CN108780001A

CN108780001A - 用于计量物质的设备

Info

Publication number: CN108780001A
Application number: CN201780016035.6A
Authority: CN
Inventors: 罗尔夫·盖莱; 帕斯卡·查普尤斯; 马库斯·辛德
Original assignee: Chemspeed Technologies AG
Current assignee: Chemspeed Technologies AG
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2037-03-02
Also published as: CN108780001B; KR102312068B1; JP6814812B2; WO2017152293A1; CA3016817A1; EP3427016B1; US20190078928A1; JP2019507872A; CA3016817C; CH712196A2; KR20180121529A; US10760945B2; EP3427016A1

Abstract

用于计量到目标容器(Z)中的物质的设备包括可拾取和释放计量工具(40)的抓取工具(30)和秤(50)。计量工具(40)被构造成粘性体，尤其以小玻璃棒的形式，该粘性体例如通过浸入物质(S)中而被物质(S)润湿，使得少量的可由秤(50)测量的物质保持粘附在计量工具上。一旦通过计量工具(40)拾取了预期量的物质，则将计量工具(包括粘附在其上的物质(S))释放到目标容器(Z)中。控制器(100)控制秤(50)和抓取工具(30)，并决定由计量工具(40)拾取的物质的量是否是可用的，或者是否应拾取更多的物质，或是否应丢弃计量工具并用新的计量工具拾取稍微少些的物质。这允许液体和粉状物质在毫克范围甚至亚毫克范围内进行计量。

Description

用于计量物质的设备

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求1和17的前序部分的用于计量到目标容器中的物质的设备和方法。

背景技术

计量物质是样品制备以及配方制备和化学反应中的核心挑战之一。特别的挑战始终是以尽可能最低的技术费用确保计量的最大可能的精度和准确度。虽然这在量超过20-50mg的情况下实施在技术上是相当简单的，但是低于这些限值，进行准确且精确的计量操作是非常复杂和高成本的。特别是当进行毫克或亚毫克范围的计量操作时，传统的液体或固体计量工具不再有用(也就是说，不再准确和精确)。当大量不同的物质有待计量以及将物质或其一部分从一个容器移动到另一个容器时尤其如此。

传统的计量工具，诸如泵控计量针或固体计量装置(例如借助于蜗轮或磨机状传送机构计量固体物质的粉末或颗粒)已经不能胜任一位数到两位数毫克的范围，例如针对待计量液体的最小可能的滴尺寸(通常约10-20毫克)或待分配固体的最小可能的量(同样在10-20毫克的范围内)。通过这些装置，更小量的精确的和可再现的计量是不可行的。然而，尤其是，当例如从物质库中挑选出单独的物质时，这些工具原则上是不合适的，因为首先将这种物质导入挤出机中以便随后实施单个的计量操作然后对于进一步的物质做同样的操作是没有意义的。

WO 03/098170 A1描述了一种计算机控制的计量设备，该计量设备适用于几乎任何稠度(粉状、液体、油性、糊状、树脂状)的物质。在一个实施例中，计量设备装配有针式填充头，该针式填充头附接到电子秤上，针式填充头与秤一起安装在机械臂上并且可以通过机械臂在三维中移动。针式填充头具有针支撑件，以朝向底部开口的小管形式的多个计量针以0.1-5mm的不同直径的组的形式安装在该针支撑件上。为了拾取物质，借助于机械臂将计量针或管以限定的方式浸入或插入待拾取物质中，该物质存在于储存容器中，在浸入或插入期间，不同量的物质(取决于管的直径)进入管的下端并保持悬浮在其中。然后将针式填充头升高并引导至待填充容器的开口上方。然后将设置在针式填充头中的柱塞从上方选择性地插入管中，并且将存在于管中的物质从管排出到容器中。计量操作是逐步实现的，也就是说，管的排空开始于较大直径的管并继续朝向较小直径的管，直到在该逐步接近的过程中达到了期望计量量。在每个计量步骤中添加到容器中的物质的量(管的排空)借助于秤记录，如果尚未达到期望计量量，则电子控制器致使进一步的管的逐步排空。此外，还可以提供更精确的另外的秤，容器搁置在该秤上，并且通过该秤可以精确地记录实际计量量。

虽然从WO 03/098170 A1中已知的计量设备解决了不同物质稠度的问题，但是它不适合或仅具有有限的适用性来填充小的和极小的、容量在毫克或亚毫克范围内的物质容器。一个原因是这种物质容器(所谓的小瓶)非常小，并且通常在架子中一个接一个地紧密排列在一起，并且物质通常以如此小的量存在，使得它们甚至不能覆盖底部或物质甚至不能粘附在容器壁上。由于这种物质容器的开口非常小而不能同时容纳针式填充头的所有管，因此必须针对每个单个的计量操作移动针式填充头，以便将适合的管准确地定位在物质容器的上方。然而，在这种情况下，至少一些相应的相邻管将位于架子中的其它物质容器中的一个或更多个的上方，于是那些物质容器的污染风险将非常高。出现类似问题是由于要从中取出待填充物质的储存容器必须是某种最小尺寸，以便针式填充头的管可以进入它们。然而，物质库通常包含许多量如此少的物质，使得储存容器对于使用已知的计量设备而言简直太小。

另一个严重的问题在于污染本身的固有风险。由于其不能够可靠地排出，物质的痕迹将保留或粘附在与物质接触的液体或固体计量设备的部件上，因此在每次不同物质的计量操作之前必须彻底清洁所涉及的部件。然而，这是相当劳动密集型的。可替换地，当然也可以完全替换计量工具或至少其承载物质的部件(计量工具，例如针、液体盒、固体容器......)。然而，这同样是费力的，并且最重要的是需要存储大量的计量设备和计量工具，这在经济上是不受欢迎的。

另一个问题还在于，在如此小量范围内的液体或粘性物质的情况下，毛细力相对来说是高的，并且即使在相对紧的圆柱体中，液体物质具有在柱塞和圆柱体之间上升的趋势。这些组件必须费力地密封，这对于一次性工具来说是昂贵的，并且最重要的是，是物质依赖性的。此外，当排出液体物质时，也难以排出(也就是说难以释放)任何低于所涉及的物质的滴的大小的任何东西。

发明内容

目前本发明的目的是提供一种计量设备，该计量设备避免了已知计量设备的所述缺点，同时还适用于计量毫克和亚毫克范围内的液体和固体。更具体地说，限定一种用于计量设备的经济的解决方案，该解决方案适用于广泛的物质，但是尤其适用于液体，并且能够以足够的精度计量甚至极少量的物质，直至毫克和亚毫克范围，并且通过该解决方案能够可靠地避免污染问题而无需任何特殊的费用。

本发明根本的问题通过根据本发明在独立权利要求1中限定的用于计量物质的设备，以及在独立权利要求17中限定的用于计量物质的方法来解决。根据本发明的计量设备的特别有利的改良和实施例和根据本发明的计量方法的特别有利的改良和实施例将从各自的从属权利要求中是显而易见的。

关于计量设备，本发明的核心在于以下：

用于计量到目标容器中的物质的设备包括用于拾取和释放物质的计量工具。计量工具被构造成粘性体，待计量物质能够粘附在该粘性体的表面上。设备具有抓取工具，通过该抓取工具可拾取、保持和再释放计量工具。设备被构造成向计量工具提供待计量物质，使得待计量物质粘附在计量工具上，并借助于抓取工具将具有粘附物质的计量工具释放到目标容器中或浸入目标容器中，直到粘附物质已从目标容器分离。设备还具有用于确定粘附到计量工具上的物质的量的秤，以及用于秤和用于抓取工具的控制器。

通过将计量工具构造成粘性体，可以计量极少量的物质。粘附在计量工具上的物质的量可通过秤来确定。计量工具浸入目标容器中直至粘附物质已从目标容器分离的变型在物质被释放到溶液中时是特别有利的，因为在计量工具浸入溶液中时粘附在计量工具上的物质可以简单地溶解在溶液中。

有利地，粘性体被构造成棒，优选地被构造成圆柱形棒。非常特别有利地，粘性体在其不旨在被抓取工具保持的端部处被构造成阻碍滴形成，优选地为圆形的或逐渐变细至一点。这在直径相对大的情况下是特别有利的。在直径非常小的情况下，它不太相关或者是自动提供的，因为此时滴的粘性表面本身就小。粘性体还可有利地被构造成整体为棒的形式，特别是逐渐变细至一点的圆锥形棒。粘性体的这种有利构造允许简单且经济地生产粘性体，使得粘性体适合于一次使用。计量工具作为一次性主体的构造首先使得能够计量具有许多不同稠度的物质(尤其是液体，但也包括粉末等)，其次，完全消除了污染问题，因为凭借其极其简单的设计，计量工具可以如此经济地生产，使得在每次使用后都可以丢弃。基本构思是计量工具的一部分具有待计量物质，少量物质保持粘附在计量工具上。然后将具有粘附在其上的物质的计量工具移动到目标器皿，该计量工具被释放或浸没在该目标器皿中。这很容易校准，因为用相同物质在相同条件下，向表面提供物质是可再现的，也就是说在统计误差范围内是相同的，特别是通过含有待计量物质的物质容器中相同的浸入深度，并且特别是在细的圆柱形棒的情况下，这可以容易地预先计算新的浸入深度。

为了实现物质粘附(在液体的情况下为润湿)，粘性体凭借其棒状的构造可以浸入待计量物质中，该待计量物质存在于物质容器中，可以通过调节浸入深度来控制保持粘附在棒上的物质的量。

有利地，粘性体在其不旨在由抓取工具保持的端部处具有粘附增强的表面结构，例如凹槽、点、凸起、孔、开口或粗糙表面。结果是，即使具有不太好的粘附性的物质也能够粘附在粘性体上。

粘性体还可以至少仅被构造成使得粘性体在其不旨在由抓取工具保持的端部处不具有物质-排斥性能。

粘性体也可有利地是类球形的，尤其球形的。由于球体或类似物体通常用作配方程序的其它工作步骤中的工具，例如为了改善混合操作期间的混合或粉碎固体，使用如此形状的粘性体来添加极少量的物质是特别有利的。

有利地，粘性体的最大直径为0.1mm至3mm，优选0.1mm至2mm，更优选0.1mm至1mm。因此，可以通过粘性体转移特别少量的物质。

粘性体有利地由化学惰性材料，尤其是玻璃组成，但是其它材料也是可行的。这种化学惰性材料的使用允许计量工具留在目标器皿中，在那里它对目标器皿中发生的化学过程没有不利影响，但在某种程度上甚至可以对物理过程产生积极影响(尤其是混合操作)。

粘性体还可有利地被构造成铁磁性的或可静电充电的或可电磁充电。这增加了待计量物质粘附在其表面的范围。通过粘性体的选择性静电充电，可以改善某些粉状物质与粘性体的粘附性。粘性体的充磁使得铁磁性固体能够粘附在粘性体上。凭借铁磁性构造，粘性体(例如在物质已混入之后)此外可以简单地从目标容器中移除，或者在清空目标容器期间通过磁体保持在其中。

有利地，控制器被构造成实施以下步骤：

a)通过抓取工具拾取计量工具；

b)向计量工具提供待计量物质；

c)确定粘附到计量工具的物质的量；

d)如果物质的粘附量大于预期量，则丢弃计量工具并用新的计量工具重复步骤a)-d)，直至物质的粘附量小于预期量或对应于预期量；

e)如果物质的粘附量小于预期量，则进一步向计量工具提供待计量物质并重复步骤c)-e)，直至物质的粘附量对应于预期量；以及

f)如果物质的粘附量对应于预期量，则将计量工具定位在目标容器的上方并将带有粘附量的物质的计量工具落入目标容器中或将带有粘附量的物质的计量工具浸入目标容器中，直到粘附物质已从目标容器分离。

控制器的这种配置允许计量操作在很大程度上自动实施，并且在每个确定的计量操作之前，可以确定所拾取的物质的量是否对应于目标量，并且因此可以防止配方或化学反应组分不正确。原则上，使用该程序可以实现非常高的精度，因为几乎总是可以精确地称量物质的量到秤的读数。

秤可被构造并配置成用于测量物质容器的重量，待计量物质可从该物质容器中取出。如果通过将粘性体浸入物质容器中并随后从该物质容器中移除而设置有物质，则由此可以简单地通过在粘性体浸入和移除之前和之后对物质容器称重来确定粘附在粘性体上的物质的量。

有利地，秤被构造并配置成用于测量由抓取工具保持的计量工具或粘性体的重量。通过在向粘性体提供物质之前和提供物质之后对粘性体称重，因此可以以简单的方式确定粘附在粘性体上的物质的量。

设备有利地在计量工具上装配有秤，并且为了监控目的，秤位于目标容器下方。

有利地，设备装配有升降装置，借助于该升降装置可以升降抓取工具，该升降装置与控制器协作。这样，计量工具或粘性体可以简单地浸入物质容器中并再次从该物质容器中移除。借助于升降装置，带有计量工具的抓取工具的运动可以比在整个设备的运动的情况下更加灵敏。

有利地，该设备装配有机械臂，该机械臂与控制器协作并且抓取工具附接在该机械臂上，抓取工具借助于机械臂优选在所有的三个空间方向上可移动并且还可以绕竖直旋转轴线可移动。这允许以简单的方式实施用于计量操作所需的设备的所有的一系列运动。

抓取工具围绕竖直(在垂直操作位置)旋转轴线的可旋转性使得计量工具能够在浸入或插入存在于物质容器中的物质期间，并且优选也在从物质取出期间围绕其(竖直)纵向轴线旋转。在物质具有相对固体稠度的情况下，旋转运动便于插入。另外，它防止计量工具卡在物质中。

有利地，设备装配有用于若干组多个相同或多个至少在某种程度上不同的计量工具的架子或用于计量工具的至少一个分配器。这样可以选取最适合于特定计量任务或物质/待计量物质的量的计量工具。

设备还可有利地具有分配工具，用于(直接)向计量工具提供待计量物质。因此，计量工具不需要浸入物质容器中以被提供物质。

关于计量方法，本发明的核心在于：

使用根据本发明的设备计量物质的方法包括以下步骤：

a)通过抓取工具拾取被构造成粘性体的计量工具；

b)向计量工具提供待计量物质；

c)确定粘附在计量工具上的物质的量；

d)如果物质的粘附量大于预期量，则丢弃计量工具并通过新的计量工具重复步骤a)-d)，直到物质的粘附量小于预期量或对应于预期量；

f)如果物质的粘附量对应于预期量，则将计量工具定位在目标容器的上方，并将带有粘附量的物质的计量工具落入目标容器中或将带有粘附量的物质的计量工具浸入目标容器中，直到粘附物质已从目标容器分离。

这种方法使得能够极其精确地计量到目标容器中的极少量的极其广泛的待计量物质，且完全避免了污染问题。

在步骤d)和e)中，优选地确定粘附在计量工具上的物质的量与预期量之间的差异，并且根据该差异，尤其是通过控制器适当地调整待计量物质向计量工具的提供。

有利地，向计量工具提供待计量物质包括以下步骤：

b1)将计量工具定位在物质容器的上方；

b2)降低计量工具，以将计量工具浸入或插入存在于物质容器中的物质中，，并因此向计量工具提供待计量物质；以及

b3)将计量工具升高至物质容器之外。

通过该方法的这个实施例，通过将计量工具浸入待计量物质中，以简单且实用的方式实现向计量工具提供待计量物质。

可替换地，向计量工具提供待计量物质包括以下步骤：

b1)将计量工具定位在分配工具的下方；以及

b2)通过分配工具将物质施加到计量工具。

在该方法的该变型中，计量工具被直接润湿，使得可以省略在物质中的浸入。

根据另一个有利的实施例，计量工具首先被液体粘性物质润湿，然后被提供待计量物质。这对于计量几乎不粘附在表面上的粉状物质是特别有利的。作为液体粘性物质，有利地使用液体，该液体已存在于目标容器中或者只是后期添加。通过液体粘性物质润湿并提供待计量物质，例如粉状物质，可以例如通过将计量工具浸入相关物质中来实现。

有利地，若干组多个相同或至少在某种程度上不同的计量工具存储在架子中，并且待由抓取工具拾取的计量工具选自那些被存储的计量工具。这样可以使用最适合于特定计量任务或物质/待计量的物质的量的计量工具。此外，通过适当选取计量工具，可以以这种方式实现从几百毫克到亚毫克范围的不同计量量。

有利地，计量工具的拾取通过抓取工具实现，该抓取工具具有可打开和可闭合的抓取爪。

在另一个有利的实施方式中，计量工具(通过抓取工具的适合的构造)可借助于降低的压力(真空)被拾取和保持。这是特别有利的，例如，当使用球形计量工具或粘性体时。

根据另一个有利的实施方式，计量工具(通过抓取工具的适合的构造)可以被电磁地拾取和保持。这是有利的，例如，当使用铁磁计量工具时。

根据另一个有利的实施例，计量操作以各个部分计量操作实现，其中逐步接近所需的期望计量量的同时优选被秤监控。这样可以实现特别精确的计量。

根据另一有利实施例，所计量的到目标容器中的物质的实际总量由(其它的)秤测量。

根据本发明的设备也可用于所谓的辅助计量：如果需要非常准确地计量相当大量的物质，则可以使用传统的计量工具来计量，例如，99％的物质，然后可使用这里描述的原理计量余量，以尽可能弥补精确值。

附图说明

下面参考附图中所示的示例性实施例更详细地描述本发明，其中：

图1-6分别示出了根据本发明的计量设备的第一示例性实施例在计量操作的六个特征阶段的示意图；

图7示出了根据本发明的计量设备的第二示例性实施例的示意图；

图8-9分别示出了根据图7的计量设备的两个变型的示意图；

图10-17示出了计量设备中使用的计量工具的不同变型；

图18示出了具有位于其中的多个计量工具的目标容器；

图19-20是用于示出位于目标容器中的计量工具如何与存在于目标容器中的产品分离的两个图。

具体实施方式

以下结论应用于说明书，该说明书遵循：在该说明书中，为了附图清楚起见，包含在附图中但在说明书的直接相关部分中未提及的附图标记应参考说明书的前面或后续部分中的那些参考标记的解释。相反，为了避免附图过度复杂化，与直接理解不太相关的附图标记不包含在所有附图中。在那种情况下，应参考其它的附图。

图1-6中所示的计量设备的第一实施例包括工具头20，该工具头20可释放地安装在机械臂10上，该机械臂10仅由方框象征性地表示。控制器(电子控制系统)100用于控制机械臂10的运动。借助于机械臂10，工具头20可以在机械臂的范围内的所有三个空间方向上运动并可以围绕竖直(在设备的垂直操作位置)轴线旋转。

工具头20装配有抓取工具30，在这里的示例中，该抓取工具30设置有抓取爪31，该抓取爪31可相对于彼此移动以抓取、保持和释放计量工具40。抓取工具30或抓取爪31的打开和闭合运动同样由控制器100控制。抓取工具30还可以不同地配置。例如，它可以配置成通过降低的压力(真空)将计量工具保持就位，或者用于将计量工具在电磁性基座上保持就位。在后一种情况下，计量工具当然必须相应地被铁磁性地构造。

设备还装配有秤50，包含待计量物质S的物质容器A已放置在该秤50上。秤50有利地是分析天平，该分析天平具有至少约0.1mg至0.01mg的分辨率和精度，优选甚至约0.001mg或甚至更高的精度。

此外，设备包括其它的秤90，在该秤90上已放置了目标容器Z，计量的量的待计量物质S将被导入该目标容器Z中。目标容器Z通常是在产品P(例如颜色混合物)制备期间将多种物质添加到其中的容器。秤90有利地同样是分析天平，该分析天平具有至少约0.1mg至0.01mg的分辨率和精度，优选甚至约0.001mg或甚至更高的精度。

两组秤50和90与控制器100协作，以实现控制器启动通过秤实施的称重并读出和利用测量结果。

图1-6还示出了用于接收废弃的计量工具40的废物容器W和其中存储有多个计量工具40的架子39。这将在下面更详细地描述。

实际的物质计量操作，也就是说从物质容器A中拾取待计量物质并将计量的量的物质释放到目标容器Z中是通过计量工具40实现的，根据本发明的主要构思，该计量工具被构造成粘性体，少量的物质能够粘附到该粘性体的表面上。在本文中，粘性体被理解为任意形状的物体，物质仅粘附在物体的表面上。

在图1-6的示例性实施例中，计量工具或粘性体40被构造成细的圆柱形玻璃棒。下面将具体结合图10-17对粘性体的进一步的构造进行说明。

计量工具或粘性体40原则上还可以由玻璃以外的材料形成，例如由塑料材料或金属制成。然而，玻璃在几乎所有情况下都是化学惰性的，并因此是有利的。

下面描述图1-6中所示的根据本发明的计量设备的示例性实施例的操作模式。

在图1所示的计量设备的起始状态下，在抓取工具30中还没有计量工具40。许多计量工具40保持囤积于架子39中。借助于机械臂10，具有抓取工具30的工具头20朝向架子39移动，并且抓取工具30抓取计量工具40并将其保持就位(图2)。可以理解的是，相反地，架子39也可以朝向工具头20移动，然后借助于一些其它的传送装置再次移开。

然后，通过机械臂10的移动，将计量工具40从架子39上移除并移动到预先保持在秤50上的物质容器A。在将计量工具40浸入物质容器A之前，物质容器A的总重量M₀(包括当前包含在其中的物质S)通过秤50进行测量。

然后通过机械臂10降低计量工具40，直到计量工具40浸入或者插入(取决于物质的稠度)物质S中(图3)，在浸入或插入期间玻璃棒或计量工具40的浸入表面被物质S润湿。

然后通过机械臂10将计量工具40升高到物质容器A的边缘上方。如果在短暂的等待期间滴形成，则允许多余的物质(即非粘附的物质)落回到物质容器A中。然后使用秤50实施新的重量测量，并且因此，计算工具40拾取的物质S的量(重量)M_S通过从物质被拾取之前测的重量M₀减去然后测量的重量M₁而测得(图4)。

为涉及的计量操作指定的期望量(目标计量量)M_Z存储在控制器100中。如果拾取的物质的量M_S，即粘附到计量工具40上的物质的量M_S大于指定的期望量或目标计量量M_Z，则计量工具40被机械臂10移动到废物容器W，在那里通过打开抓取工具30(图5)将计量工具40丢弃。然后，类似于图2，从架子39取出新的计量工具40，并且类似于图3重复浸入操作，但这次具有较浅的浸入深度。参考在第一拾取操作期间获得的测量结果，控制器100可以适当地调整该浸入深度，以随后在第二次尝试时准确地拾取所需的计量量。如果拾取的物质的量仍然大于目标计量量，则重复操作，每次使用新的计量工具，直到拾取的物质的量足够精确地对应于所需的期望量或目标计量量。

相反，如果拾取的物质的量太小，则同一个计量工具40再次浸入物质容器A中，类似于图3，但这次浸入到由控制器计算的更深的浸入深度。拾取的物质的量的这种调整也可以在多个步骤(反馈循环)中迭代地进行。

一旦已拾取了期望目标量M_Z，也就是说拾取的物质的量对应于期望目标计量量，则抓取工具30与其中保持的计量工具40一起被机械臂10移动至物质S待添加到其中的目标容器Z的上方，目标容器预先保持在秤90上。然后，通过打开夹具30，允许计量工具40连同粘附量的物质S落入目标容器Z中(图6)。

如果将进一步的物质添加到包含在目标容器Z中的产品P中，则再次从架子39取出新的计量工具40，并且根据上述参照图1-6所述的方法顺序(浸入、调整、落下)再次进行另外的物质的计量。

借助于秤90，可以监控实际添加到目标容器Z的物质的量(假设涉及的计量工具40的重量是已知的)。

在每次计量操作结束时，先前使用的计量工具被丢弃，也就是说它不会重复使用。结果，以最大可能的可靠性避免了污染问题。根据本发明的计量设备通过使用特定构造的计量工具使得该构思成为可能，该计量工具是整个计量设备与待计量物质接触的唯一部分。计量工具40仅由单个结构极其简单的部件(例如玻璃棒)组成，该部件作为批量生产的制品生产简单且经济，因此其作为一次性部件使用在经济上是可行的。

图7示出了根据本发明的计量设备的第二实施例，其中仅示出了为了理解所需的部件。所有的其它部件与根据图1至6所述的示例性实施例中的相同。

工具头20在这里携带秤70，由控制器100控制的升降装置32附接到该秤70的梁71上。抓取工具30及其抓取爪31安装在升降装置32上并且可经由电动机驱动的轴33通过升降装置32竖直移动，也就是说升高和降低。秤70测量升降装置32、抓取工具30和保持在该抓取工具30中的包括和不包括粘附量的物质的计量工具40的总重量。

计量设备的该示例性实施例的操作模式与图1-6的示例性实施例中的操作模式基本相同。唯一的区别在于，计量工具40的降低和升高(例如用于从物质容器A拾取物质)是通过升降装置32(而不是通过机械臂10)实现的。由计量工具40拾取的物质的量的确定是通过在拾取物质之前和拾取物质之后对位于秤上的零件的称重来实现的。由于升降装置32和抓取工具30的重量是系统常量，所以这对应于在拾取物质之前和拾取物质之后对计量工具40称重。

当需要使用大量的不同物质容器A(其在下面的秤50上的放置将非常耗时)或者当待计量的物质的量相当大(两位数或更多位数毫克范围)时，计量设备的这个实施例是特别有利的，使得秤70所需的测量精度可保持相对低(最大精度0.1-1mg)，从而允许使用更经济的秤，。升降装置32使得保持在抓取工具30中的计量工具40能够竖直移动，而不需要将工具头20自身与附接的秤70一起移动，该秤70通常是震动敏感的。

根据计量设备的另一构造(如图8中的简图所示)，代替计量工具40浸入物质容器中以拾取物质，计量工具40的直接润湿也是可行的。为此目的，被类似于图7的示例性实施例构造的计量设备另外装配有分配工具35，该分配工具35适用于分配待计量的物质。例如，分配工具35可以是粉末计量装置或液体计量装置。为了拾取物质，计量工具40借助于机械臂和升降装置32在分配工具35下方移动，如图8所示。借助于分配工具35，然后计量工具40直接被提供物质S，一定量的物质再次保持粘附在计量工具40上。在分配步骤之后，可以通过安装在工具头20上的秤70精确地测量粘附在计量工具40上的物质S的量，并且，当然，如果待计量的量太小，则可以添加另外的物质，或者如果待计量的量太大，则可以丢弃计量工具40并重复整个操作，如上面结合附图1-6所述的那样。

图10-17示出了计量工具的各种构造，该计量工具的不同的形状、结构和表面特征允许它们与具有不同物理性能的多种物质一起使用。粘附在计量工具上的待计量物质S在计量工具上形成一种膜，该膜在附图中显示为深灰色区域。

图10示出了作为圆柱形棒40的计量工具的最简单形式。根据待计量物质(液体)S的性质，膜可以在圆柱体的不旨在被保持在抓取工具30中的下端处以滴的形式聚集。

为了阻碍其不旨在被保持在抓取工具30中的下端处的滴的形成，根据图11和图12的圆柱形棒可以是逐渐变细(特别是成锥形地)至一点或可以是圆形的。如此构造的计量工具分别由附图标记42和43表示。避免滴形成使得能够拾取甚至更少量的液体，并且此外，降低了在尖端处聚集的滴将过早脱落的风险。

图13示出了计量工具44，该计量工具44整体被构造成点的形式，尤其是锥形点，其允许拾取极少量的液体。

图14中所示的计量工具45特别适用于几乎不粘附在光滑表面上的非常表面活性的液体物质。在其不旨在被保持在抓取工具中的下端处，计量工具设置有凹槽或阶梯，由于在凹槽或阶梯中产生的毛细力，改善了物质的粘附性。

图15示出了计量工具46，该计量工具46在其不旨在被保持在抓取工具中的下端处设置有钉和凸起形式的表面结构，该表面结构可以例如使得不仅颗粒固体而且液体也能够粘附。可替换地，图16所示的计量工具47在其不旨在被保持在抓取工具中的下端处仅设置有粗糙表面(暗阴影区域)，液体和颗粒更好地粘附在该粗糙表面上。

对于拾取极少量的物质，基本上圆柱形的计量工具40-43和45-47的直径有利地为0.1mm至3mm，优选0.1mm至2mm，更优选0.1mm至1mm。在锥形计量工具44的情况下，那些尺寸与计量工具的旨在用于被保持在抓取工具中的上端有关。

图17最后示出了球形计量工具48。计量工具的这种形式在目标容器中需要混合和/或研磨操作的那些应用中特别有利。于是装载有计量量的物质并导入目标容器的球形计量工具还可以另外用于这种混合和/或研磨操作。

图10-17中所示的计量工具的实施例应理解为纯粹是示例性的。应当理解，在本发明的范围内，任何所需的其它构造也是可行的。

一个或多个计量体还可以相对于组成它们的材料而不同地配置。玻璃在成本方面并且因为其在所有情况下几乎都是惰性的，所以是特别适合的。

然而，计量工具还可以是例如金属的。这允许保持在抓取工具中的计量工具的静电充电，使得计量工具能够拾取静电粘附的物质。

图9示出了根据本发明的计量设备的变型，该计量设备基本上对应于根据图7的变型，但另外具有静电充电装置34，该静电充电装置34在激活时对被构造成可静电充电的(金属)计量工具49静电充电，这又反过来允许相应的适合的粉末和颗粒形式的物质S的拾取和传送。

在根据本发明的计量装置的另一变型(未示出)中，该变型与图9的实施例在结构方面基本相同，静电充电装置34由电磁磁化装置代替，通过该电磁磁化装置，由保持在抓取工具30中的铁磁性金属制成的计量工具可以充磁，使得磁场构建并因此拾取铁磁性物质。

在实际应用中，经常需要在上述多个计量操作中向目标容器添加多种不同的物质以产生最终产物P。图18示出了目标容器Z，在该目标容器Z中存在相对大量的基础液体B(通过一些其它的方法添加)和三个装载有不同物质S1、S2和S3的计量工具40。在图中未示出的下个步骤中，将包括落入其中的计量工具40的整个容器Z搅拌，使得与计量工具一起导入的物质S1、S2和S3互相之间并且与基础物质B均匀地混合。计量工具可留在目标容器Z中，因为它们是化学惰性的，并且不会对混合过程中的操作产生不利影响。在同样未在这里示出的另一步骤中，然后可以过滤通过混合形成的产物以除去位于其中的计量工具，或者仅仅进一步使用从目标容器Z取出的少量的产物作为子样本。

计量工具例如也可以是被铁磁性地构造的或由铁磁性材料组成。这对于位于目标容器Z中的计量工具的处理是特别有利的。

被铁磁性地构造的计量工具例如可用作目标容器中的搅拌装置，在这种情况下，搅拌运动将由外部磁场引起，如在磁力搅拌器的情况下通常的那样。

图19示出借助于(可移动的)磁体80将例如由铁或钢组成的被铁磁性地构造的计量工具41如何能够从目标容器Z中的最终的混合产物中移除的示意图。

在图20所示的变型中，铁磁性计量工具41没有从目标容器Z移除，而是通过磁体80暂时在目标容器Z中保持就位，而通过清空容器将最终产物P转移到另一器皿(未示出)中。当希望防止磁体80被粘附在其上的污染的计量工具41污染时，该变型是特别有利的。

Claims

1.一种用于计量进入目标容器(Z)中的物质的设备，所述设备具有用于拾取和释放物质(S)的计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，其特征在于，

-所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)被构造成粘性体，待计量物质(S)能够粘附在所述粘性体的表面上；

-所述设备具有抓取工具(30)，利用所述抓取工具(30)能够拾取、保持和再释放所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)；

-所述设备被构造成向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质，使得所述待计量物质粘附到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，并通过所述抓取工具(30)将带有粘附物质的所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)释放到所述目标容器(Z)中或浸入所述目标容器(Z)中，直至所述粘附物质已从所述目标容器(Z)分离；

-所述设备具有秤(50、70)，所述秤(50、70)用于确定粘附到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的物质(S)的量；以及

-所述设备具有用于所述秤(50、70)和用于所述抓取工具(30)的控制器(100)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粘性体(40、41、42、43、44、45、46、47、49)被构造成棒，优选地被构造成圆柱形棒。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述粘性体(42、43)在其不旨在被所述抓取工具(30)保持的端部处被构造成阻碍滴形成，优选地为圆形或逐渐变细至一点。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粘性体(44)被构造成棒，优选地被构造成逐渐变细至一点的圆锥形棒。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述粘性体(45、46、47)在其不旨在被所述抓取工具(30)保持的端部处具有粘附增强表面结构。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粘性体(48)是类球形的，优选地为球形的。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，所述粘性体(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的最大直径的范围为0.1mm至3mm，优选地为0.1mm至2mm，更优选地为0.1mm至1mm。

8.根据权利要求1-7中任一项的设备，其特征在于，所述粘性体(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)由化学惰性材料组成。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述粘性体(40、42、43、44、45、46、47、48)由玻璃组成。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其特征在于，所述粘性体(41、49)是被铁磁性地构造的、或被构造成可静电充电或可电磁充电。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其特征在于，所述秤(50)被构造和配置成用于测量物质容器(A)的重量，所述待计量物质(S)能够从所述物质容器(A)取出。

12.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其特征在于，所述秤(70)被构造和配置成用于测量由所述抓取工具(30)保持的所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的重量。

13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备装配有升降装置(32)，所述抓取工具(30)能够通过所述升降装置升降，所述升降装置与所述控制器(100)协作。

14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有机械臂(10)，所述机械臂与所述控制器(100)协作并且所述抓取工具(30)附接在所述机械臂(10)上，所述抓取工具(30)借助于机械臂(10)优选在所有的三个空间方向上可移动并且还绕竖直旋转轴线可移动。

15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有架子(39)，所述架子(39)用于若干组多个相同或多个至少在某种程度上不同的计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)或至少一个用于计量工具的分配器。

16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有分配工具(35)，所述分配工具(35)用于向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质(S)。

17.一种用于计量进入目标容器(Z)中的物质的方法，其特征在于所述方法通过以下步骤实现：

a)通过抓取工具(30)拾取计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，所述计量工具被构造成粘性体；

b)向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质(S)；

c)确定粘附到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的物质(S)的量；

d)如果物质(S)的粘附量大于预期量，则丢弃所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，并使用新的计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)重复步骤a)-d)，直至物质(S)的粘附量小于所述预期量或对应于所述预期量；

e)如果物质(S)的粘附量小于所述预期量，则进一步向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质(S)并重复步骤c)-e)，直到物质(S)的粘附量对应于所述预期量；以及

f)如果物质(S)的粘附量对应于所述预期量，则将所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)定位在所述目标容器(Z)的上方并使带有所述粘附量的物质(S)的所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)落入所述目标容器(Z)中或将带有所述粘附量的物质(S)的所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)浸入目标容器(Z)中，直到所述粘附物质已从所述目标容器(Z)分离。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质包括以下步骤：

b1)将所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)定位在物质容器(A)的上方；

b2)将所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)降低，以将所述计量工具浸入或插入存在于物质容器(A)内的物质(S)中，并因此向所述计量工具提供物质(S)；以及

b3)将所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)升高至所述物质容器(A)之外。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质包括以下步骤：

b1)将所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)定位在分配工具(35)的下方；以及

b2)通过所述分配工具(35)将物质施加到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)首先被液体粘性物质润湿，然后被提供所述待计量物质(S)。

21.根据权利要求17-20中任一项所述的方法，其特征在于，若干组多个相同或至少在某种程度上不同的计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)存储在架子(39)中，并且待由所述抓取工具(30)拾取的所述计量工具选自那些被存储的计量工具。

22.根据权利要求17-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述计量工具的拾取通过具有可打开和可闭合的抓取爪(31)的抓取工具(30)实现。

23.根据权利要求17-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述计量工具由所述抓取工具通过降低的压力来拾取和保持。

24.根据权利要求17-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述计量工具由所述抓取工具电磁地拾取和保持。

25.根据权利要求17-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述计量操作以各个部分计量操作实现，其中逐步接近所需的期望计量量的同时优选被秤(90)监控。

26.根据权利要求17-25中任一项所述的方法，其特征在于，所计量的进入所述目标容器(Z)中的物质的实际总量由秤(90)测量。

27.根据权利要求17-26中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用根据权利要求1-16中任一项所述的设备来实现。