JP2515028Y2 - 自動試料採取装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、自動試料採取装置に関し、特に、使用済み
潤滑油の成分分析に供する試料（潤滑油）の採取装置に
関する。

＜従来の技術＞ 試料を所定量採取するには、例えば、シリンジの先端
にピペットチップを装填して、その中に試料を所定量吸
引し、採取用容器中にそれを吐出させて、採取する方法
がある。

これを自動的に行う従来の装置としては、以下に示す
ようなものがある。

即ち、一端を回転中心とするアームの他端にシリンジ
を保持させて、アームを回転させると共に上下動させる
ことにより、シリンジを円弧状及び上下に移動できるよ
うにしている。

そして、シリンジの円弧状の軌跡の下方に、同じく円
弧状に、ピペットチップの装填位置、試料の吸引位置、
試料の吐出位置を配置して、これらの各位置で、シリン
ジを上下動させることにより、シリンジにピペットチッ
プを装填したり、試料を吸引したり、採取用容器に吐出
したりするようにしている。

＜考案が解決しようとする課題＞ しかしながら、このような従来の自動試料採取装置に
おいては、各位置が円弧状に配置されており、且つシリ
ンジを保持するアームが半径方向に突出しているため
に、設置場所が広く必要であるという問題点があった。

本考案は、このような従来の問題点に鑑み、正確な試
料採取を容易にできる、設置場所を取らないコンパクト
な自動試料採取装置を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ このため、本考案は、下記の構成とする。

（１）シリンジをほぼ水平な直線方向に移動させて、そ
の移動軌跡に沿って配置された、ピペットチップ装填位
置、試料吸引位置、試料吐出位置及びピペットチップ取
外し位置に、順次至らしめる水平移動装置と、 前記ピペットチップ装填位置に、ピペットチップを順
送りするピペットチップ送り装置と、 前記試料吸引位置に、試料の入った試料用容器を順送
りする試料送り装置と、 前記試料吐出位置に、空の採取用容器を順送りする採
取用容器送り装置と、 前記採取用容器送り装置による前記試料吐出位置より
前進方向の送り位置で、試料の入った採取用容器を秤量
する電子天秤と、 前記ピペットチップ取外し位置に配置されたピペット
チップ取外し装置と、 前記ピペットチップ取外し位置に配置されたピペット
チップの取外し確認センサと、 前記各位置にてシリンジを昇降させて、ピペットチッ
プ装填、試料吸引、試料吐出及びピペットチップ取外し
の各操作を行わせる昇降制御装置と、 を設ける構成とする。

（２）前記ピペットチップ送り装置としては、ピペット
チップをその基端を上向きにして保持しつつ送り方向に
移動させる保持部材を備えてなり、該保持部材を上下方
向に移動可能にスプリングで支持するようにしたものが
望ましい。

（３）前記ピペットチップ取外し装置としては、ピペッ
トチップの挟み方向に作動する常開の挟み具からなるも
のが望ましい。

＜作用＞ 上記の構成においては、下記に示す作用を生じさせる
ことができる。

水平移動装置により、シリンジをほぼ水平な直線方向
に移動させて、ピペットチップ装填位置、試料吸引位
置、試料吐出位置、及びピペットチップ取外し位置に順
次至らしめる。

先ず、ピペットチップ装填位置では、ピペットチップ
送り装置により、順送りされるピペットチップに対し、
シリンジを下降させて、シリンジにピペットチップを装
填する。

この際、ピペットチップ送り装置に備えられる保持部
材により、ピペットチップはその基端を上向きにして保
持されつつ移動され、その保持部材はスプリングにより
上下方向に移動可能に支持されるので、シリンジが下降
したときの余分な力をスプリングの縮みにより吸収す
る。

次に、試料吸引位置では、試料送り装置により、順送
りされる試料の入った試料用容器に対し、シリンジを下
降させて、ピペットチップ内に試料を吸引する。

次に、試料吐出位置では、採取用容器送り装置によ
り、順送りされる空の採取用容器に対し、シリンジを下
降させて、ピペットチップ内の試料を容器に吐出する。

これにより、試料の採取がなされる。試料の採取が終
了した採取用容器は、採取用容器送り装置により前進方
向の送り位置に進み、該位置に設けられた電子天秤によ
り秤量される。

次に、ピペットチップ取外し位置では、ピペットチッ
プ取外し装置の作動により、シリンジからピペットチッ
プを取外す。

より具体的には、シリンジが下降した際に、ピペット
チップ取外し装置に備えられる挟み具が挟み方向に作動
することによりピペットチップを挟み固定し、シリンジ
の上昇によって、取外される。さらに、ピペットチップ
の取外し確認センサが、ピペットチップがシリンジから
確実に取り外されたことを検知・確認する。

＜実施例＞ 以下に本考案に係る一実施例を第１図〜第６図に基づ
いて説明する。

第１図は、テーブル１上に載置した本装置２の概略平
面図であるが、本装置２は、主に、水平移動装置Ａと、
昇降制御装置Ｂと、ピペットチップ送り装置Ｃと、試料
送り装置Ｄと、採取用容器送り装置Ｅと、ピペットチッ
プ取外し装置Ｆと、からなる。

そして、ピペットチップ送り装置Ｃのピペットチップ
装填位置ｃと、試料送り装置Ｄの試料吸引位置ｄと、採
取用容器送り装置Ｅの試料吐出位置ｅと、ピペットチッ
プ取外し装置Ｆのピペットチップ取外し位置ｆとは、後
述するシリンジ11のほぼ水平な直線方向の移動軌跡の下
方に直線状に配置されている。

第２図及び第３図を参照し、水平移動装置Ａ及び昇降
制御装置Ｂについて詳述する。

先ず、水平移動装置Ａについて説明する。

テーブル１上の両端に支持体3a,3bが立設され、これ
らの間に横方向に延びる２本の支持棒4a,4bが、両端を
固定されて上下に配置されている。

スライダ５は、２本の支持棒4a,4bにスライド自由に
設置されており、スライダ５背面に設けられた歯（図示
せず）が、支持体3a,3bに両端を回転自由に支持されて
２本の支持棒4a,4bと平行に渡されたねじ棒６のねじに
噛み合っている。

ねじ棒６は、一端に掛けられた図示しないベルトを図
示しないモータにより回転させることにより回転するよ
うになっている。

ねじ棒６の回転によりスライダ５は水平方向に移動さ
れる。

次に、昇降制御装置Ｂについて説明する。

スライダ５に、昇降機７が取付けられている。この昇
降機７は、図示しないモータにより回転されるピニオン
ギア（図示せず）を有し、これがスライダ５に縦方向に
固定されたラックギア８に噛み合っており、これによ
り、スライダ５に対し、上下方向に相対移動可能であ
る。

この昇降機７には、連結板９を介して、シリンジホル
ダ10が固定されている。

シリンジホルダ10には、シリンジ11が備えられてい
る。

ここで、シリンジ11とは、先端の中空針を外した状態
の、シリンダとピストンとよりなる本体部分のことを指
すことにする。

シリンジ11は円筒部11aの先端下方にコネクタ12を装
着しており、コネクタ12は円筒部12aと先窄まりのテー
パ部12bとよりなる。そして、円筒部12aは外周にＯリン
グ13が嵌められていて、後述するピペットチップ基端27
bに挿入される。

このＯリング13の弾性力によりピペットチップ27はシ
リンジ11に気密に装填され、且つ摩擦力によりピペット
チップ27はシリンジ11に一体に装填される。また、テー
パ部12bはシリンジ11のピペットチップ27への挿入時の
案内用に形成されている。

尚、シリンジ11の円筒部11a内のピストン（図示せ
ず）は、シリンジホルダ10内の吸引・吐出の作動装置
（図示せず）により、上下にスライドされる。

第２図及び第４図を参照し、ピペットチップ送り装置
Ｃについて詳述する。

ターンテーブル21には、その回転中心の回りに120°
間隔で、３本のボルト22a,22b,22cが立設されている。

尚、このターンテーブル21は、後述するターンテーブ
ル31,41と共に、ロータリーインデックス式のテーブル
である。

ボルト22a,22b,22cには、伸縮自由にスプリング23a,2
3b,23cが被せてある。

後述するピペットチップ27の保持部材である金属製の
円板24には、ボルト22a,22b,22cの外径より大きい径の
孔（図示せず）が３箇所設けてあり、それぞれボルト22
a,22b,22cを貫通させて、スプリング23a,23b,23cを介し
て、ターンテーブル21上方に上下動自由に載置されてい
る。

また、ボルト22a,22b,22cには、座金25a,25b,25cを介
してナット26a,26b,26cが嵌合されており、円板24の抜
けを防止しつつ、スプリング23a,23b,23cの伸縮を規制
し、高さ調節用としても利用される。

更に、ターンテーブル21と円板24には、それらの周囲
に沿って、ピペットチップ27挿入用の孔21a,24aが形成
されている。

ピペットチップ27は樹脂製で、その形状は、途中基端
寄りに抜け落ち防止用の段部27aを形成した緩やかなテ
ーパを有する円錐状で、シリンジ装填用の基端27bと円
錐状の先端27cを有する。

円板24の孔24a径は、ピペットチップ27の段部27aを境
にした基端側と先端側との中間の径を成して、孔24aか
らピペットチップ27が抜け落ちるのを防ぐと共に、孔24
aにピペットチップ27がサイズ良く嵌まり込んでしまっ
て抜けなくなるのを防いでいる。

また、ターンテーブル21の孔21a径はピペットチップ2
7を緩く挿入できるサイズにしてある。

ターンテーブル21はスペーサ28を介してテーブル１下
側のモータ29により一体に回転されるようになってい
る。

第１図及び第２図を参照し、試料送り装置Ｄについて
詳述する。

アルミニウム製等のターンテーブル31の周囲に沿って
試料を入れた試料用容器32が配置されており、ターンテ
ーブル31はスペーサ33を介してテーブル１下側のモータ
34により回転されるようにっなている。

また、各容器32内には、攪拌用のマグネット棒（図示
せず）が入れてあり、試料吸引位置ｄに当たるターンテ
ーブル31の下側と、そこに至る１つ手前の試料用容器32
aに当たるターンテーブル31の下側とにスターラー（図
示せず）を設置しており、吸引直前と吸引中の試料を攪
拌できるようにしている。これは、試料の吸引に際し
て、容器32内の試料が均一系をなすようにするためであ
る。

更に、ターンテーブル31を図示しないヒータにより加
熱して、試料の温度を高くして、本装置２の主な対象物
である使用済み潤滑油等の試料の粘度を下げ、上記の攪
拌作用と共に、試料の均一系を作り易く、また、ピペッ
トチップ27で吸引し易くしている。

第１図，第２図及び第５図を参照し、採取用容器送り
装置Ｅについて詳述する。

ターンテーブル41には、その周囲に沿って採取用容器
42を載置するための受け皿43用の孔41aが形成されてい
る。

受け皿43は、容器42の外径より大きな内径を有する円
筒部43aとその上縁に形成された鍔部43bとよりなり、前
記孔41a径は、円筒部43a外径より大きく鍔部43b外径よ
り小さく形成されている。

ターンテーブル41はスペーサ44を介してテーブル１下
側のモータ45により回転されるようになっている。

また、試料吐出位置ｅの１つ前進方向の容器42a下
側、つまり、試料採取直後の容器の下側には、電子天秤
46が設けられており、ターンテーブル41の静止時に天秤
昇降器47により上昇され、受け皿43と一体に採取用容器
42をやや持ち上げて受け皿43と採取用容器42と内部の試
料との重量を秤量して、その後天秤昇降器47により下降
され、ターンテーブル41の回転を妨げないようになって
いる。

この秤量データは、図示しないコンピュータに入力さ
れ、後の分析結果の集計用に供される。

尚、受け皿43と容器42の重量は前もって測定しておい
て、前記秤量結果から減算して、試料のみの重量を集計
用として用いることは言うまでもない。

第１図，第２図及び第６図を参照し、ピペットチップ
取外し装置Ｆについて詳述する。

挟み具51は、鋏み形状をしており、後述する廃棄口55
の真上に先端の挟み部51aがくるように配置されてい
る。

また、基端部51b両側はスプリング52によりストッパ
ー53に接するまで開方向に引っ張られ、挟み部51aが常
時は開状態になるようにされている。更に、基端部51b
両側にはエアシリンダ54が配置され、図示しない駆動装
置によるピストン54aの突出により先端の挟み部51aが閉
方向に作動されるようになっている。

挟み部51aの下方には円筒状の廃棄口55があり、更に
テーブル１下側には、廃棄箱56が設置されており、シリ
ンジ11から外したピペットチップ27が廃棄口55に通って
落下して廃棄できるようになっている。

更に、ピペットチップ27の取り外しを確実にするため
に、シリンジ11が上昇した状態の先端のやや下方の、ピ
ペットチップ27を装填した状態ではピペットチップ27を
検出し、取外し後には検出しない位置に検出ラインがく
るようにセンサ57の投光器57aと受光器57bとを設け、廃
棄を確認するようになっている。

使用に際しては、スタート時に、自動的に、各ターン
テーブルの第１インデックス位置を各操作位置c,d,eに
セットし、シリンジ11をピペットチップ装填位置ｃに移
動させる。このとき、シリンジ11は上方に移動されてい
て、シリンジ11内のピストンは下端にセットされてい
る。

そして、昇降機７により、シリンジ11を下方に移動さ
せ、コネクタ12のテーパ部12bを案内にして、ピペット
チップ基端27bに挿入し、Ｏリング13を介して装填し、
今度は、昇降機７により、シリンジ11を上昇させる。こ
の上昇によって、ピペットチップ27は円板24の孔24aか
ら完全に抜き出される。

このとき、シリンジ11の下降により、ピペットチップ
27が押しつけられ過ぎると、スプリング23a,23b,23cが
縮んで、その力を吸収し、ピペットチップ27のシリンジ
11への入り過ぎを防ぐようになっている。

その後、シリンジ11はねじ棒６の一端に掛けられたベ
ルトを介して、モータにより回転され、その回転はスラ
イダ５の背側に設けられた歯によりほぼ水平な直線方向
の移動に変換されて、スライダ５と一体にシリンジ11を
ほぼ水平な直線方向に移動する。そして、シリンジ11は
試料吸引位置ｄに至り、再び下降して、ピペットチップ
先端27cを試料用容器32の試料中に挿入し、シリンジ11
内のピストンを上昇させ、所定量（例えば5cc）の試料
をピペットチップ内に吸引する。

このとき、試料が潤滑油の場合、粘度が高いため、ヒ
ータにより、加熱し、粘度を低下させ、且つ下方に設置
されたスターラーと試料中のマグネット棒とにより、充
分攪拌され、均一な状態にしているので、良好に吸引で
きる。

吸引後、シリンジ11は上昇して、試料用容器32から抜
け出る。抜け出た後、ピペットチップ27の外側に付着し
た試料を試料用容器32の中に落とすため、シリンジ11を
一定時間（例えば、10秒）静止させる。次に、試料がピ
ペットチップ27から零れるのを防ぐため、少量の空気を
吸い、試料の液面を上げる。この後、ほぼ水平な直線方
向に移動して、試料吐出位置ｅ上方に至る。

ここで、またシリンジ11は下降し、採取用容器42内に
ピペットチップ27の先端27cを挿入し、シリンジ11内の
ピストンを下降させ、吸引していた試料を採取用容器42
内に吐出する。この後、シリンジ11は上昇される。

その後、シリンジ11は、ほぼ水平な直線方向に移動し
て、ピペットチップ取外し位置ｆ上方に至る。そして、
シリンジ11は下降して、スプリング52によって開状態に
なっている挟み具51の挟み部51aの間にピペットチップ2
7を挿入し、ピストン54aの突出により、挟み部51aを閉
方向に作動し、ピペットチップ27が挟み固定できたとこ
ろで、シリンジ11を上昇させ、ピペットチップ27をシリ
ンジ11より抜き去る。そして、センサ57により、完全に
ピペットチップ27が取り外されたことを確認してから、
各ターンテーブル21,31,41は、２番目の操作用のピペッ
トチップ27及び容器32,42を各操作位置c,d,eに回転によ
り順送りし、シリンジ11はピペットチップ装填位置ｃに
移動される。

一方、挟み具51は、その後ピストン54aを引っ込め
て、挟み部51aを開状態にし、廃棄口55中に使用済みの
ピペットチップ27を落下させるようにしている。

更に、電子天秤46が天秤昇降器47により上昇され、採
取用容器42と受け皿43と共に１番目の試料を秤量して、
下降し、そのデータをコンピュータに送信する。

以上説明したように、本実施例によると、各操作位置
c,d,e,fが直線状に配置されているので、設置スペース
が狭くて済む。

また、ピペットチップ27がスプリング23a,23b,23cに
より支持されていて、押し下げ方向に移動可能なので、
シリンジ11の下降により余分な力がピペットチップ27に
加わっても、それをスプリング23a,23b,23cが縮むこと
により逃がすこができるので、常に、一定の装填具合を
得ることができる。

更に、ピペットチップ取外し装置ｆに挟み具51を備
え、また、センサ57によりピペットチップ27の取外しを
確認できるようにしているので、シリンジ11からピペッ
トチップ27を確実に外すことができる。

尚、本実施例の図面では、各ターンテーブル上にピペ
ットチップ及び容器が周状に16個載置できるものについ
て紹介したが、ターンテーブルごと取換えて、例えば20
個載置できるものにすることも可能であり、容器の容量
も50cc、200cc等各種のものを使用することが可能であ
る。

また、ピペットチップによる採取量も、5ccに限ら
ず、事前の調整、及び必要であればピペットチップを別
のサイズに変えることにより、変更可能である。

＜考案の効果＞ 以上説明したように、本考案によると、以下のような
効果を得ることができる。

（１）ピペットチップ装填位置、試料吸引位置、試料吐
出位置及びピペットチップ取外し位置を直線状に配置し
たので、設置スペースが少なくて済み、コンパクトな自
動試料採取装置を実現することができるという効果が得
られる。また、採取試料の重量を正確に秤量し、そのデ
ータをコンピュータで管理できるので、集計や分析が容
易になるという効果も得られる。また、ピペットチップ
の取外しが確実になり、使用済みのピペットチップがつ
いたまま次の動作に移ることを防止できるという効果も
得られる。

（２）ピペットチップ装填時に、スプリングの縮みによ
り保持部材と共にピペットチップが下方に押し下げられ
て、余分な力を逃がせられるようになっているので、ピ
ペットチップの装填具合を常に最適な状態にできるとい
う効果が得られる。

（３）ピペットチップの取外しにおいては、挟み具によ
り、シリンジを上下方向に移動させるだけで、確実に廃
棄することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る一実施例の概略平面図、第２図
は同上の正面図、第３図は水平移動装置及び昇降制御装
置の正面図、第４図はピペットチップ送り装置の正面
図、第５図はターンテーブル上に採取用容器を載置した
状態を示す部分断面図、第６図はピペットチップ取外し
装置の平面図である。 ５…スライダ、６…ねじ棒、７…昇降機、８…ラックギ
ア、10…シリンジホルダ、11…シリンジ、13…Ｏリン
グ、21…ターンテーブル、22a,22b,22c…ボルト、23a,2
3b,23c…スプリング、27…ピペットチップ、27a…段
部、29…モータ、31…ターンテーブル、32…試料用容
器、34…モータ、41…ターンテーブル、42…採取用容
器、45…モータ、46…電子天秤、47…天秤昇降器、51…
挟み具、51a…挟み部、52…スプリング、54a…ピスト
ン、57…センサ、Ａ…水平移動装置、Ｂ…昇降制御装
置、Ｃ…ピペットチップ送り装置、Ｄ…試料送り装置、
Ｅ…採取用容器送り装置、Ｆ…ピペットチップ取外し装
置、ｃ…ピペットチップ装填位置、ｄ…試料吸引位置、
ｅ…試料吐出位置、ｆ…ピペットチップ取外し位置

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンジ先端にピペットチップを装填し
   て、該ピペットチップ中に試料を吸引し、該試料を採取
   用容器中に吐出する自動試料採取装置において、 シリンジをほぼ水平な直線方向に移動させて、その移動
   軌跡に沿って配置された、ピペットチップ装填位置、試
   料吸引位置、試料吐出位置及びピペットチップ取外し位
   置に、順次至らしめる水平移動装置と、 前記ピペットチップ装填位置に、ピペットチップを順送
   りするピペットチップ送り装置と、 前記試料吸引位置に、試料の入った試料用容器を順送り
   する試料送り装置と、 前記試料吐出位置に、空の採取用容器を順送りする採取
   用容器送り装置と、 前記採取用容器送り装置による前記試料吐出位置より前
   進方向の送り位置で、試料の入った採取用容器を秤量す
   る電子天秤と、 前記ピペットチップ取外し位置に配置されたピペットチ
   ップ取外し装置と、 前記ピペットチップ取外し位置に配置されたピペットチ
   ップの取外し確認センサと、 前記各位置にてシリンジを昇降させて、ピペットチップ
   装填、試料吸引、試料吐出及びピペットチップ取外しの
   各操作を行わせる昇降制御装置と、 を設けたことを特徴とする自動試料採取装置。
2. 【請求項２】前記ピペットチップ送り装置が、ピペット
   チップをその基端を上向きにして保持しつつ送り方向に
   移動させる保持部材を備えてなり、該保持部材を上下方
   向に移動可能にスプリングで支持したことを特徴とする
   請求項１記載の自動試料採取装置。
3. 【請求項３】前記ピペットチップ取外し装置が、ピペッ
   トチップの挟み方向に作動する常開の挟み具を備えてな
   ることを特徴とする請求項１または２記載の自動試料採
   取装置。