JPH0618949U - 採取試料の連続計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶媒に溶解している物質の濃度や総重量を測
定等のために、採取溶液中の溶媒を蒸発除去する前の重
量と、溶媒を蒸発除去させた後の重量とをそれぞれ精度
良く連続的に測定する装置を提供する。 【構成】 開口を有するターンテーブルと、このターン
テーブルを回転及び上下動させる駆動手段と、開口に嵌
挿可能な寸法の胴部及び開口縁部の上面に係合して担持
される上端部縁の外向きフランジを有する有底カップ形
状の試料容器と、重量の測定装置及び温度状態の調整，
加熱等の適宜の目的のために配列されかつ夫々上記試料
容器を載せる載置面を有する複数の装置とを備え、ター
ンテーブルの上記回転を行なう上動位置と、上記各装置
の載置面に試料容器が載る位置よりも下方の下動位置と
の間で該ターンテーブルを上下動させるように設け、上
記試料容器のフランジに、ターンテーブルが上動位置に
あるときには該ターンテーブルの開口内に嵌入するが、
ターンテーブルが下動位置まで下降したときには該開口
から上方に抜け出す段部を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、採取試料などを連続的に計量する装置に関し、更に詳しくは、例え ば、溶媒に溶解している物質の濃度や総重量を測定するために、採取溶液中の溶 媒を蒸発除去する前の重量と、溶媒を蒸発除去させた後の重量とを、それぞれ精 度良く測定する操作を機械的，自動的に行うことができる、採取試料等の連続計 量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ある溶液から採取した液の重量を測定したり、あるいは溶媒中に溶解 している物質の濃度や総重量を測定する等の目的で、採取溶液の重量測定、ある いは採取溶液から溶媒を除去する等の中間操作を行った後に溶解物質重量を測定 する操作などが、適宜必要に応じた組み合わせで従来から行われている。

【０００３】 そして、このような操作を頻繁にあるいは大量に行う必要がある場合には、こ の操作を、ロボット等の作業機械を利用して連続的に行なう装置が提案されてい る。

【０００４】 例えば、溶液中の物質の濃度や総重量を測定する場合の一例として、Ｘ−Ｙテ ーブル上に準備した容器すなわち採取試料を充填するための容器（以下「試料容 器」あるいは単に「容器」という）を、試料充填のためにロボットアームで掴ん で試料採取場所に移動させて試料を採取充填し、次にこの容器を該Ｘ−Ｙテーブ ルに戻し、続いてＸ−Ｙテーブルの移動でこの容器を計量天秤上に移して計量し 、更に、溶解物質の重量を計量する前操作のために溶媒を濃縮，蒸発除去する蒸 発除去装置に該Ｘ−Ｙテーブルの移動で容器を移動させ、濃縮，蒸発除去の後に 、再び容器を上記天秤上に戻して重量を計量する、という一連の操作を行う方法 ，装置が知られている。

【０００５】 しかし、この方法を実施する装置は、作業を行うロボットアームの動きが複雑 であるため、この複雑な動きを可能とするアームの機械的構造や動きを制御する ロジックの設計が簡単でないという問題がある。またこれに加えて、容器を天秤 などの上に移した後計量のためにアームから該容器を完全にフリーとする必要か ら、次に容器を次段の工程に移動させる際にはフリーの状態の容器を再度ロボッ トアームで掴む作業を行わなければならないが、この作業を機械装置で精度よく 行うことが必ずしも容易でないため、これに伴った不都合が生じ易いという問題 がある。例えば天秤上に容器を置く作業と、天秤上の容器を掴む作業とを考える と、天秤上に容器を置く際の位置に比べて容器をアームで掴む際の位置は、天秤 の試料置き台の位置が容器の重量分だけ当然沈み込んでいるから、沈み込んだ位 置の容器を掴むためにアームの位置調整が必要になる。しかし容器の位置は、該 容器への液の充填量の多少などに影響されて変動するため、一定位置を予めプロ グラムして制御する方式では適当でないという問題を招く。

【０００６】 また別の問題として、重量計測を行う天秤に繰り返し与えられる容器の載置， 持上げによるショックや、それ以外のショック（例えば載置途中や持上げ途中に 発生するショック）が頻繁に与えられることは、精度の良い計量を機械的装置で 長期にわたって安定して行う場合には、無視できない大きな問題となる。

【０００７】 更にまた別の問題として、天秤上に載置された試料容器や、溶媒蒸発装置上に 載置された試料容器は、この容器を支えるロボットアームから離れてフリー状態 になるため、転倒などの問題も無視できない。

【０００８】 上記の点を鑑み、把持具としてロボットアームを用いるのではなく、回転する 円板の周縁部に容器を受け入れる複数の開口を設けたターンテーブルを使用し、 このターンテーブルを例えば回転移動させることで、容器を天秤等の適宜の装置 上に移動させ、その位置での該ターンテーブルの上下動により天秤上の容器の支 持を解除する形式の装置も、提案されている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしこのターンテーブルを使用した方法でも、容器を天秤上に載せて重量を 測定する場合に試料容器の側面が開口内縁に触れて、天秤上での重量測定を精度 良く行なうことが困難となる問題が指摘される。すなわち、例えば上端に大径の フランジをもつ容器の胴部を、該胴部よりは大きくフランジよりは小さな径のタ ーンテーブルの開口に上から嵌挿吊持させる際に、容器の片寄りが一般には避け 難いから、開口内縁と容器胴部の接触で上記の問題を生ずるのである。

【００１０】 このように、上述した従来の方法は、溶媒に溶解している物質を一定量連続的 に採取してその採取重量を測定する場合、あるいは採取した溶媒に溶解している 物質の総量を測定する場合に、溶媒を蒸発除去させた後その重量を測定する作業 を連続して逐次進める上で甚だ不都合で、且つ精度のよい測定が困難である場合 が多かった。

【００１１】 本考案者らは、以上のような従来の方法における問題点を解消し、例えば、溶 媒に溶解している物質を溶媒と共に一定量採取し、その採取重量を測定するため に、あるいは採取した溶媒に溶解している物質の総量を測定するために、溶媒を 蒸発除去させた後その重量を測定する作業を連続的かつ逐次的に測定を行なうに 当り、簡便で高作動安定性を持ち、且つ天秤上で重量を測定する場合も他の部品 に接触することなく安定して測定を行うことができる試料の連続計量装置につい て鋭意検討を重ねて、本考案に至ったものである。

【００１２】 すなわち本考案の目的は、ターンテーブル方式において、ターンテーブル、試 料容器の係合支持部に段部を設けることのみで、連続的に、かつ安定して精度良 く重量を測定できる装置を提供するところにある。

【００１３】 また本考案の別の目的は、溶媒に溶解している物質の総量等を測定するために 、溶媒を蒸発させた後その重量を測定する場合、恒温部で状態調整を行うことで 連続的に安定して精度よく重量を測定できる装置を提供するところにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成する本考案よりなる採取試料の連続計量装置の特徴は、周縁部 に上下方向に貫通した開口が一乃至複数設けられているターンテーブルと、この ターンテーブルを回転移動させる第１の駆動手段及び上下動させる第２の駆動手 段と、上方に開放した有底カップ形状をなし、かつ上記開口に嵌挿可能な寸法の 胴部及び開口縁部の上面に係合して担持される上端部縁の外向きフランジを有す る試料容器と、重量の測定のための装置及びこれと共に温度状態の調整等の適宜 の目的のために少なくとも一つ以上ターンテーブルの下部に配列された装置の組 合せからなっていて、かつ夫々上記試料容器を載せる載置面を有している複数の 装置とを備えていて、上記第１の駆動手段によりターンテーブルを回転させるこ とで試料容器を上記複数の装置の間で移行させるように設けられた採取試料の連 続計量装置であって、上記第２の駆動手段は、ターンテーブルの上記回転を行な う位置として設定された上動位置と、上記各装置の載置面に試料容器が載る位置 を越えて十分下方まで該ターンテーブルを下降させる位置として設定された下動 位置と、の間で該ターンテーブルを上下動させるように設けられていると共に、 上記試料容器のフランジは、ターンテーブルが上動位置にあるときには該ターン テーブルの開口内に嵌入するが、ターンテーブルが下動位置まで下降したときに は該開口から上方に抜け出す段部を有するように設けたという構成をなすところ にある。

【００１５】 上記の構成に加えて、ターンテーブルの開口縁部に、下側の内径が小さく上側 の内径が大きい段部を設け、この開口縁段部の下側内周面とこれに対向する試料 容器胴部の外周面との間の遊隙を、該開口縁段部の上側内周面とこれに対向する 試料容器フランジの段部外周面との間の遊隙よりも大きい寸法、例えば２ｍｍ以 上大きい寸法に設けることも好ましい。

【００１６】

【実施例】

次に本考案を図面に基づいて詳述する。

【００１７】 図１は、本考案の採取試料の連続計量装置の構成一例を示した斜視図であり、 １は、図２に詳細に示しているように、採取試料を収納する円筒カップ状の試料 容器であり、その円筒状の胴部１１の上端部縁には外向き環状のフランジ１２が 形成されていると共に、このフランジ１２の下面には、該フランジ１２よりも小 径でかつ胴部１１よりは大径の環状の段部１３が設けられている。

【００１８】 ２はターンテーブルであり、上記容器１が上方から嵌挿される開口２１が円周 方向に離隔して複数設けられていて、この開口２１の縁部において上記容器１の フランジ１２を担持するようになっている。そしてこのターンテーブル２は、図 示しない支持軸により水平面内で回転可能に支持されていると共に、同じく図示 しない第１の駆動手段であるモータにより任意に定められた所定量だけ適時に回 転されるように設けられ、また同じく図示しない第２の駆動手段であるモータに より、回転を行なう上動位置と、これより一定長下側に設定された下動位置の間 で上下動されるように設けられている。なおこの上動位置及び下動位置の関係は 図４の点線（上動位置）と実線（下動位置）で示した。

【００１９】 ターンテーブルは、図示しない制御装置により上記各駆動手段を駆動すること で、回転−下動−（重量測定等の処理）−上動−回転の間欠的な駆動を行なうよ うに制御される。

【００２０】 ３は採取試料の重量を測定する天秤、５は容器内の試料の溶媒を加熱して蒸発 除去するための加熱ヒーター装置、４は加熱ヒーター部で加熱された試料採取容 器の温度を状態調整する恒温装置であり、これらは、ターンテーブルの下側に所 定の間隔で設置されている。

【００２１】 本例の特徴は、上述のように試料容器１のフランジ１２が小径の段部１３を有 するように設けられていると共に、ターンテーブル２の開口２１の内周部に切欠 き型の段付凹部２２が設けられていて、更に、これらの試料容器の段部１３とタ ーンテーブルの段付凹部２２が次の寸法関係に設けられていることにある。

【００２２】 すなわち、開口２１の大きさ（直径）は、試料容器１をこの開口内に嵌挿担持 させた時に、特に制限されるものではないが、一般的にはこの試料容器の胴部１ １との間で１ｍｍ以上、好ましくは、試料容器が天秤上等で若干の揺らぎを起こ すことを考慮して２ｍｍ以上の遊隙ｄを有する寸法関係に設け、他方、試料容器 の段部１３の外周面とターンテーブルの段付凹部２２の側面の間の遊隙ｅは、ｅ ＜ｄの関係、好ましくはｅ−ｄ＝１ｍｍ以上となる寸法関係に設けられる。

【００２３】 またターンテーブルの段付凹部２２の深さａは、図４に示したターンテーブル の上下動のストローク長ｉよりも十分小さく設定され、したがって、ターンテー ブル２が上動位置にあって試料容器１を担持している状態では段部１３が段付凹 部２２に嵌入し、ターンテーブル２が下動位置に下降した時には段付凹部２２か ら上方に抜け出るようになっている。

【００２４】 遊隙ｄとｅの寸法関係が上述のように設定（例えば遊隙ｅ＝１ｍｍ、ｄ＝２ｍ ｍ）されることにより、ターンテーブル２で試料容器１が担持されている状態（ すなわち段部１３が段付凹部２２に嵌入している状態）では、遊隙ｅの範囲内で 試料容器の偏寄りが生じても、遊隙ｄの部分は１ｍｍ（ｄ−ｅ）よりその隙間が 狭くなることはなく、したがって天秤等の上に試料容器１を載置してターンテー ブル２を下動位置まで下降させた状態で、該ターンテーブルの開口２１の内縁と 試料容器２の胴部１１が接触する虞れは全くない状態が確保される。

【００２５】 なおターンテーブルの段付凹部の深さａは、上記のように試料容器を担持して 回転移動させる際に、該ターンテーブルの開口内縁と試料容器の胴部側面が接触 しないようにすれば足りるものであるから、その寸法は特に制限されるものでは ないが、本例では、試料容器の段部１３の高さよりも大きい寸法（一般的には２ ｍｍ以上）に設けることで、ターンテーブル１の上面により試料容器１の大径フ ランジ１２を担持するようにしている。なお、ターンテーブルの段付凹部の深さ ａを、試料容器の段部１３の高さより低く設けても良く、この場合には段付凹部 ２２の上面が試料容器の段部１３を担持するフランジ上面をなすことになる。し たがってこの場合には、試料容器の段部１３から更に外向きに突出する突部を設 けなくともよい。

【００２６】 図３に示した寸法ｂ及びｃは、特に制限はなく、特に容器重量をターンテーブ ルの上面で支えるならばｂ，ｃで説明される開口内縁の段付部分の内向き突部は 特に必要としないが、試料容器のガイド補助を考慮すれば図３に示したように加 工することが好ましい。

【００２７】 ｅの空隙部は試料容器とターンテーブル部が略密着するような状態となること が好ましく、この点からは２ｍｍ以下に制限するほうが好ましいが、ｄ＞ｅの条 件が満たされれは特に制限はない。

【００２８】 上記した段部１３は及び段付凹部２２をいずれも設けない場合には、天秤で重 量を測定するときに試料容器とターンテーブルの一部が接触し、重量測定が精度 よく測定できない。

【００２９】 なお、試料容器の段部１３を、バイトン等の耐溶剤性Ｏリングを試料容器にセ ットすることで形成しても差し支えないが、長期間使用していれはＯリングが伸 びて試料容器の側面からずれ、天秤上で重量測定等を実施しているときにＯリン グとターンテーブルが接触して重量誤差を与える危険性があるから、試料容器自 体を上述した形状に設けることが好ましい。

【００３０】 試料容器の底部はできるだけ水平に設けることが好ましい。これは試料採取重 量を測定するときに天秤上に載置する事を考えれば、また溶媒等を蒸発除去する 場合にも加熱ヒーター上に載置する事を考えれば、あるいは溶媒蒸発除去後、試 料容器を一定温度に状態調整するため保温部に試料容器を載置することを考えれ ば、試料容器の安定性の点で望ましい。

【００３１】 本考案で使用される試料容器は、通常の化学実験等で使用される耐溶媒性の材 質からなるもので、採取する試料溶媒に侵されないものであれば特に制限はなく 、金属、耐熱ガラス等が好ましく使用され、ターンテブルと密着させるべく加工 できる材質のものであれば何らさしつかえない。

【００３２】 特に試料容器の内容物を観察したい場合は耐熱ガラスが好ましく、溶媒を蒸発 除去するため、加熱ヒーター部からの熱伝導を考慮するならばアルミ製等の金属 容器が好ましい。

【００３３】 図３は、本考案の採取試料の連続計量装置に使用するターンテーブルに試料容 器を載置した時の状態を示す断面図である。

【００３４】 該ターンテーブルは通常の化学実験装置や理化学用装置等で使用される材質か らなるものであれは何ら差し支えない。

【００３５】 図３に示すように該ターンテーブルの試料容器を担持するための開口形状は通 常円形に設けられるが、ターンテーブル移動時に試料容器とターンテーブルが接 触して重量測定に測定誤差を生じないものであれば、四角形，六角形でもよく、 また試料容器を嵌挿できる大きさであれば、その大きさや形状にも特に制限はな い。

【００３６】 図４は、本考案の試料容器の連続計量装置を用いて天秤上に試料容器を載置し ている状態を示す断面図である。

【００３７】 該ターンテーブルは通常の化学実験装置や理化学用分析装置等で使用されるタ ーンテーブルと比べ、試料容器を嵌挿する開口部分の内縁が上述した特殊な形状 に設けられていることを除いては特に変わった点はなく、例えば、通常のモータ ー駆動による左右の運動と空気圧力作動による上下運動が可能であり、試料を採 取した容器を天秤上の位置に移動させた後、ターンテーブルを上下させることで 天秤上に試料容器を載置できる。このように天秤上に載置させたとき、図２、図 ３で説明した開口内縁の段部と試料容器フランジの段付凹部により、天秤上の試 料容器はターンテーブルとの接触を防ぐことが可能となり、安定して重量を測定 できる。

【００３８】 また天秤上から試料容器を取り除くときもターンテーブルが空気圧作動により 下方より上昇し、試料容器を持ち上げることで、天秤に与えるシヨックを最小限 にできる。

【００３９】 ここで使用される天秤は通常の化学実験で使用される上皿天秤など特に制限は なく使用できる。

【００４０】 図５は、本例装置に使用する試料容器中の試料を一定温度に状態調整する保温 装置に試料容器を載置した時の状態を示す断面図である。

【００４１】 該保温装置は試料容器の底部と接触する面は水平に加工されていることが好ま しく、これは試料容器を載置した時、試料容器の蓄熱をすはやく奪い放冷効果を 高め、状態調整を行うと共に、試料容器の安定性の点で好ましい。

【００４２】 また、ｈ，ｆは特に限定されないが、状態調整を行う上で、試料容器が入るよ うに加工されていることが好ましい。

【００４３】 この場合、ｆ＞ｇに設定することが必要であり、ｈはターンテーブルの上下運 動の振幅ｉより小さいことが必要となる。

【００４４】 本考案で使用される保温部の材質は試料容器が載置した時その重量で破損しな いものであれは特に制限はなく、通常の化学実験装置や理化学用装置等で使用さ れる材質からなるものであれば何ら差し支えない。試料容器の蓄熱を奪い状態調 整を行う点からは、銅、真鋳、アルミニウム等の金属が好ましい。

【００４５】 また逐次連続的に処理する点を考慮し、保温部の内部を空洞にし、恒温水槽６ と接続して、その中に一定温度に温度調節した恒温水を循環することが好ましい 。

【００４６】 本例装置を用いることにより、溶媒に溶解している物質を一定量採取し、その 採取重量を測定するために、あるいは採取した溶媒に溶解している物質の総量を 測定するために、溶媒を蒸発除去させた後、一定温度で状態調整した後その重量 を測定する作業を連続的に逐次測定を行なうに当り、簡便で高作動安定性を持ち 、且つ天秤上で重量を測定する場合も他の部品に接触することなく安定して連続 的に精度よく測定でき、且つ簡便な操作で高定量性を得ることができる。

【００４７】

【考案の効果】

以上説明した本考案によれば、例えば、溶媒に溶解している物質を溶媒と共に 一定量逐次連続的に容器に採取し、その採取重量を測定し、あるいは採取した溶 媒に溶解している物質の総量を測定するために溶媒を蒸発除去させた後にその重 量を測定する場合に、その作業を、操作性に優れ、定量性を損なうこと無く行な うことができるという効果がある。

【００４８】 またターンテーブルの下側に保温装置を設けて温度状態を調整することにより 、より一層その採取重量を安定して測定することができるという効果がある。

【００４９】 また更に、溶媒抽出分を自動的、且つ連続的に測定する装置等にも容易に組み 込むことが可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案よりなる採取試料の連続計量装
置の構成概要一例を示す斜視図、

【図２】図２は同装置に使用する試料容器の一例の断面
図、

【図３】図３は同試料容器をターンテーブルに担持させ
た時の状態を説明するための図、

【図４】図４は同ターンテーブルに担持された資料容器
を天秤上に載置させ、ターンテーブルを下動位置まで下
降させた状態を示した図、

【図５】図５は同ターンテーブルに担持された資料容器
を保温装置上に載置させ、ターンテーブルを下動位置ま
で下降させた状態を示した図である。 １・・・試料容器、２・・・ターンテーブル、３・・・
保温装置、４・・・天秤、５・・・加熱ヒーター装置、
６・・・恒温水槽。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 周縁部に上下方向に貫通した開口が設け
   られているターンテーブルと、このターンテーブルを回
   転移動させる第１の駆動手段及び上下動させる第２の駆
   動手段と、上方に開放した有底カップ形状をなし、かつ
   上記開口に嵌挿可能な寸法の胴部及び開口縁部の上面に
   係合して担持される上端部縁の外向きフランジを有する
   試料容器と、重量の測定のための装置及びこれと共に温
   度状態の調整，加熱等の適宜の目的のために少なくとも
   一つ以上ターンテーブルの下部に配列された装置の組合
   せからなっていて、かつ夫々上記試料容器を載せる載置
   面を有している複数の装置とを備えていて、上記第１の
   駆動手段によりターンテーブルを回転させることで試料
   容器を上記複数の装置の間で移行させるように設けられ
   た採取試料の連続計量装置であって、上記第２の駆動手
   段は、ターンテーブルの上記回転を行なう位置として設
   定された上動位置と、上記各装置の載置面に試料容器が
   載る位置を越えて十分下方まで該ターンテーブルを下降
   させる位置として設定された下動位置と、の間で該ター
   ンテーブルを上下動させるように設けられていると共
   に、上記試料容器のフランジは、ターンテーブルが上動
   位置にあるときには該ターンテーブルの開口内に嵌入す
   るが、ターンテーブルが下動位置まで下降したときには
   該開口から上方に抜け出す段部を有するように設けたこ
   とを特徴とする試料等の連続計量装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、ターンテーブルの開
   口縁部に、下側の内径が小さく上側の内径が大きい段部
   を設け、この開口縁段部の下側内周面とこれに対向する
   試料容器胴部の外周面との間の遊隙は、該開口縁段部の
   上側内周面とこれに対向する試料容器フランジの段部外
   周面との間の遊隙よりも大きい寸法をなすように設けら
   れていることを特徴とする試料等の連続計量装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、ターンテーブ
   ルの下側に配列された装置が、天秤、試料容器内の溶媒
   を蒸発除去する加熱装置、温度状態の調整を行なう保温
   装置であることを特徴とする試料等の連続計量装置。