EP-4737869-A1 - DEVICE AND METHOD FOR DOSING POWDERY SOLID MATTER

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung feinteiliger Feststoffe aus einem Vorratsbehälter (7) in einen Zielbehälter (9) umfassend eine Halterung (8) für den Vorratsbehälter (7), eine Waage (4), einen Roboter (1) mit mindestens einem Roboterarm (2) mit einer Greifhand (3), und eine Steuerung zur Steuerung des Roboterarms (2), wobei die Greifhand (3) des Roboters (1) ausgebildet ist, einen Löffel (5), der einen Stiel und eine an einem Ende des Stiels angeordnete Mulde aufweist, an dem Stiel festzulegen und wieder freizugeben, und die Steuerung eingerichtet ist, die Mulde des Löffels (5) in den Vorratsbehälter (7) zu führen, um feinteiligen Feststoff aus dem Vorratsbehälter (7) in der Mulde aufzunehmen, den mit feinteiligem Feststoff gefüllten Löffel (5) über eine Öffnung des Zielbehälters (9) zu positionieren, und den Löffel (5) in der Greifhand (3) des Roboters (1) in eine Schräglage zu drehen, sodass der feinteilige Feststoff aus der Mulde des Löffels (5) in den Zielbehälter (9) rieselt.

Inventors

• Niehaus, Rebecca
• Endermann, Moritz Emanuel
• Pulbere, Sorin
• Wende, Martin
• DELGAS, Rudi
• Frech, Thomas Juergen
• WELTER, PETER
• Geiger, Phil
• VRANCEANU, MARCEL
• Hayek, Noah
• Rettig, Niklas Alexander

Assignees

• BASF SE

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241029

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Dosierung feinteiliger Feststoffe aus einem Vorratsbehälter (7) in einen Zielbehälter (9) umfassend eine Halterung (8) für den Vorratsbehälter (7), eine Waage (4), auf der der Zielbehälter (9) positioniert werden kann, einen Roboter (1) mit mindestens einem Roboterarm (2) mit einer Greifhand (3), und eine Steuerung zur Steuerung des Roboterarms (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Greifhand (3) des Roboters (1) ausgebildet ist, einen Löffel (5), der einen Stiel und eine an einem Ende des Stiels angeordnete Mulde aufweist, an dem Stiel festzulegen und wieder freizugeben, und die Steuerung eingerichtet ist, die Mulde des Löffels (5) in den Vorratsbehälter (7) zu führen, um feinteiligen Feststoff aus dem Vorratsbehälter (7) in der Mulde aufzunehmen, den mit feinteiligem Feststoff gefüllten Löffel (5) über eine Öffnung des Zielbehälters (9) zu positionieren, und den Löffel (5) in der Greifhand (3) des Roboters (1) in eine Schräglage zu drehen, sodass der feinteilige Feststoff aus der Mulde des Löffels (5) in den Zielbehälter (9) rieselt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter einen zweiten Roboterarm (2B) mit einer zweiten Greifhand (3B) aufweist, die ausgebildet ist, den Vorratsbehälter (7) während der Dosierung zu halten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifhand (3) mindestens eine Greifbacke umfasst, die auf ihrer Innenseite eine Kontur aufweist, die oval, flach, dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, siebeneckig, achteckig oder mehreckig ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifhand (3) auf ihrer Innenseite mindestens eine Einkerbung und/oder mindestens eine Ausbuchtung aufweist.
5. Löffel (5) für eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Löffel (5) eine Mulde und einen Stiel mit einem Griffabschnitt und einem Übergangsabschnitt mit kleinerem Durchmesser als der Griffabschnitt aufweist, wobei der Übergangsabschnitt auf einer Seite mit dem Griffabschnitt und auf der gegenüberliegenden Seite mit der Mulde verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Griffabschnitt in einem zwischen seinen beiden Enden befindlichen Abschnitt mindestens eine Einkerbung und/oder mindestens eine Ausbuchtung aufweist.
6. Löffel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde eine Wandung aufweist, die sich zu ihrem Rand hin verjüngt.
7. Verfahren zur Dosierung feinteiliger Feststoffe aus einem Vorratsbehälter (7) in einen Zielbehälter (9) in einer Vorrichtung, die eine Halterung (8) für den Vorratsbehälter (7), eine Waage (4), auf der der Zielbehälter (9) positioniert werden kann, einen Roboter (1) mit mindestens einem Roboterarm (2) mit einer Greifhand (3) und eine Steuerung zur Steuerung des Roboterarms (2) umfasst, wobei die Steuerung den Roboter (1) veranlasst, die folgenden Schritte durchzuführen: a) Festlegen eines Löffels (5), der einen Stiel und eine an einem Ende des Stiels angeordnete Mulde aufweist, an seinem Stiel durch die Greifhand (3) des Roboters (1), b) Einführen der Mulde des Löffels (5) in den Vorratsbehälter (7), c) Aufnahme von feinteiligem Feststoff aus dem Vorratsbehälter (7) in die Mulde des Löffels (5), d) Positionierung des mit feinteiligem Feststoff gefüllten Löffel (5) über eine Öffnung des auf der Waage (4) positionierten Zielbehälters (9), e) Drehen des Löffels (5) in der Greifhand (3) des Roboters (1) in eine Schräglage, sodass der feinteilige Feststoff aus der Mulde des Löffels (5) in den Zielbehälter (7) rieselt, f) Ermittlung des Gewichts des zumindest teilweise befüllten Zielbehälters (9) auf der Waage.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Entnahme des Feststoffs aus einem Vorratsbehälter (7) der Füllstand in dem betreffenden Vorratsbehälter (7) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Löffel (5) im Schritt c) in dem Vorratsbehälter (7) gedreht wird, um die Mulde mit feinteiligem Feststoff zu füllen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Löffel (5) im Schritt e) durch die Greifhand (3) inkrementell gedreht wird, wobei bei einem ersten Drehwinkel um die Achse des Löffelstiels eine erste Menge an Feststoff aus der Mulde des Löffels (5) rieselt, und bei einem zweiten Drehwinkel um die Achse des Löffelstiels eine zweite Menge an Feststoff aus der Mulde des Löffels (5) rieselt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Löffel (5) im Schritt e) zusätzlich zur Verdrehung durch die Greifhand (3) geschüttelt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) bis f) des Verfahrens so lange wiederholt werden, bis eine vorgegebene Zielmenge an feinteiligem Feststoff in den Zielbehälter (7) dosiert wurde.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis f) des Verfahrens mehrfach durchgeführt werden, wobei mindestens einmal der zu Beginn des Verfahrens eingesetzte Löffel (5) durch einen Löffel (5) ersetzt wird, dessen Mulde ein geringeres Volumen zur Aufnahme von Feststoff aufweist als die Mulde des zu Beginn eingesetzten Löffels (5).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter einen zweiten Roboterarm (2B) aufweist, der vor Schritt b) den Vorratsbehälter (7) aus der Halterung entnimmt und während der Durchführung der weiteren Schritte d) bis f) den Vorratsbehälter (7) hält.
15. Computerprogramm mit Programmcode, der bei Ausführung des Computerprogramms auf einer geeigneten Computeranlage ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14 durchführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dosierung feinteiliger Feststoffe aus einem Vorratsbehälter in einen Zielbehälter umfassend eine Halterung für den Vorratsbehälter, eine Waage, auf der der Zielbehälter positioniert werden kann, einen Roboter mit mindestens einem Roboterarm mit einer Greifhand, und eine Steuerung zur Steuerung des Roboterarms. Die Dosierung von feinteiligen Feststoffen, insbesondere Pulvern, ist ein zentrales Element in vielen Bereichen der chemischen Verfahrenstechnik. Die Wirkeigenschaften der Produkte hängen oftmals von physikalischen Eigenschaften wie der Partikelgröße oder der Korngrößenverteilung ab. Um eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen, werden die Feststoffe oder Pulver in regelmäßigen Abständen untersucht. Häufig kommen dabei auf das jeweilige Produkt zugeschnittene Analyseverfahren zum Einsatz, die standardisiert durchgeführt werden. Der Begriff der Analytik ist dahingehend zu verstehen, dass sie zum Ziel hat, repräsentative und vergleichbare Aussagen über Eigenschaften von Feststoffproben zu treffen. Eine Möglichkeit, der steigenden Nachfrage nach Experimenten mit hohem Durchsatz zu begegnen, ist die Automatisierung. Besonders im Bereich der Formulierung ist der Umgang mit einem oder mehreren partikulären Inhaltsstoffen üblich, wie bei der Vorbereitung von Formulierungen für Farben, Lacke oder im Bereich des Pflanzenschutzes. Aufgrund der großen Breite an Eigenschaften, die ein Partikelsystem abdecken kann, stellt die Feststoffdosierung eine herausfordernde Aufgabe dar, insbesondere wenn eine vollautomatische Dosierung ins Auge gefasst wird. Zu den relevanten Eigenschaften zählen unter anderem Fließfähigkeit, Teilchengröße, Tendenz zur Verdichtung, Dichte, Klebrigkeit und elektrostatische Aufladung. Daneben sind zur Durchführung automatisierter Probenahmen Informationen über die zu dosierende Gesamtmenge, die erforderliche Genauigkeit und die erforderliche Reproduzierbarkeit erforderlich. Eine weitere Anforderdung an einen Dosierprozess ist häufig, dass er wiederholbar und reproduzierbar sein soll. Weiterhin sollen die Einwaagen mit hoher Genauigkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit stattfinden. Es sollen unterschiedliche Einwaagen nacheinander durchführbar sein, sowohl 1 zu 1 Einwaagen, 1 zu n Einwaagen als auch n zu m Einwaagen. Der sogenannte "Dispense-Modus" beschreibt die Fähigkeit eines Feststoffdosiersystems, eine einzelne oder mehrere Quellen bzw. Ziele zu verarbeiten. Man unterscheidet: "one-to-one": von einer Quelle zu einem Ziel"one-to-many": eine Quelle zu vielen Zielen"many-to-one": viele Quellen zu einem Ziel"many-to-many": viele Quellen zu vielen Zielen Um möglichst viele verschiedene Pulver, und damit auch toxische beziehungsweise gefährliche Stoffe, einwiegen zu können, ist eine garantiert kontaminationsfreie Einwaage gefordert. Neben einer Kontaminationsfreiheit in Bezug auf die Umgebung des automatisierten Systems ist auch sicherzustellen, dass eine Verunreinigung einer Probe durch eine andere Probe vermieden wird. Dieses Problem der sogenannten Kreuzkontamination tritt häufig bei der Dosierung von verschiedenen Feststoffen über eine einzige Anlage auf. Um diesem Problem entgegenzuwirken, können unterschiedliche Feststoffe über mehrere einzelne Dosiersysteme verarbeitet werden. Dies führt jedoch zu erheblichen Investitionskosten und kann bei langen Dosierzeiten zum Engpass des gesamten automatisierten Systems werden. Eine vollautomatische Formulierung von Feststoffen ist daher einerseits oft notwendig, andererseits kann sie leicht zur kritischen Einheit für das gesamte Kosten-Nutzen-Verhältnis des Robotersystems werden. Das Dokument WO 2002/077583 A1 offenbart eine Vorrichtung zum automatischen Umfüllen und Wiegen eines pulverförmigen Materials. Die Vorrichtung umfasst eine Wiegestation mit einer Vorrichtung zum Wiegen des pulverförmigen Materials in einem Behälter. Eine Transfervorrichtung zum Sammeln und Ausgeben des pulverförmigen Materials ist vorgesehen, die einen Hohlkörper mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist. Das erste Ende ist mit einer Vakuumquelle verbunden, so dass in dem Körper ein Vakuum erzeugt wird. Eine hohle Spitze ist abnehmbar mit dem zweiten Ende des Körpers verbunden und weist an einem Ende eine Öffnung auf, so dass bei Betätigung der Vakuumquelle ein Vakuum in der Spitze entsteht. Pulvermaterial wird gesammelt, indem die Öffnung in unmittelbarer Nähe des Pulvermaterials platziert und ein Vakuum angelegt wird. Die eingesaugte Transfermenge an Pulvermaterial wird anschließend in den Behälter überführt. Nachteilig an dieser Methode der Dosierung ist, dass die Verwendung eines Vakuums zur Materialübertragung zu ungleichmäßiger Dosierung führen kann, insbesondere bei Materialien mit unterschiedlichen Fließeigenschaften. Zudem besteht die Gefahr der Verstopfung der hohlen Spitze durch das Pulvermaterial. Das Dokument WO 2003/098170 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Dosierung von Substanzen