CN101625252A - 填料接收容器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的方法和根据本发明的装置完成以下功能，借助于一配料分配装置(300)向一接收容器(100)填充来自一存储器(200)的预定目标质量m_z的自由流动的物质，其中所述配料分配装置用于将测量剂量的物质填充到所述接收容器(100)内，所述配料分配装置(300)包括阀(310)，所述阀允许可变地设定从所述存储器(200)到所述接收容器(100)内的质量流

；计时装置(400)，用于确定填充循环开始以外所经历的时间(t)；天平(500)，用于确定所述接收容器(100)内存在的物质的质量(m)；以及控制单元(600)，用于控制所述阀(310)，其特征在于，所述控制单元(600)包含评估模块(610)以及校正模块(620)，其中，至少在所述填充循环过程中的一个时间(t)，所述评估模块(610)完成在所述填充循环结束时的时间(t₂)所述接收容器(100)内将要出现的质量

的评估，其中所述评估是基于这样的假设，即从所述时间(t)，所述阀(310)根据预定的关闭分布曲线被关闭，而所述填充循环在所述时间(t₂)完成；并且所述校正模块(620)将在所述时间(t)评估的质量

与目标质量(m_z)对比，并且如果发现所评估的质量

小于目标质量(m_z)，则所述阀(310)被控制成与在所述时间(t)出现的所述质量流

相关的开口将被更长地维持一差别时间段(Δt)，和/或所述时间(t)的所述质量流

被增加。

Description

填料接收容器的方法和装置

技术领域

本发明涉及向接收容器、在此也称为目标容器填充来自存储器的预定目标量的自由流动物质的方法和装置。

背景技术

这种填充装置尤其用于分配例如药物领域中所需的小量配料。接收容器通常安置在天平上，从而称重从配料分配装置(dosage-dispensing device)发出的物质的质量，从而物质根据特定的配方随后进一步被处理。

测量剂量的待分配的物质例如在一源容器或存储器内被保持，其中所述源容器或存储器装有配料分配头。现在旨在通过配料分配装置的开口分发配料物质，从而在填充过程的结束时，在接收容器内出现预定目标质量的物质。关键点在于，在接收容器内实际出现的质量应该尽可能精确地等于预定的目标质量，并且目标质量被精确地限定。另外重要的是，填充过程可以以最短可能的时间实现。

现有技术提供了基于所分配的物质的容积测量值的配料分配方法。对于物质密度ρ、阀的可变的开口横截面A以及物质的合输送流速u，接收容器内的物质的质量m_z可写为：

$m_z=\underset{t_{\mathrm{auf}}}{\overset{t_{\mathrm{zu}}}{\text{\∫}}}\stackrel{\·}{m}\left(t\right)\mathrm{dt}=\underset{t_{\mathrm{auf}}}{\overset{t_{\mathrm{zu}}}{\∫}}\mathrm{\ρ}\stackrel{\·}{V}\left(t\right)\mathrm{dt}=\underset{t_{\mathrm{auf}}}{\overset{t_{\mathrm{zu}}}{\∫}}\mathrm{\ρ}\left(\mathrm{Au}\right)\left(t\right)\mathrm{dt}=\underset{t_{\mathrm{auf}}}{\overset{t_{\mathrm{zu}}}{\∫}}\mathrm{\ρA}\left(t\right)u(A,h,d,...)\mathrm{dt}$

输送流速u尤其受到多个影响因素的影响，例如阀的开口面积A、由于存储器内的物质的填充面高度h所导致的静压、以及诸如粉末颗粒尺寸d的物质的流变特性。通常流变特性非常复杂，并且受到仅仅以受限的精度知道的多种影响因素的影响。例如，很难考虑到在流动过程开始时出现在Bingham中的延迟的流动。特别地在粉末物质的配料填充时，诸如颗粒尺寸、含水量和各个颗粒的表面特性的因素是非常重要的。

在美国专利公开文献No.6380495B1中公开了一种在配料填充过程中从存储器输送到接收容器内的目标质量的精度的优化方法。在根据该专利公开文献的方法中，在存储器与接收容器之间设置的阀首先以其最大的开口被保持打开特定的时间段，并然后被骤然关闭。在填充的过程中，接收容器内物质的重量由一天平被监测。在这种情况中出现不正确性是由于以下原因，即为了关闭阀需要特定的时间量、以及在填充的过程中在阀与接收容器之间自由掉落有材料。因此，在骤然关闭阀时由天平所表明的质量小于在填充过程结束之后在接收容器内出现的最终质量。该误差通过最小二乘递归方法(a recursive methodof least squares)被确定并以填充循环的连续迭代被校正。在此所出现的问题是阀的骤然关闭。在骤然关闭的过程中，正在被分配的物质暴露于附加的力。特别在诸如精细化学品或药物的敏感性物质正被分配时，重要的是物质被尽可能温和地被处理并暴露于尽可能小的应力。否则，物质特性将出现意想不到的变化，也就是说物质可以受到损害。骤然的关闭还可以使得材料致密。这种致密可以改变材料特性，并因而改变材料的流动特性，这将消极地影响填充过程的重复性。另一问题在于，在第一次填充循环中，没有之前的填充循环的数据可用。因此，不可能实现对于第一次填充循环的校正，这可以导致最终填充品质的误差。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种方法和装置，以向接收容器填充来自存储器的预定目标量的自由流动物质，从而使得在待输送的物质上存在最小可能量的应力，并提供最佳可能的准确性。

该目的通过具有独立权利要求特征的方法和装置实现。在从属权利要求中可以发现其它有利的实施例。

根据本发明的方法和根据本发明的装置实现了这样的功能，即借助于一配料分配装置向一接收容器填充来自一存储器的预定目标质量m_z的自由流动的物质，其中所述配料分配装置用于将测量剂量的物质填充到所述接收容器内。所述配料分配装置设有阀，所述阀允许可变地设定从所述存储器到所述接收容器内的质量流

。所述配料分配装置还包括计时装置，用于确定填充循环开始以来所经历的时间t；天平500，用于确定所述接收容器内存在的物质的质量m；以及控制单元，其具有用于控制所述阀的阀控制模块。所述控制单元包含评估模块以及校正模块，其中，

至少在所述填充循环过程中的一个时间t，所述评估模块完成在所述填充循环结束时的时间t₂所述接收容器内将要出现的质量

的评估，其中所述评估是基于这样的假设，即从所述时间t，所述阀根据预定的关闭分布规律被关闭，而所述填充循环在所述时间t₂完成；并且

所述校正模块将在所述时间t评估的质量

与目标质量m_z对比，并且如果发现所评估的质量小于目标质量m_z，则所述阀被控制成与在所述时间t出现的所述质量流

相关的开口将被更长地维持一差别时间段Δt，和/或所述时间t的所述质量流被增加。

在这种结构中有利的是，不同的影响因素通过校正模块被补偿。可能的影响因素例如是流动过程的开始时的延迟、物质的具体的流变特性、存储器内的材料的填充高度、阀的几何形状特性、或诸如颗粒尺寸的材料特性。

本发明的另一优点在于有毒物质剂量的分配，提供了自动实现分配过程的可能性。这减小了从事该过程的人接触有毒物质的可能性。

在上下文中术语“关闭分布规律”指的是质量流

从填充循环过程中的任意选择的时间t至填充循环结束时的时间t₂的下降。在填充循环结束时的时间t₂，阀被足够长地关闭从而没有其它量的质量m可以从阀流出，而所述阀并未被骤然关闭。关闭过程中的质量流

的分布曲线可以是任意形状。然而，为了简化，在大多数情况中设置成质量流

在阀的关闭过程中线性减小。

优选地，可以借助于阀的可变的开口横截面A实现质量流

的可变的设定。

特别地，可以借助于螺旋输送器利用变化的转速实现质量流

的可变的设定。

在理想的情况中，可以借助于旋转搅拌机构利用变化的转速实现质量流的可变的设定。

在本说明书的上下文中，打开阀的过程被理解为意味着质量流的连续增加。质量流

的增加可以例如通过以下措施实现，即扩大阀的开口横截面A、增加螺旋输送器的转速、和/或增加旋转搅拌机构的转速。

评估模块优选利用来自前期填充循环的数据。相关的数据例如包括与完成填充循环所需的时间t₂有关的信息、开口横截面的时间积分或在配料分配过程结束时在接收容器内出现的实际重量m(t₂)。特别重要的因素是该数学表达式 $f_a=\frac{m\left(t_2\right)}{\underset{t_1}{\overset{t_2}{\∫}}A\left(t\right)\mathrm{dt}},$ 其被称为称重当量，并由开口横截面的时间积分以及在配料分配过程结束时在接收容器内出现的实际重量m(t₂)组成，这是因为该表达式隐含地表达了流动特性，例如填充循环开始时的延迟流以及随着减小存储器内包含的物质的填充高度h而导致的静压的减小。因而，例如，阀的几何形状、物质的密度ρ以及物质的流的延迟对称重当量f_a具有重要的影响。例如，在粉末物质的情况中，颗粒尺寸、颗粒尺寸分布、颗粒的形状以及颗粒的表面特性可以被考虑到称重当量f_a中。各颗粒在阀打开时的位置也可以影响称重当量f_a。出于这些原因，称重当量f_a优选在评估重量m(t₂)时被使用。在前期填充循环中获得的这些流参数的值可以被存储在一存储器模块中，尤其存储在RFID标签(基于射频的识别装置)中，并在随后的填充循环中被使用。特别有利的是将RFID标签附着至存储器，这是因为这样确保了存储器内的物质与在RFID标签内存储的数据直接相联系。

在第一次填充循环中，没有数据可从前期填充循环得到。为了避免超过期望的目标质量m_z，因此必须缓慢地完成第一次填充循环。在第一次填充循环之后，存在可用于对随后的填充循环进行评估的数据。

特别有利的是，在填充循环中，阀精确地打开一次并且精确地关闭一次。特别在分配敏感性物质时，这一点是特别重要的，这是因为在这种情况中，所分配的物质(例如在医药领域中或精细化学品制造中所用的那种物质)暴露于最小可能量的应力。如果阀被多次打开和关闭，则物质以及特别待分配的粉末颗粒可以被暴露于剪切力，其中所述剪切力可导致物理特性的不期望的改变并因而可以造成对于物质的损害。

同样，阀的平滑、连续的打开和关闭运动可有助于物质的缓和的处理。在上下文中连续的打开运动被理解为意味着阀的开口横截面的连续加宽，即

A(t)≤A(t^*)，对于t≤t^*的任何值。

类似地，在阀的关闭时，阀的开口横截面连续地变小，即

A(t)≥A(t^*)，对于t≥t^*的任何值。

为了简化打开和关闭过程，阀以步进运动的方式被打开和关闭。

有利地，在填充过程中在天平测量到目标容器内的物质的质量m至少等于目标质量m_z的三分之一时完成评估模块的第一次使用。在这种情况中，阀可以没有校正地以预设的方式以相对快的速度打开，目标质量m_z的第一部分可以相对快速地被填充。在填充过程即将结束时，更加有利的是以缓慢的和受控的方式将物质填充到接收容器内，从而确保在填充过程结束时在接收容器内出现的物质的量尽可能精确地等于目标质量m_z。为此原因，同样有利的是仅仅在填充目标质量m_z的最后三分之二的阶段完成借助于校正模块实现的校正，和/或有利的是仅仅在阀关闭的阶段使用校正模块。

反复地利用校正模块具有积极的效果，这是因为这允许在重复的情况中调整所评估的质量与在接收容器内实际出现的质量之间的差。特别地在填充过程即将结束时，在质量流已经相对较慢时，校正模块应该反复地被应用。这允许非常精确地达到目标质量m_z，并确保没有过量的质量被输送到接收容器内。因而避免了超过目标质量m_z的危险。

根据本发明的方法尤其用于粉末或液体物质剂量的填充。液体物质通常具有复杂的流变特性，并且在大多数情况中具有非牛顿特性。所感兴趣的目标质量大体上是在0.5mg与5000mg之间的范围内。然而，还可以利用该方法分配较小的或较大的质量的剂量。

在有利的实施例中，阀包括具有环形开口横截面的出口以及关闭元件，其中所述出口和所述关闭元件在一共用轴线上设置，关闭元件可相对于所述壳体绕所述共用轴线旋转，并适于沿所述共用轴线平移运动进入所述开口并从所述开口平移运动出，所述关闭元件具有圆柱形关闭部和输送部，从而通过所述关闭元件的平移运动，所述阀可以被打开和关闭。

利用前述结构，有利的是通过所述关闭元件的步进式平移运动而打开和关闭阀。

有利的是，关闭元件的输送部具有可变的开口横截面A。在这种情况中，移动经过所述阀的质量流

的大小与所述阀的关闭元件的位置直接相关。理想地，所述关闭元件的沿长度方向的平移位置L与阀的开口横截面直接相关，即A＝A(L)。取决于阀的结构，在关闭元件的平移位置L、开口横截面A与质量流

之间可以存在直接成比例的关系：

$\mathrm{\ΔL}\∝\mathrm{\ΔA}\∝\stackrel{\·}{m}.$

然而，在实际的情况中通常不能应用这种直接成比例的关系，这是因为诸如颗粒尺寸、流过程开始时的延迟或类似因素的材料特性也可以影响直接成比例的关系。然而，可以考虑这样的规则，即较大的开口横截面与较大的质量流相关联。

理想地，为了打开和关闭阀，关闭元件以同样大小的平移步ΔL移动。因而，打开和关闭阶段沿开口横截面A的同一时间分布规律运行，因而在阀的打开阶段中出现的误差可以由阀的关闭阶段中出现的误差补偿。例如，如果在已经经过关闭元件的平移位置L₁之前物质由于粉末颗粒尺寸和/或阀几何形状而并不开始流动，则可以想像到在关闭阶段，在再次经过平移位置L₁之后，将没有更多的材料从阀发出。

有利的是使用可以以可变转速ω旋转的关闭元件，其中转速ω与经过阀的质量流

直接相关。

还有利的是，阀装备有击打机构，击打利用可变的击打频率F直接作用在已经打开的阀上。在这种结构中，击打频率F与经过阀的质量流

直接相关，并且击打频率的增加导致了增加的质量流

。击打可以是沿轴线的方向以及垂直于关闭元件的轴线的方向。

此外，击打可以直接作用在阀的关闭元件上和/或阀的壳体上。

旋转运动以及击打的有利作用是，可以抵消阀的阻塞和/或粉末桥(powder bridge)的形成。在这种情况中，粉末自由降低的能力可以被维持或提高。

控制单元可以部分地或者整个作为基于计算机的系统而实现。

附图说明

通过在附图中示意性示出的实施例以下说明用于填充接收容器的方法和装置，其中：

图1是根据本发明用于填充接收容器的装置的示意图；

图2示出了具有阀壳体和关闭元件的阀；

图3示出了体现了填充循环的理想时间分布规律的曲线；

图4示出了体现了填充循环的另一理想时间分布规律的曲线，其中阀被打开至其最大开口横截面A_max；

图5示出了体现针对根据本发明的不同的理想的填充循环的开口横截面的时间分布曲线；并且

图6是曲线图，分别说明了开口横截面A、击打频率F以及转速ω对于质量流

的影响。

具体实施方式

图1示出了接收容器100，其中所述接收容器可以借助于配料分配装置300被填充在存储器200内保持至填充高度h的物质。配料分配装置300与一计时装置400相连，因而可以确定从填充循环的开始所经历的时间，并且体现所测量的时间的信号被传递至控制单元600。接收容器在天平500上设置，从而可以确定接收容器100内出现的物质的重量。体现所测量的重量或质量的信号同样可以被传递至控制单元600。在控制单元600内，时间信号和质量信号彼此相互被关联，从而结果体现了质量m(t)，其中所述质量m(t)在从配料分配循环开始的特定的经历时间t处出现。

理想地，阀310将打开得越来越大，直至接收容器100保持期望目标质量m_z的一半。另外在理想的情况中，阀310将随后被再次关闭，这是在另一半的期望目标质量被输送到接收容器100中时完成的。在这个过程中，阀310应该尽可能快地和尽可能大地打开和关闭，从而实现针对填充循环的最可能短的时间。由此带来的问题是，并不知道在时间t时接收容器100内的质量m(t)，这是因为由天平500所产生的称重信号由于多方面因素而被延迟。例如，在阀310与接收容器100、更具体地讲接收容器100内的物质的表面高度之间的高度间隔H中自由掉落的质量并不由天平500记录。此外，天平需要特定的时间量，以产生稳定的称重结果。这些不准确性使得必须借助于评估模块610评估在时间t接收容器100内的质量m(t)，其中所述评估模块被包括在控制单元600内；并基于由所述评估模块610所获得的数据借助于校正模块620来校正阀的控制，其中所述校正模块同样被包含在控制单元600内。

从评估模块610，在填充循环的过程中至少在一个时间t获得质量

的评估结果，其中所述质量

被预测为在填充循环结束时的时间t₂接收容器100内的质量，其中评估是基于这样一种假设，即从时间t开始，阀310根据假设的关闭分布规律被关闭。校正模块620将针对时间t评估的质量

与目标质量m_z对比，并且如果针对填充循环结束时的当前的质量评估值

小于目标质量m_z，则阀310被控制成，与在时间t出现的质量流有关的开口将被维持更长的时间差段Δt，和/或时间t的质量流

将被增加。质量流

的这种增加例如可以通过以下措施实现，扩大阀的开口横截面A、增加螺旋输送器的旋转速度、增加转速ω和/或增加击打频率F。

为了确定所评估的在填充循环结束时接收容器100内的质量

必须清楚时间t时接收容器100内存在的质量。为此目的可以利用由天平500所测量的质量m(t)。然而，特别地在填充少量质量时，称重信号的延迟导致了不可容许的不正确性。为此原因，尤其是在填充循环的开始由天平500所测量的质量m(t)是不可信的。实际上，使用评估的质量

可以将质量的评估基于阀开口的已经完成部分的时间分布的积分

其中所述积分由一校正因数f_a加权：

$\tilde{m}\left(t\right)=f_a\·\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}A\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}.$

因数f_a也被称为称重当量(weight equivalent)，并必须被评估或借助于来自前期填充循环的数据被确定。可以如下确定f_a： $f_a=\frac{m\left(t_2\right)}{\underset{t_1}{\overset{t_2}{\∫}}A\left(t\right)\mathrm{dt}}.$

间接引入称重当量的特性为粉末密度、颗粒尺寸和阀310的几何形状。理想地，每次配料循环之后重新确定当量，其存储在一记忆存储器内并用于下一次配料循环。这增加了每次配料循环的f_a的精度。

尤其在配料循环的开始重要的是接收容器内的质量的评估，这主要是因为称重信号的延迟输出。配料循环进行得越快，则由天平所测量的质量m(t)的准确性就越高。在填充过程的提前的阶段，由天平500所测量的质量m(t)因而还可以用于确定质量

例如由以下公式提供了用于确定质量的一种可能：

$\tilde{m}\left(t\right)=f_b\·f_a\·\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}A\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}+(1-f_b)\·m\left(t\right)---\left(1\right)$

其中，f_b是称重因数，其大于零并小于或等于一。从该公式可以看出，对于f_b＝0而言，仅仅称重信号被用于确定质量

对于f_b＝1而言，仅仅基于开口面积的时间积分以及基于称重当量的评估值被用于确定质量

如果0＜f_b＜1，则由称重信号以及评估值来确定质量确定f_b的一种可能性是基于以下的判据：

在 $\tilde{m}\left(t\right)<1/2m_z$ 的情况中，f_b被确定为 $f_b=\frac{\tilde{m}\left(t\right)}{m_z};$

否则，如果 $\tilde{m}\left(t\right)>1/2m_z,$ 则f_b被确定为 $f_b=\frac{m\left(t\right)}{m_z};$

另外，如果 $\tilde{m}\left(t\right)=1/2m_z,$ 则f_b被确定为f_b＝1/2。

这意味着，填充循环进行得越长，则天平500的称重信号就被考虑得越多。

基于所评估的质量

可以评估在填充循环结束时将在接收容器内出现的质量这种评估例如是基于阀的开口面积的时间积分。现在可以由以下公式得到评估值

$\tilde{m}(t,t_2)=\tilde{m}\left(t\right)\&CenterDot;\frac{\underset{t_1}{\overset{t}{\&Integral;}}A\left(\mathrm{\&tau;}\right)\mathrm{d\&tau;}+\underset{t}{\overset{t_2}{\&Integral;}}A\left(\mathrm{\&tau;}\right)\mathrm{d\&tau;}}{\underset{t_1}{\overset{t}{\&Integral;}}A\left(\mathrm{\&tau;}\right)\mathrm{d\&tau;}}---\left(2\right)$

这种评估取决于理想的假设，即阀以最可能快的速度被关闭。填充循环的结束时间t₂可以由已经经历的时间t以及关闭阀310所需的时间Δt被确定：

t₂＝t+Δt。

对于该估计，大体取决于这样一种假设，即在填充循环的开始阀310可以利用与其在填充循环结束时关闭时相同的速度精确地被打开。

如果所计算的评估值

小于期望的目标质量m_z，则校正模块620将可以补偿这种差异，这是通过将阀保持打开更长时间和/或增加经过阀的质量流

而实现的。

在填充循环的其它阶段中，这种校正可以反复地被完成。在这种情况中，所分配的质量朝向所期望的目标质量收敛。这种朝向所期望的目标质量m_z的收敛体现了根据本发明的方法的明显的优点。尤其提供了这样一种可能性，即补偿影响精度的因素，这些因素例如可以由填充高度h的改变、阀的几何形状或流的延迟开始而造成。随着时间出现的流动特性的变化同样可以以这种方式补偿。例如，在第一次填充循环中，填充高度h高于随后的填充循环，结果导致了第一次填充循环中的更高的静态压力以及因而更高的排出速度。

图2示出了阀310，其中所述阀包括壳体311和出口312，所述出口具有圆形横截面。在阀310内设置关闭元件313。关闭元件313具有圆柱形关闭部314和输送部315。出口312和关闭元件313在一共用轴线上设置，并且关闭元件313适于实现绕共用轴线的旋转运动350以及沿共用轴线的平移运动340。这允许关闭元件313移入出口312并从出口312移出。关闭元件313的旋转运动350和平移运动340借助于一驱动机构而产生，其中所述驱动机构通过一连接元件316而连接至关闭元件313。在阀壳体311与关闭元件313之间设置重置元件318，所述重置元件允许关闭元件313被重置到其初始位置。该重置元件318优选是一闭合弹簧。闭合弹簧的重置运动通过一止挡件317被限制。

在关闭元件313与阀壳体311之间形成一中空的空间，所述中空的空间用作为用于待分配的物质的存储器200。在关闭元件313以平移运动340移动时，待分配的物质从存储器200借助于关闭元件313的输送部315经过出口312从阀310排出而进入接收容器100。

阀310装备有存储器模块320，其中所述存储器模块用于储存数据。该存储器模块320例如允许储存待分配的物质的材料特性和/或来自前期填充循环的流参数。存储器模块320在阀壳体311上设置或者被封闭在阀壳体311内。

对于理想的填充循环分布规律，图3示出了开口横截面A、由天平所测量的质量m以及评估的质量

的相应的时间分布曲线。在这种理想的情况中，开口横截面A增加直至精确一半的期望的目标质量m_z在接收容器100内出现的程度。然而，开口横截面A连续地减小，而另一半的期望的目标质量m_z被输送到目标容器100内。这种填充循环是基于这样的假设，即针对开口横截面A的在打开和关闭阶段的对应的时间分布曲线如果不考虑相反的方向话是相同的。因而，在阀310关闭的情况中，接收容器100精确地保持期望的目标质量m_z。由于称重信号的延迟，天平仍未表明目标质量m_z。因此，针对在目标容器100内实际出现的质量必须评估为

在理想化的填充循环中并不考虑在实际填充循环中真实出现的、并例如由壳颗粒尺寸的影响或存储器内的填充高度所造成的误差。

图4示出了填充循环的另一理想化的时间分布曲线，其中，阀被打开至其最大开口横截面A_max。从时间t₁，阀310被连续打开，也就是说，开口横截面A连续增加。在时间t₁+Δt，达到最大开口横截面A_max。随后，根据公式(1)在不同的时间确定接收容器100内出现的质量的评估值

基于借助于公式(2)针对预测将在填充循环结束时在接收容器内出现的质量实现评估如果发现

处于目标质量m_z的容许区间内，也就是说如果 $m_z\&le;\tilde{m}(t,t_2)-\mathrm{\&epsiv;},$ ε＞0，则阀310被关闭。阀310的关闭通过在由t₂-Δt至t₂的时间区间内开口横截面A的线性减小而实现。

在所示出的填充循环中，开口横截面A根据直线时间分布曲线而增加和减小。然而，还可以想到的是以不同的方式增加和减小开口横截面A。特别地，这种增加和/或减小可以以步进的方式实现。

图5示出了根据本发明针对不同理想化的填充循环的开口横截面A的时间分布曲线。

曲线A1示出了与其它填充循环相比、如图3所示的填充循环中的开口横截面A的理想化的时间分布曲线。

曲线A2同样体现了如图3所示的填充循环中开口横截面A的理想化的时间分布，待分配的物质的差异表现出在填充循环的开始的延迟流。因此，在物质可以开始流动之前，阀310必须首先打开一定量ΔA的开口的横截面面积。该延迟流例如由粉末物质中的颗粒尺寸或由其它流变特性造成的。如果图2的阀310被使用，那么在开口横截面A与关闭元件313的平移运动340之间存在直接的相关性。

曲线A3和A4同样示出了延迟流。

曲线A3示出了对于根据本发明填充循环的开口的横截面面积A的时间分布。在该填充循环中，开口横截面A通过打开阀310而被增加，直至所期望的目标质量m_z的一部分在接收容器100内出现。理想地，该部分大于目标质量m_z的三分之一，并且该部分必须小于目标质量m_z的二分之一。如果在打开阀310时在接收容器100内已经出现了目标质量m_z的二分之一，并且由于阀310的关闭不能快于其打开的假设，则这将意味着目标质量m_z的超越将不能再被校正。为了尽可能快地完成配料分配过程，建议以尽可能最高的速度完成阀310的打开。然而，关闭应该被较缓慢地完成，这是因为这有助于朝向期望的目标质量m_z的更加精确的收敛。在阀310的关闭中，校正模块620被重复地应用，在这种情况中通过增加开口横截面A并因而通过将质量流

增加量

而实现校正。在阀310关闭时，接收容器100将准确地保持期望的目标质量m_z。借助于公式(1)和/或评估从天平500的称重信号可以确定接收容器100内出现的质量m。

曲线A4示出了针对根据本发明的另一填充循环的开口横截面A的时间分布。在曲线A4内，待填充的配料量大于曲线A1、A2或A3中的情况。因此，阀310需要被打开至最大的开口横截面A_max。最大横截面A_max的开口被维持，直至期望的目标质量m_z的一部分在接收容器100内出现。理想地，如曲线A2所示，该部分大于目标质量m_z的三分之一，并且该部分必须小于目标质量m_z的二分之一。在曲线A4内，这通过在时间区间Δt_a内维持最大开口横截面A_max而实现。随后，通过减小开口横截面A而再次关闭阀310。在阀的关闭中，应用校正模块620。在这种情况中通过将阀310更长时间地保持打开一差异时间区间Δt_b而实现校正。校正以这样一种方式实现，即在阀310被关闭时，接收容器100精确地保持期望的目标质量m_z。

在图3、4和5中所示的填充循环的质量流仅仅通过改变开口横截面A而实现。然而，存在影响质量流

的其它方式。例如可以通过击打阀310而控制质量流

在这种情况中，击打频率F与质量流

相关。另外，如果根据图2的具有关闭元件313的阀310被使用，则质量流

还可以通过改变关闭元件313的转速ω而被控制。

如图6所示的曲线分别表明了在填充循环的过程中开口横截面A的改变、击打频率F的骤涌、以及转速ω的骤涌的反应。在理想情况中这些状况的叠加导致了质量流

的所示出的时间分布。各曲线表明开口横截面A以及击打频率F和转速ω都对质量流的时间分布产生影响。

尽管本发明已经通过示意性实施例被说明，但是应该清楚的是通过本发明的启示可以产生多个其它的可选实施例，例如通过将各个实施例的特征彼此相互组合和/或通过将各示意性实施例的各个功能单元互换。例如，如曲线A3所示的通过质量流的增加而实现的校正可以与将阀保持打开更长时间的内容结合。还可以想到的是利用允许可变设定质量流的任何其它类型的阀。

附图标记列表

100接收容器、目标容器

200存储器

300配料分配装置

310阀

311阀壳体

312阀的出口

313关闭元件

314圆柱形关闭部

315关闭元件的输送部

316连接元件

317止挡件

318重置元件

320存储器模块

340关闭元件的平移运动

350关闭元件的旋转运动

400计时装置

500天平

600控制单元

610评估模块

620校正模块

所使用的符号列表

A    开口横截面

A_max 最大开口横截面

d    颗粒尺寸

f_a     称重当量

f_b     称重因数

F      击打频率

h      存储器内的物质的填充高度

H      存储器内的物质的掉落高度

L      关闭元件的平移运动的长度

m      质量

$\stackrel{\&CenterDot;}{m}=\frac{\mathrm{dm}}{\mathrm{dt}}$ 质量流

时间t的评估质量

质量的可能的评估

m_z     目标质量

t      填充循环过程中的任一时间点

t₁     填充循环的开始时间

t₂     填充循环的结束时间

Δt_a   时间区间

Δt_b   另一时间区间

ε     误差

ω     转速

Claims (22)

1.一种填充方法，其借助于一配料分配装置(300)向一接收容器(100)填充来自一存储器(200)的预定目标质量(m_z)的自由流动的物质，其中所述配料分配装置用于将测量剂量的物质填充到所述接收容器(100)内，所述配料分配装置(300)包括阀(310)，所述阀允许可变地设定从所述存储器(200)到所述接收容器(100)内的质量流(

)；计时装置(400)，用于确定填充循环开始以来所经历的时间(t)；天平(500)，用于确定所述接收容器(100)内存在的物质的质量(m)；以及控制单元(600)，用于控制所述阀(310)，其特征在于，所述控制单元(600)包含评估模块(610)以及校正模块(620)，其中，

至少在所述填充循环过程中的一个时间t，所述评估模块(610)完成在所述填充循环结束时的时间t₂所述接收容器(100)内将要出现的质量

(t，t₂)的评估，其中所述评估是基于这样的假设，即从所述时间t开始，所述阀(310)根据预定的关闭分布规律被关闭，而所述填充循环在所述时间t₂完成；并且

所述校正模块(620)将在所述时间t评估的质量

(t，t₂)与目标质量m_z对比，并且如果发现所评估的质量

(t，t₂)小于目标质量m_z，则所述阀(310)被控制成与在所述时间t出现的所述质量流

相关的开口将被更长地维持一差别时间段Δt，和/或所述时间t的所述质量流

被增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述阀(310)的可变开口横截面A实现所述质量流

的可变设定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于螺旋输送器和/或旋转搅拌机构利用可变的转速实现所述质量流

的可变设定。

4.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述评估模块(610)利用由前期填充循环已知的数据而评估所述质量

(t，t₂)。

5.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述由前期填充循环已知的数据包括完成填充循环所需的时间t₂；所述开口横截面的时间积分

和/或在配料分配过程结束时在所述接收容器内出现的实际重量m(t₂)。

6.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，在填充所述接收容器(100)的过程中，所述阀(310)精确地打开一次并精确地关闭一次。

7.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述阀(310)以连续运动的方式打开和/或以连续运动的方式关闭。

8.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述阀(310)以步进运动的方式打开和/或以步进运动的方式关闭。

9.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，在由所述天平(500)表明的质量m的大小为所述目标质量m_z的至少三分之一时，使用所述评估模块(610)。

10.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述校正模块(620)在所述阀关闭时被使用。

11.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述校正模块(620)反复地被使用。

12.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述阀(310)包括壳体(311)、具有圆形开口横截面的出口(312)以及关闭元件(313)，所述出口(312)和所述关闭元件(313)在一共用轴线上设置，所述关闭元件(313)绕所述共用轴线相对于所述壳体(311)旋转、并且沿所述共用轴线以平移运动的方式滑入所述出口(312)和从所述出口滑出，所述关闭元件(313)包含圆柱形关闭部(314)和输送部(315)，从而通过所述关闭元件(313)的平移运动(340)，所述阀(310)被打开和关闭。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述阀(310)通过所述关闭元件(313)的步进式平移运动被打开和/或关闭。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过将所述关闭元件(313)移动相同大小的平移步ΔL，所述关闭元件(310)被打开和/或关闭。

15.根据权利要求12至14任一所述的方法，其特征在于，所述关闭元件的输送部(315)具有可变的开口横截面A，并且所述关闭元件(313)的平移距离L与所述阀的开口横截面A直接相关。

16.根据权利要求12至15任一所述的方法，其特征在于，所述关闭元件(313)以可变的转速ω旋转，所述转速ω与移动经过所述阀(310)的质量流

直接相关。

17.根据权利要求12至16任一所述的方法，其特征在于，所述阀(310)装备有一击打机构，可变击打频率F的击打被引到已经打开的阀，并且所述击打频率(F)与移动经过所述阀(310)的质量流

直接相关。

18.一种填充装置，所述填充装置适于借助于一配料分配装置(300)向一接收容器(100)填充来自一存储器(200)的预定目标质量m_z的自由流动的物质，其中所述配料分配装置用于将测量剂量的物质填充到所述接收容器(100)内，所述配料分配装置(300)包括阀(310)，所述阀允许可变地设定从所述存储器(200)到所述接收容器(100)内的质量流

；计时装置(400)，用于确定填充循环开始以来所经历的时间t；天平(500)，用于确定所述接收容器(100)内存在的物质的质量m；以及控制单元(600)，用于控制所述阀(310)，其特征在于，所述控制单元(600)包含评估模块(610)以及校正模块(620)，其中，

至少在所述填充循环过程中的一个时间t，所述评估模块(610)操作成完成在所述填充循环结束时的时间t₂所述接收容器(100)内将要出现的质量(t，t₂)的评估，其中所述评估是基于这样的假设，即从所述时间t，所述阀(310)根据预定的关闭分布规律被关闭，而所述填充循环在所述时间t₂完成；并且

所述校正模块(620)操作成将在所述时间t评估的质量

(t，t₂)与目标质量m_z对比，并且如果发现所评估的质量

(t，t₂)小于目标质量m_z，则所述阀(310)被控制成与在所述时间t出现的所述质量流

相关的开口将被更长地维持一差别时间段Δt，和/或所述时间t的所述质量流

被增加。

19.根据权利要求18所述的填充装置，其特征在于，所述阀(310)包括壳体(311)、具有圆形开口横截面的出口(312)以及关闭元件(313)，所述出口(312)和所述关闭元件(313)在一共用轴线上设置，所述关闭元件(313)绕所述共用轴线相对于所述壳体(311)旋转、并且沿所述共用轴线以平移运动的方式滑入所述出口(312)和从所述出口滑出，所述关闭元件(313)包含圆柱形关闭部(314)和输送部(315)，从而通过所述关闭元件(313)的平移运动(340)，所述阀(310)被打开和关闭。

20.根据权利要求19所述的填充装置，其特征在于，所述关闭元件的输送部(315)具有可变的开口横截面A，并且所述关闭元件(313)的平移距离L与所述阀的开口横截面A直接相关。

21.根据权利要求18至20任一所述的方法，其特征在于，所述关闭元件(313)以可变的转速ω旋转，所述转速ω与移动经过所述阀(310)的质量流

直接相关。

22.根据权利要求18至21任一所述的方法，其特征在于，所述阀(310)装备有击打机构，所述击打机构操作成将可变击打频率F的击打引到已经打开的阀，并且所述击打频率F与移动经过所述阀(310)的质量流

直接相关。

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