JP2017226490A - 多段式立体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】材料を供給するためのラックがラックを支持する軸を中心に振子の様に揺動することがなく、ラックを安定して定めた位置へ移動、停止させることによって位置決め装置を廃し、構造的及び制御的に単純化しながらも、ロボット等での自動取り出しにも対応した観覧車式に巡回させる多段式立体供給装置を提供する。【解決手段】上下にスプロケット８、９を配し、当該スプロケット８、９に一対のローラーチェーン１、２が並設され、当該一対のローラーチェーン１、２に複数のラック５が吊り下げられた多段式立体供給装置であって、前記ラック５を両側面から支持する第１及び第２の支持軸３、４が、上下の異なる位置に配された多段式立体供給装置。【選択図】図１

Description

本発明は、多段式立体供給装置に関するものである。

一般に、細胞の培養は、多量の栄養物質が含まれる培養液などの液体培地や寒天などの固体培地（以下、培地）にて行われる。ここで、培地の使用時間が長くなると、細胞の増殖に影響が出てくるため、定期的な培地の交換が必要となる。現状の人手による培地交換では、大量の培養容器に対して行うことが困難になってきている。そのため、培地の交換を自動化することが可能な細胞培養装置が必要とされている。

この細胞培養装置においては、培養装置に使用されている消耗品の供給方法は、ロボットが自動で取り出し易いように、供給部へ整列保管することが必要であり、消耗品を保管するスペースが多く、装置の小型化や軽量化の妨げとなっている。

このような背景から、消耗品の保管スペースを最小にする方法として、消耗品を蓄えたラックを観覧車式に巡回させる供給方法等が考えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１１５６７７号公報

しかし、従来の観覧車式にラックを巡回させる多段式立体供給装置においては、ラックが、当該ラックを支持する軸を中心に振子の様に揺動することが有り、その為、ラックの移動中に周辺の構造物に衝突してトラブル停止することがある。特許文献１には、このようなラックの揺動を防止するため、上面側の短形枠部の四隅のうち、対角線位置に相当する２箇所を吊り持ちすることが記載されているが、この場合でも対角２箇所を中心に斜め方向に揺動する可能性がある。また、当該構成を採用した場合、構造が複雑になってしまう。

また、ラックがわずかでも揺動していると、ロボットで消耗品を当該ラックから自動取出しを行う時に、当該ラックの動きを止めて位置決めする為の装置が必要となり、構造的及び制御的に複雑になる。

そこで、本発明は、ラックの移動中に支持軸を中心に振子の様に揺動することがなく、周辺の構造物に衝突してトラブル停止することがなく、また複雑な位置決め装置を使用せず、ロボットの自動取り出しにも対応した多段式立体供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為の本発明は、上下にスプロケットを配し、当該スプロケットに一対のローラーチェーンが並設され、当該一対のローラーチェーンに複数のラックが吊り下げられた多段式立体供給装置であって、前記ラックを両側面から支持する第１及び第２の支持軸が、上下の異なる位置に配された多段式立体供給装置である。

本発明の多段式立体供給装置によれば、ラックの移動中に支持軸を中心に振子の様に揺動することがないため、周辺の構造物に衝突してトラブル停止することがなく、また位置決め装置を使用せずロボットの自動取り出しにも対応することができる。

本発明の実施の形態における多段式立体供給装置の概要を示す正面図である。 本発明の実施の形態における多段式立体供給装置の概要を示す右側面図である。 本発明の実施の形態におけるラックの構造の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態におけるラックの構造の詳細を示す図である。

次に、本願発明に係る多段式立体供給装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体として、模式的に示している。

（実施の形態）
以下、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る多段式立体供給装置Ａの構成の一例について説明する。

図１Ａ、図１Ｂは、多段式立体供給装置Ａの各構成を正面側から見た模式図であり、図２は、多段式立体供給装置Ａの各構成を右側面から見た模式図である。尚、図１Ａは、多段式立体供給装置Ａの全体構成を示し、図１Ｂは、多段式立体供給装置Ａのラック５の支持構造（図１Ａで点線Ｒで囲む領域）の構成を示している。

図３及び図４は、多段式立体供給装置Ａのラック５の構成の詳細を示す図である。

多段式立体供給装置Ａは、細胞培養装置内に配設され、当該細胞培養装置内の限られたスペースの中で細胞培養を行う為に必要な消耗品を蓄えておく装置である。多段式立体供給装置Ａは、細胞培養装置の小型化及び軽量化を図る為、最小限の大きさで構成しており、従来の多段式立体供給装置の様に移動中に振子の様に揺動することがなく、更に位置決め装置を使用せず、安定的に指定の位置で停止することが出来、細胞培養装置内のロボットでの自動取出しに対応出来る停止精度を持つ事を特徴としている。

本実施形態に係る多段式立体供給装置Ａは、複数のラック５を観覧車的に巡回させる消耗品供給部１３（ローラーチェーン１、２、スプロケット８、９、ラック５、支持軸３、４、連結金具１０）と、それを駆動する為のサーボモータ１２と、それらを制御する制御部１４と、消耗品を供給する時にラック５を指定したり多段式立体供給装置Ａの動作の指示を行ったりする操作部１５と、を含んで構成される。

本実施形態に係る多段式立体供給装置Ａは、ローラーチェーン１、２を、ラック５の左右それぞれに設け、そのローラーチェーン１、２に複数の材料供給用のラック５を吊り下げ、ローラーチェーン１、２を上下方向に走行させる。この時、上下方向に走行させたローラーチェーン１、２の位置を上下にずらすと共に、両側面からラック５を支持する支持軸３、４の位置も上下にずらして配した事を特徴とする。

ローラーチェーン１、２は、複数のラック５を支持した状態で移動し、当該ラック５を観覧車的に巡回させる。ローラーチェーン１、２は、隣り合うラック５同士が等間隔になる様に複数のラック５を支持している。ローラーチェーン１、２は、スプロケット８、９の動作に連動して、観覧車式に形成された回動ラインに沿って移動する。

ラック５には、ローラーチェーン１、２と当該ラック５を支持するための支持軸３、４が配されている。支持軸３、４は、それぞれラック５の左右の両側面に取り付けられている。

詳細には、支持軸３は、軸心がラック５の右側側面の中心部よりも上側に位置するように取り付けられ、支持軸４は、軸心がラック５の左側側面の中央部よりも下側に位置するように取り付けられている（図３を参照）。支持軸３、４は、それぞれ、水平方向に伸延し、直方体状のラック５の両側面に対して垂直な方向から取り付けられている。このように、ラック５の右側側面の上側と左側側面の下側を各々支持軸３、４で支持することによって、支持軸３、４を中心として、ラック５が揺動することを防止する。

尚、ローラーチェーン１、２は、上下それぞれに配置されたスプロケット８、９に連動して移動し、複数のラック５を昇降回転させたり、定位置で停止させたりする。尚、当該スプロケット８、９は、小型のサーボモータ１２の駆動により動作する。

ラック５を吊り下げるローラーチェーン１、２は、ラック５の左右側面の上側と下側を支持するべく、上下方向に互いに位置をずらして対向設置されている。そして、支持軸３、４は、ローラーチェーン１、２に固定されている連結金具１０に固定されており、それらを上下方向に等間隔に配置することによって複数のラック５を吊り下げている。

このように、本実施形態に係る多段式立体供給装置Ａは、左右に設けた支持軸３、４を上下方向に互いに位置をずらして、ローラーチェーン１及び２の連結金具１０にラック５を吊り下げ固定する上下二点吊り方式を採用している。換言すると、並設するローラーチェーン１、２の位置を上下方向にずらすことによって、ラック５を支持軸３、４で支持する位置を上下にずらす構成となっている。更に、サーボモータ１２を制御してラック５を指定した位置で停止させることによって、ロボット等での自動取出しにも対応する。

又、多段式立体供給装置Ａには、チューブ７を入れるためのカゴ６が設けられ、ラック５に収容されている（図４を参照）。ラック５は、カゴ６が内部に納まる様に内側を共通の形状にしており、前面と側面を板バネで押し付けることによって、カゴ６を着脱自在に収容する。また、チューブ７は、細胞培養に必要な薬液を入れるために使用され、細胞培養のプロセスに応じて異なるサイズが使用される（例えば、１５ｍｌ用と５０ｍｌ用）。

カゴ６は、例えば、内側にチューブの種類毎に異なる仕切り形状を有する。カゴ６には、例えば、１５ｍｌチューブ７が２０本蓄えられる種類のカゴと、５０ｍｌチューブ７が１２本蓄えられる種類のカゴがある。一方、カゴ６の外形形状は共通として、カゴ６を入れ替えることにより１５ｍｌと５０ｍｌチューブ７を蓄える量を自由に設定出来るようにしている。

カゴ６は、各ラック５に一つ収容される。そして、すべてのラック５の中でチューブ７の数が種類毎に調整されるように、収容されるカゴ６の種類が選択される。例えば、すべてのラック５の中で、１５ｍｌ用のチューブ７を収容する種類のカゴ６の数、及び５０ｍｌ用のチューブ７を収容する種類のカゴ６の数が自由に増減される。尚、カゴ６は、ラック５への出し入れの作業性を考慮して、取手１１を備えており、作業者は、この取手１１を持つことでラック５への出し入れが容易に出来るようになる。

また、従来は各ラック５にラックの種類や内容物などの様々な情報を保存したＩＣチップを取り付けておき、それらの情報を非接触で読み取ることで、ラック５の位置管理を行っているが、本実施形態に係る多段式立体供給装置ＡではＩＣチップによる番号管理ではなく、駆動するサーボモータ１２の位置情報を読み取ることによってそれらを管理しており、ＩＣチップ情報の読み取りミスや通信エラーが起きない様にしている。

この装置は、駆動用サーボモータ１２やラック５の位置を管理する為の制御部１４を備えており、通常は、細胞培養装置としてあらかじめ登録されたプログラムに基づき、自動動作を行う。そして、この装置は、細胞培養装置の培養を自動で行う為のその他のユニットと連携し、細胞培養作業を自動で行う為のロボットへの消耗品の自動供給も行う。また操作部１５のスイッチを操作することによって任意のラック５をロボットへの自動供給位置へ移動させることが出来ようにしている。

尚、本実施の形態では、この多段式立体供給装置Ａを培養用チューブの自動供給、位置決めを例に説明しているが、これに限らず整列、固定出来る物であれば応用することが可能である。

一般に、細胞の培養は、多量の栄養物質が含まれる培養液などの液体培地や寒天などの固体培地（以下、培地）にて行われる。ここで、培地の使用時間が長くなると、細胞の増殖に影響が出てくるため、定期的な培地の交換が必要となる。現状の人手による培地交換では、大量の培養容器に対して行うことが困難になってきているため、培地の交換を自動化することが可能な細胞培養装置が必要とされている。

本実施の形態の使用の一例を細胞培養装置の例で説明する。細胞培養装置で無人培養を行う場合、培養期間に応じ様々な消耗品を保管する必要がある。例えば、薬液を入れるチューブ７を例にすると自動培養を行うにあたり必要になる１５ｍｌチューブ７及び５０ｍｌチューブ７を準備し、保管しておきたいラック５の番号を操作部１５で指示する。指示されたラック５は自動制御によりサーボモータ１２でローラーチェーン１、２を駆動し所定の位置へ移動し停止する。

ラック５が所定の位置に自動停止した後、作業者は、あらかじめ準備したチューブ７をいれたカゴ６をラック５に入れる。もしくはカゴ６は、あらかじめラック５にセットされており、カゴ６に直接チューブ７を入れることも出来る。この時ラック５は位置決めする事なく所定の位置で水平状態となる様に停止する。

以上の様に本発明によれば、多段式立体供給装置Ａは、ローラーチェーン１、２を、ラック５の左右に設け、そのローラーチェーン１、２に複数の材料供給用のラック５を吊り下げ、ローラーチェーン１、２を上下方向に走行させる事により、ラック５を観覧車式に巡回させる。これによって、最小のスペースで大容量の材料を保管することが出来る。

この際、本発明の多段式立体供給装置Ａは、並設するローラーチェーン１、２の位置を上下にずらすと共に、ラック５を支持する支持軸３、４の位置を上下にずらすことによって、ラック５を支持する支持軸３、４を中心に振子の様に揺動することがなくなる。これによって、ラック５の移動中の架台等への衝突による引掛りトラブルを防ぎ、更に自動制御によりＩＣチップなどを読み取る必要もなくラック５を安定して定めた位置へ移動、停止させ、ロボット等での自動取出しにも対応可能とする位置精度と安定性を確保した。

そして、ラック５は、左右で高さの違う位置で支持軸３、４に支持され、当該支持軸３、４を介してローラーチェーン１、２に固定されており、常に姿勢を一定に保つことができ、収容物を安定的に保持することができる。

加えて、支持軸３、４は、それぞれ、ローラーチェーン１、２に連結金具１０で回転可能に固定されている。これによって、市販のローラーチェーン１、２を使用可能として、構成部品を減らし信頼性を確保することが出来る。

また、左右のローラーチェーン１、２は、サーボモータ１２で駆動されるが、回転のズレによるラック５の歪や位置のバラツキをなくす為、一台のサーボモータ１２で左右同時に駆動することによって回転を同期化する様な構成としている。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

本発明の多段式立体供給装置は、再生医療や創薬分野における消耗品の自動供給及び、各種自動機における材料供給装置において有用である。

Ａ 多段式立体供給装置
１、２ ローラーチェーン
３、４ 支持軸
５ ラック
６ カゴ
７ チューブ
８、９ スプロケット
１０ 連結金具
１１ 取手
１２ サーボモータ
１３ 消耗品供給部
１４ 制御部
１５ 操作部

Claims (5)

1. 上下にスプロケットを配し、当該スプロケットに一対のローラーチェーンが並設され、当該一対のローラーチェーンに複数のラックが吊り下げられた多段式立体供給装置であって、
   前記ラックを両側面から支持する第１及び第２の支持軸が、上下の異なる位置に配された多段式立体供給装置。
2. 前記一対のローラーチェーンは、前記ラックに対し上下方向に互いに位置をずらして配された請求項１に記載の多段式立体供給装置。
3. 前記第１及び第２の支持軸は、それぞれ、前記ラックの一方の側面の上部及び他方の側面の下部を支持し、前記一対のローラーチェーンに回転可能に連結されている請求項１に記載の多段式立体供給装置。
4. 前記ラックは、着脱自在にカゴを収容できる請求項１に記載の多段式立体供給装置。
5. 複数の前記ラックは、前記スプロケットを動作させるサーボモータの位置情報に基づいて識別される請求項１に記載の多段式立体供給装置。

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