JPH0943177A - 荷重設定機能付試料容器シーラー - Google Patents
荷重設定機能付試料容器シーラーInfo
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Abstract
減速し上下方向の直線運動に変換するための機械機構
と、機械機構に取り付けられ試料容器の密封等を行なう
ための治具と、直流電源と、直流電源から直流モータへ
の電力供給を制御する直流モータ制御部と、直流モータ
のコイルに流れる電流値を検出する回路と、治具にかか
る荷重を予め設定するための荷重設定部と、荷重設定部
で設定された荷重値に対応した目標値と電流検出回路で
検出された実測値とを比較し、目標値をこえた時に直流
モータ制御部に指示を出す比較部、とから構成され、試
料容器の密封等を行なうための治具の駆動を直流モータ
で自動的に行なわせるとともに、直流モータに流れる電
流値から治具にかかる荷重を検出し、治具駆動の制御を
行なう。 【効果】 スタートスイッチを押すだけで、オペレータ
によらず、再現性良く試料容器の密封等が行なえる。ま
た高価なロードセル等を採用しなくても、荷重を設定し
て容器の密封等が行なえるため、安価な試料容器シーラ
を提供できる。
Description
容器の密封等を行なう試料容器シーラーに関する。
示す。コの字型のサンプルシーラーアーム21の底アー
ム部21a上面の所定位置に下側治具11は、図示しな
い構造により脱着自在に取り付けられてる。下側治具1
1には、試料容器12を所定位置に受ける窪みが設けら
れている。その窪みに試料容器12を載置する。サンプ
ルシーラーアーム21の上アーム部21bには、下側治
具11の方向にスライド可能な押し圧軸22を備えてい
る。押し圧軸の少なくとも一部に雄ねじ22aが設けら
れている。雄ねじ22aと螺合する雌ねじを備えた押し
圧ねじ23が、上アーム部21bの上部に回転自在に取
り付けられている。更に、押し圧ねじ23の外周にレバ
ー20が設けられている。
は、脱着可能に上側治具4が取り付けられている。下側
治具11と上側治具4とは、それぞれ、シールする試料
容器12の材質、形状や目的等(密封度)により、取り
替えられる。まず、シーラする試料容器12とその使用
目的に適応する下側治具11と上側治具4を図4のよう
にセットする。試料を載置した試料容器12の受け12
aを下側治具11の窪みにセットし、その上に容器蓋1
2bを乗せる。次に、レバー20を、押し圧軸22が下
方にスライドするように、回転させる。これにより、試
料容器12の受け12aと容器蓋12bとは、締代を以
て係合するため、試料容器12はシールされる。
る。この従来例では、サンプルシーラーアーム21の底
アーム21aの下側治具11を受ける部分に、試料容器
12にかかる荷重を測定するロードセル22が配置され
ている。ロードセル22の出力は、荷重表示器23が接
続され、試料容器12のシールにかけられた負荷を荷重
表示器23に表示される。
走査熱量計(以降DSC)や示差熱分析(以降DTA)
に用いる試料容器には一般に、開放型、密閉型、耐圧密
閉型等の種類があり、さらに材質もそれぞれアルミ、
銀、ステンレススチール、アルミナ等様々な種類があ
る。これらの容器は測定する対象や目的、また測定する
温度範囲にもよって使い分けられる。例えば固体、粉体
状のポリマー試料の融解等を測定する場合、アルミ製の
開放型容器が一般に用いられる。そしてその場合試料と
容器の熱的接触をよくするため、容器に蓋をかぶせ、さ
らに容器の縁を丸めたり、折り曲げたり等(クリンプと
いう)を行ない蓋と容器で試料を押さえつける処置を一
般的におこなう。このクリンプの処置はクリンプ用の治
具を試料容器シーラーに取り付けて行なう。
化を防ぎながら測定を行なう場合、密閉型の容器や、場
合によっては耐圧密閉型の容器を用いる。その際も試料
を容器に入れた後試料容器の密閉はそれぞれの容器用の
治具を試料容器シーラーにとりつけ行なう。
類に類別される危険物の試験方法として用いる場合、耐
圧型の密封容器を用いる。このように様々な容器をクリ
ンプや密閉する際、治具でそれぞれに適切な荷重をかけ
容器を処置する。例えばアルミ製開放容器のクリンプで
は20〜50kgW 、銀製の耐圧密封容器では約200kgW、ステ
ンレススチールの耐圧型密封容器では約300kgWの荷重が
適切である。耐圧型密封容器では密封時の荷重が足りな
い場合は密封漏れをおこしたり、逆に多すぎる場合は容
器破損をおこしたりする。
器シーラーを用いてクリンプや密封を行なう場合、回転
式のレバー20の位置等を決めて荷重を適切に加減した
り、オペレーターの経験や勘で加減をおこなっていた。
従って容器の密封やクリンプの再現性が得られ難かった
り、慣れないオペレーターでは容器のクリンプや密封の
不具合がおこりやすいという欠点があった。また大きい
荷重が必要な容器に対してはオペレーターの力が必要
で、力の弱いオペレーターでは確実に密閉が行なえない
時もあるといった欠点があった。
設置したタイプの試料容器シーラーでは、オペレーター
はロードセルで計測されている荷重値を見ながら密封等
を行なうため、ロードセルのないものに比べ密封等の再
現性は得られやすいが、それでもオペレーターの手動で
加減しながら行なうため、慣れないオペレーターでは荷
重をかけすぎたり等不具合をおこしやすかった。またさ
らにロードセル自体はこの種の容器シーラーにたいして
は高価で、ロードセルを組み込むことで容器シーラーが
高価になるという欠点もあった。
題を解決するため、慣れないオペレーターでも簡単に再
現性良く荷重を設定して密封等ができ、かつ安価な試料
容器シーラーを提供することにある。
決するため、直流モータと、前記直流モータの回転運動
を減速し上下方向の直線運動に変換するための機械機構
と、前記機械機構に取り付けられ試料容器の密封等を行
なうための治具と、直流電源と、前記直流電源から前記
直流モータへの電力供給を制御する直流モータ制御部
と、前記直流モータのコイルに流れる電流値を検出する
回路と、前記治具によって試料容器の密封等行なう際、
治具にかかる荷重を予め設定するための荷重設定部と、
前記荷重設定部と前記電流値検出回路に接続され、前記
荷重設定部で設定された荷重値に対応した目標値と前記
電流検出回路で検出された実測値とを比較し、前記電流
検出回路で検出された実測値が前記荷重値に対応した目
標値をこえた時に前記直流モータ制御部に指示を出す比
較部、とから構成され、直流モータの働きにより自動的
に治具を駆動するとともに、直流モータを流れる電流値
が、予め設定した荷重値に対応した電流値に達した時、
前記治具に設定以上の荷重がかからないよう前記直流モ
ータへの電力供給を制御することにより、ロードセルを
必要とせず、自動的に設定した荷重で密封等が行なえる
ようにした。
ては、オペレーターの指示により直流モータ制御部が直
流モータに一定電圧の電力を供給し、直流モータは供給
された一定電圧により回転し、機械機構を通して治具を
例えば押し下げる。治具は設置された容器にあたると直
流モータのトルクに対応した荷重でそのまま押し下げら
れて容器のクリンプや密封のための加工をする。一方治
具にかかる荷重は直流モータのトルクに対応し、直流モ
ータのトルクは直流モータのコイルに流れる電流値に対
応する。電流検出回路ではこの直流モータのコイルに流
れる電流値を検出して、例えば電圧信号として比較部に
出力する。一方荷重設定部ではオペレーターが設定した
荷重値に対応した電圧を発生させ、比較部にリファレン
ス電圧として出力する。比較部では電流検出部からの出
力電圧を、荷重設定部からのリファレンス電圧とコンパ
レーター等で比較し、電流検出部からの出力電圧がリフ
ァレンス電圧をこえた時、直流モータ制御部に信号を出
力する。直流モータ制御部では比較部からの信号を受け
取った時、治具にかかる荷重が設定荷重を越えたと判断
して、直流モータへの電力供給を停止、または逆方向の
電圧を出力して容器への荷重を開放する。
図1は本発明の実施例を示すブロック構成図である。1
は直流モータ、2は直流モータ1の回転を減速して伝達
するギアで構成された減速機構、3は減速機構2で伝達
された回転運動を直線方向の上下運動に変換する機械機
構で、その先端には試料容器の密封等を行なうための治
具4(上側治具)が取り付けられる。
ICで構成された直流モータ制御部で、直流電源5から
の直流モータ1への電力供給を制御する。7は直流モー
タのコイルに流れる電流を検出する電流検出回路で、具
体的には本実施例では直流モータ制御部6のモータコン
トロールICのグランドに流れる電流値を、抵抗を介し
て電圧値として検出し、オペアンプにて増幅する回路で
構成されている。
定電圧を可変抵抗で分圧し、電流検出部7から出力され
る電圧との比較のためのリファレンス電圧として出力す
る。荷重の設定は可変抵抗の抵抗値を可変することによ
り、設定荷重に対応したリファレンス電圧を出力するこ
とで行なわれる。なお荷重とリファレンス電圧の対応
は、例えば直流モータの特性図からコイルを流れる電流
値と発生するトルクの関係をみて、さらに機械機構の減
速比等から計算で荷重と電流値の関係を求めておく方法
や、試料容器を載せる位置にロードセルを設置しておき
実際に計測される荷重とそのときの検出電流値とを実測
して関係を求めておく方法等がある。また電流値とリフ
ァレンス電圧の関係は電流検出部で使用している抵抗や
アンプの増幅率から算出されるのはいうまでもない。
出力を比較し、さらに直流モータ制御部6に指示を出す
比較部で、実施例では電圧のコンパレーター素子を用
い、荷重設定部8からの入力電圧をリファレンス電圧と
し、電流検出回路7からの入力電圧が前記リファレンス
電圧を越えた時、パルス信号を直流モータ制御部6に出
力する。直流モータ制御部6では比較部9からのパルス
信号を受け取ると、ただちに今まで直流モータ1に供給
していた電圧を逆転させ、直流モータ1を反転させる。
これにより以降、治具4から容器への荷重はかからなく
なる。
外観図で、図2aは外観正面図、図2bは外観側面図を
示す。1は回転運動を得る直流モータである。2はギア
2aにより構成され、直流モータ1の回転運動を減速し
て伝達する減速機構である。3は減速機構2で減速して
伝達された回転運動を直線方向の上下運動に変換する機
械機構で、図4に示した様に、一部に雄ねじ22aを備
えた押し圧軸22と雄ねじ22aと螺合する雌ねじを備
えた押し圧ねじ23を備えている。押し圧ねじ23は上
アーム部21bの上部に回転自在に取り付けられてい
る。
具(上側)である。21はアームであり直流モータ1、
減速機構2、機械機構3等を支持すると共に、さらにこ
の中には、図示していないが直流電源5、直流モータ制
御部6等の電気回路部が設置されている。
で、下側の治具11に図示しない試料を載置された試料
容器12の受け12aとその蓋12bを設置する。直流
モータ6を回転させることにより上側治具4が上から下
りてきて、試料容器12の蓋12bや試料容器12の外
周部を荷重をかけて押すことにより、試料容器12のク
リンプや密閉が行なわれる。治具4、下側の治具11は
使用する容器により交換することができる。
のつまみで荷重設定部8の可変抵抗のつまみである。つ
まみ13には予め設定荷重に対応した位置に目盛りがふ
られている。14はマイクロスイッチまたはフォトセン
サー等で治具4または押し圧軸22が上方の定位置にい
ることを検知する位置検出器である。本実施例では位置
検出器14で検知されている位置が初期位置と設定され
ており、試料容器12を設置したり、治具4を交換等す
る場合、治具4を含めた機械機構3はこの初期位置で止
まっている。
スタートスイッチで、このスイッチを押すことにより直
流モータ制御部6のICにパルスを与え、直流モータ制
御部6では直流モータ1に一定電圧を供給し、減速機構
2および機械機構3を介して治具4が下方に移動し、試
料容器12に外力を加える。
されてパルスが直流モータ制御部に与えられた後約100m
sec の間は、比較部9で直流モータの電流値が設定目標
値をこえても、直流モータ制御部に指示信号を出さない
様構成されている。これは図3に示したように、直流モ
ータに通電した直後は定常回転に至るまでの僅かの間、
イナーシア等により初期トルクが必要で、この間に設定
荷重に対応する電流値をこえてしまう可能性がある。そ
こで直流モータ1が定常回転に至るまでの間(本実施例
では約100msec )は比較部9で指示信号を出さない構成
とした。尚本実施例では比較部9からの指示信号出力を
止めたが、電流検出そのものを行なわない方法や、指示
信号を受けても直流モータ制御部で無視する方法でも良
い。
をクリンプする場合の操作を説明する。オペレーターは
測定する試料を試料容器12の受12aにいれ、蓋12
bをかぶせる。
1に設置する。つぎに荷重設定つまみ13をクリンプに
適した荷重20kgW 〜50kgW の範囲に設定する。つぎにス
タートスイッチ15を押すと上側治具4が下方に移動し
始める。上側治具4が試料容器12に当たりクリンプを
始めると、治具4、機械機構3、減速機構2を通して直
流モータ1に試料容器12のクリンプに要する負荷がか
かり始め、対応して回転数が落ちはじめる。これにより
直流モータ1のコイルに流れる電流値が増加し始める。
この電流の増加量は直流モータのトルクの増加量と比例
するため、結果的には治具4を通して試料容器12にか
かる荷重は直流モータの電流の増加量と対応する。一方
比較部9では電流検出回路7から出力される電流値(電
圧値)と荷重設定部8で設定されている荷重に対応した
リファレンス電圧値を連続的に比較している。治具4が
試料容器12に当たりクリンプを行ないながら、荷重が
増加して設定荷重を越えたとき、比較部9では電流検出
回路7からの電流値(電圧値)が荷重設定部8で設定さ
れている荷重に対応したリファレンス電圧値をこえるた
め、直流モータ制御部6に指示信号のパルスを出力す
る。このパルスを受け直流モータ制御部6では直流モー
タコントロール用ICにより今までと逆方向の一定電圧
を直流モータ1に供給する。これにより上側治具4は上
方向に移動しはじめ試料容器12は下側の治具11にク
リンプされた状態でのこされる。
出器14が作動し信号(パルス)を直流モータ制御部6
に出力する。直流モータ制御部6はこの信号を受け、直
流モータコントロール用ICにより直流モータ1への電
力供給を止め、治具4は初期位置にとまる。
た後、設定荷重でクリンプされた試料容器12を取り出
す。この一連の操作からわかるとおり、従来はオペレー
ターが容器を設置した後、手動でレバー20を回転させ
勘により荷重をかけ容器のクリンプをおこなっていたの
が、本発明の実施例に示した試料容器シーラーを用いる
と、オペレーターは試料容器を下側の治具11に設置
し、荷重を設定し、スタートスイッチ15を押すだけ
で、設定された適切な荷重で試料容器のクリンプが行な
える。
によって容器のクリンプ状態や、密封度合いにばらつき
がみられ、慣れないオペレーターでは失敗する確立も高
かったが、本発明の実施例に示した試料容器シーラーを
用いれば、オペレーターに関係なく自動的に適切な荷重
でクリンプや密封がおこなえるため、慣れないオペレー
ターでも失敗することなく、再現性良くクリンプや密封
が行なえる。
器の密封においても、治具4、下側の治具11を交換
し、つまみ13で必要な荷重値200kgW〜300kgWに設定
し、スタートスイッチ15を押すだけで、オペレーター
は特に大きな力を必要とせず確実に密封が行なえる。さ
らに本実施例で明らかなように、治具の稼働を直流モー
タで行なわせると同時に直流モータにかかるトルクの増
加から治具にかかる荷重を制限できる構成としたことに
より、高価なロードセルを用いずとも再現性良く適切な
荷重でクリンプや密封ができることは明らかである。
電圧コンパレーター素子と基準電圧と可変抵抗の組合せ
による簡単なアナログ系回路で示したが、例えば比較部
9にCPUを持たせ、荷重設定部8の設定荷重入力をデ
ジタル値にすると共に、電流検出回路7からの入力をA
/Dコンバーターでデジタル値に変換して、デジタル値
で比較する構成にすることもできる。
の治具11に2ビット程度の電気接点等による治具識別
のための手段をつけ、治具の交換設置時にこの2ビット
の信号を比較部9のCPUにあたえ、CPUでは設置さ
れた治具に対応した設定荷重値に自動的に設定すること
が可能となる。このように構成すると、オペレーターは
荷重を設定しなくても自動的に適切な荷重でクリンプや
密封を行なうことも可能となる。またこの構成の場合、
例えばクリンプ等で治具4にかかる荷重の増加の傾向
が、単調な増加でなく途中でピーク等を持つ場合でも、
対応する電流値の変化パターンをメモリーに記憶させて
おくことで、より適切な容器への荷重設定が可能とな
る。
ータコントロールICのグランド電流から検出する方式
で構成したが、直流モータ1のコイルに流れる電流値を
検出する手段であれば他の手段でも良いことは明らかで
ある。つまり、本発明は、熱分析用の試料を入れる試料
容器の、クリンプを行なうための試料容器シーラーにお
いて、試料容器のクリンプを行なうための治具(上側治
具4と下側治具11)と、前記治具を駆動するための直
流モータ1を含む駆動手段(減速機構2、機械機構3)
と、前記直流モータ1への電力供給を制御する直流モー
タ制御部6と、前記直流モータ1のコイルに流れる電流
値から前記試料容器12にかかる荷重を検出する荷重検
出手段(電流検出回路7)よりなり、前記検出した荷重
から前記直流モータ1を制御することにより、予め設定
した荷重にて試料容器12のクリンプを行なえるもので
ある。
シーラーにおいて、試料容器をクリンプや密封するため
の治具の駆動を直流モータで自動的に行なわせるととも
に、直流モータに流れる電流値から治具にかかる荷重を
検出し、予め設定された荷重値を越えた時点で、直流モ
ータでの治具の駆動を容器に荷重がかからない方向に制
御するため、オペレーターによらず、再現性良く簡単に
試料容器のクリンプや密閉が行なえる効果がある。
大きな荷重が必要な密封型容器の密封もできるため、例
えば女性オペレーター等力の弱いオペレーターでも力を
必要とせず、再現性良く密封ができる効果もある。さら
に、比較的高価なロードセルを採用しなくても、簡便に
荷重を設定してクリンプや密封が行なえるため、安価な
この種の試料容器シーラーを提供できる効果もある。
別手段を持たせることにより、容器や治具の違いを気に
しなくても適切な荷重でクリンプや密封等を行なえる効
果もある。
る。
は、正面図で図2bは側面図である。
を示すグラフである。
る。
ーを示す外観図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 熱分析用の試料を入れる試料容器の、ク
リンプを行なうための試料容器シーラーにおいて、直流
モータと、前記直流モータの回転運動を減速し上下方向
の直線運動に変換するための機械機構と、前記機械機構
に取り付けられ試料容器のクリンプを行なうための治具
と、直流電源と、前記直流電源から前記直流モータへの
電力供給を制御する直流モータ制御部と、前記直流モー
タのコイルに流れる電流値を検出する回路と、前記治具
によって試料容器のクリンプを行なう際、治具にかかる
荷重を予め設定するための荷重設定部と、前記荷重設定
部と前記電流値検出回路に接続され、前記荷重設定部で
設定された荷重値に対応した目標値と前記電流検出回路
で検出された実測値とを比較し、前記電流検出回路で検
出された実測値が前記荷重値に対応した目標値をこえた
時前記直流モータ制御部に指示を出す比較部、とから構
成され、前記直流モータ制御部では前記比較部からの指
示を受けた時前記治具に設定以上の荷重がかからないよ
う前記直流モータを制御することにより、予め設定した
荷重にて試料容器のクリンプを行なえることを特徴とす
る荷重設定機能付試料容器シーラー。 - 【請求項2】 上下方向の直線運動に変換するための機
械機構に取り付けられた治具の位置が、試料容器を設置
するのに十分な空間を確保できる位置にあることを検知
する位置検出器を備え、前記比較部から指示が出された
時、前記直流モータ制御部では前記治具を試料容器から
離れる方向に移動するよう制御し、前記治具の位置が前
記位置検出器で検知される位置に達した時、前記治具の
移動を停止する様制御するように構成した、請求項第1
項記載の荷重設定機能付試料容器シーラー。 - 【請求項3】 治具の移動を開始するためのスタート手
段を直流モータ制御部に備え、前記スタート手段で治具
の移動を開始した直後の直流モータの初期トルクを無視
するため、移動開始後一定の時間は電流検出を行なわな
い、または比較部から前記直流モータ制御部への指示信
号を出さない、または指示信号を直流モータ制御部で無
視する様に構成した、請求項第1項記載の荷重設定機能
付試料容器シーラー。 - 【請求項4】 治具の移動を開始するためのスタート手
段と、スタート後は一定電圧を直流モータに供給し、比
較部から指示が出された後は前記一定電圧と逆の一定電
圧を前記直流モータに供給するよう直流モータ制御部を
構成した、請求項第2項記載の荷重設定機能付試料容器
シーラー - 【請求項5】 比較部はCPUを持ち、荷重設定部から
デジタル値で荷重値を入力できる様にするとともに、電
流検出回路からの出力をA/Dコンバーターでデジタル
値に変換し、前記比較部ではデジタル値で比較する様に
構成した、請求項第1項記載の荷重設定機能付試料容器
シーラー - 【請求項6】 治具の交換にともなう治具の種類を見極
める手段を持ち、前記治具見極め手段の信号を比較部の
CPUに伝え、前記比較部では前記治具見極め手段の信
号に基づき設定荷重値を決める様に構成した、請求項第
5項記載の荷重設定機能付試料容器シーラー - 【請求項7】 熱分析用の試料を入れる試料容器の、ク
リンプを行なうための試料容器シーラーにおいて、試料
容器のクリンプを行なうための治具と、前記治具を駆動
するための直流モータを含む駆動手段と、前記直流モー
タへの電力供給を制御する直流モータ制御部と、前記直
流モータのコイルに流れる電流値から前記試料容器にか
かる荷重を検出する荷重検出手段よりなり、前記検出し
た荷重から前記直流モータを制御することにより、予め
設定した荷重にて試料容器のクリンプを行なえることを
特徴とする荷重設定機能付試料容器シーラー。
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