JP5043802B2 - 試料分析装置用導入装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２９４９５０１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

以下、各部１〜５について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

＜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）。

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。

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。

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）。

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。

＜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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 同実施形態における吸収機構を示す図。 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。 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。 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

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

Claims (4)

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。
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。
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。
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。