JP2005029389A - 注ぎ可能な材料を自動的に移送及び定量供給する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移送及び定量供給のための新規な容器等を提供する。
【解決手段】本発明は円筒状のハウジング（２）内に搬送装置（３）を備え、ロボットアーム（Ｒ）上で使用する、注ぎ可能な材料特に粉末材料のための容器（１）であって、円筒状のハウジング（２）が材料のための受け取り空間として形成され、搬送装置（３）が、材料を受け取ったり排出したりするために、搬送装置の長手軸線に関して横断方向両方向に駆動されるように、配置されているような容器に関する。
【選択図】 図1Ａ

Description

本発明は、円筒状のハウジング内に搬送装置を備えた、注ぎ可能な材料特に粉末材料を移送及び定量供給するための容器、注ぎ可能な材料特に粉末材料を自動的に移送及び定量供給するための装置、ロボットアームに容器を接続するための結合装置、及び、注ぎ可能な材料特に粉末材料を移送及び定量供給するための方法に関する。

粉末材料のための自動定量供給装置は、特に化学技術の分野において、それ自体既知である。
下記特許文献１は染料を重さ計量するためのコンピュータで制御される装置を開示している。この装置はその下端に搬送ウオームをそれぞれ有する複数のサイロを使用する。駆動装置を備えた可動のキャリッジは個々のサイロまで移動することができ、駆動装置はそれぞれの搬送ウオームに接続することができる。サイロの反対側には、キャリッジ上と同様に、重さ計量器が存在し、その中へ染料粉末が搬送される。この装置の１つの特定の欠点は、複数の恒久的に設置された別個の搬送ウオームが必要であり、これが装置の融通性を制限することである。サイロの複雑な構成による装置の全体の構造上の大なる複雑さも欠点である。

下記特許文献２は粉末材料を定量供給するためのコンピュータで制御される装置を開示している。その下方区域内に搬送ウオームをそれぞれ有する複数のサイロもこの装置に設けられている。制御ユニットの指令に従って、重さ計量キャリッジが個々のサイロまで移動し、所定量のそれぞれの材料を受け取る。付加的に設けたロボットアームは重さ計量入れ物を重さ計量キャリッジ上に配置することができ、容器をキャリッジから除去することができる。このような構成は粉末材料の大半の可変の可能な移送には適さない。
ＥＰ−Ａ２−０２８７７０８号明細書 ＥＰ−Ａ１−０４４６３９８号明細書

それ故、本発明の目的は、既知の技術の欠点を回避すること；特に、実質上大きな変化性により特徴づけられる、注ぎ可能な材料特に粉末材料を自動的に定量供給する装置を提供することである。特に、本発明の更なる目的は、特に供給容器の構造上の複雑さを可能な限り最小にして、最も幅広い種々の注ぎ可能な材料特に粒状粉末材料の搬送及び定量供給を可能にすることである。

本発明によれば、これらの目的は、円筒状のハウジングが材料（Ｍ）のための受け取り空間として形成され、搬送装置が、材料を受け取ったり排出したりするために、搬送装置の長手軸線に関して横断方向両方向に駆動されるように、配置されていることを特徴とする、注ぎ可能な材料特に粉末材料を移送及び定量供給する、特に自動的に移送及び定量供給するための容器、及びこのような容器を備えた装置、並びに、容器がロボットアームの円錐に合致できる、０．５°ないし１５°、好ましくは２°ないし５°、特に好ましくは約２．８°の頂点角度を備えた円錐くぼみを有することを特徴とする結合装置、並びに、（i）円筒状のハウジング内に搬送装置を備えた容器であって、円筒状のハウジングが材料のための受け取り空間として形成され、搬送装置が、材料を受け取ったり排出したりするために、搬送装置の長手軸線に関して横断方向両方向に駆動されるように、配置されている容器を提供する工程と；（ii）好ましくはロボットアーム上の容器を材料内へ下降させ、搬送装置の長手軸線に関する横断方向の第１方向への搬送装置の回転により材料を受け取る工程と；（iii）容器を移送しかつ重さ計量装置上へ又は特にロボットアーム内に配置された計量装置により制御された方法で材料を排出する工程であって、材料の排出が搬送装置の長手軸線に関する横断方向の第２方向への搬送装置の回転により生じるような工程と；を有することを特徴とする方法により、達成される。

本発明は円筒状のハウジング内に搬送装置を備えた、注ぎ可能な材料特に粉末材料を移送及び定量供給するための容器に関し、円筒状のハウジングが材料のための受け取り空間として形成され、搬送装置が、材料を受け取ったり排出したりするために、搬送装置の長手軸線に関して横断方向両方向に駆動できるような方法で、配置されている。

特に搬送装置が円筒状のハウジング内で回転できるが、搬送すべき材料の捕捉されない横方向の逃げが円筒状のハウジング内への搬送装置の蜜な嵌合により回避されるように、搬送装置の外径は円筒状のハウジングの内径に適合するようにされる。特にクリーニングの目的で容器が取り外され、再使用される場合、特に有利である。有利には、容器は化学的に不活性で容易に射出成形可能なプラスチック又はそのようなプラスチックの混合物、特にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）又はポリアミド（ＰＡ）から構成される。

特に搬送装置に関連して搬送スクリューが使用される。必要なら、搬送すべき材料に応じて、搬送すべき材料の特定の特性に適した搬送装置特に搬送スクリューを選択することができることは言うまでもない。特に、最適の注ぎ挙動を保証するために、搬送スクリューの面の螺旋角度及び表面の粗さは搬送すべき材料にそれぞれ適合させることができる。更に、必要なら、始動及び（又は）制動傾斜部によりロボットアームを移動させることができる。代わりに又はそれに加えて、材料を受け取った後に、搬送装置はまた、供給容器から延びた状態で、受け取り方向へ短時間回転し続けることができる。

作動中、搬送すべき材料は、搬送装置の長手軸線に関して回転時に横断方向に２つの可能な方向のうちの一方向への搬送装置の回転により、容器内へ受け入れられる。容器からの搬送すべき材料の排出は反対方向への搬送装置の回転により可能となる。

好ましい実施の形態においては、ロボットアーム上への受け入れのために、結合装置が容器の端区域に設けられ、結合装置は、容器の円筒状のハウジングが捩りから固定されるような方法で、特に円筒状ハウジングを固定する。本発明に係る容器とロボットアームとの組み合わせが使用における特に高度の変化性及び多能性を達成できる。

更なる特に好ましい実施の形態においては、搬送装置は更に、ロボットアーム上へ受け入れるための結合装置に対面するその端区域において、駆動装置に接続するための結合装置を有する。この場合、この駆動装置はロボットアーム内に直接設けることができる。しかし、例えば、例えばロボットのベースステーション内で駆動ユニット自体を更に離れて収容できるように、伝達のための駆動シャフトも可能である。サンプル入れ物及び（又は）供給入れ物特にビード付きリム入れ物を固定及び輸送するために、収容器をロボットアーム上に随意に設けることができる。

本発明に係る容器は、特にマイクロプロセッサで制御される方法で、それ自体既知の自動サンプル処理装置（「サンプルプロセッサ」）に関連してロボットアーム上で特に有利に使用される。作動中、入れ物内の定量供給すべき材料が、次いで、自動サンプル処理装置の保持装置内に置かれる。また、定量供給すべき極端に異なる材料を伴った多数の入れ物をサンプル処理装置上に配列することが可能であることは言うまでもない。同様に、自動サンプル処理装置の保持装置内には、材料を移送及び定量供給するための容器の供給源がある。外部の位置において又は同様に自動サンプル処理装置内において、また特にロボットアームによりその上に重さ計量入れ物を位置決めできる重さ計量装置が存在する。ロボットアームは容器の供給源を備えた保持装置から容器を摘出し、続いて、定量供給すべき材料が位置する自動サンプル処理装置の位置へ移動する。容器を保持したロボットアームは定量供給すべき材料内へ下降し、材料が搬送装置の回転により容器内に受け入れられる。材料が容器内に受け入れられると、続いて、ロボットアームは重さ計量装置の位置へ移動する。反対方向への搬送装置の回転特に低速回転により、定量供給すべき材料は容器から重さ計量装置上へ排出される。特に有利には、構成は重さ計量装置と自動サンプル処理装置との間に連絡手段を有する。このため、自動サンプル処理装置上へ既に排出された材料の量の重量を自動サンプル処理装置へ連続的に伝達することができ、達成すべき予め設定された重量になったときに、搬送装置の回転を終了させることができる。随意には、自動サンプル処理装置は更に、特に無限可変方法で、計量器により検出された重量の関数として搬送装置の回転を制御できる電子制御子を有する。既に排出された量の材料が所定の重量に近づくにつれ、定量供給増分を一層小さくなるように選択すること及び（又は）搬送装置の一層遅い回転を選択することが特に有利である。その結果、できる限り精確な所定重量の達成が保証される。計量操作の後、重さ計量入れ物は、例えばロボットアームの受け取りフォークにより、重さ計量装置から随意に取り外され、続いて、空の計量入れ物は計量装置上に位置決めされる。多数のサンプルを定量供給する場合でさえ、完全に自動化された操作が上述の構成により可能になる。

別の好ましい実施の形態によれば、容器の円筒状のハウジングは輪郭付け特に突起又はくぼみを有し、これがロボットアームからの容器の自動的な取り外しを許容する。多数の異なる材料を定量供給する場合は、相互汚染を回避するために、容器を交換する必要がある。容器のこのような交換は好ましくは自動的に生じる。円筒状のハウジング上の隆起したリングは例えば輪郭付けとして適する。新たな容器の引き続きの受け取りは上述のように生じる。

別の好ましい実施の形態によれば、搬送装置を駆動ユニットに接続するための結合装置は機械的に相互係合する部分により形成される。このために、溝付きスクリュー、十字溝付きスクリュー又はトルク接続を特に有利に使用することができる。

更に特に好ましい実施の形態によれば、ロボットアーム上に容器を受け入れるための結合装置は円錐状に形成される。容器の円錐と合致できるのは、ロボットアームの円錐である。容器の円錐は好ましくは円錐状のくぼみとして形成され、ロボットアームの円錐は好ましくは隆起した円錐として形成される。作動状態においては、容器は精確な圧力嵌合によりロボットアーム上に嵌合する。その機械的な簡略化のため、このような結合装置は接続の安定性と容易な自動取り外し性との間の良好な折衷を与える。

特に好ましい例示的な実施の形態によれば、容器は、結合装置の区域において、０．５°ないし１５°、好ましくは２°ないし５°、特に好ましくは２．８°の頂角を備えた円錐くぼみを有し、この円錐くぼみはロボットアームの円錐に合致できる。０．５°ないし１５°、好ましくは２°ないし５°、特に好ましくは２．８°の頂角は、一方では容器とロボットアームとの間の接続の強度と、他方では容器の交換のための必要な取り外し性との間の特に有利な折衷を与えることが分かった。特に容器の材料及びロボットアームの円錐に応じて、頂角の個々の適用が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る容器は注ぎ可能な材料特に粉末材料を自動的に移送及び定量供給する装置において特に有利に使用できる。有利には、このような装置は本発明に係る容器を受け入れるための少なくとも１つのロボットアームを有する。容器の自動化可能で容易な交換性のため、装置の高度の多能性が達成される；特に、定量供給すべき各材料のための容器の使用により、相互汚染の回避が容易に保証される。

特に好ましい例示的な実施の形態においては、注ぎ可能な材料特に粉末材料を自動的に移送及び定量供給する装置は自動サンプル処理装置と重さ計量装置との間に電子フィードバックループを有する。その結果、予め設定された重量の特に精確な定量供給が可能になる。重さ計量装置と自動サンプル処理装置との間でこのために必要な連絡手段はまた特に無線方法で形成することができる。電子フィードバックループは、自動サンプル処理装置上へ既に排出された量の材料の重量が自動サンプル処理装置へ連続的に伝達されるのを可能にし、達成すべき予め設定された重量に達したときに、搬送装置の回転が終了するのを可能にする。随意には、自動サンプル処理装置は更に、特に無限可変方法で、搬送装置の回転速度及び（又は）定量供給増分を、計量器により検出された重量の関数として制御できるようにする電子制御子を有する。ここでは、既に排出された量の材料が一層所定の重量に近づくにつれ、定量増分を一層小さくなるように選択することが特に有利であり、搬送装置の一層遅い回転により、できる限り精確な所定重量の達成が保証される。

更なる特に好ましい実施の形態においては、重さ計量装置は、特に容器に直接隣接してロボットアーム内に配置される。これにより、外部の計量位置への及び同位置からの重さ計量入れ物のすべての移送をなしで済ませることができる。更に、容器内の重量の変化に対する重さ計量装置の特に敏感な応答を達成することができ、従って、定量供給すべき材料の予め設定された重量の特に精確な到達が達成できる。

移送容器としてのスクリューコンベヤの使用は、明らかに、種々の方法で使用できる融通性のある移送及び定量供給構成につながる。

図１Ａないし図１Ｄは注ぎ可能な材料特に粉末材料を移送及び定量供給するための容器１を示し、容器１を受け入れるためのロボットアームＲをも示す。容器は円筒状のハウジング２を有し、このハウジング内で、搬送装置３が長手軸線に関して横断方向両方向に回転できるように装着される。搬送ウオーム即ちスクリューは好ましくは例えば搬送装置３として使用される。必要なら、搬送すべき材料に応じて、搬送すべき材料の特定の特性に適した搬送装置３を選択することができることは言うまでもない。特に、搬送スクリューの面の螺旋角度及び表面の粗さは、最適の注ぎ挙動を保証するために、それぞれ搬送すべき材料に適合するようにすることができる。更に、必要なら、始動及び（又は）制動傾斜部により、ロボットアームＲを移動させることができる。代わりに又は加えて、材料の受け取り後に、搬送装置３はまた、供給容器から延びた状態で、受け取り方向に短時間回転し続けることができる。随意には、容器１は例えば円筒状のハウジング２のまわりを走るリングのような輪郭付け４を有する。この輪郭付け４はロボットアームＲからの容器１の自動取り外しを許容する。更に、容器１を受け入れるための結合装置Ｋ１がロボットアームＲ上に設けられる。図示の実施の形態においては、結合装置Ｋ１はロボットアーム上の円錐８及び容器１上の円錐状くぼみ７として形成される。この場合、容器１は精確な圧入でロボットアームＲ上に嵌合し、これにより、円筒状のハウジング２は捩りに対して固定されるようにロボットアーム（Ｒ）上に固定される。例えばネジ結合の如き他の結合装置Ｋ１も可能であることは言うまでもない。ロボットアームＲ内に収容された駆動装置Ａから搬送装置３への回転運動の伝達のために、さらに結合装置Ｋ２が設けられる。結合装置Ｋ２は容器１上で例えば溝穴９として設けられ、ロボットアームＲ上では、結合装置はこの溝穴に合致できる突起１０として形成される。溝穴付きスクリュー、十字溝穴付きスクリュー及びトルク接続部が特に有利な接続部として特に有利に適する。

図１Ｂは搬送又は定量供給すべき材料Ｍの受け取り中にロボットアームＲ上に位置する容器１を示す。ロボットアームへの容器１の固定は既に述べた方法での結合装置Ｋ１により保証される。結合装置Ｋ２は搬送装置３への駆動装置Ａの回転運動の伝達を保証する。ロボットアームによる容器１の受け入れは明確には示していない。この受け入れは、例えば容器の供給源が位置する自動サンプル処理装置（「サンプルプロセッサ」）の位置において、自動的な方法でそれ自体既知の方法で行うことができる。この供給源はまた自動サンプル処理装置の外部の位置に配置することができることは言うまでもない。結合装置Ｋ１の精確な圧力嵌合は、ロボットアームを容器１上に押し付けるだけで、容器の受け入れを容易に可能にする。作動中、搬送すべき材料Ｍは搬送装置の上向きの回転により容器１内に受け入れられる。容器１の形及び搬送装置の形に応じて、１０ｍｇないし５ｇの量を特に受け取ることができ；能力の改変はルーチン的な構造設定作業により容易に可能になる。

図１Ｃは、例えば自動サンプル処理装置の別の位置又は外部の位置での、搬送すべき材料Ｍの排出を示す。搬送装置３の下方に向いた回転運動は搬送すべき材料Ｍを容器１から重さ計量装置５上に配置された入れ物内へ解放する効果を有する。予め設定された重量に到達したときに搬送装置３の回転運動を停止するように、自動サンプル処理装置又は駆動装置Ａと重さ計量装置５との間に連絡手段を設けるのが特に好ましい。このために好ましく設けられるのは、電子フィードバックループであり、このループにより、所望の重量に近づいたときに、搬送速度を遅くできるように、好ましくは無限可変方法で、特に搬送速度も制御できる。これは所要の重量の特に精確な達成を保証することができる。

図１Ｄにおいて、容器１の円筒状のハウジング２及び搬送装置３は互いに分離した状態で示されている。容器１は好ましくは、特に有効なクリーニングを保証し、その結果容器１を再使用できるように、少なくともこれらの２つの素子部分として可逆的に分解できる。結合装置Ｋ１は好ましくは０．５°ないし１５°、好ましくは２°ないし５°、特に好ましくは２．８°の頂角（α）を有する円錐くぼみとして形成される。

図２には、特に好ましい実施の形態が示され、重さ計量装置５はロボットアーム内に統合されている。その結果、容器１内の重量の変化に対する重さ計量装置５の特に敏感な応答を達成でき、従って、定量供給すべき材料Ｍの予め設定された重量の特に精確な到達を達成できる。

分離された状態での容器及びロボットアームを示す図である。 定量供給すべき材料を受け取る状態でのロボットアーム上の容器を示す図である。 定量供給すべき材料を排出する状態でのロボットアーム上の容器を示す図である。 分解された状態での容器を示す図である。 一体の計量装置を伴う容器及びロボットアームを示す図である。

符号の説明

１ 容器
２ 円筒状のハウジング
３ 搬送装置
４ 輪郭付け
５ 計量装置
７ 円錐くぼみ
８ 円錐
Ｍ 材料
Ｒ ロボットアーム
Ｋ１ 結合装置
Ｋ２ 結合装置

Claims (12)

1. 円筒状のハウジング（２）内に搬送装置（３）を備えた、注ぎ可能な材料特に粉末材料（Ｍ）を移送及び定量供給するための容器（１）において、
   上記円筒状のハウジング（２）が上記材料（Ｍ）のための受け取り空間として形成され、上記搬送装置（３）が、当該材料（Ｍ）を受け取ったり排出したりするために、当該搬送装置（３）の長手軸線に関して横断方向両方向に駆動されるように、配置されていることを特徴とする容器。
2. ロボットアーム（Ｒ）上に受け入れられるように上記容器（１）の端区域に設けた結合装置（Ｋ１）を更に有し、上記結合装置（Ｋ１）は、当該容器（１）の上記円筒状のハウジング（２）が捩りに対して固定されるように、当該ハウジングを固定することを特徴とする請求項１に記載の容器（１）。
3. 上記搬送装置（３）が、上記結合装置（Ｋ１）に対面するその端区域において、駆動装置（Ａ）に接続するようになった結合装置（Ｋ２）を有することを特徴とする請求項２に記載の容器（１）。
4. 上記円筒状のハウジング（２）がロボットアーム（Ｒ）からの上記容器（１）の自動的な取り外しを許容する輪郭付け（４）特に突起又はくぼみを有することを特徴とする請求項２及び３のいずれかに記載の容器（１）。
5. 上記結合装置（Ｋ２）が機械的に係合する部分により形成されることを特徴とする請求項３及び４のいずれかに記載の容器（１）。
6. 上記結合装置（Ｋ１）が円錐状に形成されることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の容器（１）。
7. 上記容器（１）が、上記結合装置（Ｋ１）の区域内に、上記ロボットアーム（Ｒ）の円錐（８）に合致できる、０．５°ないし１５°、好ましくは２°ないし５°、特に好ましくは約２．８°の頂角（α）を備えた円錐くぼみ（７）を有することを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の容器（１）。
8. 注ぎ可能な材料特に粉末材料（Ｍ）を自動的に移送及び定量供給するための装置において、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の容器（１）を設けたことを特徴とする装置。
9. 自動サンプル処理装置（Ｓ）と重さ計量装置（５）との間のフィードバックループ特に電子フィードバックループが予め設定された重量の定量供給を許容することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 上記重さ計量装置（５）が上記ロボットアーム（Ｒ）内に一体化されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. ロボットアーム（Ｒ）に容器（１）を接続するための結合装置（Ｋ１）において、
    上記容器が上記ロボットアーム（Ｒ）の円錐（８）に合致できる、０．５°ないし１５°、好ましくは２°ないし５°、特に好ましくは約２．８°の頂角（α）を備えた円錐くぼみ（７）を有することを特徴とする結合装置。
12. 注ぎ可能な材料特に粉末材料（Ｍ）を移送及び定量供給するための方法において、
    （i）円筒状のハウジング（２）内に搬送装置（３）を備えた容器（１）であって、上記円筒状のハウジング（２）が上記材料（Ｍ）のための受け取り空間として形成され、上記搬送装置（３）が、当該材料（Ｍ）を受け取ったり排出したりするために、当該搬送装置（３）の長手軸線に関して横断方向両方向に駆動されるように、配置されている容器を提供する工程と；
    （ii）好ましくはロボットアーム（Ｒ）上に取り付けられた上記容器（１）を上記材料（Ｍ）内へ下降させ、上記搬送装置（３）の上記長手軸線に関する横断方向の第１方向への当該搬送装置（３）の回転により当該材料（Ｍ）を受け取る工程と；
    （iii）上記容器（１）を移送し、重さ計量装置（５）上へ又は特にロボットアーム内に配置された計量装置（５）により制御された方法で上記材料（Ｍ）を排出する工程であって、当該材料（Ｍ）の上記排出が上記搬送装置（３）の上記長手軸線に関する横断方向の第２方向への当該搬送装置（３）の回転により生じるような工程と；
    を有することを特徴とする方法。

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