JPWO2008156114A1 - Powder measuring instrument, sample preparation device, and sample preparation method - Google Patents
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Abstract
シャフト取付穴81aを有するハウジング81と、シャフト取付穴81aに回転自在に嵌め合わされる供給シャフト82とを備え、供給シャフト82の外周には、シャフト取付穴81aの内周面と接触する接触面82aと、周囲が接触面82aに囲まれかつその接触面82aから半径方向中心側に後退する計量穴88とが設けられ、ハウジング81には、供給シャフト82の計量穴88が上方に向けられたときに計量穴88と接続される粉体導入孔86と、計量穴88が下方に向けられたときに計量穴88と接続される粉体取出孔87とが設けられている。A housing 81 having a shaft mounting hole 81a and a supply shaft 82 that is rotatably fitted in the shaft mounting hole 81a are provided. A contact surface 82a that contacts an inner peripheral surface of the shaft mounting hole 81a is provided on the outer periphery of the supply shaft 82. And a measuring hole 88 which is surrounded by the contact surface 82a and recedes from the contact surface 82a toward the center in the radial direction, and the housing 81 has the measuring hole 88 of the supply shaft 82 facing upward. A powder introduction hole 86 connected to the measurement hole 88 and a powder extraction hole 87 connected to the measurement hole 88 when the measurement hole 88 is directed downward are provided.
Description
本発明は、粉体を計量する粉体計量器具、あるいは粉体を計量してその粉体と溶媒とを調合してサンプルを調製するサンプル調製装置及びサンプルの調製方法に関する。 The present invention relates to a powder measuring device for measuring powder, or a sample preparation apparatus and a sample preparation method for preparing a sample by measuring powder and preparing the powder and a solvent.
一定量の粉体を計量する装置として、ロッドに形成された貫通計量孔内を粉体で満たし、貫通計量孔の下部を開放することで粉体を落下させて一定量の粉体を計量する装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As a device for weighing a certain amount of powder, fill the inside of the through-measuring hole formed in the rod with powder, open the lower part of the through-measuring hole, drop the powder, and weigh a certain amount of powder An apparatus is known (for example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上述の装置では、構成上、微量の粉体の計量には適さない。また、上述の装置では、微細な粒径の粉体、結晶または結晶状の比較的粒径の大きな粉体、そして粘着性を有する、または圧縮時に粘着性を発する粉体等においても正確に計量することは不可能である。例えば、微細な粒径の粉体の場合、流動性を有し、液体のようにふるまうことがあるため、計量が困難である。一方、結晶または結晶状の比較的粒径の大きな粉体の場合、計量の際に詰まるおそれがあり計量が困難である。また、粘着性を有する、または圧縮時に粘着性を発する粉体を計量する場合も圧力が加わると固まることがあり計量が困難である。 However, the above-described apparatus is not suitable for weighing a very small amount of powder because of its configuration. In addition, the above-mentioned apparatus accurately measures fine powder particles, crystals or crystalline powders having a relatively large particle diameter, and powders that are sticky or that exhibit stickiness when compressed. It is impossible to do. For example, in the case of a fine particle size powder, it has fluidity and may behave like a liquid, so that measurement is difficult. On the other hand, in the case of a crystal or a crystal-like powder having a relatively large particle size, there is a risk of clogging during measurement, and measurement is difficult. In addition, when measuring a powder having adhesiveness or exhibiting adhesiveness at the time of compression, it may be hardened when pressure is applied, and measurement is difficult.
そこで、本発明は微量の粉体の計量が可能な粉体計量器具及びサンプル調製装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a powder measuring instrument and a sample preparation device capable of measuring a small amount of powder.
本発明の粉体計量器具は、シャフト取付穴を有するハウジングと、前記シャフト取付穴に回転自在に嵌め合わされる供給シャフトと、を備え、前記供給シャフトの外周には、前記シャフト取付穴の内周面と接触する接触面と、周囲が前記接触面に囲まれかつ該接触面から半径方向中心側に後退する凹部とが設けられ、前記ハウジングには、前記供給シャフトの凹部が上方に向けられたときに前記凹部と接続される粉体導入孔と、前記供給シャフトの凹部が下方に向けられたときに前記凹部と接続される粉体取出孔とが設けられている、ことにより上記課題を解決する。 The powder measuring instrument of the present invention includes a housing having a shaft mounting hole, and a supply shaft that is rotatably fitted in the shaft mounting hole, and an outer periphery of the supply shaft is provided on an inner periphery of the shaft mounting hole. A contact surface that contacts the surface, and a recess that is surrounded by the contact surface and that recedes from the contact surface toward the center in the radial direction. The recess of the supply shaft is directed upward in the housing. A powder introduction hole that is sometimes connected to the recess and a powder take-out hole that is connected to the recess when the recess of the supply shaft is directed downward are provided. To do.
本発明の粉体計量器具によれば、粉体導入孔と供給シャフトにより囲まれる領域に粉体が貯留される。供給シャフトの回転により凹部が粉体導入孔に現れると、粉体が凹部に供給される。そして、供給シャフトの回転に従って凹部に入りきらない粉体はシャフト取付穴の内周面に沿って摺りきられる。これにより、凹部とシャフト取付穴によって囲まれる領域を満たす分の粉体が凹部に保持される。凹部が粉体取出孔に到達すると、凹部により保持されている粉体は取り出される。従って、供給シャフトが回転することにより一定量の粉体を計量することができる。凹部は供給シャフトの接触面に周囲を囲まれて形成されるため、凹部を小さく形成しても粉体で凹部を覆った状態となりハウジングのシャフト取付穴で粉体を摺りきることができる。これにより、微量の粉体でも計量することができる。 According to the powder measuring instrument of the present invention, the powder is stored in the region surrounded by the powder introduction hole and the supply shaft. When the recess appears in the powder introduction hole by the rotation of the supply shaft, the powder is supplied to the recess. Then, the powder that does not fully enter the recess according to the rotation of the supply shaft is slid along the inner peripheral surface of the shaft mounting hole. Thereby, the powder for the area | region enclosed by a recessed part and a shaft attachment hole is hold | maintained at a recessed part. When the recess reaches the powder extraction hole, the powder held by the recess is taken out. Accordingly, a certain amount of powder can be measured by rotating the supply shaft. Since the concave portion is formed so as to be surrounded by the contact surface of the supply shaft, even if the concave portion is formed small, the concave portion is covered with the powder, and the powder can be rubbed through the shaft mounting hole of the housing. Thereby, even a very small amount of powder can be measured.
本発明の粉体計量器具の一形態において、前記粉体導入孔の前記供給シャフトの凹部が通過する側面には、切欠きが設けられていてもよい。この形態によれば、切欠きが供給シャフトの回転に従って移動しようとする粉体を滞留させるので、粉体が切欠きで貯留される。これにより、凹部に確実に粉体を供給させることができる。 In one embodiment of the powder measuring instrument of the present invention, a notch may be provided on a side surface of the powder introduction hole through which the recess of the supply shaft passes. According to this aspect, the notch retains the powder that is about to move according to the rotation of the supply shaft, so that the powder is stored in the notch. Thereby, powder can be reliably supplied to a recessed part.
本発明の粉体計量器具の一形態において、前記粉体取出孔には、ガスを供給するガス供給口と、供給したガスとともに前記凹部に保持された粉体を吐出するノズルとが取り付けられていてもよい。この形態によれば、ハウジングの粉体取出孔にガスを供給することにより、供給シャフトにガスを吹き付ける。ガスは凹部に保持されている粉体を吹き飛ばしてノズルから粉体とともに吐出される。これにより、凹部に保持された粉体の全てを取り出すことができる。 In one form of the powder measuring instrument of the present invention, the powder take-out hole is provided with a gas supply port for supplying gas and a nozzle for discharging the powder held in the recess together with the supplied gas. May be. According to this aspect, the gas is blown to the supply shaft by supplying the gas to the powder extraction hole of the housing. The gas blows off the powder held in the recess and is discharged together with the powder from the nozzle. Thereby, all the powders held in the recesses can be taken out.
本発明の粉体計量器具の一形態において、前記供給シャフトに振動を付与する振動モータをさらに備えていてもよい。この形態によれば、供給シャフトに振動を付与することで、粉体は供給シャフトから引き離される。これにより、凹部から粉体を取り出すことができる。 One form of the powder measuring instrument of the present invention may further include a vibration motor that applies vibration to the supply shaft. According to this aspect, the powder is pulled away from the supply shaft by applying vibration to the supply shaft. Thereby, powder can be taken out from a recessed part.
本発明の粉体計量器具の一形態において、前記供給シャフトの軸線方向に複数の凹部を設けていてもよい。この形態によれば、供給シャフトの一回の回転で複数の計量ができる。従って、計量に要する時間を短縮することができる。 In one form of the powder weighing instrument of the present invention, a plurality of recesses may be provided in the axial direction of the supply shaft. According to this aspect, a plurality of weighings can be performed by one rotation of the supply shaft. Therefore, the time required for weighing can be shortened.
供給シャフトに複数の凹部が設けられた形態において、前記複数の凹部は、それぞれの大きさが異なっていてもよい。この形態によれば、必要な粉体の量に応じて凹部を使い分けることができる。 In the form in which the supply shaft is provided with a plurality of recesses, the plurality of recesses may have different sizes. According to this embodiment, the recesses can be used properly according to the amount of powder required.
本発明の粉体計量器具の一形態において、前記供給シャフトの周方向に複数の凹部を設けていてもよい。この形態によれば、供給シャフトが一回転する間にひとつの粉体導入孔の位置で複数回の粉体の計量ができる。これにより、簡易な構成で計量に要する時間を短縮することができる。 In one form of the powder weighing instrument of the present invention, a plurality of recesses may be provided in the circumferential direction of the supply shaft. According to this embodiment, the powder can be measured a plurality of times at the position of one powder introduction hole while the supply shaft rotates once. Thereby, the time required for weighing can be reduced with a simple configuration.
本発明の粉体計量器具の一形態において、前記粉体導入孔に導入する粉体の粒径を揃える、ミル部、もしくはそれに相当した機能をさらに備えてもよい。この形態によれば、結晶または結晶状の比較的粒径の大きな粉体を砕いて粒径を揃えることで、粉体を詰まらせることなく計量することができる。 In one form of the powder metering instrument of the present invention, a mill part or a function corresponding to it may be further provided for aligning the particle diameter of the powder introduced into the powder introduction hole. According to this form, it is possible to measure without clogging the powder by crushing a crystal or a crystalline powder having a relatively large particle size to make the particle size uniform.
本発明の粉体計量器具の一形態において、上下方向に移動可能かつ上下に延びる軸線の回りを回転可能な状態で前記粉体取出孔に挿入されて上方に向かって開口する供給管と、前記供給管の上端部に設けられて前記凹部に挿入可能な掻出部材と、前記供給シャフトの前記凹部が下方に向けられたときに前記掻出部材が前記凹部に挿入された状態で回転するように前記供給管を駆動する駆動手段と、をさらに備えてもよい。この形態によれば、供給シャフトの凹部が下方に向けられたときに掻出部材が凹部に挿入された状態で回転するため、凹部に保持された粉体試料を掻出部材にて確実に掻き出して供給管に導くことができる。 In one form of the powder measuring instrument of the present invention, a supply pipe that is inserted into the powder take-out hole and opened upward in a state of being rotatable about an axis that is movable in the vertical direction and extends in the vertical direction, A scraping member that is provided at the upper end of the supply pipe and that can be inserted into the recess, and when the recess of the supply shaft is directed downward, the scraping member is rotated in a state of being inserted into the recess. Drive means for driving the supply pipe. According to this aspect, when the recess of the supply shaft is directed downward, the scraping member rotates with the recess inserted, so that the powder sample held in the recess is reliably scraped by the scraping member. Can be led to the supply pipe.
この形態においては、前記掻出部材は、前記軸線の方向及び前記凹部を横断する方向のそれぞれに延びて前記凹部に挿入可能な舌部を有し、前記舌部が上方に向かって厚さが徐々に薄くなっていてもよい。この場合には、凹部に粉体試料が保持された状態で舌部が挿入されたときに粉体試料に対する面圧を低減できるから、粉体試料が凹部に押し固められることを防止できる。また、舌部の先端に粉体試料が残存し難くなる利点もある。 In this embodiment, the scraping member has a tongue portion that extends in each of the direction of the axis and the direction crossing the recess portion and can be inserted into the recess portion, and the tongue portion has a thickness upward. It may be gradually thinner. In this case, since the surface pressure on the powder sample can be reduced when the tongue is inserted in a state where the powder sample is held in the recess, the powder sample can be prevented from being pressed into the recess. In addition, there is an advantage that the powder sample hardly remains at the tip of the tongue.
本発明のサンプル調製装置は、上述した粉体計量器具を備え、前記粉体計量器具で計量された粉体と、溶媒と、を調合してサンプルを調製することにより上記課題を解決する。本発明のサンプル調製装置によれば、サンプルの調製に利用する粉体を粉体計量器具を用いて計量することができる。微量の粉体を計量することができ、サンプルの調製に要する手間を省くことができる。 The sample preparation apparatus of the present invention includes the above-described powder weighing instrument, and solves the above-described problems by preparing a sample by blending the powder weighed by the powder weighing instrument and a solvent. According to the sample preparation device of the present invention, powder used for sample preparation can be measured using a powder measuring instrument. A very small amount of powder can be measured, and the labor required for sample preparation can be saved.
本発明のサンプルの調製方法は、上述した粉体計量器具で粉体を計量し、前記粉体計量器具で計量された粉体と、溶媒と、を調合してサンプルを調製することにより上記課題を解決する。本発明のサンプルの調製方法によれば、粉体計量器具で粉体を計量した後に、その粉体と溶媒とを調合してサンプルを調製する。微量の粉体を計量することができ、サンプルの調製に要する手間を省くことができる。 The sample preparation method of the present invention is the above-described problem by measuring powder with the above-mentioned powder measuring instrument, and preparing the sample by mixing the powder measured with the powder measuring instrument and the solvent. To solve. According to the sample preparation method of the present invention, the powder is weighed with a powder measuring instrument, and then the powder and the solvent are mixed to prepare the sample. A very small amount of powder can be measured, and the labor required for sample preparation can be saved.
以上に説明したように、本発明の粉体計量器具によると、供給シャフトの回転により凹部が粉体導入孔に現れると、粉体導入孔に貯留された粉体が凹部に供給される。供給シャフトの回転に従って凹部に入りきらない粉体はシャフト取付穴の内周面に沿って摺りきられる。これにより、凹部とシャフト取付穴によって囲まれる領域を満たす分の粉体が凹部に保持される。凹部が粉体取出孔に到達すると、凹部により保持されている粉体は取り出される。従って、供給シャフトが回転することにより一定量の粉体を計量することができる。凹部は供給シャフトの接触面に周囲を囲まれて形成されるため、凹部を小さく形成しても粉体で凹部を覆った状態となりハウジングのシャフト取付穴で粉体を摺りきることができる。これにより、微量の粉体でも計量することができる。また、いかなる性質の粉体であっても正確に計量することが可能である。例えば、流動性を有するような微細な粒径の粉体であっても一定量に計量することができ、結晶または結晶状の比較的粒径の大きな粉体や、粘着性を有するような、または圧縮時に粘着性を発するような粉体であっても詰まることなく計量できる。また、本発明のサンプル調製装置及びサンプルの調製方法によると、サンプルの調製に利用する粉体を粉体計量器具を用いて計量することができる。微量の粉体を計量することができ、サンプルの調製にかかる手間を省くことができる。 As described above, according to the powder measuring instrument of the present invention, when the concave portion appears in the powder introduction hole due to the rotation of the supply shaft, the powder stored in the powder introduction hole is supplied to the concave portion. The powder that does not fit into the recess as the supply shaft rotates is slid along the inner peripheral surface of the shaft mounting hole. Thereby, the powder for the area | region enclosed by a recessed part and a shaft attachment hole is hold | maintained at a recessed part. When the recess reaches the powder extraction hole, the powder held by the recess is taken out. Accordingly, a certain amount of powder can be measured by rotating the supply shaft. Since the concave portion is formed so as to be surrounded by the contact surface of the supply shaft, even if the concave portion is formed small, the concave portion is covered with the powder, and the powder can be rubbed through the shaft mounting hole of the housing. Thereby, even a very small amount of powder can be measured. Moreover, it is possible to accurately measure powders of any nature. For example, even a fine particle size powder having fluidity can be metered in a certain amount, such as a crystal or a crystalline powder having a relatively large particle size, Alternatively, even powders that exhibit tackiness when compressed can be measured without clogging. Moreover, according to the sample preparation apparatus and sample preparation method of the present invention, the powder used for sample preparation can be measured using a powder measuring instrument. A very small amount of powder can be measured, and the labor for sample preparation can be saved.
(第1の形態)
図1は、本発明の一形態に係る粉体計量器具を備えたサンプル調製装置の概略図である。サンプル調製装置1はサンプルの調製を自動化して行う装置である。サンプル調製装置1は、粉体としての粉末状の試料(以下、粉末試料という。)を計量する粉体計量部2と、粉体計量部2で計量した粉末試料や、液体状の試料、溶媒を調合してサンプルを調製するサンプル調製部3と、試料やサンプルを保持するバイアルや、ねじ蓋式容器、マイクロプレート等の各種容器を保持して移動させるハンドリングユニット4と、サンプル容器を出し入れする出入部5とを備える。(First form)
FIG. 1 is a schematic view of a sample preparation device provided with a powder weighing instrument according to one embodiment of the present invention. The
粉体計量部2は、一定量の粉末試料を計量して各種容器に供給する粉体ユニット11と、各種容器を計量する秤12と、粉体ユニット11及び秤12を隔離するグローブボックス13と、秤12での測定値を表示するモニタ14とを備えている。粉体ユニット11の詳細については後述する。秤12は、電子はかり等が用いられ、粉末試料供給前後の各種容器を計量する。グローブボックス13の前面には、内部作業用の手袋が設置される。
The
サンプル調製部3は、ねじ蓋式容器の蓋を開け閉めするキャッパ21と、バイアルの巻締め蓋を取り外すデキャッパ22と、取り外した巻締め蓋の重量を測定して廃棄する蓋取りユニット23と、各種容器にバーコードラベルを貼り付けるバーコードラベラ24と、貼り付けたバーコードラベルを読み取るバーコードリーダ25と、各種容器に液体やガスを注入するための注入システム26と、各種容器にアルコールを注入して洗浄するためのアルコール洗浄システム27と、注入システム26やアルコール洗浄システム27を動作させるためのポンプ28と、試料やサンプルのpH値を測定するためのpH電極29及びpH測定器30と、試料やサンプルを攪拌するためのスターラ31と、サンプルを調製するためにピペットを取り扱うピペットユニット32と、サンプルを調製するためにメスフラスコを取り扱うメスフラスコユニット33と、各種容器や、錠剤及びカプセルを取り扱うための器具等を載置するための調製器具置場34とを備えている。サンプル調製部3では、試料の入った容器から試料を取り出し、計量して調合し、サンプルの調製までの工程を行う。
The sample preparation unit 3 includes a
ハンドリングユニット4は、図1のX軸方向及びY軸方向に移動して、各種容器を搬送する。また、錠剤及びカプセルを取り扱うための器具等を取り付けることにより、各種容器以外の物を搬送することもできる。このような移動機構としては、例えばX−Yステージと昇降機構とを組み合わせたステージユニット等を利用することができる。 The handling unit 4 moves in the X-axis direction and the Y-axis direction in FIG. 1 and transports various containers. In addition, by attaching an instrument or the like for handling tablets and capsules, things other than various containers can be transported. As such a moving mechanism, for example, a stage unit in which an XY stage and a lifting mechanism are combined can be used.
出入部5は、サンプル調製装置1に対して各種容器を出し入れする出入口41と、出入口41とハンドリングユニット4が移動可能な位置とを接続して各種容器が往復移動可能なシャトル42とを備えている。粉体計量部2で計量された粉末試料は、サンプル調製部3で他の試料と調合され、出入部5から調製されたサンプルとして取り出される。
The entrance / exit section 5 includes an entrance /
図2に粉体ユニット11の詳細図を示す。粉体ユニット11は、粉末試料の粒径を揃えるミル部51と、ミル部51で均された粉末試料を攪拌する攪拌部52と、ミル部51から供給される粉末試料を一定量ずつ計量して各種容器に供給する粉体計量器具としての供給部53と、ミル部51を動作させるためのモータ54と、攪拌部52及び供給部53を動作させるためのモータ55とを備える。モータ54及びモータ55には電動モータ等が利用される。
FIG. 2 shows a detailed view of the
図3はミル部51及び攪拌部52及び供給部53を示す斜視図である。ミル部51は、粉末試料が供給されるミル室61と、ミル室61の下部に設置されるメッシュ62と、ミル室内部61aで回転するフィン63と、フィン63を回転自在に支持する軸64と、軸64を受ける軸受け部65と、軸64に固定されてモータ54からの駆動力を受けるマイタギア66とを備える。ミル室内部61aは、ミル室61を上下方向に貫通する。ミル室内部61aの上部は軸受け部65により蓋をされ、その下部には調合に適したメッシュ径のメッシュ62が設置される。ミル室61への粉末試料の供給は、粉末試料を保持する容器から粉末試料を自動で供給するオートフィーディング装置を設けることで行ってもよいし、あるいは、作業者が手動で行うようにしてもよい。フィン63は、ミル室内部61aで回転して、結晶または結晶状の比較的粒径の大きな粉末試料や、固着していたり、粒径が不揃いな粉末試料を砕く。これにより、結晶または結晶状の比較的粒径の大きな粉末試料等の粒径を揃えることができる。そして、メッシュ62のメッシュ径以下の粒径の粉末試料が攪拌部52へ落下する。攪拌部52は、ミル部51からの粉末試料が導入されるアジテータ室71と、アジテータ室内部71aで回転して粉末試料を攪拌するアジテータ72と、アジテータ72を回転自在に支持する軸73と、軸73に固定されてモータ55からの駆動力を受けるギア74とを備える。アジテータ室内部71aは、下部が半球状に形成されて、その下端には供給孔75が設けられている。アジテータ72は、両端にT字状の羽根72aがそれぞれ設けられ、その中心は軸73と固定される。アジテータ72がアジテータ室内部71aで回転することにより粉末試料は攪拌されつつ、供給孔75から落下する。
FIG. 3 is a perspective view showing the
図4に供給部53の拡大斜視図を示す。供給部53は、シャフト取付穴81aを有するハウジング81と、シャフト取付穴81aに回転自在に嵌め合わされる供給シャフト82と、ギア71と噛み合ってモータ55からの駆動力を受けるギア83と、アルゴンガスを注入するためのガス注入口84と、粉末試料を吐出するためのノズル85とを備える。ハウジング81には、その下端がシャフト取付穴81aに開口する粉体導入孔86と、その上端がシャフト取付穴81aに開口する粉体取出孔87とが設けられている。粉体導入孔86は、ハウジング81の上部の攪拌部52の供給孔75に対応した位置に設けられて、供給孔75から供給される粉体を保持する。粉体取出孔87は、ハウジング81の外部とシャフト取付穴81aとの間を貫通する2つの貫通孔87a、87bと、シャフト取付穴81aに供給シャフト82が嵌め合わされた際に二箇所の貫通孔87a、87bが連結するようにシャフト取付穴81aの半径方向外側にシャフト取付穴81aの内周面が後退するように構成された連結路87cとを有する。
FIG. 4 shows an enlarged perspective view of the
供給シャフト82の外周には、シャフト取付穴81aの内周面に接触する接触面82aと、周囲が接触面82aに囲まれて接触面82aから半径方向中心側に後退する凹部としての計量穴88とが設けられている。供給シャフト82の材質は、例えば、セラミックスやステンレスである。供給シャフト82の作製では、研磨加工することにより軸や計量穴88の精度を上げることができる。計量穴88は、粉体導入孔86及び連結路87cと供給シャフト82の軸線方向に位置を合わせるようにして設けられている。これにより、供給シャフト82が回転すると粉体導入孔86及び連結路87cに対して計量穴88が出没する。計量穴88は、計量したい粉末試料の量に応じた大きさに形成される。ガス供給口84及びノズル85は、貫通孔87a、87bとそれぞれ接続される。ガス供給口84から供給されたアルゴンガスは、供給シャフト82に吹き付けられて連結路87cを介してノズル85から吐出される。
On the outer periphery of the
次に、図5A〜図5Cを参照して供給部53で粉末試料を計量する動作を説明する。攪拌部52で攪拌された粉末試料は供給孔75から落下して供給部53の粉体導入孔86に移動する。モータ55の駆動により供給シャフト82が回転して計量穴88が粉体導入孔86に現れると、図5Aに示すように計量穴88に粉末試料が供給される。粉体導入孔86には、計量穴88に供給された粉末試料を摺りきるために供給シャフト82の回転方向下流側の側面に切欠き86a(図4参照)が設けられている。切欠き86aは、供給シャフト82の回転方向に移動して滞留する粉末試料を貯留する。これにより、粉末試料を確実に計量穴88に供給することができる。
Next, with reference to FIGS. 5A to 5C, an operation for measuring a powder sample in the
そして、図5Bに示すように供給シャフト82の回転により、計量穴88が切欠き86aを通過する。このとき、切欠き87aは供給シャフト82の接触面82aに沿って粉末試料を摺りきる。よって、計量穴88により保持される粉末試料は一定量となる。供給シャフト82がさらに回転して、図5Cに示すように計量穴88が下側に到達すると、ガス供給口84からアルゴンガスが供給される。アルゴンガスは供給シャフト82に吹き付けられて、連結路87cを通過して計量穴88に保持された粉末試料を吹き飛ばす。粉末試料はノズル85からアルゴンガスとともに吐出される。ノズル85の先端を各種容器に挿入しておけば、一定量の粉末試料が各種容器に供給される。以上の動作を繰り返すことにより、複数の容器のそれぞれに一定量の粉末試料を供給することができる。
Then, as shown in FIG. 5B, the
第1の形態では、ガス供給口からアルゴンガスを供給したがこれに限定されず、条件に応じた気体を利用してもよい。例えば、窒素等の不活性ガスや空気を利用してもよい。また、ミル部51では、フィン63の回転により粉末試料を砕くことで粒径を揃えたが、これに限られず、ボールミル等の各種公知の粉砕技術を利用してもよい。
In the first embodiment, argon gas is supplied from the gas supply port. However, the present invention is not limited to this, and a gas according to conditions may be used. For example, an inert gas such as nitrogen or air may be used. Moreover, in the
第1の形態では、供給シャフト82に計量穴88をひとつ設けた例で説明したがこれに限定されず、供給シャフト82に計量穴を複数設けてもよい。例えば、図6に示すように供給シャフト82の長手方向に連なって大きさの異なる計量穴88a、88b、88cを設けてもよい。各計量穴88a、88b、88cに回転方向に連なって計量穴88d、88e、88fを設けてもよい。所定の角度毎、例えば90度毎に計量穴を設けてもよい。ハウジング81の上面には、計量穴88a、88b、88cの位置に対応して粉体導入孔をそれぞれ設けてもよいし、一体的に粉体導入孔を形成して各計量穴に対応する切欠きをそれぞれ設けてもよい。切欠きを設けずに粉体導入孔を形成してもよい。この場合においても、粉体導入孔の側面で粉末試料を摺りきることができる。攪拌部52の供給孔75についても粉体導入孔の形状に応じて構成すればよい。ノズルについても、長手方向に連なる計量穴の個数に応じて設ければよい。各計量穴で計量された粉末試料が混ざらないように粉体取出孔87を配置すればよい。所望する粉末試料の量に応じて通路を合流可能に変更できるようにしてもよい。この場合、各計量穴で計量された粉末試料の量を組み合わせて一つのノズルから吐出することができ、計量の自由度を高めることができる。
In the first embodiment, the example in which one measuring
第1の形態では、計量穴88に保持された粉末試料をアルゴンガスで吹き飛ばすことによりノズル85から粉末試料を吐出する例で説明したがこれに限られない。例えば、供給部53の供給シャフト82のギア83の反対側の端部に振動モータを取り付けて供給シャフト82を震動させてもよい。計量穴88が下側に位置するときに振動モータを駆動することにより、計量穴88に保持された粉末試料は落下する。ノズルも振動させてもよい。粉末試料の移動性が向上する。また、粉体導入孔86及び粉体取出孔87が供給シャフト82の軸線方向に位置を合わせるようにして設けられている例に限られず、粉体導入孔86と粉体取出孔87とを軸線方向の位置をずらして設けてもよい。この場合、供給シャフト82を軸線方向に往復移動可能な駆動機構を設け、供給シャフトを回転させながら軸線方向に移動させてもよい。
In the first embodiment, the powder sample held in the measuring
(第2の形態)
次に、本発明の第2の形態を図7〜図11を参照しながら説明する。図7は第2の形態に係る粉体ユニット91の詳細図であり、図8は図7のVIII-VIII線に関する断面を示している。これらの図に示した粉体ユニット91は第1の形態の粉体ユニット11に置き換えて図1のサンプル調製装置1に組み込んで使用することができる。(Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a detailed view of the
粉体ユニット91は、粉末試料を攪拌する攪拌部92と、攪拌部92で攪拌された粉末試料を一定量ずつ計量して各種容器に供給する粉体計量器具としての供給部93とを備えている。なお、攪拌部92の上部の開口には不図示のキャップを被せても構わない。また、攪拌部92の上部に第1の形態に係るミル部51を取り付けて、結晶または結晶状の比較的粒径の大きな粉末試料をミル部51にて砕いて粒径を揃えてから、粒径が揃えられた粉末試料を攪拌部92に供給することもできる。更に、計量対象となる粉末試料が収められた市販の瓶等の容器をその口部が下方を向くように逆さまにして攪拌部92の上部に取り付けることも可能である。その取付けは、例えば、容器の口部に形成された雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部を攪拌部92の上部内周面に形成し、その口部を攪拌部92にねじ込むことによって実現可能である。
The
攪拌部92は、粉末試料を攪拌するためのアジテータ室94と、アジテータ室内部94aで回転して粉末試料を攪拌するアジテータ95と、アジテータ95を回転自在に支持する軸96と、軸96に固定されてモータ97からの駆動力を受けるギア98とを備えている。ギア98にはモータ97のモータ軸97aに固定されたモータギア99が噛み合っている。モータ97としては直流電動モータが利用されている。アジテータ室内部94aは、下部が半円柱状に形成されて、その下端には供給孔100が設けられている。アジテータ95は、両端にT字状の羽根95aがそれぞれ設けられ、その中心は軸96に固定される。アジテータ95がアジテータ室内部95aで回転することにより粉末試料は攪拌されつつ、供給孔100から落下する。
The
供給部93は、シャフト取付穴101aを有するハウジング101と、シャフト取付穴101aに回転自在に嵌め合わされる供給シャフト102とを備えている。供給シャフト102は、シャフト取付穴101aに嵌め合わされる大径部103と、大径部103と同軸でかつ大径部103よりも外径が小さい支持部104とを有し、これらが互いに一体回転可能な状態で組み合わされることにより構成されている。大径部103の材質は例えばセラミックスであり、支持部104の材質は例えばステンレスである。大径部103と支持部104との間にはこれらの相対回転を阻止するピン等の回り止め手段が介在している。支持部104は軸受105を介してハウジング102に回転自在に設けられている。支持部104の端部にはギア106が固定されている。ギア106にはモータ107のモータ軸107aに固定されたモータギア108が噛み合っている。モータ107としては、後述するモータ125との同期が容易なパルスモータが使用されている。
The
ハウジング101には、下端がシャフト取付穴101aに開口する、攪拌部92の供給孔100と共通の粉体導入孔110と、その上端がシャフト取付穴101aに開口する粉体取出孔111とが設けられている。粉体導入孔110は、攪拌部92から供給される粉体を保持する。
The
供給シャフト102の外周には、シャフト取付穴101aの内周面に接触する接触面102aと、周囲が接触面102aに囲まれて接触面102aから半径方向中心側に後退する凹部としての計量穴112とが設けられている。計量穴112は概略円形状に形成されていて、供給シャフト102の軸線方向に関して粉体導入孔110及び粉体取出孔111のそれぞれと位置が合うように設けられている。これにより、供給シャフト102が回転すると粉体導入孔110及び粉体取出孔111に対して計量孔112が出没する。計量穴112は、計量したい粉末試料の量に応じた大きさに形成されている。
On the outer periphery of the
第2の形態において、供給シャフト102を回転させて計量穴112に入りきらない粉体試料をシャフト取付穴101aの内周面によって摺りきることにより、供給部93が計量穴112に一定量の粉体試料を取り込むまでの動作は第1の形態と同様である(図5A及び図5B参照)。第2の形態は計量穴112に取り込まれた一定量の粉体試料を計量穴112から確実に取り出すことを可能にする構成に特徴を有している。
In the second embodiment, by rotating the
計量穴112に取り込まれた一定量の粉体試料を確実に取り出すため、供給部93には粉体取出機構115が設けられている。粉体取出機構115は粉体取出孔111に挿入された供給管116と、供給管116の上端部116aに設けられた掻出部材117と、供給管116を駆動する駆動手段としての駆動機構118とを備えている。
In order to reliably take out a certain amount of powder sample taken into the
供給管116は上方及び下方のそれぞれに向かって開口しており、その上端部116aは外径が他の部分よりも大きくなっている。また、供給管116は上下方向に移動可能かつ上下に延びる軸線Axの回りを回転可能な状態で粉体取出孔111に挿入されている。
The
図9は図8のIX-IX線に関する断面を拡大した断面拡大図であり、図10は供給管116と掻出部材117との取付状態を説明する分解斜視図である。図9及び図10に詳しく示したように、掻出部材117は、軸線Axの方向及び計量穴112を横断する方向のそれぞれに延びる舌部119と、舌部119の基端を支持する支持部120とを有している。図10に示すように、掻出部材117はその支持部120が供給管116の先端部116aに形成された取付溝121に嵌め込まれていて、供給管116から容易に外れないように固定されている。舌部119は計量穴112に挿入できるように、その横幅が計量穴112の内径よりも小さくなっている(図9参照)。また、舌部119の厚さは上方に向かって徐々に薄くなっている。このため、計量穴112に粉体試料が保持された状態で舌部119が挿入されたときに粉体試料に対する面圧を低減できるから、粉体試料が計量穴112に押し固められることを防止できる。また、舌部119の先端上部に粉体試料が残存し難くなる利点もある。
9 is an enlarged cross-sectional view of the cross section taken along the line IX-IX in FIG. 8, and FIG. 10 is an exploded perspective view for explaining the attachment state of the
図7及び図8に示された駆動機構118は、供給シャフト102の計量穴112が下方に向けられたときに掻出部材117の舌部119が計量穴112に挿入された状態で回転するように供給管116を駆動する装置である。こうした機能を実現するため、駆動機構118は、駆動源であるモータ125と、モータ125の回転を供給管116に伝達する伝達部126と、供給管116を回転させながら軸線Axの方向に移動させるための変換部127とを備えている。モータ125としては供給シャフト102側のモータ107と容易に同期させるためパルスモータが使用されている。
The
伝達部126はモータ軸125aに固定されたモータギア128と、モータギア128と噛み合うとともに供給管116と一体回転する被駆動ギア129とを有している。被駆動ギア129は供給管116に固定された位置決めカラー130に止めネジ等の締結手段(不図示)を介して取付けられている。
The
変換部127は、供給管116の外周に配置されて被駆動ギア129に固定された円筒状の雄ねじ部材130と、雄ねじ部材130の外周に形成された雄ねじ130aに噛み合う雌ねじ131aが内周に形成された雌ねじ部材131とを有している。雌ねじ部材131はハウジング101に固定されており、雄ねじ部材130は雌ねじ部材131に対してその一部が所定量ねじ込まれている。互いに噛み合うねじ130a、131aは台形ねじとして構成されていて、これらのピッチは適宜設定されている。
The
以上の構成により、駆動機構118のモータ125を回転させることで、供給管116及びそれに取り付けられた掻出部材117を軸線Axの回りに回転させながら上下方向に移動させることができる。
With the above configuration, by rotating the
モータ125の動作は不図示のコンピュータによって供給シャフト102側のモータ107とともに制御されている。以下、コンピュータが行うモータ制御の一例を述べる。図11は供給管116の動作を説明するための説明図である。図7及び図8を参照し、まず、供給シャフト102が下側に向けられたときに供給シャフト102の回転が一時停止するようにモータ107を制御する。そして、供給シャフト102の回転が一時停止している間に、供給シャフト102に掻出部材117が干渉しない図8の位置(原点位置)から、供給シャフト102の計量穴112に掻出部材117が挿入された図11の位置まで供給管116が回転しながら上方に移動するようにモータ125を制御する。これにより、掻出部材117が計量穴112に挿入された状態で回転するため、計量穴112に保持された粉体試料は掻出部材117(舌部119)にて確実に掻き出されて供給管116に導かれる。その後、モータ125を逆回転させて図8の原点位置まで復帰させる。なお、原点位置の検出はフォトセンサ133(図7)にて行われる。供給管116の移動量は、フォトセンサ133からの信号を起点としてモータ125に供給されるパルス数を管理することによって制御される。
The operation of the
以上説明した第2の形態においても、第1の形態と同様に適宜変更することができる。例えば、第2の形態の供給シャフト102に関しても図6に示したように計量穴を複数設けてもよい。また、供給シャフト102は一様な軸径のものに変更することも可能である。
Also in the second embodiment described above, it can be appropriately changed as in the first embodiment. For example, a plurality of measuring holes may be provided on the
なお、第1の形態又は第2の形態のいずれかにおいて、図6のように供給シャフトに長手方向に連なって大きさの異なる複数の計量穴を設けた場合には、供給シャフトを軸線方向に移動させ得る駆動機構(不図示)を設けることができる。この駆動機構によって供給シャフトを軸線方向に移動させて複数の計量穴と単一の粉体取出孔との対応関係を変更させることにより、単一の粉体計量器具を利用して粉体試料を互いに異なる分量に計量することが可能になる。 In addition, in either the first form or the second form, when a plurality of measuring holes of different sizes are provided in the supply shaft in the longitudinal direction as shown in FIG. 6, the supply shaft is arranged in the axial direction. A drive mechanism (not shown) that can be moved can be provided. This drive mechanism moves the supply shaft in the axial direction to change the correspondence between the plurality of measurement holes and the single powder extraction hole, so that a powder sample can be obtained using a single powder measurement instrument. It becomes possible to weigh into different quantities.
各形態に係る粉体ユニットのミル部、攪拌部及び供給部等の構成要素はどのような材料で構成してもよい。例えば、これらの構成要素の材料としてポリカーボネート等の樹脂材料を選択すれば、金属材料を用いる場合よりも加工の手間や材料費を削減できるため安価に製造できる。従って、これらの構成要素を樹脂材料で構成することにより粉体ユニットを使い捨て可能にすることもできる。また、これらの構成要素を透明な樹脂材料で構成することにより、外部から粉体試料の計量過程を観察できるようにすることもできる。これにより、粉体ユニットの動作不良やその原因をいち早く発見できる。 The constituent elements such as the mill unit, the stirring unit, and the supply unit of the powder unit according to each embodiment may be made of any material. For example, if a resin material such as polycarbonate is selected as the material of these constituent elements, it can be manufactured at a low cost because the processing effort and material cost can be reduced as compared with the case of using a metal material. Therefore, the powder unit can be made disposable by constituting these constituent elements with resin materials. Further, by constituting these constituent elements with a transparent resin material, it is possible to observe the measuring process of the powder sample from the outside. Thereby, it is possible to quickly find out the malfunction of the powder unit and its cause.
Claims (12)
前記シャフト取付穴に回転自在に嵌め合わされる供給シャフトと、を備え、
前記供給シャフトの外周には、前記シャフト取付穴の内周面と接触する接触面と、周囲が前記接触面に囲まれかつ該接触面から半径方向中心側に後退する凹部とが設けられ、
前記ハウジングには、前記供給シャフトの凹部が上方に向けられたときに前記凹部と接続される粉体導入孔と、前記供給シャフトの凹部が下方に向けられたときに前記凹部と接続される粉体取出孔とが設けられている、粉体計量器具。A housing having a shaft mounting hole;
A supply shaft rotatably fitted in the shaft mounting hole,
The outer periphery of the supply shaft is provided with a contact surface that comes into contact with the inner peripheral surface of the shaft mounting hole, and a recess that is surrounded by the contact surface and that recedes from the contact surface toward the radial center.
The housing has a powder introduction hole connected to the recess when the recess of the supply shaft is directed upward, and a powder connected to the recess when the recess of the supply shaft is directed downward. A powder measuring instrument provided with a body extraction hole.
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