DE102009010444B4 - Positioning device for positioning an end portion relative to a container arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung eines an einem Ausleger angeordneten Endabschnittes relativ zu einer auf einem Tisch anzuordnenden Behälteranordnung, wobei der Ausleger mit einem drehbaren Stützelement verbunden ist, zu dessen Bewegung eine Antriebseinheit vorgesehen ist, wobei die Antriebseinheit einen translatorisch in einer ersten Richtung bewegbaren Schlitten und einen einerseits über eine Drehachse mit dem Schlitten und andererseits mit dem Stützelement verbundenen Hebel aufweist, wobei das Stützelement zwangsgeführt ist.The invention relates to a device for positioning an end section arranged on a boom relative to a container arrangement to be arranged on a table, wherein the extension arm is connected to a rotatable support element for the movement of which a drive unit is provided, the drive unit having a translatory movement in a first direction Carriage and a connected on the one hand via a rotation axis with the carriage and on the other hand with the support member lever, wherein the support member is positively guided.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The present invention relates to a positioning device according to the preamble of the main claim.
Bei kleineren Systemen im Bereich der Biotechnologie besteht eine wesentliche Aufgabe darin unterschiedliche Behältnisse in einem zwei- bis dreidimensionalen Raum gezielt anzufahren, um beispielsweise eine Probenflüssigkeit aus einem Behältnis zu entnehmen oder dieses zu befüllen.For smaller systems in the field of biotechnology, an essential task is to selectively approach different containers in a two- to three-dimensional space, for example to remove a sample liquid from a container or to fill it.
Für solche Anwendungen sind Positionierantriebe mit drehbar beweglichen Probenentnahmeeinheiten bekannt.Positioning drives with rotatably movable sampling units are known for such applications.
In der
Problematisch bei dieser bekannten Anordnung sind die hohen Massen von mitbewegten Antriebseinheiten, die entsprechend großbauende Motoren erfordern, wobei ein solcher Antrieb insbesondere bei schnell erfolgenden Entnahmevorgänge mechanisch stark belastet wird. Die damit verbundene Abnutzung führt zu einer Beeinträchtigung der Präzision und schließlich zu einer Herabsetzung der Lebensdauer.The problem with this known arrangement are the high masses of co-moving drive units, which require correspondingly large-sized motors, such a drive being subject to high mechanical loads, especially in the case of fast removal operations. The associated wear leads to a deterioration in precision and ultimately to a reduction in the life.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben.The invention has for its object to overcome these disadvantages.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device having the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent with the features of the subclaims.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionierung eines an einem Ausleger angeordneten Endabschnittes relativ zu einer auf einem Tisch anzuordnenden Behälteranordnung, wobei der Ausleger mit einem drehbaren Stützelement verbunden ist, eine Antriebseinheit umfasst, die einen translatorisch in einer ersten Richtung bewegbaren Schlitten und einen einerseits über eine Drehachse mit dem Schlitten und andererseits mit dem Stützelement verbundenen Hebel aufweist, wobei das Stützelement zwangsgeführt wird, wird ein kompakter Aufbau mit einem geringen mechanischen Aufwand zur Verfügung gestellt. Der auf dem Schlitten drehbar angeordnete Hebel, der das zwangsgeführte Stützelement mit dem Ausleger und dem Endabschnitt über die Behälteranordnung bewegt, stellt eine leichte und zugleich robuste Positioniervorrichtung dar, bei der nur wenig Masse zu bewegen ist, so dass ein präzises und schnelles Anfahren ermöglicht wird. Die Anordnung benötigt nur kurze Schlauchlängen für das Befüllen und Entnehmen von Flüssigkeiten durch den vorzugsweise pipettenähnlich gebildeten Endabschnitt. Auch befindet sich über der Behälteranordnung nur wenig Mechanik, wodurch die Verunreinigung der in den Behältern enthaltenen Flüssigkeiten durch bewegte Teile nahezu ausgeschlossen wird.Characterized in that the inventive device for positioning an arranged on a boom end portion relative to a to be arranged on a table container assembly, wherein the boom is connected to a rotatable support member, a drive unit comprising a translationally movable in a first direction carriage and on the one hand via having a rotation axis with the carriage and on the other hand connected to the support member lever, wherein the support member is forcibly guided, a compact construction with a low mechanical effort is provided. The rotatably mounted on the carriage lever which moves the positively driven support member with the boom and the end portion of the container assembly, is a lightweight yet robust positioning, in which only a small mass is to move, so that a precise and quick startup is possible , The arrangement requires only short hose lengths for the filling and removal of liquids through the preferably pipette-like end portion formed. Also, there is little mechanics over the container assembly, whereby the contamination of the liquids contained in the containers by moving parts is almost impossible.
Die Vorrichtung ermöglicht das Befüllen von Behälteranordnungen, bei denen mehrere Behälter sowohl in der x-Richtung, als zweite Richtung, als auch in y-Richtung, als erste Richtung, angeordnet sind.The device makes it possible to fill container arrangements in which a plurality of containers are arranged both in the x-direction, in the second direction, and in the y-direction, as the first direction.
Das Stützelement ist in einer an oder in dem Tisch, bzw. einem mit diesem verbundenen Teil, wie beispielsweise einem Rahmen, eingebrachten Nut oder Kante zwangsgeführt. Diese braucht nur so lang zu sein, dass der Endabschnitt die in y-Richtung angeordneten Behälter anfahren kann. Die Nut oder Kante kann in der zweiten Richtung ausgebildet sein, sie kann aber auch gebogen, gekrümmt oder schräg sein.The support element is forcibly guided in a groove or edge introduced on or in the table, or a part connected thereto, such as a frame. This only needs to be so long that the end portion can approach the container arranged in the y-direction. The groove or edge may be formed in the second direction, but it may also be curved, curved or oblique.
Da vorzugsweise der Endabschnitt koaxial zu der Drehachse angeordnet ist, dadurch genau über dem Drehzentrum des bewegten Schlittens liegt und diese Anordnung durch die gleiche Länge von Ausleger und Hebel bei jeder Bewegung erhalten bleibt, kann die Steuerung für das Befüllen oder Entnehmen von Flüssigkeiten auf eine sehr einfache Weise erfolgen. Eine Längsbewegung des Endabschnittes in der ersten Richtung wird auch dann durchgeführt, wenn die neutrale Faser des Auslegers oder deren Verlängerung durch die Drehachse des Schlittens geht bzw. diese schneidet (in der Aufsicht). Since preferably the end portion is arranged coaxially to the axis of rotation, thereby exactly over the center of rotation of the moving carriage and this arrangement is maintained by the same length of boom and lever with each movement, the control for the filling or removal of liquids to a very easy way done. A longitudinal movement of the end portion in the first direction is also performed when the neutral fiber of the cantilever or its extension passes through the axis of rotation of the carriage or cuts (in the plan view).
In einer ersten bevorzugten Ausführung kann der Tisch einen feststehenden Rahmen und mindestens ein zu dem Rahmen in der zweiten Richtung bewegbares Tischelement umfassen. Damit braucht der Schlitten nur in einer ersten Richtung bewegt zu werden, die Bewegung in eine zweite, gegenüber der ersten Richtung im rechten Winkel angeordneten Richtung erfolgt durch das Bewegen des Tischelementes, auf dem sich die Behälteranordnung befindet.In a first preferred embodiment, the table may include a fixed frame and at least one table member movable toward the frame in the second direction. Thus, the carriage only needs to be moved in a first direction, the movement in a second, opposite the first direction arranged at right angles by moving the table element on which the container assembly is located.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Tisch feststehend orientiert, wodurch der Tisch weitgehend nach unten geschlossen ist und die bewegte Mechanik unterhalb des Tisches zusätzlich gegen Verschmutzung geschützt ist.In a second embodiment, the table is fixedly oriented, whereby the table is largely closed down and the moving mechanism is additionally protected below the table against contamination.
In einer zweiten bevorzugten Ausführung kann der Schlitten zusätzlich in die zweite Richtung bewegbar sein. Da die auf dem Schlitten angeordnete Drehachse stets koaxial zu dem Endabschnitt orientiert ist, wird bei einer Bewegung des Schlittens in eine erste und in eine zweite Richtung auch der Endabschnitt entsprechend bewegt und die Behälteranordnung kann bei dieser Ausführung auf dem Tisch feststehend fixiert sein.In a second preferred embodiment, the carriage may additionally be movable in the second direction. Since the axis of rotation disposed on the carriage is always oriented coaxially with the end portion, as the carriage is moved in first and second directions, the end portion is moved accordingly and the container assembly can be fixedly fixed on the table in this embodiment.
Bei der ersten bevorzugten Ausführung kann der Tisch auch zwei zu dem feststehenden Rahmen bewegbare Tischelemente umfassen, die in der zweiten Richtung gegenläufig antreibbar sind. Die Tischelemente können plattenförmig als Lagerfläche für Racks oder Mikrotiterplatten ausgebildet sein, sie können aber auch als rahmenförmige Schlitten mit Aufnahmeelementen für entsprechende Behälteranordnungen, die Behälter in der ersten und zweiten Richtung umfassen, ausgeführt sein. Damit sind die auf den zwei Tischelementen angeordneten Behälteranordnungen mit nur einem Antrieb, vorzugsweise über Zahnriemen, gegenläufig in der zweiten Richtung bewegbar und bei dieser Ausführung braucht der Endabschnitt nur in der ersten Richtung bewegbar sein.In the first preferred embodiment, the table may also include two movable to the fixed frame table elements, which are driven in opposite directions in the second direction. The table elements can be plate-shaped as a storage area for racks or microtiter plates, but they can also be designed as a frame-shaped slide with receiving elements for corresponding container assemblies comprising containers in the first and second directions. Thus, arranged on the two table elements container assemblies with only one drive, preferably via toothed belt, are movable in opposite directions in the second direction and in this embodiment, the end portion needs to be movable only in the first direction.
Bei der ersten Ausführung kann die Nut zur Zwangsführung des Stützelementes bezüglich der ersten (y-)Richtung zwischen den zwei zu dem feststehenden Rahmen bewegbaren Tischelementen angeordnet sein. Damit ist eine besonders kompakte Lösung realisiert und es können gleichzeitig Vergleichsproben zu den eigentlichen Proben vorgesehen werden.In the first embodiment, the groove for positively guiding the support member with respect to the first (y) direction may be disposed between the two table members movable to the fixed frame. Thus, a particularly compact solution is realized and it can be provided at the same time comparative samples to the actual samples.
An dem Hebel kann ein Antrieb für eine Bewegung des Endabschnittes in eine dritte auch als z-Richtung bezeichnete Richtung senkrecht zu der ersten und der zweiten Richtung angeordnet sein. Da die Bewegung des Endabschnittes für das Eintauchen und Herausziehen des Endabschnittes in die bzw. aus den Flüssigkeiten der Behälter in z-Richtung nur einen vergleichsweise kleinen Antrieb erfordert, kann dieser geschützt und Platz sparend an oder in dem Hebel angeordnet sein. Dabei können unterschiedliche geeignete Antriebe verwendet werden, besonders vorteilhaft ist ein Antrieb mit einem Motor und Kegelradgetriebe, das eine Spindel antreibt, die an oder in dem Stützelement angeordnet ist.On the lever, a drive for a movement of the end portion may be arranged in a third direction, also referred to as z-direction perpendicular to the first and the second direction. Since the movement of the end portion for the immersion and extraction of the end portion in and out of the liquids of the container in the z-direction only requires a relatively small drive, this can be protected and arranged to save space on or in the lever. In this case, different suitable drives can be used, particularly advantageous is a drive with a motor and bevel gear, which drives a spindle which is arranged on or in the support element.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend anhand der
Es zeigen:Show it:
In
Unterhalb des Tisches
An dem Ende des Hebels
Das Stützelement
Wird der Schlitten
Für eine Positionierung der in den Gestellen
In
Die Nut
Ein weiterer Unterschied zu der ersten Ausführung besteht darin, dass der Schlitten
Zudem zeigt
In
In den Ausführungsbeispielen ist die Nut zur Zwangsführung des drehbaren Stützelementes innerhalb des Tisches oberhalb der Antriebseinheit angeordnet. Gegebenenfalls kann insbesondere bei einem Kunststofftisch die Zwangsführung unterhalb desselben angeordnet sein, vorteilhafterweise unten in den Antrieb integriert sein.In the exemplary embodiments, the groove for positively guiding the rotatable support element is arranged inside the table above the drive unit. Optionally, in particular in the case of a plastic table, the positive guide can be arranged below it, advantageously integrated into the drive at the bottom.
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