説明

試料分析装置用導入装置

【課題】試料分析装置用導入装置100の小型化及び低コスト化、並びに搬送機構5の動作の簡単化及び簡略化を実現する。
【解決手段】るつぼに入れた試料を加熱溶解又は燃焼することにより、当該試料を分析する加熱又は燃焼型試料分析装置200に試料又は助燃剤を搬送して導入する試料分析装置用導入装置100であって、助燃剤貯蔵部2と、収容容器9が載置される容器載置部3と、試料秤量部4と、試料又は助燃剤が収容された収容容器9を搬送する搬送機構5とを具備し、助燃剤貯蔵部2、容器載置部3及び試料秤量部4が上下方向に沿って配置されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、金属などの試料を加熱融解又は燃焼することによって、試料内部に含まれている元素をガス成分として抽出して分析する加熱又は燃焼型試料分析装置に関し、特に、試料又は助燃剤を搬送して導入する試料分析装置用導入装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の加熱又は燃焼型試料分析装置は、例えば特許文献1に示すように、上部電極及び下部電極に狭持された黒鉛るつぼに金属試料を収容して、電圧を印加することによって前記るつぼ内の測定試料を加熱融解し、それによって発生したガス成分を分析することにより、金属試料に元々含まれている酸素などの元素量を測定することができる。
【0003】
そして、このような分析装置を用いて試料を分析する場合には、当然のことながら、試料の秤量や、るつぼへの試料投入、るつぼへの助燃剤の投入など、主として搬送に係る種々の作業を所定手順にしたがって行う必要があり、従来は、一部を自動化した例はあるものの、一般的にはオペレータがこの作業を人手で行っている。
【0004】
一方、近時、例えば工場等での生産ラインにこの分析装置を組み込んで、インライン分析するといった理由から、前記作業の全自動化への要望があり、これに対応すべく、本発明者らは、X軸方向駆動部、Y軸方向駆動部及びZ軸方向駆動部を有する搬送ロボットを利用して前記作業を全自動化したシステムを開発しつつある。
【0005】
しかしながら、分析装置に試料又は助燃剤を搬送して導入する導入装置は、試料の秤量を行う試料秤量部(天秤)、試料用搬送容器や助燃剤用搬送容器が載置される容器載置部、及び助燃剤が貯蔵される助燃剤貯蔵部が、水平方向に横並びに配置されている。このように配置されるのは、搬送ロボットを低コストで実現する観点、及び、導入装置全体の配置の簡単化の観点から、X軸方向(上記各部の横並び方向)の駆動部を、3点以上の多点間で移動停止の制御容易なサーボモータを用いて構成し、Y軸方向(奥行き方向)及びZ軸方向(硬さ方向)の駆動部を、主として2点間移動に使用されるエアシリンダを用いて構成しているからである。
【0006】
その結果、導入装置が大型化してしまい、設置面積が必要になってしまう。また、導入装置が大型化することによって、逆に装置全体としての製造コストが大きくなってしまうという問題がある。
【0007】
また、水平方向に横並びに設置されたものであれば、搬送ロボットの移動範囲が大きくなってしまい、その結果、搬送ロボットも大型化してしまうという問題がある。
【特許文献1】特許2949501号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、加熱又は燃焼型試料分析装置用導入装置の小型化及び低コスト化、並びに搬送機構の動作の簡単化及び簡略化を図ることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
すなわち本発明に係る試料分析装置用導入装置は、るつぼに入れた試料を加熱又は燃焼することにより、当該試料内部に含まれている元素をガス成分として抽出して分析する加熱又は燃焼型試料分析装置に、試料又は助燃剤を搬送して導入する試料分析装置用導入装置であって、助燃剤を貯蔵する助燃剤貯蔵部と、試料又は助燃剤を収容する収容容器が載置される容器載置部と、試料を秤量する試料秤量部と、試料が投入された収容容器を試料秤量部に搬送すると共に、その試料秤量部により秤量された試料を前記試料分析装置に搬送して試料を導入し、又は、前記容器載置部から収容容器を前記助燃剤貯蔵部に搬送すると共に、助燃剤が投入された収容容器を前記試料分析装置に搬送して助燃剤を導入する搬送機構と、を具備し、前記助燃剤貯蔵部、前記収容容器載置部及び前記試料秤量部が、上下方向に沿って配置されていることを特徴とする。
【0010】
このようなものであれば、助燃剤貯蔵部、容器載置部及び試料秤量部が上下に配置されているので、導入装置を小型化することができ低コスト化も図ることができる。また、助燃剤貯蔵部、容器載置部及び試料秤量部を上下配置することによって、搬送機構の動作も簡単化することができ、搬送機構の構成を簡略化することができる。
【0011】
また、試料秤量部の測定結果に与える振動影響を可及的に抑制するとともに、導入装置の一層の小型化を実現するためには、前記助燃剤貯蔵部、前記容器載置部及び前記試料秤量部がこの順で上下に配置され、前記搬送機構が、搬送する収容容器内の試料を、前記試料秤量部上に予め載置された収容容器に入れ替えることにより当該試料を秤量するものであり、前記容器載置部が、上端部が当該容器載置部の上方に向かって拡開開口し、下端部が前記容器載置部に下方に開口して前記試料秤量部に載置された試料秤量用の収容容器に試料を導くガイド管を備えていることが望ましい。
【0012】
上記の構成において、ガイド管から試料秤量部上に載置された収容容器内に試料を確実に入れるためには、前記搬送機構が試料を前記ガイド管の上端開口に投入する際に、前記ガイド管の下端開口と前記試料秤量部上に載置された収容容器の上部開口とを連結する連結機構をさらに備えることが望ましい。ここで、ガイド管の下端開口と収容容器の上部開口を連通することは、ガイド管の下端開口及び収容容器の上部開口を直接的に接触して連通すること、又は、ガイド管の下端開口及び収容容器の上部開口を他の部材を介して間接的に接触して連通することを含む。
【0013】
容器載置部及びその容器載置部に載置された収容容器内に塵等が積もらないようにするためには、前記容器載置部の側方に設けられ、当該容器載置部に向かって送風する送風ファンが設けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【0014】
このように構成した本発明によれば、試料分析装置用導入装置の小型化及び低コスト化、並びに搬送機構の動作の簡単化及び簡略化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下に本発明に係る試料分析装置用導入装置100の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図1は本実施形態に係る試料分析装置用導入装置100及び加熱型試料分析装置200を組み合わせた分析システムを示す模式的に示す全体斜視図であり、図2は分析システムの一部分を示す正面図であり、図3は架台上に載置される機器を模式的に示す斜視図であり、図4は吸収機構を示す図であり、図5は助燃剤貯蔵部、容器載置部及び試料秤量部を主として示す側面図である。
【0016】
なお、以下の説明において、X軸方向とは図2における紙面の左右方向、Y軸方向(奥行き方向)とは図1における紙面の前後方向、Z軸方向(鉛直方向)とは図1における紙面の上下方向をそれぞれ意味する。
【0017】
<1.加熱型試料分析装置200の構成>
まず、加熱型試料分析装置200について簡単に説明する。
【0018】
図1に示す加熱型試料分析装置200は、金属試料(以下、単に試料とも言う)を加熱溶解し、その際に発生するガス成分を分析することによって、当該試料中に含まれている元素を測定するものである。
【0019】
具体的にこの試料分析装置200は、上部電極及び下部電極が上下に離間させて設けられており、下部電極上に、るつぼを載置できるように構成してある。るつぼは、上部が開口した円筒状をなす黒鉛を素材としたものである。分析時は、るつぼが下部電極上に載置されている状態において、下部電極が上方にスライドし、上部電極との間でるつぼを挟み込む。この状態で、上部電極の上方に設けられた図示しない試料投入口から、るつぼ内に試料を投入されると、その後、電極間に電流が印加され、黒鉛るつぼが発熱して内部の試料が加熱融解される。また、試料分析装置200の試料投入口には、漏斗部材201が設けられ、試料投入を容易にしている。また、試料分析装置200には、上部電極の上方に、試料の加熱による成分抽出を促進する助燃剤を投入する助燃剤投入口(図示しない)が設けられ、試料投入口と同様に漏斗部材202が設けられ、助燃剤投入を容易にしている。
融解した試料から発生したガスは、図示しない分析部に送られて成分が測定され、その結果から、試料に元々含まれていた元素が分析される。例えば、試料中の酸素量を測定する場合には、試料の融解によって反応生成物であるCO(一酸化炭素)を発生させ、COを例えば分析部を構成する非分散形赤外線検出器を用いて測定し、そのCO値に基づいて当該試料中に存在していた酸素量を測定・算出する。その他、反応生成物とそれに応じた分析部を設定することにより、水素や硫黄、窒素などの成分も測定することができる。なお、分析後は、使用したるつぼは、試料と共に廃棄処分される。
【0020】
<2.試料分析装置用導入装置100の構成>
次に、試料分析装置用導入装置100について説明する。
【0021】
本実施形態の試料分析装置用導入装置100は、試料分析装置200に試料又は助燃剤を所定のシーケンスに従って自動で搬送するものである。
【0022】
具体的にこのものは、図1、図2及び図3に示すように、架台1と、当該架台1上に設置される助燃剤を貯蔵する助燃剤貯蔵部2、収容容器が載置される容器載置部3、試料を秤量する試料秤量部4、試料又は助燃剤を搬送する搬送機構5等を備えている。
【0023】
以下、各部1〜5について説明する。
【0024】
架台1は、図1及び図3に示すように、試料分析装置200、助燃剤貯蔵部2、容器載置部3、試料秤量部4及び搬送機構5等が載置される載置部材11と、載置部材11を水平に支持する脚部材12と、載置部材11に設けられたフレーム部材13と、を備える。なお、この実施形態では、導入装置100の架台1上に試料分析装置200を設置するものであるが、導入装置100の架台1上に試料分析装置200をしないものであってもよい。
【0025】
載置部材11は、試料分析装置200に設けられた当て板(図示しない)により容易に位置決めして固定できる構造を有している。また、同様に、搬送機構5に設けられた当て板(図示しない)により容易に固定できる構造を有している。
【0026】
フレーム部材13は、載置部材11上に載置される機器を取り囲むように、載置部材11の端部に立設されている。このフレーム部材13には、搬送機構5の稼働範囲を覆う例えば透明のアクリル製カバー体131が設けられている。具体的にカバー体は、機器の正面、上面及び両側面を覆うように設けられている。
【0027】
また、フレーム部材13の正面には、メンテナンス等のための例えばスライド式の開閉扉(不図示)が設けられている。この開閉扉には、インターロック機構が設けられており、開閉扉が開状態において、後述する搬送機構5等が停止するように又は動作しないようにしている。
【0028】
また、図2に示すように、フレーム部材13又はカバー体には試料導入口14が形成されている。本実施形態では、フレーム部材13の上部に試料導入口14が形成されている。
【0029】
この試料導入口14には、別途設けられた例えばベルトコンベア等の自動搬送機(不図示)から搬送された試料が投入される他、ユーザが個別的にマニュアル投入することもできる。
【0030】
そして、試料導入口14には、試料を一時的に貯留するための試料ストッカ15が、導管16を介して接続されている。この試料ストッカ15は、図2に示すように、導管16を通過した試料を一時的に保持する試料ホッパー(不図示)を内蔵する試料収容部151と、当該試料ホッパーの開閉を行うエアシリンダ152と、前記試料ホッパーが開状態において、試料を自重によって落下させる試料排出管153とを備える。
【0031】
試料排出管153の先端部(下端部)には、後述する搬送機構5により搬送された収容容器9が接触する際の衝撃を吸収する吸収機構が設けられている。具体的には、試料排出管153は、図4に示すように、試料収容部151に基端部(上端部)が接続して設けられた排出管本体部153aと、当該排出管本体部153aの先端部(下端部)に所定範囲内で軸方向に沿って進退移動自在に嵌め合わされた可動管部153bとを備える。このような構成により吸収機構が構成され、試料排出管153に収容容器9が接触しない状態においては、可動管部153bは、その自重によって排出管本体部153aに対して最下端に位置しており、試料排出管153は伸びた状態である(図4(A)参照)。一方、試料排出管153に収容容器9が接触した状態において、可動管部153bは、収容容器9により排出管本体部153aに対して持ち上げられた状態になる(図4(B)参照)。これにより、試料排出管153と収容容器9の上部開口とを確実に連通させつつ、試料排出管153と収容容器9との接触衝撃を可及的に抑制することができる。
【0032】
なお、本実施形態の試料ストッカ15は、自動搬送機及びユーザのマニュアル投入の両方に用いられるものであったが、それぞれに対応して個別に設けるようにしてもよい。また、試料の供給形態が上記と異なる場合、例えば、空気圧によって試料を圧送する気送管により供給する形態であれば、それに対応させて別途試料ストッカを設けてもよい。
【0033】
助燃剤貯蔵部2は、図2等に示すように、架台1の載置部材11の上面に立設された支柱111に固定されている。この助燃剤貯蔵部2は、助燃剤を貯蔵するとともに、助燃剤を定量して供給するものである。具体的には、ドラム回転方式のものであり、周方向に回転可能に設けられた筒状の回転ドラム21の内面に、前記回転方向側に開口部を向けた定量カップ22と、この定量カップ22の開口部に相対して受け皿部23とが設けられ、かつ受け皿部23に連通して回転ドラム21に取出口21aが形成されている。回転ドラム21は、助燃剤の種類毎に設けられ、図2においては2つ示してある。また、各回転ドラム21は、背面に設けられたモータ24により回転される。なお、図示しないが、回転ドラム21の外側周面には、助燃剤補充口が設けられている。
【0034】
助燃剤貯蔵部2はさらに、前記取出口21aから取り出されて落下する助燃剤を受け入れ、下窄まりで下端に開口を有する漏斗状をなすシュータ部材25を備えている。なお、シュータ部材25も支柱111に固定されている。
【0035】
シュータ部材25の下端部には、助燃剤を一時的に貯留するための助燃剤ストッカ26が設けられている。この助燃剤ストッカ26は、シュータ部材25を通過した助燃剤を一時的に保持する助燃剤ホッパーを内蔵する助燃剤収容部261と、当該助燃剤ホッパーの開閉を行うエアシリンダ262と、前記助燃剤ホッパーが開状態において、助燃剤を自重によって落下させる助燃剤排出管263とを備える。
【0036】
助燃剤排出管263の先端部(下端部)には、後述する搬送機構5により搬送された収容容器9が接触する際の衝撃を吸収する吸収機構が設けられている。具体的には、助燃剤排出管263は、試料排出管153と同様に、助燃剤収容部261に上端部が接続して設けられた排出管本体部263aと、当該排出管本体部263aの下端部に所定範囲内で軸方向に沿って進退移動自在に嵌め合わされた可動管部263bとを備える。このような構成により吸収機構が構成され、助燃剤排出管263に収容容器9が接触しない状態においては、可動管部263bは、その自重によって排出管本体部263aに対して最下端に位置しており、助燃剤排出管263は伸びた状態である。一方、助燃剤排出管263に収容容器9が接触した状態において、可動管部263bは、収容容器9により排出管本体部263aに対して持ち上げられた状態になる。これにより、助燃剤排出管263と収容容器9の上部開口とを確実に連通させつつ、助燃剤排出管263と収容容器9との接触衝撃を可及的に抑制することができる。
【0037】
容器載置部3は、図2、図3及び図5等に示すように、助燃剤貯蔵部2の下方に位置するように、支柱111に固定された支持板112上に設けられている。この容器載置部3は、試料又は助燃剤を収容する収容容器9が載置されるものである。この収容容器9は、所定の分析対象に用いられる専用のるつぼ(試料等が投入されたるつぼを燃焼炉(高周波誘導加熱炉)内に設置し、試料等を燃焼させる方式の炭素・硫黄分析装置に用いられるセラミックるつぼ)と略同形状をなす上部が開口した例えばステンレス製のもので、内部に試料又は助燃剤を収容することができる。つまり、試料搬送用の収容容器9と助燃剤搬送用の収容容器9とは同一形状をなす。なお、収容容器9は、試料搬送用と助燃剤搬送用とを分担しても良い。また、試料搬送用の収容容器9及び助燃剤搬送用の収容容器9が異なる形状であっても良いことは言うまでもない。
【0038】
具体的に容器載置部3は、図3に示すように、収容容器9の下端部を嵌め入れることのできる凹部31を縦横マトリックス状に複数有する。本実施形態の容器載置部3は、正面側から背面側に行くに従って高くなる階段状をなし、各段32に一列に複数の凹部31が形成されている。このように階段状に形成していることにより、後述する把持ハンド55がY軸方向(奥行き方向)に移動する際に手前に載置された収容容器9が把持ハンド55の移動を妨害することがない。
【0039】
また、容器載置部3には、図2等に示すように、試料を所定位置に落下移動させるガイド管6が設けられている。この実施形態においては、容器載置部3の最上段中央部に設けられている。
【0040】
ガイド管6は、特に図5に示すように、上端部6aが容器載置部3の上方に向かって概略漏斗状に拡開開口し、下端部6bが容器載置部3の下方に下向きに開口するものである。具体的に下端開口は、試料秤量部4に載置された試料秤量用の収容容器9の上部開口と対向して試料を導くように開口している。このように、大径の上端開口から導入された試料が、試料より若干大きい内径を有する下端部を通って下端開口から排出されるように構成してある。
【0041】
試料秤量部4は、図2等に示すように、容器載置部3の下方に位置するように載置部材11上に設けられている。このように、載置部材11上に設けられており、支柱111を介して設けた場合に比べて振動影響を受けにくくすることができる。この試料秤量部4は、試料の質量を精密に測定するためのものであり、試料秤量部4のベースは、4点の防振ゴムで保持されている。なお、支柱111に設けられた支持板112上に配置してもよい。
【0042】
また初期状態において、試料秤量部4の載置面上には、試料秤量用の空の収容容器91(以下、秤量用容器91という。)が載置されている。この秤量用容器91は、前述した容器載置部3上の収容容器9と同じものである。このとき、秤量用容器91の載置位置は、前記ガイド管6の下端開口の直下である。
【0043】
また、試料秤量部4の天面に位置する支持板112の周縁部には、下方に向かって、試料秤量部4の側面、背面を囲むように風防41が設けられている。また支持板112自身が試料秤量部4の天面の風防41として機能する。
【0044】
このように本実施形態の導入装置100においては、助燃剤貯蔵部2、容器載置部3及び試料秤量部4が、この順で上下に縦並びに設けられている。つまり、助燃剤貯蔵部2の下方に容器載置部3が設けられ、容器載置部3の下方に試料秤量部4が設けられる。
【0045】
しかして本実施形態では、図5に示すように、搬送機構5が試料をガイド管6の上端開口に投入する際に、ガイド管6の下端開口と秤量用容器91の上部開口とを連結する連結機構7が設けられている。この連結機構7は、容器載置部3に設けられたガイド管6の下端開口と、秤量用容器91の上部開口とを連通するものである。具体的には、搬送機構5が試料をガイド管6の一端部(上端開口)に投入する際に、ガイド管6の下端開口と秤量用容器91の上端開口とを連通するものである。
【0046】
具体的な構成は、図5の側面図に示すように、ガイド管6の下端部6bとスライド可能に挿通する移動管71と、当該移動管71の下端部が秤量用容器91の上部開口から離間した離間位置及び当該移動管71の下端部が秤量用容器91の上部開口に接触する接触位置の間を駆動する管駆動部72とを備える。
【0047】
移動管71の下端部には、移動管71が秤量用容器91に接触する際の衝撃を吸収する吸収機構が設けられている。具体的には、移動管71は、試料排出管153と同様に、ガイド管6の下端部とスライド可能に挿通する移動管本体部71aと、当該移動管本体部71aの下端部に所定範囲内で軸方向に沿って進退移動自在に嵌め合わされた可動管部71bと、を備える。このような構成により吸収機構が構成され、移動管71に収容容器9が接触しない状態においては、可動管部71bは、その自重によって移動管本体部71aに対して最下端に位置しており、移動管71は伸びた状態である。一方、移動管71に収容容器9が接触した状態において、可動管部71bは、収容容器9により移動管本体部71aに対して持ち上げられた状態になる。これにより、移動管71と収容容器9の上部開口とを確実に連通させつつ、移動管71と収容容器9との接触衝撃を可及的に抑制することができる。
【0048】
管駆動部72(スライド機構)は、鉛直方向(Z軸方向)に延設されたレール721と当該レール721を摺動し、移動管71が接続されるスライダ722と、当該スライダ722を駆動するエアシリンダ等のアクチュエータ723とを備えている。レール721は、支持板112に立設された支持部材113に設けられている。
【0049】
このような構成により、搬送機構5が試料をガイド管6の一端部(上端開口)に投入する際に、アクチュエータ723がスライダ722を下降させることにより、移動管71が秤量用容器91に接触する。これにより、試料秤量時に、搬送機構5が保持している収容容器9内の試料を確実に秤量用容器91に入れ替えることができる。また、このとき、移動管71に設けられた吸収機構の可動管部71bが秤量用容器91に接触した後は、移動管本体部71aが下降したとしても、移動管本体部71aから可動管部71bに下向きに力が伝達されず、秤量用容器91及び試料秤量部4に過度の衝撃を与えることがない。
【0050】
また、支柱111には、図2に示すように、容器載置部3に送風を行う送風ファン8が容器載置部3とほぼ同じ高さに設けられている。この送風ファン8は、容器載置部3の背面側に設けられており、容器載置部3に対して背面側から正面側に向かった送風を行う。これにより、容器載置部3上にエアカーテンを形成し、容器載置部3上及び収容容器9内に塵が積もらないようにしている。また、図2に示すように、送風ファン8の側方は、この送風ファン8からの風の効率よく試料載置部3に導くためのカバー8aが設けられている。なお、このカバー8aは、図2のみに図示している。
【0051】
搬送機構5は、試料が投入された収容容器9を試料秤量部4に搬送すると共に、その試料秤量部4により秤量された試料を試料分析装置200に搬送して試料を導入し、容器載置部3から収容容器9を前記助燃剤貯蔵部2に搬送すると共に、助燃剤が投入された収容容器9を前記試料分析装置200に搬送して助燃剤を導入するものである。具体的には、図3に示すように、X軸方向駆動部51、Y軸方向駆動部52、Z軸方向駆動部53、R軸(回転)方向駆動部54及び把持ハンド55を組み合わせて構成される。このような構成により、搬送機構5は、収容容器9のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向及び回転方向の4軸の移動を可能としている。なお、図3等においては、各駆動部に接続される電気ケーブル、空気管などは図示しない。
【0052】
X軸方向駆動部51は、架台1の載置部材11上にX軸方向に沿って延在するX軸スライドガイド511(以下、Xガイド511という。)と、このXガイド511に沿って移動するX軸スライドブロック512(以下、Xブロック512という。)と、Xブロック512をXガイド511上でスライド駆動させるサーボモータ等のX軸アクチュエータ(不図示)と、を備えている。
【0053】
Z軸方向駆動部53は、前記X軸方向駆動部51のXブロック512にZ軸方向に沿って延在するZ軸スライドガイド531(以下、Zガイド531という。)と、このZガイド531に沿って移動するZ軸スライドブロック532(以下、Zブロック532という。)と、当該Zブロック532をZガイド531に沿ってスライド駆動させるサーボモータ等のZ軸アクチュエータ(不図示)と、を備えている。
【0054】
Y軸方向駆動部52は、前記Z軸方向駆動部53のZブロック532にY軸方向に沿って延在するY軸スライドガイド521(以下、Yガイド521という。)と、このYガイド521に沿って移動するY軸スライドブロック522(以下、Yブロック522という。)と、当該Yブロック522をYガイド521に沿ってスライド駆動するサーボモータ等のY軸アクチュエータ(不図示)と、を備えている。
【0055】
R軸方向駆動部54は、前記Y軸方向駆動部52のYブロック522にY軸方向に沿って固定され、回転駆動軸541を旋回させるロータリエアシリンダ等の回転アクチュエータ542である。
【0056】
上述した、各駆動部のアクチュエータ及び回転アクチュエータ542は、別に設けた制御機器(図示しない)からの指令によって制御される。
【0057】
そして、前記R軸方向駆動部54の回転駆動軸541には、把持ハンド55が固定されている。この把持ハンド55は、前記回転駆動軸541に固定されるハンド本体551と、当該ハンド本体551の先端に取り付けられた一対の把持爪552とを具備するものである。この把持爪552は、ハンド本体551に設けられたエアチャック(不図示)により駆動される。また、把持爪552は、例えば概略くの字形をなすもので、一対の把持爪552が中央部分間の隙間が最も大きくなるように左右対称に配置されている。各把持爪552は、基端部においてハンド本体551に回転可能に保持されており、前記制御機器からの指令で把持爪552間の距離を縮めるように回転させることによって、各把持爪552の中央部分間で収容容器9の側周面を狭圧把持できるように構成してある。
【0058】
<3.装置の動作>
次に本実施形態の試料分析装置用導入装置100の動作を、図6、図7のフローチャートを参照しながら、以下に試料導入工程と助燃剤導入工程とに分けて説明する。
【0059】
<3−1.試料導入工程>
まず初期状態では、収容容器9は容器載置部3に置かれており、搬送機構5は、何も把持しておらず、把持ハンド55を所定の待機位置で停止させた待機状態(ステップS1)となっている。
【0060】
この初期状態から、オペレータからの入力や、別装置からのトリガー信号などの測定開始信号を受信すると(ステップS2)、試料分析装置用導入装置100は、各部、つまり試料分析装置200、周辺機器(試料ストッカ15等)、搬送機構5からの各状態信号を読み取って、エラー等がなく測定準備が完了しているかどうかを判断する(ステップS3)。準備が未完の場合は、搬送機構5は動作せず、待機状態を維持する。
【0061】
一方、準備完了の場合には、搬送機構5が動作し、容器載置部3に並べられている収容容器9のうちから、所定の1つを取りに行く(ステップS4)。このとき、収容容器9の有無を判断し(ステップS5)、無い場合は前記待機状態となり、動作を停止する。なお、収容容器9の有無は、把持爪552で収容容器9を挟み込もうとしたときに、把持爪552同士が接近しすぎたときを検知して、無いと判断するが、別途容器載置部3等に物体検知センサ(反射型、透過型等の光を利用したもの、超音波を利用したもの、機械式の接触センサ等)を設けてその信号で判断するようにしても良い。
【0062】
次に搬送機構5は、把持した試料搬送用の収容容器9を試料ストッカ15に搬送する(ステップS5)。このとき、搬送機構5は、収容容器9が試料ストッカ15の試料排出管153の下端開口の近傍直下に移動させたのち、上昇させて、試料排出管153の下端開口と収容容器9の上部開口とを接続する。この状態で、試料ストッカ15のエアシリンダ152により試料ホッパーが開状態となり、試料が収容容器9内に落下して収容される(ステップS6)。なお、試料ストッカ15には、収容容器9が試料ストッカ15に搬送される前に、試料が一時的に保持された状態となっている。
【0063】
次に搬送機構5は、その収容容器9を試料載置部に設けられたガイド管6の上部開口に搬送する(ステップS7)。そして、搬送機構5のR軸方向駆動部54等により、把持ハンド55に把持されている収容容器9がガイド管6の上部開口に向かって傾けられて、収容容器9内の試料が自重によりガイド管6内に投入される(ステップS8)。このとき、搬送機構5により試料がガイド管6に投入される前に、連結機構7の移動管71がスライド機構により下降され、試料秤量部4上の秤量用容器91と移動管71の可動管部71bとが接触する。これにより、ガイド管6を通過する試料が確実に秤量用容器91内に収容される。
【0064】
そして、試料秤量部4では、試料の入った秤量用容器91の重量を計測し、先に計測した秤量用容器91の重量を差し引いて試料重量を算出する(ステップS9)。そして、その秤量結果を示す測定データが、図示しない信号ケーブルにより制御機器に送信される。
【0065】
試料を投入し終えた後に、搬送機構5は、把持している収容容器9を容器載置部3に搬送して再び載置する(ステップS10)。このように、本実施形態では収容容器9は使い回される。
【0066】
次に、搬送機構5は、試料載置部上の秤量用容器91を取りに行く(ステップS11)。
【0067】
そして、搬送機構5は、試料の入った秤量用容器91を試料秤量部4から取り出して試料分析装置200まで搬送し(ステップS12)、R軸方向駆動部54等により、その試料投入口に秤量用容器91を傾けて試料を投入する(ステップS13)。試料投入口から投入された試料は、上部電極及び下部電極に挟持された黒鉛るつぼに収容される。そして、搬送機構5は待機状態となる(ステップS14)。
【0068】
<3−2.助燃剤導入工程>
前記試料導入工程が終了して待機状態にある搬送機構5は、次に、助燃剤搬送用の収容容器9を容器載置部3に取りに行く(ステップS15)。
【0069】
次に搬送機構5は、容器載置部3上の収容容器9を把持して、助燃剤ストッカ26に搬送する(ステップS16)。このとき、搬送機構5は、収容容器9が助燃剤ストッカ26の助燃剤排出管263の下端開口に直下に移動させたのち、持ち上げて、助燃剤排出管263の下端開口と収容容器9の上部開口とを接続する。この状態で、助燃剤ストッカ26のエアシリンダ262により助燃剤ホッパーが開状態となり、助燃剤が収容容器9内に落下して収容される(ステップS17)。なお、助燃剤ストッカ26には、収容容器9が助燃剤ストッカ26に搬送される前に、助燃剤が一時的に保持された状態となっている。
【0070】
そして、搬送機構5は、助燃剤が収容された収容容器9を試料分析装置200まで搬送し(ステップS18)、R軸方向駆動部54等により、その助燃剤投入口に収容容器9を傾けて助燃剤を投入する(ステップS19)。そして、搬送機構5は待機状態となり、動作を停止する。
【0071】
助燃剤投入口から投入された助燃剤は、試料が収容された黒鉛るつぼに収容され、その後、試料分析装置200で、前述したように、加熱融解されて元素分析が行われる(ステップS20)。分析後は、るつぼ及び分析が済んだ試料は破棄される(ステップS21)。
【0072】
なお、上記試料導入工程及び助燃剤導入工程において、把持ハンド55が各部間を移動する際(X軸方向及び/又はZ軸方向を移動する際)には、Y軸方向駆動部52によって把持ハンド55を引いた状態としている。つまり、移動の際は、Y軸方向のみに関して言うと待機位置と同じ状態としている。これにより、把持ハンド55がX軸方向及び/又はZ軸方向に移動する際に、把持ハンド55が周辺機器に接触することを防ぐことができ、安全性を担保することができる。
【0073】
<4.本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態に係る試料加熱型試料分析装置200に用いられる導入装置100によれば、助燃剤貯蔵部2、容器載置部3及び試料秤量部4が上下に配置されているので、導入装置100を小型化することができる。それによって、搬送機構5の動作も簡単化することができ、搬送機構5の構成を簡略化することができる。
【0074】
<5.その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【0075】
例えば、試料分析装置として金属試料を加熱融解する方式のものを記載したが、高周波誘導加熱炉等を用いて試料を燃焼させる方式のものであっても良い。前記実施形態では、収容容器として、試料を燃焼させる方式の試料分析装置に用いられる専用のるつぼと略同一形状のステンレス製のものを用いているので、試料分析装置として試料を燃焼させる方式のものを試料する場合であっても、装置構成を変更することなく、測定することができる。
【0076】
また、前記実施形態では、導入装置は、試料及び助燃剤を試料分析装置に導入するものであったが、分析対象によっては助燃剤を要しないものがある。したがって、搬送装置が、助燃剤導入工程を行わず、試料導入工程のみを行うようにしても良い。
【0077】
また、前記試料導入工程と前記助燃剤導入工程との前後は逆であっても良い。
【0078】
さらに、助燃剤貯蔵部、容器載置部及び試料秤量部の配置態様としては、前記実施形態に限られず、上下に配置される態様であれば、如何なる順で配置されるものであっても良い。
【0079】
その上、装置全体を小型化する観点から、前記実施形態では容器載置部にガイド管を設ける構成にしているが、これに限られず、容器載置部とは別にガイド管を設けるようにしても良い。このとき、ガイド管は、固定部材により、試料秤量部上方に固定される。
【0080】
加えて、試料秤量部に専用の秤量用容器を載置する必要はなく、試料の秤量毎に容器載置部に載置された収容容器を予め試料秤量部上に載置するようにしても良い。また、試料秤量部上に空の収容容器を載置した後、試料を入れ替えて秤量するものの他、試料を収容する収容容器を試料秤量部に載置して秤量するようにしても良い。
【0081】
さらに加えて、前記実施形態ではガイド管の下端部に、別途連結機構が設けられているが、ガイド管の下端部に一体的に連結機構を設けてもよい。
【0082】
また、容器載置部に載置された収容容器内に種々の測定対象試料を予め収容しておき、オートサンプラとして自動測定するようにしても良い。
【0083】
さらにこのとき、収容容器内に標準試料を予め収容しておき、測定の合間に標準試料を用いて自動校正するようにしても良い。
【0084】
なお、試料排出管、助燃剤排出管及び連結機構の移動管に設けた吸収機構としては、前記実施形態に限定されず、それらの下端部にゴム又はスプリング等の弾性部材又はこれらを用いたものを設けて構成しても良い。
【0085】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【図1】本発明の一実施形態に係る加熱型試料分析装置及び試料分析装置を組み合わせた分析システムを模式的に示す全体斜視図。
【図2】同実施形態における分析システムの一部分を示す正面図。
【図3】同実施形態における架台上に載置される機器を模式的に示す斜視図。
【図4】同実施形態における吸収機構を示す図。
【図5】同実施形態における助燃剤貯蔵部、容器載置部及び試料秤量部を主として示す側面図。
【図6】同実施形態における試料導入工程を示すフローチャート。
【図7】同実施形態における助燃剤導入工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
【0087】
100・・・試料分析装置用導入装置
200・・・加熱型試料分析装置
2 ・・・助燃剤貯蔵部
3 ・・・容器載置部
4 ・・・試料秤量部
5 ・・・搬送機構
6 ・・・ガイド管
6a ・・・上端部
6b ・・・下端部
7 ・・・連結機構
8 ・・・送風ファン
9 ・・・収容容器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
るつぼに入れた試料を加熱又は燃焼することにより、当該試料内部に含まれている元素をガス成分として抽出して分析する加熱又は燃焼型試料分析装置に、試料又は助燃剤を搬送して導入する試料分析装置用導入装置であって、
助燃剤を貯蔵する助燃剤貯蔵部と、
試料又は助燃剤を収容する収容容器が載置される容器載置部と、
試料を秤量する試料秤量部と、
試料が投入された収容容器を試料秤量部に搬送すると共に、その試料秤量部により秤量された試料を前記試料分析装置に搬送して試料を導入し、又は、前記容器載置部から収容容器を前記助燃剤貯蔵部に搬送すると共に、助燃剤が投入された収容容器を前記試料分析装置に搬送して助燃剤を導入する搬送機構と、を具備し、
前記助燃剤貯蔵部、前記収容容器載置部及び前記試料秤量部が、上下方向に沿って配置されている試料分析装置用導入装置。
【請求項2】
前記助燃剤貯蔵部、前記容器載置部及び前記試料秤量部がこの順で上下に配置され、
前記搬送機構が、搬送する収容容器内の試料を、前記試料秤量部上に予め載置された収容容器に入れ替えることにより当該試料を秤量するものであり、
前記容器載置部が、上端部が当該容器載置部の上方に向かって拡開開口し、下端部が前記容器載置部に下方に開口して前記試料秤量部に載置された試料秤量用の収容容器に試料を導くガイド管を備えている請求項1記載の試料分析装置用導入装置。
【請求項3】
前記搬送機構が試料を前記ガイド管の上端開口に投入する際に、前記ガイド管の下端開口と前記試料秤量部上に載置された収容容器の上部開口とを連結する連結機構をさらに備える請求項2記載の試料分析装置用導入装置。
【請求項4】
前記容器載置部の側方に設けられ、当該容器載置部に向かって送風する送風ファンが設けられている請求項1、2又は3記載の試料分析装置用導入装置。

【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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【公開番号】特開2010−107379(P2010−107379A)
【公開日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−280173(P2008−280173)
【出願日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【出願人】(000155023)株式会社堀場製作所 (638)
【Fターム(参考)】