向の例である。これにより、図４に示すように、把持部３６に把持されたキャップ２が容器１の上端に当接する。この場合、把持部３６の下部に上向きの押圧力が加わることにより、緩衝部３４が縮むとともに、把持部３６がわずかに上方に変位する。
　この状態で、把持部３６の順方向の回転が継続される。これにより、キャップ２Ａ，２Ｃ，２Ｄが容器１Ａ，１Ｃ，１Ｄにそれぞれ締め込まれる。このときの制御部７０による制御が第１の制御の例である。一方、キャップ２Ｂは傾斜した状態で把持されているので、キャップ２Ｂのねじと容器１Ａとねじとは適切に嵌合しない。そのため、キャップ２Ｂは、容器１Ｂに適切に締め込まれない。この状態の容器１Ｂに対して振とうまたは遠心分離等の前処理が行われると、液漏れが発生する可能性がある。
　そこで、図５に示すように、回転駆動部４０が逆方向に所定角度だけ回転される。逆方向は第２の方向の例である。このときの逆方向の回転角度は、キャップ２のねじのピッチ角以上で、かつ、キャップ２が容器１から離間しないように予め定められた角度である。ピッチ角とは、ねじを一山分進めるために必要な回転角度であり、キャップ２のねじが一条ねじである場合には３６０度であり、キャップ２のねじが二条ねじである場合には１８０度である。
　回転駆動部４０が逆方向に回転することにより、保持部２０とともに着脱部３０がわずかに上昇する。このときの制御部７０による制御が第２の制御の例である。この場合、縮んでいた緩衝部３４の復元力が、押圧部材３６Ｃを介してキャップ２Ｂの天面に加わる。これにより、キャップ２Ｂの天面が押圧部材３６Ｃの底面により押圧され、キャップ２Ｂと押圧部材３６Ｃと面接触する。そのため、把持部３６により把持されるキャップ２Ｂの姿勢が水平になる。
　その後、図６に示すように、回転駆動部４０が再度順方向に回転されることにより、キャップ２Ａ～２Ｄが容器１Ａ～１Ｄにそれぞれ締め込まれる。このときの制御部７０による制御が第３の制御の例である。第３の制御における順方向の回転角度は、第２の制御における回転角度以上であってもよい。締め込み動作において、従動部材３１Ａが順方向に回転する際のトルクが規定値に達すると、規制部３２により従動部材３１Ｂが空回りすることにより、キャップ２Ａ～２Ｄの締め込み具合を均一にすることができる。
　上記の制御によれば、容器１Ａ～１Ｄにそれぞれキャップ２Ａ～２Ｄが水平な姿勢でかつ同時に取り付けられる。また、複数の容器１Ａ～１Ｄに個体差による寸法のばらつきがある場合でも、キャップ２Ａ～２Ｄと容器１Ａ～１Ｄとがそれぞれ適切に嵌合した状態で、各キャップ２が対応する容器１に締め込まれる。これにより、各キャップ２により対応する容器１を確実に密閉することが可能となる。
　容器１にキャップ２が取り付けられた後、図７に示すように、把持部３６の把持爪３６Ａ，３６Ｂが開かれる。これにより、把持部３６によるキャップ２の把持が解除される。その後、回転駆動部４０が逆方向に回転する。この場合、把持部３６がキャップ２を把持しない状態で、移動部５０により保持部２０が基台部１０に対して上方に移動する。これにより、キャップ２の取り付け動作が終了する。
　なお、図４の締め込み動作において、複数の容器１の個体差による寸法のばらつきのため、複数のキャップ２が容器１の上端に当接するタイミングにばらつきが発生する。そのため、最も上方に上端が位置する容器１に対しては、他の容器１よりも早いタイミングで締め込みが開始される。一方、最も下方に上端が位置する容器１に対しては、他の容器１よりも遅いタイミングで締め込みが開始される。
　この場合でも、把持部３６は緩衝部３４により従動部３５に対して上下方向に移動可能に保持されている。そのため、キャップ２が容器１に当接することにより各把持部３６の下部に上向きの押圧力が加わった場合、各把持部３６が上方に移動されることにより把持部３６の押圧力が吸収される。また、従動部材３５Ａが順方向に回転する際のトルクが規定値に達すると、規制部３２により従動部材３５Ｂに対して従動部材３５Ａが空回りする。これにより、複数のキャップ２の締め込み具合を均等にすることができる。
　（４）キャップの取り外し動作
　図８～図１０は、キャップ着脱装置１００によるキャップ２の取り外し動作を説明するための図である。図８に示すように、キャップ２の取り外し時には、着脱部３０の把持部３６は、キャップ２を把持せずに把持爪３６Ａ，３６Ｂを開いた状態で、対応する容器１の上方に位置する。この状態で、回転駆動部４０が順方向に回転する。この場合、移動部５０により保持部２０が基台部１０に対して下方に移動する。また、回転駆動部４０の回転は、伝達部６０により着脱部３０に伝達される。したがって、着脱部３０の把持部３６は、回転しつつ、保持部２０の移動に伴って下方に移動する。
　その後、図９に示すように、把持部３６の押圧部材３６Ｃがキャップ２の天面に接触する。この場合、押圧部材３６Ｃの回転は停止する。そのため、キャップ２の天面が押圧部材３６Ｃにより擦れることがないので、キャップ２の天面が損傷することが防止される。一方、着脱部３０の把持爪３６Ａ，３６Ｂは、回転を継続する。着脱部３０が予め定められた所定距離だけ下方に移動すると、着脱部３０の移動が停止される。このとき、キャップ２の上部が把持爪３６Ａ，３６Ｂの間に位置する。
　ここで、把持爪３６Ａ，３６Ｂが閉じられることにより、把持爪３６Ａ，３６Ｂによりキャップ２に上向きの力が発生するとともに、押圧部材３６Ｃによりキャップ２の天面が下方に押圧される。この場合、押圧部材３６Ｃは円板形状を有するので、押圧部材３６Ｃとキャップ２の天面との接触面積は比較的大きい。そのため、押圧部材３６Ｃからキャップ２の天面に加わる押圧は比較的小さい。これにより、キャップ２の天面が損傷することが防止される。
　キャップ２の天面が押圧部材３６Ｃにより押圧されることにより、キャップ２が把持爪３６Ａ，３６Ｂにより安定な状態で水平に把持される。この状態で、回転駆動部４０が逆方向に回転する。このとき、把持部３６によりキャップ２に加えられるトルクは規制されない。そのため、キャップ２が容器１から効率的に緩められる。また、移動部５０により保持部２０が基台部１０に対して上方に移動する。これにより、容器１からキャップ２が取り外される。
　容器１からキャップ２が取り外された後、図１０に示すように、把持部３６の逆方向の回転が継続される。この場合、把持部３６がキャップ２を把持した状態で、移動部５０により保持部２０が基台部１０に対して上方に移動する。これにより、キャップ２の取り外し動作が終了する。
　（５）着脱処理
　図１１は、制御部７０の構成を示す図である。図１２は、制御部７０により実行される着脱処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図１１に示すように、制御部７０は、機能部として、取外制御部７０Ａおよび取付制御部７０Ｂを含む。制御部７０のＣＰＵがメモリに記憶された着脱プログラムを実行することにより、制御部７０の機能部が実現される。制御部７０の機能部の一部または全部が電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。
　取外制御部７０Ａは、機能部として、下降部７１、閉止部７２および上昇部７３を含み、キャップ２の取り外し動作を制御する。取付制御部７０Ｂは、機能部として、下降部７４、逆回転部７５、順回転部７６、開放部７７および上昇部７８を含み、キャップ２の取り付け動作を制御する。以下、図１１の制御部７０および図１２のフローチャートを用いて着脱処理を説明する。
　下降部７１は、順方向に回転するように回転駆動部４０を制御することにより、所定距離だけ保持部２０を下降させる（ステップＳ１）。これにより、各把持部３６が順方向に回転しつつ下降し、押圧部材３６Ｃが対応する容器１のキャップ２に当接する。次に、閉止部７２は、開閉部３３を制御することにより、各把持爪３６Ａ，３６Ｂを閉じる（ステップＳ２）。これにより、各キャップ２が対応する把持爪３６Ａ，３６Ｂにより把持される。
　続いて、下降部７１は、逆方向に回転するように回転駆動部４０を制御することにより、把持部３６を逆方向に回転させつつ保持部２０を上昇させる（ステップＳ３）。これにより、各キャップ２が対応する１から取り外される。各把持部３６は、取り外したキャップ２を把持しつつ初期位置に戻る。
　次に、下降部７４は、順方向に回転するように回転駆動部４０を制御することにより、所定距離だけ保持部２０を下降させる（ステップＳ４）。これにより、各把持部３６がキャップ２を把持した状態で順方向に回転しつつ下降し、各キャップ２が対応する容器１に締め込まれる。続いて、逆回転部７５は、逆方向に回転するように回転駆動部４０を制御することにより、所定角度だけ把持部３６を逆回転させる（ステップＳ５）。これにより、キャップ２が傾斜した姿勢で把持部３６により把持されていた場合でも、キャップ２の姿勢が水平になる。
　その後、順回転部７６は、順方向に回転するように回転駆動部４０を制御することにより、把持部３６を順回転させる（ステップＳ６）。これにより、各キャップ２が水平な姿勢で対応する容器１に締め込まれる。この場合、各キャップ２と対応する容器１とが適切に嵌合する。その結果、各容器１を密閉するように各キャップ２対応する容器１に取り付けることができる。
　次に、開放部７７は、開閉部３３を制御することにより、各把持爪３６Ａ，３６Ｂを開く（ステップＳ７）。これにより、把持部３６によるキャップ２の把持が解除される。続いて、下降部７１は、逆方向に回転するように回転駆動部４０を制御することにより、保持部２０を上昇させる（ステップＳ８）。これにより、各把持部３６は、逆方向に回転しつつ上昇して初期位置に戻る。その後、処理はステップＳ１に戻る。
　以上のステップＳ１～Ｓ３の処理が取外制御部７０Ａによるキャップ２の取り外し動作に対応し、ステップＳ４～Ｓ８の処理が取付制御部７０Ｂによるキャップ２の取り付け動作に対応する。ステップＳ３と次のステップＳ４との間に、各容器１への試料、溶媒もしくは内部標準試薬等の添加または分注等が行われる。
　（６）効果
　本実施の形態に係るキャップ着脱装置１００においては、容器１へのキャップ２の取り付け時に、ねじが形成されたキャップ２の天面に操作部３１が当接されつつ、キャップ２が操作部３１により把持される。また、操作部３１により把持されたキャップ２が容器１に当接される。この場合、キャップ２から操作部３１への押圧力が緩衝部３４により吸収される。この状態で、回転駆動部４０の動作が制御部７０により制御される。これにより、回転駆動部４０の回転が伝達部６０を通して操作部３１に伝達され、操作部３１が回転される。
　具体的には、制御部７０により第１の制御、第２の制御および第３の制御が順次実行される。第１の制御では、回転駆動部４０が第１の方向に回転されることにより、操作部３１により把持されたキャップ２が容器１に締め込まれる。第２の制御では、回転駆動部４０が第１の方向とは逆の第２の方向に回転されることにより、操作部３１により把持されたキャップ２が容器１から緩められる。第３の制御では、回転駆動部４０が第１の方向に回転されることにより、操作部３１により把持されたキャップ２が容器１に締め込まれる。
　この構成によれば、第２の制御において、キャップ２が容器１から緩められた際に、緩衝部３４により吸収された押圧力がキャップ２の天面に加えられる。そのため、キャップ２が容器１に対して傾斜した姿勢で操作部３１により把持されていた場合でも、キャップ２の姿勢が容器１に対して傾斜しない姿勢に矯正される。したがって、第３の制御において、キャップ２と容器１とが適切に嵌合した状態で、キャップ２が容器１に締め込まれる。その結果、キャップ２により容器１を確実に密閉することが可能となる。
　第２の制御におけるキャップ２の回転角度は、キャップ２のピッチ角以上、またはキャップ２が容器１から離間しないように予め定められた角度であってもよい。この場合、第２の制御において、緩衝部３４により吸収された押圧力がキャップ２の天面に適切にかつ効率的に加えられる。これにより、操作部３１により把持されたキャップ２の姿勢を容易に矯正することができる。
　回転駆動部４０は、容器１へのキャップ２の取り付け時に、操作部３１を下方に移動させることによりキャップ２を容器１に当接させる。この場合、単一の回転駆動部４０により操作部３１を移動させてキャップ２を容器１に当接させるとともに、容器１にキャップ２を取り付けるようにキャップ２を回転させることができる。
　本例では、操作部３１が保持部２０により保持される。また、保持部２０は、回転駆動部４０の回転に応答して、移動部５０により基台部１０に対して下方に移動される。移動部５０は、キャップ２のピッチと同一のピッチを有する直動ボールねじ部材を含む。この場合、簡単な構成で、単一の回転駆動部４０により操作部３１を移動させてキャップ２を容器１に当接させつつ、容器１にキャップ２を取り付けるようにキャップ２を回転させることができる。
　操作部３１において、把持部３６は、従動部３５に接続され、キャップ２を把持する。従動部３５は、伝達部６０により回転駆動部４０の回転が伝達されることにより回転する。この場合、回転駆動部４０の回転に応答して容器１にキャップ２を取り付けるように操作部３１を容易に回転させることができる。
　把持部３６において、押圧部材３６Ｃは、キャップ２の天面に当接可能に構成される。把持爪３６Ａ，３６Ｂは、押圧部材３６Ｃの下方の空間を挟んで互いに対向する。この場合、簡単な構成で、操作部３１をキャップ２の天面に当接させつつキャップ２を把持することができる。
　規制部３２は、容器１へのキャップ２の取り付け時に、操作部３１によりキャップ２に加えられるトルクを規制する。この構成によれば、第１の制御または第３の制御において、キャップ２が多く回転された場合でも、過度な締め込みが発生することが防止される。また、キャップ２から操作部３１への押圧力が緩衝部３４により吸収されつつ、規制部３２により規制されたトルクでキャップ２が容器１に取り付けられるので、均一な締め込み具合でキャップ２を容器１に取り付けることができる。
　本例では、従動部３５の従動部材３５Ａと従動部材３５Ｂとが規制部３２により接続される。把持部３６が従動部３５の従動部材３５Ｂに接続される。容器１へのキャップ２の取り付け時に、伝達部６０により回転駆動部４０の回転が従動部材３５Ａに伝達された際に、従動部材３５Ａから従動部材３５Ｂに伝達されるトルクが規制部３２により規制される。この場合、第１の制御または第３の制御において、キャップ２が容器１に締め込まれる際に、操作部３１によりキャップ２に加えられるトルクを容易に規制することができる。
　２．第２の実施の形態
　（１）キャップ着脱装置の構成
　以下、第２の実施の形態に係るキャップ着脱装置１００について、第１の実施の形態に係るキャップ着脱装置１００と異なる点を説明する。図１３は、第２の実施の形態における把持部３６の一部を示す拡大図である。図１３に示すように、本実施の形態においては、把持爪３６Ａ，３６Ｂの下端部には、内方に向かって略水平に突出する突出部３６Ｄ，３６Ｅがそれぞれ形成される。突出部３６Ｄ，３６Ｅにおける先端部は、尖った形状を有し、互いに対向する。
　図１４～図１６は、把持部３６の動作を説明するための図である。図１４～図１６におけるキャップ２の取り外し動作は、図８～図１０におけるキャップの取り外し動作に対応する。図１４に示すように、キャップ２の取り外し時には、把持部３６の把持爪３６Ａ，３６Ｂは、キャップ２を挟んで対向する。この状態で、各把持爪３６Ａ，３６Ｂが閉じられることにより、図１５に示すように、把持爪３６Ａ，３６Ｂの突出部３６Ｄ，３６Ｅがキャップ２の外周面に押圧される。
　ここで、キャップ２は樹脂等の軟らかい材料により形成されている。そのため、突出部３６Ｄ，３６Ｅが押圧されることにより、キャップ２の外周面に突出部３６Ｄ，３６Ｅが食い込む。キャップ２における突出部３６Ｄ，３６Ｅが食い込んだ箇所には、打痕２ａが形成される。この状態で、把持部３６を所定方向（上記の逆方向）に回転させることにより、容器１からキャップ２を取り外すことが可能である。
　あるいは、図１５の状態から把持部３６を回転させる前に、図１６に示すように、各把持爪３６Ａ，３６Ｂが開かれてもよい。この場合でも、キャップ２の外周面に形成された打痕２ａは残存する。そこで、各把持爪３６Ａ，３６Ｂが再度閉じられてもよい。この場合、キャップ２の外周面に突出部３６Ｄ，３６Ｅが再度食い込むことにより、キャップ２の外周面に形成された打痕２ａがより深くなる。この状態で、把持部３６を所定方向に回転させることにより、容器１からキャップ２をより確実に取り外すことができる。
　（２）着脱処理
　図１７は、第２の実施の形態における制御部７０の構成を示す図である。図１７に示すように、本実施の形態における制御部７０の取外制御部７０Ａは、機能部として開放部７９をさらに含む。開放部７９は、キャップ２の取り外し動作時に、各把持爪３６Ａ，３６Ｂを開くように開閉部３３を制御する。
　図１８は、第２の実施の形態における着脱処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図１８に示すように、本実施の形態における着脱処理の取り外し動作は、ステップＳ２とステップＳ３との間にステップＳ２Ａ～Ｓ２Ｃをさらに含む。
　具体的には、ステップＳ２において、各把持爪３６Ａ，３６Ｂが閉じられる。この場合、把持爪３６Ａ，３６Ｂの尖った先端部がキャップ２の外周面に当接する。そのため、把持爪３６Ａ，３６Ｂの突出部３６Ｄ，３６Ｅによりキャップ２の外周面に打痕２ａが形成される。これにより、突出部３６Ｄ，３６Ｅがキャップ２の外周面に食い込んだ状態で、キャップ２が把持爪３６Ａ，３６Ｂにより把持される。
　次に、閉止部７２は、把持爪３６Ａ，３６Ｂが所定回数閉じられたか否かを判定する（ステップＳ２Ａ）。把持爪３６Ａ，３６Ｂが閉じられる回数は、予め定められていてもよい。あるいは、把持爪３６Ａ，３６Ｂが閉じられる回数は、任意の回数に設定可能であってもよい。この場合、使用者は、前処理における所定の待機時間内に実行可能な所望の回数を設定することができる。
　把持爪３６Ａ，３６Ｂが所定回数閉じられていない場合、開放部７９は、開閉部３３を制御することにより、各把持爪３６Ａ，３６Ｂを開く（ステップＳ２Ｂ）。この場合、各把持爪３６Ａ，３６Ｂがキャップ２から離間する。
　続いて、閉止部７２は、開閉部３３を制御することにより、各把持爪３６Ａ，３６Ｂを閉じる（ステップＳ２Ｃ）。この場合、把持爪３６Ａ，３６Ｂの尖った先端部がキャップ２の外周面に再度当接することにより、ステップＳ２でキャップ２の外周面に形成された打痕２ａがより深くなる。これにより、突出部３６Ｄ，３６Ｅがキャップ２の外周面により深く食い込んだ状態で、キャップ２が把持爪３６Ａ，３６Ｂにより把持される。
　ステップＳ２Ｃが実行された後、処理はステップＳ２Ａに戻る。把持爪３６Ａ，３６Ｂが所定回数閉じられるまで、ステップＳ２Ａ，Ｓ２Ｂ，Ｓ２Ｃが繰り返される。ステップＳ２Ａで把持爪３６Ａ，３６Ｂが所定回数閉じられた場合、処理はステップＳ３に進む。これにより、図１２の着脱処理のステップＳ３以降の処理が実行される。
　なお、ステップＳ２Ａにおける把持爪３６Ａ，３６Ｂが閉じられる回数は、容器１からキャップ２を確実に取り外すことが可能である場合には、１回であってもよい。この場合、ステップＳ２Ｂ，Ｓ２Ｃは実行されない。したがって、取外制御部７０Ａは、開放部７９を含まなくてもよい。
　（３）効果
　本実施の形態に係るキャップ着脱装置１００においては、操作部３１の把持部３６の先端は尖った形状を有する。そのため、容器１からのキャップ２の取り外し時に、キャップ２に把持部３６の先端が当接することにより、把持部３６の尖った先端がキャップ２に食い込む。この場合、把持部３６とキャップ２との間の疑似的な静止摩擦力が大きくなる。これにより、操作部３１が回転する際に、把持部３６とキャップ２との間に空回りが発生することが防止される。その結果、キャップ２を容器１から確実に取り外すことができる。
　また、把持部３６の先端がキャップ２に当接された後に、把持部３６の先端をキャップ２から離間させる制御と、把持部３６の先端をキャップ２に再度当接させる制御とが１回以上実行されてもよい。この場合、把持部３６の先端がキャップ２に当接されるごとに、把持部３６の先端がキャップ２により深く食い込む。したがって、把持部３６とキャップ２との間の疑似的な静止摩擦力がより大きくなる。これにより、キャップ２を容器１からより確実に取り外すことができる。
　（４）参考例
　図１９は、参考例におけるキャップ２の取り外し動作を説明するための図である。図１９に示すように、参考例においては、特許文献１に記載された「ロボットハンド１２」と同様の把持部３７を用いてキャップ２の取り外し動作が実行される。具体的には、把持部３７は、把持爪３７Ａ，３７Ｂを含む。把持爪３７Ａ，３７Ｂの各々には、尖った先端部を有する突出部は形成されない。
　キャップ２の取り外し動作においては、把持爪３７Ａ，３７Ｂがキャップ２挟んで対向する状態で、各把持爪３７Ａ，３７Ｂが閉じられることにより、把持爪３７Ａ，３７Ｂとキャップ２の外周面とが接触する。この場合、図１９の上段に示すように、キャップ２の外周面にＦ１の力が加えられる。ここで、把持部３７がキャップ２を取り外すために回転すると、把持爪３７Ａ，３７Ｂとキャップ２との間にＦａの静止摩擦力が発生する。把持爪３７Ａ，３７Ｂとキャップ２との間の静止摩擦係数をμａとすると、静止摩擦力ＦａはＦ１・μａとなる。
　一方、キャップ２の外周面にＦ１の力が加えられたときには、図１９の下段に示すように、キャップ２の内周面により容器１の外周面にＦ２の力が加えられる。ここで、キャップ２が容器１に対して回転する際には、容器１とキャップ２との間にＦｂの静止摩擦力が発生する。容器１とキャップ２との間の静止摩擦係数をμｂとすると、静止摩擦力ＦｂはＦ２・μｂとなる。
　静止摩擦力Ｆａが静止摩擦力Ｆｂよりも大きい場合、キャップ２と把持爪３７Ａ，３７Ｂとの接触が継続されることにより、キャップ２は把持部３７とともに回転する。これにより、キャップ２を容器１から取り外すことができる。静止摩擦力Ｆａが静止摩擦力Ｆｂよりも小さい場合、キャップ２と容器１との接触が継続されることにより、キャップ２は容器１とともに静止する。この場合、把持部３７は空回りし、キャップ２を容器１から取り外すことができない。すなわち、キャップ２を容器１から取り外すためには、下記式（１）を満たす必要がある。
　　　　　　Ｆ１・μａ＞Ｆ２・μｂ　　　　　　　　　　（１）
　しかしながら、静止摩擦係数μｂは、容器１とキャップ２との材料により定まる値であり、任意に変更することができない。また、力Ｆ２は、力Ｆ１に比例して変動する値であり、力Ｆ１とは独立に変更することができない。したがって、力Ｆ１を増加させると、力Ｆ２も同じ割合で増加するため、式（１）を確実に満たすことは困難である。
　これに対し、本実施の形態においては、尖った形状を有する突出部３６Ｄ，３６Ｅがキャップ２の外周面に食い込むことにより、把持爪３６Ａ，３６Ｂとキャップ２とが強く結合する。そのため、把持爪３６Ａ，３６Ｂとキャップ２との間の静止摩擦係数をμａが疑似的に増加する。これにより、式（１）を容易に満たすことが可能になる。その結果、キャップ２を容器１から確実に取り外すことができる。
　また、キャップ２がリップシール方式を有することがある。図２０は、リップシール方式のキャップ２の取り外し動作を説明するための図である。図２０に示すように、リップシール方式のキャップ２は、底面から下方に突出する円環状のリップ部２ｂを含む。キャップ２が容器１に取り付けられた状態においては、リップ部２ｂの外周面が容器１の内周面に密着する。
　リップシール方式のキャップ２の取り外し動作においても、把持爪３７Ａ，３７Ｂがキャップ２挟んで対向する状態で、各把持爪３７Ａ，３７Ｂが閉じられる。ここで、キャップ２の外周面にＦ１の力が加えられたときには、容器１の内周面によりキャップ２のリップ部２ｂの外周面にＦ３の力がさらに加えられる。この場合、キャップ２が容器１に対して回転する際には、容器１とキャップ２のリップ部２ｂとの間にＦｃの静止摩擦力がさらに発生する。静止摩擦力ＦｃはＦ３・μｂである。
　静止摩擦力Ｆａが静止摩擦力ＦｂとＦｃとの合計よりも大きい場合、キャップ２を容器１から取り外すことができる。一方、静止摩擦力Ｆａが静止摩擦力ＦｂとＦｃとの合計よりも小さい場合、把持部３７は空回りし、キャップ２を容器１から取り外すことができない。したがって、キャップ２を容器１から取り外すためには、下記式（２）を満たす必要がある。
　　　　　Ｆ１・μａ＞Ｆ２・μｂ＋Ｆ３・μｂ　　　　　（２）
　式（２）の右辺は、第２項の分だけ式（１）の右辺よりも大きい。また、力Ｆ３も、力Ｆ２と同様に、力Ｆ１に比例して変動する値であり、力Ｆ１とは独立に変更することができない。したがって、力Ｆ１を増加させると、力Ｆ３も同じ割合で増加するため、式（２）を確実に満たすことは困難である。すなわち、リップシール方式においては、容器１とキャップ２との間のシール性が向上する反面、キャップ２を容器１から取り外すことはより困難になる。
　このような場合でも、本実施の形態においては、上記のように、把持爪３６Ａ，３６Ｂとキャップ２との間の静止摩擦係数をμａが疑似的に増加する。これにより、式（２）を容易に満たすことが可能になる。その結果、リップシール方式においても、キャップ２を容器１から確実に取り外すことができる。
　３．第３の実施の形態
　（１）着脱処理
　以下、第３の実施の形態に係るキャップ着脱装置１００について、第１の実施の形態に係るキャップ着脱装置１００と異なる点を説明する。図２１は、第３の実施の形態における制御部７０の構成を示す図である。図２１に示すように、本実施の形態における制御部７０の取付制御部７０Ｂは、逆回転部７５および順回転部７６に代えて、逆回転部７５Ａおよび順回転部７６Ａを含む。
　逆回転部７５Ａは、キャップ２の取り外し動作時に、把持部３６が逆回転するように回転駆動部４０を制御する。逆回転部７５Ａによる回転角度は、逆回転部７５による回転角度よりも大きい。順回転部７６Ａは、キャップ２の取り外し動作時に、把持部３６が順回転するように回転駆動部４０を制御する。順回転部７６Ａによる回転角度は、順回転部７６による回転角度よりも大きい。
　図２２は、第３の実施の形態における着脱処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図２２に示すように、本実施の形態における着脱処理は、ステップＳ４の後にステップＳ４Ａをさらに含む。また、本実施の形態における着脱処理は、ステップＳ５，Ｓ６に代えて、ステップＳ５Ａ，Ｓ５Ｂを含む。この着脱処理においては、把持部３６は押圧部材３６Ｃを含まなくてもよい。
　具体的には、ステップＳ４において、各把持部３６がキャップ２を把持した状態で順方向に回転しつつ下降する。これにより、各キャップ２が対応する容器１に締め込まれる。
　次に、逆回転部７５Ａは、容器１にキャップ２が所定回数締め込まれたか否かを判定する（ステップＳ４Ａ）。キャップ２が締め込まれる回数は、予め定められていてもよい。キャップ２が締め込まれる回数は、任意の回数に設定可能であってもよい。この場合、使用者は、前処理における所定の待機時間内に実行可能な所望の回数を設定することができる。
　キャップ２が所定回数締め込まれていない場合、逆回転部７５Ａは、回転駆動部４０を制御することにより、所定角度だけ把持部３６を逆回転させる（ステップＳ５Ａ）。これにより、キャップ２が容器１から取り外される。ステップＳ５Ａにおいては、キャップ２が容器１から離間するまで十分に把持部３６が逆回転されてもよい。続いて、順回転部７６Ａは、回転駆動部４０を制御することにより、所定角度だけ把持部３６を順回転させる（ステップＳ６Ａ）。この場合、各キャップ２が容器１に再度締め込まれる。
　ステップＳ６Ａが実行された後、処理はステップＳ４Ａに戻る。キャップ２が所定回数締め込まれるまで、ステップＳ４Ａ，Ｓ５Ａ，Ｓ６Ａが繰り返される。ステップＳ５Ａ，Ｓ６Ａは、キャップ２を容器１に馴染ませるための馴染ませ動作に該当する。ステップＳ４Ａでキャップ２が所定回数締め込まれた場合、処理はステップＳ７に進む。これにより、ステップＳ７以降の処理が実行される。
　（２）効果
　本実施の形態に係るキャップ着脱装置１００においては、容器１へのキャップ２の取り付け時に、キャップ２が操作部３１により把持されつつ、容器１に当接される。この状態で、回転駆動部４０が第１の方向に回転される。この場合、回転駆動部４０の回転が伝達部６０を通して操作部３１に伝達され、操作部３１が回転される。これにより、操作部３１により把持されたキャップ２が容器１に締め込まれる。
　図２３は、キャップ２が容器１に締め込まれたときの容器１およびキャップ２を示す図である。図２３の上段には容器１およびキャップ２の断面図が示され、図２３の下段には上段の容器１およびキャップ２のＡ部の拡大図が示される。容器１およびキャップ２の形成精度が低い場合には、容器１とキャップ２とが十分に馴染んでいないため、図２３の下段に示すように、容器１とキャップ２とが適切に嵌合せずに、容器１のねじとキャップ２のねじとが密着しないことがある。この場合、図２３の上段のＸ部に示すように、容器１とキャップ２との間に隙間が生じる。
　そこで、キャップ２が容器１に締め込まれた後に、容器１へのキャップ２の馴染ませ動作が実行される。馴染ませ動作においては、キャップ２が容器１に締め込まれた後、操作部３１を第２の方向に回転させてキャップ２を容器１から取り外す制御と、操作部３１を第１の方向に回転させてキャップ２を容器１に再度締め込む制御とが１回以上実行される。
　図２４は、馴染ませ動作が実行されたときの容器１およびキャップ２を示す図である。図２４の上段には容器１およびキャップ２の断面図が示され、図２４の下段には上段の容器１およびキャップ２のＢ部の拡大図が示される。馴染ませ動作が実行されることにより、キャップ２が容器１に締め込まれるごとに、容器１とキャップ２とが馴染む。これにより、図２４の下段に示すように、キャップ２と容器１との締め込みが深くなり、容器１のねじとキャップ２のねじとが密着する。その結果、図２４の上段のＹ部に示すように、隙間を生じさせることなく、キャップ２により容器１を確実に密閉することが可能となる。
　４．他の実施の形態
　（１）上記実施の形態において、着脱部３０を昇降させつつ回転させる単一のアクチュエータとして回転駆動部４０が設けられるが、実施の形態はこれに限定されない。着脱部３０を昇降させるアクチュエータと、着脱部３０を回転させるアクチュエータとが別個に設けられてもよい。
　（２）上記実施の形態において、キャップ着脱装置１００は複数の着脱部３０を含むが、実施の形態はこれに限定されない。キャップ着脱装置１００は単一の着脱部３０を含んでもよい。
　（３）第２の実施の形態において、把持部３６の把持爪３６Ａ，３６Ｂに突出部３６Ｄ，３６Ｅがそれぞれ形成されるが、実施の形態はこれに限定されない。把持爪３６Ａ，３６Ｂのいずれか一方に突出部が形成され、把持爪３６Ａ，３６Ｂの他方に突出部が形成なくてもよい。
　（４）第２の実施の形態において、着脱処理の取り付け動作として第１の実施の形態と同様の取り付け動作が実行されるが、実施の形態はこれに限定されない。キャップ２を容器１に確実に取り付け可能である場合、着脱処理の取り付け動作時にステップＳ５，Ｓ６が実行されなくてもよい。この場合、把持部３６は押圧部材３６Ｃを含まなくてもよい。
　（５）第３の実施の形態において、着脱処理の取り外し動作として第１の実施の形態と同様の取り外し動作が実行されるが、実施の形態はこれに限定されない。着脱処理の取り外し動作として第２の実施の形態と同様の取り外し動作が実行されてもよい。この場合、把持部３６の把持爪３６Ａ，３６Ｂには、突出部３６Ｄ，３６Ｅがそれぞれ形成される。また、制御部７０の取外制御部７０Ａは、開放部７９をさらに含む。
　５．態様
　上記の複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
　（第１項）一態様に係るキャップ着脱装置は、
　互いに逆の第１の方向または第２の方向に回転可能な回転駆動部と、
　容器へのキャップの取り付け時に、ねじが形成された前記キャップの天面に当接しつつ前記キャップを把持し、把持した前記キャップを前記容器に当接させる操作部と、
　前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、
　前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記キャップから前記操作部への押圧力を吸収する緩衝部と、
　前記回転駆動部の動作を制御する制御部とを備え、
　前記制御部は、
　前記容器への前記キャップの取り付け時に、
　前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込む第１の制御と、
　前記回転駆動部を前記第２の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器から緩める第２の制御と、
　前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込む第３の制御とを順次実行してもよい。
　このキャップ着脱装置においては、容器へのキャップの取り付け時に、ねじが形成されたキャップの天面に操作部が当接されつつ、キャップが操作部により把持される。また、操作部により把持されたキャップが容器に当接される。この場合、キャップから操作部への押圧力が緩衝部により吸収される。この状態で、回転駆動部の動作が制御部により制御される。これにより、回転駆動部の回転が伝達部を通して操作部に伝達され、操作部が回転される。
　具体的には、制御部により第１の制御、第２の制御および第３の制御が順次実行される。第１の制御では、回転駆動部が第１の方向に回転されることにより、操作部により把持されたキャップが容器に締め込まれる。第２の制御では、回転駆動部が第１の方向とは逆の第２の方向に回転されることにより、操作部により把持されたキャップが容器から緩められる。第３の制御では、回転駆動部が第１の方向に回転されることにより、操作部により把持されたキャップが容器に締め込まれる。
　この構成によれば、第２の制御において、キャップが容器から緩められた際に、緩衝部により吸収された押圧力がキャップの天面に加えられる。そのため、キャップが容器に対して傾斜した姿勢で操作部により把持されていた場合でも、キャップの姿勢が容器に対して傾斜しない姿勢に矯正される。したがって、第３の制御において、キャップと容器とが適切に嵌合した状態で、キャップが容器に締め込まれる。その結果、キャップにより容器を確実に密閉することが可能となる。
　（第２項）第１項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記制御部は、前記第２の制御において、前記キャップを当該キャップのピッチ角以上回転させてもよい。
　この場合、第２の制御において、緩衝部により吸収された押圧力がキャップの天面に適切に加えられる。これにより、操作部により把持されたキャップの姿勢を容易に矯正することができる。
　（第３項）第１項または第２項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記制御部は、前記第２の制御において、前記キャップが前記容器から離間しないように定められた角度だけ前記キャップを回転させてもよい。
　この場合、第２の制御において、緩衝部により吸収された押圧力がキャップの天面に効率的に加えられる。これにより、操作部により把持されたキャップの姿勢を容易に矯正することができる。
　（第４項）第１項または第２項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記回転駆動部は、前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記操作部を移動させることにより前記キャップを前記容器に当接させてもよい。
　この場合、単一の回転駆動部により操作部を移動させてキャップを容器に当接させるとともに、容器にキャップを取り付けるようにキャップを回転させることができる。
　（第５項）第４項に記載のキャップ着脱装置は、
　基台部と、
　前記操作部を保持する保持部と、
　前記回転駆動部の回転に応答して、前記保持部を前記基台部に対して一方向に移動させる移動部とをさらに備えてもよい。
　この場合、簡単な構成で、単一の回転駆動部により操作部を移動させてキャップを容器に当接させつつ、容器にキャップを取り付けるようにキャップを回転させることができる。
　（第６項）第５項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記移動部は、前記キャップのピッチと同一のピッチを有する直動ボールねじ部材を含んでもよい。
　この場合、より簡単な構成で、単一の回転駆動部により操作部を移動させてキャップを容器に当接させつつ、容器にキャップを取り付けるようにキャップを回転させることができる。
　（第７項）第１項または第２項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記操作部は、前記キャップの天面に当接可能に構成された押圧部材と、
　前記押圧部材の下方の空間を挟んで互いに対向する第１の把持爪および第２の把持爪とを含んでもよい。
　この場合、簡単な構成で、操作部をキャップの天面に当接させつつキャップを把持することができる。
　（第８項）第１項または第２項に記載のキャップ着脱装置は、
　前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記操作部により前記キャップに加えられるトルクを規制する規制部をさらに備えてもよい。
　この構成によれば、第１の制御または第３の制御において、キャップが多く回転された場合でも、過度な締め込みが発生することが防止される。また、キャップから操作部への押圧力が緩衝部により吸収されつつ、規制部により規制されたトルクでキャップが容器に取り付けられるので、均一な締め込み具合でキャップを容器に取り付けることができる。
　（第９項）第８項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記操作部は、前記キャップを把持する把持部と、前記把持部が接続されるとともに、前記伝達部により前記回転駆動部の回転が伝達されることにより回転する従動部とを含んでもよい。
　この場合、回転駆動部の回転に応答して容器にキャップを取り付けるように操作部を容易に回転させることができる。
　（第１０項）第９項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記従動部は、
　前記伝達部により前記回転駆動部の回転が伝達される第１の従動部材と、
　前記把持部が接続される第２の従動部材とを含み、
　前記規制部は、前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記第１の従動部材から前記第２の従動部材に伝達されるトルクを規制するように前記第１の従動部材と前記第２の従動部材とを接続してもよい。
　この場合、第１の制御または第３の制御において、キャップが容器に締め込まれる際に、操作部によりキャップに加えられるトルクを容易に規制することができる。
　（第１１項）第１項または第２項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記操作部および前記緩衝部は、複数の前記キャップに対応して複数設けられ、
　前記伝達部は、前記回転駆動部の回転を複数の前記操作部に伝達することにより各操作部を回転させてもよい。
　この場合、複数のキャップを複数の容器に同時に取り付けることができる。また、複数の容器に個体差による寸法のばらつきがある場合でも、キャップと容器とが適切に嵌合した状態で、各キャップが対応する容器に締め込まれる。これにより、各キャップにより対応する容器を確実に密閉することが可能となる。
　（第１２項）他の態様に係る前処理装置は、
　容器に対してキャップを着脱する第１項または第２項に記載のキャップ着脱装置と、
　前記容器に収容された試料に前処理を行う前処理部とを備えてもよい。
　この前処理装置においては、上記のキャップ着脱装置によりキャップの取り付けを適切に行うことができる。これにより、スループットを向上させることができる。また、省人化を行うことができる。
　（第１３項）さらに他の態様に係るキャップ取り付け方法は、
　キャップ着脱装置によるキャップ取り付け方法であって、
　ねじが形成されたキャップの天面に操作部を当接させつつ、前記キャップを前記操作部により把持することと、
　前記操作部により把持された前記キャップを容器に当接させつつ、前記キャップから前記操作部への押圧力を緩衝部により吸収することと、
　回転駆動部を第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むことと、
　前記キャップが前記容器に締め込まれた後、前記回転駆動部を前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器から緩めつつ、前記緩衝部により吸収された押圧力を前記キャップの天面に加えることと、
　前記キャップが前記容器から緩められた後、前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むこととを含んでもよい。
　このキャップ取り付け方法によれば、キャップが容器から緩められた際に、緩衝部により吸収された押圧力をキャップの天面に加えられる。そのため、キャップが容器に対して傾斜した姿勢で操作部により把持されていた場合でも、キャップの姿勢が容器に対して傾斜しない姿勢に矯正される。したがって、その後、キャップと容器とが適切に嵌合した状態で、キャップが容器に締め込まれる。その結果、キャップにより容器を確実に密閉することが可能となる。
　（第１４項）さらに他の態様に係るキャップ着脱装置は、
　所定の方向に回転可能な回転駆動部と、
　先端が尖った形状を有する把持部を含む操作部と、
　前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、
　容器からのキャップの取り外し時に、ねじが形成された前記キャップに前記把持部の前記先端が当接するように前記操作部の動作を制御する制御部とを備えてもよい。
　このキャップ着脱装置においては、操作部の把持部の先端は尖った形状を有する。そのため、容器からのキャップの取り外し時に、キャップに把持部の先端が当接することにより、把持部の尖った先端がキャップに食い込む。この場合、把持部とキャップとの間の疑似的な静止摩擦力が大きくなる。これにより、操作部が回転する際に、把持部とキャップとの間に空回りが発生することが防止される。その結果、キャップを容器から確実に取り外すことができる。
　（第１５項）第１４項に記載のキャップ着脱装置において、
　前記制御部は、前記把持部の前記先端が前記キャップに当接された後に、前記把持部の前記先端を前記キャップから離間させる制御と、前記把持部の前記先端を前記キャップに再度当接させる制御とを１回以上実行するように前記操作部の動作をさらに制御してもよい。
　この場合、把持部の先端がキャップに当接されるごとに、把持部の先端がキャップにより深く食い込む。したがって、把持部とキャップとの間の疑似的な静止摩擦力がより大きくなる。これにより、キャップを容器からより確実に取り外すことができる。
　（第１６項）さらに他の態様に係るキャップ着脱装置は、
　互いに逆の第１の方向または第２の方向に回転可能な回転駆動部と、
　容器へのキャップの取り付け時に、ねじが形成された前記キャップを把持し、把持した前記キャップを前記容器に当接させる操作部と、
　前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、
　前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に締め込むように前記回転駆動部の動作を制御する制御部とを備え、
　前記制御部は、前記キャップが前記容器に締め込まれた後に、前記操作部を前記第２の方向に回転させて前記キャップを前記容器から取り外す制御と、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に再度締め込む制御とを１回以上実行するように前記操作部の動作をさらに制御してもよい。
　このキャップ着脱装置においては、容器へのキャップの取り付け時に、キャップが容器に締め込まれるごとに、容器とキャップとが馴染むことにより、キャップと容器との締め込みが深くなる。これにより、キャップにより容器を確実に密閉することが可能となる。
　（第１７項）さらに他の態様に係るキャップ取り付け方法は、
　キャップ着脱装置によるキャップ取り付け方法であって、
　ねじが形成されたキャップを操作部により把持して容器に当接させることと、
　回転駆動部を第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むことと、
　前記容器への前記キャップの馴染ませ動作を実行することとを含み、
　前記馴染ませ動作は、前記キャップが前記容器に締め込まれた後に、前記操作部を前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させて前記キャップを前記容器から取り外すことと、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に再度締め込むこととを１回以上実行することを含んでもよい。
　このキャップ取付方法によれば、キャップが容器に締め込まれるごとに、容器とキャップとが馴染むことにより、キャップと容器との締め込みが深くなる。これにより、キャップにより容器を確実に密閉することが可能となる。

Claims (17)

  1. 互いに逆の第１の方向または第２の方向に回転可能な回転駆動部と、
    　容器へのキャップの取り付け時に、ねじが形成された前記キャップの天面に当接しつつ前記キャップを把持し、把持した前記キャップを前記容器に当接させる操作部と、
    　前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、
    　前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記キャップから前記操作部への押圧力を吸収する緩衝部と、
    　前記回転駆動部の動作を制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、
    　前記容器への前記キャップの取り付け時に、
    　前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込む第１の制御と、
    　前記回転駆動部を前記第２の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器から緩める第２の制御と、
    　前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込む第３の制御とを順次実行する、キャップ着脱装置。
  2. 前記制御部は、前記第２の制御において、前記キャップを当該キャップのピッチ角以上回転させる、請求項１記載のキャップ着脱装置。
  3. 前記制御部は、前記第２の制御において、前記キャップが前記容器から離間しないように定められた角度だけ前記キャップを回転させる、請求項１記載のキャップ着脱装置。
  4. 前記回転駆動部は、前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記操作部を移動させることにより前記キャップを前記容器に当接させる、請求項１記載のキャップ着脱装置。
  5. 基台部と、
    　前記操作部を保持する保持部と、
    　前記回転駆動部の回転に応答して、前記保持部を前記基台部に対して一方向に移動させる移動部とをさらに備える、請求項４記載のキャップ着脱装置。
  6. 前記移動部は、前記キャップのピッチと同一のピッチを有する直動ボールねじ部材を含む、請求項５記載のキャップ着脱装置。
  7. 前記操作部は、前記キャップの天面に当接可能に構成された押圧部材と、
    　前記押圧部材の下方の空間を挟んで互いに対向する第１の把持爪および第２の把持爪とを含む、請求項１記載のキャップ着脱装置。
  8. 前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記操作部により前記キャップに加えられるトルクを規制する規制部をさらに備える、請求項１記載のキャップ着脱装置。
  9. 前記操作部は、前記キャップを把持する把持部と、前記把持部が接続されるとともに、前記伝達部により前記回転駆動部の回転が伝達されることにより回転する従動部とを含む、請求項８記載のキャップ着脱装置。
  10. 前記従動部は、
    　前記伝達部により前記回転駆動部の回転が伝達される第１の従動部材と、
    　前記把持部が接続される第２の従動部材とを含み、
    　前記規制部は、前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記第１の従動部材から前記第２の従動部材に伝達されるトルクを規制するように前記第１の従動部材と前記第２の従動部材とを接続する、請求項９記載のキャップ着脱装置。
  11. 前記操作部および前記緩衝部は、複数の前記キャップに対応して複数設けられ、
    　前記伝達部は、前記回転駆動部の回転を複数の前記操作部に伝達することにより各操作部を回転させる、請求項１記載のキャップ着脱装置。
  12. 容器に対してキャップを着脱する請求項１記載のキャップ着脱装置と、
    　前記容器に収容された試料に前処理を行う前処理部とを備える、前処理装置。
  13. キャップ着脱装置によるキャップ取り付け方法であって、
    　ねじが形成されたキャップの天面に操作部を当接させつつ、前記キャップを前記操作部により把持することと、
    　前記操作部により把持された前記キャップを容器に当接させつつ、前記キャップから前記操作部への押圧力を緩衝部により吸収することと、
    　回転駆動部を第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むことと、
    　前記キャップが前記容器に締め込まれた後、前記回転駆動部を前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器から緩めつつ、前記緩衝部により吸収された押圧力を前記キャップの天面に加えることと、
    　前記キャップが前記容器から緩められた後、前記回転駆動部を前記第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むこととを含む、キャップ取り付け方法。
  14. 所定の方向に回転可能な回転駆動部と、
    　先端が尖った形状を有する把持部を含む操作部と、
    　前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、
    　容器からのキャップの取り外し時に、ねじが形成された前記キャップに前記把持部の前記先端が当接するように前記操作部の動作を制御する制御部とを備える、キャップ着脱装置。
  15. 前記制御部は、前記把持部の前記先端が前記キャップに当接された後に、前記把持部の前記先端を前記キャップから離間させる制御と、前記把持部の前記先端を前記キャップに再度当接させる制御とを１回以上実行するように前記操作部の動作をさらに制御する、請求項１４記載のキャップ着脱装置。
  16. 互いに逆の第１の方向または第２の方向に回転可能な回転駆動部と、
    　容器へのキャップの取り付け時に、ねじが形成された前記キャップを把持し、把持した前記キャップを前記容器に当接させる操作部と、
    　前記回転駆動部の回転を前記操作部に伝達することにより前記操作部を回転させる伝達部と、
    　前記容器への前記キャップの取り付け時に、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に締め込むように前記回転駆動部の動作を制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記キャップが前記容器に締め込まれた後に、前記操作部を前記第２の方向に回転させて前記キャップを前記容器から取り外す制御と、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に再度締め込む制御とを１回以上実行するように前記操作部の動作をさらに制御する、キャップ着脱装置。
  17. キャップ着脱装置によるキャップ取り付け方法であって、
    　ねじが形成されたキャップを操作部により把持して容器に当接させることと、
    　回転駆動部を第１の方向に回転させることにより、前記操作部により把持された前記キャップを前記容器に締め込むことと、
    　前記容器への前記キャップの馴染ませ動作を実行することとを含み、
    　前記馴染ませ動作は、前記キャップが前記容器に締め込まれた後に、前記操作部を前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させて前記キャップを前記容器から取り外すことと、前記操作部を前記第１の方向に回転させて前記キャップを前記容器に再度締め込むこととを１回以上実行することを含む、キャップ取り付け方法。
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