JP3241320B2 - 共栓付試験管の自動開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】発明は、試料の成分分析に先
立ち、その前処理作業に使用される共栓付試験管の自動
開閉装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】試料の成分分析を行うには種々の
前処理が必要である。これらの前処理の中には共栓付試
験管への溶媒の注入工程があり、この注入工程では先ず
共栓付試験管のプラグを引き抜き、その試験管の口部を
開かなければならない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】共栓付試験管のプラグ
はそのプラグが試験管の口部に強力に密着し、プラグを
容易に引き抜きことができない。このため、共栓付試験
管のプラグの引き抜き及び押し込みは従来手作業で行っ
ており、その作業効率は悪い。発明は上述の事情に基づ
いてなされ、その目的は共栓付試験管のプラグの引き抜
き及び押し込みを自動的に行うことができる共栓付試験
管の自動開閉装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】発明における共栓付試験
管の自動開閉装置は、共栓付試験管が試験管本体と、こ
の試験管本体の口部を閉塞する頭部付きのプラグとから
なる共栓付試験管に適用され、プラグは試験管本体の口
部の開口縁から突出するネック部を有している。 そし
て、発明の自動開閉装置は、立設状態の共栓付試験管に
対し、上方から接離可能な昇降部材と、この昇降部材に
設けられたクランプユニットとを備え、クランプユニッ
トは開閉可能な一対のクランプ爪及びパッドを含んでい
る。更に、各クランプ爪の内側面には楔ピンがそれぞれ
取り付けられており、これら楔ピンは、クランプ爪が閉
じたとき、プラグのネック部を両側から挟み付けるよう
にしてプラグの頭部と試験管本体における口部の開口縁
との間に進入し、この進入に伴い、口部の開口縁を下方
に押さえ付けながらプラグの頭部を押し上げることで、
口部からプラグを引き上げ、そして、頭部を介してプラ
グを保持可能となっている。

【０００５】このような自動開閉装置によれば、クラン
プユニットは、立設状態にある共栓付試験管の上方から
下降し、一対のクランプ爪を閉じる。この際、一対のク
ランプ爪の楔ピンは、共栓付試験管におけるプラグのネ
ック部を両側から挟み付けるようにプラグの頭部と試験
管本体の開口縁との間の間隔に進入する。このような楔
ピンの進入により、楔ピンは試験管本体における口部の
開口縁を下方に押付けながらプラグの頭部を押し上げ、
これにより、プラグの頭部と試験管本体の開口縁との間
の間隔が拡開し、プラグと試験管本体の口部との密着が
解除される。従って、プラグは試験管本体の口部から引
き上げられ、頭部を介して一対の楔ピンにより保持され
る。この後、クランプユニットの上昇に伴い、プラグは
一対の楔ピンに保持された状態で、試験管の口部から完
全に引き抜かれる。

【０００６】開状態にある試験管本体に対して所定の処
理が完了すると、クランプユニットが試験管本体の上方
に再び下降し、一対の楔ピンに保持されたプラグは試験
管本体の口部の直上に位置付けられる。この状態で、一
対のクランプ爪が開かれると、プラグは試験管本体の口
部内に落とし込まれる。この後、クランプユニットのパ
ッドが下降し、プラグを試験管本体の口部内にしっかり
と押し込む。

【０００７】各クランプ爪には楔ピンの上側に板ばね製
の挟持片が更に取り付けられており、これら挟持片は楔
ピンと協働して、プラグの頭部を挟持することができる
（請求項２）。このような一対の挟持片が備えられてい
れば、上述した一対の楔ピンの進入時、共栓付試験管の
プラグが試験管本体の口部から飛び出そうしても、この
飛び出しは挟持片により防止される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１には、共栓付試験管の自動開
閉装置を使用した溶媒注入装置が示されている。溶媒注
入装置は試料の成分分析にあたり、その前処理の１つ工
程を実施する。溶媒注入装置は水平な可動テーブル１０
を備えており、可動テーブル１０はフィードユニット１
１に取り付けられている。フィードユニット１１は、可
動テーブル１０の下側に配置されたフィードスクリュー
１２と、フィードスクリュー１２にカップリング１３を
介して連結され、フィードスクリュー１２を正逆方向に
回転させるサーボモータ１４とにより構成され、可動テ
ーブル１０を一定の方向に間欠的に移動させることがで
きる。

【０００９】可動テーブル１０上には試験管スタンド
（以下、単にスタンドと称する）Ｓが載置されており、
スタンドＳは、１０本の共栓付試験管Ｔを２列にして保
持することができる。図２を参照すると、スタンドＳ及
び共栓付試験管Ｔがより具体的に示されている。スタン
ドＳはその底壁に一対の位置決め孔Ｈを有し、これら位
置決め孔ＨはスタンドＳにおける底壁の長手軸線上に配
置されている。一方、共栓付試験管Ｔは、試験管（試験
管本体）ｔとプラグｐとの組み合わせからなり、プラグ
ｐはネック部ｎを介して一体的に接続された頭部ｈを有
する。図３から明らかなようにプラグＰは試験管ｔの口
部に脱着可能にして差し込まれている。なお、各共栓付
試験管Ｔには成分分析すべき試料が予め投入されている
ものとする。

【００１０】スタンドＳはその両側面に把持部Ｇをそれ
ぞれ有し、これら把持部ＧはスタンドＳの移送に利用さ
れる。スタンドＳの移送は例えば直交３軸ロボット（図
示しない）によってなされ、このロボットはスタンドＳ
を把持するハンドを有し、このハンドは水平面内にて回
転可能となっている。ロボットが可動テーブル１０上に
スタンドＳを載置するとき、スタンドＳは可動テーブル
１０上にて位置決めされる。より詳しくは、図４に示さ
れているように可動テーブル１０の上面には、その先端
が円錐状をなす一対の位置決めピン１５が突設されてお
り、これら位置決めピン１５はスタンドＳの対応した位
置決め孔Ｈに差し込まれる。この結果、可動テーブル１
０のスタンドＳはその試験管列が可動テーブル１０の移
動ラインに対して正確に平行となる。

【００１１】更に図４に示されているように、可動テー
ブル１０からは被検出片１６が垂下されており、被検出
片１６はフィードユニット１１の側面に取り付けられた
光電センサ１７により検出される。より詳しくは、光電
センサ１７は可動テーブル１０、即ち、スタンドＳの原
点位置を検出し、サーボモータ１４は原点位置からスタ
ンドＳ内の共栓付試験管Ｔのピッチ間隔に等しい距離毎
に可動テーブル１０を移動させる。

【００１２】可動テーブル１０の側方には、アームポス
ト１８が配置されており、アームポスト１８の上端から
は昇降軸１９が突出されている。アームポスト１８は、
昇降軸１９を昇降且つ回動させる機構を内蔵している。
この機構は例えば、昇降軸１９をスプライン軸とし、昇
降軸１９を上下動させる昇降シリンダと、昇降軸１９を
回動させるロータリシリンダとの組み合わせから実現さ
れる。

【００１３】昇降軸１９の上端には２本のアーム２０，
２１が取り付けられており、これらアーム２０，２１は
９０°の角度を存して水平に延びている。アーム２０の
先端にはクランプユニット２２が装着されており、アー
ム２１の先端には注入管ホルダ２３が取り付けられてい
る。図１中、クランプユニット２２は簡略化して示され
ている。

【００１４】図４及び図５に示されているように、クラ
ンプユニット２２はクランプシリンダ２４を備えてお
り、クランプシリンダ２４はアーム２０の一方の面に下
向きにして取り付けられている。クランプシリンダ２４
は下方に突出した一対のクランプ爪２５を有し、これら
クランプ爪２５はクランプシリンダ２４の作動に伴い、
接離可能、即ち、開閉可能となっている。各クランプ爪
２５の下端にはその内面から楔ピン２６が同一の水平面
内にて突設されており、その先端は半球状をなしてい
る。

【００１５】より詳しくは、図６に示されているように
一対の楔ピン２６は水平方向に所定の間隔、即ち、前述
した共栓付試験管Ｔにおけるプラグｐのネック部ｎの直
径に相当する間隔を存して配置されている。更に、楔ピ
ン２６は、ネック部ｎを形成する周溝の曲率半径よりも
若干大きな直径を有している。更に、各クランプ爪２５
には、板ばね製の挟持片２７が更に取り付けられてお
り、これら挟持片２７は対応する楔ピン２６の上方にて
同一の水平面内に位置付けられている。より詳しくは、
図６に示されているように挟持片２７の突出長さは楔ピ
ン２６よりも若干短く、そして、水平方向でみて一対の
楔ピン２６の間に配置されている。

【００１６】クランプユニット２２には、押し込みシリ
ンダ２８が更に備えられており、この押し込みシリンダ
２８もまたアーム２０の他方の面に下向きにして取り付
けられている。押し込みシリンダ２８のピストンロッド
にはパッドプレート２９が取り付けられ、このパッドプ
レート２９は水平に延び、そして、その先端は図４から
明らかなように前述した挟持片２７間の中央で且つその
上方に位置付けられている。

【００１７】図７に示されているようにパッドプレート
２９の先端には、パッド軸３０が上下に貫通して取り付
けられており、パッド軸３０はその上端のねじ部に螺合
したディスクナット３１及びストッパリング３２を介し
てパッドプレート２９に支持されている。パッド軸３０
の下端にはゴム製のパッド３３が取り付けられており、
このパッド３３とパッドプレート２９との間にはコイル
スプリング３４が配置されている。コイルスプリング３
４はパッド３３を下方に向けて押圧付勢している。

【００１８】一方、前述したアーム２２の注入管ホルダ
２３には、注入管４５（図４参照）が保持されており、
注入管４５は下端が注入管ホルダ２３から下方に突出
し、その開口端が下向きとなっている。注入管４５は可
撓性を有したチューブからなり、その他端側は図８に示
す溶媒注入ユニット３５に接続されている。溶媒注入ユ
ニット３５は電磁三方弁３６を備え、電磁三方弁３６は
１個ずつの出口及び入口と、１つの入出口とを有してい
る。電磁三方弁３６の出口には注入管４５の他端が接続
され、その入口には供給管路３７を介して溶媒タンク３
８が接続されている。溶媒タンク３８には所定の溶媒が
蓄えられている。そして、電磁三方弁３６の入出口には
接続管路３９が接続されており、接続管路３９はコネク
タ４０を介してシリンジ４１に接続されている。シリン
ジ４１のプランジャ４２はその突出端がステップリニア
アクチュエータ４３に連結されており、ステップリニア
アクチュエータ４３は電磁三方弁３６の切換作動に連動
してシリンジ４１のプランジャ４２を往復動させ、シリ
ンジ４１に吸引及び吐出動作を行わせる。より詳しく
は、シリンジ４１が吸引動作を行うとき、電磁三方弁３
６はその入口と入出口との間のみを連通させており、こ
れにより、シリンジ４１内に溶媒タンク３８の溶媒が吸
引される。この後、シリンジ４１が吐出動作を行うと
き、電磁三方弁３６は出口と入出力口のみを連通させ、
これにより、シリンジ４１から吐出された溶媒は注入管
４５を通じて、その開口端から吐出される。

【００１９】次に、スタンドＳ内の共栓付試験管Ｔに対
する溶媒の注入工程を説明する。先ず、原点位置にて待
機状態にある可動テーブル１０上にスタンドＳがロボッ
トにより位置決めして載置される。この際、クランプユ
ニット２２及び注入管ホルダ２３は可動テーブル１０の
上方から退避している。この状態で、アームポスト１９
の昇降軸１９が回動され、図１に示されているようにク
ランプユニット２２がスタンドＳの上方に移動される。
より詳しくは、クランプユニット２２は、スタンドＳ内
における一方の試験管列のうち、その端に位置したター
ゲットの共栓付試験管Ｔの上方に移動される。この後、
昇降軸１９とともにクランプユニット２２は下降し、図
４に示されるようにクランプシリンダ２４の一対のクラ
ンプ爪２５がターゲット共栓付試験管Ｔのプラグｐの両
側に位置付けられる。より詳しくは、一対の楔ピン２６
がそのプラグｐのネック部ｎの両側に位置付けられる。

【００２０】この状態で、クランプシリンダ２４のクラ
ンプ爪２５が閉じられると、一対の楔ピン２６はプラグ
ｐのネック部ｎに向けて前進し、図９に示されているよ
うにネック部ｎを両側から挟み付ける。より詳しくは、
楔ピン２６は、共栓付試験管における試験管ｔの口部の
開口縁とプラグｐの頭部との間に楔のようにして進入す
る。前述したように楔ピン２６の直径はネック部ｎの曲
率半径よりも若干大きく設定されているので、楔ピン２
６の進入に伴い、楔ピン２６は試験管ｔの開口縁を下方
に押し付けながらプラグｐの頭部ｈを押し上げることに
なり、これにより、試験管ｔの口部に対するプラグｐの
密着を解除し、プラグｐを試験管ｔの口部から跳ね上げ
るようにして引き上げる。

【００２１】この際、各クランク爪２５の挟持片２７は
プラグｐの頭部上に前進し、プラグｐを上方から押さえ
付けている。それ故、一対の楔ピン２６によりプラグｐ
が強く跳ね上げられても、プラグｐの飛び出しは挟持片
２７により確実に防止される。楔ピン２６はその先端が
半球状をなし、そして、挟持片２７は板ばねからなって
いるので、共栓付試験管Ｔの製作公差や試験管ｔへのプ
ラグｐの差し込み量に多少のばらつきがあっても、一対
ずつの楔ピン２６及び挟持片２７はプラグｐを試験管ｔ
の口部からプラグｐを確実に浮き上がらせ、そして、保
持することができる。従って、図１０に示されているよ
うにクランプユニット２２がアーム２０とともに上昇さ
れると、プラグｐは試験管ｔの口部から円滑にして引き
抜かれる。

【００２２】この後、昇降軸１９が９０°更に回動され
ると、クランプユニット２２はプラグｐとともにターゲ
ットの共栓付試験管Ｔの上方から逃げ、そして、その共
栓付試験管Ｔの上方には図１１に示されているように注
入管ホルダ２３、即ち、注入管４５の下端が移動され
る。この後、注入管４５はアーム２１とともに下降し、
図１２に示されているように、その下端が試験管ｔの口
部内に進入する。この状態で、前述した溶媒注入ユニッ
ト３５が作動され、試験管ｔに所定量の溶媒が注入され
る。

【００２３】溶媒の注入が完了すると、注入管４５は注
入管ホルダ２３とともに上昇して、試験管ｔの上方から
退避し、その試験管ｔの上方にクランプユニット２２が
プラグｐを伴い再び移動される。この後、クランプユニ
ット２２が下降し，プラグｐは試験管ｔの口部直上に位
置付けられる。この状態で、クランプシリンダ２４は一
対のクランプ爪２５を開いて楔ピン２６及び挟持片２７
からプラグｐを解放し、このプラグｐを図１３に示され
ているように試験管ｔの口部内に落とし込む。

【００２４】この後、押し込みシリンダ２８の伸張作動
によりパッド３３が下降し、図１４に示されているよう
にパッド３３はプラグｐを試験管ｔの口部内に所定の差
し込み量だけ押し込む。このようにしてプラグｐの打栓
が完了した後、パッド３３は元の位置まで上昇する。上
述したように１本の共栓付試験管Ｔに対し、プラグｐの
開栓、溶媒注入、そしてプラグｐの閉栓までの一連の溶
媒注入工程が完了すると、可動テーブル１０は共栓付試
験管Ｔのピッチ間隔に等しい距離だけ前進し、クランプ
ユニット２２の下方に次の共栓付試験管Ｔが位置付けら
れる。この後、その共栓付試験管Ｔに対し、上述の溶媒
注入工程が繰り返される。

【００２５】試験管列の全ての共栓付試験管Ｔに対する
溶媒注入工程が完了すると、ロボットは可動テーブル１
０上からスタンドＳを持ち上げ、一方、可動テーブル１
０は原点位置に復帰する。この後、ロボットはスタンド
Ｓを水平面内にて１８０°回転させた後、可動テーブル
１０上に位置決めして載置する。これにより、スタンド
Ｓ内における他方の列の共栓付試験管Ｔに対しても、上
述した溶媒注入工程が順次、同様にして実施される。ス
タンドＳ内の全ての共栓付試験管Ｔに溶媒が注入される
と、スタンドＳはロボットにより可動テーブル１０上か
ら次の工程に移送される。

【００２６】発明は上述の実施例に制約されるものでは
なく、種々の変更が可能である。例えば、クランプユニ
ットは楔ピン２６及びパッド３３の作動にエアシリンダ
からなるクランプシリンダ２４及び押し込みシリンダ２
８を使用しているが、これらシリンダに代えて他の電動
アクチュエータを使用することも勿論可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように発明の自動開閉装置
（請求項１）によれば、共栓付試験管におけるプラグの
ネック部を両側から挟み付けるようにして一対のクラン
プ爪の楔ピンをプラグの頭部と試験管本体の口部の開口
縁との間に進入させるだけで、共栓付試験管のプラグを
確実に引き抜き、そして、引き抜いたプラグをパッドに
より試験管本体の口部に押し込むことができる。従っ
て、プラグを自動的に開閉できるから、共栓付試験管へ
の溶媒注入工程の自動化が可能となる。この結果、成分
分析の前処理に要する労力が大幅に軽減されるばかりで
なく、前処理の処理能力をも向上する。

【００２８】自動開閉装置が楔ピンと協働する板ばね製
の挟持片を備えていれば（請求項２）、共栓付試験管の
プラグの飛び出しを確実に防止でき、その開栓及び打栓
を信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶媒注入装置の平面図である。

【図２】試験管スタンド及び共栓付試験管を示した図で
ある。

【図３】共栓付試験管の詳細図である。

【図４】溶媒注入装置の正面図である。

【図５】クランプシリンダの側面図である。

【図６】一対ずつの楔ピン及び挟持片の配置を示した図
である。

【図７】パッド周辺の詳細図である。

【図８】溶媒注入ユニットの構成図である。

【図９】クランプ爪が閉じ、一対の楔ピンによりプラグ
が挟持された状態を示す図である。

【図１０】プラグが抜き取られた状態を示す図である。

【図１１】試験管の上端開口に注入管が移動した状態を
示す図である。

【図１２】試験管内に注入管の下端が進入した状態を示
す図である。

【図１３】試験管の口部にプラグが落とし込まれた状態
を示す図である。

【図１４】パッドが試験管の口部にプラグを押し込んだ
状態を示す図である。

【符号の説明】

２２ クランプユニット ２４ クランプシリンダ ２５ クランプ爪 ２６ 楔ピン ２７ 挟持片 ３３ パッド

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−324051（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−156994（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−278793（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/02 B67B 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験管本体の口部が頭部付きのプラグによ
   り閉塞され、前記プラグのネック部が前記口部の開口縁
   から突出した立設状態の共栓付試験管に対し、上方から
   接離可能な昇降部材と、 前記昇降部材に設けられたクランプユニットとを備え、 前記クランプユニットは、下方に突出し且つ開閉可能な
   一対のクランプ爪と、 前記各クランプ爪にそれぞれ設けられ、前記クランプ爪
   が閉じたとき、前記プラグの前記ネック部を両側から挟
   み付けるようにして前記頭部と前記口部の開口縁との間
   に進入し、この進入に伴い、前記口部の開口縁を下方に
   押さえ付けながら前記プラグの前記頭部を押し上げて前
   記口部から前記プラグを引き上げ、前記頭部を介して前
   記プラグを保持可能な一対の楔ピンと、 前記一対の楔ピンの上方に上下動可能にして設けられ、
   前記保持状態のプラグを前記試験管の口部に上方から押
   し込むパッドとを含むことを特徴とする共栓付試験管の
   自動開閉装置。
2. 【請求項２】 前記各クランプ爪には、前記楔ピンの上
   方に板ばね製の挟持片が取り付けられており、これら挟
   持片と楔ピンとの間にて前記プラグの頭部を挟持するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の共栓付試験管の自動開
   閉装置。