試料分析方法、及び試料分析システム
【課題】リサイクル原料をサンプリング試料とする分析工程において、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮する。
【解決手段】作業ステージ上の運搬トレイに載せられた、試料が封入された袋を開封ステージに移動し、クランプに把持させ、前記クランプが把持する前記袋の先端をカッターで切削して開封し、前記試料を採取トレイに落下させ、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、パレットに設けられた複数の試料充填部の１つへ移動し充填する作業を、試料が封入された袋ごとに繰り返し行い、前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを分析装置に移動し、分析を実施し、分析後の前記パレットを取り出すことを特徴とする試料分析方法。
【解決手段】作業ステージ上の運搬トレイに載せられた、試料が封入された袋を開封ステージに移動し、クランプに把持させ、前記クランプが把持する前記袋の先端をカッターで切削して開封し、前記試料を採取トレイに落下させ、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、パレットに設けられた複数の試料充填部の１つへ移動し充填する作業を、試料が封入された袋ごとに繰り返し行い、前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを分析装置に移動し、分析を実施し、分析後の前記パレットを取り出すことを特徴とする試料分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉用原料サンプルの試料分析方法、及び試料分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属スクラップや使用済みの電子機器から取り出す部品は、リサイクル原料として活用されている。リサイクル原料は、直接、または破砕などされて自溶炉や転炉へ供給される。このようなリサイクル原料の精錬を行うにあたって、原料中の構成成分の含有率を正確に知る必要がある。このため、原料の構成成分の含有率を正確に反映した試料を用いたサンプリングが行われる。このような原料のサンプリングでは、塊状の原料が試料として取得された場合、原料の構成成分の含有率に偏りが生じてしまう。このため、原料を細かく砕き、均一化した原料から試料が取得される。
【０００３】
特許文献１の方法及び装置では、従来、手作業と半自動化されていたサンプルの調製において、サンプルを縮分する工程から微粉砕及び袋詰めまでの工程を全て自動化し、効率の改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０４４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の方法、及び装置では、袋詰めした試料を分析する工程までは自動化されていない。このため、試料の分析の工程において、袋詰めされた試料を１つずつ開封し、パレットへ移し、分析装置へ入れる作業を作業員が行っている。ところが、近年のリサイクル原料の増加に伴って、大量の試料の分析が必要とされており、試料を手作業で処理することは、作業員の負担を増加するとともに、多くの時間を費やすこととなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮する試料分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明は、作業ステージ上の運搬トレイに載せられた、試料が封入された袋を開封ステージに移動し、クランプに把持させ、前記クランプが把持する前記袋の先端をカッターで切削して開封し、前記試料を採取トレイに落下させ、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、パレットに設けられた複数の試料充填部の１つへ移動し充填する作業を、試料が封入された袋ごとに繰り返し行い、前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを分析装置に移動し、分析を実施し、分析後の前記パレットを取り出すことを特徴とする試料分析方法である。本発明の方法によると、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮する。
【０００８】
上記の方法において、第１ロボットが、前記運搬トレイ上の前記袋をつかみ、移動し、前記クランプに把持させることとしてもよい。
【０００９】
上記の方法において、第２ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することとしてもよい。
【００１０】
上記の方法において、前記試料充填部が前記パレット上に座標化され、前記試料充填部を示す座標の情報にしたがって、前記ロボットが前記試料充填部へ前記試料を充填することにしてもよい。
【００１１】
上記の方法において、前記第２ロボットは、前記試料の採取に用いる計量さじを備えていてもよい。
【００１２】
上記の方法において、前記第１ロボット及び前記第２ロボットは多軸アームを備えていることとしてもよい。
【００１３】
上記の方法において、前記第１ロボットと前記第２ロボットは同一のロボットであってもよい。
【００１４】
上記の方法において、ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することとしてもよい。
【００１５】
上記の方法において、前記クランプが回転することにより、前記袋の開封端を前記採取トレイへ向け、前記試料を前記採取トレイに落下させることとしてもよい。
【００１６】
上記の方法において、前記試料充填部は前記パレットに一体に形成されていてもよい。
【００１７】
上記の方法において、前記試料充填部は前記パレットから分離可能に形成されていてもよい。
【００１８】
上記の方法において、前記袋には試料の情報を有するバーコードが貼り付けられていてもよい。
【００１９】
上記の方法において、前記バーコードを読み取り、分析データを不純物分析管理のためのコンピュータに自動取り込みをしてもよい。
【００２０】
上記の方法において、前記試料はリサイクル原料であってもよい。
【００２１】
上記の方法において、前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを前記分析装置に移動する前に、前記パレットに振動を与えることとしてもよい。
【００２２】
上記の方法において、前記振動の振動数が７０〜１２０Ｈｚであってもよい。
【００２３】
上記の課題を解決する本発明は、試料が封入された袋が載せられた運搬トレイが設置される作業ステージと、前記袋の開封と、該袋内の試料を採取トレイへ移す処理とが実行される開封ステージと、前記試料の分析を行う分析装置と、前記試料を乗せた状態で分析装置に入れられるパレットと、前記袋をつかみ作業ステージから開封ステージへ移動する動作と、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、前記パレットに設けられた複数の試料充填部へ移動し充填する動作と、前記試料を充填した前記パレットを前記分析装置へ移動する動作と、分析後の前記パレットを取り出す作業を行うロボットと、を備えた試料分析システムである。これにより、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮する。
【００２４】
上記のシステムにおいて、前記試料を乗せた状態のパレットが前記分析装置に入れられる前に、当該パレットに振動を与える振動装置を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の試料分析方法によると、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】試料分析システムの配置を示した模式図である。
【図２】試料充填部が一体に形成されたパレットの断面図である。
【図３】試料充填部が分離可能に形成されたパレットの断面図である。
【図４】試料分析システムの制御ブロック図である。
【図５】試料の分析工程を示したフロー図である。
【図６】ロボットの動作に関する制御フローである。
【図７】データの管理に関する制御フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施する試料分析方法の一形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本実施の形態にかかる試料分析システム１の配置を示した模式図である。図１は試料分析システム１の配置を上から見た平面図である。試料分析システム１は、リサイクル原料の含有成分を分析（例えば、蛍光Ｘ線分析）するシステムであって、対象となる原料のサンプル試料（以下、単に「試料」という。）が封入された袋の開封から成分分析までを自動で行う。
【００２９】
試料分析システム１は、作業ステージ２、開封ステージ３、分析装置４、パレット５、ロボット６を備えている。試料分析システム１の大部分は屋内に設けられており、試料分析システム１が配置された部屋は、ロボット６が作業するロボット作業室１１と、作業員が分析を行う分析室１２とからなる。ロボット作業室１１には、作業ステージ２、開封ステージ３、分析装置４、パレット５、ロボット６が配置されている。分析室１２には、ロボット６の操作盤１３、分析用コンピュータ１４が置かれた第１作業台１５と、主に作業員による手作業が行われる第２作業台１６とが配置されている。なお、ロボット作業室１１と分析室１２とは厳密に区分けされているわけではない。
【００３０】
作業ステージ２は、作業員により試料が封入された袋が載せられた運搬トレイが設置される場所である。開封ステージ３は、ロボット６が、試料が封入された袋を開封し、試料を採取トレイへ移す場所である。開封ステージ３には、袋を掴むクランプ１７が備えられている。
【００３１】
分析装置４は、例えば、蛍光Ｘ線分析装置（一例としてエスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製のＳＥＡ６０００ＶＸ ＨＳＦｉｎｄｅｒ）であり、ナトリウムからウランまでの元素を測定可能であるものとする。分析装置４は、試料を分析し、リサイクル原料中の不純物を測定する。
【００３２】
パレット５は、試料を分析装置４へ投入するための容器である。パレット５は、振動装置としての振動テーブル５５上に設けられているものとする。振動テーブル５５は、エアシリンダを有するピストンバイブレータを備えており、ピストンバイブレータの起振力を利用して、水平面内の少なくとも一軸方向に振動する。なお、ピストンバイブレータの振動数は、一例として７０〜１２０（Ｈｚ）であり、起振力は、３００〜８００（Ｎ）であるものとする。本実施形態では、ピストンバイブレータとして、エクセン株式会社製のＥＰＶ３５を用いることができる。なお、振動テーブル５５は、不図示の振動テーブル制御部により制御される。パレット５には、試料を収容する試料充填部５１が１００個（例えば、幅方向に１０個、奥行き方向に１０個）設けられている。試料充填部５１は、パレット５の表面に、パレット５に一体に形成されていてもよいし、パレット５から分離可能に形成されていてもよい。図２、図３は、パレット５の試料充填部５１の一例を断面にして示した模式図である。図２は試料充填部５１ａがパレット５ａに一体に形成されたものである。試料充填部５１ａは、パレット５ａの表面に形成された窪み、あるいは凹部をなしている。図３は試料充填部５１ｂがパレット５ｂから分離可能に形成されたものである。図３（ａ）は、試料充填部５１ｂがパレット５ｂに装着された状態を示し、図３（ｂ）は、試料充填部５１ｂがパレット５ｂから分離した状態を示している。試料充填部５１ｂはパレット５ｂに装着可能なるつぼともいえる。
【００３３】
ロボット６は、多軸（６軸）のアーム６１を備える（株）安川電機製のＭＯＴＯＭＡＮ−ＭＨ５Ｌである。ロボット６の可搬質量は、５ｋｇである。ロボット６のアーム６１は先端で物を把持することができる。ロボット６は、作業ステージ２上の運搬トレイの中の袋を掴み、作業ステージ２から開封ステージ３へ移動する動作と、採取トレイ上の試料を採取し、パレット５に設けられた複数の試料充填部５１へ移動し充填する動作と、試料を充填したパレット５を分析装置４へ移動する動作と、分析後のパレット５を取り出す動作を行う。ロボット６の制御はコントロールボックス７が行う。
【００３４】
さらに、試料分析システム１は、排出ボックス８、高圧集塵機９を備えている。排出ボックス８は、分析に必要な試料を採取した後の残りの試料や、試料が封入されている袋を廃棄する箱である。高圧集塵機９は、排出ボックス８中の試料や、パレット５などの試料に触れた工具を洗浄した際の試料を吸引、ろ過する。高圧集塵機９は部屋の外に配置され、室内とはホースなどで接続されている。
【００３５】
また、作業ステージ２、開封ステージ３、分析装置４、パレット５、排出ボックス８は、いずれもロボット６のアーム６１の稼働範囲内に配置されている。分析用コンピュータ１４は、不純物分析管理のためのコンピュータとして用いられる。また、分析用コンピュータ１４にはバーコードリーダ２２が接続されている。試料の分析は２４時間稼働させることができる。ただし、夜間は分析装置４のみの自動運転が行われ、トラブルが発生した場合には、停止したまま待機する事となっている。
【００３６】
図４は、試料分析システム１の制御ブロック図である。図４に示すように、分析用コンピュータ１４のＣＰＵ１４１がバーコード情報の取得、及びデータの管理を実行する。分析装置４の分析装置ＣＰＵ４１が試料の分析を行う。バーコードリーダ２２が読み込んだ試料のデータは、分析用コンピュータ１４の記憶装置に保存され、分析用コンピュータ１４のディスプレイ１４２で確認することができる。分析装置ＣＰＵ４１は、分析装置４において得られた試料の分析結果を分析用コンピュータ１４へ送る。ＣＰＵ１４１は、試料の分析結果をバーコードの情報とリンクして保存する。また、ロボット６の動作はコントロールボックス７に内蔵されたロボットＣＰＵ７１が行う。操作盤１３からの指令に従い、ロボットＣＰＵ７１はロボット６のアーム６１の動作を行う。
【００３７】
分析に係る試料は１００メッシュ以下の粒径とし、大きさ２００ｍｍ×１５０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ７７μｍのポリエチレン、ナイロン、シーラント剤からなる袋に封入されている。試料は、例えば、公開特許２００８−３０４４４１号公報に記載の方法で粉砕された後、上記の袋に詰められたものである。袋には約５０ｇの試料が封入されているが、分析の際には１ｇ（約０．５ｃｃ）の試料を採取する。
【００３８】
次に試料の分析工程についてフロー図を参照しつつ説明する。図５は試料の分析工程を示したフロー図である。
【００３９】
まず、自動分析を始める前に準備（ステップ１）を行う。この準備は人手により行われる。作業員は、試料の情報を分析用コンピュータ１４へ取り込む。試料を封入した袋２０には試料の情報が記載されたバーコード２１がついており、このバーコード２１をバーコードリーダ２２で読み取り、分析する試料の情報を分析用コンピュータ１４へ取り込む。バーコード２１の情報は分析用コンピュータ１４において、下流の工程において得られた試料の分析結果とリンクして管理される。次に、作業員は、バーコード２１を読み込んだ袋２０を運搬トレイ２３へセットする。作業員は、この作業を１００袋分繰り返す。袋２０が１００袋ない場合は、全ての袋２０を運搬トレイ２３へセットする。運搬トレイ２３に袋２０がそろったら、運搬トレイ２３に振動を与え、袋の中の試料を下方へ集める。試料を下方へ集めることにより、後の工程における袋２０の開封がスムーズに行える。作業員は、運搬トレイ２３を作業ステージ２に置く。ここで行うバーコード２１の読み取り作業と、袋２０のセットは６０分以内に完了することが望ましい。
【００４０】
人手による作業が完了すると、ロボット６による試料の分析の工程へ進む。試料の分析工程では初めにロボット６を起動させる。ロボット６は初期動作に１８０秒を要する。このため、上記の作業中に始動ボタンを押しておいてもよい。ロボット６が初期動作を終えると、ロボット６の作業を開始する。
【００４１】
ロボット６はアーム６１の先端を原点位置から作業ステージ２上へ移動する。ロボット６は、作業ステージ２上の運搬トレイ２３にセットされた袋２０を１つ掴み、開封ステージ３へ移動する（ステップ２）。
【００４２】
続いて、ロボット６は、袋２０を開封ステージ３上のクランプ１７に把持させる。このとき、クランプ１７は、袋２０の先端２０ａがクランプ１７の先端１７ａから突き出るように把持する。そして、クランプ１７が把持する袋２０の先端をカッター２４で切削して開封する（ステップ３）。このとき、ロボット６は開封時に袋がぶれてしまわないように袋を固定している。カッター２４は退避位置より水平方向へ前進させ、突き出した袋の先端を開封端が横向きになるようにカットする。
【００４３】
次に、試料を採取トレイ２５へ落下させる。ここでは、クランプ１７を９０度回転させることにより、袋２０の開封端２０ｂを採取トレイ２５へ向け、試料を採取トレイ２５に落下させる。ロボット６はアーム６１の先端に計量さじ２６を持ち、採取トレイ２５上の試料をすくい上げる。ロボット６は、計量さじ２６が袋の端をなぞるように移動して、すりきり一杯の定量分を確保する（ステップ４）。このように、計量さじ２６を備えることにより、試料の正確な量が確保できる。計量さじ２６による試料の確保が済むと、採取トレイ２５上の残りの試料及びクランプ１７が掴んだ袋を排出ボックス８へ投入する。
【００４４】
次に、ロボット６は計量さじ２６をパレット５に設けられた複数の試料充填部５１の１つへ移動し、試料を充填する（ステップ５）。予め、試料充填部５１をパレット５上に座標化しておき、試料充填部５１を示す座標の情報にしたがって、ロボット６が試料充填部５１へ試料を充填することとしてもよい。これにより、試料を充填する作業の精度が向上し、正確な量の試料を試料充填部５１へ充填できる。また、試料の移動中に計量さじ２６内の試料を風防でカバーして、移動中の試料の落下を防止することとしてもよい。
【００４５】
試料充填後、ロボット６は、ブローブース９１へ移動し、コンタミネーションの防止のためエアーブロー９２で計量さじ２６に付着した試料を落とす（ステップ６）。ロボット６は、袋２０を掴み、開封し、試料をパレット５の試料充填部５１に充填する一連の作業が終了したら、再度、運搬トレイ２３上の別の袋２０を掴み、同じ作業を繰り返す。新たな袋２０の試料はパレット５上の別の試料充填部５１へ充填する。この一連の作業のタクトタイムは７４秒であり、１００袋を実行すると、２．１時間を要する。
【００４６】
パレット５に試料がそろった後、パレット５へ振動を与え、パレット５の試料充填部５１内の試料を均等にならす（ステップ７）。この場合、パレット５への振動は、振動テーブル５５によって与えられる（例えば、振動数７０〜１２０（Ｈｚ）、起振力３００〜８００（Ｎ）の振動が３〜１０秒間与えられる）。なお、振動数や起振力、振動時間については、試料の量や粒径等に応じて適宜変更することができる。ここで、蛍光Ｘ線分析においては、Ｘ線を試料に照射して試料から発生する固有Ｘ線（蛍光Ｘ線）を利用した分析を行うため、試料の測定表面が平らであるか否かが分析精度に影響を与える。したがって、上記のようにして試料充填部５１内の試料を均等にならすことで、分析精度を向上することができる。
【００４７】
ここで、パレット５に試料がそろうとは、試料充填部５１の全てに１００袋の試料の充填が完了した場合、あるいは分析するだけの試料の充填が完了した場合をいう。試料が均等にならされたら、ロボット６は分析装置４の扉を開き、パレット５を分析装置４へ入れる（ステップ８）。分析装置４内には、ＸＹテーブルのピン穴があり、ロボット６は、試料充填部５１がピン穴に一致するようにパレット５を配置する。ロボット６は、パレット５の位置決めが終わると分析装置４の扉を閉じる。ロボット６がパレット５へ振動を与える工程から、分析装置４の扉を閉じるまでの時間は１１０秒である。分析装置４の１試料あたりの分析に係る時間は、試料充填部５１間の移動を含め、６分である。すなわち、１００試料分の分析にかかる時間は１０時間である。分析後のデータは分析用コンピュータ１４へ送られ、分析され、その後、分析システムサーバ（図示していない）へ送られて保存される。
【００４８】
ロボット６は分析装置４が分析する間に、別のパレット５に新たに分析する試料を充填し、作り置きしておくことができる。ロボット６は先に実施した分析が終了したら、分析装置４の扉を開き、分析済みのパレット５を取り出す（ステップ９）。続いて、ロボット６は、作り置きしていた（既に振動を与えていた）パレット５を分析装置４へ挿入し、位置決め後、分析装置４の扉を閉じる。このパレット５の入れ替えに要する時間は１４５秒である。分析済みのパレット５は作業員がエアーブローにより洗浄した後、トレイ収容棚に戻される。ここでの試料の作り置きに要する時間は、分析装置４の分析に係る時間内に行われるため、実際には、作業工程に費やす時間を延長するものではない。
【００４９】
２００試料分の分析の作業に要する時間は、人手のかからない自動化している部分だけみると、ロボット６の初期動作に１８４秒、最初のパレットへの試料の充填に２．１時間、最初のパレット５の振動に最大１０秒、パレット５の分析装置４への出し入れに２５５秒、２００試料の分析に２０時間かかるので、２２時間１０分程度で作業が行われる。これに、人手による作業が約１時間で行われるとしても、２００試料分の処理は２４時間以内に完了できる。
【００５０】
従来、作業員が手作業でパレットへ試料を充填していたときには、手作業にかかる時間は、サンプルが２００試料あるとき８．６時間も必要であった。本実施例の分析方法の導入により、人手の作業は、バーコードの読み込みやトレイの洗浄の作業に限られ、１時間程度まで減少した。これにより、人的負担を軽減し、人件費を軽減できる。特に、転炉用のリサイクル原料は多種多様な形状であり、検体も多いため、不純物の把握に費やす作業員の労力と作業時間が膨大になってしまっていたが、本実施例の試料分析方法を導入することにより、転炉用のリサイクル原料の不純物把握が容易になる。これにより、転炉用のリサイクル原料の不純物に起因した操業不良を低減できる。
【００５１】
以上の分析工程における制御のフローについてまとめる。まず、ロボット６等の動作に関する制御の流れを説明する。図６は、ロボット６等の動作に関する制御フローである。ロボット６の動作の制御は、コントロールボックス７のロボットＣＰＵ７１により実行される。初めに、ロボットＣＰＵ７１は、アーム６１に運搬トレイ２３にセットされた袋２０を１つ掴ませ、開封ステージ３へ移動させる（ステップＳ１０２）。次に、ロボットＣＰＵ７１は、アーム６１により袋２０を開封ステージ３上のクランプ１７に把持させる（ステップＳ１０３）。
【００５２】
次に、把持したクランプ１７を回転させ、試料を採取トレイ２５へ落下させる（ステップＳ１０４ａ）。次に、ロボットＣＰＵ７１は、アーム６１に計量さじ２６を持たせ、採取トレイ２５上の試料をすくい上げさせる（ステップＳ１０４ｂ）。そして、ロボットＣＰＵ７１は、試料をすくったアーム６１をパレット５の試料充填部５１の１つへ移動し、充填する（ステップＳ１０５）。試料の充填が済むと、ロボットＣＰＵ７１はアーム６１をブローブースへ移動させ、計量さじ２６に付着した試料を落とし、洗浄する（ステップＳ１０６）。
【００５３】
ステップＳ１０６までの一連の処理を終えると、ロボットＣＰＵ７１は、パレット５に試料がそろっているかどうかを判断する（ステップＳ１０７ａ）。この判断は、運搬トレイ２３上に袋２０があるかどうかで判断してもよいし、予め設定した数量の処理を終えたら、試料がそろったと判断するようにしてもよい。ロボットＣＰＵ７１は、パレット５に試料がそろっていると判断すると、振動テーブル制御部（不図示）に対して指示を出し、振動テーブル５５を振動させ、パレット５を振動させる（ステップＳ１０７ｂ）。この振動により試料充填部５１内の試料が均等にならされると、ロボットＣＰＵ７１は、ロボット６を制御して、パレット５を分析装置４へ入れる（ステップＳ１０７ｃ）。反対に、パレット５に試料がそろっていないと判断すると、再び、ステップＳ１０２へ戻り、試料の開封、充填を行う。ロボットＣＰＵ７１は分析装置４における試料の分析が終了すると、パレット５を取り出す（ステップＳ１０８）。
【００５４】
次に、データの管理に関する制御の流れを説明する。図７は、データの管理に関する制御フローである。データの管理は分析用コンピュータ１４のＣＰＵ１４１により実行される。初めに、ＣＰＵ１４１は試料の封入された袋２０のバーコード情報を取り込む（ステップＳ２０１）。バーコードの読み込みは作業員による人的作業であるが、ＣＰＵ１４１はバーコードリーダ２２により読み込まれたデータを分析用コンピュータ１４に取り込む。次に、分析装置４から試料の分析結果が送信されてくると、ＣＰＵ１４１は試料の分析結果を分析用コンピュータ１４に取り込む（ステップＳ２０２）。試料の分析結果を取り込むと、ＣＰＵ１４１はバーコードの情報と分析結果とをリンク付ける（ステップＳ２０３）。そして、ＣＰＵ１４１は、リンク付けたデータを分析システムサーバへ送信する（ステップＳ２０４）。
（実施例）
【００５５】
上記で説明した試料分析システム１による試料の分析結果の一例を表１乃至表３に示す。試料の分析は１０回行い、それぞれの数値と平均値、最大値、最小値、ｃｖ値を示した。
【表１】
【表２】
【表３】
【００５６】
上記実施の形態において、ロボット６は多軸アームを備える構成であるため、可動範囲内の動作自由度が高い。このため、運搬トレイ２３上の袋２０をつかみ、移動し、クランプ１７に把持させる作業と、試料を採取トレイ２５から採取し、パレット５の試料充填部５１へ移動し充填する作業とを１台で可能としている。このように、本実施例では、１台のロボット６で実行することにより、試料分析システム１の構成費用を抑えることができる。ただし、これらの作業はそれぞれ異なる２台のロボット、例えば、第１ロボットが運搬トレイ２３上の袋２０をつかみ、移動し、クランプ１７に把持させる作業を行い、第２ロボットが試料を採取トレイ２５から採取し、パレット５の試料充填部５１へ移動し充填する作業を実行することとしてもよい。また、ロボットは多軸アームを備えるものでなくともよい。なお、上記実施形態では、振動テーブル５５がパレット５を振動させて、試料充填部５１内の試料を均等にならす場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ロボット６がパレット５を分析装置４に搬送する間に振動することで、試料充填部５１内の試料を均等にならすようにしてもよい。
【００５７】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 試料分析システム
２ 作業ステージ
３ 開封ステージ
４ 分析装置
５、５ａ、５ｂ パレット
６ ロボット
１４ 分析用コンピュータ
１７ クランプ
２０ 袋
２１ バーコード
２３ 運搬トレイ
２５ 採取トレイ
２６ 計量さじ
５１、５１ａ、５１ｂ 試料充填部
５５ 振動テーブル（振動装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉用原料サンプルの試料分析方法、及び試料分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属スクラップや使用済みの電子機器から取り出す部品は、リサイクル原料として活用されている。リサイクル原料は、直接、または破砕などされて自溶炉や転炉へ供給される。このようなリサイクル原料の精錬を行うにあたって、原料中の構成成分の含有率を正確に知る必要がある。このため、原料の構成成分の含有率を正確に反映した試料を用いたサンプリングが行われる。このような原料のサンプリングでは、塊状の原料が試料として取得された場合、原料の構成成分の含有率に偏りが生じてしまう。このため、原料を細かく砕き、均一化した原料から試料が取得される。
【０００３】
特許文献１の方法及び装置では、従来、手作業と半自動化されていたサンプルの調製において、サンプルを縮分する工程から微粉砕及び袋詰めまでの工程を全て自動化し、効率の改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０４４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の方法、及び装置では、袋詰めした試料を分析する工程までは自動化されていない。このため、試料の分析の工程において、袋詰めされた試料を１つずつ開封し、パレットへ移し、分析装置へ入れる作業を作業員が行っている。ところが、近年のリサイクル原料の増加に伴って、大量の試料の分析が必要とされており、試料を手作業で処理することは、作業員の負担を増加するとともに、多くの時間を費やすこととなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮する試料分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明は、作業ステージ上の運搬トレイに載せられた、試料が封入された袋を開封ステージに移動し、クランプに把持させ、前記クランプが把持する前記袋の先端をカッターで切削して開封し、前記試料を採取トレイに落下させ、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、パレットに設けられた複数の試料充填部の１つへ移動し充填する作業を、試料が封入された袋ごとに繰り返し行い、前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを分析装置に移動し、分析を実施し、分析後の前記パレットを取り出すことを特徴とする試料分析方法である。本発明の方法によると、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮する。
【０００８】
上記の方法において、第１ロボットが、前記運搬トレイ上の前記袋をつかみ、移動し、前記クランプに把持させることとしてもよい。
【０００９】
上記の方法において、第２ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することとしてもよい。
【００１０】
上記の方法において、前記試料充填部が前記パレット上に座標化され、前記試料充填部を示す座標の情報にしたがって、前記ロボットが前記試料充填部へ前記試料を充填することにしてもよい。
【００１１】
上記の方法において、前記第２ロボットは、前記試料の採取に用いる計量さじを備えていてもよい。
【００１２】
上記の方法において、前記第１ロボット及び前記第２ロボットは多軸アームを備えていることとしてもよい。
【００１３】
上記の方法において、前記第１ロボットと前記第２ロボットは同一のロボットであってもよい。
【００１４】
上記の方法において、ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することとしてもよい。
【００１５】
上記の方法において、前記クランプが回転することにより、前記袋の開封端を前記採取トレイへ向け、前記試料を前記採取トレイに落下させることとしてもよい。
【００１６】
上記の方法において、前記試料充填部は前記パレットに一体に形成されていてもよい。
【００１７】
上記の方法において、前記試料充填部は前記パレットから分離可能に形成されていてもよい。
【００１８】
上記の方法において、前記袋には試料の情報を有するバーコードが貼り付けられていてもよい。
【００１９】
上記の方法において、前記バーコードを読み取り、分析データを不純物分析管理のためのコンピュータに自動取り込みをしてもよい。
【００２０】
上記の方法において、前記試料はリサイクル原料であってもよい。
【００２１】
上記の方法において、前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを前記分析装置に移動する前に、前記パレットに振動を与えることとしてもよい。
【００２２】
上記の方法において、前記振動の振動数が７０〜１２０Ｈｚであってもよい。
【００２３】
上記の課題を解決する本発明は、試料が封入された袋が載せられた運搬トレイが設置される作業ステージと、前記袋の開封と、該袋内の試料を採取トレイへ移す処理とが実行される開封ステージと、前記試料の分析を行う分析装置と、前記試料を乗せた状態で分析装置に入れられるパレットと、前記袋をつかみ作業ステージから開封ステージへ移動する動作と、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、前記パレットに設けられた複数の試料充填部へ移動し充填する動作と、前記試料を充填した前記パレットを前記分析装置へ移動する動作と、分析後の前記パレットを取り出す作業を行うロボットと、を備えた試料分析システムである。これにより、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮する。
【００２４】
上記のシステムにおいて、前記試料を乗せた状態のパレットが前記分析装置に入れられる前に、当該パレットに振動を与える振動装置を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の試料分析方法によると、袋詰めされた試料の分析準備に費やす作業負担を軽減するとともに、試料の分析の準備にかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】試料分析システムの配置を示した模式図である。
【図２】試料充填部が一体に形成されたパレットの断面図である。
【図３】試料充填部が分離可能に形成されたパレットの断面図である。
【図４】試料分析システムの制御ブロック図である。
【図５】試料の分析工程を示したフロー図である。
【図６】ロボットの動作に関する制御フローである。
【図７】データの管理に関する制御フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施する試料分析方法の一形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本実施の形態にかかる試料分析システム１の配置を示した模式図である。図１は試料分析システム１の配置を上から見た平面図である。試料分析システム１は、リサイクル原料の含有成分を分析（例えば、蛍光Ｘ線分析）するシステムであって、対象となる原料のサンプル試料（以下、単に「試料」という。）が封入された袋の開封から成分分析までを自動で行う。
【００２９】
試料分析システム１は、作業ステージ２、開封ステージ３、分析装置４、パレット５、ロボット６を備えている。試料分析システム１の大部分は屋内に設けられており、試料分析システム１が配置された部屋は、ロボット６が作業するロボット作業室１１と、作業員が分析を行う分析室１２とからなる。ロボット作業室１１には、作業ステージ２、開封ステージ３、分析装置４、パレット５、ロボット６が配置されている。分析室１２には、ロボット６の操作盤１３、分析用コンピュータ１４が置かれた第１作業台１５と、主に作業員による手作業が行われる第２作業台１６とが配置されている。なお、ロボット作業室１１と分析室１２とは厳密に区分けされているわけではない。
【００３０】
作業ステージ２は、作業員により試料が封入された袋が載せられた運搬トレイが設置される場所である。開封ステージ３は、ロボット６が、試料が封入された袋を開封し、試料を採取トレイへ移す場所である。開封ステージ３には、袋を掴むクランプ１７が備えられている。
【００３１】
分析装置４は、例えば、蛍光Ｘ線分析装置（一例としてエスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製のＳＥＡ６０００ＶＸ ＨＳＦｉｎｄｅｒ）であり、ナトリウムからウランまでの元素を測定可能であるものとする。分析装置４は、試料を分析し、リサイクル原料中の不純物を測定する。
【００３２】
パレット５は、試料を分析装置４へ投入するための容器である。パレット５は、振動装置としての振動テーブル５５上に設けられているものとする。振動テーブル５５は、エアシリンダを有するピストンバイブレータを備えており、ピストンバイブレータの起振力を利用して、水平面内の少なくとも一軸方向に振動する。なお、ピストンバイブレータの振動数は、一例として７０〜１２０（Ｈｚ）であり、起振力は、３００〜８００（Ｎ）であるものとする。本実施形態では、ピストンバイブレータとして、エクセン株式会社製のＥＰＶ３５を用いることができる。なお、振動テーブル５５は、不図示の振動テーブル制御部により制御される。パレット５には、試料を収容する試料充填部５１が１００個（例えば、幅方向に１０個、奥行き方向に１０個）設けられている。試料充填部５１は、パレット５の表面に、パレット５に一体に形成されていてもよいし、パレット５から分離可能に形成されていてもよい。図２、図３は、パレット５の試料充填部５１の一例を断面にして示した模式図である。図２は試料充填部５１ａがパレット５ａに一体に形成されたものである。試料充填部５１ａは、パレット５ａの表面に形成された窪み、あるいは凹部をなしている。図３は試料充填部５１ｂがパレット５ｂから分離可能に形成されたものである。図３（ａ）は、試料充填部５１ｂがパレット５ｂに装着された状態を示し、図３（ｂ）は、試料充填部５１ｂがパレット５ｂから分離した状態を示している。試料充填部５１ｂはパレット５ｂに装着可能なるつぼともいえる。
【００３３】
ロボット６は、多軸（６軸）のアーム６１を備える（株）安川電機製のＭＯＴＯＭＡＮ−ＭＨ５Ｌである。ロボット６の可搬質量は、５ｋｇである。ロボット６のアーム６１は先端で物を把持することができる。ロボット６は、作業ステージ２上の運搬トレイの中の袋を掴み、作業ステージ２から開封ステージ３へ移動する動作と、採取トレイ上の試料を採取し、パレット５に設けられた複数の試料充填部５１へ移動し充填する動作と、試料を充填したパレット５を分析装置４へ移動する動作と、分析後のパレット５を取り出す動作を行う。ロボット６の制御はコントロールボックス７が行う。
【００３４】
さらに、試料分析システム１は、排出ボックス８、高圧集塵機９を備えている。排出ボックス８は、分析に必要な試料を採取した後の残りの試料や、試料が封入されている袋を廃棄する箱である。高圧集塵機９は、排出ボックス８中の試料や、パレット５などの試料に触れた工具を洗浄した際の試料を吸引、ろ過する。高圧集塵機９は部屋の外に配置され、室内とはホースなどで接続されている。
【００３５】
また、作業ステージ２、開封ステージ３、分析装置４、パレット５、排出ボックス８は、いずれもロボット６のアーム６１の稼働範囲内に配置されている。分析用コンピュータ１４は、不純物分析管理のためのコンピュータとして用いられる。また、分析用コンピュータ１４にはバーコードリーダ２２が接続されている。試料の分析は２４時間稼働させることができる。ただし、夜間は分析装置４のみの自動運転が行われ、トラブルが発生した場合には、停止したまま待機する事となっている。
【００３６】
図４は、試料分析システム１の制御ブロック図である。図４に示すように、分析用コンピュータ１４のＣＰＵ１４１がバーコード情報の取得、及びデータの管理を実行する。分析装置４の分析装置ＣＰＵ４１が試料の分析を行う。バーコードリーダ２２が読み込んだ試料のデータは、分析用コンピュータ１４の記憶装置に保存され、分析用コンピュータ１４のディスプレイ１４２で確認することができる。分析装置ＣＰＵ４１は、分析装置４において得られた試料の分析結果を分析用コンピュータ１４へ送る。ＣＰＵ１４１は、試料の分析結果をバーコードの情報とリンクして保存する。また、ロボット６の動作はコントロールボックス７に内蔵されたロボットＣＰＵ７１が行う。操作盤１３からの指令に従い、ロボットＣＰＵ７１はロボット６のアーム６１の動作を行う。
【００３７】
分析に係る試料は１００メッシュ以下の粒径とし、大きさ２００ｍｍ×１５０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ７７μｍのポリエチレン、ナイロン、シーラント剤からなる袋に封入されている。試料は、例えば、公開特許２００８−３０４４４１号公報に記載の方法で粉砕された後、上記の袋に詰められたものである。袋には約５０ｇの試料が封入されているが、分析の際には１ｇ（約０．５ｃｃ）の試料を採取する。
【００３８】
次に試料の分析工程についてフロー図を参照しつつ説明する。図５は試料の分析工程を示したフロー図である。
【００３９】
まず、自動分析を始める前に準備（ステップ１）を行う。この準備は人手により行われる。作業員は、試料の情報を分析用コンピュータ１４へ取り込む。試料を封入した袋２０には試料の情報が記載されたバーコード２１がついており、このバーコード２１をバーコードリーダ２２で読み取り、分析する試料の情報を分析用コンピュータ１４へ取り込む。バーコード２１の情報は分析用コンピュータ１４において、下流の工程において得られた試料の分析結果とリンクして管理される。次に、作業員は、バーコード２１を読み込んだ袋２０を運搬トレイ２３へセットする。作業員は、この作業を１００袋分繰り返す。袋２０が１００袋ない場合は、全ての袋２０を運搬トレイ２３へセットする。運搬トレイ２３に袋２０がそろったら、運搬トレイ２３に振動を与え、袋の中の試料を下方へ集める。試料を下方へ集めることにより、後の工程における袋２０の開封がスムーズに行える。作業員は、運搬トレイ２３を作業ステージ２に置く。ここで行うバーコード２１の読み取り作業と、袋２０のセットは６０分以内に完了することが望ましい。
【００４０】
人手による作業が完了すると、ロボット６による試料の分析の工程へ進む。試料の分析工程では初めにロボット６を起動させる。ロボット６は初期動作に１８０秒を要する。このため、上記の作業中に始動ボタンを押しておいてもよい。ロボット６が初期動作を終えると、ロボット６の作業を開始する。
【００４１】
ロボット６はアーム６１の先端を原点位置から作業ステージ２上へ移動する。ロボット６は、作業ステージ２上の運搬トレイ２３にセットされた袋２０を１つ掴み、開封ステージ３へ移動する（ステップ２）。
【００４２】
続いて、ロボット６は、袋２０を開封ステージ３上のクランプ１７に把持させる。このとき、クランプ１７は、袋２０の先端２０ａがクランプ１７の先端１７ａから突き出るように把持する。そして、クランプ１７が把持する袋２０の先端をカッター２４で切削して開封する（ステップ３）。このとき、ロボット６は開封時に袋がぶれてしまわないように袋を固定している。カッター２４は退避位置より水平方向へ前進させ、突き出した袋の先端を開封端が横向きになるようにカットする。
【００４３】
次に、試料を採取トレイ２５へ落下させる。ここでは、クランプ１７を９０度回転させることにより、袋２０の開封端２０ｂを採取トレイ２５へ向け、試料を採取トレイ２５に落下させる。ロボット６はアーム６１の先端に計量さじ２６を持ち、採取トレイ２５上の試料をすくい上げる。ロボット６は、計量さじ２６が袋の端をなぞるように移動して、すりきり一杯の定量分を確保する（ステップ４）。このように、計量さじ２６を備えることにより、試料の正確な量が確保できる。計量さじ２６による試料の確保が済むと、採取トレイ２５上の残りの試料及びクランプ１７が掴んだ袋を排出ボックス８へ投入する。
【００４４】
次に、ロボット６は計量さじ２６をパレット５に設けられた複数の試料充填部５１の１つへ移動し、試料を充填する（ステップ５）。予め、試料充填部５１をパレット５上に座標化しておき、試料充填部５１を示す座標の情報にしたがって、ロボット６が試料充填部５１へ試料を充填することとしてもよい。これにより、試料を充填する作業の精度が向上し、正確な量の試料を試料充填部５１へ充填できる。また、試料の移動中に計量さじ２６内の試料を風防でカバーして、移動中の試料の落下を防止することとしてもよい。
【００４５】
試料充填後、ロボット６は、ブローブース９１へ移動し、コンタミネーションの防止のためエアーブロー９２で計量さじ２６に付着した試料を落とす（ステップ６）。ロボット６は、袋２０を掴み、開封し、試料をパレット５の試料充填部５１に充填する一連の作業が終了したら、再度、運搬トレイ２３上の別の袋２０を掴み、同じ作業を繰り返す。新たな袋２０の試料はパレット５上の別の試料充填部５１へ充填する。この一連の作業のタクトタイムは７４秒であり、１００袋を実行すると、２．１時間を要する。
【００４６】
パレット５に試料がそろった後、パレット５へ振動を与え、パレット５の試料充填部５１内の試料を均等にならす（ステップ７）。この場合、パレット５への振動は、振動テーブル５５によって与えられる（例えば、振動数７０〜１２０（Ｈｚ）、起振力３００〜８００（Ｎ）の振動が３〜１０秒間与えられる）。なお、振動数や起振力、振動時間については、試料の量や粒径等に応じて適宜変更することができる。ここで、蛍光Ｘ線分析においては、Ｘ線を試料に照射して試料から発生する固有Ｘ線（蛍光Ｘ線）を利用した分析を行うため、試料の測定表面が平らであるか否かが分析精度に影響を与える。したがって、上記のようにして試料充填部５１内の試料を均等にならすことで、分析精度を向上することができる。
【００４７】
ここで、パレット５に試料がそろうとは、試料充填部５１の全てに１００袋の試料の充填が完了した場合、あるいは分析するだけの試料の充填が完了した場合をいう。試料が均等にならされたら、ロボット６は分析装置４の扉を開き、パレット５を分析装置４へ入れる（ステップ８）。分析装置４内には、ＸＹテーブルのピン穴があり、ロボット６は、試料充填部５１がピン穴に一致するようにパレット５を配置する。ロボット６は、パレット５の位置決めが終わると分析装置４の扉を閉じる。ロボット６がパレット５へ振動を与える工程から、分析装置４の扉を閉じるまでの時間は１１０秒である。分析装置４の１試料あたりの分析に係る時間は、試料充填部５１間の移動を含め、６分である。すなわち、１００試料分の分析にかかる時間は１０時間である。分析後のデータは分析用コンピュータ１４へ送られ、分析され、その後、分析システムサーバ（図示していない）へ送られて保存される。
【００４８】
ロボット６は分析装置４が分析する間に、別のパレット５に新たに分析する試料を充填し、作り置きしておくことができる。ロボット６は先に実施した分析が終了したら、分析装置４の扉を開き、分析済みのパレット５を取り出す（ステップ９）。続いて、ロボット６は、作り置きしていた（既に振動を与えていた）パレット５を分析装置４へ挿入し、位置決め後、分析装置４の扉を閉じる。このパレット５の入れ替えに要する時間は１４５秒である。分析済みのパレット５は作業員がエアーブローにより洗浄した後、トレイ収容棚に戻される。ここでの試料の作り置きに要する時間は、分析装置４の分析に係る時間内に行われるため、実際には、作業工程に費やす時間を延長するものではない。
【００４９】
２００試料分の分析の作業に要する時間は、人手のかからない自動化している部分だけみると、ロボット６の初期動作に１８４秒、最初のパレットへの試料の充填に２．１時間、最初のパレット５の振動に最大１０秒、パレット５の分析装置４への出し入れに２５５秒、２００試料の分析に２０時間かかるので、２２時間１０分程度で作業が行われる。これに、人手による作業が約１時間で行われるとしても、２００試料分の処理は２４時間以内に完了できる。
【００５０】
従来、作業員が手作業でパレットへ試料を充填していたときには、手作業にかかる時間は、サンプルが２００試料あるとき８．６時間も必要であった。本実施例の分析方法の導入により、人手の作業は、バーコードの読み込みやトレイの洗浄の作業に限られ、１時間程度まで減少した。これにより、人的負担を軽減し、人件費を軽減できる。特に、転炉用のリサイクル原料は多種多様な形状であり、検体も多いため、不純物の把握に費やす作業員の労力と作業時間が膨大になってしまっていたが、本実施例の試料分析方法を導入することにより、転炉用のリサイクル原料の不純物把握が容易になる。これにより、転炉用のリサイクル原料の不純物に起因した操業不良を低減できる。
【００５１】
以上の分析工程における制御のフローについてまとめる。まず、ロボット６等の動作に関する制御の流れを説明する。図６は、ロボット６等の動作に関する制御フローである。ロボット６の動作の制御は、コントロールボックス７のロボットＣＰＵ７１により実行される。初めに、ロボットＣＰＵ７１は、アーム６１に運搬トレイ２３にセットされた袋２０を１つ掴ませ、開封ステージ３へ移動させる（ステップＳ１０２）。次に、ロボットＣＰＵ７１は、アーム６１により袋２０を開封ステージ３上のクランプ１７に把持させる（ステップＳ１０３）。
【００５２】
次に、把持したクランプ１７を回転させ、試料を採取トレイ２５へ落下させる（ステップＳ１０４ａ）。次に、ロボットＣＰＵ７１は、アーム６１に計量さじ２６を持たせ、採取トレイ２５上の試料をすくい上げさせる（ステップＳ１０４ｂ）。そして、ロボットＣＰＵ７１は、試料をすくったアーム６１をパレット５の試料充填部５１の１つへ移動し、充填する（ステップＳ１０５）。試料の充填が済むと、ロボットＣＰＵ７１はアーム６１をブローブースへ移動させ、計量さじ２６に付着した試料を落とし、洗浄する（ステップＳ１０６）。
【００５３】
ステップＳ１０６までの一連の処理を終えると、ロボットＣＰＵ７１は、パレット５に試料がそろっているかどうかを判断する（ステップＳ１０７ａ）。この判断は、運搬トレイ２３上に袋２０があるかどうかで判断してもよいし、予め設定した数量の処理を終えたら、試料がそろったと判断するようにしてもよい。ロボットＣＰＵ７１は、パレット５に試料がそろっていると判断すると、振動テーブル制御部（不図示）に対して指示を出し、振動テーブル５５を振動させ、パレット５を振動させる（ステップＳ１０７ｂ）。この振動により試料充填部５１内の試料が均等にならされると、ロボットＣＰＵ７１は、ロボット６を制御して、パレット５を分析装置４へ入れる（ステップＳ１０７ｃ）。反対に、パレット５に試料がそろっていないと判断すると、再び、ステップＳ１０２へ戻り、試料の開封、充填を行う。ロボットＣＰＵ７１は分析装置４における試料の分析が終了すると、パレット５を取り出す（ステップＳ１０８）。
【００５４】
次に、データの管理に関する制御の流れを説明する。図７は、データの管理に関する制御フローである。データの管理は分析用コンピュータ１４のＣＰＵ１４１により実行される。初めに、ＣＰＵ１４１は試料の封入された袋２０のバーコード情報を取り込む（ステップＳ２０１）。バーコードの読み込みは作業員による人的作業であるが、ＣＰＵ１４１はバーコードリーダ２２により読み込まれたデータを分析用コンピュータ１４に取り込む。次に、分析装置４から試料の分析結果が送信されてくると、ＣＰＵ１４１は試料の分析結果を分析用コンピュータ１４に取り込む（ステップＳ２０２）。試料の分析結果を取り込むと、ＣＰＵ１４１はバーコードの情報と分析結果とをリンク付ける（ステップＳ２０３）。そして、ＣＰＵ１４１は、リンク付けたデータを分析システムサーバへ送信する（ステップＳ２０４）。
（実施例）
【００５５】
上記で説明した試料分析システム１による試料の分析結果の一例を表１乃至表３に示す。試料の分析は１０回行い、それぞれの数値と平均値、最大値、最小値、ｃｖ値を示した。
【表１】
【表２】
【表３】
【００５６】
上記実施の形態において、ロボット６は多軸アームを備える構成であるため、可動範囲内の動作自由度が高い。このため、運搬トレイ２３上の袋２０をつかみ、移動し、クランプ１７に把持させる作業と、試料を採取トレイ２５から採取し、パレット５の試料充填部５１へ移動し充填する作業とを１台で可能としている。このように、本実施例では、１台のロボット６で実行することにより、試料分析システム１の構成費用を抑えることができる。ただし、これらの作業はそれぞれ異なる２台のロボット、例えば、第１ロボットが運搬トレイ２３上の袋２０をつかみ、移動し、クランプ１７に把持させる作業を行い、第２ロボットが試料を採取トレイ２５から採取し、パレット５の試料充填部５１へ移動し充填する作業を実行することとしてもよい。また、ロボットは多軸アームを備えるものでなくともよい。なお、上記実施形態では、振動テーブル５５がパレット５を振動させて、試料充填部５１内の試料を均等にならす場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ロボット６がパレット５を分析装置４に搬送する間に振動することで、試料充填部５１内の試料を均等にならすようにしてもよい。
【００５７】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 試料分析システム
２ 作業ステージ
３ 開封ステージ
４ 分析装置
５、５ａ、５ｂ パレット
６ ロボット
１４ 分析用コンピュータ
１７ クランプ
２０ 袋
２１ バーコード
２３ 運搬トレイ
２５ 採取トレイ
２６ 計量さじ
５１、５１ａ、５１ｂ 試料充填部
５５ 振動テーブル（振動装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業ステージ上の運搬トレイに載せられた、試料が封入された袋を開封ステージに移動し、クランプに把持させ、
前記クランプが把持する前記袋の先端をカッターで切削して開封し、前記試料を採取トレイに落下させ、
前記採取トレイ上の前記試料を採取し、パレットに設けられた複数の試料充填部の１つへ移動し充填する作業を、
試料が封入された袋ごとに繰り返し行い、
前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを分析装置に移動し、分析を実施し、分析後の前記パレットを取り出すことを特徴とする試料分析方法。
【請求項２】
第１ロボットが、前記運搬トレイ上の前記袋をつかみ、移動し、前記クランプに把持させることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
【請求項３】
第２ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することを特徴とする請求項２記載の試料分析方法。
【請求項４】
前記試料充填部が前記パレット上に座標化され、前記試料充填部を示す座標の情報にしたがって、前記第２ロボットが前記試料充填部へ前記試料を充填することを特徴とする請求項３記載の試料分析方法。
【請求項５】
前記第２ロボットは、前記試料の採取に用いる計量さじを備えたことを特徴とする請求項３または４のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項６】
前記第１ロボット及び前記第２ロボットは多軸アームを備えていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項７】
前記第１ロボットと前記第２ロボットは同一のロボットであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項８】
ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
【請求項９】
前記クランプが回転することにより、前記袋の開封端を前記採取トレイへ向け、前記試料を前記採取トレイに落下させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１０】
前記試料充填部は前記パレットに一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１１】
前記試料充填部は前記パレットから分離可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の試料分析方法
【請求項１２】
前記袋には試料の情報を有するバーコードが貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１３】
前記バーコードを読み取り、分析データを不純物分析管理のためのコンピュータに自動取り込みをすることを特徴とする請求項１２記載の試料分析方法。
【請求項１４】
前記試料はリサイクル原料であることを特徴とする請求項１乃至１３記載のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１５】
前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを前記分析装置に移動する前に、前記パレットに振動を与えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１６】
前記振動の振動数が７０〜１２０Ｈｚであることを特徴とする請求項１５記載の試料分析方法。
【請求項１７】
試料が封入された袋が載せられた運搬トレイが設置される作業ステージと、
前記袋の開封と、該袋内の試料を採取トレイへ移す処理とが実行される開封ステージと、
前記試料の分析を行う分析装置と、
前記試料を乗せた状態で分析装置に入れられるパレットと、
前記袋をつかみ作業ステージから開封ステージへ移動する動作と、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、前記パレットに設けられた複数の試料充填部へ移動し充填する動作と、前記試料を充填した前記パレットを前記分析装置へ移動する動作と、分析後の前記パレットを取り出す作業を行うロボットと、
を備えた試料分析システム。
【請求項１８】
前記試料を乗せた状態のパレットが前記分析装置に入れられる前に、当該パレットに振動を与える振動装置を更に備えたことを特徴とする請求項１７記載の試料分析システム。
【請求項１】
作業ステージ上の運搬トレイに載せられた、試料が封入された袋を開封ステージに移動し、クランプに把持させ、
前記クランプが把持する前記袋の先端をカッターで切削して開封し、前記試料を採取トレイに落下させ、
前記採取トレイ上の前記試料を採取し、パレットに設けられた複数の試料充填部の１つへ移動し充填する作業を、
試料が封入された袋ごとに繰り返し行い、
前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを分析装置に移動し、分析を実施し、分析後の前記パレットを取り出すことを特徴とする試料分析方法。
【請求項２】
第１ロボットが、前記運搬トレイ上の前記袋をつかみ、移動し、前記クランプに把持させることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
【請求項３】
第２ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することを特徴とする請求項２記載の試料分析方法。
【請求項４】
前記試料充填部が前記パレット上に座標化され、前記試料充填部を示す座標の情報にしたがって、前記第２ロボットが前記試料充填部へ前記試料を充填することを特徴とする請求項３記載の試料分析方法。
【請求項５】
前記第２ロボットは、前記試料の採取に用いる計量さじを備えたことを特徴とする請求項３または４のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項６】
前記第１ロボット及び前記第２ロボットは多軸アームを備えていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項７】
前記第１ロボットと前記第２ロボットは同一のロボットであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項８】
ロボットが、前記試料を前記採取トレイから採取し、前記パレットの前記試料充填部へ移動し充填することを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
【請求項９】
前記クランプが回転することにより、前記袋の開封端を前記採取トレイへ向け、前記試料を前記採取トレイに落下させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１０】
前記試料充填部は前記パレットに一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１１】
前記試料充填部は前記パレットから分離可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の試料分析方法
【請求項１２】
前記袋には試料の情報を有するバーコードが貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１３】
前記バーコードを読み取り、分析データを不純物分析管理のためのコンピュータに自動取り込みをすることを特徴とする請求項１２記載の試料分析方法。
【請求項１４】
前記試料はリサイクル原料であることを特徴とする請求項１乃至１３記載のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１５】
前記パレットに前記試料がそろった後、前記パレットを前記分析装置に移動する前に、前記パレットに振動を与えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項記載の試料分析方法。
【請求項１６】
前記振動の振動数が７０〜１２０Ｈｚであることを特徴とする請求項１５記載の試料分析方法。
【請求項１７】
試料が封入された袋が載せられた運搬トレイが設置される作業ステージと、
前記袋の開封と、該袋内の試料を採取トレイへ移す処理とが実行される開封ステージと、
前記試料の分析を行う分析装置と、
前記試料を乗せた状態で分析装置に入れられるパレットと、
前記袋をつかみ作業ステージから開封ステージへ移動する動作と、前記採取トレイ上の前記試料を採取し、前記パレットに設けられた複数の試料充填部へ移動し充填する動作と、前記試料を充填した前記パレットを前記分析装置へ移動する動作と、分析後の前記パレットを取り出す作業を行うロボットと、
を備えた試料分析システム。
【請求項１８】
前記試料を乗せた状態のパレットが前記分析装置に入れられる前に、当該パレットに振動を与える振動装置を更に備えたことを特徴とする請求項１７記載の試料分析システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８３６３８（Ｐ２０１３−８３６３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２１２３６８（Ｐ２０１２−２１２３６８）
【出願日】平成２４年９月２６日（２０１２．９．２６）
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月２６日（２０１２．９．２６）
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【Ｆターム（参考）】
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