坩堝シャトル組立体及び動作方法
【課題】効率的に坩堝を分析炉の受け台上に移動させたり分析炉の受け台から移動させるための坩堝ローディング／アンローディング組立体を提供する。
【解決手段】坩堝取り扱いシャトル１６は、回転可能なヘッド２２に取り付けられた一対の対向するデュアル坩堝把持アーム２４、２６を有し、誘導炉の受け台と坩堝ローディングステーション５０の間を移動する。一方のアーム対が計量済みの試料を保持した坩堝を取り上げ、シャトルは誘導炉に移動し、そこで他方のアーム対が使用済み坩堝を把持して取り除く。次に、シャトルヘッドは回転して新しい試料保持坩堝を受け台上に置いた後、炉の領域から出て、坩堝ローディングステーション５０と炉の間に位置決めされた試料廃棄シュートに移動し、使用済み坩堝は廃棄のため落とされる。次に、シャトルヘッドは回転され、新しい坩堝を取り出すためにローディングステーションに移動する。
【解決手段】坩堝取り扱いシャトル１６は、回転可能なヘッド２２に取り付けられた一対の対向するデュアル坩堝把持アーム２４、２６を有し、誘導炉の受け台と坩堝ローディングステーション５０の間を移動する。一方のアーム対が計量済みの試料を保持した坩堝を取り上げ、シャトルは誘導炉に移動し、そこで他方のアーム対が使用済み坩堝を把持して取り除く。次に、シャトルヘッドは回転して新しい試料保持坩堝を受け台上に置いた後、炉の領域から出て、坩堝ローディングステーション５０と炉の間に位置決めされた試料廃棄シュートに移動し、使用済み坩堝は廃棄のため落とされる。次に、シャトルヘッドは回転され、新しい坩堝を取り出すためにローディングステーションに移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ゴードン．Ｃ フォード（Gordon C. Ford）により２００７年４月１２日に出願された米国仮出願第６０／９１１３２０号（名称：対向するデュアルグリッパを備えた坩堝ローディング／アンローディング組立体）に基づく米国特許法第１１９（ｅ）条の下での優先権を主張するものである。この仮出願の開示全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【０００２】
本発明は、効率的に坩堝を分析炉の受け台上に移動させたり分析炉の受け台から移動させるための坩堝ローディング／アンローディング組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
製鋼業においては、各種分析装置が、特に炭素及び／又は硫黄の含有量測定のために使用されている。このような分析装置としては、ミシガン州セント・ヨゼフのレコ社（Leco Corporation）から市販されている型番ＣＳ６００が挙げられる。これまで、より効率的な試料のスループットを提供するために、このような炉に対する坩堝の自動ローディング／アンローディングを行うように設計されたシステムが複数ある。このようなシステムの一例は、例えば米国特許第４２３８４５０号に記載されている。また、米国特許５３９５５８６号に示されるように、試料燃焼ボートも自動ローディングの対象であった。米国特許公開公報第２００３／０１７５１５６号は、更に別の坩堝ローディングシステムを開示している。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４２３８４５０号
【特許文献２】米国特許５３９５５８６号
【特許文献３】米国特許公開公報第２００３／０１７５１５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような自動化されたシステムは、使用済み坩堝の手作業による取り扱いや怪我の可能性という面では非常に進歩している。しかし、このようなシステムは、使用済み坩堝を除去、廃棄した後で新しい坩堝を炉に入れるために誘導炉の受け台に置く順次的多段階プロセスを使用しているか、使用済み坩堝を取り扱わず、使用済みの坩堝を手作業により取り除かなければならないものである。このようなシステムは、手作業による坩堝の導入及び除去には好ましいが、多様な分析試料のスループットを増加するのに改善の余地が残されている。
【０００６】
従って、改善された坩堝ローディング及びアンローディングシステム、特に、使用済み坩堝を扱う作業及びそれと略同時に行なわれる新しい試料保持坩堝を炉の受け台にローディングする作業において作業者の介入を必要としない坩堝ローディング及びアンローディングシステムが未だに必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシステムは、回転可能なプラットホームに取り付けられた一対の対向するデュアル坩堝把持アームを有し坩堝ローディングステーションと誘導炉受け台の間を移動する坩堝取り扱いシャトルを提供することによりこの目的を達成する。一方のアーム対が、計量済みの試料を保持した坩堝を取り上げ、シャトルは誘導炉に移動し、そこで他方のアーム対が使用済み坩堝を把持して取り除く。次に、シャトルは回転して新しい試料保持坩堝を受け台上に置いた後、炉の領域から出て坩堝ローディングステーションと炉の間に位置決めされた坩堝廃棄シュートに直線的に移動し、使用済み坩堝は廃棄のため廃棄シュート内に落とされる。次に、シャトルは回転、移動し、同一のアーム対によって新しい坩堝を取り出す。この動作方法では、一方のアーム対で汚れていない坩堝を扱い、他方のアーム対で使用済みの汚れた坩堝を扱う。
【０００８】
このような組立体は、２個の坩堝を同時に扱い、誘導炉の受け台から坩堝を取り除く一方で、新しい試料保持坩堝を受け台に置くことができる。また、分析が行われている間に、使用済み坩堝の処理と新しい坩堝の取り上げを素早く順次的に行うことができる。得られるシステムは、把持アームにより取り出されるように順次的に位置決めされる予め装填された複数の坩堝を取り扱う坩堝ローディングステーションと共に使用でき、これにより、分析試料のスループットが大幅に改善される。
【０００９】
本発明の別の様相によれば、物品を少なくとも第一の位置と第二の位置の間で移動させるシステムが提供される。このシステムは、回転軸の両側で２個の物品を同時に把持するための対向する把持アームの複数の対と、前記アームを支持する回転ヘッドと、第一の位置と第二の位置の間で前記把持アームを移動させるために前記回転プラットホームに結合された線形駆動装置とを有する。
【００１０】
本発明の更に別の様相によれば、分析装置に組み合わされた炉に対して坩堝をローディング及びアンローディングする方法は、ローディングステーションにおいて、回転軸の両側で同時に坩堝を把持するための対向する坩堝把持アームの対を複数備えたシャトルの一対の坩堝アームによって坩堝を取り出す段階と、シャトルを炉の坩堝保持台に移動させる段階と、前記アームの対を回転させる段階と、シャトルの別の対のアームによって使用済み坩堝を受け台から取り上げる段階と、シャトルを回転させ、新しい坩堝を炉の坩堝保持台上に置く段階とを含む。
【００１１】
本発明のこれらの及び他の特徴、目的及び利点は、添付図面を参照しつつ次の説明を読めば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
最初に図１を参照すると、ミシガン州セント・ヨゼフのレコ社（Leco Corporation）から市販されている型番ＣＳ６００等の分析装置１０が示されている。この分析装置は、誘導炉１１と、本発明の坩堝ローディング／アンローディングシャトル組立体２０とを有する。誘導炉１１は、図３の矢印Ａで示すように鉛直方向上下に移動して、坩堝内の試料の燃焼及び分析のために試料保持坩堝１４を炉内に導入する坩堝保持台１２を有する。図１及び図３〜５においては、受け台は下降位置で示されている。複数の坩堝１４の各々には、計量済みの試料１３（図２の仮想線で示す）が事前に入れられ、坩堝１４は、縦型試料ローディングステーション５０に保持されている。ローディングステーション５０は坩堝保持ディスク４４を最大６枚含み、各ディスクは１０個の坩堝保持ソケットを含む。ディスク４４は、鉛直方向に延びる回転軸５２上に互いに鉛直方向に離間して取り付けられている。軸５２は、図１及び図２の矢印Ｂで示すように上昇及び下降できる。これにより、坩堝１４’（図２）等の坩堝を、シャトル組立体２０の把持アーム２６により取り出される位置に位置決めできる。坩堝１４がローディングステーション５０から取り出されると、シャトル組立体２０のシャトル１６に位置合せされたディスク４４は、次の坩堝を所定の取り出し位置に置くために回転する。ディスク４４の坩堝が全て取り出されると、軸５２は、液圧式、電気式又は空気圧式のシリンダ４５（図１）によって上昇され、坩堝が満たされた次のディスク４４が、坩堝をシャトル１６に供給するための所定の位置に位置決めされる。
【００１３】
図２〜５及び図７に最も良く示すように、シャトル組立体２０は、回転ヘッド２２を備えたシャトル１６を有し、回転ヘッド２２には、バネによって力が加えられた対向する湾曲把持アームの対向する対２４、２６が取り付けられている。各アーム対はアーム２５、２７（図７に最も良く示す）を有し、アーム２５、２７は、シャトル１６が図１及び図２において矢印Ｃで示す方向に試料ローディングステーション５０と炉の受け台１２の間を直線的に往復移動するとき、円筒形の坩堝１４の両側を取り囲んでシャトル１６に坩堝を保持するように湾曲している。各アーム２５、２７は、枢支ピン２３によって回転ヘッド２２のハウジング２１（図８Ａ）の上面１２１に枢動可能に取り付けられている（図７及び図８）。バネ２３’は、アーム２５、２７を互いに付勢して坩堝を把持するため、回転ヘッド２２のハウジング２１に対する各アーム２５、２７の枢動接続部から離間した位置に配置されたアーム２５及び２７の支柱２９間に結合されている。把持アームの動作の詳細を以下説明する。
【００１４】
シャトル１６は、図３に示すように、新坩堝取り出し位置（図２）と誘導炉の受け台１２の間でシャトル１６を直線的に移動させるための往復台１３０（図７〜１０）に取り付けられている。受け台１２では、把持アーム２５、２７は、図３に示すように開き、そして使用済み坩堝１４”を取り上げるように順次的に駆動された後、回転ヘッド２２は、図４の矢印Ｄで示すように回転して、新しく取り上げた坩堝１４’を図５に示すように受け台１２上に置く。シャトル１６は、新しい試料保持坩堝１４’を受け台１２上に置いた後、図３及び図４に示す位置から図５に示す中間位置まで移動し、使用済み坩堝１４”（図５）は、それを保持している把持アームの開放によりベースプレート５８の排出シュート２８内に落とされる。その後、シャトル１６の回転ヘッド２２は再び１８０°回転された後、図２に示す最右端位置に移動し、アーム２６は次の試料保持坩堝を取り出すことができる。この坩堝は、新しい坩堝をアーム２６に提供するために回転型坩堝ローディングステーション５０において坩堝保持ディスク４４の回転及び／又は上昇によって位置決めされたものである。従って、アーム対２６だけが汚れていない坩堝を扱い、アーム対２４だけが汚れた使用済み坩堝を扱うため、分析順序（analytical sequence）の完全性が保証される。次に、シャトルの動作シーケンスを含む坩堝の取り扱い方法を図６と組み合わせて説明する。
【００１５】
図６のブロック１００から分かるように、図２に示すような新しい試料保持坩堝１４’は、シャトル１６が新しい試料保持坩堝１４’を取り出すためにローディングステーション５０に移動するときに、後で説明するように開かれるアーム対２６によって取り出される。次にアームは閉じられて坩堝を把持し、ディスク４４は、坩堝１４’とディスク４４が接触しないように下降される。その後、シャトルがディスク４４から離れて炉の受け台に向かって移動するとき、坩堝は、ローディングステーション５０の坩堝保持ディスク４４のスロット保持孔４３（図２）から取り外される。次に、シャトルは、図６のブロック１０２で示すように受け台１２に向かって移動し、アーム２４が受け台に向けられた状態で受け台に接近すると、アーム２４が開いて、分析完了後に炉１１から自動的に降下された受け台上の使用済み坩堝を取り囲む。次に、アーム２４は使用済み坩堝１４”を取り囲むようにして閉じ、往復台１３０及び回転ヘッド２２は、後述するように上昇され、ブロック１０４で示すように受け台１２から使用済み坩堝１４”を持ち上げる。
【００１６】
次に、図４に図示しブロック１０６で示すように、シャトル１６の回転ヘッド２２は１８０°回転される。ヘッド２２の回転終了後、新しい坩堝１４’は受け台１２上に位置合せされており、回転ヘッド及び往復台は、下降されて坩堝１４’を受け台上に置き、この時、ブロック１０８で示すように、アーム２６が開いて新しい坩堝を受け台上に置く。この動作が完了すると、ブロック１１０及び図５に示すように、シャトルは移動して、使用済み坩堝１４”をベースプレート５８の排出シュート２８上に位置合せする。次に、ブロック１１２で示すように、廃棄のため、アーム対２４が開いて坩堝１４”をシュート２８に落とす。次に、ブロック１１４で示すように、シャトル１６の回転ヘッド２２が再び１８０°回転され、アーム対２６を坩堝ローディングステーション５０と対向する位置に位置決めする。アーム２６は、シャトルがブロック１１６で示すように坩堝ローディングステーションに移動して図２に示す位置に達するときに開かれる。次に、図６の線１１８で示すように、坩堝取扱シーケンスは、全ての分析対象の試料保持坩堝が順次的に分析装置１０内に導入され解析が全試料に対して行われるまで繰り返される。図６に示すシーケンスは、後で図１３と組み合わせて説明する制御回路７０の一部であるマイクロプロセッサ７２にプログラミングされる。
【００１７】
各把持アーム対２４、２６がアーム２５及び２７を有しているが、把持アーム対２４、２６は、空気圧駆動の円錐形アクチュエータピストン１００によって、アームを坩堝保持位置（図３及び図４に示す）に保持している張力バネ２３’の力に打ち勝って開けられる。この様子は、図７にも示すが、図８及び図８Ａから最も良く分かる。バネ２３’の端部は、図７から最も良く分かるようにアーム２５及び２７の支柱２９に嵌められており、これらアームには張力がかけられている。ピストン１００は、枢支ピン２３とバネ保持支柱２９の間の位置において、枢動アーム２５と２７の間に延びている。ピストン１００の本体１０２は、ディスク状であり、ピストンを回転ヘッド２２の空気圧シリンダ１０７内に移動可能且つ密封可能に取り付けるために外周密封Ｏリング１０９を有する。回転ヘッド２２の頂部１２１（図８及び図８Ａ）は、ピストン１００を覆う取外し可能なカバー１０５を有する。カバー１０５はアパチャ１０６を有し、ピストン１００上部の一体円錐先端部１０３が、ヘッド２２を貫通して延び、駆動時、アーム対２４、２６を坩堝解放開位置に付勢できるようになっている。図８Ａから分かるように、先端部１０３はアーム２５、２７の内縁３１と係合して楔として作用し、アームを坩堝受取位置或いは坩堝解放位置に開く。制御された供給ライン１０８、１１０（図８）により各々のピストンシリンダ１０７及びピストン１００に選択的に空気圧が加えられる。ピストン１００は、カバー１０５（図８及び図８Ａ）とピストン本体１０２の間に延びる圧縮バネ１０１により下降位置に戻される。ピストン１００に対する空気の接続及び回転アクチュエータ１２０（後で検討）に対する電気接続は、柔軟な空気及び電気アンビリカル４６（図９及び図１０）により形成される。アンビリカル４６の一端は、回転アクチュエータ１２０に電気制御信号を提供し各ピストン１００に個別に空気圧を提供するため、シャトル１６に接続されている。アンビリカル４６は、図９及び図１０から分かるように、シャトルと共に移動することができ、水平方向に延在するガイドレール１１２によってシャトルドライブスクリュ１３４の邪魔にならないように維持されている。アンビリカル４６の固定端は、取付ブロック７４によってハウジング５４に接続されている。アンビリカル４６内の電気導線及び空気導管は、従来の方法によって空気圧源及び電源に接続されている。
【００１８】
同様に、往復台１３０には、鉛直方向に延びる回転ドライブ軸１２２（図８〜図１０）を有する回転アクチュエータ１２０が取り付けられており、この軸１２２は、シャトル１６のヘッド２２を１８０°の円弧に亘って両方向に回転させるためにヘッド２２に結合されている。回転アクチュエータ１２０は、一対の把持アーム対２６が常に新しい坩堝を扱い反対側の把持アーム対２４が汚れた使用済み坩堝を扱うように、回転ヘッド２２を特定の方向に１８０°だけ回転させた後、回転方向を逆転する。アーム対２４及び２６の枢動接続部２３はカバー３６により保護されており（図２〜５）、カバー３６は、鉛直方向の支柱３８内に延びる固定具３７により固定されている。支柱３８は、回転ヘッド２２の中央ネジ付きソケット３９内に捩じ込まれている（図８）。
【００１９】
次に、特に図９〜１２を参照しつつ、図１〜５に示す動作を提供するためのシャトル１６の取り付けを説明する。シャトル１６は、ポリマー製ガイドブロック１３２を有する往復台１３０に取り付けられており、該ブロック１３２は、往復台取付プレート１３３内に取り付けられている（図９）。往復台取付プレート１３３の下面には、ハウジング５４の床面４２に沿って摺動するテフロン（登録商標）パッド１３７が備えられている。回転ドライブスクリュ１３４は、ハウジング５４の後壁５５に固定具４１により固定された細長いガイド１４４に取り囲まれている。ガイド１４４は、ドライブスクリュ１３４を収容しその全長に亘ってドライブスクリュを回転可能に支持するための内部孔を有する。更にガイド１４４は、（図９Ａから最も良く分かるように）ガイドブロック１３２を外側で摺動可能に受けており、ガイドブロック１３２は、往復台１３０が図２及び図３で示す位置の間を移動するときに往復台１３０を摺動可能に支持するためにプレート１３３（図９）に固定されている。ガイドブロックは線形ドライブスクリュ１３４を取り囲んでいるが、このスクリュ１３４は、ガイドブロック１３２の反対側の端部において、ハウジング５４の後壁５５に支持されたベアリング１３５によって、ハウジング５４内に支持されている。ガイドブロックはドライブナット１３４’（図９Ａ）を備え、ドライブナット１３４’は、ブロック１３２と、固定具１４１（図９）によりブロック１３２に固定された往復台１３０とを駆動してシャトル１６を移動させる。要素１３２、１３４、１３５及び１４４は、ケルク・モーション・プロダクツ社（Kerk Motion Products, Inc.）から入手可能な高速ドライブスクリュ等の市販品とすることができる。
【００２０】
ドライブスクリュ１３４の端部はベアリング１３５を貫通し、歯付きドライブベルト１３８によって回転可能に駆動されるギア１３６に接続されている（図９から最もよく分かる）。ベルト１３８は、ハウジング５４のスロット１３９（図１１）を貫通して延び、ドライブスクリュ１３４の可逆回転のためにギア１４２を介して可逆駆動モータ１４０に接続されており、往復台１３０は、受け台１２と試料ローディング装置５０の間を直線的に移動する。シャトル組立体２０のためのハウジング５４は、水平方向に延びるスロット５７を備えた前側カバープレート５６（図１、図３〜５及び図７）を有し、これにより、シャトル１６を往復台プレート１３３に連結するアーム１３１（図９から最も良く分かる）がシャトル１６の全移動範囲に亘ってドライブスクリュ１３４と係合できるようになっている。
【００２１】
シャトル１６、その回転ヘッド２２、把持アーム対２４、２６、ハウジング５４内のシャトル駆動機構、及びモータ１４０を含むシャトル組立体２０は、固定ベースプレート５８に枢動可能に取り付けられ、図１１の矢印Ｅで示す方向に枢動して上昇及び下降し、坩堝を受け台１２から持ち上げる或いはアーム対２４、２６から受け台１２上に坩堝を置く。この目的のために、往復台１３０及びその駆動機構が内部に取り付けられた取付ハウジング５４は、枢軸１５０（図１２）を中心に枢動するように取り付けられている。軸１５０は、取付ブロック１５４のアパチャ１５２を貫通して延びる部分１５１を有する。ブロック１５４は、プレート５８のアパチャ５９に隣接するようにプレート５８の下面５６に固定具１５６により固定される。軸１５０の端部１５３は、Ｔ型枢動ブロック１６０のネジ孔１６２内に延び、該ブロック１６０は、ネジ山付きソケット６４内に延びる固定具１６４によって、ハウジング５４の外側下面６２に固定されている。ブロック１６０は、ハウジング５４がベースプレート５８に取り付けられると、アパチャ５９を貫通する。ブロック１６０のアパチャ１６２は、隣接するブロック１５４のアパチャ１５２と位置が合っている。枢軸１５０をアパチャ１６２に捩じ込むと、軸１５０の端部１５１は、図１１に示すように、ハウジング５４及びそれに取り付けられた各部品のベースプレート５８に対する枢動接続部を提供する。
【００２２】
線形アクチュエータ１７０が、枢支ピン１５０と離間するように取り付けられているが、線形アクチュエータ１７０は、ベースプレート５８の開口部５３を通ってハウジング５４の下面６２と係合する直線移動可能な軸１７２を有する。アクチュエータ１７０は、取り付けブラケット１７４及びネジ山付き固定具１７６によってプレート５８の下面５６に固定されている（図１２）。アクチュエータ１７０が駆動されると、ハウジング５４は上方に枢動し、往復台１３０及びシャトル１６を上昇させ、把持アーム対２４、２６は、受け台１２から坩堝を持ち上げるのに十分な距離だけ上昇する。このように、回転ヘッド２２は上昇して使用済み坩堝を取り上げ、回転し、下降して新しい坩堝を受け台１２上に置く。その後、回転ヘッド２２は移動し、使用済み坩堝を排出シュート２８に廃棄するためにアームを開放する。その後、シャトルヘッド２２は回転し、シャトルは試料ローディングステーション５０に移動して新しい坩堝を取り上げ、再び受け台１２に移動して使用済み坩堝を取り上げ、このサイクルを繰り返す。図３、図４、図１１及び図１２に示すように、プレート５８は、炉の受け台１２を取り囲むためのスロット孔１５を有し、従来の方法によって炉１１のフレーム１８（図１）に固定されている。排出シュート２８（図３〜図５）には、使用済み坩堝を処分ビン（図示せず）に向けるためのエルボ３０（図１１及び図１２）が取り付けられている。モータ１４０は、適切なカバー３２に覆われている（図３〜図５、図１０及び図１１）。
【００２３】
図１３は、シャトル組立体２０を、図６を参照して上で説明したような動作シーケンスで制御するための制御回路７０の電気ブロック図である。回路７０は、マイクロプロセッサ７２と、適切なメモリと、坩堝の上昇、下降及び輸送のために駆動モータ１４０と線形アクチュエータ１７０とに接続されるインターフェース回路とを含む。更に回路７０は、シャトル１６の回転ヘッド２２を回転させるために回転アクチュエータ１２０に対して時間を合わせた信号（timed signals）を提供する。更にマイクロプロセッサ７２は、空気圧源を駆動するためにソレノイドバルブ７１、７３を駆動し、これにより、把持アーム対２４及び２６を順次的に開閉してアーム内に坩堝を把持したりアーム内の坩堝を解放したりするためにピストン１００（図８）を制御する。制御回路７０は、試料ローディングステーション５０の制御を含む、坩堝ローディング及びアンローディングシステムを取り付ける炉１１及び装置１０のための全体の制御に組み込むことができる。
【００２４】
このように、本発明のシステムを用いると、試料保持坩堝をローディングステーションから取り上げ、誘導炉の受け台に輸送した後、使用済み坩堝を取り上げ、組立体を回転して新しい坩堝を誘導炉の受け台に置き、組立体を所定の中間位置に移動して使用済み坩堝を廃棄した後、回転し、再度ローディングステーションに移動することができる。誘導炉から坩堝を取り上げて廃棄するために回転される対向する把持アームを提供することにより、試料保持坩堝のスループットが大幅に改善される。この機構は、第一の位置と第二の位置の間で坩堝や他の物品を移動するためにも使用できる。例としては、坩堝を試料計量秤からステーション５０にローディングするために、同様の坩堝取り扱い組立体を使用できる。
【００２５】
当業者であれば、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、本明細書に記載した本発明の好ましい実施形態に対して各種変更を行うことができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の坩堝ローディング及びアンローディングシャトルを坩堝ローディングステーションと共に備えた誘導炉を備えた分析装置の前面立面図である。
【図２】図１に示す構造の部分斜視図であり、シャトルが、新しい試料保持坩堝を坩堝ローディングステーションから取り上げている様子を示す。
【図３】図１に示す構造の部分斜視図であり、シャトルが、誘導炉の受け台から使用済み坩堝を取り上げる位置に移動され、炉の受け台に新しい試料保持坩堝を置くために回転しようとしている状態を示す。
【図４】図３に示す構造の斜視図であり、炉の受け台に新しい坩堝を置くための位置に向けたシャトルの回転を示す。
【図５】図３に示す構造の斜視図であり、新しい試料保持坩堝が誘導炉の受け台上に置かれ、排出シュート内へ坩堝を落下させるための位置に使用済み坩堝が移動された状態を示す。
【図６】坩堝を本発明のシャトルで扱う方法のブロック流れ図である。
【図７】本発明のシャトルのバネによって力が加えられた２本の把持アームの、一部を切り欠いた部分拡大斜視図であり、ハウジングを取り除いた状態を示す。
【図８】図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切断した、図７に示す構造の部分切欠き縦方向断面図である。
【図８Ａ】把持アーム駆動ピストンの上面図であり、一方のアームを仮想線で示す。
【図９】シャトル組立体の線形駆動装置の、一部を切り欠いた部分拡大斜視図である。
【図９Ａ】シャトルのドライブナット及びドライブスクリュの部分拡大断面図である。
【図１０】シャトル組立体及びハウジングの部分拡大斜視図である。
【図１１】シャトル組立体の後方下面斜視図である。
【図１２】シャトル組立体の一部の分解下面斜視図であり、把持アームを上昇及び下降させて坩堝を炉の受け台から持ち上げたり受け台に置いたりするためのハウジングの枢動取付けを示す。
【図１３】本発明のシステムのための制御回路の電気回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 分析装置
１１ 炉
１２ 坩堝保持台
１６ シャトル
２０ シャトル組立体
２２ 回転ヘッド
２４、２６ 把持アーム対
５０ 坩堝（試料）ローディングステーション
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ゴードン．Ｃ フォード（Gordon C. Ford）により２００７年４月１２日に出願された米国仮出願第６０／９１１３２０号（名称：対向するデュアルグリッパを備えた坩堝ローディング／アンローディング組立体）に基づく米国特許法第１１９（ｅ）条の下での優先権を主張するものである。この仮出願の開示全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【０００２】
本発明は、効率的に坩堝を分析炉の受け台上に移動させたり分析炉の受け台から移動させるための坩堝ローディング／アンローディング組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
製鋼業においては、各種分析装置が、特に炭素及び／又は硫黄の含有量測定のために使用されている。このような分析装置としては、ミシガン州セント・ヨゼフのレコ社（Leco Corporation）から市販されている型番ＣＳ６００が挙げられる。これまで、より効率的な試料のスループットを提供するために、このような炉に対する坩堝の自動ローディング／アンローディングを行うように設計されたシステムが複数ある。このようなシステムの一例は、例えば米国特許第４２３８４５０号に記載されている。また、米国特許５３９５５８６号に示されるように、試料燃焼ボートも自動ローディングの対象であった。米国特許公開公報第２００３／０１７５１５６号は、更に別の坩堝ローディングシステムを開示している。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４２３８４５０号
【特許文献２】米国特許５３９５５８６号
【特許文献３】米国特許公開公報第２００３／０１７５１５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような自動化されたシステムは、使用済み坩堝の手作業による取り扱いや怪我の可能性という面では非常に進歩している。しかし、このようなシステムは、使用済み坩堝を除去、廃棄した後で新しい坩堝を炉に入れるために誘導炉の受け台に置く順次的多段階プロセスを使用しているか、使用済み坩堝を取り扱わず、使用済みの坩堝を手作業により取り除かなければならないものである。このようなシステムは、手作業による坩堝の導入及び除去には好ましいが、多様な分析試料のスループットを増加するのに改善の余地が残されている。
【０００６】
従って、改善された坩堝ローディング及びアンローディングシステム、特に、使用済み坩堝を扱う作業及びそれと略同時に行なわれる新しい試料保持坩堝を炉の受け台にローディングする作業において作業者の介入を必要としない坩堝ローディング及びアンローディングシステムが未だに必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシステムは、回転可能なプラットホームに取り付けられた一対の対向するデュアル坩堝把持アームを有し坩堝ローディングステーションと誘導炉受け台の間を移動する坩堝取り扱いシャトルを提供することによりこの目的を達成する。一方のアーム対が、計量済みの試料を保持した坩堝を取り上げ、シャトルは誘導炉に移動し、そこで他方のアーム対が使用済み坩堝を把持して取り除く。次に、シャトルは回転して新しい試料保持坩堝を受け台上に置いた後、炉の領域から出て坩堝ローディングステーションと炉の間に位置決めされた坩堝廃棄シュートに直線的に移動し、使用済み坩堝は廃棄のため廃棄シュート内に落とされる。次に、シャトルは回転、移動し、同一のアーム対によって新しい坩堝を取り出す。この動作方法では、一方のアーム対で汚れていない坩堝を扱い、他方のアーム対で使用済みの汚れた坩堝を扱う。
【０００８】
このような組立体は、２個の坩堝を同時に扱い、誘導炉の受け台から坩堝を取り除く一方で、新しい試料保持坩堝を受け台に置くことができる。また、分析が行われている間に、使用済み坩堝の処理と新しい坩堝の取り上げを素早く順次的に行うことができる。得られるシステムは、把持アームにより取り出されるように順次的に位置決めされる予め装填された複数の坩堝を取り扱う坩堝ローディングステーションと共に使用でき、これにより、分析試料のスループットが大幅に改善される。
【０００９】
本発明の別の様相によれば、物品を少なくとも第一の位置と第二の位置の間で移動させるシステムが提供される。このシステムは、回転軸の両側で２個の物品を同時に把持するための対向する把持アームの複数の対と、前記アームを支持する回転ヘッドと、第一の位置と第二の位置の間で前記把持アームを移動させるために前記回転プラットホームに結合された線形駆動装置とを有する。
【００１０】
本発明の更に別の様相によれば、分析装置に組み合わされた炉に対して坩堝をローディング及びアンローディングする方法は、ローディングステーションにおいて、回転軸の両側で同時に坩堝を把持するための対向する坩堝把持アームの対を複数備えたシャトルの一対の坩堝アームによって坩堝を取り出す段階と、シャトルを炉の坩堝保持台に移動させる段階と、前記アームの対を回転させる段階と、シャトルの別の対のアームによって使用済み坩堝を受け台から取り上げる段階と、シャトルを回転させ、新しい坩堝を炉の坩堝保持台上に置く段階とを含む。
【００１１】
本発明のこれらの及び他の特徴、目的及び利点は、添付図面を参照しつつ次の説明を読めば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
最初に図１を参照すると、ミシガン州セント・ヨゼフのレコ社（Leco Corporation）から市販されている型番ＣＳ６００等の分析装置１０が示されている。この分析装置は、誘導炉１１と、本発明の坩堝ローディング／アンローディングシャトル組立体２０とを有する。誘導炉１１は、図３の矢印Ａで示すように鉛直方向上下に移動して、坩堝内の試料の燃焼及び分析のために試料保持坩堝１４を炉内に導入する坩堝保持台１２を有する。図１及び図３〜５においては、受け台は下降位置で示されている。複数の坩堝１４の各々には、計量済みの試料１３（図２の仮想線で示す）が事前に入れられ、坩堝１４は、縦型試料ローディングステーション５０に保持されている。ローディングステーション５０は坩堝保持ディスク４４を最大６枚含み、各ディスクは１０個の坩堝保持ソケットを含む。ディスク４４は、鉛直方向に延びる回転軸５２上に互いに鉛直方向に離間して取り付けられている。軸５２は、図１及び図２の矢印Ｂで示すように上昇及び下降できる。これにより、坩堝１４’（図２）等の坩堝を、シャトル組立体２０の把持アーム２６により取り出される位置に位置決めできる。坩堝１４がローディングステーション５０から取り出されると、シャトル組立体２０のシャトル１６に位置合せされたディスク４４は、次の坩堝を所定の取り出し位置に置くために回転する。ディスク４４の坩堝が全て取り出されると、軸５２は、液圧式、電気式又は空気圧式のシリンダ４５（図１）によって上昇され、坩堝が満たされた次のディスク４４が、坩堝をシャトル１６に供給するための所定の位置に位置決めされる。
【００１３】
図２〜５及び図７に最も良く示すように、シャトル組立体２０は、回転ヘッド２２を備えたシャトル１６を有し、回転ヘッド２２には、バネによって力が加えられた対向する湾曲把持アームの対向する対２４、２６が取り付けられている。各アーム対はアーム２５、２７（図７に最も良く示す）を有し、アーム２５、２７は、シャトル１６が図１及び図２において矢印Ｃで示す方向に試料ローディングステーション５０と炉の受け台１２の間を直線的に往復移動するとき、円筒形の坩堝１４の両側を取り囲んでシャトル１６に坩堝を保持するように湾曲している。各アーム２５、２７は、枢支ピン２３によって回転ヘッド２２のハウジング２１（図８Ａ）の上面１２１に枢動可能に取り付けられている（図７及び図８）。バネ２３’は、アーム２５、２７を互いに付勢して坩堝を把持するため、回転ヘッド２２のハウジング２１に対する各アーム２５、２７の枢動接続部から離間した位置に配置されたアーム２５及び２７の支柱２９間に結合されている。把持アームの動作の詳細を以下説明する。
【００１４】
シャトル１６は、図３に示すように、新坩堝取り出し位置（図２）と誘導炉の受け台１２の間でシャトル１６を直線的に移動させるための往復台１３０（図７〜１０）に取り付けられている。受け台１２では、把持アーム２５、２７は、図３に示すように開き、そして使用済み坩堝１４”を取り上げるように順次的に駆動された後、回転ヘッド２２は、図４の矢印Ｄで示すように回転して、新しく取り上げた坩堝１４’を図５に示すように受け台１２上に置く。シャトル１６は、新しい試料保持坩堝１４’を受け台１２上に置いた後、図３及び図４に示す位置から図５に示す中間位置まで移動し、使用済み坩堝１４”（図５）は、それを保持している把持アームの開放によりベースプレート５８の排出シュート２８内に落とされる。その後、シャトル１６の回転ヘッド２２は再び１８０°回転された後、図２に示す最右端位置に移動し、アーム２６は次の試料保持坩堝を取り出すことができる。この坩堝は、新しい坩堝をアーム２６に提供するために回転型坩堝ローディングステーション５０において坩堝保持ディスク４４の回転及び／又は上昇によって位置決めされたものである。従って、アーム対２６だけが汚れていない坩堝を扱い、アーム対２４だけが汚れた使用済み坩堝を扱うため、分析順序（analytical sequence）の完全性が保証される。次に、シャトルの動作シーケンスを含む坩堝の取り扱い方法を図６と組み合わせて説明する。
【００１５】
図６のブロック１００から分かるように、図２に示すような新しい試料保持坩堝１４’は、シャトル１６が新しい試料保持坩堝１４’を取り出すためにローディングステーション５０に移動するときに、後で説明するように開かれるアーム対２６によって取り出される。次にアームは閉じられて坩堝を把持し、ディスク４４は、坩堝１４’とディスク４４が接触しないように下降される。その後、シャトルがディスク４４から離れて炉の受け台に向かって移動するとき、坩堝は、ローディングステーション５０の坩堝保持ディスク４４のスロット保持孔４３（図２）から取り外される。次に、シャトルは、図６のブロック１０２で示すように受け台１２に向かって移動し、アーム２４が受け台に向けられた状態で受け台に接近すると、アーム２４が開いて、分析完了後に炉１１から自動的に降下された受け台上の使用済み坩堝を取り囲む。次に、アーム２４は使用済み坩堝１４”を取り囲むようにして閉じ、往復台１３０及び回転ヘッド２２は、後述するように上昇され、ブロック１０４で示すように受け台１２から使用済み坩堝１４”を持ち上げる。
【００１６】
次に、図４に図示しブロック１０６で示すように、シャトル１６の回転ヘッド２２は１８０°回転される。ヘッド２２の回転終了後、新しい坩堝１４’は受け台１２上に位置合せされており、回転ヘッド及び往復台は、下降されて坩堝１４’を受け台上に置き、この時、ブロック１０８で示すように、アーム２６が開いて新しい坩堝を受け台上に置く。この動作が完了すると、ブロック１１０及び図５に示すように、シャトルは移動して、使用済み坩堝１４”をベースプレート５８の排出シュート２８上に位置合せする。次に、ブロック１１２で示すように、廃棄のため、アーム対２４が開いて坩堝１４”をシュート２８に落とす。次に、ブロック１１４で示すように、シャトル１６の回転ヘッド２２が再び１８０°回転され、アーム対２６を坩堝ローディングステーション５０と対向する位置に位置決めする。アーム２６は、シャトルがブロック１１６で示すように坩堝ローディングステーションに移動して図２に示す位置に達するときに開かれる。次に、図６の線１１８で示すように、坩堝取扱シーケンスは、全ての分析対象の試料保持坩堝が順次的に分析装置１０内に導入され解析が全試料に対して行われるまで繰り返される。図６に示すシーケンスは、後で図１３と組み合わせて説明する制御回路７０の一部であるマイクロプロセッサ７２にプログラミングされる。
【００１７】
各把持アーム対２４、２６がアーム２５及び２７を有しているが、把持アーム対２４、２６は、空気圧駆動の円錐形アクチュエータピストン１００によって、アームを坩堝保持位置（図３及び図４に示す）に保持している張力バネ２３’の力に打ち勝って開けられる。この様子は、図７にも示すが、図８及び図８Ａから最も良く分かる。バネ２３’の端部は、図７から最も良く分かるようにアーム２５及び２７の支柱２９に嵌められており、これらアームには張力がかけられている。ピストン１００は、枢支ピン２３とバネ保持支柱２９の間の位置において、枢動アーム２５と２７の間に延びている。ピストン１００の本体１０２は、ディスク状であり、ピストンを回転ヘッド２２の空気圧シリンダ１０７内に移動可能且つ密封可能に取り付けるために外周密封Ｏリング１０９を有する。回転ヘッド２２の頂部１２１（図８及び図８Ａ）は、ピストン１００を覆う取外し可能なカバー１０５を有する。カバー１０５はアパチャ１０６を有し、ピストン１００上部の一体円錐先端部１０３が、ヘッド２２を貫通して延び、駆動時、アーム対２４、２６を坩堝解放開位置に付勢できるようになっている。図８Ａから分かるように、先端部１０３はアーム２５、２７の内縁３１と係合して楔として作用し、アームを坩堝受取位置或いは坩堝解放位置に開く。制御された供給ライン１０８、１１０（図８）により各々のピストンシリンダ１０７及びピストン１００に選択的に空気圧が加えられる。ピストン１００は、カバー１０５（図８及び図８Ａ）とピストン本体１０２の間に延びる圧縮バネ１０１により下降位置に戻される。ピストン１００に対する空気の接続及び回転アクチュエータ１２０（後で検討）に対する電気接続は、柔軟な空気及び電気アンビリカル４６（図９及び図１０）により形成される。アンビリカル４６の一端は、回転アクチュエータ１２０に電気制御信号を提供し各ピストン１００に個別に空気圧を提供するため、シャトル１６に接続されている。アンビリカル４６は、図９及び図１０から分かるように、シャトルと共に移動することができ、水平方向に延在するガイドレール１１２によってシャトルドライブスクリュ１３４の邪魔にならないように維持されている。アンビリカル４６の固定端は、取付ブロック７４によってハウジング５４に接続されている。アンビリカル４６内の電気導線及び空気導管は、従来の方法によって空気圧源及び電源に接続されている。
【００１８】
同様に、往復台１３０には、鉛直方向に延びる回転ドライブ軸１２２（図８〜図１０）を有する回転アクチュエータ１２０が取り付けられており、この軸１２２は、シャトル１６のヘッド２２を１８０°の円弧に亘って両方向に回転させるためにヘッド２２に結合されている。回転アクチュエータ１２０は、一対の把持アーム対２６が常に新しい坩堝を扱い反対側の把持アーム対２４が汚れた使用済み坩堝を扱うように、回転ヘッド２２を特定の方向に１８０°だけ回転させた後、回転方向を逆転する。アーム対２４及び２６の枢動接続部２３はカバー３６により保護されており（図２〜５）、カバー３６は、鉛直方向の支柱３８内に延びる固定具３７により固定されている。支柱３８は、回転ヘッド２２の中央ネジ付きソケット３９内に捩じ込まれている（図８）。
【００１９】
次に、特に図９〜１２を参照しつつ、図１〜５に示す動作を提供するためのシャトル１６の取り付けを説明する。シャトル１６は、ポリマー製ガイドブロック１３２を有する往復台１３０に取り付けられており、該ブロック１３２は、往復台取付プレート１３３内に取り付けられている（図９）。往復台取付プレート１３３の下面には、ハウジング５４の床面４２に沿って摺動するテフロン（登録商標）パッド１３７が備えられている。回転ドライブスクリュ１３４は、ハウジング５４の後壁５５に固定具４１により固定された細長いガイド１４４に取り囲まれている。ガイド１４４は、ドライブスクリュ１３４を収容しその全長に亘ってドライブスクリュを回転可能に支持するための内部孔を有する。更にガイド１４４は、（図９Ａから最も良く分かるように）ガイドブロック１３２を外側で摺動可能に受けており、ガイドブロック１３２は、往復台１３０が図２及び図３で示す位置の間を移動するときに往復台１３０を摺動可能に支持するためにプレート１３３（図９）に固定されている。ガイドブロックは線形ドライブスクリュ１３４を取り囲んでいるが、このスクリュ１３４は、ガイドブロック１３２の反対側の端部において、ハウジング５４の後壁５５に支持されたベアリング１３５によって、ハウジング５４内に支持されている。ガイドブロックはドライブナット１３４’（図９Ａ）を備え、ドライブナット１３４’は、ブロック１３２と、固定具１４１（図９）によりブロック１３２に固定された往復台１３０とを駆動してシャトル１６を移動させる。要素１３２、１３４、１３５及び１４４は、ケルク・モーション・プロダクツ社（Kerk Motion Products, Inc.）から入手可能な高速ドライブスクリュ等の市販品とすることができる。
【００２０】
ドライブスクリュ１３４の端部はベアリング１３５を貫通し、歯付きドライブベルト１３８によって回転可能に駆動されるギア１３６に接続されている（図９から最もよく分かる）。ベルト１３８は、ハウジング５４のスロット１３９（図１１）を貫通して延び、ドライブスクリュ１３４の可逆回転のためにギア１４２を介して可逆駆動モータ１４０に接続されており、往復台１３０は、受け台１２と試料ローディング装置５０の間を直線的に移動する。シャトル組立体２０のためのハウジング５４は、水平方向に延びるスロット５７を備えた前側カバープレート５６（図１、図３〜５及び図７）を有し、これにより、シャトル１６を往復台プレート１３３に連結するアーム１３１（図９から最も良く分かる）がシャトル１６の全移動範囲に亘ってドライブスクリュ１３４と係合できるようになっている。
【００２１】
シャトル１６、その回転ヘッド２２、把持アーム対２４、２６、ハウジング５４内のシャトル駆動機構、及びモータ１４０を含むシャトル組立体２０は、固定ベースプレート５８に枢動可能に取り付けられ、図１１の矢印Ｅで示す方向に枢動して上昇及び下降し、坩堝を受け台１２から持ち上げる或いはアーム対２４、２６から受け台１２上に坩堝を置く。この目的のために、往復台１３０及びその駆動機構が内部に取り付けられた取付ハウジング５４は、枢軸１５０（図１２）を中心に枢動するように取り付けられている。軸１５０は、取付ブロック１５４のアパチャ１５２を貫通して延びる部分１５１を有する。ブロック１５４は、プレート５８のアパチャ５９に隣接するようにプレート５８の下面５６に固定具１５６により固定される。軸１５０の端部１５３は、Ｔ型枢動ブロック１６０のネジ孔１６２内に延び、該ブロック１６０は、ネジ山付きソケット６４内に延びる固定具１６４によって、ハウジング５４の外側下面６２に固定されている。ブロック１６０は、ハウジング５４がベースプレート５８に取り付けられると、アパチャ５９を貫通する。ブロック１６０のアパチャ１６２は、隣接するブロック１５４のアパチャ１５２と位置が合っている。枢軸１５０をアパチャ１６２に捩じ込むと、軸１５０の端部１５１は、図１１に示すように、ハウジング５４及びそれに取り付けられた各部品のベースプレート５８に対する枢動接続部を提供する。
【００２２】
線形アクチュエータ１７０が、枢支ピン１５０と離間するように取り付けられているが、線形アクチュエータ１７０は、ベースプレート５８の開口部５３を通ってハウジング５４の下面６２と係合する直線移動可能な軸１７２を有する。アクチュエータ１７０は、取り付けブラケット１７４及びネジ山付き固定具１７６によってプレート５８の下面５６に固定されている（図１２）。アクチュエータ１７０が駆動されると、ハウジング５４は上方に枢動し、往復台１３０及びシャトル１６を上昇させ、把持アーム対２４、２６は、受け台１２から坩堝を持ち上げるのに十分な距離だけ上昇する。このように、回転ヘッド２２は上昇して使用済み坩堝を取り上げ、回転し、下降して新しい坩堝を受け台１２上に置く。その後、回転ヘッド２２は移動し、使用済み坩堝を排出シュート２８に廃棄するためにアームを開放する。その後、シャトルヘッド２２は回転し、シャトルは試料ローディングステーション５０に移動して新しい坩堝を取り上げ、再び受け台１２に移動して使用済み坩堝を取り上げ、このサイクルを繰り返す。図３、図４、図１１及び図１２に示すように、プレート５８は、炉の受け台１２を取り囲むためのスロット孔１５を有し、従来の方法によって炉１１のフレーム１８（図１）に固定されている。排出シュート２８（図３〜図５）には、使用済み坩堝を処分ビン（図示せず）に向けるためのエルボ３０（図１１及び図１２）が取り付けられている。モータ１４０は、適切なカバー３２に覆われている（図３〜図５、図１０及び図１１）。
【００２３】
図１３は、シャトル組立体２０を、図６を参照して上で説明したような動作シーケンスで制御するための制御回路７０の電気ブロック図である。回路７０は、マイクロプロセッサ７２と、適切なメモリと、坩堝の上昇、下降及び輸送のために駆動モータ１４０と線形アクチュエータ１７０とに接続されるインターフェース回路とを含む。更に回路７０は、シャトル１６の回転ヘッド２２を回転させるために回転アクチュエータ１２０に対して時間を合わせた信号（timed signals）を提供する。更にマイクロプロセッサ７２は、空気圧源を駆動するためにソレノイドバルブ７１、７３を駆動し、これにより、把持アーム対２４及び２６を順次的に開閉してアーム内に坩堝を把持したりアーム内の坩堝を解放したりするためにピストン１００（図８）を制御する。制御回路７０は、試料ローディングステーション５０の制御を含む、坩堝ローディング及びアンローディングシステムを取り付ける炉１１及び装置１０のための全体の制御に組み込むことができる。
【００２４】
このように、本発明のシステムを用いると、試料保持坩堝をローディングステーションから取り上げ、誘導炉の受け台に輸送した後、使用済み坩堝を取り上げ、組立体を回転して新しい坩堝を誘導炉の受け台に置き、組立体を所定の中間位置に移動して使用済み坩堝を廃棄した後、回転し、再度ローディングステーションに移動することができる。誘導炉から坩堝を取り上げて廃棄するために回転される対向する把持アームを提供することにより、試料保持坩堝のスループットが大幅に改善される。この機構は、第一の位置と第二の位置の間で坩堝や他の物品を移動するためにも使用できる。例としては、坩堝を試料計量秤からステーション５０にローディングするために、同様の坩堝取り扱い組立体を使用できる。
【００２５】
当業者であれば、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、本明細書に記載した本発明の好ましい実施形態に対して各種変更を行うことができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の坩堝ローディング及びアンローディングシャトルを坩堝ローディングステーションと共に備えた誘導炉を備えた分析装置の前面立面図である。
【図２】図１に示す構造の部分斜視図であり、シャトルが、新しい試料保持坩堝を坩堝ローディングステーションから取り上げている様子を示す。
【図３】図１に示す構造の部分斜視図であり、シャトルが、誘導炉の受け台から使用済み坩堝を取り上げる位置に移動され、炉の受け台に新しい試料保持坩堝を置くために回転しようとしている状態を示す。
【図４】図３に示す構造の斜視図であり、炉の受け台に新しい坩堝を置くための位置に向けたシャトルの回転を示す。
【図５】図３に示す構造の斜視図であり、新しい試料保持坩堝が誘導炉の受け台上に置かれ、排出シュート内へ坩堝を落下させるための位置に使用済み坩堝が移動された状態を示す。
【図６】坩堝を本発明のシャトルで扱う方法のブロック流れ図である。
【図７】本発明のシャトルのバネによって力が加えられた２本の把持アームの、一部を切り欠いた部分拡大斜視図であり、ハウジングを取り除いた状態を示す。
【図８】図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切断した、図７に示す構造の部分切欠き縦方向断面図である。
【図８Ａ】把持アーム駆動ピストンの上面図であり、一方のアームを仮想線で示す。
【図９】シャトル組立体の線形駆動装置の、一部を切り欠いた部分拡大斜視図である。
【図９Ａ】シャトルのドライブナット及びドライブスクリュの部分拡大断面図である。
【図１０】シャトル組立体及びハウジングの部分拡大斜視図である。
【図１１】シャトル組立体の後方下面斜視図である。
【図１２】シャトル組立体の一部の分解下面斜視図であり、把持アームを上昇及び下降させて坩堝を炉の受け台から持ち上げたり受け台に置いたりするためのハウジングの枢動取付けを示す。
【図１３】本発明のシステムのための制御回路の電気回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 分析装置
１１ 炉
１２ 坩堝保持台
１６ シャトル
２０ シャトル組立体
２２ 回転ヘッド
２４、２６ 把持アーム対
５０ 坩堝（試料）ローディングステーション
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析装置に組み合わされた炉及び坩堝ローティングステーションに対して坩堝をローディング及びアンローディングするためのシャトルシステムであって、
回転軸の両側で同時に坩堝を把持するための対向する坩堝把持アームの対を複数備えたシャトルと、
前記複数のアーム対を支持する回転ヘッドと、
炉の坩堝保持台と炉に導入するための試料保持坩堝を提供するためのローディングステーションとの間で前記回転ヘッド及び前記把持アームを移動させるために前記シャトルに結合された線形駆動装置とを有するシステム。
【請求項２】
坩堝を把持及び解放するために、前記複数の把持アーム対の内の少なくとも一個のアームを選択的に開くためのアクチュエータを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の把持アーム対を選択的に上昇及び下降させるための機構を更に含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記機構は、固定ベースプレート、前記シャトルのためのハウジング、及び前記ハウジングとベースの間の枢動接続部を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ハウジングを枢動させ前記複数のアーム対を上昇及び下降させるために前記ベースとハウジングの間に結合された線形アクチュエータを更に含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記把持アームは、バネにより坩堝把持位置に維持されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記回転ヘッドは往復台に取り付けられており、前記線形駆動装置は、前記往復台にネジ結合されたドライブスクリュを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記把持アームは、円筒形の坩堝を部分的に取り囲むための湾曲した端部を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
排出シュートを含み、前記線形駆動装置は、使用済み坩堝を前記排出シュートに落とすために炉とローディングステーションの間の所定の位置において前記シャトルを停止させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
物品を少なくとも第一の位置と第二の位置の間で移動させるためのシステムであって、
回転軸の両側で同時に物品を把持するための対向する把持アームの複数の対と、
前記複数のアーム対を支持する回転ヘッドと、
前記把持アームを第一の位置と第二の位置の間で移動させるために前記回転ヘッドに結合された線形駆動装置とを有するシステム。
【請求項１１】
前記把持アームの内の少なくとも一個を移動し物品の把持及び解放を交互に行うためのアクチュエータを更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記アームに保持された物品を上昇及び下降させるために前記回転ヘッドに結合された枢動取付部を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムは、離間した少なくとも３箇所の位置の間で物品を移動させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
坩堝を保持及び解放するための把持組立体であって、
ヘッドに枢動可能に取り付けられた一対の坩堝把持アームと、
前記アームを坩堝保持位置に維持するためのバネと、
前記把持アームを選択的に開いて坩堝を解放及び保持するために前記アーム間に移動可能に結合された先細アクチュエータとを含む把持組立体。
【請求項１５】
前記第一の把持アーム対に対向するように前記ヘッドに取り付けられた第二の把持アーム対と、前記第二のアームを坩堝保持位置に維持するためのバネと、及び前記第二のアームを選択的に開いて坩堝を解放及び保持するために前記第二のアーム間に移動可能に結合された先細アクチュエータとを更に含む、請求項１４に記載の把持組立体。
【請求項１６】
前記ヘッドは回転ヘッドである、請求項１５に記載の把持組立体。
【請求項１７】
前記回転ヘッドは、駆動ピストンを収容する一対のシリンダを含み、駆動ピストンは、前記シリンダの各々に位置決めされていると共に、駆動時に前記回転ヘッドを越えて上方に延びる円錐形先端部を有し、前記ピストンは、前記ピストン駆動時、前記一対のアーム間に前記円錐形先端部が延びて前記アームを開くように、前記ヘッド内に位置決めされている、請求項１６に記載の把持組立体。
【請求項１８】
前記ピストンは、空気圧駆動式であり、前記一対のアーム間から前記円錐形先端部を後退させて前記アームを閉じて坩堝を把持するために前記ピストンと前記ヘッドの間に結合された戻りバネを有する、請求項１７に記載の把持組立体。
【請求項１９】
前記ヘッドは鉛直方向に移動可能である、請求項１６に記載の把持組立体。
【請求項２０】
分析装置に組み合わされた誘導炉の受け台と坩堝ローティングステーションの間でセラミック製坩堝のローディング及びアンローディングを行うためのシャトル組立体であって、
回転軸の両側で同時に２個の坩堝を把持するための対向する一対の坩堝把持アームを備えたシャトルであって、前記アームを回転可能に支持するためのヘッドを備えたシャトルと、
前記ヘッド及び把持アームを、前記炉の坩堝保持台と炉に導入するための試料保持坩堝を提供するローディングステーションの間で移動させるために前記シャトルに結合された線形駆動装置とを有する組立体。
【請求項２１】
更に、前記線形駆動装置は、前記シャトルを、使用済み坩堝を排出するための排出シュートに移動させる、請求項２０に記載の組立体。
【請求項２２】
前記シャトルは、前記ヘッドが取り付けられた往復台を有し、前記線形駆動装置は、前記往復台を炉と坩堝ローディングステーションの間で移動させるために前記往復台に結合されたドライブスクリュを有する、請求項２１に記載の組立体。
【請求項２３】
固定されたベースプレートと前記往復台及びドライブスクリュのためのハウジングと、前記シャトルを枢動によって上昇及び下降させて坩堝を受け台から持ち上げたり受け台上に下ろしたりするために前記シャトルから離間した所定の位置に設けられた、前記ハウジングとベースプレートとの間の枢動接続部とを更に有する、請求項２２に記載の組立体。
【請求項２４】
前記シャトルを上昇及び下降させるために前記ベースプレートと前記ハウジングの間に延びる線形アクチュエータを更に有する、請求項２３に記載の組立体。
【請求項２５】
坩堝ローディング／アンローディングシャトル組立体であって、
バネによって力が加えられた対向する坩堝把持アームを備えたシャトルを有し、
前記シャトルは、前記アームを開位置と閉位置の間で移動させるためのアクチュエータを有し、
前記シャトル組立体は、ハウジングと、前記シャトルを炉と坩堝ローディングステーションの間で移動させるために前記ハウジングに位置決めされ前記シャトルに結合された線形駆動装置とを更に有し、
前記シャトル組立体は、炉と坩堝ローディングステーションの間で位置決めを行うための固定ベースプレートを更に有し、前記ハウジングは、前記ベースプレートに枢動可能に取り付けられており、
前記シャトル組立体は、前記シャトルを上昇及び下降させるために前記ハウジングと前記ベースプレートの間に結合された第二の線形アクチュエータを更に有する組立体。
【請求項２６】
前記シャトルは更に、前記把持アームが結合された回転ヘッドを有する、請求項２５に記載の組立体。
【請求項２７】
分析装置に組み合わされた炉に対して坩堝をローディング及びアンローディングするための方法であって、
ローディングステーションにおいて、回転軸の両側で同時に坩堝を把持するために対向する坩堝把持アームの対を複数備えたシャトルの一対の坩堝アームによって坩堝を取り出す段階と、
シャトルを炉の坩堝保持台に移動させる段階と、
前記アームの複数の対を回転させる段階と、
シャトルの別の対のアームによって使用済み坩堝を受け台から取り上げる段階と、
シャトルを回転させ、新しい坩堝を炉の坩堝保持台上に置く段階とを含む方法。
シャトルを排出シュートに移動させる段階、
使用済み坩堝を排出シュートに解放する段階
【請求項１】
分析装置に組み合わされた炉及び坩堝ローティングステーションに対して坩堝をローディング及びアンローディングするためのシャトルシステムであって、
回転軸の両側で同時に坩堝を把持するための対向する坩堝把持アームの対を複数備えたシャトルと、
前記複数のアーム対を支持する回転ヘッドと、
炉の坩堝保持台と炉に導入するための試料保持坩堝を提供するためのローディングステーションとの間で前記回転ヘッド及び前記把持アームを移動させるために前記シャトルに結合された線形駆動装置とを有するシステム。
【請求項２】
坩堝を把持及び解放するために、前記複数の把持アーム対の内の少なくとも一個のアームを選択的に開くためのアクチュエータを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の把持アーム対を選択的に上昇及び下降させるための機構を更に含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記機構は、固定ベースプレート、前記シャトルのためのハウジング、及び前記ハウジングとベースの間の枢動接続部を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ハウジングを枢動させ前記複数のアーム対を上昇及び下降させるために前記ベースとハウジングの間に結合された線形アクチュエータを更に含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記把持アームは、バネにより坩堝把持位置に維持されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記回転ヘッドは往復台に取り付けられており、前記線形駆動装置は、前記往復台にネジ結合されたドライブスクリュを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記把持アームは、円筒形の坩堝を部分的に取り囲むための湾曲した端部を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
排出シュートを含み、前記線形駆動装置は、使用済み坩堝を前記排出シュートに落とすために炉とローディングステーションの間の所定の位置において前記シャトルを停止させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
物品を少なくとも第一の位置と第二の位置の間で移動させるためのシステムであって、
回転軸の両側で同時に物品を把持するための対向する把持アームの複数の対と、
前記複数のアーム対を支持する回転ヘッドと、
前記把持アームを第一の位置と第二の位置の間で移動させるために前記回転ヘッドに結合された線形駆動装置とを有するシステム。
【請求項１１】
前記把持アームの内の少なくとも一個を移動し物品の把持及び解放を交互に行うためのアクチュエータを更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記アームに保持された物品を上昇及び下降させるために前記回転ヘッドに結合された枢動取付部を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムは、離間した少なくとも３箇所の位置の間で物品を移動させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
坩堝を保持及び解放するための把持組立体であって、
ヘッドに枢動可能に取り付けられた一対の坩堝把持アームと、
前記アームを坩堝保持位置に維持するためのバネと、
前記把持アームを選択的に開いて坩堝を解放及び保持するために前記アーム間に移動可能に結合された先細アクチュエータとを含む把持組立体。
【請求項１５】
前記第一の把持アーム対に対向するように前記ヘッドに取り付けられた第二の把持アーム対と、前記第二のアームを坩堝保持位置に維持するためのバネと、及び前記第二のアームを選択的に開いて坩堝を解放及び保持するために前記第二のアーム間に移動可能に結合された先細アクチュエータとを更に含む、請求項１４に記載の把持組立体。
【請求項１６】
前記ヘッドは回転ヘッドである、請求項１５に記載の把持組立体。
【請求項１７】
前記回転ヘッドは、駆動ピストンを収容する一対のシリンダを含み、駆動ピストンは、前記シリンダの各々に位置決めされていると共に、駆動時に前記回転ヘッドを越えて上方に延びる円錐形先端部を有し、前記ピストンは、前記ピストン駆動時、前記一対のアーム間に前記円錐形先端部が延びて前記アームを開くように、前記ヘッド内に位置決めされている、請求項１６に記載の把持組立体。
【請求項１８】
前記ピストンは、空気圧駆動式であり、前記一対のアーム間から前記円錐形先端部を後退させて前記アームを閉じて坩堝を把持するために前記ピストンと前記ヘッドの間に結合された戻りバネを有する、請求項１７に記載の把持組立体。
【請求項１９】
前記ヘッドは鉛直方向に移動可能である、請求項１６に記載の把持組立体。
【請求項２０】
分析装置に組み合わされた誘導炉の受け台と坩堝ローティングステーションの間でセラミック製坩堝のローディング及びアンローディングを行うためのシャトル組立体であって、
回転軸の両側で同時に２個の坩堝を把持するための対向する一対の坩堝把持アームを備えたシャトルであって、前記アームを回転可能に支持するためのヘッドを備えたシャトルと、
前記ヘッド及び把持アームを、前記炉の坩堝保持台と炉に導入するための試料保持坩堝を提供するローディングステーションの間で移動させるために前記シャトルに結合された線形駆動装置とを有する組立体。
【請求項２１】
更に、前記線形駆動装置は、前記シャトルを、使用済み坩堝を排出するための排出シュートに移動させる、請求項２０に記載の組立体。
【請求項２２】
前記シャトルは、前記ヘッドが取り付けられた往復台を有し、前記線形駆動装置は、前記往復台を炉と坩堝ローディングステーションの間で移動させるために前記往復台に結合されたドライブスクリュを有する、請求項２１に記載の組立体。
【請求項２３】
固定されたベースプレートと前記往復台及びドライブスクリュのためのハウジングと、前記シャトルを枢動によって上昇及び下降させて坩堝を受け台から持ち上げたり受け台上に下ろしたりするために前記シャトルから離間した所定の位置に設けられた、前記ハウジングとベースプレートとの間の枢動接続部とを更に有する、請求項２２に記載の組立体。
【請求項２４】
前記シャトルを上昇及び下降させるために前記ベースプレートと前記ハウジングの間に延びる線形アクチュエータを更に有する、請求項２３に記載の組立体。
【請求項２５】
坩堝ローディング／アンローディングシャトル組立体であって、
バネによって力が加えられた対向する坩堝把持アームを備えたシャトルを有し、
前記シャトルは、前記アームを開位置と閉位置の間で移動させるためのアクチュエータを有し、
前記シャトル組立体は、ハウジングと、前記シャトルを炉と坩堝ローディングステーションの間で移動させるために前記ハウジングに位置決めされ前記シャトルに結合された線形駆動装置とを更に有し、
前記シャトル組立体は、炉と坩堝ローディングステーションの間で位置決めを行うための固定ベースプレートを更に有し、前記ハウジングは、前記ベースプレートに枢動可能に取り付けられており、
前記シャトル組立体は、前記シャトルを上昇及び下降させるために前記ハウジングと前記ベースプレートの間に結合された第二の線形アクチュエータを更に有する組立体。
【請求項２６】
前記シャトルは更に、前記把持アームが結合された回転ヘッドを有する、請求項２５に記載の組立体。
【請求項２７】
分析装置に組み合わされた炉に対して坩堝をローディング及びアンローディングするための方法であって、
ローディングステーションにおいて、回転軸の両側で同時に坩堝を把持するために対向する坩堝把持アームの対を複数備えたシャトルの一対の坩堝アームによって坩堝を取り出す段階と、
シャトルを炉の坩堝保持台に移動させる段階と、
前記アームの複数の対を回転させる段階と、
シャトルの別の対のアームによって使用済み坩堝を受け台から取り上げる段階と、
シャトルを回転させ、新しい坩堝を炉の坩堝保持台上に置く段階とを含む方法。
シャトルを排出シュートに移動させる段階、
使用済み坩堝を排出シュートに解放する段階
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図８Ａ】
【図９】
【図９Ａ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図８Ａ】
【図９】
【図９Ａ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２９２４６５（Ｐ２００８−２９２４６５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−１０３１２０（Ｐ２００８−１０３１２０）
【出願日】平成２０年４月１１日（２００８．４．１１）
【出願人】（５９２０７１８５３）レコ コーポレイション (19)
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＣＯ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０３１２０（Ｐ２００８−１０３１２０）
【出願日】平成２０年４月１１日（２００８．４．１１）
【出願人】（５９２０７１８５３）レコ コーポレイション (19)
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＣＯ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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