CN1299812C - 自动制备溶液的装置和测量液、固制品和溶液的组合系统 - Google Patents

Abstract

一种具有组合测量系统的、用来自动制备溶液的装置，该装置包括：具有工作台(1)的结构，在该工作台上可以放置一个或者多个用于固体产品的容器、一个或者多个用于液体产品的瓶状容器、一个或者多个用于溶液的容器、一个或者多个空的、清洁的瓶状容器，承载器(2)可以在所述工作台(1)上移动，其特征在于它包括：装置(4)，它与所述承载器(2)相连，从而移动和处理所述瓶子，并且移动、处理和驱动至少用于固体产品的所述容器；及装置(6)，它用来由所述固体物质开始而制备溶液和/或混合物。

Description

自动制备溶液的装置和测量液、 固制品和溶液的组合系统

技术领域

本发明涉及一种用于自动制备溶液的装置及用来测量液体产品、固体产品和溶液的组合系统。

背景技术

众所周知，用于纺织工业的所谓“颜色实验”的着色溶液的制备过程需要大量的人工和仪器的介入，其中在该颜色实验中，实验可以实现溶液在要染的纤维中的作用。

特别地，操作者借助于人工测量将要溶解到水或者其它中的液体或者固体产品来制备溶液。每当溶液变成无用或者剩下的产品由于长时间没有使用而过期时，就进行上述操作。例如在由粉末或者粒料产品得到溶液的情况下，操作者取出制备溶液的容器、把它放置在精确范围内的秤盘上，并且首先把要溶解的产品放到该容器中，然后把水或者其它溶剂放置到该容器中。之后，把具有如上制备的溶液的容器放置到装置的工作台上，从而移动和测量溶液。在EP897031中描述这种装置。

这个过程可以产生一些严重的错误：人工测量要溶解的产品受到很大程度的不精确度影响，而且操作者可以把容器放置在结构工作台上的某个位置，而不是预定位置，用来移动和测量溶液。

在其它工业部门中也可以导致相同的缺点，在这些部门中规定使用由自动系统来输送和测量的溶液。

发明内容

本发明的主要目的是克服所述缺点。

本发明提供一种具有组合测量系统的、用来自动制备溶液的装置，该装置包括：一工作台，在该工作台上放置一个或者多个用于固体产品的容器、一个或者多个用于液体产品的瓶子、一个或者多个用于溶液的容器、一个或者多个空的、清洁的瓶子，承载器在所述工作台上移动，其中，该装置包括：用来移动和处理所述瓶子，并且移动、处理和驱动至少用于固体产品的所述容器的装置，该装置与所述承载器相连；及由所述固体物质开始制备溶液和/或混合物的装置，用来制备溶液的所述装置设置在工作台的下游处的相应位置上；还包括可编程装置，该装置用来控制承载器、所述的用来移动、处理和驱动吸管的所述装置和所述的用来移动和处理所述瓶子及移动、处理和驱动至少用于固体产品的所述容器的装置。

本发明使与制备滴定溶液有关的步骤自动化，即测量要溶解的产品并且把上述产品溶解到所需要的溶剂量中。而且，一个装置可以实现下面两个步骤的工作自动化：制备溶液的步骤和与测量制备好的溶液有关的步骤。而且，还可以自动控制液体和固体产品及溶液的测量，从而获得根据预定“配方”所形成的混合物。本发明的另一个优点在于该装置的有关结构和操作简化了。

附图说明

对于本领域普通技术人员来讲，通过阅读下面结合附图的描述，可以更好地理解本发明的这些优点和特征及其它优点和特征，而这些附图是作为本发明的实际示例而给出的，但是它们不是用来起限制作用的，其中：

图1A和1B是本发明装置的侧视图和平面视图；

图1C和1D示出了附图1B的放大细节；

图2A示意性地示出了可移动的承载器组件；

图2B是图2A的组件的平面视图；

图3A和3B示意性地示出了具有打开(附图3A)和关闭(附图3B)夹头的、用于粉末和粒料产品的瓶和容器的夹紧元件；

图4A和4B示意性地示出了具有打开(附图4A)和关闭(附图4B)夹头的、用于吸管的夹紧元件；

图5A-5E示意性地示出了与从瓶中取出溶液和测量玻璃瓶内溶液有关的连续步骤；

图6A-6E示意性地示出了与移动瓶子和处理瓶子有关的连续步骤；

图7A-7D示意性地示出了与移动、处理和驱动用于粉末产品的分配器有关的连续步骤；

图8A和8B是用于粉末和晶体产品的分配器的纵剖视图和横剖视图；

图9A和9B是用于粒料产品的分配器的纵剖视图和横剖视图；

图10是用来制备溶液的元件的前视图；

图11示意性地示出了与制备由液体产品所得到的滴定溶液有关的连续步骤；

图12示意性地示出了与由固体产品开始的、制备溶液有关的连续步骤；

图13是可编程的控制装置的示意图。

具体实施方式

在下面描述中，术语“液体产品”和“固体产品”是指分别处于液态和固态(粉末、晶体或者粒料)的物质，用这些物质来制备“溶液”。术语“混合物”指的是根据预定配方通过使一种或者多种固体或者液体产品与溶液进行混合所得到的物质。“混合物”和“溶液”表示该过程的最终产品。

本发明的装置分解成基本结构并且参照附图，其包括：

具有工作台1的结构，可以把一个或者多个固体产品的容器、一个或者多个液体产品的瓶子、一个或者多个溶液的容器、一个或者多个空的、干净的瓶子放置在工作台1上，而每个所述的容器放置在工作台1的公知的、预置的位置上；在附图1B、1C和1D中，为了清楚起见，用于固体产品、液体产品和溶液的容器全部描述成相同的，并且用相同的符号来表示；所述容器通过从工作台1中垂直露出的圆柱形间隔件(DC)而保持在相应位置上。

承载器2，它沿着工作台平面延伸的轴线x、y可以在所述工作台1移动；

装置3，它与所述承载器2相连，从而移动、处理和驱动吸管P，而该吸管P容易放出和输送所述液体产品和所述溶液；

装置4，它与所述承载器2相连，从而移动和处理所述瓶子(用于液体、溶液的瓶子和空瓶等)，并且移动、处理和驱动固体产品的所述容器；

装置6，它用来制备溶液，这些溶液由所述液体和固体物质开始：所述装置6设置在工作台1的下游处的相应位置上；

可编程装置UE，它用来驱动承载器2、所述装置3和装置4。

所述工作台1在距地面的预定高度上停靠在支撑结构10上。相应的直导向件11安装在这个结构的两个相对侧上，而易于支撑所述承载器2的桥式元件12可以在该直导向件11上滑动。所述导向件11沿着工作台1的纵向轴线x的方向进行延伸。所述元件12沿着垂直于所述轴线的方向进行延伸，并且停靠在两个垂直支柱上，而这些支柱的底部可滑动地安装在所述导向件11上。

电马达MX借助于编码器而通过程序元件UE来控制，例如该马达设置成通过两个环形封闭皮带CX沿导向件11(如图1A中的箭头FX所示)移动桥式元件12，这些皮带由相应的皮带轮13来驱动。两个所述皮带轮13连接到轴14上。轴14与马达MX相连，并且取向为平行于桥式元件12。桥式元件12的每个支柱的底部120固定到一个所述皮带上。在这种方式中，桥式元件12和具有桥式元件的承载器2在马达MX的控制下可以在工作台1上移动，如图1A和1B中的箭头FX所示一样。

同样地，承载器2安装在桥式元件12上，从而在相应电马达MY的控制下可以垂直于工作台1的纵向轴线而运动，如图1B和2的箭头FY所示，而电马达例如通过编码器由程序元件UE来操作。通过相应的皮带CY使马达MY的轴至少连接到承载器2的侧边上，而皮带平行于桥式元件12而延伸并且在两传动皮带轮上形成环形封闭。所述皮带CY的一个长度固定到承载器2中，而承载器可滑动地停靠在十字架12上，并且借助于针状滚柱121的帮助在后者上保持导向，而该针状滚柱121设置在它的下部和上部上。

用来移动、处理和驱动吸管P的装置3由托架结构30来支撑，而托架结构30固定到所述承载器2的侧部上。这种装置包括具有两个下部夹头31的夹紧装置，而通过杆系统这些下部夹头31借用于相应的气动致动器32来工作，而这些杆相互铰接起来并且铰接到外套筒33上，该外套筒33还起着支撑致动器32的作用并且由托架结构30来支撑。在处于关闭情况(如图5B-5E)时，所述下部夹头31如合适地进行编程一样用来夹紧吸管P。上述夹紧装置包括另一对上部夹头34，该对上部夹头设置在其它两个的顶部上。每个上部夹头34铰接到盘35上，而盘35由具有垂直轴线的蜗杆螺钉36来支承。所述的蜗杆螺钉沿中心通过所述套筒33及两个杆37之间。在一侧上，这些杆固定到下部夹头31上，而在相对侧上，铰接到套筒33上。借助于相应固定轴颈38使上部夹头34还与所述杆37接合。螺钉36与引导螺母39啮合，而螺母39由所述套筒33来支撑并且通过输送皮带391与电马达390相连。所述马达390及夹紧装置的套筒33和引导螺母39固定到所述托架结构30上。在马达390控制下的引导螺母39的旋转引起螺钉36的相应升高/降低，即引起上部夹头34的升高/降低。夹头设置成(如图5A-5E所示)接合位于下部夹头31之间的吸管P的活塞SP，因此如编程一样进行上升/降低。在活塞SP升高和降低的步骤过程中，夹紧装置的上部夹头34借助于杆37来移动。吸管吸进并输送的液体产品量与通过螺钉36旋转而在活塞SP上所产生的冲程相一致。

用来移动和处理瓶子B的装置4及用于固体物质的容器C由托架结构40来支撑，而托架结构40固定到位于与所述装置3相对的那侧上的承载器2上。上述装置4包括具有四个夹头41的夹紧装置(在附图中只示出了其中的两个夹头)，而该夹紧装置通过杆系统借助于相应的气动致动器42来进行工作，而该杆相互铰接并且铰接到管形套筒43上，而该套筒还用作致动器42的支撑并且由托架结构40来支撑。当设置在关闭情况(如图3B和6A-6D所示)时，所述夹头41如程序所预定的一样用来夹紧瓶子B和容器C。套筒43终止于圆柱形衬套44处，该衬套的直径和高度允许它设置到瓶B和容器C的颈部上。而且，在管形套筒43内，轴45与相应的电马达450相连并且终止于功率输出端46。功率输出端46位于所述衬套44内，并且如后面更清楚地描述的一样，使测量装置进行工作，该功率输出端与用来测量装有固体物质的容器C的装置在形状上是互补的。支撑夹紧装置3和4的两个托架结构30、40与两个相应垂直气动致动器Z1、Z2接合。直导向件300、400形成于所述致动器Z1、Z2的外套筒上，从而相对于工作台1可滑动地给相同托架结构30、40的上下运动导向。

相应地，夹紧元件3、4可以沿工作台1的延伸方向x、y移动并且也可以垂直移动，从而在工作台的平面上来回运动。

例如，用于固体物质的容器C可以是图8A和8B所示的容器和/或图9A和9B所示的那种。在这两种情况下，它们具有室5，该室用来容纳固体物质(在图8A和8B的容器的情况下，该物质呈粉末或者晶体形状，而在图9A和9B的容器的情况下是粒料的形式)，并且包括输送装置。在这两种情况下，固体物质的输送装置包括垂直杆50，该垂直杆沿中心通过所述的室5，而刮具51接合该杆。杆50的自由端或者上端52进行合适地成形，从而装配到元件4的功率输出端46上。与室5的下部相一致，所述容器C具有管子53，而该管子53用来输出物质。图8A和8B所示的容器具有紧密配合在刮具51和管子53之间的网状物54。在图9A和9B所示的容器C的情况下，杆50在下部的终端是所述管子53内的螺旋送料器55。从管子53中出来的固体产品量与通过马达40借助于刮具杆所施加的转数相一致。

最好如图10所示一样，装置6设置在位于工作台1的下游处的结构60上，而与该装置6相一致的是，从吸管P和容器C所输送来的物质开始制备溶液。这种装置包括电子秤61，而电子秤连接到可编程装置UE上，并且在所述电子秤旁边，磁性搅拌器借助于磁作用而进行搅拌，金属体MB松散地设置在每个瓶子B的内部。电子秤61和磁性搅拌器本身是公知的，相应地不再进行更加详细的描述。所述装置6还包括平盘63，该平盘63固定到旋转致动器64，而该致动器与可编程装置UE连接。旋转致动器64本身又与线性气动致动器65相连，而气动致动器65也连接到可编程装置UE上。平盘63设置有用于接合器或者支架66的座，而瓶B如上所述那样放置在该接合器或者支架66上。线性致动器65相应地可以使平盘63和接合器66一起升高和降低，同时旋转致动器64设置成与电子秤61和搅拌器62相一致。喷管67设置成靠近电子秤和搅拌器，从而输送热水和冷水或者其它溶剂。喷管67安装在杆68的端部上，而杆68铰接到结构60的附件600上。杆68的其它端部固定到气动致动器69的杆690，而致动器69的套筒也固定到结构60的附件600上。杆690的延伸运动引起杆68向下旋转，而喷管67因此而移到适合于输送水或者其它溶剂的位置上。反之亦然，杆690的收缩驱动杆68向上旋转并且把喷管67推到不工作的位置上(如图10所示一样)。

下面描述本发明装置的工作模式。如所示出的一样，连续进行的工作步骤借助于可编程的可编程装置UE来控制，而该可编程装置UE最好是个人计算机。

第一个例子涉及从液体产品开始的滴定溶液的制备。

首先，承载器2移动到与空的、清洁的瓶B相一致的位置上。之后，元件4借助于致动器Z2的工作而向着工作台1方向降低，直到衬套44安装在空瓶的颈部上为止。这时，夹头41夹紧紧固后者的瓶体，并且元件4升高了，即移回到它的初始平面上，然后，把空的、夹持的瓶向上输送到电子秤61中。更加精确地说，空瓶子设置在接合器66内，如图11-I所示一样，并且从夹头41的保持中释放。之后，承载器2以这种方式进行运动，从而把元件3设置成与瓶子相一致，而该瓶子装有所选择出来的液体。元件3通过致动器Z1来降低，直到相应的夹头31、38与吸管P和相关活塞SP相一致为止。这时，所述夹头31、38关闭并且马达39开始使活塞SP的升高量与吸入的液体量相一致。接着，元件3向上升高到初始水平上，因此由夹头31来紧固的吸管P也升高了。为此，应该考虑到，吸管P与它们的垫圈BC只停靠在瓶B的开口上。这时，因此而拆下的管子P装有要测量的液体，而管子P设置成与以前放置到接合器66中的瓶子B一致，如图11-II所示一样，并且然后把液体加入到同一瓶子B中。然后，移开元件3(图11-III)，平盘63(具有接合器66和瓶B)被升高(参见图11-IV)、旋转180度(图11-V)并且降低返回(图11-VI)，因此具有放入液体的瓶子B被放置到搅拌器62中，而该搅拌器62使相应的磁体MB进行运动。之后，致动器69进行工作，从而把喷管67放置到瓶口(B)中(图11-VII)。应该知道，杆68的长度适合于选择成使喷管67与设置到搅拌器62中的瓶子B的开口之间精确一致。然后，通过打开电磁阀(附图中未示出)输送溶剂(冷水或者热水或者其它液体)，同时形成过程中的溶液借助于搅拌器62保持不变的搅拌，而该搅拌器与设置在瓶子B上的磁体MB相配合(图11-VIII、11-IX)。一旦把理想量的溶剂加入到瓶B中，那么致动器69重新开始把喷管67移回到不工作的位置上并且释放瓶B(图11-X)。之后，平盘63再一次升高(图11-XI)、旋转180度(图11-XII)并且降低返回(图11-XIII)，因此装有所需溶液的瓶子B从元件4中缩回(图11-XIV)并且向上输送到工作台1上的目标位置上。

参照附图中的图12-I/12-XIV，另一个例子涉及制备具有固体产品的溶液。

承载器2运动，从而使元件4与空的、清洁的瓶子相一致，而该瓶子适合于设置在工作台1的预定位置上。然后，元件4借助于马达Z1来降低，并且所述瓶子缩回并向上输送到接合器66中，如参照前面例子的描述一样(图12-I)。接着，相同元件4保证把瓶子B拾起来进行更换(即装有过期的或者无用的溶液)，并且取代瓶B来放置它，而该瓶B同时已经放置在接合器66内。然后，操作者人工地取出脏瓶子从而用清洁的来更换它。在释放最后接合的瓶子之后，元件4向上移动直到与装有固体产品的容器C相一致为止，而该固体产品选择来制备溶液。这里，该元件向下移动直到衬套44到达容器C的颈部、而杆50的上端52安装到相同元件4的输出端46为止。这时，致动器42进行工作，从而把容器C夹紧在元件4的夹头41之间，而容器C被升高并且进行输送直到与设置在接合器66中的瓶子B相一致。之后，元件4的马达450开始起动，因此容器C释放出固体产品，而该固体产品通过管子53落到瓶子B中(图12-III)。马达450旋转，直到电子秤66测量到瓶B的重量增加与加入到该瓶B中的固体产品的规定用量相一致为止。在到达这个值时，马达450停止了，并且元件4升高并且移离瓶子B，之后，工作台63被升高了(图12-IV)、旋转180度(图12-V)及再一次降低(图12-VI)。图12-VII到12-XIV所示的工作步骤与参照图11-VII到图11-XIV的这些描述相一致，因此这里不再描述了。

同样地，通过使用元件3可以以预定的顺序取出液体产品和/或溶液，和/或通过使用元件4取出固体产品，并且把这些物质输送到设置在操作台60处的一个或者多个玻璃仪器BI(它位于已输送溶剂的那个玻璃仪器的旁边)中，从而从这种物质开始，根据规定配方形成混合物。使所述玻璃仪器压低到精确的电子秤中，而电子秤根据每次输送来估计相应的重量变化，并且通过每次的提供把相关数据供给到可编程装置UE中，而可编程装置UE起着控制装置的作用，这与以前所涉及的两个例子相同，从而比较来自电子秤的数据，而数据储存在存储器中并且涉及不同的制备配方。因此而收集和处理的数据借助于连接到可编程装置UE中的打印机来打印。

上述系统完全是独立的，并且在没有任何中断的情况下进行工作从而实现预定的工作程序，因此在所有的时间可以得到所需要的物质、溶液或者混合物。

实际上，就形状、尺寸大小、元件布置、所使用材料的特性而言，所有的结构细节可以以等同物的形式进行改变，而仍然不会脱离所采用的解决方案的范围，并且保持在用于工业发明的、本专利授权的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有组合测量系统的、用来自动制备溶液的装置，该装置包括：一工作台(1)，在该工作台上放置一个或者多个用于固体产品的容器、一个或者多个用于液体产品的瓶子、一个或者多个用于溶液的容器、一个或者多个空的、清洁的瓶子，承载器(2)在所述工作台(1)上移动，其特征在于：该装置包括：用来移动和处理所述瓶子，并且移动、处理和驱动至少用于固体产品的所述容器的装置(4)，该装置(4)与所述承载器(2)相连；及由所述固体物质开始制备溶液和/或混合物的装置(6)，用来制备溶液的所述装置(6)设置在工作台(1)的下游处的相应位置上；还包括可编程装置(UE)，该装置用来控制承载器(2)、所述的用来移动、处理和驱动吸管(P)的所述装置(3)和所述的用来移动和处理所述瓶子及移动、处理和驱动至少用于固体产品的所述容器的装置(4)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于它还包括：用来移动、处理和驱动吸管(P)，从而移动和输送所述液体产品和所述溶液的装置(3)，该装置(3)与所述承载器(2)相连。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的用来移动和处理所述的瓶子和移动、处理和驱动至少用于固体产品的所述容器的装置(4)和用于固体物质的容器(C)由托架结构(40)来支撑，该结构固定到承载器(2)上，并且包括具有两个夹头(41)的夹紧装置，而这两个夹头通过相应的气动致动器(42)来工作。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述夹头(41)通过杆系统借助于所述致动器(42)来进行工作，而这些杆相互铰接并且铰接到管形套筒(43)中。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述套筒的端部是圆柱形衬套(44)，该衬套的直径和高度允许把它设置到瓶子和容器(C)的颈部上。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于有一个轴(45)设置在所述管形套筒(43)内，轴(45)与相应的电马达(450)相连，并且终止于功率输出端(46)，而该功率输出端与用来测量装有固体物质的所述容器(C)的相应装置在形状上是互补的。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于用来移动、处理和驱动吸管(P)的所述装置(3)包括具有两个下部夹头(31)的夹紧装置，这两个下部夹头(31)通过杆系统借助于相应气动致动器(32)来进行工作，而这些杆相互铰接并且铰接到外部套筒(33)上。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述夹紧装置包括第二对上部夹头(34)，该对上部夹头设置在所述两个下部夹头(31)的上方，每个所述上部夹头(34)铰接到盘(35)上，而盘(35)通过蜗杆螺钉(36)来支承，而该螺钉(36)具有垂直轴线并且与引导螺母(39)相啮合，而该引导螺母通过所述套筒(33)来支撑，并且与马达(390)相连。

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