专利名称：用于处理样品的设备和方法
用于处理样品的设备和方法本发明涉及一种设备，优选是实验室设备，用于处理，尤其是用于分析和/或为分析而准备可借助气力输送传送的样品，如金属熔液样品、炉渣样品或水泥样品等，该设备包括多个可连接在气力输送导管上的气力输送站，该气力输送站用于接收和取出用于样品运输的气力输送容器；多个用于处理，尤其是用于分析和/或为分析而准备样品的处理仪器；多个用于尤其在气力输送站和处理仪器之间和/或在(不同)处理仪器之间运输气力输送容器和/或样品的传送装置。按本发明所述类型的实验室设备在现有技术中已知。它们适合于例如对从运行的生产中由生产车间取出的样品(例如在炼钢厂中由液态金属熔液浇注的样品)进行材料学研究，并且在必要时进行适当地准备。在本发明的框架内，处理样品这个概念根据含义可以包含分析样品和/或为分析而准备样品。准备样品例如可以用于通过去除不洁净(例如起皮的)表面而形成用于接下来分析的光洁的金属样品表面。这例如可借助铣削和/或研磨实现。该样品分析可以例如用于定性地和/或定量地确定样品所含物质，尤其是合金成分。适当的处理仪器(即用于分析样品和/或为分析而准备样品的仪器)在实践中通常不安装在制造位置本身处，而是安装在与该制造位置在空间上间隔的、受到保护的处理设备或实验室设备中。由此经常需要将获得的样品尽可能迅速地经由相应的距离运输至处理设备处。这在实践中经常通过所谓的气力输送设备进行，其中，将制造位置处的样品装入气力输送容器中并且与该容器一起输入气力输送发送站，并且从该处通过气力输送路径或可由压力加载的气动导管运输至处理设备上的一个适用于接收和取出的气力输送站处。这尤其使得一个实验室设备可以借助多条气力输送路径连接到多个在需要时相互分开的制造位置处。在由现有技术已知的处理设备中，更多个(例如三十个)适用于接收和取出气力输送容器的气力输送站彼此呈矩阵状地(即成行成列地)布置。存在这样的要求，即需要将随机进入气力输送站的样品运输或传送到各个适合对其进行期望处理的处理仪器处。为此需要设置分别沿行的方向和/ 或列的方向运输样品的传送装置，以便处理仪器达到尽可能好的装载情况并且由此实现较高的通流量。然而随着时间上样品总量的上升，所需运输工具的复杂程度也增加，由此尤其在样品的抓取和转送过程中更易受到干扰，因此这种设备为了实现可靠的运行而具有大量多余的运输装置并且由此并未满载。在这个背景下，本发明所要解决的技术问题在于，有利地扩展设计本文开头所述类型的设备，使得可以尽可能大程度地避免尤其是之前所述的缺点。该技术问题按本发明首先并且主要通过这个特征解决，即气力输送站呈星形地设置，尤其是腾空了星形周向区域或星形中间区域，在这些区域中没有布置气力输送站。相对于已知的矩阵布置，本发明可以使得所有气力输送站在其分布平面内在侧向裸露，也就是说优选只沿其星形延伸的分布线具有与其相邻的气力输送站。如下面还要说明的那样，这有利地对特别有效的布置和在较低的复杂程度和易干扰性的情况下使用传送装置做出了贝献。本发明的其它特征在以下并且也在
中，通常在其与权利要求1的技术主题或其它权利要求的特征的优选对应关系中进行阐述。但它们也可以只与权利要求1或其它各权利要求的单独特征相对应或分别独立地具有意义。优选规定，气力输送站按照位置分为至少三个(或多个)站组，其中，属于相同站组的气力输送站，优选是其用于气力输送容器的取出口沿一条优选笔直的几何空间线布置，其中，各个站组的空间线相互呈星形延伸，并且其中，每两个站组或空间线分别界定出一个平面尺寸的星形周向区域，在该星形周向区域的平面内部没有设置气力输送站，也就是说其内部无气力输送站。存在这种可能性，即，设机器人作为传送装置，其中，机器人的数量与站组的数量一致，其中，机器人各具有至少一个用于抓取气力输送容器的抓具，其所谓的抓取区域(即整个抓具的动作或运动区域)在安装平面上的投影中分别具有沿着或大致沿着圆周线延伸的边缘走向，并且其中，每个抓取区域在安装平面上的投影中观察分别完全或部分地覆盖两个彼此相邻的站组。这在几何上实现了，所观察的站组的每个气力输送站可以选择性地由至少两个(或者例如三个)机器人之一够到。存在这种可能性，即一个或多个，尤其是所有的站组分别直接或间接地由至少两个机器人的抓取区域完全或部分地覆盖，或可由至少两个机器人够到。相宜地，站组的空间线在几何上相交于一个共同的中心， 并且这些空间线从该中心出发沿径向延伸并且在周向上分别均勻地间隔开。若例如设有三个站组，则以此方式构成了相应数量的三个没有站组的、彼此大小相同的星形中间腔或星形周向扇区。也优选的是，每组气力输送站沿每个抓取区域的割线布置。为了实现几何上对称并且由此节省空间的布置，每个站组可以具有相同数量的气力输送站。例如每个站组可以具有十个(可选地可以更少或更多个)气力输送站。此外，每个站组可以具有至少一个转送站，该转送站被适配成容纳一个或多个气力输送容器和/或样品，以便从一个与其邻接的抓取区域转送到另一个或第二个与其邻接的抓取区域。在一个简单的例子中，这种转送站可以是一个相应定位的、用于中间存放样品的自由面。转送站例如可以位于站组或空间线的中心。如果所有机器人的抓取区域在该处重叠，则这种转送站可以选择性地由每个机器人够到。可选地或相结合地，一个或多个转送站也可以沿空间线与所述中心沿径向间隔开，尤其是位于站组的径向外端处，使得该转送站可以选择性地由抓取区域邻接的两个机器人中的一个够到。也优选的是，相对于所述中心，每两个相邻的空间线(在此也称为所谓的组线) 包夹形成一个所述设备安装平面的周向角扇区⑴mfagswinkelsegment)或周向面扇区 (Umfangsflachensegment),并且在每个这种周向角扇区中各布置一个机器人。通过这种布置可以特别有效地使用机器人。与此相关地也优选的是，机器人分别可绕至少一条垂直于安装平面的旋转轴线旋转，优选可旋转至少一整圈，其中，每个机器人的旋转轴线分别与一个周向角扇区的角平分线相交或与该角平分线相隔很小距离地延伸。机器人由此与每两个彼此相邻的站组等距或对称地布置。尤其是机器人的旋转轴线可以在几何上构成等腰尤其是等边三角形的角点，所述中心或各站组的空间线的交点位于该等边三角形的中心。此外优选，多个处理仪器(即用于样品分析和/或为分析而准备样品的仪器)分别沿每个抓取区域的周向间接或直接地伸入相关的抓取区域中。为此，处理仪器可以直接或自身地伸入抓取区域中，使得机器人可以通过其抓具将样品直接输入其中并且过后再从该处理仪器中取出；可选地，处理仪器可以包括或至少配属有一个用于传送样品的辅助装置，该辅助装置伸入机器人的抓取区域中，并且借助该辅助装置可将样品传入或传出处理仪器。因此在这种情况下，处理仪器按本发明也在功能上或间接地伸入抓取区域中。存在这种可能性，即作为处理仪器，一个或多个用于分析样品的分析仪器和/或一个或多个用于分析而准备样品的准备仪器分别沿每个抓取区域的周向间接或直接地伸入该抓取区域中。 作为准备仪器例如考虑分离仪器(如锯、铣等)和表面加工仪器(如铣刀、研磨仪器等)。 例如可以设置按照德国实用新型DE2012^48. 0的样品铣床或带有按照DE 10220054A1的夹具的铣床。因此，两个前述专利文献的内容完全地引入本申请中，目的也在于可以将其中的特征加入权利要求中。可选地或相结合地，可以设置一个研磨挤压自动装置(MPA)用于准备样品，在该研磨挤压自动装置中首先使粉末状或颗粒状的样品破碎，然后研磨并且随后进行挤压。为了处理样品还可以使用样品冲压机来为分析做准备。分析仪器例如可以是用于光学发射极-光谱学分析的仪器(0EQ、XRF-X射线光谱仪、用于燃烧和分析燃烧气体的仪器或其它分析仪器。一种在由此可实现的冗余方面有利的设计方案规定，在多个优选是所有的机器人单元或抓取区域上布置彼此功能相同优选甚至是构造相同的分析仪器和/ 或彼此功能相同优选是构造相同的为分析做准备的准备仪器。也存在这种可能性，即(直接或间接)伸入抓取区域中的处理仪器与一个或多个其它处理仪器串联地连接成一条处理线。也存在这种可能性，即沿一个或多个抓取区域或机器人单元(优选在所有抓取区域上)的周向，一个或多个被适配成用于样品的输入和/或输出的所谓传输站伸入相关的抓取区域中(也是间接或直接地伸入)。按本发明，所谓机器人单元包括机器人以及位于其抓取区域中的气力输送站、处理仪器(即用于分析样品的仪器和/或为分析而准备样品的仪器)和传输站。此外所谓实验室区域还包括其它连接在处理线上的仪器。此外，机器人单元还可以包括一个或多个已经提到过的转送站。此外适宜的是，沿一个或多个优选是所有的抓取区域的周向分别布置至少一个样品输出站，在该样品输出站中可以借助机器人输出在处理时不再需要的样品。也被视为有利的是，处理仪器分别直接或间接地伸入至少两个机器人的抓取区域中或由至少两个机器人提供样品。也可以由以下方式实现一种扩展设计，即将处理设备或实验室设备的气力输送站设计为发送和接收站。由此，气力输送容器不仅可以在实验室设备中被接收，而且也可以从该处发送到位于制造地点的发送站或必要时发送到其它目标位置。关于机器人存在这种可能性，即其抓具可以相对于该机器人的垂直旋转轴线沿径向和周向移动，其中，所述机器人优选设计为六轴机器人。优选界定出一个基本上大约呈半球形、因此在安装平面的投影中大约呈圆形的抓取区域。按照另一个方面，优选所述用于样品处理的设备具有至少一个优选是中央的计算机(中央计算机)，该计算机借助数据导线优选与所有处理仪器连接，其中，所述处理仪器被适配成传递与其各自的当前运行状态有关的信息给所述计算机。也优选的是，该计算机借助数据导线与所有的机器人连接，其中，机器人被适配成传递与其各自的当前运行状态有关的信息给所述计算机。关于运行状态的信息可以包括，处理仪器或机器人是否刚好处于功能正常状态或相反(例如在故障时)，仪器或机器人是否刚好被一个样品占据或者是闲置的以用于新样品。其中还可以包括关于处理进程和处理质量的信息。此外优选的是， 计算机借助数据导线优选与所有通向处理设备的气力输送发送站或气力输送配合站连接， 其中，气力输送发送站被适配成传递与各种样品的样品类型和被分配用于接收样品的气力输送站有关的信息(例如站号或在站组中的位置)给计算机，并且优选传递与配属于该样品类型的处理程序(即准备和分析程序，优选包括可能的备选方案)和/或优选与处理优先级相关的信息给所述计算机。可选地存在这种可能性，即计算机与一个数据库连接，计算机可以从该数据库中查询配属于各个样品类型的预先确定的处理程序。与前述可能性相关联地优选，计算机优选借助软件这样适配，以便根据先前和/或同时由所述处理仪器和/或机器人和/或气力输送发送站传送的信息为各种到达气力输送站的样品按照预先确定的规则自动地确定特有的处理流程以执行特有的处理程序，该处理流程包括以下信息，借助哪个或哪些机器人将各个样品转送给哪个处理仪器，并且优选借助哪个或哪些机器人将样品从该处理仪器处传送给一个或多个其它处理仪器，并且借助数据导线将相应的操纵信号 (控制和/或调节信号)传输给机器人。因此，所谓的处理程序理解为针对一个特定样品的、预先确定的分析准备步骤和/或分析步骤的期望顺序。与此相对，所谓的处理流程还包括以下信息或指示，即，在哪个现有的计算机单元并且借助哪个具体的处理仪器执行处理程序。通过以下方式可以进一步提高通流量和运行可靠性，即计算机尤其借助软件这样适配，以便在执行针对一个样品已经部分或完全确定的处理流程期间根据其它由所述处理仪器和/或机器人和/或气力输送发送站传送的信息按照预先确定的规则自动地改变所述处理流程或与当前情况匹配。例如可能产生这样一种情况，即摄像监视装置显示样品没有以期望的方式被铣削。计算机可以通过所得到的当前信息改变针对该样品先前确定的处理流程或确定一个或多个备选处理流程。例如计算机可以预先规定，借助机器人翻转样品并且随后应该铣削其相对置的表面。也存在这种可能性，即计算机优选借助软件这样适配，以便通过相应于由该计算机确定的特有处理流程的、用于预先确定地处理各种样品的信号来控制处理仪器。在本文开头所述的背景下，本发明还涉及一种优选通过使用具有一个或多个前述特征的设备来处理，优选是分析和/或为分析而准备可借助气力输送传送的样品，如金属熔液样品、炉渣样品或水泥样品等的方法。为了有利地扩展设计这种方法，本发明建议，该方法包括至少一个以下所述特征-提供多个星形分布地设置的、用于接收气力输送容器中的样品的气力输送站，-提供一个或多个用于样品的转送站(视设计方案而定，也可由气力输送站承担此项功能)，-提供一个或多个用于输出样品的样品输出站，-尤其提供一个或多个传输站，-布置用于传送或运输样品和/或气力输送容器的机器人，使得各个气力输送站和各个转送站可由至少每两个机器人在其各自的抓取区域中够到，并且使得各个样品输出站可由至少一个或多个机器人在其各自的抓取区域中够到，-为各个在气力输送站处接收的样品从所述至少两个够到相关气力输送站的机器人中选出一个机器人，以便从气力输送站中取出样品(尤其与该样品的气力输送容器一起取出)并且运输至一个适合进行期望处理的处理仪器处，-借助所选的机器人从气力输送站取出样品和该样品的气力输送容器并且至少将样品运输至第一处理仪器，并且-借助所述第一处理仪器准备和/或分析样品。对于与之相关地可实现的效果和优点参照之前的说明。
本发明的其它特征在以下并且也在
中，通常在其与并列的方法权利要求 (权利要求25)的技术主题或其它权利要求的特征的优选对应关系中进行阐述。但它们也可以只与并列的方法权利要求或其它各权利要求的单独特征相对应或分别独立地具有意义。按本发明的方法可尤其通过以下方法步骤有利地扩展设计-检验是否需要进一步处理样品，-在需要进一步处理时，检验该处理是否可以在一个可由最后选择的机器人够到的处理仪器中进行，如果可以则借助该机器人将样品传送到第二处理仪器，如果不可以则借助最后选择的机器人将样品传送到转送站，该转送站也可由至少另一个机器人够到，该另一个机器人可够到适合进行进一步处理的第二处理仪器，并且接下来借助该另一个机器人将样品传送至所述第二处理仪器，-借助所述第二处理仪器准备和/或分析样品，-检验是否需要进一步处理样品，如果需要，则进行进一步的传送和处理步骤，-如果不需要进一步处理样品，选择一个机器人并且借助所选的机器人将样品从最后的处理仪器传送至样品输出站。所述方法的一种优选扩展设计还规定具有以下方法步骤-向所述处理仪器和机器人查询有关其各自的当前运行状态的信息，-对于所有由气力输送发送站发出的样品，向气力输送发送站查询有关从该处发出的样品的类型的信息、有关处理设备中被指定用于接收该样品的气力输送站的信息、优选有关配属于该样品类型的处理程序和优选有关为该样品确定的处理优先级的信息，并且-按照预先规定的规则为所有样品自动地确定，尤其是通过计算机或软件支持地计算针对各种样品特有的处理流程，这些处理流程预先规定借助哪个或哪些机器人将各个样品转送给哪个处理仪器，并且优选借助哪个或哪些机器人将样品从该处理仪器处传送给一个或多个其它处理仪器。对按本发明的方法进行扩展设计的其它相宜的可能性参照接下来的说明。以下参照附图描述本发明，其中示例性地示出了按本发明设备的一种优选实施例以及由此示例性地示出了可能的处理方法。在附图中图1是按照本发明一种优选实施例的用于处理样品的设备的结构图或俯视图；图2是在图1中的细节II的局部放大图；图3是补充了信号导线和气力输送或传输导管的按照图1的结构图；图4是补充了用于示例性示出处理流程的数字序号的按照图1的结构图；图5至图9以放大图示出了图1所包含的部件。首先参照图1至图3介绍按本发明一种优选实施例的用于处理样品的设备1的结构。在所选的实施例中(也就是说非必需的)，所述设备1 一共包括三十个气力输送站2。 其中每十个气力输送站由于它们沿一条笔直延伸的假想空间线3的相邻位置而归纳组合为一个所谓的站组4。一共具有三个站组4，每个站组包括十个气力输送站2。空间线3并且由此站组4共同呈星形地延伸，因此气力输送站2呈星形分布。不言而喻的是，站组的数量可以与在此描述的例子不同，例如气力输送站沿四条、五条等空间线3延伸的星形布置。 在所述实施例中是一个严格对称的布置。三条空间线相交于中心5。与之相关地，这三条空间线或三个站组沿周向U分别两两相距统一为120°的夹角α。为了清楚示出气力输送站2，其它部件在视图中仅示意地示出，其中，通过圆圈示出了各取出口 6，该取出口可用于取出由气力输送站接收的未示出的气力输送容器，并且在必要时用于输入有待由气力输送站2发出的气力输送容器。三十个气力输送站2中的每一个可以连接在至少一个气力输送导管7上，在图3中出于直观性原因只示例性地示出了一条气力输送导管。该气力输送导管用于连接一个位于与设备1 (实验室设备)相隔一定距离的制造车间9处的气力输送发送站8。象征性的中断部表示在必要时制造车间9可以与设备1相隔较大的距离。在本实施例中，设备1包括三个用作传送装置的机器人10。这些机器人可在其底座上分别绕一条垂直于图1图纸平面(即垂直于安装平面)的旋转轴线11沿着各自的整个周向旋转。旋转轴线11的准确位置通过图1中水平和垂直延伸的点画线给出。每个机器人10 (指六轴机器人)具有手臂12，在该手臂的径向外端部具有抓具13。抓具13可借助铰链或旋转轴线绕旋转轴线11翻转以及此外沿径向和垂直方向地移动，因此各个机器人10在本实施例中均具有基本上呈半球形(从图1的观察平面看向上形成)的抓取区域 14。在图1的投影中，抓取区域由分别呈圆形的外部边缘走向15限定边界。各边缘走向15 为各机器人10标出了相对于气力输送站2的平面的最大可能抓取或工作区域。图1显示， 每个抓取区域14在安装平面的投影中观察分别完全覆盖两个站组4。此外，总共设置有四个分别通过三角形标志示意性标出的所谓转送站16。转送站 16不是必须与气力输送站2的取出口处于相同高度上。其中，有一个转送站16位于中心5 处，因此该转送站被全部三个抓取区域14覆盖。其它转送站16分别位于站组4相对于中心5的径向外端部处。因此这三个转送站可以分别由两个机器人10够到。转送站16使得可由一个机器人10将样品(尤其带有其样品或气力输送容器)置放在该处并且借助另一个机器人从该处接收。三个机器人10或其旋转轴线11分别位于三个由空间线3界定出的安装平面周向角扇区17中的一个内，即分别位于周向角α的虚构的角平分线18上。各旋转轴线11沿各角平分线18到中心5的距离相等。附图标记12’分别示例性地表示在可选地可能旋转位置中的机器人手臂12。可以看出，由各角α或由空间线3成对形成的星形周向区域19在表面上不具有气力输送站2，也就是说在这些区域的内部没有设置气力输送站。图1所示的设备1包括多个处理仪器，它们首先统一地配设有附图标记20。在此， 可以区分用于分析样品的分析仪器21和用于为分析而准备样品的准备仪器22。各处理仪器20彼此相邻地布置在沿着圆弧形边缘走向15延伸的边缘区段上，因此这些处理仪器 (以未详细示出的方式)直接地或间接与图中未示出的辅助装置相结合地伸入各个抓取区域14中。因此这样选择仪器20的布置，使得可以借助各机器人10将样品(以及在必要时将气力输送容器一起)输入仪器中用于处理并且之后再从中取出。本实施例中所选的具有三个整体呈星形的站组4的实施方式被视为是有利的，因为对于每个机器人10，沿其抓取区域14的边缘走向15具有约的边缘区段或周向角可供用来布置处理仪器20，这业已表明对于实际中典型的实验室要求来说有利于各设备部件充分发挥其最大能力并有较高的运行可靠性。在图1中，沿观察方向位于上部的机器人单元具有铣削装置23和样品冲压机M作为准备仪器22。借助铣削装置23例如可以去掉铸造样品(例如也以所谓“Lollis” 的形式)起皮的表面。样品冲压机M可用于冲压例如较小或圆形的样品件，这些样品件可
11以借助鼓风导管25 (参见图3)传输至料箱沈并且从该处借助另外的导管27 (或用手)传输至燃烧仪器观。燃烧仪器是指可以分析样品的燃烧气体来确定样品所含物质的分析仪器。所述沿观察方向位于上部的机器人单元具有XRF-X射线光谱仪四和所谓的OES仪器 30作为分析仪器21。第二个XRF-X射线光谱仪四这样设置，使得其在图1中既可由沿观察方向位于上部的机器人够到，也可由在左下方示出的机器人够到。此外，左下方示出的机器人单元具有一个铣削装置23和样品冲压机M。左下方示出的机器人单元还包括两个OES 仪器30，样品可在其中进行光学发射极-光谱学分析(尤其用于确定合金元素的含量)。附图标记30’表示一个在处理线31内在径向设置在前部的加工单元(Handlingszelle)。在本身已知的OES技术中，将在样品表面上形成的电弧分为光谱色并且由光谱的分布推断成分的含量。铣削装置23和样品冲压机M沿机器人的旋转方向位于两个OES仪器30之间。 靠近于沿图1观察方向位于上部的机器人单元的OES仪器30构成处理线31的径向外侧区段，该处理线31的径向内侧区段是另一个铣削装置32。在前述两个机器人区域之间的过渡部分中具有一个研磨挤压自动装置33(即所谓的MPA)作为另外的准备仪器。该研磨挤压自动装置33沿径向设置在XRF-X射线光谱仪四之前并且可以由两个配属的机器人10有选择地装入样品，以便随后将样品转送至XRF-X射线光谱仪四(或从该处接收)。研磨挤压自动装置能够以本身已知的方式用于准备粉末状或颗粒状的样品(例如炉渣)，尤其是借助破碎、研磨和挤压这些准备步骤。借助统一的附图标记可以看出在图1右下方示出的机器人区域中的相应处理仪器。在本实施例中所选的设备中，分别有多个XRF-X射线光谱仪 29、OES仪器30和燃烧仪器观可作为分析仪器21使用。作为准备仪器，分别有多个铣削装置23、样品冲压机M、铣削装置32和研磨挤压自动装置33可供使用。还可以看出，本实施例中三个机器人区域的各具有一个铣削装置23并且至少具有调用研磨挤压自动装置33 的可能性。三个机器人区域中的两个配有样品冲压机对。每个机器人区域至少具有调用 XRF-X射线光谱仪四的可能性，在两种情况下通过形成处理线而分别有一个研磨挤压自动装置33连接在XRF-X射线光谱仪四之前。各个机器人单元至少具有调用OES仪器30的可能性。总共四个现有的OES仪器30中的两个沿径向前置有伸入抓取区域14的铣削装置 32。所述设备1具有传输站34，该传输站伸入沿图1观察方向位于下部的两个机器人单元的两个抓取区域中。此外，设有两个样品输出站35。其中之一伸入沿图1观察方向在左下方示出的机器人单元的抓取区域中，而另一个伸入另两个机器人单元的抓取区域中。两个铣削装置32在其各自的处理线31内沿径向前置有冷却装置37，该冷却装置37伸入各抓取区域14中并且借助该冷却装置37将样品运输至铣削装置并且从该处运输至OES仪器30。
附图标记36表示中央计算机，附图标记37代表用于所述实验室设备1各部件的电源装置和开关装置。计算机36借助数据导线38与所有的处理仪器20连接。此外，计算机 36借助数据导线39与各机器人10连接。此外，计算机36借助数据导线40与所有连接在实验室设备上的气力输送发送站8相连，其中，为了更好的直观性，只示出了一个气力输送发送站。计算机36借助数据导线41与数据库42连接，计算机可从该数据库中调取针对特定样品类型的期望处理程序并且在必要时为此可选地调取适当的处理程序。设备1可以由同样与中央计算机36连接的操纵台43操纵并且监测。附图标记46表示用于监测的屏幕。 机器人单元在其空余的周向区段上由保护壁44限定，其中，附图标记45表示入口(门)。 样品输出站35可以配设有用于印制和粘贴标签的装置并且也用于将样品装入盒子中。机器人10能够以本身已知的结构形式实施，其中，机器人的底座优选布置在机器人旋转轴线 11的区域内。不言而喻的是，参照附图描述的处理仪器的类型和数量仅作为示例，也就是说按本发明的设备1视实验室要求而定也可以与之不同地装备有任意处理级数的仪器和/或处理线。每个站组具有的气力输送站的数量也可以更小或更大并且在不同的站组中不需要是相同的。按本发明的设备可以用于处理，也就是分析和为分析而准备各不相同的样品类型。可以考虑例如金属熔液，尤其是钢和铁溶液构成的样品，也可以是炉渣、由矿石和矿物质构成的样品、由水泥构成的样品等。这种选择已经显示出，所述样品可以是原始状态选择性地为粉末状、颗粒状或固体的样品或是上述的混合物。参照图4仅示例性地示出了按本发明方法的两种可能的实施例。在所选的第一种实施例中，应在设备1中为分析而准备并且分析一种钢样，即按本发明处理该钢样。站的顺序由圆圈中连续的数字象征性地给出。在所关注的实施例中，钢样在标出的气力输送站 2(数字1)处被接收。钢样从该处借助机器人10 (数字2)转送至伸入抓取区域中的冷却装置37(数字3)。在此，样品首先被冷却，此后冷却装置37将该样品在它的处理线31内径向向外继续传送给铣削装置32 (数字4)并且在进行铣削后从该处借助加工单元30’传送给位于径向外侧的OES仪器30(数字幻。在于该处进行分析之后，未在附图中示出的样品与处理线反向地往回(即径向向内)移动，并且再次由机器人10(数字6)接收并且置于可由机器人10够到的样品输出站35(数字7)中，样品可从该样品输出站被归档。在第二种实施例中应处理一种炉渣样品。对于该流程，按照时间依次经过的站由矩形框中的数字给出。在本实施例中，样品首先进入气力输送站2(数字1)。样品从该处被机器人10(数字2、取走并且首先置入可由该机器人够到的研磨挤压自动装置33(数字3) 中，在该处为接下来的分析而准备样品。准备好的样品从MPA33转送至处理线中在径向外侧与MPA邻接的XRF-X射线光谱仪四(数字4)处，在该处进行测量。该转送借助设置在中间的传送装置47进行。接下来，完成分析的、在附图中未示出的样品返回至MPA33，机器人 10(数字幻从该处取走样品并且运输至可由该机器人够到的样品输出站35 (数字6)以便归档。优选规定，机器人10在从气力输送站取出样品时抓取相应的气力输送容器(罐子)并且首先将该气力输送容器运输至位于该机器人抓取区域14边缘走向上的传送站处， 并且在该处取出样品。在需要时可以对气力输送容器进行清洁并且再次置入气力输送站2 中以便发出(或返回)。由于所述的信号处理，计算机36在本实施例中可以为在时间上随机地进入气力输送站2中的样品在考虑针对各样品特有地预先给定的优先级的情况下分配适合于该样品的处理流程。在考虑到由处理仪器20报告的运行状态的情况下，计算机在此例如可以考虑到样品在OES仪器和XRF-X射线光谱仪处的停留时间通常大于在其它仪器处的停留时间。根据不断报告给计算机的所有同时处理的样品的处理流程的进程，计算机36可以改变处理流程，以便通过智能地分部或分配样品来优化实验室设备的通流量。结合在不同机器人单元上分别有处理仪器可供使用(冗余)，这还具有这样的优点，即可以对单个的机器人单元进行维修，但实验室可以借助其它处于运行状态的机器人单元在功能不受限制的情况下继续运行。对于尽管如此还是出现故障的情况，计算机36装备有用于输出相应故障报告的适当器件。对于例如三个机器人10中有一个出现故障的情况，所有的气力输送线均还可使用。此时余下的气力输送容量仍为100%。优选这样选择为机器人单元装配处理仪器，即分析仪器和/或准备仪器，使得在一个机器人单元出现故障或进行维修时，具有一套包含所有处理仪器的完整的冗余可供使用。因为每个机器人10可以服务三分之二的气力输送站，所以与现有技术中的传统设备相比在气力输送容器到达时的反应时间可以减半并且处理容量可以增倍。按本发明的设备1相对于传统的实验室设备还可以节省成本并且具有较小的空间需求。图5相对于图1至图4以放大的俯视图示出机器人10。图6示出铣削装置23的放大图。图7示出样品冲压机M的放大图。图8以放大图示意性示出XRF-X射线光谱仪四。图9以放大图示出样品输出站35。在图6至图8中示出的处理仪器本身的结构和功能对于本领域技术人员来说是已知的。优选在按本发明的方法中这样进行，使得每个单独的样品在其制造地点得到一个特有的数据组和/或被标明特征。尤其是该数据组除了涉及样品本身的信息外还可以包括关于期望的处理程序(准备步骤和/或分析步骤的顺序)的信息。传输站34用于使实验室区域内的工作人员能够手动输入和输出气力输送容器和/或样品。如特别在图3中示出的，传输站；34位于两个不同机器人的抓取区域的重叠区域中，因此该传输站34可由这两个机器人选择性地够到。所有公开的特征本身对于本发明均是重要的。因此，在本申请的公开文本中也引入了附属/附带的优先权文本(在先申请文件副本)的全部公开内容，其目的也在于，将这些优先权文本的特征加入本申请的权利要求书中。
1权利要求
1.一种设备，尤其是实验室设备，用于处理，尤其是用于分析和/或为分析而准备可借助气力输送传送的样品，如金属熔液样品、炉渣样品或水泥样品等，该设备包括多个可连接在气力输送导管(7)上的气力输送站O)，该气力输送站( 用于接收和取出用于样品运输的气力输送容器；多个用于处理，尤其是用于分析和/或为分析而准备样品的处理仪器00)；多个用于尤其在所述气力输送站( 和所述处理仪器00)之间和/或在所述处理仪器OO)之间运输气力输送容器和/或样品的传送装置，其特征在于，所述气力输送站( 呈星形分布地设置。
2.按权利要求1或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述气力输送站(2)按照位置分为至少三个站组G)，其中，属于相同站组(4)的气力输送站O)，尤其是其取出口 (6)沿一条尤其是笔直的几何上的空间线(3)布置，其中，各个站组的空间线(3)相互呈星形延伸，并且其中，每两个站组(4)或空间线(3)分别界定出一个星形周向区域(19)， 在该星形周向区域(19)的内部尤其没有气力输送站O)。
3.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，设置机器人(10)作为传送装置，所述机器人(10)的数量与所述站组的数量一致，所述机器人 (10)各具有至少一个抓具(13)，其抓取区域(14)在安装平面上的投影中分别具有沿着或大致沿着圆周线延伸的边缘走向(15)，每个抓取区域(14)在安装平面上的投影中观察分别完全或部分地覆盖两个站组(4)。
4.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述站组 (4)的空间线(3)在几何上相交于一个共同的中心(5)，并且这些空间线(3)从该中心(5) 出发沿径向延伸并且在周向(U)上分别均勻地间隔开。
5.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，各组气力输送站(2)沿各个抓取区域(14)的割线布置。
6.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，各个站组 (4)具有相同数量的气力输送站O)。
7.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，在各个站组(4)上布置有至少一个转送站(16)，该转送站(16)被适配成接受一个或多个气力输送容器和/或样品，以便从一个与其邻接的抓取区域(14)转送到另一个与其邻接的抓取区域 (14)。
8.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，相对于所述中心(5)，每两个相邻的空间线(3)包夹形成一个安装平面的周向角扇区(17)，并且在每个周向角扇区(17)中各布置一个机器人(10)。
9.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述机器人(10)分别可绕至少一条垂直于安装平面的旋转轴线(11)旋转，尤其是可旋转至少一整圈，其中，每个机器人(10)的旋转轴线(11)分别与一个周向角扇区(17)的角平分线(18) 相交或与该角平分线(18)相隔很小距离地延伸。
10.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述机器人(10)的旋转轴线(11)在几何上构成一个等边三角形的角点，所述中心( 或各站组(4) 的空间线(3)的交点位于该等边三角形的中心。
11.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，多个处理仪器00)分别沿各个抓取区域(14)的边缘区段设置地伸入相关的抓取区域中。
12.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，作为处理仪器(20)，一个或多个用于分析样品的分析仪器和/或一个或多个用于分析而准备样品的准备仪器02)分别沿各个抓取区域(14)的周向或边缘区段伸入该抓取区域(14)中。
13.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，在多个尤其是所有的抓取区域(14)上布置有彼此功能相同尤其是构造相同的分析仪器和/或彼此功能相同尤其是构造相同的准备仪器02)。
14.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，伸入抓取区域(14)中的处理仪器OO)与一个或多个其它处理仪器OO)串联地连接成一条处理线 (31)。
15.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，在一个或多个尤其是所有的抓取区域(14)的周向或边缘上分别布置有一个或多个伸入相关抓取区域(14)中的传输站(34)，所述传输站(34)被适配成用于样品的输入和/或输出。
16.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，在一个或多个尤其是所有的抓取区域(14)的周向上分别布置有至少一个样品输出站(35)。
17.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述气力输送站( 设计为发送和接收站。
18.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述机器人(10)的抓具(1 可以相对于该机器人的旋转轴线(11)沿径向和周向移动，其中，所述机器人(10)尤其设计为六轴机器人(10)。
19.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述设备 (1)具有至少一个尤其是中央的、借助数据导线(38)与所述处理仪器OO)连接的计算机 (36)，其中，所述处理仪器OO)被适配成传递与其各自的当前运行状态有关的信息给所述计算机(36)。
20.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述计算机(36)借助数据导线(39)与所述机器人(10)连接，其中，所述机器人(10)被适配成传递与其各自的当前运行状态有关的信息给所述计算机(36)。
21.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述计算机(36)借助数据导线GO)与气力输送发送站(8)连接，其中，所述气力输送发送站(8)被适配成传递如下信息给所述计算机-与各种样品的样品类型和被分配用于接收样品的气力输送站( 有关的信息，-以及尤其与配属于该样品类型的处理程序和/或尤其与处理优先级有关的信息。
22.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述计算机(36)尤其借助软件这样适配，以便根据先前和/或同时由所述处理仪器00)和/或机器人(10)和/或气力输送发送站(8)传送的信息为各种到达气力输送站O)的样品自动地确定特有的处理流程以执行其处理程序，该处理流程包括如下内容借助哪个或哪些机器人(10)将样品转送给哪个处理仪器(20)，并且尤其借助哪个或哪些机器人(10)将样品从所述处理仪器OO)处传送给一个或多个其它处理仪器(20)，并且所述计算机(36)还这样适配，以便借助数据导线(39)将相应的操纵信号传输给所述机器人(10)。
23.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述计算机(36)尤其借助软件这样适配，以便在执行针对一个样品确定的处理流程期间根据其它由所述处理仪器00)和/或机器人(10)和/或气力输送发送站(8)传送的信息按照预先确定的规则，尤其为了增加样品通过设备(1)的通流量而自动地改变所述处理流程。
24.按一个或多个前述权利要求或者尤其在此之后所述的设备，其特征在于，所述计算机(36)尤其借助软件这样适配，以便通过相应于由该计算机(36)确定的特有处理流程的、 用于处理各种样品的信号来控制所述处理仪器00)。
25.一种尤其通过使用按前述权利要求之一所述的设备来处理，尤其是分析和/或为分析而准备可借助气力输送传送的样品，如金属熔液样品、炉渣样品或水泥样品等的方法， 其特征在于，具有以下方法步骤-提供多个星形分布地设置的、用于接收气力输送容器中的样品的气力输送站0)，-尤其提供一个或多个用于样品的转送站(16)，-尤其提供一个或多个用于输出样品的样品输出站(35)，-布置用于传送样品和/或气力输送容器的机器人(10)，使得各个气力输送站(2)和各个转送站(16)可由至少每两个机器人(10)够到，并且尤其使得各个样品输出站(19)可由至少一个或多个机器人(10)够到，-为各个在气力输送站( 处接收的样品从所述至少两个够到相关气力输送站O)的机器人(10)中选出一个机器人(10)，以便从气力输送站( 中取出样品和尤其该样品的气力输送容器并且运输至一个适合进行期望处理的处理仪器00)处，-借助所选的机器人(10)从气力输送站( 取出样品和尤其该样品的气力输送容器并且至少将样品运输至第一处理仪器00)，-借助所述第一处理仪器00)准备和/或分析样品。
26.一种按前述权利要求或者尤其在此之后所述的方法，其特征在于还具有以下方法步骤-检验是否需要进一步处理样品，-在需要进一步处理时，检验该处理是否可以在一个可由最后选择的机器人(10)够到的处理仪器00)中进行，如果可以则借助该机器人(10)将样品传送到第二处理仪器00)， 如果不可以则借助该最后选择的机器人(10)将样品传送到转送站(16)，该转送站(16)也可由至少另一个机器人(10)够到，该另一个机器人(10)可够到适合进行进一步处理的第二处理仪器(20)，并且接下来借助该另一个机器人(10)将样品传送至所述第二处理仪器 (20),-借助所述第二处理仪器00)准备和/或分析样品，-检验是否需要进一步处理样品，如果需要，则进行进一步的传送和处理步骤，-如果不需要进一步处理样品，选择一个机器人(10)并且借助所选的机器人(10)将样品从最后的处理仪器00)传送至样品输出站09)。
27.一种按一个或两个前述权利要求或者尤其在此之后所述的方法，其特征在于还具有以下方法步骤-向所述处理仪器00)和机器人(10)查询有关其各自的当前运行状态的信息，-对于由气力输送发送站(8)发出的样品，向气力输送发送站(8)查询有关从该处发出的样品的类型的信息，有关被指定用于接收该样品的气力输送站O)的信息，尤其有关配属于该样品类型的处理程序和尤其有关为该样品确定的处理优先级的信息，-按照预先规定的规则为所有样品自动地确定，尤其是通过计算机或软件支持地计算针对各种样品特有的处理流程，这些处理流程预先规定借助哪个或哪些机器人(10)将各个样品转送给哪个处理仪器(20)，并且尤其是借助哪个或哪些机器人(10)将样品从该处理仪器00)处传送给一个或多个其它处理仪器00)。
全文摘要
本发明涉及一种用于处理可借助气力输送传送的样品的设备，包括多个可连接在气力输送导管(7)上的气力输送站(2)，该气力输送站(2)用于接收和取出用于样品运输的气力输送容器；多个用于处理样品的处理仪器(20)；多个用于优选在气力输送站(2)和处理仪器(20)之间和/或在处理仪器(20)之间运输气力输送容器和/或样品的传送装置，并且在有利的扩展设计中建议，所述气力输送站(2)呈星形分布地设置。本发明还涉及一种用于优选通过使用前述设备来处理可借助气力输送传送的样品的方法。
文档编号G01N35/04GK102334036SQ201080008161
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月4日 优先权日2009年2月18日
发明者M.波特曼, R.斯特罗豪斯尔 申请人:Fl史密斯公司