JPH06201541A

JPH06201541A - 溶融材料のサンプリングのためのサンプル回収装置及びサンプリング・プローブ

Info

Publication number: JPH06201541A
Application number: JP4348525A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Yamato; 敬昌大和; Hiromichi Asahi; 博道旭; Takahiro Yoshikawa; 隆宏吉川
Original assignee: Osaka Oxygen Industries Ltd
Current assignee: Osaka Oxygen Industries Ltd
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-19
Also published as: KR940014822A

Abstract

(57)【要約】【目的】サンプル試料を採取したサンプリング・プロ
ーブを受け取り、そのサンプリング・プローブからサン
プル塊を取り出して気送管装置へ投入するためのサンプ
ル回収装置において、従来必要とされていた、気送管装
置で搬送できるようにサンプル塊を整形するためのサン
プル整形装置を不要化する。【構成】サンプル回収装置は、プローブ・ハンドリン
グ機構４０と、サンプリング・プローブとその中のサン
プル塊とを諸共に所定の切断位置において切断するプロ
ーブ切断機構５０と、サンプル取出機構７０とを備え
る。サンプリング・プローブは、所定の径のサンプル塊
を形成するためのサンプル室と、そのサンプル塊の径よ
りも小さな径のサンプル塊くびれ部を形成するサンプル
試料流入部とを有するものとし、前記所定の切断位置を
サンプル塊くびれ部に定め、サンプル塊くびれ部に切断
加工を施したときに発生するバリの高さが、サンプル塊
の径の内側に納まるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属等の溶融材料のサ
ンプリングに関するものであり、より詳しくは、溶融材
料中に浸漬してサンプル試料を採取したサンプリング・
プローブを受け取り、そのサンプリング・プローブから
凝固したサンプル塊を取り出して搬送機構へ投入する、
溶融材料のサンプリングのためのサンプル回収装置と、
その種のサンプル回収装置に用いるサンプリング・プロ
ーブとに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば鉄鋼材料等をはじめとする各種金
属材料の製造過程では、その金属材料の成分を検査する
ために、溶融状態の金属材料を、サンプリング用の容器
で汲み上げてサンプル試料を得るようにしている。そし
てその容器の中で凝固したサンプル塊を、その容器から
取り出して、分析室等へ搬送するようにしている。

【０００３】サンプル塊をサンプリング用の容器から取
り出す作業は、かつては専ら人手によって行なわれてい
たが、この作業は通常、溶鉱炉や精錬炉の付近で行われ
るため、粉塵、高温等により、その作業環境は非常に悪
かった。また、凝固したばかりのサンプルはかなりの高
温であるため、その取り出しの作業には火傷の危険も伴
っていた。そのため、サンプリング用の容器でサンプル
試料を汲み上げ、その容器から凝固したサンプル塊を取
り出し、その取り出したサンプル塊を、分析室等へ搬送
するための搬送装置へ投入するまでの作業の全てを自動
化した、自動サンプリング・システムが従来より種々提
案されている。

【０００４】サンプル塊を分析室等へ搬送するための搬
送装置としては、気送管装置（エア・シューター）が広
く採用されている。これは、主として、気送管装置が、
搬送距離を延長するためのコストが非常に安価で済むた
め、搬送距離が長くなりがちな大規模な精錬プラント等
にも適していること、それに、搬送媒体が単なる管材で
あるため、大きな設置スペースを必要とせず、精錬プラ
ント等に装備する際にそのプラントの設計上の負担とな
るおそれが殆どないことによるものである。

【０００５】通常、サンプル塊を搬送する気送管装置で
は、別に気送子を用意することなくサンプル塊それ自体
を気送子として機能させる構成としている。これは、サ
ンプル塊が頑丈な金属製の塊であるため、別に設けた気
送子の中に収容して保護する必要がないこと、また、サ
ンプル塊が一般的に円筒形に近い円錐台形状であるた
め、サンプル塊それ自体を気送子として機能させ得るこ
と、サンプル塊の搬送方向がサンプリングの現場から分
析室への一方通行であるため、別に設けた気送子を使用
した場合には、その気送子を送り返して循環させるため
の手段を講じなければならなくなること、それに、気送
子を使用しないことによって、気送管をより小径の管材
にすることができることから、搬送距離を延長するため
の費用と設置スペースとに関する気送管装置の利点が更
に優れたものとなること、等々によるものである。

【０００６】ただし、サンプル塊自体を気送子として機
能させるためには、当然のことながら、そのサンプル塊
の外径に大きな凹凸があってはならず（即ち、形状が滑
らかでなければならず）、更に、その外径の真円度と寸
法精度とが所定の許容範囲内になければならない。一
方、サンプル塊は、溶融状態の材料を小容器に汲み取っ
て凝固させたものであるため、汲み取った際に材料の自
由表面であった部分には通常かなりの大きさの凹凸が存
在しており、また、その凹凸のために、真円度と寸法精
度も許容可能な範囲を逸脱しているのが普通である。そ
こで、かつては、サンプル塊をサンプリング用の容器か
ら取り出す現場に作業員を配置して、容器から取り出さ
れたサンプル塊の形状を目視検査し、必要に応じてバリ
取りや、凸部の除去を施して、サンプル塊を気送管装置
で搬送できるように整形した後に、そのサンプル塊を気
送管に投入するということも行なわれていた。しかしな
がらこうした場合には、作業現場の無人化という、自動
サンプリング・システムの最大の利点が失われてしまう
ことになる。

【０００７】そのため従来の自動サンプリング・システ
ムには、サンプル塊そのものを気送管装置の気送子とし
て機能させるのに必要な、サンプル塊の外径の形状の滑
らかさ、真円度、及び寸法精度を得るために、そのサン
プル塊を気送管に投入する前に、そのサンプル塊に整形
を施す、サンプル整形装置を採用したものがある。例え
ば、特開昭５９−１０９８３８号、実開昭６１−６９１
６１号、特開平４−８０３０９号、それに特開平４−８
０３１０号に開示されている夫々の自動サンプリング・
システムでは、サンプル整形装置として、サンプル塊の
所望の外径寸法に等しい内径寸法を有する孔を備えたバ
リ取り用のダイスと、サンプル塊を押圧してそのダイス
の孔を通過させるためのポンチ機構とから成る装置を使
用している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ダイスとポンチ機構と
から成るサンプル整形装置は、サンプル塊を整形する効
果に関しては充分なものであるが、しかしながら、装置
自体が高価である。それは、ダイス及びポンチ自体が、
高い精度と充分な硬度とを必要とする、高価な部材であ
る上に、それらの相対位置を精密に保持する必要があ
り、また比較的大きな加工力を必要とするために、ダイ
スを保持する構造やポンチを作動する機構も高価なもの
とならざるを得ないからである。更には、整形すべきサ
ンプル塊がダイスへ正しい姿勢で供給されなかったなら
ば、大きな加工力によって高価なダイスやポンチが損傷
するおそれもあることから、そのサンプル整形装置に付
随するサンプル塊の供給時の姿勢を適切にするための機
構も、高い信頼性が得られるように比較的複雑な構造と
せざるを得ない。

【０００９】これらのサンプル整形装置に関する問題
は、サンプルの整形のために必要な加工力を小さくする
ことができれば軽減することができる。そのため、上掲
の４件の従来例のうち、特開平４−８０３１０号に開示
されている自動サンプリング・システムでは、消耗型の
サンプル・プローブで汲み取って凝固させたサンプル塊
を、そのサンプル・プローブと諸共に切断することによ
って、サンプル塊の凹凸のある部分を切除して、サンプ
ル整形装置では、その切断の際に生じたバリだけを除去
すれば良いようにしている。しかしながら、これによっ
て問題は幾分軽減されているものの、単に軽減されただ
けであり、完全に解決されたのではないことは明らかで
ある。

【００１０】従って本発明の目的は、溶融材料中に浸漬
してサンプル試料を採取したサンプリング・プローブを
受け取り、そのサンプリング・プローブから凝固したサ
ンプル塊を取り出して搬送機構へ投入する、溶融材料の
サンプリングのためのサンプル回収装置において、従来
必要とされていた、そのサンプル塊を搬送等の後続の作
業に適するように整形するためのサンプル整形装置を、
完全に不要化することにある。尚、以上の従来の技術の
説明においては、理解を容易にするために、典型的な例
として搬送装置は気送管装置であるものとしたが、ま
た、以下の実施例の説明でも、同じ理由から搬送装置は
気送管装置であるものとして説明するが、本発明の適用
範囲は必ずしも気送管装置を使用した用途に限られず、
本発明は、これまでサンプル塊の整形工程が必要とされ
ていた種々用途に、広く適用し得るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係る溶融材料のサンプリングのためのサ
ンプル回収装置は、溶融材料中に浸漬してサンプル試料
を採取したサンプリング・プローブを受け取り、そのサ
ンプリング・プローブから凝固したサンプル塊を取り出
して搬送機構へ投入する、溶融材料のサンプリングのた
めのサンプル回収装置において、前記サンプリング・プ
ローブの受け取り、把持、及び受け渡しをするプローブ
・ハンドリング機構と、前記プローブ・ハンドリング機
構と協働して、前記サンプリング・プローブとその中で
凝固したサンプル塊とを諸共に所定の切断位置において
切断するプローブ切断機構と、前記プローブ・ハンドリ
ング機構と協働して、切断された前記サンプリング・プ
ローブからサンプル塊を取り出し、取り出したそのサン
プル塊を前記搬送機構へ投入するサンプル取出機構とを
備えた構成のサンプル回収装置である。また、前記サン
プリング・プローブは、所定の径を有するサンプル塊を
形成するためのサンプル室と、そのサンプル塊の径より
も小さな径を有するサンプル塊くびれ部を形成する、サ
ンプル試料流入部とを有しており、前記所定の切断位置
は、前記サンプル塊くびれ部にあり、前記サンプル塊の
径と前記サンプル塊くびれ部の径との差を、該サンプル
塊くびれ部に切断加工を施したときに発生するバリの高
さが、該サンプル塊の径の内側に納まるように設定して
ある。

【００１２】更に、本発明の好適実施例のサンプル回収
装置においては、前記プローブ・ハンドリング機構は、
前記サンプリング・プローブの上部を把持するための上
部クランプと、前記サンプリング・プローブの下部を把
持するための下部クランプとを備えており、該下部クラ
ンプは、上下反転自在にしてある。また、前記サンプリ
ング・プローブの前記サンプル室は、該サンプリング・
プローブの下部に設けてある。前記サンプル取出機構
は、前記プローブ・ハンドリング機構の前記下部クラン
プの下方に位置させることができるようにした上下反転
自在な反転板と、該反転板の一方の面に備えたサンプル
塊クランプ機構とを備えている。更に、前記下部クラン
プを反転させて、該下部クランプに把持されている切断
された前記サンプリング・プローブの下部から前記サン
プル塊クランプ機構への、サンプル塊の受け渡しを行な
った後に、前記反転板を反転させて、該サンプル塊クラ
ンプ機構から前記搬送機構へのサンプル塊の受け渡しを
行なえるようにしてある。

【００１３】本発明の好適実施例のサンプル回収装置は
更に、前記下部クランプに把持されている切断された前
記サンプリング・プローブの下部から前記サンプル塊ク
ランプ機構への、前記サンプル塊の受け渡しの際に、該
切断されたサンプリング・プローブの下部に対して振動
ないし衝撃を与えるための機構を備えている。

【００１４】本発明の好適実施例のサンプル回収装置で
は、更に、前記サンプル塊クランプ機構に、前記サンプ
ル塊の量目を検査するための機構を備えてあり、量目不
足のサンプル塊を排除して正常サンプル塊のみを前記搬
送機構へ投入するようにしてある。

【００１５】また、本発明に係るサンプリング・プロー
ブは、溶融材料中に浸漬してサンプル試料を採取したサ
ンプリング・プローブを受け取り、そのサンプリング・
プローブとその中で凝固したサンプル塊とを諸共に所定
位置で切断し、切断したそのサンプリング・プローブか
らサンプル塊を取り出して搬送機構へ投入するようにし
た溶融材料のサンプリングのためのサンプル回収装置に
用いる、サンプリング・プローブである。このサンプリ
ング・プローブは、所定の径を有するサンプル塊を形成
するためのサンプル室と、そのサンプル塊の径よりも小
さな径を有するサンプル塊くびれ部を形成する、サンプ
ル試料流入部とを備えており、更に、前記サンプル塊の
径と前記サンプル塊くびれ部の径との差が、該サンプル
塊くびれ部に切断加工を施したときに発生するバリの高
さが該サンプル塊の径の内側に納まるような差となるよ
うに、前記サンプル室の径と前記サンプル試料流入部の
径とを設定してある。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の好適実施例について、図面
に基づいて説明する。図１は、本発明に係るサンプリン
グ・プローブを使用するようにし、また、本発明に係る
サンプル回収装置を組み込んだ、自動サンプリング・シ
ステム１０の平面図である。この自動サンプリング・シ
ステム１０は、金属精錬炉（不図示）の中の溶融金属材
料からサンプル試料をサンプリング・プローブで採取
し、そのサンプリング・プローブの中で凝固したサンプ
ル塊を、そのサンプリング・プローブと諸共に切断し
て、そのサンプル塊のうちの不定形の部分を切除した上
で、そのサンプル塊のうちの残りの部分を、切断したそ
のサンプリング・プローブから取り出し、その取り出し
たサンプル塊を気送管装置の気送管８０の中へ投入し
て、遠隔の分析室へ搬送するようにしたシステムであ
る。

【００１７】先ず最初に、この自動サンプリング・シス
テム１０がサンプリング試料の採取のために使用してい
る、本発明に係る消耗型のサンプリング・プローブ２０
（以下、単に「プローブ」という）について、図４の縦
断面図を参照して説明する。プローブ２０は、図示した
ように略々立てた姿勢で溶融金属材料の中に浸漬して引
き上げることによって、その溶融金属材料の所定量を、
そのサンプル室２１の中に採取するようにしたものであ
る。サンプル室２１の形状は、最終的に得るサンプル塊
３０の形状に対応させてあり、このサンプル塊３０の最
終形状は、図５の（ｂ）に示すように、僅かにテーパの
付いた略々円筒形の形状、換言すれば円錐台の形状であ
る。サンプル室２１は、回転体形状の鉄製のカップ２２
によって画成するようにしており、サンプル塊３０のテ
ーパは、凝固したサンプル塊３０をこのカップ２２から
抜き出すための抜き勾配である。尚、ここでは説明の都
合上、図５の上側をもってサンプル塊３０の上部と呼
び、下側をもって下部と呼ぶことにする。サンプル塊３
０の上端の近くに、このサンプル塊３０の最大径部分３
１が形成されている。サンプル塊３０を気送管装置で搬
送する際に、サンプル塊３０それ自体を気送子として機
能させ得るようにするためには、この最大径部分３１の
外周の形状及び寸法が適切でなければならないが、この
最大径部分３１はカップ２２の内壁によって画成される
ため、常に、必要とされる滑らかな形状を持ち、しかも
所定の許容範囲内の真円度と寸法精度とを有するものと
なる。

【００１８】鉄製のカップ２２は、紙製の保護管２３の
中に収容してある。保護管２３の下端には測温センサ２
４を取り付けてあり、保護管２３の上端には細長い柄２
５を取り付けてある。尚、プローブの保護管を紙製の筒
とすることや、プローブの先端に測温センサを設けるこ
とは、従来から行なわれていることであるので、これら
についてはこれ以上詳しく説明しない。

【００１９】図４に示したように、プローブ２０は、サ
ンプル室２１の上方に、このサンプル室２１へサンプル
試料を流入させるための、サンプル試料流入部２６（以
下、単に「流入部」という）を備えており、この流入部
２６は、画成部材２７によって画成してある。この画成
部材２７は、本実施例では鋳物砂を用いて砂型と同様に
作成したものとしている。画成部材２７の材質にはこれ
以外にも種々のものが考えられ、後に詳述するプローブ
２０及びサンプル塊３０の切断やカップ２２からのサン
プル塊３０の取り出しが支障なく行なえるものであれ
ば、どのような材質としても良い。流入部２６は、プロ
ーブ２０の長手軸に垂直な面で切断したときの断面形状
が、サンプル室２１の断面形状の円形と同心の円形にな
るようにしてあり、また、この流入部２６の断面円の半
径ｒを、サンプル室２１の最大内径部の半径（従って、
サンプル塊３０の最大径部分３１の半径）Ｒよりも所定
寸法Δｒだけ小さくしてある。このように、流入部２６
の径を、サンプル塊３０の最大径部分３１の径よりも小
さくしてあるため、プローブ２０の中で凝固するサンプ
ル塊３０（図４に想像線で示し、図５の（ａ）では実線
で示した）には、プローブ２０の流入部２６に対応した
部分に、くびれ部３３が形成される。そして、プローブ
２０及びサンプル塊３０を諸共に切断する際の切断位置
は、図４、及び図５の（ａ）に破線ＣＬで示したよう
に、このサンプル塊３０のくびれ部３３に定めてある。
また、上述の所定寸法Δｒは、プローブ２０とサンプル
塊３０とを諸共に切断する際に発生し得るサンプル塊３
０のバリ３２（図５の（ｂ）に示した）の予想される最
大高さよりも大きく設定してある。これは、換言するな
らば、サンプル塊３０の径（即ち、最大径部分３１の
径）と、サンプル塊３０のくびれ部３３の径との差が、
このくびれ部３３に切断加工を施したときに発生するバ
リ３２の高さがサンプル塊３０の径の内側に納まるよう
な差となるように、プローブ２０のサンプル室２１の径
と流入部２６の径とを設定してあるということに他なら
ない。

【００２０】次に、自動サンプリング・システム１０の
全体の概略を説明する。この自動サンプリング・システ
ム１０は、精錬炉の溶融金属材料の中に上述のプローブ
２０を浸漬して引き上げることによってサンプル試料を
汲み取って採取する、自動サンプル試料採取機構を含ん
でいるが、図１には、この自動サンプル試料採取機構は
図示しておらず、この自動サンプル試料採取機構からサ
ンプル採取後のプローブ２０を搬送してくる回収コンベ
ア３６だけを想像線（２点鎖線）で図示してある。サン
プリング・プローブを使用してサンプルを採取する自動
サンプル試料採取機構には、従来より種々の形式のもの
が提案されており、この自動サンプリング・システム１
０には、それらのうちの任意のものを、そのまま、或い
は若干の簡単な改造を加えるだけで使用することができ
る。また、本発明のサンプル回収装置は、自動サンプル
試料採取機構を含まないシステムに適用しても良好な結
果が得られるものであり、例えば、既に試料の採取を済
ませた多数のプローブ２０をストックしてあるストッカ
を備えたシステムや、人手により試料の採取を行なった
プローブを本発明のサンプル回収装置に搬入するための
搬入機構等を備えたシステムに用いることができる。

【００２１】本発明に係るサンプル回収装置は、プロー
ブ・ハンドリング機構４０を含んでおり、このプローブ
・ハンドリング機構４０は、回収コンベア３６からサン
プル採取後のプローブ２０を受け取れるように、この回
収コンベア３６に隣接して設置されている。また、この
サンプル回収装置は、プローブ切断機構５０を含んでお
り、このプローブ切断機構５０は、プローブ・ハンドリ
ング機構４０と協働して、凝固したサンプル塊３０を中
に収容しているプローブ２０を、そのサンプル塊３０と
諸共に上部と下部とに切断するための機構である。サン
プル回収装置は更に、使用済プローブ回収機構６０とサ
ンプル取出機構７０とを含んでいる。サンプル取出機構
７０は、プローブ・ハンドリング機構４０が把持してい
る、切断されたプローブ２０の下部の中からサンプル塊
３０を取り出して気送管装置へ送り込むというのがその
主たる機能であるが、本実施例においては、後に詳述す
るようにそれ以外の機能も果たすように構成してある。
使用済プローブ回収機構６０は、プローブ・ハンドリン
グ機構４０が、切断されたプローブ２０の上部と、切断
されたプローブ２０の（サンプル塊３０を取り出した後
の）下部とを、放棄する際に、それらを回収するために
設置してある機構である。

【００２２】続いて、以上に説明した、本発明の実施例
のサンプル回収装置の個々の構成要素について、更に詳
細に説明する。図２は、プローブ・ハンドリング機構４
０を詳細に示した側面図である。図示の如く、プローブ
・ハンドリング機構４０は、基台４１と、この基台４１
上に回転自在に立設し、揺動型空気圧アクチュエータ４
２によって回転制御できるようにしたポスト４３と、こ
のポスト４３に支持した、互いに平行で水平に延在する
上部ビーム４４及び下部ビーム４５とを備えている。上
部ビーム４４は、ポスト４３の上端に取り付けた空気圧
シリンダ４３ａによって上下方向に移動制御できるよう
にしてあり、一方、下部ビーム４５はポスト４３に固定
してある。上部ビーム４４は、空気圧シリンダ４４ａに
よってビームの長手方向に移動制御自在とした上部クラ
ンプ・ユニット４６を備えており、また下部ビーム４５
は、空気圧シリンダ４５ａによってビームの長手方向に
移動制御自在とした下部クランプ・ユニット４７を備え
ている。

【００２３】上部クランプ・ユニット４６は、空気圧シ
リンダ４６ｂ（図１）によって開閉制御自在とした上部
クランプ４６ａを備えている。下部クランプ・ユニット
４７は空気圧シリンダ（不図示）によって開閉制御自在
とし、揺動形空気圧アクチュエータ４７ｃによって上下
を倒立させることができるようにした下部クランプ４７
ａを備えている。これらの上下のクランプ４６ａ、４７
ａは、自動サンプル試料採取機構３５から受け取ったプ
ローブ２０の、夫々上部と下部とを把持するためのクラ
ンプである。

【００２４】プローブ・ハンドリング機構４０は更に、
下部ビーム４５の先端付近の側部に打撃機構４８を備え
ている。この打撃機構４８は、下部クランプ４７ａが倒
立させて把持した、切断されたプローブ２０の下部に打
撃を加えることにより、そこからサンプル塊３０が落下
するのを助けるための機構である。この打撃機構４８
は、下部ビーム４５に固着した基板４９と、この基板４
９に揺動自在に取り付けた、プローブ２０の下部を叩く
ためのＬ字形のハンマー部材４９ａと、このハンマー部
材４９ａを駆動してプローブ２０の下部に衝撃力を加え
たり或いは振動を加えたりするための、空気圧シリンダ
４９ｂとから構成されている。

【００２５】次に、プローブ切断機構５０について説明
する。プローブ切断機構は５０は、鉛直な軸心５１を中
心として水平方向に揺動自在としたアーム５２と、この
アーム５２の揺動端に備えた回転自在な丸鋸刃５４（こ
の丸鋸刃にはメタルソーや、ダイヤモンド・カッター・
ホイール等の、凝固した金属であるサンプル塊を切断で
きるものを使用する）と、この丸鋸刃５４を駆動するた
めのモータ５５と、アーム５２を揺動制御するための空
気圧シリンダ５６とから構成してある。このプローブ切
断機構５０は、プローブ・ハンドリング機構４０がプロ
ーブ２０を、プローブ切断作業位置Ｐ２（図１）に保持
しているときに、そのプローブ２０とその中のサンプル
塊３０とを諸共に、先に図４及び図５に関連して説明し
た切断位置ＣＬで切断して、上部と下部とに分離するた
めの機構である。

【００２６】次に、使用済プローブ回収機構６０につい
て説明する。既述の如く、使用済プローブ回収機構６０
は、切断されたプローブ２０の上部と、切断されたプロ
ーブ２０の（サンプル塊３０を取り出した後の）下部と
を、プローブ・ハンドリング機構４０が、不用品として
放棄する際に、それらを回収するための機構である。使
用済プローブ回収機構６０は、運搬箱６０ａと、シュー
ト６０ｂとから構成してある。切断されたプローブ２０
の上部と下部とは、プローブ・ハンドリング機構４０の
上部クランプ４６ａと下部クランプ４７ａとによって夫
々把持されており、それらクランプ４６ａ、４７ａを使
用済プローブ回収機構６０の方へ向けて夫々上部ビーム
４４及び下部ビーム４５から最も突出させると、把持さ
れているプローブ２０の上部と下部とが、使用済プロー
ブ回収位置Ｐ４（図１）にくるようにしてある。従っ
て、上部クランプ４６ａと下部クランプ４７ａとを、個
別にこの使用済プローブ回収位置Ｐ４に位置させて、そ
こでそのクランプを開くと、そのクランプが把持してい
たプローブ２０の上部または下部がシュート６０ｂの上
に落下し、このシュート６０ｂの傾斜した底面に案内さ
れて運搬箱６０ａの中へ転がり込む。そして、運搬箱６
０ａの中にかなりの量の使用済プローブが溜ったなら
ば、それを運搬箱６０ａごと搬出して廃棄物として処理
すれば良い。

【００２７】次に、サンプル取出機構７０について説明
する。図１に示すように、サンプル取出機構７０は、基
台７１と、この基台７１上に回転自在に立設し、揺動形
空気圧アクチュエータ７２によって回転制御できるよう
にしたポスト（不図示）と、このポストに固定した、水
平に延在する支持部材７４とを備えている。ポストを回
転制御することによって、この支持部材７４を、図１に
実線で示したサンプル受取位置と、サンプル投入位置
（図１で受取位置から時計回り方向に９０度回転した位
置）との間で揺動させることができる。支持部材７４に
は揺動形空気圧アクチュエータ７４ａを取り付け、この
空気圧アクチュエータ７４ａの駆動軸に反転アーム７４
ｂを取り付けてあり、更にこの反転アーム７４ｂの先端
に、反転板７５を固定してある。この反転板７５は、空
気圧アクチュエータ７４ａを作動させることによって、
第１面を上にして水平に延在する姿勢と、第２面を上に
して水平に延在する姿勢との間で、その姿勢を変える、
即ち、反転させることができる。

【００２８】反転板７５には、その第１面に、サンプル
塊クランプ機構を取り付けてある。サンプル塊クランプ
機構は、図１及び図３に示すように、互いに組み合わせ
ることによって略々円筒形となる一対のクランプ爪７７
ａ、７７ｂと、それら一対のクランプ爪７７ａ、７７ｂ
の間を開閉するための、反転板７５に固定した一対の空
気圧シリンダ７８ａ、７８ｂとで構成してある。図１に
示すように、反転板７５の第１面を上に向けて（従っ
て、サンプル塊クランプ機構が上にくるようにして）、
クランプ爪７７ａ、７７ｂを開いたときには、それらク
ランプ爪７７ａ、７７ｂの間の略々円筒形の空間に、サ
ンプル塊３０を落とし込むことができ、その後、それら
クランプ爪７７ａ、７７ｂを閉じることによって、その
サンプル塊３０を把持することができる。また、それら
クランプ爪７７ａ、７７ｂには、２組の光電式センサ７
９ａ、７９ｂを、反転板７５からの距離を互いに異なら
せて取り付けてある。これら２組のセンサ７９ａ、７９
ｂの用途については、後にシステムの動作を説明する際
に詳述する。

【００２９】サンプル取出機構７０は更に、残材回収箱
７９を備えており、この残材回収箱７９は、図１に示す
ように支持部材７４がサンプル受取位置にあるときの、
反転板７５の位置の真下に置かれる。この残材回収箱７
９は、後に詳述するように、量目不足の不良サンプル塊
や、切断されたプローブ２０の下部から脱落したプロー
ブ２０の構成部分を回収するために設置したものであ
る。

【００３０】以上に説明した機構に用いられている、空
気圧シリンダ等の種々のアクチュエータは、いずれも一
般的な制御技術によって、例えばコンピュータ等の制御
手段を使用して制御されるものである。ただし、具体的
な制御の方法は任意であり、当業者であれば容易に相当
し得るものであるためここでは詳細には説明しない。ま
た、その制御を行なうために、上述の機構には、光電式
センサ７９ａ、７９ｂ以外にも様々なポジション・セン
サ等が使用されているが、それらセンサの取付け方や、
制御手段との間の接続の仕方等も、周知技術に係るもの
であるため、詳細な説明は省略する。

【００３１】続いて、以上に説明した自動サンプリング
・システム１０の動作について説明する。プローブ・ハ
ンドリング機構４０は、その初期状態においては（即
ち、スタンバイ・ポジションにあるときには）、上下の
クランプ４６ａ、４７ａが自動サンプル採取機構の方を
向いている。また、それらクランプ４６ａ、４７ａは、
プローブ受け渡し位置Ｐ１よりもプローブ・ハンドリン
グ機構４０の中心寄りに後退した位置Ｐ１’にあって、
いずれのクランプも開いた状態にある。

【００３２】不図示の自動サンプル採取機構によって溶
融金属中に浸漬されてサンプル試料を採取したプローブ
２０が、回収コンベア３６によって搬送され、プローブ
受け渡し位置Ｐ１にセットされたならば、プローブ・ハ
ンドリング機構４０の上部クランプ４６ａが前進して
（即ち、上部ビーム４４の端部から突出する方向へ移動
して）、プローブ受け渡し位置Ｐ１へ移動し、そこでこ
の上部クランプ４６ａが閉じて、そのプローブ２０の上
部を把持する。尚、図示例の自動サンプリング・システ
ム１０は、回収コンベア３６を備えた形式の自動サンプ
ル採取機構を使用しているため、プローブの受け渡しが
このように行なわれているが、回収コンベアを備えてい
ない自動サンプル採取機構を使用したシステムでは、サ
ンプル試料を採取したプローブがその自動サンプル採取
機構から直接、上部クランプ４６ａないし下部クランプ
４７ａへ受け渡されるようにすれば良い。

【００３３】続いて、上部ビーム４４が所定距離だけ上
昇して、プローブ２０のサンプル室２１の高さ位置が下
部クランプ４７ａの高さ位置と略々等しくなり、また、
プローブ２０の切断位置ＣＬが、下部クランプ４７ａの
上端部より上にくる（これはプローブの切断作業を行な
うために必要なことである）。続いて、プローブ２０を
把持した上部クランプ４６ａを後退し、それによってプ
ローブ２０の下部が、開き状態にある下部クランプ４７
ａの中へ入る。すると、下部クランプ４７ａが閉じて、
このプローブ２０の下部を把持する。この下部クランプ
４７ａの把持動作の直後に、或いはこの動作と並行し
て、プローブ・ハンドリング機構４０の全体が図１の時
計周りに旋回して、上下のクランプ４６ａ、４７ａがプ
ローブ切断作業位置Ｐ２へ移動する。

【００３４】続いてプローブ切断機構５０が作動して、
プローブ切断作業位置Ｐ２に上下のクランプ４６ａ、４
７ａでしっかりと保持されているプローブ２０を、切断
位置ＣＬ（図４）において、このプローブ２０の中に収
容されているサンプル塊３０と諸共に切断する。この切
断によって、図５の（ｂ）に示すように、サンプル塊３
０の切断部にバリ３２が発生することがあるが、既述の
如く、このバリ３２はサンプル塊３０のくびれ部３３に
発生し、このバリ３２が、サンプル塊３０の最大径部分
３１の径よりも外方へ突出することはない。切断作業が
完了したならばプローブ切断機構５０はその初期位置へ
復帰する。続いて、下部クランプ４７ａが前進すると共
に、プローブ・ハンドリング機構４０の全体が、更に図
１の時計周りに旋回する。これによって、切断されたプ
ローブ２０の下部を把持している下部クランプ４７ａ
は、サンプル受け渡し位置Ｐ３へ移動する。このサンプ
ル受け渡し位置Ｐ３は、サンプル取出機構７０が初期状
態にある（即ち、スタンバイ・ポジションにある）とき
に、このサンプル取出機構７０に備えられているサンプ
ル塊クランプ機構のクランプ爪７７ａ、７７ｂが存在し
ている位置の真上の位置である。

【００３５】図３は、プローブ・ハンドリング機構４０
の下部クランプ４７ａからサンプル取出機構７０へのサ
ンプル塊３０の受け渡しと、それに続く、サンプル取出
機構７０の動作とを含めた、一連の動作のシーケンスを
示した模式図である。図３の（ａ）は、下部クランプ４
７ａがサンプル受け渡し位置Ｐ３へ移動してきた直後の
状態を示している。このとき、下部クランプ４７ａは切
断されたプローブ２０の下部を把持しており、このプロ
ーブ２０の下部の中には、サンプル室を画成している鉄
製のカップ２２が入っており、更にこのカップ２２の中
に、切断されて上部の不定形の部分を切除されたサンプ
ル塊３０が入っている。また、サンプル塊クランプ機構
７６のクランプ爪７７ａ、７７ｂは開いている。

【００３６】図３の（ａ）の状態から、下部クランプ４
７ａの上下が反転して倒立し、これを示したのが次の図
３の（ｂ）である。この下部クランプ４７ａの反転だけ
で、サンプル塊３０が落下することもあり得るが、サン
プル塊３０とカップ２２との間の付着力がやや強い場合
や、カップ２２の開口部の内周に付着している画成部材
２７の一部分を形成していた鋳物砂の付着力がやや強い
場合には、これだけではサンプル塊３０が落下しないこ
ともある。そこで、図３の（ｃ）に示すように打撃機構
４８のハンマー部材４９ａが、プローブのサンプル室２
１の付近に、衝撃ないし振動を加えるようにしてある。
サンプル塊３０が、クランプ爪７７ａ、７７ｂの間に落
下したならば、それらクランプ爪７７ａ、７７ｂに取り
付けてある２組の光電式センサ７９ａ、７９ｂのうち、
反転板７５に近い方に配設してある光電式センサ７９ａ
によって、その落下を検出することができる。その落下
が検出されたならば、プローブ・ハンドリング機構４０
が旋回して、サンプル取出機構７０から離れ、図３の
（ｄ）に示すようにクランプ爪７７ａ、７７ｂが閉じて
そのサンプル塊３０を把持する。一方、打撃機構４８が
作動した後にもサンプル塊３０の落下が検出されなかっ
たならば、別のプローブを使用してサンプリング試料の
採取をやり直させる等の、適宜の処理を取らせるように
する。

【００３７】以上の、プローブ・ハンドリング機構４０
の下部クランプ４７ａからサンプル取出機構７０へのサ
ンプル塊３０の受け渡しの際には、図３の（ｃ）に示す
ように、プローブ２０の切断面とクランプ爪７７ａ、７
７ｂの上端部とが近接するため、サンプル塊３０が、確
実に、しかも適切な姿勢で受け渡される。また、図３の
（ｃ）のように、打撃機構４８がプローブ２０に衝撃な
いし振動を加えたときに、場合によっては、サンプル室
２１を画成している鉄製のカップ２２が紙製の保護管２
３から抜け落ちることもあるが、クランプ爪７７ａ、７
７ｂの間の略々円筒形の空間の、それらクランプ爪が開
いているときの内径寸法を、カップ２２の内径寸法より
は大きく、外径寸法よりは小さくしているため、脱落し
たカップ２２が、それらクランプ爪の間の空間に入り込
むことはない。また既述の如く、サンプル塊３０の切断
時に図５の（ｂ）に示すようにバリ３２が形成されて
も、このバリ３２の高さはサンプル塊３０の最大径部分
３１を越えて外側へはみ出ることがないため、このバリ
３２によってサンプル塊３０の受け渡しが妨害されるこ
ともなく、受け渡しは常に良好に行なわれる。

【００３８】また、上で述べたように、サンプル塊３０
が落下した後に、プローブ・ハンドリング機構４０が旋
回してサンプル取出機構７０から離れるときには、この
プローブ・ハンドリング機構４０は、その上下のクラン
プ４６ａ、４７ａが、使用済プローブ回収機構６０に正
対する位置にくるまで旋回する（尚、図３の（ｃ）の段
階で、カップ２２が保護管２３から抜け落ちてクランプ
爪７７ａ、７７ｂの上端に載っていた場合には、そのカ
ップ２２が、このプローブ・ハンドリング機構４０の旋
回に伴って転げ落ち、反転板７５の真下に置かれている
残材回収箱７９の中に回収される）。このプローブ・ハ
ンドリング機構４０の旋回によって、プローブ２０の下
部を把持している下部クランプ４７ａは、使用済プロー
ブ回収位置Ｐ４へ移動し、一方、プローブ２０の上部を
把持している上部クランプ４６ａは、それよりも後退し
た位置Ｐ４’へ移動する。続いて、下部クランプ４７ａ
が開き、把持していたプローブ２０の下部が落下して使
用済プローブ回収機構６０の中に回収される。この後、
下部クランプ４７ａが後退するのと入れ替わりに、上部
クランプ４６ａを前進して使用済プローブ回収位置Ｐ４
へ移動し、そこでこの上部クランプ４６ａが開き、把持
していたプローブ２０の上部が落下して使用済プローブ
回収機構６０の中に回収される。この後、上部クランプ
４６ａが後退すると共に、プローブ・ハンドリング機構
４０の全体が旋回して、このプローブ・ハンドリング機
構４０が、その初期位置、即ちスタンバイ・ポジション
へ復帰する。

【００３９】再び図３に戻って、サンプル取出機構７０
の説明を続ける。図３の（ｄ）に示したようにサンプル
塊クランプ機構７６のクランプ爪７７ａ、７７ｂがサン
プル塊３０を把持したならば、反転板７５が反転して裏
返しになり、図３の（ｅ）に示すように、サンプル塊ク
ランプ機構７６が、この反転板７５の下側にくる。ここ
で、クランプ爪７７ａ、７７ｂに取り付けてある２組の
光電式センサ７９ａ、７９ｂのうち、反転板７５から遠
い方に配設してある光電式センサ７９ｂによって、サン
プル塊３０の長さを検査する。これを行なうのは、図５
の（ｃ）に示すように、サンプル試料の採取時に溶融材
料がサンプル室２１に充分に流れ込まなかったために、
サンプル塊３０’の量目が不足していることがあるから
である。この量目不足が甚だしければ、クランプ爪７７
ａ、７７ｂは、そのサンプル塊を把持することができ
ず、反転板７５の反転と同時にそのサンプル塊は落下し
て残材回収箱７９の中に回収されると共に、それが落下
したということが（従ってそれが不良サンプル塊であっ
たということが）光電式センサ７９ａ、７９ｂによって
検出される。量目不足がそれ程甚だしくなければ、その
サンプル塊はクランプ爪７７ａ、７７ｂで把持される
が、ただしその長さが短いため、反転板７５から遠い方
の光電式センサ７９ｂの光ビームが遮られず、これによ
ってそれが不良サンプル塊であることが検出される。こ
の場合には、図３の（ｆ）に示したようにクランプ爪７
７ａ、７７ｂが開き、その不良サンプル塊３０’は、落
下して残材回収箱７９の中に回収される。また、不良サ
ンプル塊が検出されたときには、別のプローブを使用し
てサンプリング試料の採取をやり直させる等の、適宜の
処理を取らせるようにする。

【００４０】一方、図３の（ｅ）の段階で、２組の光電
式センサ７９ａ、７９ｂの両方の光ビームがサンプル塊
によってを遮られていれば、そのサンプル塊は充分な長
さを有する正常なサンプル塊であるものと判定される。
この場合には、サンプル取出機構７０の支持部材７４
が、図１に実線で示したサンプル受取位置からサンプル
投入位置へ旋回し、これによって、そのサンプル塊３０
を把持しているクランプ爪７７ａ、７７ｂが、図３の
（ｆ）に示したように気送管装置の気送管８０の真上へ
移動する。そして、クランプ爪７７ａ、７７ｂが開き、
サンプル塊３０は、落下して気送管８０の中へ投入され
る。こうして投入されたサンプル塊３０は、気送管装置
によって分析室へ搬送される。一方、サンプル取出機構
７０では、反転板７５が再び反転して元の姿勢に戻ると
共に、支持部材７４が旋回してサンプル受取位置へ戻
り、これによって、図１に示した初期状態へ復帰する。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、コストのかかるサンプル整形装置を使用することな
く、自動的にサンプリング・プローブからサンプル塊を
取り出して、そのサンプル塊を気送管装置等の搬送装置
に投入し、確実に搬送させることができる。また、実施
例のシステムにおいては、取り出したサンプル塊を搬送
機構に投入するまでのサンプル塊の受渡しが確実に行な
われると共に、その受渡しを行なっている間に不良サン
プル塊の検出と排除とを行なうことができ、そのため効
率的なサンプリング作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るサンプル回収装置を組み
込んだ、自動サンプリング・システムの平面図である。

【図２】図１のサンプル回収装置の一部を構成している
プローブ・ハンドリング機構の側面図である。

【図３】図２のプローブ・ハンドリング機構の下部クラ
ンプからサンプル取出機構へのサンプル塊の受け渡し
と、それに続くサンプル取出機構の動作とを含めた、一
連の動作のシーケンスを示した模式図である。

【図４】本発明の実施例に係るサンプリング・プローブ
の縦断面図である。

【図５】正常サンプル塊の一例と、切断後のそのサンプ
ル塊と、不良サンプル塊の一例とを示した、サンプル塊
の側面図である。

【符号の説明】

１０自動サンプリング・システム２０サンプリング・プローブ２１サンプル室２２カップ２６サンプル試料流入部２７画成部材３０サンプル塊３０’ 不良サンプル塊３１最大径部分３２バリ３３くびれ部４０プローブ・ハンドリング機構４６ａ上部クランプ４７ａ下部クランプ４８打撃機構４９ａハンマー部材５０プローブ切断機構５４丸鋸刃６０使用済プローブ回収機構７０サンプル取出機構７５反転板７６サンプル塊クランプ機構７７ａ、７７ｂクランプ爪７９ａ、７９ｂ光電式センサ８０気送管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融材料中に浸漬してサンプル試料を採
取したサンプリング・プローブを受け取り、そのサンプ
リング・プローブから凝固したサンプル塊を取り出して
搬送機構へ投入する、溶融材料のサンプリングのための
サンプル回収装置において、前記サンプリング・プローブの受け取り、把持、及び受
け渡しをするプローブ・ハンドリング機構と、前記プローブ・ハンドリング機構と協働して、前記サン
プリング・プローブとその中で凝固したサンプル塊とを
諸共に所定の切断位置において切断するプローブ切断機
構と、前記プローブ・ハンドリング機構と協働して、切断され
た前記サンプリング・プローブからサンプル塊を取り出
し、取り出したそのサンプル塊を前記搬送機構へ投入す
るサンプル取出機構と、を備えており、前記サンプリング・プローブは、所定の径を有するサン
プル塊を形成するためのサンプル室と、そのサンプル塊
の径よりも小さな径を有するサンプル塊くびれ部を形成
する、サンプル試料流入部とを有しており、前記所定の切断位置は、前記サンプル塊くびれ部にあ
り、前記サンプル塊の径と前記サンプル塊くびれ部の径との
差を、該サンプル塊くびれ部に切断加工を施したときに
発生するバリの高さが、該サンプル塊の径の内側に納ま
るように設定してある、ことを特徴とする溶融材料のサ
ンプリングのためのサンプル回収装置。
【請求項２】前記プローブ・ハンドリング機構は、前
記サンプリング・プローブの上部を把持するための上部
クランプと、前記サンプリング・プローブの下部を把持
するための下部クランプとを備えており、該下部クラン
プは、上下反転自在にしてあり、前記サンプリング・プローブの前記サンプル室は、該サ
ンプリング・プローブの下部に設けてあり、前記サンプル取出機構は、前記プローブ・ハンドリング
機構の前記下部クランプの下方に位置させることができ
るようにした上下反転自在な反転板と、該反転板の一方
の面に備えたサンプル塊クランプ機構とを備えており、前記下部クランプを反転させて、該下部クランプに把持
されている切断された前記サンプリング・プローブの下
部から前記サンプル塊クランプ機構への、サンプル塊の
受け渡しを行なった後に、前記反転板を反転させて、該
サンプル塊クランプ機構から前記搬送機構へのサンプル
塊の受け渡しを行なえるようにしてあることを特徴とす
る請求項１記載の溶融材料のサンプリングのためのサン
プル回収装置。
【請求項３】前記下部クランプに把持されている切断
された前記サンプリング・プローブの下部から前記サン
プル塊クランプ機構への、前記サンプル塊の受け渡しの
際に、該切断されたサンプリング・プローブの下部に対
して振動ないし衝撃を与えるための機構を備えているこ
とを特徴とする請求項２記載の溶融材料のサンプリング
のためのサンプル回収装置。
【請求項４】前記サンプル塊クランプ機構に、前記サ
ンプル塊の量目を検査するための機構を備えてあり、量
目不足のサンプル塊を排除して正常サンプル塊のみを前
記搬送機構へ投入するようにしてあることを特徴とする
請求項２記載の溶融材料のサンプリングのためのサンプ
ル回収装置。
【請求項５】溶融材料中に浸漬してサンプル試料を採
取したサンプリング・プローブを受け取り、そのサンプ
リング・プローブとその中で凝固したサンプル塊とを諸
共に所定位置で切断し、切断したそのサンプリング・プ
ローブからサンプル塊を取り出して搬送機構へ投入する
ようにした溶融材料のサンプリングのためのサンプル回
収装置に用いる、サンプリング・プローブにおいて、所定の径を有するサンプル塊を形成するためのサンプル
室と、そのサンプル塊の径よりも小さな径を有するサン
プル塊くびれ部を形成する、サンプル試料流入部とを備
えており、前記サンプル塊の径と前記サンプル塊くびれ部の径との
差が、該サンプル塊くびれ部に切断加工を施したときに
発生するバリの高さが該サンプル塊の径の内側に納まる
ような差となるように、前記サンプル室の径と前記サン
プル試料流入部の径とを設定してある、ことを特徴とす
るサンプリング・プローブ。