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Die Erfindung betrifft ein Lager zur Führung einer Aufnahmevorrichtung einer Mischvorrichtung, insbesondere eines Laborschüttlers, die der Aufnahme von Mischgut dient, auf einer definierten, in Gebrauchsstellung des Lagers quer zu einer Rotationsachse einer Abtriebswelle eine Antriebseinheit der Mischvorrichtung verlaufenden Bahn, wobei das Lager ein erstes Führungselement, an dem die Aufnahmevorrichtung anordenbar oder angeordnet ist, und ein zweites Führungselement umfasst, wobei das erste Führungselement über wenigstens ein bewegliches Verbindungselement mit dem zweiten Führungselement verbunden ist und wobei das zweite Führungselement über wenigstens ein bewegliches Befestigungselement zumindest in Gebrauchsstellung des Lagers mit einer relativ zu der Aufnahmevorrichtung stillstehenden Befestigungsvorrichtung verbindbar oder verbunden ist, so dass das erste Führungselement mittels des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements an dem zweiten Führungselement mit einem ersten Freiheitsgrad entlang einer X-Achse beweglich gelagert und gegen ein Verdrehen gesichert ist und so dass das zweite Führungselement über das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement an der Befestigungsvorrichtung mit einem quer oder rechtwinklig zu dem ersten Freiheitsgrad orientierten zweiten Freiheitsgrad entlang einer Y-Achse beweglich gelagert und gegen einen Verdrehen gesichert ist.
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Ferner betrifft die Erfindung auch eine Mischvorrichtung, insbesondere einen Laborschüttler, mit einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme von Mischgut, mit einer Antriebseinheit, mit der die Aufnahmevorrichtung in eine Mischbewegung versetzbar ist und mit einem Lager zur Führung der Aufnahmevorrichtung auf einer definierten, quer oder rechtwinklig zu einer Rotationsachse einer Abtriebswelle der Antriebseinheit verlaufenden Bahn, wobei das Lager ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement umfasst, wobei die Aufnahmevorrichtung an dem ersten Führungselement ausgebildet oder angeordnet ist und wobei das Lager über eine Befestigungsvorrichtung an einem relativ zu der Aufnahmevorrichtung stillstehenden Gehäuse der Mischvorrichtung befestigt ist.
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Derartige Lager- und Mischvorrichtungen mit solchen Lagern sind in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik vorbekannt.
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So sind beispielsweise Lager der eingangs definierten Art vorbekannt, bei denen die beiden Führungselemente rahmenförmig ausgebildet und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Zur Zwangsführung einer Aufnahmevorrichtung sind die Führungselemente mittels stegförmigen Federelementen miteinander verbunden die eine Bewegung der beiden Führungselemente in unterschiedlichen Richtungen bzw. mit unterschiedlichen Freiheitsgraden erlauben. Dadurch wird zwar ein ausreichend flexibles Lager geschaffen, jedoch kann es bei axialen Belastungen des Lagers, also bspw. wenn eine mit dem Lager in Gebrauchsstellung verbundene Aufnahmevorrichtung für Mischgut mit einem hohen Gewicht beladen ist, vorkommen, dass eines oder sogar beide Führungselemente dieses Lagers verkippen, insbesondere um die stegförmigen Federelemente. In Kombination mit der Mischbewegung kann durch dieses Verkippen ein Hub- oder Höhenschlag auf das zu bewegende Medium/Mischgut übertragen werden, was zu einem unrunden Lauf der Mischvorrichtung, zu einer vermehrten Geräuschentwicklung und unter Umständen auch zu einem erhöhten Verschleiß des Lagers und der Mischvorrichtung führen kann.
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Bei Mikrotiterplatten als Aufnahmevorrichtungen kann sich dieser Höhenschlageffekt besonders nachteilig auswirken. Durch den Höhenschlag können Pröbchen oder Teile aus einzelnen Aufnahmemulden der Mikrotiterplatte herauskatapultiert werden und in andere Aufnahmemulden der Mikrotiterplatte eingebracht werden, was zu unerwünschten Kontaminationen der Proben innerhalb der einzelnen Aufnahmemulden der Mikrotiterplatte führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lager und eine Mischvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen der zuvor beschriebene Höhenschlageffekt bei axialer Belastung des Lagers reduziert oder gar vermieden werden kann.
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Bei dem eingangs definierten Lager wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die beiden Führungselemente in Richtung einer Längsachse des ersten Führungselements und/oder in Richtung einer quer zu der X-Achse und der Y-Achse ausgerichteten Z-Achse versetzt zueinander angeordnet sind.
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Dabei können das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement und das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement so angeordnet sein, dass sie in Richtung der auf das Lager wirkenden Gewichtskraft ausgerichtet sind, so dass sie neben der gewünschten Zwangsführung der Mischbewegung auch als Stützelemente zur Ableitung auftretender, insbesondere axialer Gewichtsbelastungen dienen, also eine Doppelfunktion übernehmen können. Durch die zueinander versetzte Anordnung der beiden Führungselemente, bei der eines der beiden Führungselemente über dem anderen Führungselement angeordnet ist, kann eine axiale Belastbarkeit des Lagers erhöht sein. In diesem Zusammenhang kann „axial” in Richtung der Längsachse des Lagers bzw. in Richtung der Bewegungsachse oder Rotationsachse der Mischbewegung bedeuten.
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Auf Grund der stützenden Wirkung des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements und des wenigstens einen beweglichen Befestigungselements können auch hohe Gewichtsbelastungen, wie sie bei einer hohen Beladung der Aufnahmevorrichtung auftreten können, toleriert werden und zwar, ohne dass das eine und/oder das andere Führungselement durch die Gewichtsbelastung in störendem Maße verkippt. Dies führt dazu, dass der zuvor beschriebene unerwünschte Hub- oder Höhenschlag weitgehend oder gar vollständig vermieden werden kann. Die Konstruktion des Lagers ermöglicht es, dass das wenigstens eine Verbindungselement zwischen den beiden Führungselementen und das wenigstens eine Befestigungselement zwischen dem zweiten Führungselement und der Befestigungsvorrichtung in einer Ausrichtung angeordnet sein können, die eine gute Einleitung der Gewichtskräfte in die Befestigungsvorrichtung bzw. in die Mischvorrichtung begünstigt und so die Stabilität des Lagers und insbesondere seinen Widerstand gegen Verkippen eines oder beider Führungselemente erhöht.
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Somit können also das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement und das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement des erfindungsgemäßen Lagers als Stützelemente fungieren, die auch vergleichsweise hohe Gewichtskräfte aufnehmen und an die Mischvorrichtung übertragen können, ohne dabei zu verkippen.
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Dabei kann das erste Führungselement in Gebrauchsstellung des Lagers mit vertikalem Abstand zu und in Richtung der Z-Achse versetzt, oberhalb des zweiten Führungselements angeordnet sein. Zudem ist es möglich, dass die beiden Führungselemente zumindest in Nichtgebrauchsstellung des Lagers parallel zueinander ausgerichtet sind. Unter Nichtgebrauchsstellung des Lagers ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass das erfindungsgemäße Lager von einer Mischvorrichtung abgenommen ist und sich keine Zwangsverstellung eines der beiden oder beider Führungselemente, die in Gebrauchsstellung des Lagers an der Mischvorrichtung und mit einem der beiden Führungselemente verbundener Abtriebswelle auftreten können.
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Zur Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lagers lässt sich sagen, dass das erste Führungselement durch das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement derart zwangsgeführt ist, dass es entlang einer ersten Raumachse in zumindest einem Freiheitsgrad oszillierend relativ zu dem zweiten Führungselement bewegbar ist.
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Das zweite Führungselement ist durch das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement derart zwangsgeführt, dass es entlang einer zweiten Raumachse in zumindest im zweiten Freiheitsgrad oszillierend relativ zu der Befestigungsvorrichtung bewegbar ist.
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Die zuvor beschriebene in Richtung der Z-Achse versetzte Anordnung der beiden Führungselemente zueinander kann zweckmäßig sein, da an dem ersten Führungselement die Aufnahmevorrichtung anordenbar bzw. in Gebrauchsstellung des Lagers an einer Mischvorrichtung angeordnet ist.
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Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Führungselement rahmenförmig ausgebildet ist/sind.
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Ferner ist es möglich, dass das erste und/oder das zweite Führungselement eine Öffnung zur Durchführung und Aufnahme einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit und/oder zur Aufnahme einer Antriebseinheit einer Mischvorrichtung aufweist/aufweisen. Auf diese Weise kann die Bauhöhe einer mit dem erfindungsgemäßen Lager ausgestatteten Mischvorrichtung kompakt gehalten werden, da die Abtriebswelle der Antriebseinheit der Mischvorrichtung durch eines oder durch beide Führungselemente In Gebrauchsstellung des Lagers durchgesteckt und in dieser aufgenommen sein kann. Wenn das erste und/oder das zweite Führungselement eine Öffnung zur Durchführung und Aufnahme einer Antriebseinheit einer Mischvorrichtung aufweist/aufweisen, ist es sogar möglich, dass Lager über die Antriebseinheit zu stülpen, was eine noch kompaktere Gestaltung der Mischvorrichtung erlaubt. Dabei ist vorgesehen, dass die Öffnung, insbesondere in dem zweiten Führungselement, so groß ausgebildet sein kann, dass eine Antriebseinheit einer Mischvorrichtung zumindest teilweise in dieser Öffnung anordenbar ist. Dabei ist es möglich, dass das zweite Führungselement In Gebrauchsstellung des Lagers an einer Mischvorrichtung die Antriebseinheit, vorzugsweise allseitig, umgibt.
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Einen symmetrischen Aufbau kann das Lager erhalten, wenn das erste und das zweite Führungselement rechteckig oder quadratisch oder mehreckig ausgebildet ist. Auch für die Anordnungen und Befestigung des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements und des wenigstens einen beweglichen Befestigungselements an dem jeweiligen Führungselement kann eine derartige rechteckige oder quadratische Gestaltung des ersten und des zweite Führungselements günstig sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungselement so an dem ersten und an dem zweiten Führungselement befestigt ist, dass es zumindest in Nichtgebrauchsstellung des Lagers parallel zu der Längsachse des ersten Führungselements und/oder parallel zu der Z-Achse des Lagers ausgerichtet ist. Ferner ist es möglich, dass das wenigstens eine Befestigungselement so an dem zweiten Führungselement befestigt ist, das es zumindest in Nichtgebrauchsstellung des Lagers parallel zu der Längsachse des ersten Führungselements und/oder parallel zu der Z-Achse des Lagers ausgerichtet ist. Somit können das wenigstens eine Befestigungselement und das wenigstens eine Verbindungselement des erfindungsgemäßen Lagers auch In Gebrauchsstellung des Lagers in Richtung der auf die Aufnahmevorrichtung, die an dem Lager In Gebrauchsstellung angeordnet ist, einwirkenden Gewichtskraft ausgerichtet sein. Dies kann die Stabilität des erfindungsgemäßen Lagers zusätzlich begünstigen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das wenigstens eine Verbindungselement und das wenigstens eine Befestigungselement In Gebrauchsstellung des Lagers nicht exakt parallel zur Gewichtskraftrichtung ausgerichtet sein müssen, insbesondere dann, wenn das erste Führungselement relativ zu dem zweiten Führungselement bspw. auf Grund einer exzentrischen Ankopplung einer Abtriebswelle an das erste Führungselement bereits in gewisser Weise versetzt oder ausgelenkt relativ zu dem zweiten Führungselement angeordnet ist.
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Wenn das erste Führungselement über zwei zueinander beabstandete, insbesondere an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des ersten Führungselements und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Führungselements angreifende, bewegliche Verbindungselemente mit dem zweiten Führungselement verbunden ist, können besonders hohe Gewichtsbelastungen von dem ersten Führungselement über die beiden beweglichen Verbindungselemente auf das zweite Führungselement übertragen werden.
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Ferner ist es möglich, dass auch das zweite Führungselement seinerseits über zwei zueinander beabstandete, insbesondere an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Führungselementes und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsvorrichtung angreifende, bewegliche Befestigungselemente mit der Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Dadurch können die Stabilität und Verbindungssteifigkeit der Verbindung zwischen dem zweiten Führungselement und der Befestigungsvorrichtung weiter verbessert sein. Ein besonders belastbares Lager kann geschaffen werden, wenn das erste Führungselement über zwei zueinander beabstandete, insbesondere an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des ersten Führungselements und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Führungselements angreifende, bewegliche Verbindungselemente mit dem zweiten Führungselement verbunden ist und gleichzeitig seinerseits das zweite Führungselement über zwei zueinander beabstandete, insbesondere an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Führungselements und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsvorrichtung angreifende, bewegliche Befestigungselemente mit der Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers ist vorgesehen, dass die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.
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Dabei können Seiten des ersten und/oder zweiten Führungselements, an denen das wenigstens ein bewegliches Verbindungselement angreift, vorzugsweise rechtswinklig zu Seiten des zweiten Führungselements und/oder der Befestigungsvorrichtung ausgerichtet sein, an denen das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement angreift.
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Die Stabilität des Lagers kann noch größer sein, wenn das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement entlang einer Kontaktlinie mit dem ersten Führungselement und entlang einer weiteren Kontaktlinie mit dem zweiten Führungselement verbunden ist. Vorzugsweise können diese beiden Kontaktlinien zumindest in Nichtgebrauchsstellung des Lagers parallel zueinander sein.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch vorgesehen sein, dass das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement entlang einer Kontaktlinie mit dem zweiten Führungselement und entlang einer weiteren Kontaktlinie mit der Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Vorzugsweise können auch diese beiden Kontaktlinien zumindest in Nichtgebrauchsstellung des Lagers parallel zueinander ausgerichtet sein.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers ist zudem vorgesehen, dass die Kontaktlinien des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements rechtwinklig zu den Kontaktlinien des wenigstens einen beweglichen Befestigungselements ausgerichtet sind.
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Um federnd und/oder dämpfend zu wirken, können das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement und/oder das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement aus einem elastischen Material bestehen. Dabei können das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement und/oder das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement als elastisches, insbesondere rechteckiges Blattfederelement ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, dass das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement und/oder das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement als Scharnier oder Filmscharnier, insbesondere als Doppelscharnier oder als Doppelfilmscharnier, ausgebildet ist/sind. Scharnierachsen dieser Scharniere bzw. Filmscharniere können dabei quer oder rechtwinklig zu der Z-Achse des Lagers und/oder zu der Längsachse des ersten Führungselements, insbesondere parallel zu Kontaktlinien des wenigstens einen Verbindungselements und/oder parallel zu Kontaktlinien des wenigstens einen Befestigungselements, ausgerichtet sein.
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Bei einer besonders vorteilhaften, weil sehr belastbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers kann vorgesehen sein, dass eine quer zur Z-Achse des Lagers gemessenen Abmessung des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements und/oder eine quer zur Z-Achse des Lagers gemessene Länge, insbesondere der zuvor erwähnten, Kontaktlinien zwischen dem wenigstens einen Verbindungselement und den beiden Führungselementen wenigstens der Hälfte, bevorzugt zwei Drittel, drei Viertel oder mehr, einer quer zur Z-Achse des Lagers gemessenen Abmessung einer dem wenigstens einen Verbindungselement zugewandten Seite des ersten Führungselements entsprechen.
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Außerdem ist es möglich, dass eine quer zur Z-Achse des Lagers gemessene Abmessung des wenigstens einen Befestigungselements und/oder eine quer zur Z-Achse des Lagers gemessene Länge von, insbesondere der bereits zuvor erwähnten, Kontaktlinien zwischen dem wenigstens einen Befestigungselement und dem zweiten Führungselement und zwischen dem wenigstens einen Befestigungselement und der Befestigungsvorrichtung wenigstens der Hälfte, bevorzugt zwei Drittel oder mehr einer quer zur Z-Achse des Lagers gemessenen Abmessung einer dem wenigstens einen beweglichen Befestigungselement zugewandten Seite des zweiten Führungselements entsprechen.
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So können das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement und/oder das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement über einen Großteil der zur Verfügung stehenden Länge der jeweiligen Seite des ersten oder zweiten Führungselements und/oder der Befestigungsvorrichtung mit dem ersten Führungselement und/oder dem zweiten Führungselement und/oder mit der Befestigungsvorrichtung verbunden sein. Dies kann insbesondere die axiale Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Lagers erhöhen.
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Ein besonders torsionssteifes Längen-Breiten-Verhältnis bzw. Höhen-Breiten-Verhältnis des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements kann erzielt werden, wenn eine quer zur Z-Achse des Lagers gemessene Breite des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements wenigstens einer in Richtung der Z-Achse des Lagers gemessenen Höhe des wenigstens einen beweglichen Verbindungselements entspricht.
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Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungselement einmal, eineinhalbmal, zweimal, zweieinhalbmal, dreimal, dreieinhalbmal oder mehrmals so breit wie hoch ist.
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Gleichermaßen gilt dies auch für das Längen-Breiten-Verhältnis bzw. Höhen-Breiten-Verhältnis des wenigstens einen beweglichen Befestigungselements:
Besonders torsionssteif und belastbar kann das Lager sein, wenn eine quer oder rechtwinklig zu der Z-Achse des Lagers gemessene Breite des wenigstens einen beweglichen Befestigungselements wenigstens einer in Richtung der Z-Achse des Lagers gemessenen Höhe des wenigstens einen beweglichen Befestigungselements entspricht. Vorzugsweise kann das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement eineinhalbmal, zweimal, zweieinhalbmal, dreimal oder mehrmals so breit wie hoch sein.
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Eine besonders kompakte Bauhöhe einer mit dem Lager ausgestatteten Mischvorrichtung kann erzielt werden, wenn das erste Führungselement eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Antriebselements einer Antriebseinheit einer Mischvorrichtung aufweist. Dabei kann das Antriebselement als Exzenter ausgebildet sein. Auf diese Weise kann auf eine an der Aufnahmevorrichtung angeordnete Ausnehmung zur Aufnahme eines Antriebselements, insbesondere eines Exzenters, verzichtet werden.
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Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers ermöglicht die Aufnahmevorrichtung einer Mischvorrichtung unmittelbar mit dem ersten Führungselement zu verbinden und dieses direkt mit dem Antriebselement, insbesondere mit dem Exzenter, einer Antriebseinheit einer Mischvorrichtung anzutreiben.
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Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lagers kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsvorrichtung als relativ zu dem ersten und dem zweiten Führungselement stillstehender Rahmen oder stillstehendes Gestell ausgebildet ist. Dabei kann die Befestigungsvorrichtung als Lagergehäuse mit einem Aufnahmeraum für das erste und das zweite Führungselement ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein erfindungsgemäßes Lager bereitgestellt werden, bei dem das erste und das zweite Führungselement im Inneren des Lagergehäuses angeordnet sind. Damit können die sich bewegenden Teile des Lagers eingehaust sein, wodurch ein Verletzungsrisiko bei Verwendung des Lagers und Betrieb der Mischvorrichtung für eine das Lager bzw. die Mischvorrichtung bedienende oder benutzende Person reduziert werden kann.
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Das Lager, insbesondere die Befestigungsvorrichtung, kann einstückig mit einem Gehäuse einer Mischvorrichtung verbunden sein. Es ist auch möglich, dass das Lager im Spritzgießverfahren, vorzugsweise in einem Stück, herstellbar ist. Somit betrifft eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers also ein Lager, das mittels eines Spritzgießverfahrens erhältlich ist.
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Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei der eingangs definierten Mischvorrichtung vorgesehen, dass das Lager ein Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ist.
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Auf diese Weise wird eine Mischvorrichtung bereitgestellt, deren Lager hohe Gewichtsbelastungen toleriert, ohne dass Führungselemente des Lagers, wie es bei den aus dem Stand der Technik vorbekannten Lagern und Mischvorrichtungen zu befürchten ist, in störender Weise verkippen. So kann ein unerwünschter Hub- bzw. Höhenschlag, insbesondere bei hochfrequenten Mischbewegungen reduziert oder gar vermieden werden.
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Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Lager bei einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung eingesetzt werden, die weitere Funktionselemente, wie bspw. eine Temperiervorrichtung, die zum Heizen und/oder Kühlen von Mischgut eingerichtet ist, aufweisen. Dies insbesondere, wenn diese weiteren Funktionselemente an der Aufnahmevorrichtung der Mischvorrichtung angeordnet sind. Die zusätzlichen Funktionselemente können nämlich das auf die Aufnahmevorrichtung der Mischvorrichtung einwirkende Gewicht derart vergrößern, dass aus dem Stand der Technik vorbekannte Lager, insbesondere ihre Führungselemente, verkippen und der unerwünschte Höhenschlageffekt auftreten würden.
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Anhand der Zeichnung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagers und der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung näher beschrieben. Es zeigen in teilweise stark schematisierter Darstellung:
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1: eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, wobei im Inneren eines Gehäuses der Mischvorrichtung ein erfindungsgemäßes Lager zu erkennen ist,
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2: das in 1 dargestellte Lager in einer perspektivischen Seitenansicht mit einer Mikrotiterplatte als Aufnahmevorrichtung an dem ersten Führungselement,
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3: eine entlang der in 4 dargestellten Linie A-A geschnittene Seitenansicht des in den 1 und 2 dargestellten Lagers,
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4: eine Draufsicht auf das in den 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Lager, in der die Schnittlinien A-A und B-B zu erkennen sind, sowie
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5: eine entlang der in 4 dargestellten Linie B-B geschnittene Seitenansicht des in den 1 bis 4 dargestellten Lagers.
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1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Mischvorrichtung, die hier als Laborschüttler 1a ausgebildet ist. Die Mischvorrichtung weist eine Aufnahmevorrichtung 2 zur Aufnahme von Mischgut auf. Ferner ist die Mischvorrichtung 1 mit einer Antriebseinheit 3 ausgestattet, mit der die Aufnahmevorrichtung 2 in eine Mischbewegung versetzbar ist. Zwischen der Antriebseinheit 3 und der Aufnahmevorrichtung 2 weist die Mischvorrichtung 1 in einem Hohlraum 4 der Mischvorrichtung 1 ein Lager 5 zur Führung der Aufnahmevorrichtung 2 auf einer definierten quer und hier zumindest bereichsweise rechtwinklig zu einer Rotationsachse R einer Abtriebswelle 6 der Antriebseinheit 3 verlaufenden Bahn auf.
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Das Lager 5 weist ein erstes Führungselement 7 und ein zweites Führungselement 8 auf, wobei die Aufnahmevorrichtung an dem ersten Führungselement 7 angeordnet ist. Das Lager 5 ist über eine Befestigungsvorrichtung 9 an einem relativ zu der Aufnahmevorrichtung 2 stillstehenden Gehäuse 10 der Mischvorrichtung 1 befestigt.
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Gemäß 1 ist das Lager 5 dabei im Hohlraum 4 des Gehäuses 10 der Mischvorrichtung 1 angeordnet.
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Das Lager 5 dient der Führung der Aufnahmevorrichtung 2, der Mischvorrichtung 1 auf einer definierten, quer und hier zumindest bereichsweise rechtwinklig zu der Rotationsachse R der Abtriebswelle 6 der Antriebseinheit 3 der Mischvorrichtung 1 verlaufenden Bahn.
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An dem ersten Führungselement 7 des Lagers 5 ist die Aufnahmevorrichtung 2 in Gebrauchsstellung angeordnet. Diese umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 1 eine Mikrotiterplatte 2a.
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Das erste Führungselement 7 ist über insgesamt zwei bewegliche Verbindungselemente 11 mit dem zweiten Führungselement 8 verbunden.
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Das zweite Führungselement 8 ist über insgesamt zwei bewegliche Befestigungselemente 12 mit der relativ zu der Aufnahmevorrichtung 2 stillstehenden und mit der Mischvorrichtung verbundenen Befestigungsvorrichtung 9 verbunden.
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Dabei ist das erste Führungselement 7 mittels der beiden beweglichen Verbindungselemente 11 an dem zweiten Führungselement mit einem ersten Freiheitsgrad (vgl. Doppelpfeil PF1) entlang einer X-Achse bewegliche gelagert und gegen ein Verdrehen, insbesondere um die Rotationsachse R oder um eine Längsachse L des ersten Führungselements 7 gesichert. Quer zu dem den ersten Freiheitsgrad repräsentierenden Doppelpfeil PF1 kann das erste Führungselement 7 bei ordnungsgemäßer Benutzung des Lagers 5 nicht relativ zu dem zweiten Führungselement 8 bewegt werden.
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Das zweite Führungselement 8 ist über seine beiden Befestigungselemente 12 an der Befestigungsvorrichtung 9 des Lagers 5 in einem quer oder rechtwinklig zu der Rotationsachse und zu dem ersten Freiheitsgrad PF1 orientierten zweiten Freiheitsgrad (vgl. Doppelpfeil PF2) entlang einer Y-Achse beweglich gelagert und gegen ein Verdrehen, insbesondere um die Rotationsachse R gesichert. Quer zu dem Doppelpfeil PF2 kann das zweite Führungselement 8 bei ordnungsgemäßer Benutzung des Lagers 5 nicht relativ zu der Befestigungsvorrichtung 9 bewegt werden. Die Superposition von Bewegungen der beiden Führungselemente 7 und 8 in Richtung der beiden mit den Doppelpfeilen PF1 und PF2 veranschaulichten Freiheitsgrade des Lagers 5 ermöglicht eine, insbesondere exzentrisch kreisende oder schwingende Misch- oder Schüttelbewegung des ersten Führungselements 7 und der Aufnahmevorrichtung 2 relativ zu dem Gehäuse 10 der Mischvorrichtung 1.
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Erfindungsgemäß ist bei dem Lager 5 vorgesehen und auch in sämtlichen Figuren zu erkennen, dass die beiden Führungselemente 7 und 8 in Richtung einer Längsachse L des ersten Führungselements 7 und auch in Richtung einer quer zu der X-Achse und der Y-Achse, insbesondere des Lagers 5, ausgerichteten Z-Achse versetzt zueinander angeordnet sind. So weisen die beiden Führungselemente 7 und 8 in Richtung der Längsachse L des ersten Führungselements 7 und in Richtung der Z-Achse einen in Gebrauchsstellung des Lagers 5 vertikalen Abstand zueinander auf.
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Aus den Figuren wird deutlich, dass das erste Führungselement 7 in Gebrauchsstellung des Lagers 5 mit vertikalem Abstand und in Richtung der Z-Achse versetzt oberhalb des zweiten Führungselements 8 angeordnet ist. In Nichtgebrauchsstellung des Lagers 5 sind die beiden Führungselemente 7 und 8 parallel oder zumindest nahezu parallel zueinander ausgerichtet.
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Die Schnittdarstellungen gemäß den 3 und 5 zeigen, dass das obere oder erste Führungselement 7 plattenförmig ausgebildet ist, während das zweite oder untere Führungselement 8 rahmenförmig ausgebildet ist. Zudem weist das zweite Führungselement 8 eine Öffnung 13 zur Durchführung und Aufnahme der Abtriebswelle 6 der Antriebseinheit 3 der Mischvorrichtung 1 auf.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist diese Öffnung 13 in dem zweiten Führungselement 8 so groß, dass die gesamte Antriebseinheit 3 durch diese Öffnung 13 geführt und zumindest ein Teil der Antriebseinheit 3 innerhalb des zweiten Führungselements 8 und auch innerhalb eines Zwischenraums 25 zwischen dem ersten und dem zweiten Führungselement 7 und 8 angeordnet ist. So umschließt das rahmenförmige zweite Führungselement 8 die Antriebseinheit 3 zumindest bereichsweise. Beide Führungselemente 7 und 8 sind rechteckig ausgebildet und weisen im Wesentlichen übereinstimmende Kantenlängen auf, wie es insbesondere 4 zu entnehmen ist.
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Gemäß den Schnittdarstellungen aus den 3 und 5 sind die beiden beweglichen Verbindungselemente 11 elastisch ausgelenkt oder verformt. Wenn das Lager 5 nicht mit der Mischvorrichtung 1 verbunden ist, also wenn das Lager 5 sich in Nichtgebrauchsstellung befindet, sind die beiden beweglichen Verbindungselemente 11 parallel zu der Längsachse L des ersten Führungselements 7 und auch parallel zu der Z-Achse des Lagers 5 ausgerichtet. Die elastische Auslenkung oder Verformung der beweglichen Verbindungselemente 11 und auch der Befestigungselemente 12 während des Betriebs der Mischvorrichtung 1 wird durch ein weiter unten näher beschriebenes Antriebselement 22 bewirkt, das mit dem ersten Führungselement 7 zusammenwirkt.
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Die beiden beweglichen Befestigungselemente 12 sind ihrerseits so an dem zweiten Führungselement 8 befestigt, dass die beiden beweglichen Befestigungselemente 12 zumindest in Nichtgebrauchsstellung des Lagers 5 parallel zu der Längsachse L des ersten Führungselements 7 und auch parallel zu der Z-Achse des Lagers 5 ausgerichtet sind. Bei Benutzung des Lagers 5 an einer Mischvorrichtung 1 werden aber auch sie bestimmungsgemäß elastisch ausgelenkt oder verformt.
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Mit dem Bezugszeichen 14 sind in den Figuren die Befestigungsmittel bezeichnet, mit denen die beweglichen Verbindungselemente 11 an dem ersten und an dem zweiten Führungselement 7 und 8 und die beweglichen Befestigungselemente 12 an dem zweiten Führungselement 8 und an der Befestigungsvorrichtung 9 befestigt sind. Die Befestigungsmittel 14 sind bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagers 5 Schrauben.
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Das erste Führungselement 7 des in den Figuren dargestellten Lagers 5 ist, wie bereits zuvor ausgeführt, über zwei zueinander beabstandete, bewegliche Verbindungselemente 11 mit dem zweiten Führungselement 8 verbunden. Dabei greift jedes der beiden beweglichen Verbindungselemente 11 jeweils an einer von zwei sich gegenüberliegenden Seiten des ersten Führungselements 7 und an einer von zwei sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Führungselements 8 an.
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Das zweite Führungselement 8 ist seinerseits über die beiden zueinander beabstandeten beweglichen Befestigungselemente 12 mit der Befestigungsvorrichtung 9 verbunden. Jedes der beiden beweglichen Befestigungselemente 12 greift an einer von zwei zueinander beabstandeten, insbesondere sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Führungselements 8 und an einer von zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsvorrichtung 9 an.
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Die X-, Y- und die Z-Achse sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagers 5 rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Seiten 19 des ersten Führungselements 7 und des zweiten Führungselements 8, an denen die beiden beweglichen Verbindungselemente 11 angreifen, sind rechtwinklig zu Seiten 20 des zweiten Führungselements 8 und der Befestigungsvorrichtung 9 ausgerichtet, an denen die beiden beweglichen Befestigungselemente 12 angreifen. Die Figuren zeigen zudem, dass die beiden beweglichen Verbindungselemente 11 entlang jeweils einer Kontaktlinie 15 mit dem ersten Führungselement 7 und entlang jeweils einer weiteren Kontaktlinie 16 mit dem zweiten Führungselement 8 verbunden sind. Zumindest in Nichtgebrauchsstellung des Lagers 5, also wenn das Lager 5 von der Mischvorrichtung 1 abgenommen ist, sind diese Kontaktlinien 15 und 16 paarweise parallel zueinander angeordnet.
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Auch die beiden beweglichen Befestigungselemente 12 sind jeweils entlang einer Kontaktlinie 17 mit dem zweiten Führungselement 8 und entlang jeweils einer weiteren Kontaktlinie 18 mit der Befestigungsvorrichtung 9 verbunden. Auch diese Kontaktlinien 17 und 18 sind dabei zumindest in abgenommener Nichtgebrauchsstellung des Lagers 5 paarweise parallel zueinander ausgerichtet.
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Die beweglichen Verbindungselemente 11 und die beweglichen Befestigungselemente 12 bestehen aus elastischem Material, bspw. aus einem Stahlblech, und sind als elastische, insbesondere rechteckige, Blattfederelemente ausgebildet.
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Bei einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement 11 und/oder das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement 12 als Scharnier oder Filmscharnier, insbesondere eines Doppelscharnier oder als Doppelfilmscharnier ausgebildet sind. Scharnierachsen dieser Scharniere sind dabei quer oder rechtwinklig zu der Längsachse L des ersten Führungselements 7 und/oder quer oder rechtwinklig zu der Z-Achse des Lagers 5, insbesondere in abgenommener Gebrauchsstellung des Lagers 5 ausgerichtet. Die Scharnierachsen sind zumindest in abgenommener Nichtgebrauchsstellung des Lagers 5 auch parallel zu Kontaktlinien 15, 16 des wenigstens einen Verbindungselements 11 und/oder auch parallel zu Kontaktlinien 17, 18 des wenigstens einen beweglichen Befestigungselements 12 ausgerichtet.
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Eine quer zur Z-Achse des Lagers 5 gemessene Abmessung jedes der beiden beweglichen Verbindungselemente 11 und auch der entsprechenden Kontaktlinien 15, 16 der beide Verbindungselemente 11 entsprechen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Lagers 5 mehr als dreiviertel, etwa vierfünftel, einer quer oder rechtwinklig zur Z-Achse des Lagers 5 gemessenen Abmessung der den beiden Verbindungselementen 11 jeweils zugewandten Seiten 19 des ersten Führungselements 7.
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Auch eine quer- oder rechtwinklig zur Z-Achse des Lagers 5 gemessene Abmessung der beiden Befestigungselemente 12 und eine quer oder rechtwinklig zur Z-Achse des Lagers 5 gemessene Länge der Kontaktlinien 17, 18 der beiden beweglichen Befestigungselemente 12 entsprechen mehr als dreiviertel, hier etwa vierfünftel, einer quer oder rechtwinklig zur Z-Achse des Lages 5 gemessenen Abmessung der den beiden beweglichen Befestigungselementen 12 zugewandten Seiten 20 des zweiten Führungselements 8.
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Eine quer oder rechtwinklig zu Z-Achse des Lagers 5 gemessene Breite jedes der beiden beweglichen Verbindungselemente 11 entspricht dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagers 5 etwas mehr als der eineinhalbfachen Höhe der beweglichen Verbindungselemente 11.
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Eine quer oder rechtwinklig zu der Z-Achse des Lagers 5 gemessene Breite jedes der beiden beweglichen Befestigungselemente 12 beträgt etwas mehr als das eineinhalbfache einer in Richtung der Z-Achse des Lagers 5 gemessenen Höhe jedes der beiden beweglichen Befestigungselemente 12.
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Die in Relation zur jeweiligen Seitenlänge des ersten und zweiten Führungselements 7 und 8 große Länge der Kontaktlinien 15, 16, 17 und 18 sorgt für eine zuverlässige Übertragung von Kräften zwischen dem ersten und zweiten Führungselement 7 und 8 und zwischen dem zweiten Führungselement 8 und der Befestigungsvorrichtung 9. Und zwar dies unter Vermeidung eines Verkippens der beiden Führungselemente 7 und 8, wie es bei den aus dem Stand der Technik vorbekannten Lagern aufgrund ihrer Konstruktion zu befürchten ist.
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Die Schnittdarstellungen des erfindungsgemäßen Lagers 5 gemäß den 3 und 5 zeigen, dass das erste Führungselement 7 eine Ausnehmung 21 zur Aufnahme eines Antriebselements 22 der Antriebseinheit 3 der Mischvorrichtung 1 aufweist. Dieses Antriebselement 22 ist als Exzenter 23 ausgebildet.
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Zur Übertragung von Antriebskräften auf das erste Führungselement 7 und die daran angeordnete Aufnahmevorrichtung 2 ist das Antriebselement 22 der Antriebseinheit 3 der Mischvorrichtung 1 in Gebrauchsstellung innerhalb der Ausnehmung 21 angeordnet. Somit werden Antriebsdrehmomente oder allgemein Antriebskräfte von der Antriebseinheit 3 über das Antriebselement 22 und schließlich über das erste Führungselement 7 in das Lager 5 eingebracht.
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Der Exzenter 23 bewirkt, dass die Rotationsachse R der Abtriebswelle 6 und die Längsachse L des ersten Führungselements 7 nicht aufeinander liegen, sondern relativ zueinander verschoben sind, wie es anhand 5 gut zu erkennen ist. Aufgrund der in 3 gewählten Seitenansicht ist hier dieser Versatz zwischen der Rotationsachse R und der Längsachse L nicht zu erkennen, da die Achsen hier hintereinander angeordnet sind. In den 1 und 2 ist daher aus Gründen der Darstellung jeweils nur eine der beiden Achsen L und R abgebildet.
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Die Befestigungsvorrichtung 9 ist als relativ zu dem ersten und dem zweiten Führungselement 7, 8 stillstehendes Gestell 24 ausgebildet. Bei einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Lagers 5 ist die Befestigungsvorrichtung 9 als Lagergehäuse mit einem Aufnahmeraum für das erste und das zweite Führungselement 7, 8 ausgebildet.
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Eine Besonderheit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers 5 besteht darin, dass es einstückig mit einem Gehäuse einer Mischvorrichtung 1 verbunden sein kann. Ferner ist es möglich, das erfindungsgemäße Lager 5 mittels eines Spritzgießverfahrens, vorzugsweise in einem Stück herzustellen. Dies vereinfacht die Herstellung des erfindungsgemäßen Lagers 5 erheblich.
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Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung 1 weist das erfindungsgemäße Lager 5 auf, bei dem die beiden Führungselemente 7, 8 vorgesehen sind. Zur Zwangsführung der Führungselemente 7, 8 und damit zur Zwangsführung der Aufnahmevorrichtung 2 der Mischvorrichtung 1 sind die Führungselemente 7, 8 über wenigstens ein bewegliches Verbindungselement 11 miteinander und das zweite Führungselement 8 über wenigstens ein bewegliches Befestigungselement 12 mit der Befestigungsvorrichtung 9, insbesondere mit einer Befestigungsvorrichtung 9 des Lagers 5, verbunden. Zur Erhöhung der Belastbarkeit und Tragfähigkeit des Lagers 5 und zur besseren Aufnahme von auf die Aufnahmevorrichtung 2 einwirkenden Gewichtskräften sind die beiden Führungselemente 7, 8 mit vertikalem Abstand zueinander angeordnet, wobei das wenigstens eine bewegliche Verbindungselement 11 und das wenigstens eine bewegliche Befestigungselement 12 so in Kraftflussrichtung angeordnet sind, dass sie als Stützen oder Kraftstützen dienen, über die auf die Aufnahmevorrichtung 2 einwirkende Gewichtskräfte abgeleitet und von dem Lager 5 und schließlich von dem Gehäuse 10 der Mischvorrichtung 1 aufgenommen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mischvorrichtung
- 1a
- Laborschüttler
- 2
- Aufnahmevorrichtung
- 2a
- Mikrotiterplatte
- 3
- Antriebseinheit
- 4
- Hohlraum von 1
- 5
- Lager
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- erstes Führungselement
- 8
- zweites Führungselement
- 9
- Befestigungsvorrichtung
- 10
- Gehäuse von 1
- 11
- bewegliches Verbindungselement
- 12
- bewegliches Befestigungselement
- 13
- Öffnung
- 14
- Befestigungsmittel, insbesondere Schraube
- 15
- Kontaktlinie zwischen 7 und 11
- 16
- Kontaktlinie zwischen 8 und 11
- 17
- Kontaktlinie zwischen 8 und 12
- 18
- Kontaktlinie zwischen 9 und 12
- 19
- Seiten von 7
- 20
- Seiten von 8
- 21
- Ausnehmung in 7
- 22
- Antriebselement
- 23
- Exzenter
- 24
- Gestell
- 25
- Zwischenraum zwischen 7 und 8
- L
- Längsachse von 7
- R
- Rotationsachse von 6
- PF.1
- Freiheitsgrad von 7
- PF.2
- Freiheitsgrad von 8
