ES2934126T3 - Dispositivo de muestreo y análisis automatizado y sin contaminación - Google Patents

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ES2934126T3 ES19802064T ES19802064T ES2934126T3 ES 2934126 T3 ES2934126 T3 ES 2934126T3 ES 19802064 T ES19802064 T ES 19802064T ES 19802064 T ES19802064 T ES 19802064T ES 2934126 T3 ES2934126 T3 ES 2934126T3
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Abstract

Se divulga un dispositivo para manipular un recipiente de muestra (13) que tiene un lado abierto, el dispositivo que comprende una cabeza (1) que tiene una cámara interior (3) con una abertura (4) y una forma de sección transversal sustancialmente constante tomada perpendicularmente a un eje longitudinal de la cámara interior, donde la abertura se extiende sustancialmente perpendicular a dicho eje longitudinal, una parte del rotor (6) dispuesta dentro de dicha cámara interior, medios de accionamiento del rotor (7) y medios de desplazamiento del rotor (8), un pistón (5) que tiene una parte de borde (9) de una forma de sección transversal correspondiente a la forma de sección transversal de la cámara interior, y medios de desplazamiento del pistón (8) dispuestos para desplazar el rotor a lo largo del eje longitudinal de modo que la parte de borde del pistón raspe la pared (10) de la cámara interior,comprendiendo el dispositivo además un soporte (11) dispuesto para soportar un recipiente de muestra de modo que el lado abierto del recipiente de muestra esté en conexión con la abertura de la cámara interior, y medios de accionamiento del cabezal (2) dispuestos para alternar la orientación del cabezal entre una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia arriba y una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de muestreo y análisis automatizado y sin contaminación
La presente invención se refiere a un dispositivo de manipulación automatizada de un recipiente de muestras.
Antecedentes de la invención
Se toman muestras de la producción de productos, por ejemplo, piensos en forma de gránulos, cereales, etc., y se analizan para vigilar la calidad del producto. La muestra puede tomarse directamente de la línea de proceso del producto para realizar un análisis automático. Las muestras que se someten a análisis ópticos, como el análisis espectrográfico mediante, por ejemplo, la reflexión del infrarrojo cercano (NIR), deben suministrarse pulverizadas para mejorar la precisión analítica, por lo que a menudo es necesario moler la muestra.
La solicitud de patente estadounidense US 2008/203201 A1 divulga un sistema de trituración de muestras agrícolas que incluye una unidad de trituración para triturar y mezclar uniformemente una muestra agrícola. El sistema incluye además una cámara de recogida conectada a una boquilla de transferencia que se extiende desde un lateral de la unidad de trituración. La cámara de recogida sirve para recoger la muestra agrícola triturada y mezclada uniformemente que se dispensa desde la unidad de trituración a través de la boquilla de transferencia. El sistema deposita la muestra agrícola triturada y uniformemente mezclada en la cámara de recogida de forma que se mantenga la mezcla uniforme de la muestra.
La patente estadounidense US 5.580.007 divulga un dispositivo para cortar, pulverizar y/o mezclar material en, por ejemplo, el área de laboratorio, en el que una rasqueta gira en una cámara de trabajo que contiene el material. Durante el procesamiento del material, la rasqueta se baja a la cámara de trabajo junto con un pistón para reducir gradualmente el volumen de la cámara de trabajo.
La solicitud de patente internacional WO 2004/003525 divulga un dispositivo para moler una muestra seleccionada y presentar la muestra para un sistema de análisis. El dispositivo comprende una cámara de molienda con medios de molienda para moler la muestra en la cámara de molienda, y un medio de prensado para la compresión de la muestra en la cámara de molienda hacia una ventana de análisis para la presentación de la muestra para un sistema de análisis NIR (reflexión en el infrarrojo cercano). El documento EP2227123 A2 divulga un dispositivo para procesar queso, el dispositivo comprende un medio de agitación que está dispuesto en una cámara de tratamiento. Un medio de prensado está dispuesto de forma amovible a lo largo del eje de la cámara para prensar el queso. La cámara de tratamiento puede ser invertida.
El documento WO2015/147911 A1 divulga un dispositivo de análisis que tiene una cámara, un triturador y un émbolo que son amovibles dentro de la cámara a lo largo de un eje longitudinal. El fondo de la cámara se abre para extraer la muestra mediante el émbolo.
Breve descripción de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo que tiene un cabezal que comprende una cámara interior con un rotor, que preferentemente comprende un medio de molienda, y un medio de accionamiento, como un brazo robótico, dispuestos para girar el cabezal boca abajo, de modo que el cabezal en una posición pueda recibir la muestra y procesarla con el rotor y en otra posición puede vaciar la muestra automáticamente de la cámara interior a un recipiente de muestra con la ayuda de un pistón dispuesto en la cámara interior para raspar los lados de la misma, cuyo recipiente de muestra puede colocarse a continuación en un sistema de análisis óptico, en particular un sistema de análisis óptico estándar para su uso en un laboratorio ordinario. El dispositivo también puede estar preparado para el lavado automático de los recipientes de muestras, así como de la cámara interior.
En un uso alternativo, la muestra está en una condición que no requiere procesamiento por medio del rotor, tal como la molienda de la muestra antes de su análisis por medio del sistema de análisis óptico. En el uso alternativo, el cabezal del dispositivo manipula el recipiente de muestra y realiza su lavado automático y otras funciones que no implican la trituración de la muestra.
Así, la presente invención se refiere a un dispositivo para manipular un recipiente de muestra que tiene un lado abierto, comprendiendo el dispositivo
un cabezal que tiene una cámara interior con una abertura dispuesta en un extremo, teniendo la cámara interior una forma de sección transversal sustancialmente constante tomada perpendicularmente a un eje longitudinal de la cámara interior, en el que la abertura se extiende sustancialmente perpendicularmente a dicho eje longitudinal,
una parte de rotor dispuesta dentro de dicha cámara interior,
un medio de accionamiento
o del rotor dispuesto para girar dicha parte del rotor alrededor de dicho eje longitudinal,
un medio de desplazamiento del rotor dispuesto para desplazar el rotor a lo largo del eje longitudinal, un pistón que tiene una parte de borde con una forma de sección transversal correspondiente a la forma de sección transversal de la cámara interior, y
un medio de desplazamiento del pistón dispuesto para desplazar el pistón a lo largo del eje longitudinal, de modo que la parte de borde del pistón raspe la pared de la cámara interior, comprendiendo además el dispositivo
un soporte dispuesto para soportar un recipiente de muestra, de modo que el lado abierto del recipiente de muestra esté en conexión con la abertura de la cámara interior, y
un medio de accionamiento del cabezal, como un brazo robótico, dispuesto para alternar la orientación del cabezal entre una posición, en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia arriba y una posición, en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo.
Al poder alternar la orientación del cabezal, la cámara interior puede llenarse con una muestra cuando está orientada con la abertura hacia arriba, en cuya orientación la muestra se procesa por medio del rotor, de modo que las partículas de muestra, gránulos o similares pueden moverse libremente hacia arriba y hacia abajo hacia y desde el rotor, con lo que se promueve un procesamiento uniforme de la muestra, y la cámara interior puede vaciarse de nuevo alternando la orientación del cabezal, de modo que la abertura esté orientada hacia abajo y la muestra procesada caiga en el recipiente de muestra ayudada por el raspado de la pared de la cámara interior por la parte del borde del pistón desplazable.
Este dispositivo puede utilizarse para realizar un muestreo y un análisis automatizados y sin contaminación del material tomado de una producción en curso para observar las cualidades del material producido.
El pistón y el rotor pueden desplazarse independientemente, pero se prefiere, por simplicidad del dispositivo, que ambos estén dispuestos para desplazarse simultáneamente, de modo que el medio de desplazamiento del pistón constituya también un medio de desplazamiento del rotor.
El rotor comprende preferentemente un medio de molienda, tales como uno o más bordes de molienda, por ejemplo, mediante una o más cuchillas, de modo que el rotor, cuando es girado por el medio de accionamiento del rotor, sea adecuado para moler una muestra situada en la cámara interior.
La parte del borde del pistón está realizada preferentemente de un elastómero, tal como caucho natural, caucho sintético, caucho de silicona o una mezcla que comprenda uno o más de dichos elastómeros, pero alternativamente podría estar realizada, por ejemplo, de uno o más anillos de acero que estén elásticamente presionados hacia la pared de la cámara interior.
El dispositivo comprende preferentemente un medio de control dispuesto para controlar el funcionamiento del menos un medio de accionamiento del rotor, un medio de desplazamiento del rotor, un medio de desplazamiento del pistón y un medio de accionamiento del cabezal, de modo que un proceso realizado mediante el dispositivo pueda ser al menos parcialmente automatizado y preferente y totalmente automatizado.
El soporte puede ser estacionario para que una pinza externa o un usuario puedan colocar un recipiente de muestra en el soporte. Sin embargo, se prefiere que el soporte sea amovible con respecto al cabezal para recuperar un recipiente de muestra que contenga una muestra y colocarlo de modo que el lado abierto del recipiente de muestra esté en conexión estanca con la abertura de la cámara interior y para retirar el recipiente de muestra de dicha posición y colocarlo en una segunda posición, por ejemplo, para el análisis de la muestra.
El soporte está dispuesto preferentemente para soportar dos recipientes de muestras simultáneamente y mover ambos recipientes de muestras simultáneamente para intercambiar su posición mutua con respecto a la abertura de la cámara interior. De este modo, se puede mejorar la eficacia del dispositivo, por ejemplo, pudiendo retirar un recipiente de muestra de un sistema de análisis después de analizarlo y sustituirlo por otro recipiente de muestra, mientras el cabezal se encuentra en la misma posición. Mientras el contenido del nuevo recipiente de muestra es analizado por el sistema de análisis, el otro recipiente de muestra puede retirarse para su limpieza y el cabezal puede aplicarse para procesar otra muestra.
El soporte está dispuesto preferentemente en el cabezal del dispositivo y comprende un medio de accionamiento del soporte para accionar y mover el soporte. De este modo, el soporte y el cabezal se mueven simultáneamente. El funcionamiento del soporte también se controla preferentemente mediante un medio de control.
El dispositivo puede comprender además un dispersor de líquidos dispuesto para dispensar un líquido limpiador en un recipiente de muestra soportado por el soporte.
Asimismo, el dispositivo puede comprender además un medio de secado dispuesto para proporcionar un flujo de aire de secado hacia un recipiente de muestra soportado por el soporte.
El dispositivo puede comprender además medios de succión dispuestos para el vaciado de un recipiente de muestra soportado por el soporte, para eliminar la muestra, así como cualquier posible líquido aplicado para limpiar el recipiente de muestra.
El dispositivo puede comprender además un escáner dispuesto para escanear la superficie superior de una muestra situada en un recipiente de muestra soportado por el soporte. El escáner puede ser óptico o de ultrasonidos. El escáner está dispuesto preferentemente para detectar la altura de la superficie superior de la muestra y determinar si el recipiente de muestra está suficientemente lleno de muestra para su análisis posterior.
El dispositivo comprende preferentemente un sistema de análisis óptico, en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano, dispuesto para escanear el contenido de un recipiente de muestra a través de una parte inferior transparente del recipiente de muestra, y en el que el soporte está dispuesto para colocar un recipiente de muestra para ser escaneado por el sistema de análisis óptico. El sistema de análisis óptico puede ser alternativamente del tipo en el que la superficie superior de la muestra se escanea a través de una parte superior abierta del recipiente de muestras. Sin embargo, el dispositivo puede funcionar junto con dicho sistema de análisis óptico externo sin que el sistema de análisis óptico esté realmente incluido en el dispositivo.
El medio de control del dispositivo comprende, en una realización particular de la presente invención, una interfaz de comunicación de datos adecuada para su conexión con una interfaz de comunicación de datos de un sistema de análisis óptico, en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano, tal como un sistema de análisis óptico incluido en el dispositivo, y en el que el medio de control del dispositivo está adaptado para transferir datos que identifican el contenido del recipiente de muestra a un medio de control del sistema de análisis óptico antes de escanear el contenido del recipiente de muestra. De este modo, el dispositivo está adaptado para funcionar con análisis de muestras de una gama de materiales diferentes, en el que el medio de control del dispositivo, mediante el envío de datos que identifican el material contenido en el recipiente de muestra, podrá controlar toda la operación y garantizar que la salida del sistema de análisis óptico se ha calculado utilizando los datos de calibración pertenecientes al material particular de la muestra.
El medio de control del dispositivo se dispone preferentemente para controlar el funcionamiento del dispositivo en una secuencia en la que el cabezal se encuentra en una posición, en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia arriba, en cuya posición el medio de desplazamiento del rotor se acciona para hacer girar el rotor durante un periodo de tiempo, seguido de una alternancia de la orientación del cabezal y del soporte a una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo, en la que el medio de desplazamiento del rotor y el medio de desplazamiento del pistón se acciona para mover el rotor y el pistón a una posición cercana a la abertura de la cámara interior, y el soporte retira el recipiente de muestra de su posición en estrecha conexión con la abertura de la cámara interior. De este modo, el dispositivo es adecuado para procesar automáticamente una muestra colocada en la cámara interior por medio del rotor, seguido de vaciar el contenido de la cámara interior en un recipiente de muestra girando el cabezal boca abajo y activando el pistón para raspar las paredes de la cámara interior.
Además, el medio de control puede disponerse para controlar el funcionamiento del dispositivo en una secuencia en la que el cabezal se encuentra inicialmente en una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo, y el soporte se acciona para colocar un recipiente de muestra, de modo que el lado abierto del recipiente de muestra esté en conexión estanca con la abertura de la cámara interior, en el que después se acciona el medio de accionamiento del cabezal para alternar la orientación del cabezal y del soporte a una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia arriba. De este modo, la cámara interior se llena con una muestra procedente del recipiente de muestra para su posterior procesamiento mediante el rotor, tal como se ha descrito anteriormente.
El medio de control del dispositivo puede estar dispuesto para determinar la dureza de, por ejemplo, los gránulos de una muestra, en cuyo caso el rotor comprende una o más cuchillas que tienen cada una un borde de molienda y una púa roma, y el medio de control está dispuesto para controlar el funcionamiento del rotor para que gire en una primera dirección, en la que el borde o bordes de molienda se mueven hacia delante, seguida de una rotación inversa, en la que la púa o púas se mueven hacia delante. Midiendo el consumo de energía del medio de accionamiento del rotor durante la rotación inversa, puede evaluarse el estado actual de la muestra, como el tamaño general de las partículas en la muestra parcialmente procesada, con lo que puede determinarse una medida de la dureza de los gránulos, por ejemplo.
El medio de control puede además estar dispuesto para limpiar un recipiente de muestra, es decir estar dispuestos para controlar el funcionamiento del dispositivo en una secuencia en la que el cabezal se encuentra en una posición, en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo y un recipiente de muestra es sujetado por el soporte en una posición, en la que el lado abierto del recipiente de muestra es accesible, en la que el cabezal se mueve a una posición por debajo del dispensador de líquido, que se acciona para dispensar el líquido limpiador en el recipiente de muestra, donde después se mueve el soporte para colocar el lado abierto del recipiente de muestra en conexión estanca con la abertura de la cámara interior y el rotor y el pistón se desplazan por medio del l medio de desplazamiento del rotor y el medio de desplazamiento del pistón, de modo que el rotor se extienda dentro del recipiente de muestra y el rotor se haga girar por medio del medio de accionamiento del rotor, seguido del movimiento del soporte para retirar el recipiente de muestra de la conexión estanca con la abertura de la cámara interior, vaciar el recipiente de muestra y mover el cabezal a una posición con respecto a los medios de secado, donde los medios de secado se accionan para proporcionar un flujo de aire de secado al recipiente de muestra.
El recipiente de muestra puede vaciarse poniéndolo boca abajo en un lugar adecuado o aplicando un medio de succión para extraer el contenido del recipiente de muestra.
El dispositivo comprende preferentemente un brazo robótico al que está conectado el cabezal y que sirve como medio de accionamiento del cabezal, en el que el medio de control del dispositivo controla preferentemente el brazo robótico, ya sea directamente mediante una disposición de control integrada o comunicándose con el sistema de control del brazo robótico.
En una realización particularmente preferente, el dispositivo comprende un carrusel para soportar una pluralidad de recipientes de muestra, así como un medio de accionamiento del carrusel para accionar una rotación del carrusel y en el que el dispositivo está adaptado para recuperar recipientes de muestra del carrusel por medio del soporte, y en el que el funcionamiento del medio de accionamiento del carrusel se controla por medio del medio de control del dispositivo. De este modo, el dispositivo puede utilizarse para el análisis de una pluralidad de muestras diferentes que se colocan en el carrusel mediante una disposición automatizada o por un operador, y preparar las muestras una a una para su análisis. En este caso, es particularmente ventajoso que el medio de control del dispositivo esté provisto de una interfaz de comunicación de datos adecuada para la conexión con una interfaz de comunicación de datos de un sistema de análisis óptico, en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano, como se ha explicado anteriormente, ya que las diferentes muestras a menudo serán de diferentes materiales, lo que requiere el uso de datos de calibración individuales para el sistema de análisis óptico.
La presente invención se refiere además a un sistema que comprende un dispositivo tal como se divulga en el presente documento y al menos una disposición para el análisis óptico en línea, en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano, de un flujo de material por medio de un sistema de análisis óptico de la disposición, en el que el medio de control de la disposición está adaptado para recibir datos de un escaneo del material del sistema de análisis óptico del dispositivo y calibrar el sistema de análisis óptico de la disposición basándose en los mismos. Un dispositivo de análisis óptico en línea es adecuado para analizar el material mientras se transporta a través de, por ejemplo, una tubería y, por esa razón, es menos fiable que el dispositivo en la presente memoria descrito. De este modo, al proporcionar al dispositivo de análisis óptico en línea datos para el análisis más fiable de una muestra del mismo flujo de material, realizado mediante el dispositivo, así como un sistema de análisis óptico, en el que los datos se proporcionan con una marca de tiempo de cuándo se obtuvo la muestra del flujo del material que es analizado por el dispositivo en línea, se puede realizar una calibración del dispositivo cuando los datos se comparan con los datos obtenidos por el propio dispositivo en línea aproximadamente al mismo tiempo.
La presente invención se refiere además al uso de un dispositivo como en la presente memoria divulgado para moler una muestra y presentar la muestra para un sistema de análisis.
El uso puede incluir que dicho sistema de análisis sea un sistema de análisis óptico, en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano.
La presente invención se refiere además a un procedimiento para triturar una muestra y presentar la muestra para un sistema de análisis por medio de un dispositivo como en la presente memoria divulgado.
Breve descripción del dibujo
Una realización de la presente invención se ilustra en el dibujo adjunto, en el cual
La Fig. 1 muestra el cabezal del dispositivo en una posición en la que la abertura de la cámara interior del cabezal está orientada hacia arriba,
La Fig. 2 muestra el cabezal del dispositivo en una posición en la que la abertura de la cámara interior del cabezal está orientada hacia abajo,
La Fig. 3 muestra el soporte del cabezal colocando un recipiente de muestra debajo de un escáner de superficie para escanear la superficie del contenido del recipiente de muestra,
La Fig. 4 muestra el soporte del cabezal colocando un recipiente de muestra en una balanza para determinar su peso,
La Fig. 5 muestra el soporte del cabezal colocando un recipiente de muestra en un sistema de análisis óptico por reflexión del infrarrojo cercano,
La Fig. 6 muestra el soporte del cabezal colocando un recipiente de muestra debajo de un dispensador de líquido para dispensar un líquido limpiador en el recipiente de muestra,
La Fig. 7 muestra el soporte del cabezal colocando un recipiente de muestra debajo de un secador que proporciona un flujo de aire de secado al recipiente de muestra,
La Fig. 8 muestra el pistón y el rotor en posición retraída, alejados de la abertura de la cámara interior, y La Fig. 9 muestra el pistón y el rotor en posición extendida cerca de la abertura de la cámara interior.
Descripción detallada de una realización de la presente invención
El dispositivo mostrado en el dibujo adjunto comprende un cabezal 1 dispuesto sobre un brazo 2, que preferentemente es un brazo robótico 2, teniendo el brazo 2 suficientes grados de libertad para girar la orientación del cabezal hacia abajo y hacia arriba, como se ilustra en las Figs. 1 y 2. El cabezal 1 comprende una cámara interior 3 con una abertura 4, que en la Fig. 1 está orientada hacia arriba y en la Fig. 2 hacia abajo. La sección transversal interior de la cámara 3 es sustancialmente circular y contiene un pistón 5 y un rotor 6. El rotor es accionado por medio del medio de accionamiento del rotor 7, normalmente un motor eléctrico, pero alternativamente podría ser, por ejemplo, un motor hidráulico o un motor neumático. El pistón 5 y el rotor 6 también se pueden mover en la dirección longitudinal de la cámara interior 3, es decir, hacia arriba y hacia abajo, por medio del medio de desplazamiento 8, que también suele ser un accionador lineal eléctrico, pero que alternativamente podría ser, por ejemplo, un accionador lineal hidráulico o neumático. El pistón 5 comprende una pieza de borde 9, como una junta tórica, realizada de un elastómero, preferentemente caucho de silicona, de modo que raspe y limpie la pared 10 de la cámara interior 3 cuando el pistón 5 se mueve hacia delante y hacia atrás dentro de la cámara 3.
El cabezal 1 comprende además un soporte 11 con dos partes de agarre 12 (no mostradas) para soportar dos recipientes de muestras 13. El soporte 11 comprende un primer medio de accionamiento 14 para girar el soporte 11 y las partes de agarre 12, de modo que la posición de los dos recipientes de muestras 13 cambie de una primera posición 15, en la que un recipiente de muestra 13 está alineado con la abertura 4 de la cámara interior 3, a una segunda posición 16, en la que el recipiente de muestra 13 puede someterse a un escaneo, a una limpieza o a un análisis, o bien el recipiente de muestra 13 puede soltarse de la parte de agarre 12 y colocarse, por ejemplo, en una balanza 17 o en un sistema de análisis óptico 18. El soporte 11 también incluye un medio de desplazamiento del soporte 19 adecuado para, por ejemplo, desplazar un recipiente de muestra 13 en la primera posición 15 cerca de la abertura 4 de la cámara interior 3 con el fin de crear una conexión estanca entre ambos.
Durante el funcionamiento del dispositivo se puede obtener una muestra de dos maneras diferentes. En ambos casos, el pistón 5 y el rotor 6 se retraen hasta una posición alejada de la abertura 4, como se muestra en la Fig. 8, para permitir que la muestra entre en la cámara interior 3. En un primer momento, la muestra se extrae, por ejemplo, de una tubería de transporte del material a muestrear y analizar mediante la apertura de una válvula, desde la cual la muestra fluye directamente a la cámara interior 3 del cabezal 1. En este caso, el cabezal se coloca como se muestra en la Fig. 1, en la que la abertura 4 de la cámara interior 3 está orientada hacia arriba. De la segunda manera, la muestra fluye desde la válvula o similar a un recipiente de muestra 13 soportado por el soporte 11 en la segunda posición 16, en la que el cabezal está colocado como se muestra en la Fig. 2, en la que la abertura 4 de la cámara interior 3 está orientada hacia abajo y el recipiente de muestra 13 puede recibir la muestra. De acuerdo con esta segunda opción, el soporte 11 se hace girar por medio del primer medio de accionamiento 14 para que el recipiente de muestra 13 con la muestra se sitúe en la primera posición justo delante de la abertura 4 de la cámara interior 3, y el medio de desplazamiento del soporte 19 se activa entonces para mover el recipiente de muestra en contacto estrecho con el cabezal 1. A continuación, el cabezal 1 se gira mediante el brazo 2 hasta la posición mostrada en la Fig. 1, en la que la abertura 4 de la cámara interior 3 está orientada hacia arriba.
Cuando la muestra se ha introducido en la cámara interior 3 de cualquiera de las dos opciones, el cabezal 1 está ahora orientado como se muestra en la Fig. 1, con la abertura 4 de la cámara interior 3 orientada hacia arriba y un recipiente de muestra 13 mantenido en la primera posición 15 por medio del soporte 11, de manera que esté en conexión estanca con el cabezal 1 y cubra la abertura 4.
El llenado de la cámara interior 3 con la muestra puede determinarse opcionalmente para garantizar que la cantidad de muestra sea suficiente para el análisis. Esto puede hacerse girando el rotor 6 lentamente o inclinando el cabezal 1 repetidamente para distribuir la muestra más uniformemente y escanear la superficie de la muestra dentro de la cámara interior 3 mediante, por ejemplo, un sensor de ultrasonidos (no mostrado). Alternativa o adicionalmente, el cabezal 1 se gira por medio del brazo 2 para vaciar la muestra en el recipiente de muestra 13 colocado en la primera posición 15 y el recipiente de muestra 13 con la muestra se coloca en una balanza 17 girando el soporte 11 para colocar el recipiente de muestra en la segunda posición 16, moviendo el cabezal 1 con el soporte 11 para que el recipiente de muestra 13 se coloque en la balanza 17 y liberando el recipiente de muestra 13 de la pieza de agarre 12 (no mostrada) del soporte 11 para poder determinar el peso del recipiente de muestra 13 con la muestra en su interior. En caso de que se realicen tanto el escaneo como la ponderación, puede calcularse una estimación de la densidad de la muestra. A continuación, la muestra se devuelve a la cavidad interior 3 enganchando el recipiente de muestra 13 en la balanza 17 por medio de la parte de agarre 12 del soporte 11, girando el soporte 11 de modo que el recipiente de muestra 13 se encuentre en la primera posición 15, poniendo el recipiente de muestra 13 en contacto estrecho con el cabezal 1 por medio del medio de desplazamiento del soporte 19 y girando el cabezal 1 hasta la posición, en la que la abertura 4 está orientada hacia arriba, de modo que la muestra caiga en la cavidad interior 3.
En caso de que sea necesario comprobar la dureza de las partículas de la muestra, como gránulos o similares, el rotor 6 se hace girar hacia delante durante un periodo de tiempo predeterminado para desintegrar parcialmente las partículas o gránulos. Por el término hacia delante se entiende que el rotor 6 comprende cuchillas que tienen un borde de molienda, que es afilado, y una púa roma opuesta, donde el borde de molienda se mueve hacia delante en una rotación hacia delante del rotor 6. A continuación, el rotor 6 se hace girar hacia atrás a una velocidad de rotación predeterminada, y la resistencia al movimiento de las púas romas de las partículas o gránulos parcialmente desintegrados, medida, por ejemplo, por el consumo de energía del medio de accionamiento del rotor 7, indica la dureza de las partículas o gránulos.
Para moler la muestra hasta obtener un polvo homogéneo, el rotor 6 se hace girar hacia delante a una velocidad de rotación predeterminada, y el consumo de energía del medio de accionamiento del rotor 7 se controla para determinar cuándo el consumo de energía se vuelve constante en el tiempo, lo que indica que la muestra ya no es desintegrada por el rotor 7. El cabezal 1 se gira ahora por medio del brazo 2 hasta una posición en la que la abertura 4 de la cámara interior 3 está orientada hacia abajo y el pistón 5 y el rotor 6 se mueven hasta una posición extendida cerca de la abertura 4, tal como se muestra en la Fig. 9, en la que la parte del borde 9 del pistón 5 raspa la pared 10 de la cámara interior 3 para garantizar que la pared 10 está limpia y toda la muestra se transfiere al recipiente de muestra 13 en la primera posición 15. Además, el pistón 5 compacta la muestra en el recipiente de muestra 13. A continuación, el rotor 6 gira lentamente para distribuir la muestra de manera más uniforme en el recipiente de muestra 13.
El recipiente de muestra 13 que contiene la muestra es alejado a continuación del contacto hermético con el cabezal 1 moviendo el soporte 11 por medio del medio de desplazamiento del soporte 19 y el soporte 11 se gira por medio del primer medio de accionamiento 14 para que el recipiente de muestra se coloque en la segunda posición 16. El cabezal 1 se desplaza por medio del brazo 2 hasta una posición en la que el recipiente de muestra se encuentra justo debajo de un escáner de superficie 20, por ejemplo, un escáner óptico o un escáner de ultrasonidos, como se muestra en la Fig. 3, que escanea la superficie de la muestra con el fin de garantizar una distribución sustancialmente uniforme de la muestra, de modo que todo el fondo transparente del recipiente de muestra quede cubierto por la muestra para que el posterior análisis óptico se realice correctamente y, opcionalmente, para determinar el volumen de la muestra.
A continuación, el recipiente de muestra 13 puede transferirse a la balanza 17, como se muestra en la Fig. 4 y se ha comentado anteriormente, para determinar el peso de la muestra. En caso de que la muestra también se haya pesado antes de su desintegración, se podrá determinar una pérdida de peso debida a la evaporación de la humedad de la muestra. La densidad exacta de la muestra puede determinarse a partir de su peso y volumen.
El recipiente de muestra 13 es enganchado de nuevo por la parte de agarre 12 del soporte 11, levantado de la báscula 17 y colocado, moviendo el cabezal 1 por medio del brazo 2, en el sistema óptico de análisis 18 que utiliza el análisis por infrarrojo cercano (NIR), como se muestra en la Fig. 5. Antes de colocar el recipiente de muestra 13 en el sistema de análisis óptico 18, la parte de agarre libre 12 del soporte 11 se mueve para enganchar un recipiente de muestra 13 anterior ya colocado en el sistema de análisis óptico 18, retirarlo girando el soporte 11 y situar el recipiente de muestra 13 que acaba de llenarse con una nueva muestra en el sistema de análisis óptico 18 y soltarlo de la parte de agarre 12 del soporte 11.
El análisis óptico de la nueva muestra contenida en el recipiente de muestra 13 colocado en el sistema de análisis óptico 18 lleva algún tiempo, durante el cual el cabezal 1 que lleva el recipiente de muestra 13 recién retirado del sistema de análisis óptico 18 es desplazado a un lugar de eliminación (no mostrado) en el que la orientación del cabezal 1 se alterne de modo que la abertura 4 de la cámara interior 3 se orienta hacia abajo, con lo que también la abertura del recipiente de muestra 13 sujetado por la parte de agarre 12 del soporte 11 se oriente hacia abajo y el contenido del recipiente de muestra 13 se elimine. En caso de que la muestra contenida en el recipiente de muestra 13 sea pegajosa, por ejemplo debido a un alto contenido de aceite, puede disponerse en el lugar de eliminación un raspador automático (no mostrado) para raspar el interior del recipiente de muestra 13. El lugar de eliminación puede comprender alternativamente medios de succión para vaciar el recipiente de muestra 13 sin necesidad de darle la vuelta. Los medios de succión también pueden sustituir al posible rascador.
A continuación, puede lavarse el recipiente de muestra 13 vaciado. Según el tipo de material muestreada, el lavado puede realizarse después de cada muestreo o a intervalos regulares, por ejemplo, después de cinco o diez muestras. El procedimiento de lavado comienza moviendo, mediante el brazo 2, el cabezal 1 con el recipiente de muestra 13 que se va a lavar a una posición como la mostrada en la Fig. 6, en la que el recipiente de muestra 13 está debajo de un dispensador de líquido 21 en el que se dispensa un líquido de limpieza en el recipiente de muestra 13. El líquido puede ser, por ejemplo, agua ablandada o agua mezclada con un detergente. A continuación, el soporte 11 se hace girar por medio del primer medio de accionamiento 14 para que el recipiente de muestra 13 se encuentre en la primera posición 15, tras lo cual el soporte 11 se desplaza por medio del medio de desplazamiento del soporte 19 para que el recipiente de muestra 13 esté en estrecho contacto con el cabezal 1. El pistón 5 y el rotor 6 están situados en la posición más extendida cerca de la abertura 4 de la cámara interior 3, de modo que el rotor 6 se extienda dentro del recipiente de muestra 13 y dentro del líquido que contiene. Al girar el rotor 6 por medio del medio de accionamiento del rotor 7, la cara interior del recipiente de muestra 13 se lava a fondo. Después del lavado, el cabezal 1 se desplaza a la ubicación de eliminación (no mostrada), el soporte es girado para que el recipiente de muestra 13 se encuentre en la segunda posición 16, y la posición del cabezal 1 y, por lo tanto, también del recipiente de muestra 13 soportado por el soporte 11 se alterna para que la abertura 4 se oriente hacia abajo y se elimine el líquido del recipiente de muestra 13. La posición del cabezal 1 se alterna de nuevo y el cabezal 1 se desplaza por medio del brazo 2 hasta una posición como la mostrada en la Fig. 7, en la que el recipiente de muestra 13 soportado por el soporte 11 en la segunda posición 16 se encuentra debajo de un secador 22 dispuesto para proporcionar un flujo de aire de secado hacia la parte interior del recipiente de muestra 13. A continuación, se limpia el recipiente de muestra 13 y el dispositivo queda listo para obtener y analizar una nueva muestra. Además, el dispositivo puede estar provisto de medios de inspección visual (no mostrados) dispuestos para inspeccionar los recipientes de muestras limpios 13 con el fin de garantizar que la calidad de la limpieza es satisfactoria.
La pared 10 de la cámara interior 3 junto con el rotor 6 y el pistón 5 también pueden requerir una limpieza, que puede lograrse de manera similar. El procedimiento de lavado comienza moviendo, por medio del brazo 2, el cabezal 1 con el recipiente de muestra 13 a una posición como la mostrada en la Fig. 6, en la que el recipiente de muestra 13 está debajo de un dispensador de líquido 21 en el que se dispensa un líquido limpiador en el recipiente de muestra 13. El líquido puede ser, por ejemplo, agua ablandada o agua mezclada con un detergente. A continuación, el soporte 11 se hace girar por medio del primer medio de accionamiento 14 para que el recipiente de muestra 13 se encuentre en la primera posición 15, tras lo cual el soporte 11 se desplaza por medio del medio de desplazamiento del soporte 19 para que el recipiente de muestra 13 esté en estrecho contacto con el cabezal 1. A continuación, el cabezal 1 se gira mediante el brazo 2 de modo que la abertura 4 de la cámara interior 3 quede orientada hacia arriba. El pistón 5 y el rotor 6 están situados en la posición más retraída, alejados de la abertura 4 de la cámara interior 3, como se muestra en la Fig. 8. Al girar el rotor 6 mediante el medio de accionamiento del rotor 7, la pared de la cámara interior 3, el propio rotor 6 y el pistón 5 se lavan a fondo. Después del lavado, el cabezal 1 se desplaza al lugar de eliminación (no mostrado), el cabezal 1 se gira mediante el brazo 2 hasta una posición en la que la abertura 4 de la cámara interior 3 esté orientada hacia abajo para que el líquido se acumule en el recipiente de muestra 13; el soporte es girado para que el recipiente de muestra 13 esté en la segunda posición 16, y la posición del cabezal 1 y, por tanto, también del recipiente de muestra 13 sujetado por el soporte 11 se alterna para que la abertura 4 esté orientada hacia abajo y el líquido del recipiente de muestra 13 se elimine. La posición del cabezal 1 se alterna de nuevo y el cabezal 1 se desplaza por medio del brazo 2 a una posición en la que la abertura 4 de la cámara interior 3 se encuentra debajo de un secador 22 dispuesto para proporcionar un flujo de aire de secado hacia la cámara interior 3. A continuación, se limpia la cámara interior 3 con su contenido y el dispositivo queda listo para obtener y procesar una nueva muestra.
El dispositivo puede comprender otras partes y sensores para la vigilancia del proceso y de la muestra, como sensores de temperatura, y pueden omitirse partes del proceso anteriormente descrito, como la parte de detección de dureza, en función del tipo de material a analizar y de la información sobre el material muestreado que se desee obtener.
Lista de cifras de referencia
1 Cabezal
2 Brazo
3 Cámara interior
4 Abertura de la cámara interior
5 Pistón
6 Rotor
7 Medio de accionamiento del rotor
8 Medio de desplazamiento para el pistón y el rotor
9 Parte del borde del pistón
10 Pared de la cámara interior
11 Soporte
12 Parte de agarre del soporte
13 Recipiente de muestra
14 Primer medio de accionamiento para hacer girar el soporte
15 Primera posición del recipiente de muestra
16 Segunda posición del recipiente de muestra
17 Balanza
18 Sistema de análisis óptico por infrarrojo cercano (NIR)
19 Medio de desplazamiento del soporte
20 Escáner de superficie
21 Dispensador de líquidos
22 Secador

Claims (24)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para manipular un recipiente de muestra (13) con un lado abierto, el dispositivo comprende un cabezal (1) que tiene una cámara interior (3) con una abertura (4) dispuesta en un extremo, teniendo la cámara interior una forma de sección transversal sustancialmente constante tomada perpendicularmente a un eje longitudinal de la cámara interior, en el que la abertura se extiende sustancial y perpendicularmente a dicho eje longitudinal,
una parte de rotor (6) dispuesta dentro de dicha cámara interior,
un medio de accionamiento del rotor (7) dispuesto para hacer girar dicha parte del rotor alrededor de dicho eje longitudinal,
un medio de desplazamiento del rotor (8) dispuesto para desplazar el rotor a lo largo del eje longitudinal, un pistón (5) con una parte de borde (9) de forma transversal correspondiente a la forma transversal de la cámara interior, y
un medio de desplazamiento del pistón (8) dispuesto para desplazar el pistón a lo largo del eje longitudinal, de modo que la parte del borde del pistón raspe la pared (10) de la cámara interior,
el dispositivo comprende además
un soporte (11) dispuesto para soportar un recipiente de muestra, de modo que el lado abierto del recipiente de muestra esté en conexión con la abertura de la cámara interior, y
un medio de accionamiento del cabezal (2) dispuesto para alternar la orientación del cabezal entre una posición, en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia arriba y una posición, en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el rotor comprende un medio de molienda, tal como uno o más bordes de molienda, de modo que el rotor, cuando es girado por el medio de accionamiento del rotor, es adecuado para moler una muestra situada en la cámara interior.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en el que la parte del borde del pistón está realizada de un elastómero, tal como caucho natural, caucho sintético, caucho de silicona o una mezcla que comprende uno o más de dichos elastómeros.
4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además un medio de control dispuesto para controlar el funcionamiento del al menos el medio de accionamiento del rotor, el medio de desplazamiento del rotor, el medio de desplazamiento del pistón y el medio de accionamiento del cabezal.
5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el pistón y el rotor están dispuestos para ser desplazados simultáneamente y el medio de desplazamiento del pistón constituye también el medio de desplazamiento del rotor.
6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el soporte es amovible con respecto al cabezal para recuperar un recipiente de muestra que contenga una muestra y colocarlo de modo que el lado abierto del recipiente de muestra esté en conexión estanca con la abertura de la cámara interior y para retirar el recipiente de muestra de dicha posición (15) y colocarlo en una segunda posición (16), por ejemplo, para el análisis de la muestra.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que el soporte está dispuesto para soportar dos recipientes de muestras simultáneamente y mover ambos recipientes de muestras simultáneamente para intercambiar su posición mutua (15, 16) con respecto a la abertura de la cámara interior.
8. Dispositivo según la reivindicación 6 o 7, en el que el soporte está dispuesto en el cabezal del dispositivo y comprende un medio de accionamiento del soporte (14, 19) para accionar un movimiento del soporte.
9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el funcionamiento del soporte se controla mediante el medio de control.
10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispersor de líquido (21) dispuesto para dispensar un líquido limpiador en un recipiente de muestra soportado por el soporte.
11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios de secado (22) dispuestos para proporcionar un flujo de aire de secado hacia un recipiente de muestra soportado por el soporte.
12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además medios de succión dispuestos para el vaciado de un recipiente de muestra soportado por el soporte.
13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un escáner (20) dispuesto para escanear la superficie superior de una muestra situada en un recipiente de muestra soportado por el soporte.
14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un sistema de análisis óptico (18), en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano, dispuesto para escanear el contenido de un recipiente de muestra a través de una parte inferior transparente del recipiente de muestra, y en el que el soporte está dispuesto para colocar un recipiente de muestra para ser escaneado por el sistema de análisis óptico.
15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de control del dispositivo comprende una interfaz de comunicación de datos adecuada para la conexión con una interfaz de comunicación de datos de un sistema de análisis óptico (18), en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano, y en el que el medio de control del dispositivo está adaptado para transferir datos de identificación del contenido del recipiente de muestra a un medio de control del sistema de análisis óptico (18) antes del escaneo del contenido del recipiente de muestra.
16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de control está dispuesto para controlar el funcionamiento del dispositivo en una secuencia en la que el cabezal está en una posición, en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia arriba, en cuya posición el medio de desplazamiento del rotor se acciona para hacer girar el rotor durante un periodo de tiempo, seguido de una alternancia de la orientación del cabezal y del soporte a una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo, en el que el medio de desplazamiento del rotor y el medio de desplazamiento del pistón se accionan para mover el rotor y el pistón a una posición cercana a la abertura de la cámara interior, y el soporte retira el recipiente de muestra de su posición en estrecha conexión con la abertura de la cámara interior.
17. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el medio de control está dispuesto para controlar el funcionamiento del dispositivo en una secuencia en la que el cabezal inicialmente está en una posición en el que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo, y el soporte se acciona para colocar un recipiente de muestra de modo que el lado abierto del recipiente de muestra esté en conexión estanca con la abertura de la cámara interior, en el que después se acciona el medio de accionamiento del cabezal para alternar la orientación del cabezal y del soporte a una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia arriba.
18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rotor comprende una o más cuchillas que tienen cada una un borde de molienda y una púa roma, y en el que el medio de control está dispuesto para controlar el funcionamiento del rotor para que gire en una primera dirección, en la que el borde o bordes de molienda se mueven hacia delante, seguida de una rotación inversa, en el que la púa o púas se mueven hacia delante.
19. Dispositivo según la reivindicación 11, en el que el medio de control está dispuesto para el funcionamiento del dispositivo en una secuencia en la que el cabezal se encuentra en una posición en la que la abertura de la cámara interior está orientada hacia abajo y un recipiente de muestra es soportado por el soporte en una posición en la que el lado abierto del recipiente de muestra es accesible, en la que el cabezal se mueve a una posición por debajo del dispensador de líquido, que se acciona para dispensar el líquido de limpieza en el recipiente de muestra, en el que después se mueve el soporte para colocar el lado abierto del recipiente de muestra en conexión estanca con la abertura de la cámara interior y el rotor y el pistón se desplazan por medio del medio de desplazamiento del rotor y el medio de desplazamiento del pistón, de modo que el rotor se extienda dentro del recipiente de muestra y el rotor gire por medio del medio de accionamiento del rotor, a continuación, se mueve el soporte para retirar el recipiente de muestra de la conexión estanca con la abertura de la cámara interior, se vacía el recipiente de muestra y se mueve el cabezal a una posición con respecto a los medios de secado, en la que los medios de secado se accionan para proporcionar un flujo de aire de secado al recipiente de muestra.
20. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un brazo robótico (2) al que está conectado el cabezal (1) y que sirve de medio de accionamiento del cabezal (2).
21. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un carrusel para soportar una pluralidad de recipientes de muestras, y un medio de accionamiento del carrusel para accionar una rotación del carrusel y en el que el dispositivo está adaptado para recuperar recipientes de muestras del carrusel por medio del soporte (11), y en el que el funcionamiento del medio de accionamiento del carrusel se controla por medio del medio de control del dispositivo.
22. Sistema que comprende un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21 y al menos un dispositivo para el análisis óptico en línea, en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano, de un flujo de material mediante un sistema de análisis óptico del dispositivo, en el que el medio de control del dispositivo está adaptado para recibir datos de un escaneo de material del sistema de análisis óptico del dispositivo y calibrar el sistema de análisis óptico del dispositivo basándose en los mismos.
23. Uso de un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 para triturar una muestra y presentar la muestra para un sistema de análisis.
24. Uso según la reivindicación 23, en el que dicho sistema de análisis es un sistema de análisis óptico, en particular un espectroscopio de infrarrojo cercano.
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