专利名称：自动坩埚以及试样装料系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对用在分析炉内的坩埚进行打包封装的方法和设备，本发明还涉及一种用于将坩埚自动而循序地输送向分析炉、并用于将试样自动地送入到分析炉中的系统，本发明也涉及一种用于燃烧试样的坩埚。
背景技术：
钢铁等产品的制造需要在生产过程中频繁地对金属执行采样，用以确保氮、氧等成分的含量正确。通常在一分析炉的坩埚内对这些试样进行燃烧。试样(通常为销钉式试样)与坩埚一般都由分析员手工操作，从而需要相当大的劳动量和相当长的工时。另外，燃烧炉的温度高达1700℃，因而，在装入或取出盛有试样的坩埚时，工作人员需要小心操作。对于使用石墨坩埚的电阻性分析炉而言，对坩埚的人工操作将导致分析员将坩埚上的石墨刮擦到手上、实验服、以及周围的某些区域上。因而，对于石墨坩埚，如手工操作坩埚、且用人工方法执行试样的装入作业，则除了费时之外，还略微有些脏，且由于受到污染而导致分析结果的不一致。
人们已进行了一些努力来实现这样的目的至少对瓷坩埚实现装料的自动化，第4238450号美国专利就公开了这样方案，在该专利中，瓷坩埚被线形地排布着，且被向上送入到一感应电炉中。此外，如第5395586号美国专利所公开的那样，为实现自动装料还可使用试样燃烧舟。尽管上述的系统改善了对瓷坩埚的操作，但由于受单位时间内可处理的坩埚数目的限制，这些系统的处理能力受到一定的影响。目前，仍然希望能有这样一种系统可利用该系统将坩埚预先打包成组群，以组群的形式提供给分析实验室，并被装入到一坩埚输送组件中，随后在该组件中，坩埚被依次地自动装入到分析炉中，且试样——包括校准试样被自动地引入到途径分析炉的坩埚中。
发明内容
本发明的坩埚-试样操作系统及方法通过提供了一种坩埚保持筒盒而获得一种系统，其中的筒盒被预先进行了封装、从而保持着多个坩埚，且该坩埚保持筒盒被运送给分析实验室。本发明的筒盒在被去掉一个端盖之后能露出至少一个出口孔，其被装载到一坩埚输送组件上，该组件将各个坩埚从筒盒内推送到一平台上，在该平台上，一抓放臂组件将坩埚从输送组件中取走，并将其放入到一燃烧炉内。系统还包括一分析试样输送系统，在该系统中，单份试样被选择性地定位到一天平上，在称重之后，利用气压作用从天平上抽吸试样，并将试样送入到分析炉和坩埚中，以进行燃烧。在一微处理器的控制下，坩埚输送系统与试样输送系统都实现了自动化，从而，在经过了预定数目的试样之后，试样输送系统向分析炉自动输送一个校准试样，以便于不间断地对与该分析炉相关联的分析器执行校准检查。
因而，本发明的系统提供了一种完全自动化的试样及坩埚输送组件，该组件消除了由工作人员手工把握着试样和坩埚的必要性，且该组件在一天工作时间内所能处理的试样数目显著增大。尽管对本发明的描述是针对这样的应用场合进行的—对用在电阻炉内的石墨坩埚进行操作，但可以理解本发明的系统、设备、以及方法也可被用来操作瓷坩埚和其它物体。
从下文参照附图所作的描述可更加清楚地了解本发明上述的内容以及其它的特征、目的和优点。
图1中的轴测透视图表示出分析炉和分析器，其包括一坩埚输送组件、一抓放臂组件、以及一试样输送系统；[8]图2中的轴测图表示一个装载坩埚的筒盒，该筒盒被提供给分析实验室时即为此状态；[9]图3中的轴测图表示被定位在保持器中的坩埚筒盒，其中的保持器是为输送组件而设置的；[10]图4是坩埚输送组件的局部轴测图，图中，筒盒与保持器被安装在坩埚闸门致动器中；[11]图5是沿图1中箭头V的方向对坩埚输送组件所作的放大俯视图；[12]图6是图4、5所示坩埚输送组件的放大分解图，图中表示出被露出的出口孔；[13]图6A是坩埚输送闸门放大的轴测图；[14]图7是坩埚输送组件一个放大比例很大的局部垂直剖面图；[15]图8是一局部前视图，表示出燃烧炉、带有筒盒的坩埚输送组件、以及抓放臂，其中的抓放臂处于从输送组件接收输送来的坩埚的状态；[16]图9是一个放大的局部轴测图，表示出在转移一坩埚时抓放臂、夹爪、以及坩埚输送组件所处的状态；[17]图10中放大的局部轴测图表示这样的状态利用抓放臂将坩埚从上方与位于下方的分析炉电极对正；[18]图11是坩埚及试样输送组件放大的局部前视图，表示出用于输送试样的堆叠着的传送圆盘；[19]图12是天平的局部放大正视图，表示其与图1中所示试样输送组件的关系；[20]图13是对图1中所示燃烧炉的顶部所作的放大的局部前视图；[21]图14中的俯视图表示其中一个试样保持传送盘；[22]图15是图14所示传送盘的分解轴测图；[23]图16是传送盘致动器的轴测图；[24]图17是图16所示传送盘致动器的分解轴测图；[25]图18是传送盘致动器中锁止轮的局部放大俯视图，图中锁止轮处于允许传送盘运动的状态； 图19是传送盘的局部放大轴测图，表示其在插入到传送盘致动器中时的情形；以及[27]图20是局部放大的仰视图，表示插入到致动器中的传送盘。
具体实施例方式首先参见图1，图中表示一分析系统10，该系统应用本发明的坩埚及试样输送组件。该分析系统包括几个主要部件，这些部件中包括一分析器20，其与一分析炉40相连接，如下文描述的那样，该分析炉既从一坩埚输送组件100自动地接收坩埚，也能从一试样输送组件300接收已在一天平25上称重后的试样。分析器20、分析炉40、坩埚输送组件100、抓放臂组件200、试样输送组件300、以及天平25都与一微处理器22相连接，该微处理器22对工作过程进行控制，以对试样执行称重、将坩埚送入到分析炉中、将试样送入到分析炉中、燃烧试样、对燃烧副产物进行分析、以及利用打印机/显示器(图中未示出)为操作人员显示或打印分析结果。
如下文描述的那样，试样输送组件300被设计为从实验室接收要进行分析的试样，并将校准试样送入到分析炉40中，以便于周期性地调校分析器，由此来确保所执行的分析是精确的。分析器20可以是导热型分析器，例如可从位于密歇根州St.Joseph地方的Leco公司购得的TC600型分析器。燃烧炉40同样也可以是从市场上购得的电阻型燃烧炉，其包括上电极组件42和下电极组件44。如图10所示，利用抓放臂组件200将试样由试样输送管390(见图1)、经过上电极42输送到一位于下电极44上方的等待坩埚—例如石墨坩埚30(见图8-10)中。燃烧炉40-尤其是电极组件42和44可以是第4056677号美国专利大体上描述的类型，该燃烧炉具有一垂直延伸的圆筒形通道，该通道穿过上电极组件42，以允许试样从输送管390选择性地坠落到坩埚30的开口中。在本文所述的优选实施方式中，坩埚30是石墨坩埚—例如是第3899627号美国专利所描述的类型。上文对系统的总体部件进行了描述，下文将结合图2-8首先对坩埚的组包方法以及坩埚筒盒进行描述，而后再对坩埚及试样输送组件进行描述。
参见图2-8，图中表示一种坩埚筒盒50，其大体上是一个圆筒形的容器，该容器是由多个圆筒体52构成的，从图5中的俯视图可清楚地看出，这些圆筒体是光洁的聚合物圆筒体，它们被围绕着垂直转动轴线51布置成圆形(见图3和图4)。如图6所示，所述转动轴线与从多个圆筒体52中心位置穿过的垂直延伸轴61(见图6)重合，利用一圆柱形的驱动装配件63将延伸轴61固定到一驱动块或驱动构件62上，装配件63具有一螺纹端63′，该螺纹端旋入到轴61的螺纹孔53中，以便于相对于驱动构件62将轴固定起来。构件62大体上为矩形，其具有一对曲线侧面62′，这对曲线侧面相互分离开，以便于与一对相互正对着的圆筒体52的内侧表面相接合。因而，如下文所描述的那样，在驱动构件62转动时，基本为圆形的筒盒50将进行旋转，以便于将某个圆筒体52与一坩埚输送闸门对正，下文将参照图7对此进行描述。圆筒体52的内径略大于杯形坩埚30的外径，通过去掉其中的一个端盖55或56，就能将坩埚30封装在筒盒50中。坩埚垂直滑落而堆叠到一起，从而在圆筒体52中相互嵌套起来。如图5和图6所示，在该优选实施方式中，使用了十个圆筒体，且这些圆筒体以36°的间距布置成圆形。在本发明一优选实施方式中，可利用丙烯酸粘接剂将圆筒体的相切接触点粘接到一起，可利用挤型方法一体地制出一个包含十个圆筒体52的亚组件，以形成一单体件。从图3、4和图8可清楚地看出，上端帽55上具有一孔口57，用于咬卡住轴杆61端部的锥形锁止销64。
在该优选实施方式中，每个圆筒体50中都包括十个堆摞起来的坩埚30，因而，筒盒50中容纳的坩埚数多达100个，且如下文描述的那样，可利用筒盒及闸门致动组件90(见图4-7)使该筒盒在一保持器70中转动到间隔36°的各个位置上，由此将各个圆筒体依次定位在能使坩埚掉落到一平台92上的位置上，如图8-10所示，在该平台92上，坩埚可被抓放臂组件200抓起，并如下文描述的那样移向分析炉。
如上所述，通过将坩埚滑入到各个圆筒体50中直至将筒盒50填满，而预封装坩埚筒盒50。随后，将为了装填筒盒而摘掉的端帽重新安上，并将筒盒50输送给分析实验室，以便于用在某一仪器中，该仪器被设计为可使用封装的坩埚。然后，筒盒50被上下颠倒，并将端帽56去掉，且如图5所示那样，将坩埚保持器70放置到下方，并将其枢轴61向下插入到圆筒体内侧的圆筒形通透空间中，端部64穿插过孔口57，以支撑着枢轴的上端。固定到轴杆61上的驱动装配件63延伸穿过一滚柱离合器66，该离合器被安装到一驱动轴环68中，其具有一带有驱动销67的凸缘69，驱动销67从此处向下延伸，并与一气压致动活塞88上的环槽87相接合，其中的活塞88被安装到坩埚致动器壳体80的一个孔口89中。在活塞88的相对两侧安装了合适的O型圈81，用于对活塞进行密封，按照常规的方法，对该活塞施加气动作用而使其穿过端盖83而产生动作。活塞88的线性运动通过偏置销67而使轴杆61转动，其中，偏置销利用驱动轴环68转动着单向滚柱离合器66。驱动轴环68的圆柱杆65被装配到一盲孔(图中未示出)，该盲孔位于保持器70的筒盒接纳孔72中，且位于中央位置处。圆筒形孔72的直径略大于圆筒体52所构成圆形的外直径，这样就使得筒盒50在受到动作缸88的作用时能在致动器70中自由地转动。
筒盒50的上端帽55上可带有或不带有RFID(射频识别)标记物。该标记物连接着与微处理器相联的RF天线和接收机，可用于识别筒盒和/或对从筒盒中输送出的坩埚进行计数，以便于在微处理器的控制下，当从筒盒中取出坩埚时抑制坩埚输送组件的动作。
如图3所示，当筒盒50与其保持器被组装到一起之后，可如图4、5和图7所示那样将该亚组件安装到筒盒及闸门致动器90内。该致动器90包括所述平台92，平台接收途径闸门阀组件35的坩埚，该组件35与保持器70相连接，包括一活塞壳体36、一活塞31、以及一坩埚保持弹簧32，弹簧32延伸穿过大体为圆筒形的保持器70上的一个孔洞32′。活塞31的下端上具有一滑动闸门33，该闸门上制有一孔洞34(见图6A)，该孔洞34的直径足以允许坩埚从该孔洞掉落下去。闸门33在保持器70上的一个狭缝37中延伸，从图7可清楚地看出，保持器70与一圆筒形的掉落排出滑槽38对正，当活塞31被常规的装置作用到图7所示的位置时，坩埚从所述滑槽掉落出去，这样就能使坩埚30从保持着坩埚、且与排除滑槽38对正的圆筒体52中掉落到平台92上。如图7所示，弹簧32夹持定位着一个位于最下方的坩埚30′，而该坩埚位于正在掉落到平台上的坩埚的上方，这样，在利用气动活塞95和推杆96执行动作时，只能有一个坩埚掉落下去。活塞95包括合适的O型密封圈93，并被安装到缸筒98中，该缸筒被制在块体80中，且由板体99封盖。一气压装配件94连接到一气压源上，其由一受微处理器控制的阀(图中未示出)选择性地控制，以便于对活塞95实施控制。在不向活塞95施加动力时，复位弹簧39将闸门34向外移动，这将阻断排出滑槽38，同时使弹簧32与下一个最下方坩埚30′脱离，以允许其掉落到滑动闸门33上，等待活塞95的下一次动作。如果已利用重力和闸门阀组件35的动作而排空了某一圆筒体的所有坩埚，则跟踪观察着工作循环的微处理器将发出一控制信号，以启动活塞88，活塞88利用活塞槽87、销67、以及滚柱离合器66转动坩埚筒盒50，其中，闸门阀组件35的动作将导致圆筒体52中最下方的坩埚交替地保持和掉落。驱动构件62将坩埚筒盒50旋转36°，将坩埚30的另一个圆筒体52定位成与排出滑槽38相对正。从图4-7可清楚地看出，活塞壳体36上制有槽沟而形成凸缘36′，以便于嵌卡到筒盒致动器块体90上的配合槽97中，因而，坩埚筒盒50在被装到保持器70上之后，就被嵌卡到致动器90中，致动器90将能影响单个坩埚从每一圆筒体52中的排出，并能控制筒盒50的转动、以便于将一个新的圆筒体定位成与排出孔相对正。
到达平台92上的每个坩埚30都掉落到处于等待状态的抓放臂组件200张开的夹爪中。从图8-10可看出，抓放臂组件200包括一对往复运动的夹爪202、204，两夹爪被安装到一臂206上，该臂反过来又被安装到一可转动、并能垂直移动的立柱208上，如下文描述的那样，臂206可在平台92与下电极44之间转动，也能沿图8中箭头B所示的方向上升和下降，以适应坩埚输送平台92和下电极44之间必然存在的不同高度，且能如图10所示那样将坩埚30放低而使其与下电极44精确地对正。组件200是可从Leco公司购得的单元件，在微处理器22的控制下，可利用各种电动或气动的线性致动器驱动该组件，以便于在坩埚掉落到平台92上时将夹爪202、204置于张开位置，由此能将坩埚围护在两夹爪之间，从而确保了坩埚被输送到平台92上时，其能被圈围在抓放臂张开的夹爪之间。
图9和图10表示了从图8所示状态将坩埚从平台进行转移的步骤，在图8中，夹爪202、204夹持着一坩埚30，在此状态下，升高的立柱208发生转动，从而将坩埚从平台92转移到分析炉40(见图9和图10)。然后，立柱208降低，以便于将坩埚放置到电极44上，夹爪202、204张开。然后，立柱转离分析炉区域，上下电极42、44按照公知的方式与坩埚接合而对试样执行燃烧。这样，分析炉燃烧了坩埚中的试样，分析器20对燃烧产生的副产品进行分析。之后，执行与图9和图10中所示过程相反的操作，坩埚被从下电极44上抓起，并运送到某一位置处，在该位置处，坩埚掉落到一排料仓210(见图8)中。抓放臂206再次移动到图8所示的位置，等待着下一个坩埚。上文已介绍了坩埚输送组件100及其工作过程，下文将结合图11-20对试样输送组件300进行描述。
试样输送组件300包括一个由保持着试样的传送盘340-345组成的垂直堆垛，其中的那些传送盘能选择性地转动而将一坩埚经各个传送盘上对正的孔洞掉落到一排送管中，该排送管位于一天平25的正上方。圆盘形传送盘340-345上每一个夹持试样的位置353(见图14-15)都具有一识别地址，相应地，位于该位置中的试样也被编程标记了，因而，计算机22(见图1)能知道所要分析的每个试样的位置、以及试样输送系统300中的每个校准标准体。如下文所述那样，在使传送盘选择性地转动之后，一个处于已知位置的、已被识别出的试样将掉落到天平平台上进行称重，随后再被输送到分析炉40中。计算机选择性地控制试样输送组件300，以便于在试样分析作业之间的间隔内周期性地移动带有校准标准体的传送盘，以确保分析器20保持校准状态，保证试样分析的精确性。
组件300包括一底座301(见图11)，该底座具有多根向上延伸的立柱—例如立柱302、304，这些立柱上安装着与传送盘340-345相关的传送盘致动器310-315。每个传送盘—例如图14和15中所示的传送盘340还具有一盖板316，该盖板上具有一个孔洞317，随着相关的传送盘相对于其盖板发生旋转，该孔洞可选择性地与某个试样夹持孔353对正。
在图示的实施方式中，在致动器310-315上可转动地安装了六个试样保持传送盘340-345(尽管其它数目的传送盘也是可行的)，且为每个传送盘设置了独立的转轴。各个传送盘340-345基本上是相同的，如从图15、16的典型性传送盘340可清楚地看出，这些传送盘包括多个旋转盘350，每个旋转盘都具有用于夹持试样的、基本为圆筒形的孔洞353，在靠近旋转盘外圆周的位置处，这些孔洞以转角间隔的形式布置着。最上方的两个传送盘344和345专用于从输入滑槽319(见图11)接收试样，随后，通过使顶部传送盘345在逆时针方向上转动而将试样回装到传送盘344中。每个旋转盘350的外周面上都具有滚圆的外周轮齿352，如下文介绍的那样，可利用安装在相关致动器板310-315上的线性致动器来驱动这些旋转盘350，以使传送盘步进地转动，从而如图15所示那样，使某个试样保持孔洞353与位于旋转盘下方的对应盖板316上的孔洞317对正。
从图15中的分解图可清楚地看出，每个传送盘340都是一个独立的亚组件，图15中表示了相同的传送盘340中的其中一个。传送盘340包括所述旋转盘350，该旋转盘350包括多组按18°间隔分布的二十个孔洞353，并包括用于与致动器滚子502(见图18)相接合的外周轮齿352。从图15可看出，旋转盘350具有一中心孔354，该中心孔354具有多个沿径向向内延伸的齿牙355，这些齿牙可选择性地、可松开地锁定到一盘芯370上，盘芯370具有一沿径向向外伸出的球塞362，该球塞陷卡到齿牙355对之间的凹槽中，以此来将旋转盘350上某个试样保持孔洞353定位在与孔洞317正直对正的位置，而孔洞317与由其余传送盘中相互对正的多个孔洞形成的滑槽相对正。盘芯370利用多个螺钉318固定地安装到盖板316上。盘芯具有一转轴364，其延伸穿过盖板316上的中心孔319，定位销363则伸入到盖板316上的定位孔313中。旋转盘350借助于一推力轴承380在盘芯370与盖板316之间转动，推力轴承380分隔开了位于其两侧的止推垫圈382和384，两止推垫圈被安装到各个旋转盘350的环形槽365中，因而，旋转盘可相对于盘芯370和盖板316旋转。与此类似，每一传送盘340-345都被制成独立的单元体，其可拆卸地嵌卡到致动器310-315中，其中的致动器例如是图16-20所示的、其中一同种的致动器310，下文将对此进行描述。应当指出的是在图18中，处于锁止状态的旋转盘和转轮410被用虚线表示。在图18中，转轮410用实线表示，其处于可接纳旋转盘350的状态。
从图19可看出，相关的致动器—例如致动器310可锁止且可转动地接纳着盘芯370的短轴364，该轴体进入到其中一同种致动器的槽缝402中，且被一锁止轮410可锁固地保持在槽缝中，其中的锁止轮410利用短轴408可转动地安装到致动器板310的板体420上，短轴408延伸穿过锁止轮410上的孔洞411。转轮410被可转动地安装到致动器板体420上一个基本为圆形的凹陷421中，并具有一开口的槽缝415，如果转轮410处于解锁位置(图18中的实线所示)，当传送盘340插入到致动器310中时，该槽缝接纳着短轴364。从图19可清楚地看出，当传送盘340滑入到致动器310中时，盘芯370的定位销363在致动器310的定位槽406中滑动，并与锁止轮410上的一平直部413相接合，以使锁止轮在图18中箭头C所示的方向上逆时针转动。如图20所示，锁止轮410转动到一锁止位置，且一弹性锁止杆430上的齿牙432与锁止轮410上的锁止槽412相接合，以便于将传送盘340可转动地保持在相关的致动器310上。通过在图20所示的箭头D方向上手动地移动锁止杆430，可将转轮410解锁，因此，转轮可自由转动，以将标准销从传送盘340中移出、或重新装入到传送盘中。这样，工作人员可利用图17-20所示的锁止轮和锁卡组件310就能手动地安装上传送盘340-343、或将所有传送盘从对应的致动器上卸下。
从图16-18可最为清楚地看出，传送盘被安装好之后，可利用致动器310使其以18°的间隔步进。致动器机构包括一滚子杠杆500，该杠杆的一端上具有一滚子502，该杠杆被枢接件504可枢转地安装到一臂体506(见图18)上，臂体506被可滑动地安装到致动器板体420的槽缝508中。臂体506与一气动缸的推杆510相连接，其中的气动缸例如是图11中的动作缸610-614。还有一动作缸与顶部传送盘相连接，但其位于图11纸面的后方，原因在于其要驱使顶部传送盘345在逆时针方向(即与其余传送盘相反的方向)上转动。在推杆510工作时，滚子502前进而与一可调整止动杆520的边缘521(见图16)相接合，止动杆520被设定在一个可将滚子502推入到轮齿352之间的其中一槽沟351中的角度上，由此可将旋转盘350精确地转过18°。在解除了动作缸的压力之后，盘芯370上的球塞362具有足够的弹力顶接着旋转盘350内部延伸的齿牙355，以防止旋转盘转动，并将旋转盘指向与孔洞317对正的位置。因而，每个致动器都可锁止、可转动、可解除地支撑着传送盘，使其以18°的步长步进(对于图示的具有二十个孔洞的传送盘)，以选择性地排出一个要进行分析的试样、或一个用于对分析器进行校准的标准销。
传送盘340-343上预先装入了校准试样，从而，系统可基本上不停歇地工作相当长的时间，原因在于在实验室反复地执行分析时，试样能经输送管319(见图11)自动地送入到分析炉中。应当指出的是每个传送盘都包括属于其自身的、位于下方的盘形盖板316，因而可将传送盘340-344从堆垛中撤出、以装入校准试样。每一盖板316都包括单个孔洞，当传送盘如图1和图11所示那样垂直堆叠起来时，这些孔洞相互对正。这些孔洞都与排出管330的管口332(见图11)相对正，从而，当某一给定的传送盘步进前进时，坐压在盖板316上表面321(见图15)上的、要被分析的试样或校准试样可正对地滑落到孔洞317中，并经过其余盖板上垂直对正的对应孔洞317和旋转盘350上的孔口353而掉落。因而，由对正的孔口353和各盖板316上的对应孔洞317形成了一条敞口的滑槽，任一传送盘340-344上的销钉形试样可利用该滑槽掉落下去。
最上方的传送盘345专用于装载试样(与其余的传送盘不同)，其在相反的方向上转动，以便于将从实验室输送系统接收来的销钉试样经漏斗状输送管319送入到位于下方的传送盘344的孔口353中，以回填各个试样保持传送盘。为了使系统能连续地工作，如上文提到的那样，装料传送盘345在逆时针方向上转动，而用于输送试样的传送盘344则在顺时针方向上转动，从而可用新的试样连续地回填用于输送试样的传送盘344。每个传送盘340-345都具有与自身对应的致动器310-315，这些致动器与传送盘的轮齿352相接合，以便于独立地驱动一选定的传送盘，由此将所要进行分析的试样、或由传送盘340-343保持着的其中一个校准试样掉落到输送滑槽330中。
输送滑槽330的下端延伸到天平25中，其包括一可动的圆筒形多段伸缩管组件380，图12详细地表示了该组件380，该伸缩管382基本上是透明的，以便于工作人员能检查系统的工作状况(如果需要的话)。管382的下边缘383与天平的平台26离开一定距离，该距离约为0.030英寸，因而，天平称量的只是试样的重量。在对试样称重、并将重量值输入到计算机22的存储器中之后，来自于管道394(见图12)的气压被作用到输入管392内的一管路真空器中，其中的输入管392与伸缩管组件380相连接。管路真空器是可从市场上购得的单元件，其包括一段文氏管，从而，如果利用管道394施加约两秒的空气压力，则管路真空器就能产生短时的真空度，该真空度将试样从天平的平台26向上经输入管392吸入到输送管390中，进而输送到燃烧炉40中，可参见图1和图13了解上述内容。如上文提到的那样，燃烧炉40的上电极组件42包括一套掉落试样机构，该机构可将试样直接掉落到坩埚30的开口中，如上文讨论的那样，坩埚30可被坩埚输送组件100直接输送到下电极44上。
采用本发明的试样输送组件和坩埚输送组件，可在实验室内实现24小时不间断地自动处理大量试样，处理量高达每24小时周期内处理250个试样或更多试样。每个传送盘340-344可夹持着19个试样，这些试样一般为一克重、直径为1/4英寸、长度约为5/16英寸的销钉式试样。管道390和392的内径足以允许销钉式试样从天平容易地转移到分析炉40中。尽管本发明的系统10既包括试样输送组件、也包括坩埚输送组件，但可以理解其它的分析系统也可只采用两组件中的其中一种。另外，尽管在优选实施方式中描述的是石墨坩埚输送组件，但其中的坩埚也可以是用于盛放待分析试样的瓷坩埚或其它材料的坩埚。计算机22可存储各个试样的识别符号、以及各个试样在传送盘中的位置，并能开展传送盘的运动，以便于按照一定的时间间隔将校准试样选择性地掉落到燃烧炉内以进行分析。
本领域技术人员能清楚地认识到在不悖离本发明设计思想的前提下，可对本文公开的本发明优选实施方式作出多种形式的改动，其中，本发明的设计思想由所附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种坩埚保持筒盒，其用于对用在分析器中的坩埚执行顺序配送，该筒盒包括多个坩埚保持圆筒体，每个圆筒体都适于将相互堆叠着的多个坩埚容纳在其中；一第一端盖，其位于所述多个圆筒体的一端，用于封闭所述圆筒体的一端；以及一第二端盖，其位于与所述一端相反的另一端，并与所述圆筒体相连接，其中，所述两端盖中的至少之一是可被去掉的，以便于使所述坩埚能出入该筒盒。
2.根据权利要求1所述的筒盒，其特征在于所述坩埚保持圆筒体被大体上布置成圆形。
3.根据权利要求2所述的筒盒，其特征在于所述坩埚保持筒盒包括十个坩埚保持圆筒体，每个圆筒体中可容纳十个坩埚。
4.根据权利要求3所述的筒盒，其特征在于所述坩埚保持圆筒体适于将石墨坩埚容纳在其中。
5.根据权利要求1所述的筒盒，其特征在于所述圆筒体是由光洁的聚合物材料制成的。
6.根据权利要求5所述的筒盒，其特征在于所述聚合物材料是聚氯乙烯。
7.根据权利要求6所述的筒盒，其特征在于所述端盖被压装在所述坩埚保持圆筒体的开口端上。
8.根据权利要求1所述的筒盒，其特征在于所述各个坩埚保持圆筒体是独立制出的，且沿着相互接触的切线粘接到一起。
9.根据权利要求1所述的筒盒，其特征在于所述坩埚保持圆筒体是挤型制出的单体件。
10.一种坩埚筒盒与保持器组件，其包括多个坩埚保持圆筒体，每个圆筒体都适于将相互堆叠着的多个坩埚容纳在其中；一端盖，其位于所述多个圆筒体的一端，用于封闭所述圆筒体的一端，所述端盖包括一定位在中心的孔洞；以及一筒盒保持器，其用于接纳所述圆筒体相反的另一端，并包括一杆体，其延伸穿过所述端盖上的所述孔洞，所述保持器包括一闸门阀，其选择性地、顺序地与其中一所述圆筒体对正，以便于从所述筒盒中配送出由所述圆筒体保持着的一个坩埚。
11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于所述保持器包括一驱动构件，其与所述杆体相连接，并与至少一个所述圆筒体相接合，用于顺序地转动所述圆筒体，使其与所述闸门阀在垂直方向上对正。
12.一种用于封装坩埚的方法，该方法用以顺序地配送用在分析器中的坩埚，其包括步骤将多个坩埚以相互堆叠的关系放置到至少一个圆筒形管体中；封闭所述圆筒形管体的一端；以及封闭所述圆筒形管体的相反的另一端，其中，所述两端盖中的至少之一是可被去掉的，以便于在一分析系统的坩埚卸载平台处能接近所述的坩埚。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述放置步骤包括操作将坩埚定位到多个大体上布置成圆形的坩埚保持圆筒体中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述多个坩埚保持圆筒体被布置成大体上呈现为圆形。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述放置步骤包括操作将坩埚定位到一坩埚保持筒盒中，该筒盒包括十个坩埚保持圆筒体，每个圆筒体中能保持十个坩埚。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于所述放置步骤包括操作将坩埚定位到一筒盒中，该筒盒中的圆筒体是由光洁的聚合物材料制成的。
17.一种用于分析炉的试样输送系统，其包括多个垂直堆叠的盘形试样保持传送盘，每个传送盘具有多个试样保持孔口，并具有一个位于下方的对应的盖板，该盖板上具有单个孔洞，其与其中一试样保持孔口对正；一试样排出口，其正对着与最下方传送盘对应的最下方底层盖板上的一个孔洞；以及一致动器，其用于可解除、可转动地保持着各个传送盘，以便于使某一预定的所述传送盘相对于所述盖板步进运动，由此将试样移动到与所述孔洞对正的位置，从而使其经其余传送盘中形成的类似的对正孔洞而掉落，这样就将试样掉落到所述排出滑槽中。
18.根据权利要求17所述的试样输送系统，其特征在于所述排出口是一正对着天平的滑槽，所述天平用于对掉落到其中的试样执行称重。
19.根据权利要求18所述的试样输送系统，其特征在于位于最上方的所述传送盘包括一装料传送盘，试样被送入到该传送盘中。
20.根据权利要求19所述的试样输送系统，其特征在于紧邻着所述最上方传送盘、且位于其下方的一传送盘包括一试样分析传送盘，其转动方向与所述最上方传送盘相反，从而可用多个试样对所述试样分析传送盘进行回填。
21.根据权利要求20所述的试样输送系统，其特征在于位于所述试样传送盘下方的至少一个传送盘中接纳着校准试样，这些校准试样被周期性地送到天平上。
22.根据权利要求17所述的试样输送系统，其特征在于还包括一气动输送系统，用于将试样从位于所述排出滑槽下方的、天平上的位置输送到一分析炉中。
23.根据权利要求22所述的试样输送系统，其特征在于所述气动输送系统包括一连接件，其连接在所述排出滑槽与一气动管之间。
24.根据权利要求23所述的试样输送系统，其特征在于所述气动管包括一位于管线内的管路真空器。
25.一种用于将多个坩埚从一坩埚保持筒盒输送到一分析炉中的方法，其包括步骤将一保持着多个坩埚的筒盒定位在基本垂直的位置上；将一坩埚从所述坩埚保持筒盒排出到一平台上；以及将所述坩埚从所述平台上抓起，并将所述坩埚放置到一分析炉内。
26.一种用于将试样输送到一分析炉内的方法，其包括步骤将试样放置到多个垂直堆叠着的盘形的试样保持传送盘中，每个传送盘具有多个试样保持孔口，并具有一个位于下方的对应的盖板，该盖板上具有单个孔洞，其与其中一试样保持孔口对正；转动各个传送盘，以使试样经下方盖板上的一个孔洞掉落；使一试样排出滑槽正对着与最下方传送盘对应的最下方底层盖板上的一个孔洞；以及使某一预定的所述传送盘步进运动，由此将试样移动到与所述孔洞对正的位置，从而使其经过其余传送盘中形成的类似的对正孔洞而掉落，这样就将试样掉落到所述排出滑槽中。
27.根据权利要求26所述的试样输送方法，其还包括步骤将一天平定位在所述排出滑槽的下方，用于对试样执行称重。
28.根据权利要求27所述的试样输送方法，其还包括步骤利用气动措施将试样从位于所述排出滑槽下方的、天平上的位置输送到一分析炉中。
29.一种坩埚及试样装载组件，其包括多个坩埚保持圆筒体，每个圆筒体都适于将相互堆叠着的多个坩埚容纳在其中；一第一端盖，其位于所述多个圆筒体的一端，用于封闭所述圆筒体的一端；一第二端盖，其位于与所述一端相反的另一端，并与所述圆筒体相连接，其中，所述两端盖中的至少之一是可被去掉的，以便于使所述坩埚能出入该筒盒；一筒盒保持器及致动器，其用于在其中一端盖被去掉时接纳所述筒盒的一端，所述保持器和致动器包括用于依次释放最下方的坩埚的结构，以及用于转动所述筒盒、以将圆筒体依次定位成与一坩埚保持平台相对正且将坩埚排出到所述平台上的结构；多个垂直堆叠的盘形试样保持传送盘，每个传送盘具有多个试样保持孔口，并具有一个位于下方的对应的盖板，该盖板上具有单个孔洞，其与其中一试样保持孔口对正；一致动器，其用于可解除地保持着至少某些所述传送盘，并用于独立地转动对应的传送盘；一试样排出滑槽，其正对着与最下方传送盘对应的最下方底层盖板上的一个孔洞；以及所述致动器使某一预定的所述传送盘步进运动，由此将试样移动到与所述孔洞对正的位置，从而使其经其余传送盘中形成的类似的对正孔洞而掉落，这样就将试样掉落到所述排出滑槽中。
30.根据权利要求29所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于所述排出滑槽正对着一天平，该天平用于对掉落到其中的试样执行称重。
31.根据权利要求30所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于位于最上方的所述传送盘包括一装料传送盘，试样被送入到该传送盘中。
32.根据权利要求31所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于紧邻着所述最上方传送盘、且位于其下方的一传送盘包括一试样分析传送盘，其转动方向与所述最上方传送盘相反，从而可用多个试样对所述试样分析传送盘进行回填。
33.根据权利要求32所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于位于所述试样传送盘下方的至少一个传送盘中接纳着校准试样，这些校准试样被周期性地送到天平上。
34.根据权利要求33所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于还包括一气动输送系统，用于将试样从位于所述排出滑槽下方的、天平上的位置输送到一分析炉中。
35.根据权利要求34所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于所述气动输送系统包括一气动管以及一位于管线内的管路真空器。
36.根据权利要求35所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于所述坩埚筒盒大体上为圆筒形。
37.根据权利要求36所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于所述坩埚保持圆筒体被布置成大体上呈现为圆形。
38.根据权利要求37所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于所述坩埚保持圆筒体是由光洁的聚合物材料制成。
39.根据权利要求29所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于所述筒盒包括一磁条，利用坩埚的识别信息对该磁条进行了编码。
40.根据权利要求29所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于还包括一坩埚抓放臂，其用于将一坩埚从所述平台转移到一分析炉中。
41.根据权利要求40所述的坩埚及试样装载组件，其特征在于所述筒盒保持器及致动器包括一闸门阀，其用于将一坩埚从坩埚圆筒体选择性地释放到所述平台上。
42.一种坩埚配送系统，其用于顺序地配送用在分析器中的坩埚，该系统包括一筒盒，其包括多个坩埚保持圆筒体，每个圆筒体都适于将相互堆叠着的多个坩埚容纳在其中；一第一端盖，其位于所述多个圆筒体的一端，用于封闭所述圆筒体的一端；一第二端盖，其位于与所述一端相反的另一端，并与所述圆筒体相连接，其中，所述两端盖中的至少之一是可被去掉的，以便于使所述坩埚能出入圆筒体；一筒盒保持器，其用于在其中一端盖被去掉时接纳所述筒盒的一端，所述保持器包括用于依次释放最下方的坩埚、以将坩埚排出到一坩埚保持平台上的结构；以及一致动器，其用于转动所述筒盒，从而将圆筒体顺序地定位成与所述平台对正。
43.根据权利要求42所述的坩埚配送系统，其特征在于所述坩埚保持圆筒体被布置成大体上呈现为圆形，且所述致动器包括一对相对的圆筒面，用于使所述筒盒在所述保持器中转动。
44.根据权利要求43所述的坩埚配送系统，其特征在于所述致动器可拆分地接纳着所述保持器，其中，用于接收所述保持器释放的坩埚的平台是由所述致动器形成的。
45.根据权利要求44所述的坩埚配送系统，其特征在于所述圆筒体是由光洁的聚合物材料制成的。
46.根据权利要求42所述的坩埚配送系统，其特征在于还包括一抓放臂，其可在所述平台与分析炉的一接收构件之间移动，以便于从平台上抓取坩埚，并将从所述筒盒中配送出的坩埚转移到所述分析炉内。
47.一种用于分析炉的试样输送系统，其包括多个垂直堆叠的盘形试样保持传送盘，每个传送盘具有多个试样保持孔口，并具有一个位于下方的对应的盖板，该盖板上具有单个孔洞，其与其中一试样保持孔口对正；一试样排出口，其正对着与最下方传送盘对应的最下方底层盖板上的一个孔洞；以及一致动器，其用于可解除、可转动地保持着各个传送盘，以便于使某一预定的所述传送盘相对于所述盖板步进运动，由此将试样移动到与所述孔洞对正的位置，从而使其经其余传送盘中形成的类似的对正孔洞而掉落，这样就将试样掉落到所述排出口中，所述致动器包括一用于可解除地保持着传送盘的锁止轮。
48.根据权利要求47所述的试样输送系统，其还包括一锁止臂，其用于可解除地将所述锁止轮保持在一固定位置上。
49.根据权利要求48所述的试样输送系统，其特征在于所述致动器包括一板件，该板件具有一用于可转动地接纳着传送盘上转轴的槽缝，其中，所述锁止轮包括一转轴槽，其用于接纳所述的转轴，当所述锁止轮处于保持着传送盘的位置时，所述转轴槽将所述转轴保持在所述板件上的所述槽缝中。
50.根据权利要求49所述的试样输送系统，其特征在于所述板件包括一定位槽，其与所述槽缝分离开，且所述传送盘具有一定位销，当所述传送盘被插入到所述致动器中时，所述定位销延伸穿入到所述定位槽中。
全文摘要
本发明公开了一种坩埚及试样操作系统和方法，本发明提供了一种坩埚保持筒盒(50)，其被预先进行了封装、从而保持着多个坩埚(30)。筒盒在被去掉一个端盖之后能露出至少一个出口孔，其被装载到一坩埚输送组件上，该组件将各个坩埚(30)从筒盒(50)内排送到一平台(92)上，在该平台上，一抓放臂(200)组件将坩埚(30)放入到一燃烧炉(40)内。各个试样被从堆叠着的试样保持传送盘(340－345)掉落到天平(25)上，在称重之后，利用气压作用将试样从天平抽吸到燃烧炉(40)和坩埚(30)中，以进行燃烧。
文档编号F27D19/00GK1646919SQ03808254
公开日2005年7月27日 申请日期2003年3月11日 优先权日2002年3月11日
发明者戈登·C·福特 申请人:莱克公司