説明

開栓装置

【課題】容器外周面に付されたバーコード等の情報コードの向きを所定の方向に揃えることができる開栓装置を提供すること。
【解決手段】本発明の開栓装置は、容器108の上端開口部を封止するシール状の栓体108aに設けられたタブ108bを把持して栓体108aを開栓する開栓装置であって、容器回転用モータ116を有する容器回転機構102と、容器108が回転するのに伴いタブ108bを起立させるタブ起こし部118と、タブ108bを把持するチャック機構と、バーコードリーダ160と、容器回転機構102およびバーコードリーダ160を制御する制御手段とを備える。制御手段は、容器回転機構102を作動して容器108を回転させているとき、バーコードリーダ160によりバーコード130の読み取りを行い、その読み取り状態の変化に基づいて、容器108の回転を最終的に終了したときにバーコード130が所定の方向を向くように制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シール状の栓体によって封止された試験管等の容器を順次開栓する開栓装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、臨床検査等においては、シール栓(以下、栓体という)で封止された真空採血管(以下、容器という)に血液試料を採取した後に、検査工程に供給している。そして、検査工程においては、栓体を容器から剥離し開栓し、試料の検査を行う。
【0003】
このような容器の開栓を自動的に行う開栓装置が本願出願人により特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の開栓装置は、容器の栓体に設けられ任意の方向に倒れているタブを引き起こし、このタブをチャック機構で把持して開栓を行うものである。この開栓装置では、容器を回転させてタブをガイド斜面に摺動させることによってタブを起立させる。
【0004】
このような開栓装置には、複数の容器を起立状態で並べて保持するラックに入れた状態で容器が搬入される。そして、各容器の外周面には、各検体を管理するための情報を記載したバーコードラベルが貼着されている。そして、開栓装置の下流側の前処理装置や検体検査装置等においては、バーコードリーダで各容器のバーコードを読み取る。この際には、ラックに保持された各容器のバーコードの向きがバーコードリーダの方を向くように揃っているのが好ましい。
【0005】
しかしながら、ラックに保持された各容器は、開栓装置において回転量を精確に制御する機能がないため、開栓装置から出たときには各容器のバーコードの向きがバラバラになってしまうという問題があった。そのため、開栓装置の下流側の前処理装置や検体検査装置等においては、それらの装置に投入される手前で容器に貼着されているバーコードの向きを人手によって揃える必要があった。あるいは、それらの装置に容器を回転させながらバーコードリーダでバーコードを読み取る複雑な機構が必要であった。その場合、バーコードを読み取るために必要な時間が長くなって、処理効率が低下するという問題があった。
【0006】
【特許文献1】特許第3086417号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、容器外周面に付されたバーコード等の情報コードの向きを所定の方向に揃えることができる開栓装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的は、下記(1)〜(6)の本発明により達成される。
(1) 内容物に関する情報が記録された情報コードが外周面の周方向の一部に付されたチューブ状の容器の上端開口部を封止するシール状の栓体に設けられたタブを把持し、該タブを前記容器に対し相対的に引き上げて前記栓体を開栓する開栓装置であって、
容器回転用モータと、前記容器回転用モータの駆動力により前記容器をその中心軸回りに回転させる動力伝達機構とを有する容器回転機構と、
前記容器が回転するのに伴って前記タブを起立させるように前記タブに当接する斜面を有するタブ起こし部と、
前記タブを把持するチャック機構と、
前記チャック機構を前記容器に対し相対的に上下動させる上下駆動機構と、
前記情報コードを読み取る読取手段と、
前記容器回転機構および前記読取手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記容器回転機構を作動して前記容器を回転させているとき、前記読取手段により前記情報コードの読み取りを行い、その読み取り状態の変化に基づいて、前記容器の回転を最終的に終了したときに前記情報コードが所定の方向を向くように制御することを特徴とする開栓装置。
【0009】
(2) 前記制御手段は、前記容器回転機構を作動して前記容器を回転させているとき、前記情報コードを読み取り不可能な状態と読み取り可能な状態とが切り替わるのを検出することにより、前記容器の回転を最終的に終了したときに前記情報コードが所定の方向を向くように制御する上記(1)に記載の開栓装置。
【0010】
(3) 前記容器回転用モータの回転量を検出するモータ回転量検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記情報コードを読み取り不可能な状態と読み取り可能な状態とが切り替わるのを検出してからの前記容器回転用モータの回転量が所定量に到達したときに前記容器回転用モータの回転を終了するように制御する上記(2)に記載の開栓装置。
【0011】
(4) 前記制御手段は、前記情報コードを読み取り不可能な状態と読み取り可能な状態とが切り替わるのを検出してから同様の切り替わりを再度検出するまでの前記容器回転用モータの回転量を計測することにより前記容器の1回転に対応する前記容器回転用モータの回転量のデータを取得し、このデータと前記所定の方向の角度を表すデータとに基づいて前記所定量を算出する上記(3)に記載の開栓装置。
【0012】
(5) 前記制御手段は、前記情報コードを読み取り不可能な状態が読み取り可能な状態へ切り替わってから読み取り不可能な状態へさらに切り替わるまでの前記容器回転用モータの回転量を計測することにより、前記容器の周方向に沿った前記情報コードの幅に対応する前記容器回転用モータの回転量のデータを取得し、この回転量のデータに基づいて前記情報コードの中央が前記所定の方向を向くように制御する上記(3)または(4)に記載の開栓装置。
【0013】
(6) 前記容器回転用モータ回転量検出手段は、前記容器回転用モータと同期して回転する回転子を備えた光学式ロータリエンコーダで構成される上記(3)ないし(5)のいずれかに記載の開栓装置。
【発明の効果】
【0014】
本発明の開栓装置によれば、容器外周面に付されたバーコード等の情報コードの向きを所定の方向に揃えた状態で開栓後の容器を排出することができる。すなわち、開栓装置の下流側の前処理装置や検体検査装置等で情報コードを読み取る際に読み取り易いような向きに情報コードの向きを揃えることができる。
【0015】
よって、前処理装置や検体検査装置等へ流す前に容器の向きを揃える手作業や、あるいは前処理装置や検体検査装置等での容器の回転機構が不要となるので、システム全体での検体の処理効率化や機構の簡素化が図れる。
【0016】
特に、開栓装置に投入される前に情報コードがいずれの方向に向いていたとしても、開栓装置を出た後には情報コードの向きを所定の方向に揃えることができるので、開栓装置に投入する前においても容器の向きを手作業で揃える必要がなく、極めて有用である。
【0017】
また、情報コードの情報を読み取るための読取手段を利用して情報コードの向きを揃えることができ、情報コードの向きを検出するための専用のセンサを必要としないので、装置を複雑化することなく上記効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明の開栓装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の開栓装置1の外観斜視図である。開栓装置1の前面中央部には操作部2が設けられ、操作部2の近傍には内部に収納されたメンテナンスパネル部3が配設されている。また、開栓装置1の下部には後述するチャック機構10aによって容器から剥離された栓体を廃棄する栓体排出箱4が設けられている。さらに、開栓装置1の左側面には、図3に示すようなタブ108bを有する栓体108aが装着された容器108を保持する容器収納ラック106を供給するラック導入口5が設けられている。また、開栓装置1の右側面には開栓が完了した容器108を収納した前記容器収納ラック106を開栓装置1の外部へ排出するラック排出口6が設けられている。
【0019】
図2には、開栓装置1の内部機構の配置を示す概略図が示されている。内部機構下部にはラック導入口5(図1参照)を介し容器搬送機構100によって搬送される容器収納ラック106中の容器108の位置決めを行うと共に、該容器108に回転力を与える容器回転機構102が配置されている。また、前記容器回転機構102の上方には、該容器回転機構102と前記栓体排出箱4との間でチャック機構10aを含むチャックユニット10を移動させるチャック移動機構12が配置されている。なお、図2には動作状態を分かりやすくするためにチャックユニット10を栓体開栓位置と栓体排出位置の2か所で示してあるが、実際は1基のチャックユニット10が左右に移動するものである。
【0020】
開栓装置1の停止状態におけるチャックユニット10の位置は一点鎖線で示す位置である。ラック導入口5から容器108を収納した容器収納ラック106が投入されると同時に、駆動モータ12aが動作し、駆動ベルト12bを駆動する。駆動ベルト12bは、ピニオンギア50と一体のプーリ50aに巻回されているが、チャックユニット10の円筒ラック48の上端に設けられたローラ52が、チャック移動機構12のガイドレール12cと係合しているため、円筒ラック48は下降を禁止され前記ピニオンギア50およびプーリ50aは回転することができず、プーリ50aと駆動ベルト12bの相対位置は固定され、駆動ベルト12bの移動と共に、チャックユニット10が右方向に移動する。そしてチャックユニット10はガイドレール12cの端部12dで一時停止する。
【0021】
次いで、再度、駆動モータ12aが動作し、駆動ベルト12bを駆動する。この時、ローラ52はガイドレール12cから外れると共に、ストッパ12eに衝突し、下降が自由になるので、プーリ50aと駆動ベルト12bの固定は解消され、ピニオンギア50が回転可能になる。そして、駆動ベルト12bの駆動によって円筒ラック48が下方に移動し、チャック機構10aの降下が開始される。
【0022】
図3は、開栓装置1の容器搬送機構100および容器回転機構102の概略構成図を示したものである。容器搬送機構100の搬送ベルト104によって容器収納ラック106に保持された容器108が順次搬送されてくる。
【0023】
容器108は、チューブ状(試験管状)をなしている。図3中の左側の容器108に示すように、容器108の外周面には、バーコード(情報コード)130を表示するバーコードラベル131が貼着されている。バーコード130には、例えば、検体ID番号、患者ID番号、患者氏名、病院名、採血日時、検査項目等の、検体を管理するための情報が記録されている。なお、図3中の左側の容器108以外ではバーコードラベル131の図示を省略する。
【0024】
本発明では、情報コードとしては、バーコード130に限らず、例えばQRコードやData Matrix等の他の種類のものを用いてもよい。
【0025】
容器収納ラック106には複数の容器108が起立状態で所定ピッチで一列に並べて保持されている。また、前述したように容器108の上面にはシール状の栓体108aが強固に粘布されている。この栓体108aには容器108から栓体108aを剥すためのタブ108bが形成されている。このタブ108bは特に固定されることなく任意の方向を向いている。例えば、容器108に沿って外側に倒れていたり、栓体108aに沿って内側に倒れていたりする。
【0026】
開栓処理を行う場合、開栓対象の容器108が開栓位置で停止するように前記容器収納ラック106は、進退可能なストッパ機構110のストッパ爪110aによって所定位置で停止させられる。容器108の停止が確認されると、容器108の両側から回転自在なローラ112a、112bを有する一対の挟持部112が突出し、前記容器108をローラ112a、112bによって挟持すると共に、所定のセンタ位置に位置決めする。
【0027】
一方の挟持部112のローラ112aには、プーリ114a、駆動ベルト114bを介して容器回転用モータ116の動力が伝達され、ローラ112aを時計回り方向に回転させる。その結果、容器108は反時計回り方向に回転する。
【0028】
また、一方の挟持部112の上側には、容器108の外周側において反時計回り方向にせり上がる斜面118aを有するタブ起こし部(外ガイド)118が設置されている。タブ108bが図3に示すように容器108の外側倒れ姿勢の場合、容器108が反時計回り方向に回転すると、タブ108bは、タブ起こし部118の斜面118a上を摺動し、斜面118aの頂点118bに移動する間に一点鎖線で示されるように引き起こされ(起立させられ)、チャック準備姿勢に矯正される。
【0029】
容器回転機構102の近傍には、容器108に付されたバーコード130を光学的に読み取るバーコードリーダ(読取手段)160が設置されている。容器回転機構102の作動によって容器108が回転すると、バーコード130がバーコードリーダ160の方を向いたときに、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取ることができる。
【0030】
このバーコードリーダ160としては、例えばCCDスキャン方式のものやレーザースキャン方式のものを用いることができる。
【0031】
容器回転用モータ116の出力軸116aの下端部には、図4に示すように、羽根車(回転子)132が設置されており、その近傍には、投光部および受光部を有するフォトセンサ(フォトインタラプタ)133aを備えたフォトセンサ取付部133が設置されている。羽根車132が回転すると、各羽根が順次フォトセンサ133aの投光部および受光部の間を横切り、遮光する。これにより、フォトセンサ133aは、羽根車132が1回転する間に一定数のパルス信号を出力する。すなわち、羽根車132およびフォトセンサ133aは、容器回転用モータ116の回転量を検出する光学式のロータリエンコーダ(モータ回転量検出手段)134として機能する。
【0032】
各挟持部112は、アーム135、136の先端部に固定されており、アーム135、136が互いに接近・離隔するのに伴って両挟持部112も互いに接近・離隔する。
【0033】
図5は、それぞれ、アーム135、136を移動させる移動機構を示す断面平面図である。容器挟持用モータ140は、駆動ベルト139を介して送りねじ137の中央部に固定されたプーリ138を回転駆動する。これにより、送りねじ137が回転する。送りねじ137には、ナット142、143が螺合している。ナット142、143は、コイルばね144、145を介してアーム135、136を内側に押圧する。
【0034】
送りねじ137は、アーム135側とアーム136側とが互いに逆ねじになっており、送りねじ137が所定方向に回転するとアーム135、136が互いに接近するよう移動し、送りねじ137がそれと反対方向に回転するとアーム135、136が互いに離隔するよう移動する。
【0035】
アーム135、136は、図5中手前方向に送りねじ137が持ち上がるL字状をなしており、装置に組み込まれたときは送りねじ137の位置が高くなり、送りねじ137の下を容器108が通過可能になっている。
【0036】
アーム135の基端部には、両挟持部112の間に容器108を挟持されたことを検出するクランプ完了センサ141が設置されている。
【0037】
ナット142には、クランプ完了センサ141の投光部および受光部の間に挿入可能な板状のドグ146が設置されている。
【0038】
図5に示す状態から送りねじ137が所定方向に回転してナット142、143が内側方向に移動していくと、コイルばね144、145を介してアーム135、136に取り付けられた両挟持部112が互いに接近していき、容器108に接触する。さらにナット142、143が内側方向に移動すると、コイルばね144、145が圧縮され、そのコイルばね144、145の付勢力により両挟持部112が容器108を確実に挟持するとともに、ドグ146がクランプ完了センサ141の投光部および受光部の間に挿入して遮光する。このようにして、クランプ完了センサ141により、両挟持部112が容器108が挟持されたのを検出することができる。
【0039】
図6は、開栓装置のブロック図である。同図に示すように、開栓装置1の各部は、制御部147に接続されている。この制御部147は、記憶部151に記憶されたデータおよびプログラムに基づき、容器回転用モータ116、容器挟持用モータ140およびバーコードリーダ160を初めとし、開栓装置1全体を後述するような動作で制御する。
【0040】
容器回転用モータ116は、DCモータで構成されており、駆動回路148を介して制御部(CPU)147に接続されている。
【0041】
容器挟持用モータ140は、パルスモータまたはDCモータで構成されており、駆動回路149を介して制御部(CPU)147に接続されている。
【0042】
クランプ完了センサ141は、投光部および受光部を有するフォトインタラプタで構成されており、制御部147に接続されている。
【0043】
ロータリエンコーダ134が出力したパルス信号は、制御部147に入力される。制御部147には、ロータリエンコーダ134の出力パルス数を計数する回転パルスカウンタ150が接続されている。
【0044】
バーコードリーダ160は、制御部147の制御に基づいて容器108のバーコード130の読み取りを行う。その読み取り状態(読み取り可能か読み取り不可能か)を表す信号および読み取った情報を表す信号は、制御部147へ入力される。
【0045】
次に、本実施形態の開栓装置のチャック機構およびチャックユニットについて説明する。
挟持部112に挟持された容器108の上方からは、図7に示すような円筒状の外爪120と該外爪120の内部を上下に摺動可能な内爪122とを含むチャック機構10aが降下してくる。前記外爪120と内爪122の低面部にはチャック部(隙間)124が形成されている。また、外爪120の側面には前記タブ起こし部118によってチャック準備姿勢に矯正されたタブ108bを前記容器108の回転に伴い前記外爪120と内爪122との間のチャック部124に誘導する斜めのガイド溝126が形成されている。
【0046】
タブ108bがチャック部124に誘導されると、まず、内爪122のみが引き上げられ外爪120と内爪122との間にタブ108bを把持する。続いて、タブ108bを把持した状態で外爪120と内爪122が同時に引き上げられ、栓体108aの剥離、すなわち開栓が行われる。なお、タブ108bが内側に倒れている場合は、容器108の回転時に内爪122に設けられた図示しない溝によってタブ108bを外爪120と内爪122との間に掻き出し、前述と同様にチャックして開栓を行う。
【0047】
本実施形態では、前記チャック機構10aによってタブ108bを引き上げる時に、該チャック機構10aが栓体108aの剥離量に応じてタブ引き上げ水平位置と剥離位置を一致させるように水平方向に自由移動する。
【0048】
以下、図8〜図10を用いてチャック機構10aを含むチャックユニット10の詳細を説明する。図8には、チャックユニット10の斜視図が示され、図9には正面図、図10には側面図が示されている。
【0049】
前記チャックユニット10は、前記容器回転機構102と前記栓体排出箱4(図2参照)との間に設けられたガイドレール14にベースブロック16を介して接続され、前記チャック移動機構12の駆動モータ12a(図2参照)によって所定の作業位置に移動可能である。
【0050】
前記ベースブロック16の下端には、図7に示すような外爪120と内爪122とを含むチャック機構10aの図中Y方向への移動をガイドするY方向ガイドプレート18が固定されている。前記Y方向ガイドプレート18には、チャック機構10aが後述する円筒ラック48によって図中Z方向に移動した際に上端部と下端部とでチャック機構10aをY方向の所定位置に位置補正するY方向位置補正ブロック20a、20bを有している。このY方向位置補正ブロック20a、20bは下端部補正用の上向きV溝ブロック(20a)と上端部補正用の下向きV溝ブロック(20b)で構成されている。
【0051】
また、Y方向ガイドプレート18には、X方向ガイドプレート22をY方向に移動可能に支持するY方向スライダ24を有している。なお、前記Y方向ガイドプレート18は図4に示すようにチャック機構10aの両側に配置されている。また、図8においては、チャック機構10aを簡略表示している。
【0052】
前記X方向ガイドプレート22は、前記チャック機構10aの図中Z方向への移動をガイドするZ方向スライダ26と、前記チャック機構10aが図中Z軸方向に移動した際に、上端部と下端部とでチャック機構10aをX方向の所定位置に位置補正するX方向位置補正ブロック28a、28bを有している。このX方向位置補正ブロック28a、28bもY方向位置補正ブロック20a、20bと同様に下端部補正用の上向きV溝ブロック(28a)と上端部補正用の下向きV溝ブロック(28b)で構成されている。
【0053】
各上向きV溝ブロック(20a、28a)は、チャック機構10aが栓体108aのタブ108bを把持するために降下した時に、該チャック機構10aを前記容器回転機構102によって位置決めされた容器108の直上に移動するように、上向きV溝ブロックの溝底部が位置決め配置されている。また、同様に、下向きV溝ブロック(20b、28b)は、チャック機構10aが上昇位置にあり、開栓動作準備状態や開栓した栓体108aを廃棄するために移動する時、また、栓体排出箱4に対して栓体108aを解放する場合に、チャックユニット10の所定位置、例えば、機械中心にチャック機構10aが復帰するように下向きV溝ブロックの溝底部が位置決め配置されている。
【0054】
また、前記Z方向スライダ26は、前記Y方向位置補正ブロック20a、20bと係合可能な転動体としてのローラ30と、前記チャック機構10aをX方向にガイド支持するX方向スライダ32とを固定するスライダブラケット34を載置している。なお、本実施形態の場合、前記Z方向スライダ26は、スライダ部分をX方向ガイドプレート22に固定し、ガイドレール部分を移動するチャック機構10a側に固定している。
【0055】
前記X方向スライダ32は、略半円形の収納部を有するチャックブラケット36を載置し、前記チャック機構10aを保持している。なお、前記チャック機構10aは図9に示すように、固定ブロック36aによって前面より強固に固定されている。また、チャックブラケット36の背面には前記X方向ガイドプレート22に固定された前記X方向位置補正ブロック28a、28bと係合可能な転動体としてのローラ38が配置されている。
【0056】
前記チャックブラケット36に固定された前記チャック機構10aの内爪122の上端にはベアリング40を有する第1ベアリングブロック42が装着されている。この第1ベアリングブロック42の一端には連接ピン42aが形成され、ベアリング44aを有する第2ベアリングブロック46に接続されている。さらに、前記第2ベアリングブロック46の他端にはベアリング44bが設けられている。そして、前記第2ベアリングブロック46は前記ベアリング44bを介して前記チャック移動機構12(図2参照)と係合する円筒ラック48の下端部に接続されている。前記円筒ラック48はベースブロック16上に設けられたピニオンギア50の回転によって上下方向に移動する。ピニオンギア50の駆動については後述する。なお、図8では、円筒ラック48のラック部やピニオンギア等は図示を省略している。
【0057】
このように、前記第1、第2ベアリングブロック42、46によるリンク機構によって、チャック機構10aがX、Y方向すなわち水平方向に自由に移動することができると共に、前記ガイドレール14に沿って摺動するベースブロック16に対して、Y方向スライダ24とX方向スライダ32がガイドすることによって、チャック機構10aが容器108のタブ108bを把持した状態で、円筒ラック48が上方に移動した時に、栓体108aの剥離位置に追従するように、つまりタブ108bの引き上げ位置と剥離位置の水平位置が一致するように、チャック機構10aが水平方向に移動し、開栓開始から開栓終了まで栓体108aおよびタブ108bを常に垂直方向に引き上げることが可能になる。その結果、栓体108aおよびタブ108bに剥離力以外の引上げ力が作用することが防止され、栓体108aやタブ108bの破断等による開栓ミスがなくなる。
【0058】
本実施形態では、チャック機構10aの下端位置、および上端位置での静止安定性を得るために、Y方向位置補正ブロック20a、20bやX方向位置補正ブロック28a、28bの溝底部にローラ30、38が係合するように半円形の凹部を形成しているが、開栓開始と同時にチャック機構10aが任意の方向に移動できるように上向きV溝ブロック(20a、28a)の凹部は浅く(例えば、ローラ30、38の1/5程度が係合する深さ)に形成することが望ましい。また、下向きV溝ブロック(20b、28b)は、チャック機構10aの搬送移動時の振動等を防止するために凹部を深く(例えば、ローラ30、38の全体が係合する程度)に形成することが望ましい。なお、溝底部は鋭角に形成しても開栓動作に影響することはなく、同様に安定した開栓を行うことができる。
【0059】
このような本発明の開栓装置1は、タブ108bを起こすために容器108を回転させているときのバーコードリーダ160の読み取り状態の変化に基づいて、容器108の回転を最終的に終了したときにバーコード130が所定の方向を向くように制御する機能を有している。これにより、容器108が開栓を終えて開栓装置1から排出されるときには、容器収納ラック106に保持されたすべての容器108のバーコード130の向きが特定の方向、すなわち、開栓装置1の下流側の前処理装置や検体検査装置等に設置されたバーコードリーダで読み取りをし易いような向きに揃っているようにすることができる。
【0060】
以下、制御部147が容器108の回転を制御してバーコード130の向きを所定の方向に揃える方法について、まずその概略を説明し、後にフローチャートに基づいて制御アルゴリズムを詳細に説明する。
【0061】
図11は、バーコード130を揃える向きを説明するための模式的な断面平面図である。本実施形態では、図11に示すように、バーコード130が同図中で下側を向くように揃えるものとする。
【0062】
バーコード130を揃える方向を特定するため、向きが揃えられたときのバーコード130の回転方向先端部130aの位置と、バーコードリーダ160の方向との間の角度θ[rad](図11参照)が記憶部151に予め記憶されている。
【0063】
図12は、容器108の回転時におけるロータリエンコーダ134が出力した回転パルスおよびバーコードリーダ160の読み取り状態を示すタイムチャートである。
【0064】
制御部147は、容器108を回転させているとき、容器回転用モータ116に接続されたロータリエンコーダ134が出力した回転パルスを回転パルスカウンタ150により計数するとともに、バーコードリーダ160の出力(読み取り状態)をモニターする。
【0065】
容器108が回転し、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り不可能な状態から読み取り可能な状態へ切り替わる。制御部147は、この切り替わりを検出したら、そのときの回転パルス数Cを記憶する(図12参照)。
【0066】
容器108の回転し続けると、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能な状態から読み取り不可能な状態へ切り替わる。
【0067】
さらに容器108の回転し続けると、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り不可能な状態から読み取り可能な状態へ切り替わる。この切り替わりは、回転パルス数Cのときから容器108が1回転(360°回転)したことを意味する。制御部147は、この切り替わりを検出したら、そのときの回転パルス数Cを記憶する。
【0068】
以上により、回転パルス数(C−C)の分だけ容器回転用モータ116が回転すると、容器108が1回転(360°回転)することになる。
【0069】
ロータリエンコーダ134の回転パルス数がCのときには、バーコード130の回転方向先端部130aがバーコードリーダ160の方向に一致した状態であるので、この状態から容器108を角度θだけ回転させたところで容器108の回転を終了すれば、図11に示す状態が得られる。容器108を角度θだけ回転させるのに必要な回転パルス数は、θ/2π×(C−C)だから、制御部147は、回転パルス数が{C+θ/2π×(C−C)}に到達したとき(超えたとき)に容器回転用モータ116の回転を停止すれば、図11に示す状態にバーコード130の向きを揃えることができる。
【0070】
図13および図14は、それぞれ、容器回転用モータ116および容器挟持用モータ140に対する制御部147の制御動作を示すフローチャートである。以下、これらの図に基づいて、上述したバーコード130の向きを所定の方向に揃える方法を含め、一連の開栓動作について詳細に説明する。
【0071】
まず、開栓対象の容器108がストッパ機構110によって、所定位置に停止する。
その容器108を挟持部112で挟持して位置決めを行うため、容器挟持用モータ140の動作を開始させる(図13中のステップS01)。
【0072】
クランプ完了センサ141によって両挟持部112の間に容器108が挟持されたのを検出したら(ステップS02)、容器挟持用モータ140の動作を停止させる(ステップS03)。さらに、回転パルスカウンタ150をクリアする(ステップS04)。
【0073】
ここで、本実施形態の制御部147は、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能な状態にあるか否かや、読み取り不可能な状態から読み取り可能な状態に切り替わったのを検出した場合にそれが1回目の検出であるか2回目の検出であるかを判定するためのフラグを用いる。以下、このフラグを「バーコード読み取り状態のフラグ」と言う。ステップS04の後、このバーコード読み取り状態のフラグを0に設定する(ステップS05)。
【0074】
次いで、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能であるか否かを判定し(ステップS06)、バーコード130を読み取り可能な状態であった場合には、バーコード読み取り状態のフラグを1に設定した後(ステップS07)、容器回転用モータ116の回転を開始させる(ステップS08)。ステップS06でバーコード130を読み取り不可能な状態であった場合には、バーコード読み取り状態のフラグを0のままで、容器回転用モータ116の回転を開始させる(ステップS08)。
【0075】
容器回転用モータ116が回転すると、容器108が回転して、栓体108aのタブ108bがタブ起こし部118によって起立させられる。
【0076】
容器回転用モータ116が回転する間、ロータリエンコーダ134から制御部147に逐次パルス信号が入力される。制御部147は、ロータリエンコーダ134からパルス入力があったら(ステップS09)、回転パルスカウンタ150のカウント値を1つ加算するとともに(ステップS10)、バーコード読み取り状態のフラグが0であるか否かを判断する(ステップS11)。
【0077】
ステップS11で、バーコード読み取り状態のフラグが0だった場合には、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能であるか否かを判定し(ステップS12)、バーコード130を読み取り不可能な状態が続いていた場合には、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0078】
ステップS12で、バーコード130を読み取り可能な状態であった場合、すなわち読み取り不可能状態から読み取り可能な状態へ切り替わったのを初めて検出した場合には、バーコード読み取り状態のフラグを2に設定するとともに(ステップS13)、回転パルスカウンタ150のカウント値を回転パルス数Cとして記憶する(ステップS14)。
【0079】
一方、ステップS11で、バーコード読み取り状態のフラグが0でなかった場合には、バーコード読み取り状態のフラグが1であるか否かを判断する(ステップS15)。
【0080】
ステップS15で、バーコード読み取り状態のフラグが1だった場合には、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能であるか否かを判定し(ステップS16)、バーコード130を読み取り可能な状態が続いていた場合には、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0081】
ステップS16で、バーコード130を読み取り不可能な状態であった場合には、バーコード読み取り状態のフラグを0に設定した後(ステップS17)、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0082】
一方、ステップS15で、バーコード読み取り状態のフラグが1でなかった場合には、バーコード読み取り状態のフラグが2であるか否かを判断する(ステップS18)。
【0083】
ステップS18で、バーコード読み取り状態のフラグが2だった場合には、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能であるか否かを判定し(ステップS19)、バーコード130を読み取り可能な状態が続いていた場合には、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0084】
ステップS19で、バーコード130を読み取り不可能な状態に切り替わっていた場合には、バーコード読み取り状態のフラグを3に設定した後(ステップS20)、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0085】
一方、ステップS18で、バーコード読み取り状態のフラグが2でなかった場合には、バーコード読み取り状態のフラグが3であるか4であるかを判断する(図14中のステップS21)。
【0086】
ステップS21で、バーコード読み取り状態のフラグが3だった場合には、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能であるか否かを判定し(ステップS22)、バーコード130を読み取り不可能な状態が続いていた場合には、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0087】
ステップS22で、バーコード130を読み取り可能な状態であった場合、すなわち読み取り不可能状態から読み取り可能な状態へ切り替わったのを再度(2回目)検出した場合には、バーコード読み取り状態のフラグを4に設定するとともに(ステップS23)、回転パルスカウンタ150のカウント値を回転パルス数Cとして記憶する(ステップS24)。さらに、回転パルスカウンタ150のカウント値を0に戻した後(ステップS25)、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0088】
一方、ステップS21で、バーコード読み取り状態のフラグが4だった場合には、回転パルスカウンタ150のカウント値がθ/2π×(C−C)に到達したか否かを判断する(ステップS26)。
【0089】
ステップS26で、回転パルスカウンタ150のカウント値がθ/2π×(C−C)より小さかった場合には、ステップS09に戻り、再度、ステップS09以下を実行する。
【0090】
ステップS26で、回転パルスカウンタ150のカウント値がθ/2π×(C−C)以上であった場合には、容器回転用モータ116を停止させる(ステップS27)。
【0091】
ステップS25で回転パルスカウンタ150のカウント値を0に戻しているので、ステップS27で容器回転用モータ116の回転を停止したときの回転パルス数は、ステップS04から数えた場合には、{C+θ/2π×(C−C)}に到達して(超えて)いる。よって、ステップS27で容器108の回転が停止したとき、容器108の向きは、図11に示す状態になっている。
【0092】
以下、開栓動作の続きを説明する。
容器回転機構102での容器108の回転が終了すると、チャック機構10aが前述したように動作し、栓体108aのタブ108bを把持する。次いで、前記駆動ベルト12bを逆転駆動して円筒ラック48を引き上げ、チャック機構10aを上昇させて開栓作業をする。
【0093】
栓体108aの剥離が完了し、円筒ラック48が所定位置まで上昇し停止した後、駆動ベルト12bの逆転駆動が継続すると、再び、プーリ50aと駆動ベルト12bの相対位置が固定され、チャックユニット10が図2左方向に移動する。
【0094】
栓体108aを把持したチャックユニット10が栓体排出箱4の直上に到着し、外爪120に形成された図示しない爪持上げローラが開栓装置1の内壁面に形成された排出ドグ54に係合すると外爪120がわずかに上昇し、内爪122から分離し、栓体108aのチャックを解放し、栓体排出箱4に投入する。次の容器108の開栓を行うために、図2中右方向に移動を開始する。
【0095】
以上のような制御により、容器108が開栓を終えて開栓装置1から搬出されたとき、容器収納ラック106に保持されたすべての容器108のバーコード130の向きが特定の方向、すなわち、開栓装置1の下流側の前処理装置や検体検査装置等に設置されたバーコードリーダで読み取りをし易いような向きに揃っているようにすることができる。
【0096】
よって、前処理装置や検体検査装置等へ流す前に容器108の向きを揃える手作業や、あるいは前処理装置や検体検査装置等での容器108の回転機構が不要となるので、システム全体での検体の処理効率を向上や機構の簡素化が図れる。
【0097】
特に、本発明では、開栓装置1に投入される前にバーコード130がいずれの方向に向いていたとしても、開栓装置1を出た後にはバーコード130の向きを特定の方向に揃えることができるので、開栓装置1に投入する前においても容器108の向きを手作業で揃える必要がなく、極めて有用である。
【0098】
また、バーコード130の情報を読み取るためのバーコードリーダ160を利用してバーコード130の向きを揃えることができ、バーコード130の向きを検出するための別個のセンサを必要としないので、装置を複雑化することなく上記効果を達成することができる。
【0099】
なお、本実施形態では、容器回転用モータ116をDCモータで構成し、容器回転用モータ116の回転量をロータリエンコーダ134で検出するようにしたが、容器回転用モータ116をパルスモータで構成し、その駆動パルス数によって容器回転用モータ116の回転量を検出するようにしてもよい。
【0100】
図15は、バーコード130の向きを揃える方法の他の実施形態を説明するための模式的な断面平面図である。以下、制御部147がバーコード130の向きを揃える制御方法の他の実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心にして簡単に説明する。
【0101】
本実施形態でも、前述した実施形態と同様に、バーコード130が図15中で下側を向くように制御する。ただし、本実施形態では、バーコード130を向ける目標の方向と、バーコードリーダ160の方向との間の角度θ’[rad]が記憶部151に記憶されている。
【0102】
図15に示すように、バーコード130が印刷されている幅は、角度αの幅になっている。本実施形態では、バーコード130の幅方向の中央が目標の方向を向くように制御する。
【0103】
図16は、容器108の回転時におけるロータリエンコーダ134が出力した回転パルスおよびバーコードリーダ160の読み取り状態を示すタイムチャートである。
【0104】
制御部147は、容器108を回転させているとき、容器回転用モータ116に接続されたロータリエンコーダ134が出力した回転パルスを回転パルスカウンタ150により計数するとともに、バーコードリーダ160の出力(読み取り状態)をモニターする。
【0105】
容器108が回転すると、バーコード130がバーコードリーダ160の方を向き、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り不可能な状態から読み取り可能な状態へ切り替わる。制御部147は、この切り替わりを検出したら、そのときの回転パルス数Cを記憶する。
【0106】
さらに容器108が回転し、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り可能な状態から読み取り不可能な状態へ切り替わる。制御部147は、この切り替わりを検出したら、そのときの回転パルス数Cを記憶する。
【0107】
さらに容器108の回転し続けると、バーコードリーダ160がバーコード130を読み取り不可能な状態から読み取り可能な状態へ切り替わる。この切り替わりは、回転パルス数Cのときから容器108が1回転(360°回転)したことを意味する。制御部147は、この切り替わりを検出したら、そのときの回転パルス数Cを記憶する。
【0108】
制御部147は、回転パルス数が{C+θ’/2π×(C−C)+(C−C)/2}に到達したとき(超えたとき)に容器回転用モータ116の回転を停止する。これにより、バーコード130の中央が目標の方向を向いた状態(図15に示す状態)で容器108の回転を終了することができる。その理由について以下に説明する。
【0109】
まず、回転パルス数が{C+θ’/2π×(C−C)}に達したときには、前述した実施形態の説明から分かるように、バーコード130の回転方向先端部130aが目標の方向に一致した状態となる。この状態から容器108を角度α/2だけ回転させれば、図115示す状態が得られる。容器108の角度αの回転、すなわちバーコード130の周方向の幅の分の回転に対応するパルス数は、(C−C)だから、容器108の角度α/2の回転に対応するパルス数は、その半分の(C−C)/2である。
【0110】
よって、回転パルス数が{C+θ’/2π×(C−C)+(C−C)/2}に到達したときに容器回転用モータ116の回転を停止することにより、図15に示す状態が得られる。
【0111】
本実施形態の制御方法によれば、バーコード130の周方向の幅(角度α)の大きさにかかわらず、バーコード130の中央を目標の方向に向けることができるので、バーコード130の周方向の幅が異なる容器108が混在しているような場合であってもバーコード130の向きをより精確に揃えることができる。よって、下流側の前処理装置や検体検査装置等に設置されたバーコードリーダでバーコード130をより確実に読み取らせることができる。
【0112】
以上、本発明の開栓装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、開栓装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0113】
【図1】本発明の実施形態の開栓装置の外観斜視図である。
【図2】本発明の実施形態の開栓装置の内部機構の配置を示す概略図である。
【図3】本発明の実施形態の開栓装置の容器回転機構と容器搬送機構を説明する斜視図である。
【図4】本発明の実施形態の開栓装置における容器回転用モータの回転量を検出するロータリエンコーダを示す斜視図である。
【図5】本発明の実施形態の開栓装置における挟持部を支持するアームを移動させる移動機構を示す斜視図断面平面図である。
【図6】本発明の実施形態の開栓装置のブロック図である。
【図7】本発明の実施形態の開栓装置のチャック機構を説明する側面図である。
【図8】本発明の実施形態の開栓装置のチャックユニットの構造を示す概略斜視図である。
【図9】本発明の実施形態の開栓装置のチャックユニットの構造を示す正面図である。
【図10】本発明の実施形態の開栓装置のチャックユニットの構造を示す側面図である。
【図11】バーコードを揃える向きを説明するための模式的な断面平面図である。
【図12】容器の回転時におけるロータリエンコーダが出力した回転パルスおよびバーコードリーダの読み取り状態を示すタイムチャートである。
【図13】容器回転用モータおよび容器挟持用モータに対する制御部の制御動作を示すフローチャートである。
【図14】容器回転用モータおよび容器挟持用モータに対する制御部の制御動作を示すフローチャートである。
【図15】バーコードの向きを揃える方法の他の実施形態を説明するための模式的な断面平面図である。
【図16】容器の回転時におけるロータリエンコーダが出力した回転パルスおよびバーコードリーダの読み取り状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【0114】
1 開栓装置
2 操作部
3 メンテナンスパネル部
4 栓体排出箱
5 ラック導入口
6 ラック排出口
10 チャックユニット
10a チャック機構
12 チャック移動機構
12a 駆動モータ
12b ベルト
12c ガイドレール
12d 端部
12e ストッパ
14 ガイドレール
16 ベースブロック
18 Y方向ガイドプレート
20a、20b Y方向位置補正ブロック
22 X方向ガイドプレート
24 Y方向スライダ
26 Z方向スライダ
28a、28b X方向位置補正ブロック
30 ローラ
32 X方向スライダ
34 スライダブラケット
36 チャックブラケット
36a 固定ブロック
38 ローラ
40 ベアリング
42 第1ベアリングブロック
42a 連接ピン
44a ベアリング
44b ベアリング
46 第2ベアリングブロック
48 円筒ラック
50 ピニオンギア
50a プーリ
52 ローラ
100 容器搬送機構
102 容器回転機構
104 搬送ベルト
106 容器収納ラック
108 容器
108a 栓体
108b タブ
110 ストッパ機構
110a ストッパ爪
112 挟持部
112a、112b ローラ
114a プーリ
114b 駆動ベルト
116 容器回転用モータ
116a 出力軸
118 タブ起こし部
118a 斜面
118b 頂点
120 外爪
122 内爪
124 チャック部
126 ガイド溝
130 バーコード
130a 回転方向先端部
131 バーコードラベル
132 羽根車
133 フォトセンサ取付部
134 ロータリエンコーダ
135、136 アーム
137 送りねじ
138 プーリ
139 駆動ベルト
140 容器挟持用モータ
141 クランプ完了センサ
142、143 ナット
144、145 コイルばね
146 ドグ
147 制御部
148、149 駆動回路
150 回転パルスカウンタ
151 記憶部
160 バーコードリーダ



【特許請求の範囲】
【請求項1】
内容物に関する情報が記録された情報コードが外周面の周方向の一部に付されたチューブ状の容器の上端開口部を封止するシール状の栓体に設けられたタブを把持し、該タブを前記容器に対し相対的に引き上げて前記栓体を開栓する開栓装置であって、
容器回転用モータと、前記容器回転用モータの駆動力により前記容器をその中心軸回りに回転させる動力伝達機構とを有する容器回転機構と、
前記容器が回転するのに伴って前記タブを起立させるように前記タブに当接する斜面を有するタブ起こし部と、
前記タブを把持するチャック機構と、
前記チャック機構を前記容器に対し相対的に上下動させる上下駆動機構と、
前記情報コードを読み取る読取手段と、
前記容器回転機構および前記読取手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記容器回転機構を作動して前記容器を回転させているとき、前記読取手段により前記情報コードの読み取りを行い、その読み取り状態の変化に基づいて、前記容器の回転を最終的に終了したときに前記情報コードが所定の方向を向くように制御することを特徴とする開栓装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記容器回転機構を作動して前記容器を回転させているとき、前記情報コードを読み取り不可能な状態と読み取り可能な状態とが切り替わるのを検出することにより、前記容器の回転を最終的に終了したときに前記情報コードが所定の方向を向くように制御する請求項1に記載の開栓装置。
【請求項3】
前記容器回転用モータの回転量を検出するモータ回転量検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記情報コードを読み取り不可能な状態と読み取り可能な状態とが切り替わるのを検出してからの前記容器回転用モータの回転量が所定量に到達したときに前記容器回転用モータの回転を終了するように制御する請求項2に記載の開栓装置。
【請求項4】
前記制御手段は、前記情報コードを読み取り不可能な状態と読み取り可能な状態とが切り替わるのを検出してから同様の切り替わりを再度検出するまでの前記容器回転用モータの回転量を計測することにより前記容器の1回転に対応する前記容器回転用モータの回転量のデータを取得し、このデータと前記所定の方向の角度を表すデータとに基づいて前記所定量を算出する請求項3に記載の開栓装置。
【請求項5】
前記制御手段は、前記情報コードを読み取り不可能な状態が読み取り可能な状態へ切り替わってから読み取り不可能な状態へさらに切り替わるまでの前記容器回転用モータの回転量を計測することにより、前記容器の周方向に沿った前記情報コードの幅に対応する前記容器回転用モータの回転量のデータを取得し、この回転量のデータに基づいて前記情報コードの中央が前記所定の方向を向くように制御する請求項3または4に記載の開栓装置。
【請求項6】
前記容器回転用モータ回転量検出手段は、前記容器回転用モータと同期して回転する回転子を備えた光学式ロータリエンコーダで構成される請求項3ないし5のいずれかに記載の開栓装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2006−199340(P2006−199340A)
【公開日】平成18年8月3日(2006.8.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−13191(P2005−13191)
【出願日】平成17年1月20日(2005.1.20)
【出願人】(390029791)アロカ株式会社 (899)
【Fターム(参考)】