(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切粉素材が収容されるものであって、一端に窓部及び該窓部を挟んで一対の素材位置決め部が設けられ、他端に出入り口が設けられた複数の試料ホルダと、
この複数の試料ホルダが素材位置決め部を外周方向に向けて所定の間隔を有して放射状に設置される回転自在に設けられた環状の回転テーブルと、
この回転テーブルの内周部側に配置され、前記試料ホルダの出入り口から出入りして前記試料素材を前記素材位置決め部に押圧して位置決めする素材押圧手段と、
前記回転テーブルの外周部側に配置され、切削部が前記試料ホルダの窓部から出入りして、前記素材押圧手段を介して前記試料ホルダ内の素材保持部に位置決めされた切粉試料を切削する切削機構と、
この切削機構で試料ホルダ内の試料素材を切削した状態において、前記切削機構を含む前記回転テーブルの切削部位に空気を吹き付けて清掃する清掃手段と、
前記切削機構で試料ホルダの試料素材を切削して切粉試料を選択的に採取する切粉採取手段と、
前記素材押圧手段を駆動制して前記試料ホルダの試料素材を素材位置決め部に位置決めした状態で、前記切削機構を駆動して試料素材を切削した後、前記清掃手段を駆動して清掃を実行し、その後、前記切削機構を駆動して試料素材を切削すると共に、前記切削採取手段を駆動して切粉試料を採取する制御手段と
を具備したことを特徴とする切粉試料の採取装置。
【請求項２】
さらに、前記回転テーブルの前記切削機構の下流側に前記切粉試料の採取が完了した試料ホルダの残試料素材を廃棄する廃棄手段と、残試料素材が廃棄された試料ホルダに新たな試料素材を収容する試料投入手段とを順に配備したことを特徴とする請求項１記載の切粉試料の採取装置。
【請求項３】
前記試料ホルダには、底面部に切粉落下用透孔が設けられることを特徴とする請求項１叉は２記載の切粉試料の採取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば金属材料の化学分析等に供する切粉試料を塊状の試料素材から採取するのに用いられる切粉試料の採取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金属材料の分野においては、その成分分析を、機器分析及び化学分析によって行われている。このうち、化学分析は、既知量の切粉試料を反応させ、化学理論に基づいて成分量を決定する方法が採られる。そこで、このような化学分析に供する切削試料は、塊状の所望の試料素材を、例えばドリルやエンドミルを用いて切削することにより製造される。
【０００３】
ところで、上記切粉試料を自動的に採取する装置としては、例えば特開平４―１８１１４４号公報に開示される化学分析試料加工装置が知られている。即ち、この化学分析試料加工装置は、図７に示すように試料移送装置１に移動台２が矢印Ａ，Ｂ方向に移動自在に設けられ、この移動台２には、バイス３及びエアシリンダ４が搭載される。そして、この試料移送装置１には、移動台２の移動方向（矢印Ａ，Ｂ方向）に順に配置された切断砥石５、研磨ベルト６及びエンドミル７が対向配置される。
【０００４】
上記構成において、切粉試料を採取する場合には、先ず試料素材８をバイス３に対して緩めた状態で装着して、エアシリンダ４を操作し、試料素材８のバイス３に対する出入りを調整して切断位置を設定し、その後、バイス３を締結して位置決めする。そして、移動台２を矢印Ａ方向に移動させ、試料素材８を切断砥石５に対向させて、該切断砥石５で先端の不要部を切断する。次に、移動台２を矢印Ｂ方向に移動させてエンドミル７に対向させ、該エンドミル７で試料素材８を切削する。この際、図示しないコンベアが駆動されて、切粉を採取して切粉受ホッパに移送し、切粉試料が採取される。
【０００５】
その後、移動台２が矢印Ａ方向に研磨ベルト６まで移動され、該研磨ベルト６で切削面が研磨されて切粉試料採取動作が完了される。
【０００６】
しかしながら、上記化学分析試料加工装置では、その構成上、試料素材８として、棒状のものを用いて、その試料素材の位置決めしながらバイス３に取付けなければならないために、その取扱い作業が非常に面倒であるという問題を有する。
【０００７】
また、移動台２を切断砥石５、エンドミル７及び研磨ベルト６に対向するように直線的に移動操作して、これら切断砥石５、エンドミル７及び研磨ベルト６を順に駆動して、切粉試料を採取しなければならないために、その採取作業に時間がかかるという問題を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の化学分析試料加工装置では、その取扱い作業が面倒であると共に、その採取作業に時間がかかるという問題を有する。
【０００９】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、迅速な切粉試料の採取を実現し得、且つ、簡便にして、容易な取扱い作業を実現し得るようにした切粉試料の採取装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、切粉素材が収容されるものであって、一端に窓部及び該窓部を挟んで一対の素材位置決め部が設けられ、他端に出入り口が設けられた複数の試料ホルダと、この複数の試料ホルダが素材位置決め部を外周方向に向けて所定の間隔を有して放射状に設置される回転自在に設けられた環状の回転テーブルと、この回転テーブルの内周部側に配置され、前記試料ホルダの出入り口から出入りして前記試料素材を前記素材位置決め部に押圧して位置決めする素材押圧手段と、前記回転テーブルの外周部側に配置され、切削部が前記試料ホルダの窓部から出入りして、前記素材押圧手段を介して前記試料ホルダ内の素材保持部に位置決めされた切粉試料を切削する切削機構と、この切削機構で試料ホルダ内の試料素材を切削した状態において、前記切削機構を含む前記回転テーブルの切削部位に空気を吹き付けて清掃する清掃手段と、前記切削機構で試料ホルダの試料素材を切削して切粉試料を選択的に採取する切粉採取手段と、前記素材押圧手段を駆動制して前記試料ホルダの試料素材を素材位置決め部に位置決めした状態で、前記切削機構を駆動して試料素材を切削した後、前記清掃手段を駆動して清掃を実行し、その後、前記切削機構を駆動して試料素材を切削すると共に、前記切削採取手段を駆動して切粉試料を採取する制御手段とを備えて切粉試料の採取装置を構成した。
【００１１】
上記構成によれば、回転テーブルに放射状に設置された複数の試料ホルダは、回転テーブルが回転駆動されて、その窓部が切削機構に対向され、その状態で素材押圧手段が駆動されると、該素材押圧手段が素材ホルダの試料素材を素材位置決め部に押圧して位置決めする。ここで、切削機構は、その駆動に連動して、試料ホルダの窓部を通して試料素材に当接して不要部を切削し、その後、一旦、停止されて、清掃手段が駆動され、その切削機構及び試料ホルダの周囲部が清掃され、清掃後、再び、切削機構が駆動されて試料素材が切削される。この際、切粉採取手段が駆動されて、切削機構で切削した試料素材の切粉が採取される。
【００１２】
従って、試料素材を試料ホルダに収容するだけの簡単な作業で、純正度の高い試料素材の切粉試料の取得が可能となるうえ、切粉採取位置において、試料素材の不要部の除去から切粉採取まで実現されることにより、迅速な切粉採取が可能となる。また、試料素材の形状としては、試料ホルダーの素材位置決め部に素材押圧手段で押圧可能な形状を有すればよいことで、その試料素材の管理の簡略化も図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、この発明の一実施の形態に係る切粉試料の採取装置を示すもので、取付台１０上には、環状の回転テーブル１１が回転自在に設置される。この回転テーブル１１には、複数の試料ホルダ１２が所定の間隔を有して放射状に設置され、例えば取付台１０に併設された制御器９を介して図２中時計方向に選択的に回転駆動される。
【００１５】
試料ホルダ１２は、図３に示すようの一端に窓部１２１及び該窓部を挟んで一対の柱状の素材位置決め部１２２，１２２が設けられ、他端に出入り口１２３が設けられる。そして、この試料ホルダ１２には、その底面部に切粉落下用の透孔１２４が設けられ、その内部には、金属材料製の試料素材１３が収容される（図４参照）。
【００１６】
上記取付台１０には、切粉採取位置に対応して切削機構を構成するボール盤１４が上記試料ホルダ１２の窓部１２１に対応して設置され、このボール盤１４に対向する回転テーブル１１内には、素材押圧手段を構成する位置決め用のロッドシリンダ機構１５が上記試料ホルダ１２の出入り口１２３に対応して設けられる。このうちロッドシリンダ機構１５は、そのロッド部１５１が出入り自在に設けられ、試料ホルダ１２が回転テーブル１１を介して切粉採取位置に移送されると、伸長されて試料ホルダ１２の出入り口１２３から内部に侵入して試料素材１３を一対の素材位置決め部１２２，１２２に押圧して位置決めし（図４参照）、その伸縮により試料ホルダ１２から離脱される。他方、ボール盤１４は、そのドリル１４１が試料ホルダ１２の窓部１２１を通ってロッドシリンダ機構１５を介して試料ホルダ１２内に位置決めされた試料素材１３を切削する。
【００１７】
また、上記取付台１０には、切粉採取手段を構成するケース移送機構１６及び昇降機構１７が配設される。このケース移送機構１６及び昇降機構１７は、着脱自在な蓋体１８１が取着された採取ケース１８を上記切粉採取位置における試料ホルダ１２の下に選択的に移送する。そして、このケース移送機構１６及び昇降機構１７に対応して、上記取付台１０には、蓋体着脱機構１９が設けられる。この蓋体着脱機構１９は、その蓋吸着部１９１が移動自在に設けられ、この蓋吸着部１９１で上記ケース移送機構１６及び昇降機構１７で切粉採取位置に移送された採取ケース１８の蓋体１８１を着脱して、上記ボール盤１４のドリル１４１で切削した試料ホルダ１２内の試料素材１３の切粉の採取を実現する。
【００１８】
さらに、上記取付台１０には、清掃手段を構成する清掃ノズル機構２０が上記切粉採取位置に対応して配設されると共に、上記切粉採取位置における採取ケース１８の下に廃棄ダクト２１の取入れ口が配設される。この清掃ノズル機構２０は、空気を選択的に上記ボール盤１４の切削部及び回転テーブル１１の切削部位に吹き付けて清掃する。この際、切粉は、廃棄ダクト２１の取入れ口に吸い込まれて上記取付台１０に取出し自在に配設された回収パレット２２に廃棄される。
【００１９】
また、上記取付台１０には、残素材廃棄機構２３及び素材投入器２４が上記回転テーブル１１の切粉採取位置の下流側に配設される（図２参照）。このうち残素材廃棄機構２３は、回転テーブル１１上の試料ホルダ１２が所望の位置に移送されると、試料ホルダ１２の他端部を持ち上げる如く上昇させて、その内部に存在する残素材を窓部から上記取付台１０に配設された廃棄ダクト２１の取入れ口に投入する。この投入された残素材は、廃棄ダクト２１を通って上記回収パレット２２に廃棄される。
【００２０】
他方、上記素材投入器２４は、上記残素材廃棄機構２３を介して残素材が廃棄された試料ホルダ１２に挿入する新たな試料素材１３が収容される。例えば素材投入器２４には、約２００個程度の試料素材１３が貯えられて、空の試料ホルダ１２が所望の位置に到達した状態で、試料素材１３を試料ホルダ１２内に投入する。
【００２１】
なお、上記ボール盤１４、ロッドシリンダ機構１５、ケース移送機構１６、昇降機構１７、蓋体着脱機構１９、清掃ノズル機構２０、残素材廃棄機構２３及び素材投入器２４は、上記制御器９を介して選択的に駆動制御させて、所望の作業を実行する。
【００２２】
上記構成において、金属材料の切粉試料を採取する場合には、先ず、試料ホルダ１２に収容可能な塊状の試料素材１３を形成して、上記素材投入器２４に収容し、この状態で、制御器９を介して素材投入器２４を駆動して試料素材１３を試料ホルダ１２に収容する。そして、回転テーブル１１が回転駆動されて、その試料ホルダ１２が切粉採取位置に移送される。ここで、制御器９は、ロッドシリンダ機構１５を駆動制御して、そのロッド部１５１を伸長させ、その先端部を試料ホルダ１２の出入り口１２３から内部に侵入させて試料素材１３を素材位置決め部１２２，１２２に押圧させ、試料素材１３を位置決めする。
【００２３】
次に、制御部９は、ボール盤１４を駆動させて、そのドリル１４１で試料ホルダ１２の窓部１２１からその試料素材１３を切削し、該試料素材１３の外周部を除去する（図５参照）。その後、制御器９は、清掃ノズル機構２０を駆動されてボール盤１４のドリル１４１及び試料ホルダ１２の部位、ケース移送機構１６及び昇降機構１７を介して切粉採取位置に移送された採取ケース１８の周囲に空気を吹き付けて清掃する（図６参照）。この切粉は、廃棄ダクト２１の取入れ口に吸い込まれて回収パレット２２に導かれる。
【００２４】
ここで、制御器９は、蓋体着脱機構１９を駆動制御して、採取ケース１８の蓋体１８１を開いた後、再び、ボール盤１４が駆動され、そのドリル１４１で試料ホルダ１２の窓部１２１から試料素材１３を切削する。この切粉は、採取ケース１８内に収容され、ここに、上記蓋体着脱機構１９が反転駆動されて蓋体１８１を採取ケース１８に装着され、その後、ケース移送機構１６及び昇降機構１７が駆動されて採取ケース１８が搬出される。
【００２５】
その後、制御器９は、回転テーブル１１を時計方向に回転駆動させて採取を完了して試料ホルダ１２を残素材廃棄機構２３に対応する位置に移動させて、該残素材廃棄機構２３を駆動して、試料ホルダ１２内の残試料を廃棄ダクト２１の取入れ口に投入し、廃棄ダクト２１を通して回収パレット２２に廃棄させて採取動作が完了される。この際、試料ホルダ１２は、その内部に残留する切粉が底面の透孔１２４により、廃棄ダクト２１の取入れ口に落下される。
【００２６】
そして、空となった試料ホルダ１２は、回転テーブル１１が回転駆動されて素材投入器２４まで移動されて、該素材投入器２４の試料素材１３が投入される。この際、試料素材１３としては、既に切粉の採取が完了した材料と異なった材料を投入しても、試料ホルダ１２内に前回の採取時の切粉が上述したように透孔１２４を通って確実に排出されていることにより、新たな材料の切粉を採取することができる。
【００２７】
なお、上記試料ホルダ１２に試料素材１３を収容してロッドシリンダ機構１５を介して採取に要する時間としては、４０秒〜５０秒程度で採取することができることが確認されている。
【００２８】
このように、上記切粉試料の採取装置は、一端に窓部１２１及び該窓部１２１を挟んで一対の素材位置決め部１２２，１２２が設けられ、他端に出入り口１２３が設けられた複数の試料ホルダ１２を回転テーブル１１に放射状に設置して、回転テーブル１１を回転駆動して切粉採取位置に移送して、その試料ホルダ１２の出入り口１２３からロッドシリンダ機構１５のロッド部１５１を挿入して試料ホルダ１２内の試料素材１３を素材位置決め部１２２，１２２に押圧して位置決めし、そのボール盤１４のドリル１４１で、試料ホルダ１２の窓部１２１を通して試料素材１３の不要部を切削して、清掃ノズル機構２０で周囲部を清掃し、清掃後、再び、ボール盤１４で試料素材１３を切削して採取ケース１８に切粉試料を採取するように構成した。
【００２９】
これによれば、試料素材１３を試料ホルダ１２に収容するだけの簡単な作業で、純正度の高い切粉試料の取得が実現され、しかも、ボール盤１４を１台用いて試料素材１２の不要部の除去から高精度な切粉採取まで実現されることにより、切粉採取の迅速化が図れる。
【００３０】
また、これによれば、試料素材１３の形状としては、試料ホルダー１２の素材位置決め部１２２，１２２にロッドシリンダ機構１５のロッド部１５１で押圧可能な形状を有すればよいことで、その試料素材１３の形状管理の簡略化も図れる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、切削機構として１台のボール盤１４を備えて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、複数台を配備するように構成することも可能である。これによれば、さらに採取動作の迅速化を図ることが可能となる。
【００３２】
また、上記実施の形態では、切削機構としてボール盤１４を用い、素材押圧手段としてロッドシリンダ機構１５を用い、清掃手段として清掃ノズル機構２０を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、各種の構造のものを用いて構成することが可能である。
【００３３】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、迅速な切粉試料の採取を実現し得、且つ、簡便にして、容易な取扱い作業を実現し得るようにした切粉試料の採取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る切粉試料の採取装置を示した側面図である。
【図２】図１の切粉試料の採取装置を上面から見た平面図である。
【図３】図１の試料ホルダを取出して示した図である。
【図４】図３の試料ホルダに収容された試料素材とロッドシリンダ機構の関係を示した図である。
【図５】図１の切削動作を示した図である。
【図６】図１の清掃動作を示した図である。
【図７】従来の切粉試料を自動的に採取する装置を示した図である。
【符号の説明】
９  …  制御部。
１０  …  取付台。
１１  …  回転テーブル。
１２  …  試料ホルダ。
１２１  …  窓部。
１２２  …  素材位置決め部。
１２３  …  出入り口。
１２４  …  透孔。
１３  …  試料素材。
１４  …  ボール盤。
１４１  …  ドリル。
１５  …  ロッドシリンダ機構。
１５１  …  ロッド部。
１６  …  ケース移送機構。
１７  …  昇降機構。
１８  …  採取ケース。
１８１  …  蓋体。
１９  …  蓋体着脱機構。
１９１  …  蓋吸着部。
２０  …  清掃ノズル機構。
２１  …  廃棄ダクト。
２２  …  回収パレット。
２３  …  残素材廃棄機構。
２４  …  素材投入器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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