專利名稱：用于粉末狀或膏狀物質的劑量分配裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種劑量分配裝置，其優(yōu)選用于粉末狀或膏狀的劑量 物質。
背景技術：
這種劑量分配裝置特別地用于將少量的劑量物質高精度地定量供 應到目標容器中。這種目標容器通常設置在天平上，以便于稱量從劑 量分配裝置輸送的物質量，從而可以進一步根據給定規(guī)程后續(xù)處理已 分配的物質。舉例來說，待分配的物質位于配備有計量頭的劑量分配 單元中。用于諸如彩色染料粉末等干燥和/或粉末狀散裝物質的劑量分配裝置屬于本領域的公知技術并且目前正在使用。例如，在美國專利us5145009A中描述了一種用于分配己測量的劑量物質的裝置，該裝置包 括劑量分配單元，在劑量分配單元的下側具有可關閉的出料口。關閉 元件構造為直徑朝上減小的錐形閥體，該錐形閥體可以豎直向下移動 以開啟出料口，錐形閥體在處于開啟位置時旋轉，并且錐形閥體配備 有朝出料口推動物質的器具。此外，驅動軸從劑量分配單元的頂部伸 出并穿過劑量分配單元，驅動軸在劑量分配單元的頂部與驅動機構連 接。劑量分配單元通過位于其下側的固定凸緣與劑量分配裝置的驅動 單元相連。幾個壓力缸抵靠劑量分配單元的蓋子，這幾個壓力缸通過 其沖程運動可以影響出料口并因此可以影響劑量分配單元輸送物質的 輸送速度。該劑量分配裝置中的壓力缸布置在位于劑量分配單元上方的支承 件上，可以通過主軸上下調節(jié)劑量分配單元的位置，.并且劑量分配單元支承用于可旋轉閥體的驅動機構。采用另外的馬達驅動該主軸，該 主軸與連接至支承件并受到旋轉約束的主軸螺母接合，從而支承件、 壓力缸以及帶有離合器的驅動機構沿豎直方向移動。
在操作位置中，壓力缸的調節(jié)元件與劑量分配單元的蓋子接觸， 或大致接觸，從而使得調節(jié)元件可以用于開啟閥。
于是通過兩個不同的驅動系統(tǒng)實現(xiàn)離合器的接合以及閥體的運 動。在該驅動單元中可以使用不同高度的劑量物質容器。盡管對于離 合器接合以及閥體的開啟運動使用分離的驅動系統(tǒng)，但是一直存在如 下危險由于離合器接合階段中閥體的直線位移，使劑量物質能夠從 劑量分配單元意外地漏出。舉例來說，如果支承件設置在太靠近劑量 物質容器的位置處，則可能出現(xiàn)這種情況。此外，當使用形狀鎖定離 合器時，如果離合器兩個半部彼此徑向偏離或者在其旋轉角度上偏離 并因此彼此推壓而非相互接合，也可能出現(xiàn)意外開啟。
尤其是對于有毒物質而言，過早釋放物質對于劑量分配裝置的使 用者來說可能是危險的。對于不危險的物質而言，意外的釋放也是不 令人期望的。特別是在粉末狀混合物由多種粉末構成并且將混合物的 各組分從逐一安裝在驅動單元中的劑量分配單元分配到同一目標容器 中的情況下，這樣是令人討厭的。
如果不使用非常昂貴的控制器和帶有位置檢測器的昂貴的步進電 機，就不得不手動地控制和執(zhí)行離合器接合。與自動式離合器接合相 比，這需要使用者付出較大的注意力并且安裝時間非常長。
US5145009A中描述的帶有主軸可調式支承件和壓力缸的驅動單 元其特征在于設計結構非常復雜，并且需要帶有位置檢測器的非常昂 貴的步進電機。位置檢測器的位置檢測信號由微計算機進行處理，步 進電機相應地由微計算機進行控制。由于電機需要在到達離合器位置 時立即停止，因此對于機構和電子電路的要求非常高。采用這種驅動 單元，還需要至少知道已安裝的劑量分配單元的高度，因此需要知道 離合器的位置，并且還需要手動將該高度輸入控制器中。作為選擇， 如果要防止出料口過早開啟，不得不例如通過光學傳感器至少確定離合器的位置。然而，手動輸入可能不正確并導致上述問題。此外，由 于劑量物質可能附著在敏感元件上，從而使傳感器的靈敏度降低，因 此尤其是在使用劑量分配裝置中，因為存在污染的風險而導致傳感器 的使用存在問題。發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的是提供一種劑量分配裝置的驅動單元，該驅 動單元的特征在于結構簡單并且制造成本較低，并且該驅動單元能夠 以盡可能最高的安全性自動連接到劑量分配單元上。通過具有獨立權利要求中所限定的特征的劑量分配裝置以及方法 來達到該目的。劑量分配裝置包括至少一個用于劑量分配單元的容置裝置以及至 少一個驅動單元。驅動單元包括驅動軸。劑量分配單元設計為可以安 裝在驅動單元中并且可以從驅動單元拆卸下來，并且包括至少一個出 料口和至少一個布置在出料口中的關閉元件，在劑量分配裝置的操作 狀態(tài)下，所述關閉元件可以與驅動軸連接。由于關閉元件在出料口中 沿著關閉元件中心縱軸線的直線可移動性，并且由于關閉元件的形狀 設置，出料口的開口橫截面在關閉位置和最大開啟位置之間是變化的。 為了使驅動軸與關閉元件連接并且開啟出料口，驅動單元構造成可朝 向劑量分配單元以直線運動方式前移。劑量分配單元的關閉元件由關 閉彈簧保持在關閉位置，直到關閉元件與驅動軸之間的連接接合完成 為止。為了防止在連接過程中出料口過早開啟，驅動軸在與驅動單元 的前移相反的方向上相對于驅動單元具有受限的直線可移動性。需要限制驅動軸在與驅動單元的前移運動相反的方向上的可移動 性的原因在于，驅動單元的直線移動同樣會導致用于開啟關閉元件的 運動。為了實現(xiàn)這一限制，在驅動單元上形成有限位止擋并且在驅動 軸上形成有反作用止擋。 一旦反作用止擋靠置在限位止擋上，則驅動 軸沿著驅動單元的前移方向進一步移動，并且驅動軸沿著直線位移路 徑推動關閉元件，從而開啟出料口。將關閉元件保持在位的關閉彈簧的力需要大于在與驅動單元的前 移運動相反的方向上移動驅動軸所需的反作用力。該反作用力例如對 應于驅動軸的重力以及伴隨著位移的摩擦力，或者如果驅動軸在彈簧 張力作用下克服驅動馬達而保持，則該反作用力對應于張緊彈簧的彈 力。
因而，不需要特殊的預防措施來靠著劑量分配單元移動和對準驅 動單元以連接驅動軸與關閉元件。上述構造補償了由于各個可互換劑 量分配單元的制造公差而產生的長度差、以及在驅動單元的前移運動 中例如由于主軸和驅動馬達的慣性而產生的不可避免的變化。這使得 不需要使用例如位置傳感器等昂貴的傳感器以及用于進一步處理傳感 器信號的信號處理單元。
特別是粘性或膏狀稠度的劑量物質在不借助于附加機械輔助的情 況下不會流過出料口。因此，如果關閉元件和驅動軸構造成可以旋轉， 則對于輸送劑量物質來說是有利的。這導致關閉元件與包括出料口的 劑量分配單元的殼體之間產生相對運動。該相對運動促使劑量物質通 過出料口。
作為輔助從劑量分配單元輸送這類劑量物質的另一手段，劑量分 配裝置優(yōu)選地配備有沖擊機構，該沖擊機構的沖擊可以傳遞至關閉元 件。該沖擊與關閉元件相對于出料口的當前位置無關，并且與關閉元 件的開啟運動或關閉運動無關。
已經證明特別有利的是，沖擊機構產生的沖擊經由驅動軸傳遞至 關閉元件。由于驅動軸和關閉元件自身質量較小，與將沖擊施加于劑 量分配單元的殼體所需的沖擊能相比，本發(fā)明所需的沖擊能小得多。 因而，沖擊機構和驅動單元的機械部件可以設計為具有相對較小的尺 寸，并且劑量分配裝置整體的機械部件的磨損可以降低。此外，對于 例如用于控制和調節(jié)劑量分配裝置以及用于測定分配到目標容器中的 物質質量的測力單元等周邊裝置的影響小得多，對收集測量值的過程 的干擾也小得多。此外，對于劑量分配裝置所安裝的基礎結構的減震 要求也因此大大地降低。作為產生沖擊的手段，沖擊機構優(yōu)選地具有張緊機構和操縱桿。 一旦操縱桿被張緊機構釋放，操縱桿就被沖擊彈簧或關閉彈簧加速。 決定于加速方向，操縱桿可以與形成于驅動軸上的沖擊表面區(qū)域碰撞， 或者與例如屬于沖擊幅度調節(jié)裝置的止擋碰撞。沖擊產生通過驅動軸 傳遞至關閉元件的沖擊波，沖擊波使關閉元件非?？焖俨⒁韵鄬τ诰?開啟的距離非常小的量位移。由于該位移產生大的剪切力，因此至少 使劑量物質與關閉元件的表面瞬時分離。由于在輸送通道橫截面中附 著表面積因此減小，在重力和連續(xù)幾次沖擊的影響下可以將劑量物質 輸送到外部。為了獲得更高的沖擊能，操縱桿可以另外包括質量錘。優(yōu)選的是，在操縱桿上布置有至少一個間隙調節(jié)裝置，具體地說 為間隙調節(jié)螺釘，所述間隙調節(jié)裝置用于為操縱桿與沖擊表面區(qū)域之 間的沖擊運動設定間隙。通過調節(jié)沖擊運動的自由間隙，由于如此可 以改變操縱桿的加速距離，因此可以設定沖擊能。此外，沖擊機構還可以包括沖擊幅度調節(jié)裝置，具體地說為操縱 桿的可調端部止擋。該端部止擋用于限制沖擊運動的幅度。這一方面 影響沖擊能，另一方面允許對通道橫截面的開口誤差設定極限。開口 誤差因為沖擊所導致的關閉元件相對于殼體的軸向位置的瞬時變化而 產生，并且具有如下效果在較短時間間隔中設定比對應于驅動單元 前移的設置的橫截面更大的通道橫截面。通過限制沖擊幅度，可以預 計開口誤差并且可以通過減小驅動單元的前移量來考慮該開口誤差。 如果沖擊幅度調節(jié)裝置本身具有較高彈簧常數的彈性特性，那么在緊 隨沖擊之后將沿著相反方向產生非常高的加速度。這導致更多劑量材 料本身與關閉元件分離。沖擊幅度調節(jié)裝置以及間隙調節(jié)裝置可以配備有進行自動調節(jié)的 致動器。代替具有操縱桿的張緊機構，沖擊機構可以具有與驅動軸相連的 沖擊傳遞部件以及靠置在容置裝置上的冠狀套筒。通過沖擊傳遞部件 跟隨形成于冠狀套筒上的鋸齒外形的鋸齒狀輪廓的運動可以產生沖擊，并將沖擊傳遞至驅動軸。上述沖擊機構的沖擊頻率由驅動軸的轉速決定。在一些類型粉末 的分配過程中，這可能導致劑量分配單元的輸送速度降低。因此作為 優(yōu)選設計，冠狀套筒被支承在容置裝置上從而可以被驅動而旋轉。利 用驅動冠狀套筒旋轉的驅動馬達，可以自由地選擇驅動軸與冠狀套筒 之間的相對轉速。術語"冠狀套筒"還包括冠狀齒輪和具有冠狀外形的直線構造的 裝置，例如齒條，合適的器具可以跟隨該齒條的齒形以產生沖擊。雖然本發(fā)明使得不需要使用傳感器，當然可以設置用于監(jiān)視離合 器接合的傳感器。該傳感器可以用于將反饋信號發(fā)送至控制調節(jié)單元 以確認關閉元件與驅動軸正確地連接。傳感器信號還可以用于檢測零 點。該零點表示正好在出料口的開口橫截面不再為零之前，關閉元件 相對于劑量分配單元的殼體的軸向位置。在使用不同高度的劑量分配 單元并且各自的離合器接合位置互不相同的情況下，這一點是重要的。由于驅動軸的直線移動的范圍受限，傳感器可以檢測驅動軸相對 于端部止擋的位置。于是，驅動軸同時還用作傳感器的傳感元件。如 果驅動單元采用合適的構造，則可以最佳地借助于驅動機構的殼體來保護傳感器，以避免傳感器受到不利影響以及受到劑量物質的污染， 而只有驅動軸暴露于這些影響因素。作為在防止無意開啟出料口方面實現(xiàn)更高安全性的手段，劑量分 配單元的關閉元件可以設計為具有圓柱形外形，并且可以具有至少一 個用于關閉出料口的關閉部分。關閉元件可以具有與該關閉部分相鄰 的用于將劑量物質輸送至外部的輸送部分，其中輸送部分具有至少一 個從圓柱體的外周凹入的表面凹陷部。于是，圓柱形關閉元件具有圓柱形關閉部分，該關閉部分可以在 出料口中直線移動，并且由于該關閉部分的軸向長度而提供了使關閉 元件不容易意外開啟的可能性。此外，由于在這種情況下關閉元件的 相關軸向移動不會導致出料口開啟，該圓柱形關閉部分使得有可能在 關閉狀態(tài)下也將沖擊施加給關閉元件。在關閉狀態(tài)下沖擊關閉元件的可能性具有如下優(yōu)點可以震掉例如帶有靜電并且附著在關閉元件下 側的粉末狀顆粒。決定于沖擊機構的設計，沖擊使驅動軸相對于移動方向產生不同 水平的加速度。在下面，由沖擊機構或者在某些情況下由關閉彈簧產 生的關閉元件的最大可能加速度稱為峰值加速度。于是，決定于沖擊 機構的設計，峰值加速度可能例如僅僅在一個方向上產生，而在相反 方向上產生低得多的加速度水平。通過利用不同劑量物質進行大量實 驗，可以實現(xiàn)逆著重力方向作用于關閉元件上的峰值加速度在某些粉 末中產生的輸送速度高于峰值加速度沿著與重力相同方向的情況。這 可以通過如下事實來解釋如果峰值加速度逆著重力方向，那么填充 上述凹陷部的劑量物質因為其慣性而更容易從凹陷部脫落并且更好地 與關閉元件分離。如果峰值加速度沿著與重力相同方向，這些粉末更 容易變密實，并因此更加牢固地粘附在凹陷部中。如上所述，峰值加速度對輸送速度具有決定性影響。由于關閉彈 簧，特別是其彈力是峰值加速度的控制因素，因此可以在劑量分配單 元中安裝與劑量分配單元中容納的劑量物質的特性匹配的關閉彈簧。 通過適當設計關閉彈簧的尺寸和/或通過采用不同初始張力量偏壓關 閉彈簧，可以獲得不同的彈性特性。通過上述沖擊幅度調節(jié)裝置的影 響可以進一步提高輸送速度性能。對于很多粉末還可以觀察到，當關閉元件縮入出料口中時，已經 僅僅部分地從凹陷部脫離的劑量物質會被出料口的邊緣捕捉到并且掃 出凹陷部。不言而喻的是，劑量分配單元中容納的劑量物質不限于粉末，而 是還可以為膏狀物或液體。對于離合器，有各種可分離的形狀鎖定或接觸力類型的離合器， 諸如摩擦離合器、齒式離合器等。特別有利的是，使用異型插塞連接器，該連接器例如具有與符合標準ENDINISO 14583的螺栓類似的離 合器部分的外形。根據該標準，根據本發(fā)明的劑量分配裝置的驅動軸可以包括具有六角輪廓的連接部分，關閉元件可以包括具有匹配的內六角輪廓的連 接部分。
使用本發(fā)明的劑量分配裝置準備分配過程的方法可以包括如下步
a. 在第一步驟中，將驅動單元設置在用于插入劑量分配單元中的 位置，
b. 在第二步驟中，將劑量分配單元設置在容置裝置中，
c. 在第三步驟中，在朝向劑量分配單元的方向上沿著直線位移路 徑移動驅動單元，驅動軸的離合器部分與關閉元件的離合器部分接合， 傳感器檢測離合器接合的完成并且將指示劑量分配裝置準備操作的信 號發(fā)送至控制調節(jié)單元。


在對附圖所示實施方式所做的說明中描述了根據本發(fā)明的劑量分
配裝置的細節(jié)，在附圖中
圖1以剖視圖示意性地示出劑量分配裝置的第一實施方式，其中， 驅動軸未與關閉元件相連；
圖2以剖視圖示出驅動軸與關閉元件相連的圖1所示劑量分配裝
置；
圖3以剖視圖示意性地示出劑量分配裝置的第二實施方式，其中， 驅動軸未與關閉元件相連；
圖4以剖視圖示意性地示出劑量分配裝置的第三實施方式，其中， 驅動軸未與關閉元件相連；
圖5以剖視圖示出驅動軸與關閉元件相連的圖4所示劑量分配裝
置；
圖6以剖視圖示意性地示出劑量分配裝置的第四實施方式，其中， 驅動軸未與關閉元件相連；圖7采用沿縱剖面將殼體切開的三維視圖示出關閉元件處于開啟 位置的劑量分配單元；
圖8示意性地示出在離合器接合、開啟和關閉出料口以及離合器 脫離的階段中圖3和圖4所示劑量分配裝置的不同元件所執(zhí)行的運動 序列。
具體實施例方式
圖1以剖視圖示出第一實施方式的劑量分配裝置100。劑量分配 裝置主要包括容置裝置110和驅動單元130。示意性地顯示為具有支 承件111的容置裝置110擱在諸如工作臺等支承座上。容置裝置110 還包括兩個直線導軌112，可以沿著這兩個直線導軌112以直線移動 的方式引導驅動單元130的支架131。
不言而喻的是，為了使驅動單元130能相對于容置裝置110進行 直線移動，需要在驅動單元130和容置裝置IIO之間布置適當的驅動 源。舉例來說，這種驅動源可以是自持(獨立式)主軸驅動器。術語 "自持"是指機械系統(tǒng)的如下特性，即，不會由于外部影響因素(例 如，在重力的影響下)而產生運動，而是只有當驅動源被啟動時才會 產生運動。在本發(fā)明中，僅僅通過主軸驅動器的主軸旋轉才能實現(xiàn)直 線移動或者更準確地說移近至驅動單元所在的位置以及開啟和關閉出 料口的運動。選擇主軸驅動器的運動比，具體地說即選擇主軸螺紋的 螺距，從而使得主軸和主軸螺母之間的摩擦力大于驅動單元130的重 力。
驅動單元130包括馬達132，馬達132布置在直線導軌112之間 且與支架131相連。對于馬達132而言，可以采用大多數商業(yè)上可以 獲得的電機、步進電機、齒輪馬達、氣動馬達或液壓馬達。傳動 (take-along)套筒133與馬達132的馬達軸相連，傳動套筒133通過 傳動輥軸134將馬達132的力矩傳遞給驅動軸135，驅動軸135被約 束在傳動套筒133中，可以進行直線移動且能被驅動而進行旋轉運動。 驅動軸135的旋轉軸線基本上朝向豎直方向。在該實施方式中，傳動輥軸(銷)134帶有四個被可旋轉地支承 的輥136、 137。靠近旋轉軸線布置的內輥136同時還保持在槽138中 并用于傳遞馬達的轉矩，槽138沿著與旋轉軸線垂直的方向橫穿傳動 套筒133。此外，槽138的縱向延伸沿著朝向馬達132的方向形成上 端止擋部139并沿著背離馬達的方向形成下端止擋部140,從而限定 了驅動軸135沿軸線方向直線移動的范圍。此外，在傳動輥軸134和 傳動套筒133之間設置有偏壓彈簧142，偏壓彈簧142布置成將內輥 136推壓在下端止擋部140上。因此，當驅動軸處于未連接狀態(tài)時， 驅動軸135的背離馬達的端部一直處在相對于支架131的受限位置處。外輥137用來將沖擊傳遞給驅動軸135。通過與支架131剛性連 接的冠狀套筒141產生這些沖擊。由于驅動軸135的旋轉，外輥137 跟隨冠狀套筒141的齒形冠狀外形的輪廓，所以通過與驅動軸135剛 性連接的傳動輥軸134將振動或沖擊施加給驅動軸135。因此，驅動 軸135每旋轉一周的沖擊次數取決于冠狀外形的齒數?？梢酝ㄟ^設計 冠狀外形和驅動軸135的轉速來選擇單次沖擊的沖擊能。圖1示出處于操作狀態(tài)的劑量分配裝置100，即劑量分配單元120 被設置在容置裝置110中的適當位置處。劑量分配單元120包括殼體123、 關閉元件122和關閉彈簧121。關閉彈簧121使關閉元件122保 持在關閉位置，直到驅動軸135施加的推壓力克服關閉彈簧121的彈 力為止。在關閉位置處，關閉元件122關閉殼體123中形成的出料口124。 在下文對圖7進行描述時將更詳細地說明劑量分配單元120的結 構和功能以及關閉元件122的設計。優(yōu)選的是，將冠狀外形設計為鋸齒形式，以至于通過冠狀外形的 上升面使彈簧件(例如劑量分配單元120的關閉彈簧121)進入壓緊 狀態(tài)，而幾乎豎直下降的面將彈簧件從其拉緊偏壓狀態(tài)釋放。如此設 計的冠狀外形限定了從動件的方向(即轉動方向)，但是允許關閉元件 122在下降面處獲得非常高的加速度。位置指示環(huán)143布置在傳動輥軸134上，通過位置指示環(huán)143可 以檢測驅動軸135相對于支架131的瞬時位置。優(yōu)選的是，通過諸如光學、電感式或聲學傳感器等傳感器113完成所述檢測。對位置進行
監(jiān)控具有各種優(yōu)點。舉例來說，如果采用不同高度的劑量分配單元
120，則可以以簡單的方式監(jiān)控離合器接合，特別是可以建立系統(tǒng)的零 點。該零點表示關閉元件122相對于殼體123的開啟運動的起始點， 因此準確地說是內輥136開始與上端止擋部139接觸和/或外輥137開 始與冠狀套筒141接觸時的位置。當然，如果接觸壓力極小，因此滑 動區(qū)沒有磨損或者磨損非常小，則可以采用具有四個滑動區(qū)的簡單滑 動件來代替?zhèn)鲃虞佪S134和輥136、 137。
在圖2中再次以剖視圖示出了圖1所示的劑量分配裝置100，其 中驅動軸135與關閉元件122相連。支架131前移到如下位置，艮卩， 已通過零點，并且在關閉元件122上形成的凹部125位于出料口中以 開啟出口通道橫截面，這使得容納在殼體123內部的劑量物質900能 夠從劑量分配單元120流出。
在描述其它附圖時，以相同的附圖標記表示的部件在與圖l和圖 2所示的部件基本上相同。
如圖2清楚顯示，關閉彈簧121的彈力推動外輥137靠在冠狀套 筒的冠狀外形上，從而克服了重力和偏壓彈簧142的彈力所引起的抵 抗力。只要使驅動軸135旋轉，通過傳動輥軸134與驅動軸相連的外 輥137就會跟隨冠狀外形的輪廓，由此將產生驅動軸135的振動式直 線移動并且該直線移動被傳遞給關閉元件122。
圖3以剖視圖示意性地示出第二實施方式的劑量分配裝置200， 其中驅動軸135未與關閉元件122相連。代替通過螺釘與支架131剛 性相連的冠狀套筒，第二實施方式具有設計為可以響應旋轉驅動源而 旋轉的冠狀套筒241。冠狀套筒241通過旋轉式止推軸承214抵靠支 架131，并且可以由馬達215驅動。在圖示實施方式中，可以響應旋 轉驅動源而旋轉的冠狀套筒241被布置為與驅動軸135同軸對齊。然 而，這并不是絕對要求的；冠狀套筒241的旋轉軸線還可以布置為與 驅動軸135的中心縱軸線成任意角度。為了產生沖擊，并非必須使該 實施方式中的驅動軸135進行旋轉運動，而是可以根據需要分別選擇驅動軸135的旋轉和沖擊頻率。驅動軸135和關閉元件122的旋轉可以導致磨碎出料口區(qū)域中的 粉末狀微粒。尤其是對于容易受破壞的粉末，例如藥品的活性成分， 由于表面積增大或者表面結構受到破壞，活性成分的藥效可能會因為 僅僅粉末顆粒的磨碎而發(fā)生巨大變化。采用具有可以響應旋轉驅動源 而旋轉的冠狀套筒241的第二實施方式，可以很大程度地避免這種后 果。沖擊的強度及其時間間隔和幅度決定于旋轉速度以及冠狀外形。 該因素大大地限制了沖擊能的可調節(jié)性。為了提供可以更好地適應劑 量材料的劑量分配裝置，提出了如圖4至圖6所示的變形實施方式。圖4以剖視圖示意性地示出第三實施方式的劑量分配裝置300， 其中驅動軸135未與關閉元件122相連。代替冠狀套筒和外輥，第三 實施方式配備有沖擊機構360。沖擊機構360包括操縱桿367和張緊機構361，張緊機構361的 冠狀輪362受馬達驅動。操縱桿367的第一端被可樞轉地支承在支架 331上，操縱桿367的相對的第二端帶有接觸輥368，張緊機構361 的動作傳遞至接觸輥368。在驅動軸135上形成有沖擊表面區(qū)域336。 在將驅動軸135連接到關閉元件122上的過程中，使驅動軸135相對 于傳動套筒333沿直線移動，直到沖擊表面區(qū)域336接觸間隙調節(jié)裝 置365為止，從而推動操縱桿367的接觸輥368與張緊機構361的冠 狀輪362接觸。隨著支架331的進一步前移，因為接觸輥368靠置在 冠狀輪362上，驅動軸135不能逆著支架的移動方向進一步移動，結 果，關閉彈簧121的彈力被克服，并且開啟出料口124。一旦馬達使冠狀輪362旋轉，接觸輥368就跟隨冠狀外形的輪廓 并經由操縱桿367將如此產生的沖擊傳遞至驅動軸135。釆用沖擊幅 度調節(jié)裝置366，在接觸輥368到達冠狀外形凹槽的底部之前，通過 使操縱桿367靠置在沖擊幅度調節(jié)裝置366上，可以限制沖擊幅度。圖5以剖視圖基本上示出圖4的劑量分配裝置300,其中驅動軸 135與關閉元件122相連。與圖4相對照，很容易明白關閉彈簧121如何將接觸輥368推壓在冠狀輪362上。 一旦冠狀輪362開始旋轉， 接觸輥368就跟隨冠狀輪362的冠狀外形，從而產生沖擊，該沖擊經 由操縱桿367傳遞至驅動軸135和關閉元件122。如圖中進一步示出， 沖擊幅度調節(jié)裝置366與調節(jié)致動器390相連，該調節(jié)致動器使得能 夠在操作中調節(jié)沖擊能和沖擊幅度。沖擊幅度調節(jié)裝置366本身具有 較高彈簧常數的彈性特性，在圖5中由形成于支架331中的厚度縮小 的撓性部分369示意性地表示。與鞭梢類似，由于沖擊幅度調節(jié)裝置 366的該彈性特性，使得緊隨沖擊之后操縱桿367、驅動軸135和關閉 元件122沿著相反方向產生非常高的加速度。這導致更多劑量材料本 身與關閉元件122分離。
一旦驅動軸135與關閉元件122相連，支架331沿著前移方向的 進一步移動將使關閉元件122相對于殼體123移位，并且開啟出料口 124。當然，還可能使冠狀輪362是沿著豎直直線路徑可調節(jié)的。這種 調節(jié)的可能性可以用于開啟出料口 124或者對出料口 124的橫截面進 行微調。在該情況下，可以降低對于支架331的驅動機構(圖中未示 出)的需求。特別是可以降低對于支架前移驅動器的定位精度的要求。
同樣，間隙調節(jié)裝置365當然也可以配備有致動器，從而使得在 劑量分配裝置300的操作中還可以進行單獨的調節(jié)。
上述實施方式全部都具有以如下方式對驅動軸施加沖擊的沖擊機 構-即，使每種情況下的峰值加速度都朝向與重力方向相反的方向。 下面描述如下的劑量分配裝置設計其中，沖擊機構使驅動軸產生方 向與重力方向相同的峰值加速度。
圖6以剖視圖示意性地示出第四實施方式的劑量分配裝置400， 其中驅動軸135未與關閉元件122相連。代替冠狀套筒和外輥，第四 實施方式配備有沖擊機構460。沖擊機構460包括張緊機構461，該張 緊機構用于逆著重力和沖擊彈簧464彈力的合力偏壓質量錘463，并 隨后釋放質量錘。為了引導質量錘463的運動，將質量錘剛性地連接 到操縱桿467上，該操縱桿具有與支架431可樞轉地連接的第一操縱 桿端和載有接觸輥468的第二操縱桿端，張緊機構461的動作傳遞至接觸輥468。當然，還可以想到其它引導質量錘463運動的方式，例 如采用直線導軌。圖6所示的張緊機構461主要包括馬達和冠狀輪462。當然，還 可以使用其它方案來實現(xiàn)質量錘463的張緊和釋放。在張緊機構461 已經釋放質量錘463之后，重力和沖擊彈簧464彈力的合力將使質量 錘朝向形成于驅動軸135上的沖擊表面區(qū)域436加速，直到質量錘與 沖擊表面區(qū)域436碰撞并且在驅動軸135中產生沖擊波為止。質量錘463優(yōu)選地具有至少一個用于調節(jié)質量錘463與沖擊表面 區(qū)域463之間的沖擊間隙的間隙調節(jié)裝置465，具體地說即可以鎖定 在固定位置的間隙調節(jié)螺釘。通過調節(jié)沖擊間隙，因為質量錘463的 加速距離可以以間隙的增大量變化，因此可以調節(jié)質量錘463的沖擊 能。此外，沖擊機構460還可以包括沖擊幅度調節(jié)裝置466，具體地 說即質量錘463的可調端部止擋。該端部止擋用于限制沖擊運動的幅 度。這一方面影響沖擊能，另一方面允許對出料口 124的通道橫截面 的開口誤差設定極限。開口誤差因為沖擊所導致的關閉元件122相對 于殼體123的軸向位置的瞬時變化而產生。通過限制沖擊幅度，可以 預計開口誤差并且可以通過減小支架431和驅動軸135的前移量來考 慮該開口誤差。驅動軸135被約束在與圖4所示傳動套筒類似的傳動套筒433中， 可以進行直線移動。傳動套筒433同樣由馬達432驅動。圖示各實施方式中的驅動軸的旋轉軸線朝向豎直方向。不言而喻， 驅動軸相對于豎直方向以任何期望的角度布置的本發(fā)明的實施方式也 是可行的。圖7示出劑量分配單元120，其中關閉元件122以三維視圖示出， 劑量分配單元120的殼體123沿縱剖面切開。出料口 124部分地開啟。 關閉元件122具有圓柱形的形狀，并且沿著劑量分配單元120的中心 縱軸線129延伸。關閉元件122設計為能夠圍繞中心縱軸線129旋轉 并且能夠沿著中心縱軸線129直線移動。頭部128相對于操作位置位于關閉元件122的上端，在頭部128中形成有離合器半部126，該圖6 中該離合器半部由六角盲孔構成。驅動軸(在該圖中未示出)可以插 入該離合器半部中。
關閉彈簧121布置在頭部128和殼體123之間，在非連接狀態(tài)下， 通過該關閉彈簧121的彈力將關閉元件122保持在關閉位置，此時形 成于關閉元件122上的凸緣127靠置在殼體123上，從而限定劑量分 配單元120的關閉位置。
關閉元件122具有設計成圓柱形的關閉部分621，該關閉狀態(tài)下， 該關閉部分通過精確的配合截止出料口。在分配物質的位置中，出料 口 124至少部分地開啟，并因此形成代表有效孔口的通道開口。在該 情況下，關閉元件122的鄰近關閉部分621設置的輸送部分622到達 出料口 124中。
圓柱形關閉部分621沿中心縱軸線129越長，在離合器的接合狀 態(tài)中劑量分配單元120就越不容易意外地開啟。此外，將關閉部分621 設計為較長使得即使在出料口 124關閉的情況下也可以將沖擊施加給 關閉元件122，而出料口 124不會因為沖擊而開啟。此外在關閉出料 口的過程中一些劑量物質還可能發(fā)生聚積并且滯留在凸緣127與殼體 123之間，從而使得關閉元件122不能相對于殼體123完全地返回到 初始關閉位置。通過將關閉部分621設計為較長，同樣可以解決因為 劑量物質滯留而導致劑量分配單元120不能再次完全關閉的問題。
在輸送部分622中，關閉元件122具有為凹陷部125的形狀的表 面凹陷。凹陷部125的表面是連續(xù)的并且形成輸送表面區(qū)域624。該 實施方式中的關閉部分621相對于操作位置位于輸送部分622下方， 這意味著關閉部分621形成關閉元件122的底端。于是，形成關閉元 件122底端的端面可以在齊平對準的狀態(tài)下關閉劑量分配單元120的 出料口 124。該實施方式中的出料口 124的直徑大致等于關閉部分621 的直徑，因此關閉元件122可以以精確的配合移動進出出料口 124， 從而可以完全地關閉出料口 124。
圖8示意性示出在圖3和圖4所示的劑量分配裝置的離合器接合、開啟、關閉和離合器脫離循環(huán)中，不同元件進行移動的時間分布Zc、 ZT、 ZR、 Zv以及出料口的橫截面變化Av的時間函數。時間分布Zc、 ZT、 ZR、 Zv被細分為階段A至H。在時間分布Zc、 ZT、 ZR、 Zv的曲 線圖下方，示出圖7所示劑量分配單元120在每一階段的剖視圖，其 中關閉元件122的位置是各階段的代表性位置。
分布曲線Zc示出支架移入和移出操作位置的移動。在階段A中， 由于關閉元件122和驅動軸135還沒有相互連接，可以將劑量分配單 元120設置在容置裝置(圖中未示出)中。在階段B中，支架朝向劑 量分配單元120前移，從而使得如驅動軸的分布曲線ZR所示，驅動軸 135接近劑量分配單元120。優(yōu)選的是，為了有助于離合器接合，驅動 軸135同時還進行旋轉。如圖1至8所示，在使用可插拔的形狀鎖定 離合器連接關閉元件122與驅動軸135的情況下，這一點尤其重要。 假定例如僅僅在彼此間隔60。的離散旋轉位置處，驅動軸的六角輪廓 才可以插入內六角輪廓中，這里，驅動軸135的最低轉速決定于支架 朝向操作位置前移的速度、以及驅動軸135在與支架前移相反的方向 上的受限直線移動量。朝向階段B的終點到達接合點ZK，如圖4和圖 5可以看出，這意味著驅動軸135與關閉元件122連接，并且驅動軸 135將設置在操縱桿上的接觸輥推壓在冠狀外形上。驅動軸135的重 量現(xiàn)在支承在關閉彈簧121上。如階段B所示，決定于支架在其前移 運動中的位置，接觸輥逐漸地跟隨冠狀外形的輪廓，從而產生沖擊機 構的沖擊并且將沖擊傳遞至驅動軸135。為了更好地示出運動分布Zc、 ZT、 ZR、 Zv如何進行，與支架的前移運動的時間分布Zc相比，在圖8 中示出的沖擊機構產生的沖擊的時間分布ZT被夸大很多。如圖8中的 關閉元件的運動分布Zv所示， 一旦沖擊機構產生沖擊，該沖擊就傳遞 至與驅動軸135連接的關閉元件122。然而，因為沖擊的幅度較小， 此時出料口 124還沒有開啟。
在階段C中，支架沒有發(fā)生前移運動。如果劑量分配單元120中 的劑量物質需要在分配過程之前例如通過攪拌或振動進行調整，則可 能需要支架進行前移運動。當然，支架也可以無中斷地進行前移運動， 在該情況下，階段D緊跟在階段B后面。在階段D中，支架繼續(xù)朝向劑量分配單元120前移，但是由于驅 動軸135現(xiàn)在抵靠在操縱桿上并且接觸輥抵靠在冠狀輪上，驅動軸135 不能沿著與支架前移運動相反的方向進一步移動。因此驅動軸135沿 著朝向劑量分配單元120的方向繼續(xù)移動，更準確地說，由于關閉彈 簧121正在受到壓縮，開啟階段啟動，出料口 124開啟并且開口橫截 面Av增大。在圖8所示的階段D中，出料口 124的開啟存在延遲S， 該延遲是由關閉元件122的關閉部分的長度X所引起的。
在階段E中，劑量分配單元120的出料口 124完全開啟，這意味 著此時只產生開口橫截面Av的純振蕩式振動，該振動由沖擊機構的沖 擊頻率決定。
一旦劑量物質的分配量接近目標量，如階段F所示，支架沿著前 移運動的相反方向的運動就啟動，更具體地說，即關閉運動啟動。支 架沿著前移運動的相反方向的運動分布Zc顯示為圖8中曲線的非線性 段。這旨在舉例說明開啟運動和關閉運動并非一定為線性函數。在到 達離合器接合點的時刻之前，決定于關閉部分的長度X，出料口 124 關閉。
在階段G中，劑量分配裝置具有與階段C相同的初始位置。作為 示例，如果顆粒粘附在關閉元件122的底面上，通過沖擊機構產生的 沖擊，可以振動顆粒從而使其從關閉元件122脫離。階段G可以是通 過階段D至F進一步輸送劑量物質的初始位置。如果不再分配劑量物 質，則可以通過使支架沿著前移運動的相反方向移動來使關閉元件 122與驅動軸135分離。
雖然已經通過提供具體實施方式
描述了本發(fā)明，但是不言而喻的 是，例如通過將各個實施方式的特征相互組合和/或通過互換各個實施 方式各自的功能單元，可以根據本發(fā)明的教導產生多種進一步的變形 實施方式。具體地說，可以想到具有作用于驅動軸上以及例如還作用 在劑量分配單元的殼體上的兩個或更多個沖擊機構的實施方式。同樣 還可以想到沖擊機構具有兩個張緊機構或者至少兩個冠狀輪或冠狀套 筒。與可手動釋放的離合器以及雙穩(wěn)態(tài)關閉彈簧相結合，這種沖擊機構能夠獲得沿著和逆著重力方向的高加速度。因此，這種組合和可選 方案也被認為是本發(fā)明的一部分。
附圖標記列表
400、 300、 200、 100 劑量分配裝置
110 容置裝置
112 直線導軌
113傳感器
120劑量分配單元
121關閉彈簧
122 關閉元件
123 殼體
124 出料口
125 凹部，凹陷部
126 離合器半部
127 凸緣
128 頭部
129 中心縱軸線
130 驅動單元
431、 331、 131 支架
432、 332、 215、 132 馬達
433、 333、 133 傳動套筒
134 傳動輥軸
135 驅動軸136內輥137外輥138槽139上端止擋部140下端止擋部241、141冠狀套筒142偏壓彈簧143位置指示環(huán)214旋轉軸承436、336沖擊表面區(qū)域460、360沖擊機構461、361張緊機構462、362冠狀輪465、365間隙調節(jié)裝置466、366沖擊幅度調節(jié)裝置467、367操縱桿468、368接觸輥369厚度縮小的撓性部分390調節(jié)致動器463質量錘464沖擊彈簧621關閉部分622輸送部分624輸送表面900 劑量物質 S 延遲X關閉部分621的長度 Av 出料口的開口變化 Zc支架運動的運動分布 ZK離合器接合完成點 ZR驅動軸運動的時間分布 ZT沖擊機構運動的分布 Zv關閉元件運動的分布
權利要求
1、一種劑量分配裝置(100，200，300，400)，包括至少一個用于劑量分配單元(120)的容置裝置(110)，以及至少一個驅動單元(130)，其中，驅動單元(130)包括驅動軸(135)，劑量分配單元(120)包括至少一個出料口(124)和至少一個布置在出料口(124)中的關閉元件(122)，在劑量分配裝置(100，200，300，400)的操作狀態(tài)下，所述關閉元件(122)可與驅動軸(135)連接；由于關閉元件(122)可在出料口(124)中沿著關閉元件(122)中心縱軸線(129)直線移動，并且由于關閉元件(122)的形狀設置，出料口(124)的開口橫截面在關閉位置和最大開啟位置之間是變化的，所述劑量分配裝置(100，200，300，400)的特征在于，用于實現(xiàn)所述連接并且實現(xiàn)所述出料口(124)的開啟的驅動單元(130)可朝向劑量分配單元(120)以直線運動方式前移，劑量分配單元(120)的關閉元件(122)由關閉彈簧(121)保持在關閉位置，直到關閉元件(122)與驅動軸(135)之間的離合器接合過程完成為止；為了防止在所述離合器接合過程中出料口(124)過早開啟，驅動軸(135)可在與驅動單元的所述前移運動相反的方向上相對于驅動單元(130)進行受限的直線移動。
2、 根據權利要求1所述的劑量分配裝置(100， 200， 300， 400)， 其特征在于，關閉元件(122)和驅動軸(135)設計成可受驅動而進 行旋轉運動。
3、 根據權利要求1或2所述的劑量分配裝置(300， 400)，其特 征在于，劑量分配裝置(300， 400)包括沖擊機構(360， 460)，該沖 擊機構(360， 460)的沖擊可傳遞至關閉元件(122)，而與關閉元件(122)相對于出料口 (124)的瞬時位置無關，并且與關閉元件(122) 的開啟運動或關閉運動無關。
4、 根據權利要求3所述的劑量分配裝置(300， 400)，其特征在 于，沖擊機構(360， 460)產生的沖擊可經由驅動軸(135)傳遞至關 閉元件(122)。
5、 根據權利要求3或4所述的劑量分配裝置(300， 400)，其特 征在于，沖擊機構(360， 460)包括張緊機構(361， 461)和操縱桿(367, 467)。
6、 根據權利要求5所述的劑量分配裝置(300， 400)，其特征在 于，驅動軸(135)具有沖擊表面區(qū)域(336， 436)，操縱桿(367, 467) 具有至少一個間隙調節(jié)裝置(365， 465)，具體地說為間隙調節(jié)螺釘， 所述間隙調節(jié)裝置(365， 465)用于調節(jié)操縱桿(367， 467)與沖擊 表面區(qū)域之間的沖擊間隙。
7、 根據權利要求3至6中任一項所述的劑量分配裝置(300，400)， 其特征在于，沖擊機構(360， 460)包括沖擊幅度調節(jié)裝置(366， 466)， 具體地說為操縱桿(367， 467)的可調端部止擋。
8、 根據權利要求7所述的劑量分配裝置(300， 400)，其特征在 于，沖擊幅度調節(jié)裝置(366， 466)和/或間隙調節(jié)裝置(365， 465) 包括調節(jié)致動器(390)。
9、 根據權利要求3至8中任一項所述的劑量分配裝置(300，400)， 其特征在于，操縱桿(367， 467)上布置有質量錘(463)。
10、 根據權利要求3或4所述的劑量分配裝置(100， 200),其特征在于，沖擊機構包括與驅動軸(135)相連的沖擊傳遞部件以及由容 置裝置(110)支承的冠狀套筒(141， 241)，通過沖擊傳遞部件跟隨 形成于冠狀套筒(141， 241)上的鋸齒輪廓可產生沖擊，并將沖擊傳 遞至驅動軸(135)。
11、 根據權利要求IO所述的劑量分配裝置(200)，其特征在于， 冠狀套筒(241)被支承在容置裝置(110)上從而可被驅動而旋轉。
12、 根據權利要求1至11中任一項所述的劑量分配裝置(100， 200， 300， 400)，其特征在于，設置有用于監(jiān)視離合器接合過程的傳 感器(113)。
13、 根據權利要求1至12中任一項所述的劑量分配裝置(100， 200， 300， 400)，其特征在于，劑量分配單元(120)的關閉元件(122) 設計為具有基本圓柱形外形，并且包括用于關閉出料口 (124)的關閉 部分(621)，還包括與該關閉部分(621)相鄰布置的用于輸送劑量物 質(卯0)的輸送部分(624)，輸送部分(624)設置有至少一個從圓 柱體的外周凹入的凹陷部(125)。
14、 根據權利要求1至13中任一項所述的劑量分配裝置(100， 200， 300， 400)，其特征在于，劑量分配單元(120)中容納的劑量物 質(卯0)為粉末、膏狀物或液體。
15、 根據權利要求1至14中任一項所述的劑量分配裝置(100， 200， 300， 400)，其特征在于，關閉彈簧(121)，更具體地說，關閉 彈簧的彈力，與劑量分配單元(120)中容納的劑量物質(900)的特 性匹配。
16、 根據權利要求1至15中任一項所述的劑量分配裝置(100， 200， 300, 400)，其特征在于，驅動軸(135)包括具有六角輪廓的連 接部分，關閉元件(122)包括具有與所述六角輪廓匹配的內六角輪廓 的連接部分。
17、 一種將權利要求1至16中任一項所述的劑量分配裝置(100, 200, 300， 400)設置于使劑量分配裝置準備分配物質的狀態(tài)的方法， 其特征在于，a. 在第一步驟中，將驅動單元(130)設置在用于插入劑量分配 單元中的位置，b. 在第二步驟中，將劑量分配單元(120)設置在容置裝置(110)中，c. 在第三步驟中，在朝向劑量分配單元(120)的方向上沿著直 線位移路徑移動驅動單元(130)，使驅動軸(135)緩慢旋轉，直到驅 動軸(135)的離合器部分與關閉元件(122)的離合器部分接合，傳 感器(113)檢測離合器接合的完成并且將指示劑量分配裝置(100, 200， 300， 400)準備操作的信號發(fā)送至劑量分配裝置(100， 200， 300， 400)的控制調節(jié)單元。
全文摘要
劑量分配裝置設有用于劑量分配單元的容置裝置以及驅動單元。驅動單元包括驅動軸。劑量分配單元可安裝在驅動單元中和拆下，包括至少一個出料口和至少一個布置在出料口中的關閉元件。在操作狀態(tài)下，關閉元件與驅動軸連接。關閉元件在出料口中沿關閉元件中心縱軸線直線移動，且由于關閉元件的形狀，出料口的開口橫截面在關閉位置和最大開啟位置之間變化。為使驅動軸與關閉元件連接并開啟出料口，驅動單元朝向劑量分配單元以直線運動方式前移。劑量分配單元的關閉元件由關閉彈簧保持關閉，直到關閉元件與驅動軸之間完成連接。為防止在連接過程中出料口過早開啟，驅動軸在與所述前移運動相反的方向上相對于驅動單元具有受限的直線可移動性。
文檔編號G01G13/02GK101319733SQ20081010828
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權日2007年6月8日
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