JP2705246B2 - 粉体サンプリング用カートリッジ及び粉体サンプリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、粉体試料を精密に秤量し自動的に分析装
置等へ供給するための粉体サンプリング用カートリッジ
及び該カートリッジを使用した粉体サンプリング装置に
関する。

〔従来の技術〕

天秤を利用して粉体状の試料を一定量採取する装置で
は、第７図に示すようなサンプリング及び秤量装置が用
いられる。即ち、天秤装置Ａの上の上皿Ｂに採取容器Ｃ
をセットし、風袋除去を行い該採取容器Ｃの上方に僅か
に傾斜させたＶ溝状のといＤを設置しその中に供給する
粉体Ｍを入れておく。そしてといＤを振動フィータＥに
より微振動させると該といＤの傾斜に沿って粉体が少し
ずつ移動し先端から粉体Ｐが供給され、採取容器Ｃに受
けるようにする。天秤装置Ａでは秤量値を常時モニター
し採取量付近になったところで振動フィーダを停止させ
粉体の供給を止めるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記するような従来の粉体サンプリング装置では次の
ような問題点がある。

（イ）従来の装置では一種類の粉体試料しか供給出来な
い。粉体試料を交換するにはとい自体の交換を行う必要
があり、粉体の自動交換には不向きである。

（ロ）粉体試料の供給量は振動フィーダのみによるため
供給量の制御が出来ない。このため採取の高速化及び高
精度化を行い難い。

（ハ）粉体試料を採取容器の上方から落下させるため試
験管など細口の採取容器の場合、容器の上方の内壁や入
口辺りに粉体が付着する可能性が大きい。このような付
着は採取後溶液を添加して溶解させる場合など測定誤差
の要因となる。

（ニ）といに長時間粉体を放置しておくと空気中の水分
を吸収しして潮解等によりその後のサンプリングが不可
能になる。

（ホ）上記する従来例では風貌付きの天秤が使用出来な
いため粉体試料の秤量精度は大体1mg程度となり精密な
採取に適していない。

この発明はかかる種々の問題点を解決するためになさ
れたものである。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、この発明は上記する課題を解決するために、
粉体サンプリング用カートリッジが、端部に係止部を有
し上部近傍に粉体流入用のスリットを穿設した筒状フィ
ーダと、上部にキャップを冠設し内部には粉体試料と前
記フィーダの係止部を収納出来る空間を有すると共に前
記フィーダの係止部を係止し且つ筒部を嵌合する穴を穿
設したカートリッジ本体と、前記フィーダの筒部途中に
固定したフランジと、該フランジと前記カートリッジ本
体下端部との間に付勢して嵌めたバネとより成ることを
特徴とする。

また、粉体サンプリング装置が、精密天秤と、該精
密天秤に設けた台に上下移動可能に設置されたホールド
アームと、該ホールドアームに対して上下移動可能に設
けると共に上部バイブレータを設置したホールドサブア
ームと、該ホールドアームの端部に設けた粉体サンプリ
ング用カートリッジと、該粉体サンプリング用カートリ
ッジ周囲全体を套装する風防扉と、該風防扉を開閉する
駆動装置と、前記ホールドアーム及びホールドサブアー
ム駆動部とバイブレータと精密天秤の計量部と風防扉の
開閉駆動装置を制御する制御装置とより成ることを特徴
とする。

〔作 用〕

上記の手段では、フィーダのスリットは通常はカー
トリッジ本体の穴に位置しているが、フランジが徐々に
上がるとバネの付勢力を介してスリット部分が粉体試料
の入っている容器本体内に位置するようになり、振動等
を与えることにより該スリット内部へ粉体試料を落下さ
せることが出来る。従って容器本体とフランジとの相対
移動量を加減することにより粉体の入るスリットの開口
長さを調節することが出来、正確な粉体試料の秤量が可
能となる。また該粉体サンプリング用カートリッジの粉
体試料はキャップを外してカートリッジ本体内に入れキ
ャップで蓋をするような構造になっているため空気の流
入を防止し潮解等を防止することが出来る。

上記の手段では、この装置のホールドアームに採取
容器をセットし、粉体サンプリング用カートリッジのス
リットの開口の調節しつつバイブレータを振動させなが
ら且つ粉体試料の秤量値をモニターしながら正確に測
定、秤量することが出来る。またこれらの操作は制御装
置により自動化して行うことが出来る。そしてこの手段
によればロボットアームと、複数のカートリッジを入れ
たラックと、複数の採取容器を入れたラックと組合せる
ことにより任意の採取容器に任意の粉体試料を任意の量
だけ採取するシステムを構築することが出来る。またこ
れらの動作は分析時の前処理工程を自動的に行うロボッ
トアームの一環として組込むことが出来る。

〔実施例〕

以下、この発明の具体的一実施例にいて図面を参照し
て説明する。

第１図はこの発明にかかる粉体サンプリング用カート
リッジ１の縦断面図である。この粉体サンプリング用カ
ートリッジ１は、粉体試料Ｍを入れるカートリッジ本体
11と、キャップ12と、端部に係止部13aを設けた中空筒
体のフィーダ13と、前記カートリッジ本体11との間にバ
ネ15を配置する間隔をおいてフィーダに固定したフラン
ジ14と、バネ15とより構成される。この場合、前記カー
トリッジ本体11とフランジ14との間のバネ15は中央部に
フィータ13を通すと共に該カートリッジ本体11に付勢力
を与えるように配置する。また、前記フランジ14は後述
するホールドアーム27に設置される。前記フィーダ13の
係止部13aはカートリッジ本体11の内部に置かれ、底の
傾斜部に当接するようにする。また、筒部13bは該本体1
1に穿設された穴11aに通してある。この嵌め合いにおい
て本体の穴11aとフィーダ13の筒部13bとは粉体試料が隙
間から流出しないよう且つ滑らかに摺動させるが、図に
示すようにパッキン16でシールしても良い。更に前記フ
ィーダ13は、第２図及び第３図（第２図のＷ矢視図）に
示すように、筒部13aの上部に細長い穴状のスリット13c
が穿設されているが、該スリット13cは粉体試料を流入
させるためのものである。

この発明にかかる粉体サンプリング用カートリッジは
以上のように構成される。而して、フィーダ13のスリッ
ト13cは通常はカートリッジ本体11の穴11aに位置してい
るが、フランジ14がバネ15の付勢力を介して徐々に上が
るとスリット13c部分が粉体試料の入っている容器本体
内に位置するようになり、振動等を与えることにより該
スリット13c内部へ粉体試料を落下させることが出来
る。従って容器本体11とフランジ14との相対移動量を加
減することにより粉体の入るスリット13cの開口長さを
調節することが出来、正確な粉体試料の秤量が可能とな
る。

尚、この粉体サンプリング用カートリッジ１は粉体試
料Ｍをキャップを外してカートリッジ本体11内に入れキ
ャップ12で蓋をするような構造になっているため空気の
流入を防止することが出来、潮解等を防止することが出
来る。

第４図は前記粉体サンプリング用カートリッジ１（以
下単にカートリッジ１とする）を使用した粉体サンプリ
ング装置２の正面図で、第５図はその側面図である。

20は型密天秤であって自動開閉の風防扉21が設けられ
る。22は該風防扉21の駆動装置である。即ち、駆動装置
22に取付けられた取付具23が風防扉21の天井部21aに固
定され、第５図の矢印Ｑに示す方向に開閉するようにし
てある。前記精密天秤20の上部片側には台24が設置さ
れ、該台24には雄ネジ杆25が縦方向に立設されると共に
モータ26によって回転駆動されるようにしてある。該雄
ネジ杆25はホールドアーム27に螺刻した雌ネジに螺合さ
せて前記モータ26で駆動することにより該ホールドアー
ム27を上下移動させるようになっている。28は該ホール
ドアーム27の端部に固定されたガイドであって前記台24
に設けたレール24aを上下移動するようにしてあり、ま
た他端には前記カートリッジ１を設置するようにしてあ
るが、この場合フランジ14が嵌まり易く座ぐりを設け
る。

次に、30は前記ホールドアーム27に設置したモータ29
で回転駆動するようにした雄ネジ杆であるが、該雄ネジ
杆30は雌ネジを螺刻したホールドサブアーム31に螺合さ
せてある。そしてホールドサブアーム31はモータ29の駆
動により上下移動するようにしてある。またこのホール
ドサブアーム31にはバイブレータ32が設置されている。
即ち、ホールドサブアーム31が降りて来て前記試料入り
のカートリッジ１を押さえるようにしてあるが、該カー
トリッジ１の頭部の嵌まりを良くするため下面に座ぐり
を設ける。

前記ホールドサブアーム31が降りて来て前記試料入り
のカートリッジ１を押さえると、カートリッジ１からバ
ネ15にある程度の付勢力がかかり、同時に前記フィーダ
13のスリット13cには粉体試料が入るようになる。

この状態でバイブレータ32によりカートリッジ１に振
動を与えると、スリット13cの先端より精密天秤20の台
に置かれた採取容器10に必要量の粉体試料が入るように
なる。尚、フィーダ13の先端は採取容器10内部に位置し
て粉体試料を採取するようになっている。

33は前記扉の駆動装置22、前記モータ26と29、バイブ
レータ32、精密天秤20の計量部等を制御する制御装置
（CPU）である。

この発明にかかる粉体サンプリング装置は以上のよう
な構成からなるが、このカートリッジ１及び粉体サンプ
リング装置２を使用する場合は次の手順でサンプリング
を行う。

最初、精密天秤20の風防扉21は閉められており、ホー
ルドアーム27及びホールドサブアーム31も上方に退避し
ている。

先ず、風防扉21を開け採取容器10を精密天秤20の皿に
セットする。

風防扉21を閉め風袋除去を行う。

風防扉21を開け、ホールドアーム27にカートリッジ１
をセットした時該カートリッジ１のフィーダ13の下端が
採取容器10の底近傍に位置する所まで下げる。

カートリッジ１をホールドアーム27にセットする。

ホールドサブアーム31を下げ、カートリッジ１を固定
する。

バイブレータ32を振動させながらホールドサブアーム
31を更に下げ、カートリッジ１のスリット部13cを開け
て行く。

天秤の秤量値を常時モニターしながら供給速度を制御
する（最初はスリット13cを出来るだけ開け、供給量を
多くし供給速度を上げる。秤量値が目標とする値に近づ
いたところでスリット13cの開口を小さくし供給量を微
小にする）。

秤量値が目標とする範囲内に入ったところでスリット
13cを閉じ、バイブレータ32の振動を止める。

ホールドサブアーム31を上げる。

カートリッジ１を取り出す。

ホールドアーム27を上げる。

風防扉21を閉じ、正確な秤量値を測定する。

風防扉21を開け、採取容器10を取り出す。

このような一連の動作制御は制御装置（CPU）33で行
うが、採取方法が最適となるようコントロールする。

第６図は本発明にかかる粉体サンプリング装置２とロ
ボットアーム３とを組み合わせた自動システムの平面図
である。複数の粉体試料がそれぞれ多数のカートリッジ
１に収められており、これらのカートリッジ１はカート
リッジラック４にセットされている。一方、採取容器10
等は別の採取容器用ラック５にセットされている。そし
てこれらのカートリッジラック４のカートリッジ１や採
取容器用ラック５の採取容器10はロボットアーム３を介
して粉体サンプリング装置２にセットされ、上記の手順
、、、を行うことにより任意の採取容器に任意
の粉体試料を任意の量だけ採取するシステムを構築する
ことが出来る。またこれらの動作は分析時の前処理工程
を自動的に行うロボットシステムの一環として組込むこ
とが出来る。尚、この実施例の粉体サンプリング装置２
には本発明にかかる実施例のカートリッジ１の他振動さ
せて除々に粉体試料を出すようなものなら他のカートリ
ッジでも使用することが出来る。

〔発明の効果〕

この発明にかかる粉体サンプリング用カートリッジ及
び粉体サンプリング装置は以上詳述したような構成とし
たので、カートリッジを交換するだけで複数の粉体試料
を任意の量だけサンプリングすることが出来る。この発
明にかかるカートリッジは粉体試料を密閉する構造とな
っているので空気中の水分を吸収して潮解することがな
いので常に所定量秤量することが出来る。また、カート
リッジの一部であるフィーダの下端部から液体が供給さ
れるため口の細い採取容器を使用する場合でも粉体が口
の周囲や内壁等に付着することがなく正確且つ再現性の
良い分析が可能となる。

この装置には風防扉が設けられているため直ちに精密
秤量することが可能であり、更熟練をようすることなく
誰が秤量しても誤差が少なく均一な秤量値を得ることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる粉体サンプリング用カートリ
ッジ１の縦断面図、第２図はカートリッジのフィーダ部
の縦断面図で、第３図は第２図のＷ矢視図、第４図は粉
体サンプリング用カートリッジを使用した粉体サンプリ
ング装置の正面図で、第５図はその側面図、第６図は本
発明にかかる粉体サンプリング装置とロボットアームと
を組み合わせた自動システムの平面図、第７図は従来の
粉体試料のサンブリング装置の斜視図である。 １……粉体サンプリング用カートリッジ ２……粉体サンプリング装置、10……採取容器 11……カートリッジ本体、12……キャップ 13……フィーダ、14……フランジ、15……バネ 20……精密天秤、21……風防扉、22……駆動装置 24……台、25……雄ネジ杆、26、29……モータ 27……ホールドアーム、30……雄ネジ杆 31……ホールドサブアーム、32……バイブレータ 33……制御装置（CPU）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】端部に係止部を有し上部近傍に粉体流入用
   のスリットを穿設した筒状フィーダと、上部にキャップ
   を冠設し内部には粉体試料と前記フィーダの係止部を収
   納出来る空間を有すると共に前記フィーダの係止部を係
   止し且つ筒部を嵌合する穴を穿設したカートリッジ本体
   と、前記フィーダの筒部途中に固定したフランジと、該
   フランジと前記カートリッジ本体下端部との間に付勢し
   て嵌めたバネとより成ることを特徴とする粉体サンプリ
   ング用カートリッジ。
2. 【請求項２】精密天秤と、該精密天秤に設けた台に上下
   移動可能に設置されたホールドアームと、該ホールドア
   ームに対して上下移動可能に設けると共に上部にバイブ
   レータを設置したホールドサブアームと、前記ホールド
   アームの端部に設けた粉体サンプリング用カートリッジ
   と、該粉体サンプリング用カートリッジ周囲全体を套装
   する風防扉と、該風防扉を開閉する駆動装置と、前記ホ
   ールドアーム及びホールドサブアーム駆動部とバイブレ
   ータと精密天秤の計量部と風防扉の開閉駆動装置を制御
   する制御装置とより成ることを特徴とする粉体サンプリ
   ング装置。