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Die Erfindung betrifft einen Schüttelrahmen, mit welchem Schüttelobjekte, insbesondere Multiwellplatten, zum Vermischen der im Schüttelobjekt befindlichen Flüssigkeiten geschüttelt werden können.
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Derartige Schüttelrahmen sind bekannt in Form von Platten, welche unterhalb der Platte einen mechanischen Antrieb für die Schüttelplatte aufweisen. Dieser mechanische Antrieb ist üblicherweise über eine mechanische Kupplung oder ein mechanisches Getriebe mit der Schüttelplatte verbunden. Über diese mechanische Verbindung wird die Schüttelplatte der bekannten Vorrichtungen, beispielsweise mittels eines Elektromotors, in eine Schüttelbewegung versetzt. Auf der Schüttelplatte aufgesetzte Objekte, wie beispielsweise Multiwellplatten, welche auf der Schüttelplatte befestigt werden können, werden damit ebenfalls in die Schüttelbewegung versetzt. Mittels der Schüttelbewegung können im Schüttelobjekt, beispielsweise in den Multiwellplatten, befindliche Flüssigkeiten vermischt werden bzw. in vermischtem Zustand gehalten werden. Dies ist zum Beispiel notwendig bei der Kultivierung von Zellen in Nährflüssigkeiten, um sicherzustellen, dass keine ungewollten Konzentrationsspitzen in einzelnen Bereichen innerhalb des Schüttelobjekts entstehen und sich negativ auf die Zellkulturen auswirken können.
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Nachteilig bei den bekannten Schüttelvorrichtungen ist u. a. die relativ große Bauweise. So ist aufgrund des mechanischen Antriebes und der mechanischen Verbindung die Schüttelplatte und damit auch das Schüttelobjekt zwingend oberhalb des Antriebs angeordnet. Auf diese resultiert eine hohe Bauweise des Gesamtsystems. Ebenfalls nachteilig ist der ausschließliche Zugang des Schüttelobjektes von oben. Insbesondere die Verwendung von bildgebenden Verfahren, beispielsweise Mikroskopie, welche von der Gegenseite eine Beleuchtung benötigt, ist mit den bekannten Schüttelvorrichtungen nicht möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die voranstehenden Probleme des Standes der Technik zu lösen.
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Die voranstehenden Probleme werden gelöst durch einen Schüttelrahmen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels der Verfahren gemäß der Ansprüche 18 bzw. 20.
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Ein erfindungsgemäßer Schüttelrahmen insbesondere für Multiwellplatten weist wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, wobei in der Durchgangsöffnung mindestens ein Schüttelobjekt, insbesondere eine Multiwellplatte, aufgenommen werden kann. Weiter weist ein erfindungsgemäßer Schüttelrahmen eine Halteeinrichtung, welche das Schüttelobjekt in der Durchgangsöffnung fixieren kann, auf, wobei wenigstens zwei Linearmotoren vorgesehen sind, deren Antriebsrichtungen nicht parallel zueinander liegen und die Halteeinrichtung im Schüttelrahmen beweglich zu den Linearmotoren gelagert und kraftschlüssig mit den Linearmotoren verbunden ist. Auf diese Weise baut ein erfindungsgemäßer Schüttelrahmen deutlich kompakter, da der Antrieb mittels der wenigstens zwei Linearmotoren im Rahmen um die Durchgangsöffnung, und damit um das Schüttelobjekt herum angeordnet werden kann. Die Kompaktheit des Schüttelrahmens ist daher im Vergleich zu den bekannten Schüttelvorrichtungen deutlich erhöht. Darüber hinaus ermöglicht die Durchgangsöffnung, in welcher das Schüttelobjekt angeordnet werden kann, einen Zugang zum Schüttelobjekt von zumindest zwei Seiten, nämlich von Oben und von Unten. Auf diese Weise sind, je nach Ausgestaltung des Schüttelobjekts, auch optische Verfahren anwendbar, welche eine Gegenlichtquelle, beispielsweise von der Unterseite des Schüttelobjekts benötigen. Dabei ist besonders darauf hinzuweisen, dass die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Halteeinrichtung und den Linearmotoren nicht zwingend mechanisch erfolgen muss, sondern insbesondere ein magnetischer Kraftschluss, als ein Kraftschluss sozusagen durch den leeren Raum dargestellt ist.
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Ein erfindungsgemäßer Schüttelrahmen weist vorteilhafterweise wenigstens zwei Linearmotoren pro Antriebsrichtung auf. Das Vorsehen wenigstens zweier Linearmotoren pro Antriebsrichtung hat den Vorteil, dass die Schüttelbewegung konstanter und exakter ausgeführt werden kann. Wird beispielsweise als Schüttelbewegung eine Vortexbewegung verwendet, durch welche sich im Schüttelobjekt eine konstante, kreisende Welle ausbildet, kann auf diese Weise die Stabilität der Vortexbewegung und damit auch die Stabilität der umlaufenden Welle erhöht werden.
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Weiter kann es vorteilhaft sein, dass bei einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen die Antriebsrichtungen der Linearmotoren im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Insbesondere hinsichtlich der Ansteuerung der einzelnen Linearmotoren wird durch eine im Wesentlichen senkrechte Anordnung der Antriebsrichtungen zueinander ein im Wesentlichen zweidimensionales Koordinatensystem aufgespannt, in welchem mittels einfacher, zweidimensionaler Koordinatensteuerung die jeweiligen Linearmotoren angesteuert werden können.
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Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn ein erfindungsgemäßer Schüttelrahmen derart ausgebildet ist, dass mittels der Linearmotoren eine Vortexbewegung auf das Schüttelobjekt ausgeübt werden kann. Mittels einer solchen Vortexbewegung kann, wie bereits geschildert, eine umlaufende Welle im Schüttelobjekt erzeugt werden. Diese umlaufende Welle dient zur konstanten Vermischung, bzw. zum Beibehalten eines konstanten Mischverhältnisses innerhalb des Schüttelobjekts. Der große Vorteil einer Vermischung mittels einer Vortexbewegung und der daraus resultierenden Welle ist der damit mögliche Verzicht auf Einbauten im Schüttelobjekt, wie beispielsweise Rührelemente. Dieser Vorteil kann bei Objekten, welche sehr sensibel auf Kontamination von Aussen reagieren von großem Vorteil sein. So kann der Schüttelvorgang auch in einem abgeschlossenen Gefäß durchgeführt werden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen können die Linearmotoren als magnetische Direktantriebe ausgeführt sein. Bei der Ausführung als magnetische Direktantriebe erfolgt der Kraftschluss zwischen der Halteeinrichtung für das Schüttelobjekt und den Linearmotoren über Magnetismus. Das bedeutet, dass wenigstens ein Teil der Halteeinrichtung örtlich durch den magnetischen Direktantrieb hindurch geführt ist und auf die Polung der magnetischen Direktantriebe in axialer Richtung der magnetischen Direktantriebe reagieren kann. Mit anderen Worten verschmelzen Halteeinrichtung und Direktantrieb in einer bevorzugten Ausführungsform teilweise. Auf diese Weise kann mittels der magnetischen Direktantriebe eine Axialverschiebung der Halteeinrichtung hinsichtlich der jeweiligen Antriebsrichtung des entsprechenden Linearmotors ausgeführt werden. Dabei ist zu beachten, dass unter dem Begriff Antriebsrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Antriebsrichtungsachse verstanden wird. Je nach Polung der magnetischen Direktantriebe kann eine Bewegung in eine der beiden möglichen Richtungen entlang dieser Achse durchgeführt werden. Die beiden Bewegungsrichtungen stehen damit immer im Wesentlichen 180° zueinander.
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Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen die Linearmotoren derart ausgebildet sind, dass neben einer primären Schüttelbewegung eine dazu senkrechte sekundäre Bewegung des Schüttelobjekts innerhalb des Linearmotors möglich ist.
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Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Amplitude der Schüttelbewegung im Vergleich zu den Ausmaßen der Linearmotoren relativ groß ausgeführt werden soll. Somit schafft jeder Linearmotor ausreichend Spiel für die Bewegung der Halteeinrichtung in Antriebsrichtung des entsprechend anderen Linearmotors, was im Sinne der vorliegenden Erfindung als sekundäre Bewegung des Schüttelobjektes im entsprechenden Linearmotor verstanden wird. Praktisch kann dies beispielsweise durch eine Ausbildung in Form eines Langlochs innerhalb des Linearmotors ausgeführt sein, innerhalb welchem sich ein Teil der Halteeinrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsrichtung des Linearmotors frei bewegen kann. In einem solchen Fall ist es insbesondere vorteilhaft, wenn in den Linearmotoren ein Spalt vorgesehen ist, dessen Ausmaß größer als die Amplitude der sekundären Bewegung ist. Gleichzeitig sollte der Spalt jedoch nicht zu groß gewählt werden, da ansonsten die Verlustleistung des magnetischen Direktantriebes in Antriebsrichtung unnötig groß werden würde. Vorteilhafterweise ist der Spalt hinreichend genau an die Notwendigkeit hinsichtlich der sekundären Bewegung, also der Schüttelamplitude angepasst.
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Weiter kann es vorteilhaft sein, dass die Halteeinrichtung ein geringes Gewicht aufweist, jedoch mit einer hohen Auflagerkraft im Schüttelrahmen gelagert ist. Die hohe Auflagerkraft kann beispielsweise durch die Linearmotoren selbst, nämlich zum Beispiel bei der Ausbildung als magnetische Direktantriebe durch den im magnetischen Direktantrieb enthaltenen Dauermagneten und einen entsprechenden Rückschluss als magnetische Auflagerkraft ausgestaltet sein. Bei einer solchen Ausbildung dient das geringe Gewicht der Halteeinrichtung zur Reduktion der Fliehkräfte während des Schüttelvorgangs, während die hohe Auflagerkraft die Stabilität der Halteeinrichtung hinsichtlich des Verbleibs in der Schüttelebene erhöht.
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Bei einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen kann es vorteilhaft sein, dass weiter wenigstens eine Zentriervorrichtung für die 0-Positionierung der Halteeinrichtung vorgesehen ist. Solch eine Zentriervorrichtung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Schüttelobjekt im Gesamten von einem Roboterarm bedient werden soll oder, insbesondere bei Multiwellplatten, die Bestückung der Schüttelobjekte mittels eines Roboterarms erfolgen soll. Um sicherzustellen, dass die Robotik das Schüttelobjekt treffsicher, nämlich am erwarteten Ort, findet und gleichzeitig eine aufwendige Messvorrichtung zur Bestimmung dieses Ortes nicht notwendig ist, kann mittels der Zentriervorrichtung sichergestellt werden, dass sich das Schüttelobjekt mittels der Zentriervorrichtung im ausgeschalteten Zustand des Schüttelrahmens immer in identischer 0-Position befindet.
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Eine solche Zentriervorrichtung kann weiter optimiert werden, wenn sie in der 0-Position die maximale Zentrierkraft aufbringt. Die maximale Zentrierkraft in 0-Position hat den Vorteil, dass ein Auslenken aus dieser 0-Position deutlich erschwert wird. Damit ist diese 0-Position stabil hinsichtlich ungewünschter Auslenkungen durch Stöße oder Erschütterungen. Die Treffsicherheit des gesamten Systems hinsichtlich einer angeschlossenen Robotik wird auf diese Weise noch weiter erhöht.
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Eine Möglichkeit der Ausführung der Zentriervorrichtung ist die Arbeit mittels Magnetismus. Beispielsweise kann die Zentriervorrichtung eine magnetisierbare Führungsplatte, eine im Wesentlichen teilweise magnetische Pendelstütze und ein Auflager der Halteeinrichtung auf der Pendelstütze aufweisen. Eine solche dreiteilige Zentriervorrichtung weist somit in der 0-Position den geringsten Abstand zwischen der im Wesentlichen teilweise magnetischen Pendelstütze und der magnetisierbaren Führungsplatte auf. Bei diesem geringsten Abstand ist die Magnetkraft, also die Zentrierkraft, am größten. Während des Schüttelvorgangs rotiert die Pendelstütze über die magnetisierbare Führungsplatte, so wie beispielsweise eine taumelnde Münze auf einer Platte rotiert. Nach Beendigung des Schüttelvorgangs klappt die Pendelstütze durch die Magnetkraft in die 0-Position zurück. Ein weiterer Vorteil einer solchen magnetischen Ausbildung ist die Tatsache, dass die Halteeinrichtung im Schüttelrahmen die 0-Position auch dann einnimmt, wenn keine Strombeaufschlagung der Linearmotoren erfolgt. Die Ausrichtung des Schüttelrahmens in einem, beispielsweise mittels Robotik betriebenen System, kann somit bereits ohne Anschließen des Schüttelrahmens an eine Steuerung oder an eine Stromversorgung erfolgen. Die Handhabung des Gesamtsystems wird auf diese noch weiter vereinfacht.
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Um die 0-positionierung noch genauer durchführen zu können, kann es vorteilhaft sein, dass mindestens zwei Zentriervorrichtungen vorgesehen sind. Diese zwei Zentriervorrichtungen sind insbesondere einander gegenüberliegend angeordnet, so dass an zwei Stellen die Zentrierkraft für die 0-positionierung eingebracht werden kann.
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Die Lagerung der Halteeinrichtung in einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen ist wenigstens aus zwei, insbesondere vier Lagerelementen ausgebildet, welche jeweils zwei zueinander relativ bewegliche Lagerhalbschalen und eine Kugel zwischen diesen Lagerhalbschalen aufweisen. Innerhalb der unteren Lagerschale kann die Kugel mit einer ersten Bewegungsfreiheit rotieren und auf der Kugel kann sich die obere Lagerhalbschale mit einer zweiten Bewegungsfreiheit bewegen. Bei einer solchen Ausführungsform sind insbesondere die Kugeln als Verschleißteile ausgeführt. Die erste Bewegungsfreiheit und die zweite Bewegungsfreiheit der ersten Lagerhalbschale und der zweiten Lagerhalbschale ergeben dabei zusammen vorteilhafterweise im Wesentlichen die Amplitude der Schüttelbewegung, insbesondere bei einer Vortexbewegung den Vortexorbit. Dabei kann insbesondere die erste Lagerhalbschale und die zweite Lagerhalbschale mit identischen Bewegungsfreiheitsgraden ausgestattet sein, so dass bei einer Vortexbewegung die erste Lagerhalbschale eine Bewegungsfreiheit von dem halben Vortexorbit ermöglicht.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schütteln wenigstens einer Multiwellplatte mittels einer Vortexbewegung mit einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen werden die folgenden Schritte durchgeführt:
- a) Einsetzen einer Multiwellplatte in die Durchgangsöffnung,
- b) Fixieren der Multiwellplatte in der Halteeinrichtung,
- c) Starten des Schüttelvorgangs, und
- d) Stoppen des Schüttelvorgangs.
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Das voranstehende Verfahren kann dadurch noch weiter verbessert werden, dass nach dem Stoppen des Schüttelvorgangs ein Schritt zur Zentrierung der Multiwellplatte in 0-position durchgeführt wird.
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Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Vortexbewegung zum Schütteln insbesondere von Multiwellplatten mittels wenigstens zwei Linearmotoren, welche zueinander nichtparallele Antriebseinrichtungen, insbesondere zueinander senkrechte Antriebseinrichtungen aufweisen:
- a) Antrieb des 1. Linearmotors (42) in 1. Antriebsrichtung,
- b) Antrieb des 2. Linearmotors (44) in 1. Antriebsrichtung während der 2. Bewegungsphase des 1. Linearmotors (42) in 1. Antriebsrichtung,
- c) Antrieb des 1. Linearmotors (42) in 2. Antriebsrichtung während der 2. Bewegungsphase des 2. Linearmotors (44) in 1. Antriebsrichtung,
- d) Antrieb des 2. Linearmotors (44) in 2. Antriebsrichtung während der 2. Bewegungsphase des 1. Linearmotors (42) in 2. Antriebsrichtung,
- e) Antrieb des 1. Linearmotors (42) in 1. Antriebsrichtung während der 2. Bewegungsphase des 2. Linearmotors (44) in 2. Antriebsrichtung,
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Das voranstehend beschriebene Verfahren wird insbesondere kontinuierlich wiederholt, um eine kontinuierliche, sich wiederholende Vortexbewegung zu erzeugen.
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Die Erfindung wird näher beschrieben anhand der folgenden Zeichnungsfiguren, wobei die Begriffe ”links”, ”rechts”, ”oben” und ”unten” sich auf die Zeichnungsfigurenausrichtung mit normal lesbaren Bezugszeichen beziehen. Dabei zeigt
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1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schüttelrahmen,
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2 eine Schrägansicht eines geöffneten erfindungsgemäßen Schüttelrahmens,
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3 einen Querschnitt durch die Lagerung bei einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen,
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4 einen Querschnitt durch den Linearmotor eines erfindungsgemäßen Schüttelantriebs,
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5 einen Querschnitt durch eine Zentriervorrichtung eines erfindungsgemäßen Schüttelrahmens,
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6 eine schematische Darstellung der Bewegung der beiden Linearmotoren bei einem erfindungsgemäßen Schüttelrahmen.
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1 zeigt die Draufsicht eines Schüttelrahmens 10. Dieser Schüttelrahmen 10 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 20 auf, in welcher bereits ein Schüttelobjekt 100 angeordnet ist. Das Schüttelobjekt 100 ist im Fall der 1 eine Multiwellplatte mit einer 8×12-Matrix für einzelne Wells. Ohne Bezugszeichen sieht man auf der rechten Seite des Schüttelrahmens 10 einen länglichen Anschluss für ein Kabel zur Ansteuerung der Linearmotoren 40 und zur Stromversorgung eben dieser.
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2 zeigt das Innenleben des Schüttelrahmens 10. Dabei sind vier Linearmotoren 40 im Inneren des Schüttelrahmens 10 angebracht. Zwei der Linearmotoren 40 sind Linearmotoren einer ersten Antriebsrichtung 42, während weitere zwei Linearmotoren 40 Linearmotoren einer zweiten Antriebsrichtung 44 sind. Die Linearmotoren 40 der beiden Antriebsrichtungen stehen im Wesentlichen senkrecht zueinander. Durch die Anordnung im Schüttelrahmen 10 ergibt sich eine sehr große Durchgangsöffnung 20 in welcher das Schüttelobjekt 100 vollständig angeordnet werden kann. Das Schüttelobjekt 100 ist sozusagen „frei schwebend” in der Durchgangsöffnung 20 des Schüttelrahmens 10 gehalten. Am inneren Rand der Durchgangsöffnung 20 ist die Halteeinrichtung 30 zu erkennen. Die Halteeinrichtung 30 weist dabei nach oben stehende Fixierhilfen in Form von flächigen Anschlägen auf, in welche das Schüttelobjekt 100 geklemmt werden kann. Nicht dargestellt sind Federelemente, welche die Klemmung des Schüttelobjekts 100 und damit dessen Fixierung in der Durchgangsöffnung 20 noch weiter erhöhen.
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In 3 ist die Lagerung der Halteeinrichtung 30 näher dargestellt. Dabei ist insbesondere darauf hinzuweisen, dass die Halteeinrichtung 30 bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform mehrteilig ausgeführt ist. Zur Halteeinrichtung 30 gehört beispielsweise auch ein Halterahmen 32 sowie eine mit dem Halterahmen 32 fest verbundene zweite Halbschale 66 für die Lagerung der Halteeinrichtung 30. Dabei ist, wie in 3 dargestellt, das Lagerelement 60 mit zwei Lagerhalbschalen 64, 66 ausgestattet. Die Abstützung der Halteeinrichtung 30, insbesondere des Halterahmens 32, erfolgt über eine Kugel 62, welche zwischen den beiden Halbschalen 64, 66 angeordnet ist. Hinzuweisen ist auf die Tatsache, dass die in 3 dargestellte Situation den Auslieferungszustand darstellt. Während des Betriebs und auch nach des Betriebs sind die beiden Lagerschalen grundsätzlich immer versetzt zueinander, da die Kugel 62 immer an der entgegengesetzten Innenseite der Halbschalen 64, 66 anliegt.
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4 zeigt den Querschnitt durch den Linearmotor 40 des Schüttelrahmens 10. Dabei sind alle vier Linearmotoren 40 bei der vorliegenden Ausführungsform identisch ausgestaltet. Durch den Linearmotor 40 erstreckt sich der Halterahmen 32, welcher bei vorliegender Ausführungsform einen Teil des Linearmotors 40 als magnetischer Direktantrieb bildet. Der Halterahmen 32, welcher in den vier Eckpunkten des Schüttelrahmens 10 über Lagerelemente 60 gelagert ist, schwebt sozusagen innerhalb des Durchgangs durch den Linearmotor 40. Je nach Ansteuerung und Strombeaufschlagung des Linearmotors 40 und der damit zusammenhängenden Polung wird eine magnetische Axialkraft längs des Halterahmens 32 in dessen Axialrichtung auf diesen Halterahmen 32 aufgebracht. Dieser verschiebt sich über die Lagerelemente 60 in die entsprechende Axialrichtung. Am oberen und unteren Abschluss des Linearmotors 40 sind Rückschlüsse angeordnet, die den magnetischen Fluss fokussieren und insbesondere die Auflagerkraft des Halterahmens 32 auf den Lagerelementen 60 erhöhen. Diese Auflagerkraft wirkt also senkrecht zu der Antriebsrichtung des jeweiligen Linearmotors 40. Der Spalt zwischen Halterahmen 32 und der Durchführung im Linearmotor 40, bezeichnet als dh, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren um den Halterahmen 32 herum nicht konstant. Vielmehr ist in dem Linearmotor 40 in axialer Richtung ein Langloch vorgesehen, in welchem der Halterahmen 32 sich senkrecht zur Antriebsrichtung des Linearmotors 40 bewegen kann. Diese Bewegungsrichtung bietet die notwendige für die sekundäre Bewegung innerhalb des Linearmotors 40. Dies ist notwendig, da die dazu senkrechten Linearmotoren 40 eine Bewegung des Halterahmens 32 in radialer Richtung zur Antriebsrichtung des Linearmotors 40 gemäß 4 durchführen.
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5 zeigt den Schnitt durch eine Ecke des Schüttelrahmens 10, in welchem eine Zentriervorrichtung 50 zu sehen ist. Die Zentriervorrichtung 50 ist dabei keine Lagerung??? im Sinne der Lagerelemente 60, sondern ausschließlich eine Vorrichtung zum Einbringen einer Zentrierkraft auf die Halteeinrichtung 30. Um dies zu erzielen, ist in der Halteeinrichtung 30 ein Loch vorgesehen, welches ca. 1/10 mm größer als die Nase einer Pendelstütze 54 is, welche durch dieses Loch hindurchragt. Auf diese Weise bildet das Loch ein Auflager 56 für die Pendelstütze 54. Die Pendelstütze 54 besteht zumindest teilweise, wie in 5 zu sehen ist, im unteren Bereich aus magnetischem Material. Unterhalb der Pendelstütze 54 ist eine Führungsplatte 52 angeordnet, welche einen hochgezogenen äußeren Rand aufweist, der mit seinem Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser der Pendelstütze 54 korrespondiert. Bei der Durchführung der Schüttelbewegung durch die Linearmotoren 40 bewegt sich der Halterahmen 32 und damit die Halteeinrichtung 30 in der Schüttelbewegung. Die Pendelstütze 54 wird durch das Auflager 56 geführt und vollführt eine Taumelbewegung auf der Führungsplatte 52, welche Taumelbewegung wiederum durch die hochgezogenen Ränder der Führungsplatte 52 begrenzt wird. Wird der Schüttelvorgang beendet, reicht die Magnetkraft zwischen Pendelstütze 54 und Führungsplatte 52 aus, um die Pendelstütze in den Zustand, wie er in 5 gezeigt ist, zurückzubewegen. Über das Auflager 56 bringt die Pendelstütze 54 die Zentrierkraft auf die Halteeinrichtung auf. Da der Magnetismus unabhängig vom Anschluss der Linearmotoren funktioniert zeigt die 5 den nichtangetriebenen und damit auch stromlosen Zustand.
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In 6 sind die Antriebsrichtungen der beiden Linearmotoren 40 zueinander dargestellt. Dabei ist, unabhängig von der Ansteuerung der beiden Linearmotoren, die tatsächliche Bewegung im Wesentlichen phasenverschoben. Durch die Phasenverschiebung und die im Wesentlichen senkrechte Anordnung zueinander entsteht eine Vortexbewegung der gesamten Halteeinrichtung 32. In der 6 sind mit P1 und P2 jeweils die erste Bewegungsphase und die zweite Bewegungsphase des jeweiligen Linearmotors bezeichnet. Auch ist darauf hinzuweisen, dass Antriebsrichtungen im Sinne der vorliegenden Anmeldung im Wesentlichen eine Achse darstellt, da jeder Linearmotor die Antriebsrichtung sowohl positiv als auch negativ, je nach Polung, ausführen kann. Damit kann die Antriebsrichtung als Achse verstanden werden, welche mit zwei diametralen Richtungsvektoren versehen werden kann.
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Ein Schüttelrahmen 10 wie er in den 1 bis 6 gezeigt wird, kann beispielsweise zur Verwendung in Filtersystemen kommen bei welchen das Schüttelobjekt während des Schüttelns beispielsweise unter einer Vakuumabsaugung steht. Aufgrund der expliziten Ansteuerung der Linearmotoren 40 kann mittels einer Steuerung bzw. Regelung und einer entsprechenden Auswerteinheit die exakte Position des Halterahmens 30 zu jedem Zeitpunkt definiert werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Bewegung selbst durch die Vorgabe an den Linearmotoren 40 bekannt ist, kann somit beispielsweise eine Sensormittelwertbildung durch das Bewerten der X- und Y-Bewegung erfolgen. Auch eine Vorabfokussierung von bildgebenden Verfahren auf einen Ort, welchen das Schüttelobjekt zu einem bestimmten Zeitpunkt erst noch erreichen wird, ist auf diese Weise möglich. Neben den vorteilhaften Anwendungsformen kann auch die Anordnung erfindungsgemäßer Schüttelrahmen 10 verbessert werden. So sind zum Beispiel matrixförmig angeordnete Mehrfachschüttelrahmensysteme denkbar, welche untereinander verbunden sind und gemeinsam eine Schüttelrahmenmatrix mit einer Vielzahl von Schüttelrahmen bildet. Durch die geringe Bauhöhe des Schüttelrahmens 10 ist auch die Ausführung als stapelbarer Schüttler, beispielsweise mit Hacker Plattensensorik denkbar. Auf diese Weise können Schüttelrahmen 10 zum Beispiel in Schubfächer eines Turms eingeordnet werden und dort den Schüttelvorgang durchführen. Somit ist eine platzsparende Anordnung und einfache Handhabung des Schüttelrahmens 10 möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schüttelrahmen
- 20
- Durchgangsöffnung
- 30
- Halteeinrichtung
- 32
- Halterahmen
- 40
- Linearmotor
- 42
- Linearmotor erste Antriebsrichtung
- 44
- Linearmotor zweite Antriebsrichtung
- 50
- Zentriervorrichtung
- 52
- Führungsplatte
- 54
- Pendelstütze
- 56
- Auflager
- 60
- Lagerelement
- 62
- Kugel
- 64
- 1. Halbschale
- 66
- 2. Halbschale
- 100
- Schüttelobjekt
