DE102012211380B4 - Sample holder gripping device - Google Patents

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Abstract

Probenhalter-Greifvorrichtung mit einem länglichen Träger (50), dessen eines Ende zur Anbringung an einem Industrieroboter oder zur manuellen Handhabung ausgestaltet ist und der an seinem gegenüberliegenden Ende eine Probenaufnahme (16) trägt, die dazu ausgebildet ist, einen Probenhalter (2) wenigstens teilweise in sich aufzunehmen, und mit einem Greifmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, einen in der Probenaufnahme aufgenommenen Probenhalter (2) darin festzuhalten, wobei im Träger (50) angrenzend an die Probenaufnahme (16) ein Reservoir für verdampfbares Kältemittel angeordnet ist, wobei eine mit der Probenaufnahme (16) kommunizierende Grenzfläche des Kältemittelreservoirs durchlässig für flüssiges und verdampftes Kältemittel ist, wobei das Kältemittelreservoir einen Hohlkörper (30), dessen der Probenaufnahme zugewandte Stirnseite eine Öffnung hat, und im Inneren des Hohlkörpers (30) einen porösen Speicherkörper (40) aufweist, der sich bei Kontakt mit flüssigem Kältemittel durch Kapillarkräfte mit dem Kältemittel vollsaugt, wobei der Hohlkörper (30) ein koaxial an dem länglichen Träger (50) angeordneter Hohlzylinder ist, dessen der Probenaufnahme zugewandte Stirnseite eine zentrale Öffnung hat, und der poröse Speicherkörper (40) zylinderförmig ist und das Innere des Hohlzylinders im Wesentlichen füllt, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Speicherkörper (40) eine die zentrale Öffnung des Hohlzylinders fortsetzende axiale Bohrung zur Aufnahme eines zentralen Vorsprungs des Probenhalters (2) aufweist.A sample holder gripping device comprising an elongate carrier (50) having one end adapted for attachment to an industrial robot or for manual handling and carrying at its opposite end a sample receptacle (16) adapted to at least partially support a sample holder (2) and a gripping mechanism configured to retain therein a sample holder (2) received in the sample receiver, wherein in the carrier (50) adjacent to the sample holder (16) a reservoir for evaporable refrigerant is arranged, one with Having the sample receptacle (16) communicating interface of the refrigerant reservoir is permeable to liquid and vaporized refrigerant, the refrigerant reservoir having a hollow body (30), the sample receiving end facing has an opening, and inside the hollow body (30) has a porous storage body (40) which, when in contact with liquid K The hollow body (30) is a hollow cylinder arranged coaxially on the elongate carrier (50), the end face of which facing the sample holder has a central opening, and the porous storage body (40) is cylindrical and the interior of the hollow body is hollowed out by capillary action Hollow cylinder substantially fills, characterized in that the cylindrical storage body (40) has a central opening of the hollow cylinder continuing axial bore for receiving a central projection of the sample holder (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Probenhalter-Greifvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to a sample holder gripping device according to the preamble of patent claim 1.

Mit einer solchen Probenhalter-Greifvorrichtung sollen Probenhalter aus einem Behälter mit Probenhaltern entnommen und einer Experimentierstation zugeführt werden, in der die von dem Probenhalter gehaltene Probe untersucht werden soll.With such a sample holder gripping device, sample holders are to be removed from a container with sample holders and fed to an experimental station in which the sample held by the sample holder is to be examined.

Typische Probenhalter weisen eine Basis auf, die eine nadelförmige Spitze trägt. Am äußeren Ende der nadelförmigen Spitze ist die zu untersuchende Probe angeordnet. Solche Probenhalter werden in der Regel gesammelt in schalenförmigen Behältern, sogenannten Unipucks, bereitgestellt. Am Boden der oben offenen kreisförmigen Schalen befindet sich ein Muster von Vorsprüngen, wobei jeder Vorsprung zum Aufsetzen eines Probenhaltes vorgesehen ist. Dabei erstreckt sich die Basis des Probenhalters am unteren. Ende seitlich über den Vorsprung am Boden des schalenförmigen Behälters hinaus.Typical sample holders have a base that carries a needle-shaped tip. At the outer end of the needle-shaped tip, the sample to be examined is arranged. Such sample holders are usually collected in cupped containers, called unipucks. At the bottom of the open-topped circular shells is a pattern of protrusions, each protrusion being provided for seating a specimen stop. The base of the sample holder extends at the bottom. End laterally beyond the projection at the bottom of the cup-shaped container.

Bisher wurden solche Probenhalter durch einen Greifmechanismus gegriffen, der an mindestens zwei Punkten des Umfangs der Basis des Probenhalters seitlich an der Basis angreift, um den Probenhalter festzuklemmen und anschließend durch Verfahren des Trägers zu der gewünschten Experimentierstation zu transportieren.Heretofore, such sample holders have been gripped by a gripping mechanism which engages the base at at least two points on the circumference of the base of the sample holder to clamp the sample holder and subsequently transport it to the desired experimental station by the wearer's method.

Häufig werden auch tiefgekühlte Proben benötigt. In diesem Fall besteht das Problem, dass die Probenhalter, wenn sie durch den Greifmechanismus in einem tiefgekühlten Behälter (z. B. gefüllt mit flüssigem Stickstoff) gegriffen und aus dem Behälter entnommen und zu der gewünschten Experimentierstation transportiert werden, sich schnell erwärmen, insbesondere weil es sich meist um mikroskopisch kleine Proben mit minimalen Volumina handelt, die sich beim Transport und beim Eintritt in Experimentierstation schnell erwärmen können. Auch kann es zu Eisbildung an der Probe führen, wenn die noch gekühlte Probe durch die wärmere Umgebungsluft transportiert wird. In jedem Fall wird die experimentelle Untersuchung dadurch erschwert, dass die Probe zum Zeitpunkt des Experiments nicht mehr wie ursprünglich tiefgekühlt ist oder durch Eis teilweise abgedeckt ist.Frequently also frozen samples are needed. In this case, there is a problem that the sample holders, when gripped by the gripping mechanism in a deep-frozen container (eg, filled with liquid nitrogen) and taken out of the container and transported to the desired experimental station, heat up quickly, in particular these are usually microscopic samples with minimal volumes that can heat up quickly during transport and on entering the experimental station. It can also lead to ice formation on the sample when the still cooled sample is transported through the warmer ambient air. In any case, the experimental investigation is made more difficult by the fact that the sample is no longer as originally frozen or partially covered by ice at the time of the experiment.

Aus US 2004/0 012 217 A1 ist eine Probenhalter-Greifvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 bekannt. In dem Träger ist axial oberhalb (bei vertikaler Ausrichtung des Trägers bei Aufnahme eines Probenhalters) ein Kältemittelreservoir in Form eines zylindrischen Einsatzes aus einem Metallschaum angeordnet. Bei Eintauchen des Trägers in flüssigen Stickstoff saugt sich der Metallschaum voll, um so eine Kühlung des vor dem Metallschaumzylinder liegenden Probenhalters zu bewirken.Out US 2004/0 012 217 A1 a sample holder gripping device with the features of the preamble of claim 1 is known. In the carrier, a refrigerant reservoir in the form of a cylindrical insert made of a metal foam is arranged axially above (with vertical alignment of the carrier when receiving a sample holder). Upon immersion of the carrier in liquid nitrogen, the metal foam sucks fully, so as to effect cooling of the sample holder lying in front of the metal foam cylinder.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Probenhalter-Greifvorrichtung so zu verbessern, dass sie für die Verwendung mit tiefgekühlten Proben noch besser geeignet ist.It is an object of the present invention to improve a sample holder gripping device so that it is even better suited for use with frozen samples.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Probenhalter-Greifvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.To solve this problem, the sample holder gripping device with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Wie im Stand der Technik ist vorliegend auch im Träger angrenzend an die Probenaufnahme ein Reservoir für verdampfbares Kältemittel angeordnet, wobei eine mit der Probenaufnahme kommunizierende Grenzfläche des Kältemittelreservoirs durchlässig für flüssiges und verdampftes Kältemittel ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Probenhalter nach Verlassen des gekühlten Behälters beim Transport durch die Umgebungsluft lokal von einer gekühlten, mit verdampftem Kältemittel angereicherten Atmosphäre umgeben ist. Dadurch kann die Probe auf dem Probenhalter einen wesentlich längeren Zeitraum tiefgekühlt gehalten werden. Als Kältemittel kann zum Beispiel flüssiger Stickstoff dienen.As in the prior art, a reservoir for vaporizable refrigerant is presently arranged in the carrier adjacent to the sample receptacle, wherein an interface of the refrigerant reservoir communicating with the sample receptacle is permeable to liquid and vaporized refrigerant. In this way, it is possible that the sample holder after leaving the cooled container during transport through the ambient air is locally surrounded by a cooled, enriched with vaporized refrigerant atmosphere. This allows the sample to be kept frozen on the sample holder for a much longer period of time. As a refrigerant can serve, for example, liquid nitrogen.

Wie im erwähnten Stand der Technik ist auch bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das Kältemittelreservoir einen Hohlkörper aufweist, dessen der Probenaufnahme zugewandte Stirnseite eine Öffnung hat. Im Inneren des Hohlkörpers ist ein poröser Speicherkörper vorhanden, der sich bei Kontakt des Kältemittelreservoirs mit flüssigem Kältemittel durch Kapillarkräfte mit dem Kältemittel vollsaugt. Auf diese Weise ist es möglich, dass sich bei der Entnahme eines Probenhalters aus einem Behälter mit flüssigem Kältemittel das Kältemittelreservoir füllt, indem flüssiges Kältemittel durch Kapillarkräfte in den Speicherkörper aufsteigt.As in the cited prior art, provision is also made in the present invention for the coolant reservoir to have a hollow body whose end face facing the sample receptacle has an opening. In the interior of the hollow body, a porous storage body is present, which sucks on contact of the refrigerant reservoir with liquid refrigerant by capillary forces with the refrigerant. In this way, it is possible that when removing a sample holder from a container with liquid refrigerant, the refrigerant reservoir fills by liquid refrigerant rises by capillary forces in the storage body.

Wie im erwähnten Stand der Technik ist auch bei der vorliegenden Erfindung der Hohlkörper des Kältemittelreservoirs ein koaxial zu dem länglichen Träger angeordneter Hohlzylinder, dessen der Probenaufnahme zugewandte Stirnseite eine zentrale Öffnung hat. Der poröse Speicherkörper ist dann ebenfalls zylinderförmig und füllt das Innere des Hohlzylinders im Wesentlichen auf.As in the prior art mentioned in the present invention, the hollow body of the refrigerant reservoir is a coaxial with the elongate carrier arranged hollow cylinder, the sample receiving end facing has a central opening. The porous storage body is then also cylindrical and substantially fills the interior of the hollow cylinder.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der zylindrische Speicherkörper eine die zentrale Öffnung des Hohlzylinders fortsetzende axiale Bohrung aufweist, die sich in das Innere des Speicherkörpers erstreckt. Die Bohrung dient zur Aufnahme eines zentralen Vorsprungs des Probenhalters. Ein solcher Probenhalter kann zum Beispiel wie oben beschrieben eine nadelförmige Spitze haben, die an ihrem äußeren Ende die Probe trägt. Die Bohrung des Speicherkörpers dient dann dazu, diese nadelförmige Spitze des Probenhalters aufzunehmen. Auf diese Weise liegt die Probe am Ende der nadelförmigen Spitze in der Bohrung im Inneren des Speicherkörpers. Dadurch ist eine besonders effektive Kühlung in der Bohrung im Inneren des Speicherkörpers gewährleistet.According to the invention, it is now provided that the cylindrical storage body has an axial bore which continues the central opening of the hollow cylinder and which extends into the interior of the storage body. The bore serves to receive a central projection of the sample holder. For example, such a sample holder may have a needle-shaped tip as described above their sample is wearing their outer end. The bore of the storage body then serves to receive this needle-shaped tip of the sample holder. In this way, the sample is at the end of the needle-shaped tip in the bore in the interior of the storage body. This ensures a particularly effective cooling in the bore in the interior of the storage body.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die axiale Bohrung im Speicherkörper mit einem für verflüssigtes und verdampftes Kältemittel durchlässigen Material ausgekleidet sein, so dass die nadelförmige Spitze des Probenhalters im Falle einer Fehlausrichtung mit dem Material der Auskleidung, und nicht mit dem porösen Speicherkörpermaterial in Berührung kommt. Da das Speicherkörpermaterial spröde und brüchig sein kann, wird durch die Auskleidung erreicht, dass das Speicherkörpermaterial im Hohlraum zurückgehalten wird und die Probe gegen Verunreinigung durch Speicherkörpermaterial geschützt ist.In a preferred embodiment, the axial bore in the storage body may be lined with a liquefied and vaporized refrigerant permeable material such that the needle-shaped tip of the sample holder contacts the liner material rather than the porous storage body material in the event of misalignment. Because the storage body material can be brittle and brittle, the lining achieves retention of the storage body material in the cavity and protects the sample from contamination by storage body material.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Speicherkörper ein Silikat, vorzugsweise Zeolith, insbesondere Kalziumsilikat. In diesem Fall ist das poröse Speicherkörpermaterial gut dazu geeignet, flüssigen Stickstoff durch Kapillarkräfte aufzunehmen. Während des Transports des Probenhalters verdampft dann fortlaufend flüssiger Stickstoff, so dass der Probenhalter in einer mit verdampftem Stickstoff angereicherten, gekühlten Atmosphäre bleibt.In a preferred embodiment, the storage body comprises a silicate, preferably zeolite, in particular calcium silicate. In this case, the porous storage body material is well suited to receive liquid nitrogen by capillary forces. During transportation of the sample holder, liquid nitrogen continues to evaporate, leaving the sample holder in a nitrogen-enriched, cooled atmosphere.

Der Greifmechanismus kann eine Mehrzahl von um den Umfang des länglichen Trägers verteilten, in Längsrichtung des Trägers verlaufenden Hebelarmen aufweisen, die an einem Punkt entlang ihrer Länge elastisch in Bezug auf den Träger aufgehängt sind, so dass jeder Hebelarm aus einer zur Längsrichtung des Trägers parallelen Stellung in eine in die eine oder andere Richtung geneigte Stellung zur Längsachse des Trägers schwenkbar ist, um so den Greifmechanismus zu öffnen oder zu schließen. Der Greifmechanismus weist ferner Aktuatoren auf, die dazu betreibbar sind, auf die von der Probenaufnahme entfernten Enden der Hebelarme jeweils eine radial nach Innen, auf die Längsachse des Trägers zu gerichtete Kraft auszuüben, so dass durch ein Ziehen der äußeren Enden der Hebelarme nach innen die gegenüberliegenden Enden der Hebelarme durch Drehung der Hebelarme um ihre elastische Aufhängung radial nach außen verschoben werden, um so den Greifmechanismus zu öffnen.The gripping mechanism may comprise a plurality of lever arms distributed around the circumference of the elongate carrier and extending in the longitudinal direction of the carrier, which are suspended at a point along their length elastically with respect to the carrier, so that each lever arm from a parallel to the longitudinal direction of the carrier position is pivotable in a direction inclined in one or the other direction to the longitudinal axis of the carrier so as to open or close the gripping mechanism. The gripping mechanism further includes actuators operable to exert on the distal ends of the lever arms, respectively, a radially inward force directed toward the longitudinal axis of the carrier, such that pulling the outer ends of the lever arms inwardly causes the opposite ends of the lever arms are displaced radially outward by rotation of the lever arms about their resilient suspension so as to open the gripping mechanism.

Die elastische Aufhängung der Hebelarme wird jeweils durch ein Festkörpergelenk realisiert. Ein Festkörpergelenk zum Beispiel aus Metall kann den auftretenden Temperaturschwankungen bei Entnahme von Probenhaltern aus tiefgekühlten Behältern, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff, ohne weiteres widerstehen. Vorteilhaft ist, dass ein Festkörpergelenk durch eine integrale Materialkomponente gebildet wird; somit werden nicht, wie z. B. bei Gleitlagern, mehrere zueinander bewegliche Teile benötigt, die vereisen könnten. Die Gelenkfunktion des Festkörpergelenks wird allein durch elastische Verformung von Bereichen des Festkörpergelenkkörpers aus Metall erreicht.The elastic suspension of the lever arms is realized in each case by a solid-state joint. For example, a solid-state joint made of metal can easily withstand the temperature variations that occur when taking sample holders from frozen containers, for example, with liquid nitrogen. It is advantageous that a solid-state joint is formed by an integral material component; thus will not, such. B. in plain bearings, several mutually movable parts needed that could icy. The joint function of the solid-body joint is achieved solely by elastic deformation of areas of the solid-body joint body made of metal.

Der Greifmechanismus kann z. B. zwei um den zentralen Träger gegenüberliegend verlaufende Hebelarme aufweisen.The gripping mechanism can, for. B. have two opposite to the central carrier extending lever arms.

Jeder Hebelarm kann an seinem der Probenaufnahme zugewandten Ende mit einem Greiffortsatz versehen sein, dessen vom Hebelarm abgewandtes Ende eine Abwinklung nach innen aufweist, so dass der Greiffortsatz hinter die Rückfläche eines in die Probenaufnahme aufgenommenen Probenhalters greifen kann. Auf diese Weise wird der Probenhalter nicht nur durch seitliche Klemmkräfte, sondern durch einen formschlüssigen Eingriff hinter der Unterseite des Probenhalters gegriffen.Each lever arm may be provided at its end facing the sample receiving end with a gripping extension whose end facing away from the lever arm has an inward bend, so that the gripping extension can engage behind the back surface of a sample holder received in the sample holder. In this way, the sample holder is gripped not only by lateral clamping forces, but by a positive engagement behind the underside of the sample holder.

Der zentrale Träger wird durch ein Innenrohr aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gebildet. Darüber hinaus können auch die Hebelarme aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gebildet sein. Diese Ausbildung der Erfindung hat den Vorteil, dass der Wärmefluss durch die Greifvorrichtung gegenüber Strukturen aus Metall wesentlich reduziert ist. Dadurch wird eine starke Abkühlung des Trägers und der Hebelarme über einen Großteil ihrer Ausdehnung verhindert. Dadurch wird auch verhindert, dass sich an den Außenwänden der Hebelarme oder an dem Träger durch starke Abkühlung Kondenswasser abscheidet oder Eis bildet.The central support is formed by an inner tube of carbon fiber reinforced plastic. In addition, the lever arms may be formed of carbon fiber reinforced plastic. This embodiment of the invention has the advantage that the heat flow through the gripping device is substantially reduced compared to structures made of metal. This prevents excessive cooling of the carrier and the lever arms over much of their expansion. This also prevents condensate from forming or forming ice on the outer walls of the lever arms or on the support by strong cooling.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben, in denen:The invention will be described below by means of an embodiment in conjunction with the drawings, in which:

1 einen Probenhalter im seitlichen Schnitt zeigt, 1 shows a sample holder in the lateral section,

2 eine perspektivische Teilansicht, teilweise im Aufriss, des Endes einer Probenhalter-Greifvorrichtung zeigt, in dem sich die Probenaufnahme befindet, 2 shows a partial perspective view, partly in elevation, of the end of a sample holder gripping device in which the sample holder is located,

3 eine seitliche Schnittansicht des Endes der Probenhalter-Greifvorrichtung zeigt, in dem sich die Probenaufnahme befindet, und 3 shows a side sectional view of the end of the sample holder gripping device, in which the sample holder is located, and

4 eine schematische Darstellung des Greifmechanismus in zwei Stellungen zeigt. 4 a schematic representation of the gripping mechanism in two positions shows.

1 zeigt einen gängigen Probenhalter 2 im seitlichen Schnitt. Der Probenhalter 2 weist eine Basis 4 auf, die an ihrem unteren Ende einen verbreiterten Fortsatz trägt, in dem eine Ausnehmung 6 gebildet ist. Die Basis 4 und die Ausnehmung 6 können kreisförmig sein. Die Ausnehmung 6 im unteren Ende der Basis 4 dient dazu, den Probenhalter 2 auf komplementär zu der Ausnehmung 6 geformten Vorsprüngen am Boden eines Behälters aufsetzen zu können. Dadurch kann eine Vielzahl von derartigen Probenhaltern auf einem Muster von Vorsprüngen am Boden eines Behälters positioniert werden. Die Höhe der Vorsprünge am Boden ist dabei größer als die Tiefe der Ausnehmung 6 im Probenhalter, so dass die untere Endfläche 8 der Basis 4 des Probenhalters 2 auf Abstand zum Boden des Behälters liegt. Mit der vorliegenden Erfindung ist es dann möglich, den Probenhalter 2 durch Eingriff hinter der unteren Endfläche 8 zu greifen, so dass ein formflüssiger Eingriff von hinten an der Unterseite der Basis des Probenhalters 2 möglich ist. 1 shows a common sample holder 2 in the lateral section. The sample holder 2 has one Base 4 on, which carries at its lower end a widened extension, in which a recess 6 is formed. The base 4 and the recess 6 can be circular. The recess 6 in the lower end of the base 4 serves to hold the sample holder 2 on complementary to the recess 6 molded projections can be placed on the bottom of a container. Thereby, a plurality of such sample holders can be positioned on a pattern of protrusions at the bottom of a container. The height of the projections on the bottom is greater than the depth of the recess 6 in the sample holder, leaving the bottom end surface 8th the base 4 of the sample holder 2 is at a distance to the bottom of the container. With the present invention it is then possible to use the sample holder 2 by engagement behind the lower end surface 8th to grip, allowing a fluid engagement from behind at the bottom of the base of the sample holder 2 is possible.

Die Basis 4 des Probenhalters 2 trägt eine nadelförmige Spitze 10, an deren oberem Ende 12 die Probe angebracht ist.The base 4 of the sample holder 2 carries a needle-shaped point 10 , at the upper end 12 the sample is attached.

Der Aufbau der Probenhalter-Greifvorrichtung wird im Folgenden mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Die Probenhalter-Greifvorrichtung weist einen zentralen Träger 50 auf, der hier in Form eines Innenrohres ausgebildet ist. Dieser Träger 50 trägt an seinem äußeren Ende einen Hohlkörper 30, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als zylindrische Hülse ausgebildet ist. Das äußere Ende der zylindrischen Hülse 30 ist teilweise geschlossen, so dass am äußeren Ende eine zentrale Öffnung verbleibt, die sich in den Innenraum der zylindrischen Hülse 30 erstreckt. Am unteren Ende der zylindrischen Hülse 30 sitzt eine Probenaufnahme 16, die einerseits einen zentralen Durchgang in den Innenraum der zylindrischen Hülse definiert. Andererseits bildet die Probenaufnahme an ihrem äußeren Ende eine Ausnehmung, die komplementär zur Basis 4 des Probenhalters geformt ist, so dass der Probenhalter teilweise in der Probenaufnahme aufgenommen werden kann. Liegt die Basis 4 in der Probenaufnahme 16 an, so verläuft die Spitze 10 des Probenhalters durch den zentralen Durchgang durch die Probenaufnahme 16 in den Innenraum der zylindrischen Hülse 30.The structure of the sample holder gripping apparatus will be described below with reference to FIGS 2 and 3 described. The sample holder gripping device has a central support 50 on, which is designed here in the form of an inner tube. This carrier 50 carries at its outer end a hollow body 30 which is formed in the present embodiment as a cylindrical sleeve. The outer end of the cylindrical sleeve 30 is partially closed, so that at the outer end a central opening remains, extending into the interior of the cylindrical sleeve 30 extends. At the bottom of the cylindrical sleeve 30 sits a sample holder 16 on the one hand defines a central passage in the interior of the cylindrical sleeve. On the other hand, the sample receptacle forms at its outer end a recess which is complementary to the base 4 is formed of the sample holder, so that the sample holder can be partially received in the sample holder. Is the base 4 in the sample holder 16 on, that's how the tip goes 10 of the sample holder through the central passageway through the sample holder 16 in the interior of the cylindrical sleeve 30 ,

Im Innenraum der zylindrischen Hülse 30 befindet sich ein poröser Speicherkörper 40, zum Beispiel aus Kalziumsilikat. Der Speicherkörper 40 hat an seinem der Probenaufnahme zugewandten Ende eine axiale Bohrung, die den zentralen Durchgang durch die Probenaufnahme 16 ins Innere des zylindrischen Speicherkörpers 40 fortsetzt. Diese zentrale Bohrung ist mit einer für flüssiges oder verdampftes Kältemittel durchlässigen Auskleidung 42 versehen. Bei in der Probenaufnahme aufgenommenem Probenhalter mit der Basis 4 in der Ausnehmung der Probenaufnahme erstreckt sich die nadelförmige Spitze 10 des Probenhalters durch den zentralen Durchgang der Probenaufnahme 16 und in die axiale Bohrung des Speicherkörpers 40 in dessen Inneres hinein.In the interior of the cylindrical sleeve 30 there is a porous storage body 40 , for example made of calcium silicate. The storage body 40 has at its sample receiving end facing an axial bore, the central passage through the sample receiving 16 inside the cylindrical storage body 40 continues. This central bore is lined with a lining permeable to liquid or vaporized refrigerant 42 Mistake. For specimen holder with base held in the specimen holder 4 in the recess of the sample receiving the needle-shaped tip extends 10 of the sample holder through the central passage of the sample holder 16 and in the axial bore of the storage body 40 inside.

Der poröse Speicherkörper 40 füllt sich, wenn er in Kontakt mit flüssigem Kühlmittel kommt, zum Beispiel mit flüssigem Stickstoff, durch Kapillarkräfte mit dem flüssigen Kühlmittel. Wird die Probe anschließend durch Verfahren der Probenhalter-Greifvorrichtung durch die Umgebung transportiert, so bleibt die Probenhalterspitze 10 in einer gekühlten Umgebung, so dass sich die Probe bei dem Transport aus ihrem gekühlten Behälter zur Experimentierstation nicht wesentlich abkühlt. Ferner sorgt verdampfendes Kühlmittel durch seine Verdunstungskälte für eine fortgesetzte Kühlung der Probe. In diesem Ausführungsbeispiel bleibt die Probe daher in einer mit verdampften Kühlungsmittel angereicherten Umgebungsatmosphäre im Inneren des Speicherkörpers für flüssiges Kühlmittel.The porous storage body 40 fills when it comes in contact with liquid coolant, for example, with liquid nitrogen, by capillary forces with the liquid coolant. If the sample is subsequently transported through the environment by moving the sample holder gripping device, the sample holder tip remains 10 in a refrigerated environment so that the sample does not substantially cool when being transported from its refrigerated container to the experimental station. Furthermore evaporating coolant provides by its evaporative cooling for a continued cooling of the sample. In this embodiment, therefore, the sample remains in a vaporized coolant enriched ambient atmosphere inside the storage vessel for liquid coolant.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Träger 50 in Form eines Innenrohrs und die Hebelarme 20 aus kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Durch den geringen Wärmeleitungskoeffizienten von kohlefaserverstärktem Kunststoff wird die Wärmeleitung aus den Bereichen des äußeren Endes der Probenhalter-Greifvorrichtung, die mit dem flüssigen Kühlmittel in Berührung kommen, in weiter oben liegende Teile der Vorrichtung minimiert.In the preferred embodiment, the carrier 50 in the form of an inner tube and the lever arms 20 made of carbon fiber reinforced plastic. Due to the low coefficient of thermal conductivity of carbon fiber reinforced plastic, the heat conduction from the areas of the outer end of the sample holder gripping device, which come into contact with the liquid coolant, is minimized in higher parts of the device.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 die Funktionsweise des Greifmechanismus beschrieben. Es ist zu beachten, dass aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung in 4 die zuvor beschriebenen Komponenten, wie Träger, Hohlkörper, poröser Speicherkörper, Probenaufnahme etc. nicht dargestellt sind. Die Hebelarme 20 weisen an ihren äußeren Enden daran angebrachte Fortsätze 24 auf, die an ihrem äußeren Ende jeweils ein radial nach innen abgewinkeltes Ende 26 des Greiffortsatzes aufweisen. Mit diesen radial nach innen abgewinkelten Enden sollen die Greiffortsätze 24 hinter die Unterseite 8 (vergleiche 1) des Probenhalters greifen, um diesen formschlüssig zu halten.The following is with reference to 4 describes the operation of the gripping mechanism. It should be noted that, for the sake of clarity, in 4 the components described above, such as carrier, hollow body, porous storage body, sample holder, etc. are not shown. The lever arms 20 have at their outer ends attached thereto extensions 24 on, at its outer end in each case a radially inwardly angled end 26 have the gripping process. With these radially inwardly angled ends of the gripping processes 24 behind the bottom 8th (see 1 ) of the sample holder to hold this form-fitting.

Die Hebelarme 20 sind über eine elastische Aufhängung 22, hier in Form eines Festkörpergelenkes, mit einem Zentralkörper verbunden, an dem wiederum der Träger der Greifvorrichtung befestigt ist, so dass eine elastische Aufhängung der Hebelarme 20 in Bezug auf den Träger 50 realisiert ist.The lever arms 20 are over an elastic suspension 22 , here in the form of a solid-state joint, connected to a central body, to which in turn the carrier of the gripping device is attached, so that an elastic suspension of the lever arms 20 in relation to the carrier 50 is realized.

An den von den Greiffortsätzen 24 abgewandten Endender Hebelarme 20 sind aufgeweitete Fortsätze angebracht. Auf diese aufgeweiteten Fortsätze wirken Aktuatoren (nicht dargestellt) ein, die auf die aufgeweiteten Fortsätze eine radial nach Innen gerichtete Kraft ausüben können, die in der unteren Darstellung von 4 durch die schwarzen Pfeile angedeutet ist. Die Aktuatoren können zum Beispiel Pneumatikzylinder sein.At the of the Greifforts 24 opposite ends of the lever arms 20 are flared extensions attached. Actuators (not shown) act on these widened extensions, which can exert a radially inwardly directed force on the widened projections, which in the lower illustration of FIG 4 indicated by the black arrows. The actuators may be, for example, pneumatic cylinders.

In der oberen Darstellung von 4 sind die Aktuatoren unbetätigt, und die Hebelarme 20 befinden sich in der Ruhestellung, in der der Greifmechanismus geschlossen ist und ein etwa zwischen den Greiffortsätzen 24 befindlicher Probenhalter mit den nach innen abgewinkelten Enden 26 in Anlage an der Unterseite des Probenhalters gehalten würde.In the upper part of 4 the actuators are unactuated, and the lever arms 20 are in the rest position, in which the gripping mechanism is closed and approximately between the Greiffortsätzen 24 located sample holder with the inwardly angled ends 26 held in contact with the underside of the sample holder.

In der unteren Darstellung von 4 sind Aktuatoren betätigt und üben auf die Hebelarme eine durch die schwarzen Pfeile angedeutete Zugkraft aus. Dadurch werden die Hebelarme an ihren von den Greiffortsätzen 24 abgewandten Enden aufeinander zu bewegt, was mit einer Verformung des Festkörpergelenks einhergeht, so dass die Hebelarme eine leichte Schwenkbewegung um ihre elastische Aufhängung 22 herum ausführen. Diese Schwenkbewegung führt dazu, dass sich die Enden der Hebelarme 20 mit den Greiffortsätzen 24 radial nach außen voneinander entfernen. Dadurch kommen die abgewinkelten Enden 26 der Greiffortsätze 24 außer Eingriff mit der Unterseite der Probenhalter, so dass der Greifmechanismus sich von dem Probenhalter lösen kann.In the lower part of 4 Actuators are actuated and exert on the lever arms indicated by the black arrows traction. As a result, the lever arms at their from the Greiffortsätzen 24 facing away from each other, which is associated with a deformation of the solid-state joint, so that the lever arms a slight pivoting movement about their elastic suspension 22 run around. This pivotal movement causes the ends of the lever arms 20 with the grasping processes 24 Remove radially from each other. This will cause the angled ends 26 the Greiffortsätze 24 disengaged from the underside of the sample holder so that the gripping mechanism can disengage from the sample holder.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Probenhaltersample holder
44
BasisBase
66
Ausnehmungrecess
88th
Unterseite des ProbenhaltersBottom of the sample holder
1010
Nadelförmige SpitzeNeedle-shaped tip
1212
Spitzenende zur ProbenauflageTop end for sample support
1616
Probenaufnahmespecimen collection
2020
Hebelarmlever arm
2222
Elastische AufhängungElastic suspension
2424
GreiffortsatzGriffin extension
2626
Abgewickeltes Ende des GreiffortsatzesUnwinded end of the gripping process
3030
Hohlkörperhollow body
4040
Speicherkörper für KühlmittelStorage body for coolant
4242
Auskleidung einer Bohrung im SpeicherkörperLining of a hole in the storage body
5050
Trägercarrier

Claims (3)

Probenhalter-Greifvorrichtung mit einem länglichen Träger (50), dessen eines Ende zur Anbringung an einem Industrieroboter oder zur manuellen Handhabung ausgestaltet ist und der an seinem gegenüberliegenden Ende eine Probenaufnahme (16) trägt, die dazu ausgebildet ist, einen Probenhalter (2) wenigstens teilweise in sich aufzunehmen, und mit einem Greifmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, einen in der Probenaufnahme aufgenommenen Probenhalter (2) darin festzuhalten, wobei im Träger (50) angrenzend an die Probenaufnahme (16) ein Reservoir für verdampfbares Kältemittel angeordnet ist, wobei eine mit der Probenaufnahme (16) kommunizierende Grenzfläche des Kältemittelreservoirs durchlässig für flüssiges und verdampftes Kältemittel ist, wobei das Kältemittelreservoir einen Hohlkörper (30), dessen der Probenaufnahme zugewandte Stirnseite eine Öffnung hat, und im Inneren des Hohlkörpers (30) einen porösen Speicherkörper (40) aufweist, der sich bei Kontakt mit flüssigem Kältemittel durch Kapillarkräfte mit dem Kältemittel vollsaugt, wobei der Hohlkörper (30) ein koaxial an dem länglichen Träger (50) angeordneter Hohlzylinder ist, dessen der Probenaufnahme zugewandte Stirnseite eine zentrale Öffnung hat, und der poröse Speicherkörper (40) zylinderförmig ist und das Innere des Hohlzylinders im Wesentlichen füllt, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Speicherkörper (40) eine die zentrale Öffnung des Hohlzylinders fortsetzende axiale Bohrung zur Aufnahme eines zentralen Vorsprungs des Probenhalters (2) aufweist.Sample holder gripping device with an elongate carrier ( 50 ), one end of which is designed for attachment to an industrial robot or for manual handling, and which at its opposite end is a sample holder ( 16 ), which is adapted to a sample holder ( 2 ) at least partially, and with a gripping mechanism adapted to receive a sample holder ( 2 ), wherein in the carrier ( 50 ) adjacent to the sample receiver ( 16 ) a reservoir for evaporable refrigerant is arranged, one with the sample holder ( 16 ) communicating boundary surface of the refrigerant reservoir is permeable to liquid and vaporized refrigerant, wherein the refrigerant reservoir is a hollow body ( 30 ), the sample receiving end facing has an opening, and in the interior of the hollow body ( 30 ) a porous storage body ( 40 ), which sucks in contact with liquid refrigerant by capillary forces with the refrigerant, wherein the hollow body ( 30 ) coaxially with the elongated support ( 50 ) arranged hollow cylinder, the sample receiving end facing has a central opening, and the porous storage body ( 40 ) is cylindrical and substantially fills the interior of the hollow cylinder, characterized in that the cylindrical storage body ( 40 ) a the central opening of the hollow cylinder continuing axial bore for receiving a central projection of the sample holder ( 2 ) having. Probenhalter-Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung im Speicherkörper (40) mit einem für flüssiges und verdampftes Kältemittel durchlässigen Material ausgekleidet ist.Sample holder gripping device according to claim 1, characterized in that the axial bore in the storage body ( 40 ) is lined with a liquid and vaporized refrigerant permeable material. Probenhalter-Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkörper (40) ein Silikat umfasst, vorzugsweise Zeolith, weiter bevorzugt Kalziumsilikat.Sample holder gripping device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage body ( 40 ) comprises a silicate, preferably zeolite, more preferably calcium silicate.
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