DE102017126277B3

DE102017126277B3 - Prüfverfahren und Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102017126277B3
Application number: DE102017126277.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wild; Lothar Müller
Original assignee: Ma Micro Automation GmbH
Current assignee: Ma Micro Automation GmbH
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: WO2019091961A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Beurteilung des Verzugs eines langgestreckten Instrumententeils wie einer Pipettenspitze mittels einer Prüfvorrichtung sowie eine derartige Prüfvorrichtung, wobei das Instrumententeil an einer Halterung der Vorrichtung gehaltert und ausgerichtet wird, wobei mittels einer Messeinrichtung der Prüfvorrichtung ein Verzug des Instrumententeils als Lageabweichung eines vorbestimmter Bereichs des Instrumententeils von einer vordefinierten Solllage dieses Bereichs bei verzugfreiem Instrumententeil gemessen wird. Erfindungsgemäß wird das Instrumententeil mittels einer Anpresseinrichtung der Prüfvorrichtung mit Kraftbeaufschlagung gegen die Instrumententeilhalterung der Prüfvorrichtung angedrückt und die Messung der Lageabweichung zur Bestimmung des Verzugs des Instrumententeils erfolgt, nachdem das Instrumententeil mit einem Anpressdruck der Anpresseinrichtung gegen die Instrumententeilhalterung gedrückt wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung des Verzugs eines langgestreckten Instrumententeils wie einer Pipettenspitze sowie eine Prüfvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verzug eines langgestreckten Instrumententeils beeinträchtigt oftmals wesentlich die Anwendung desselben bzw. des mit dem Instrumententeil versehenen Instrumentes und ist für eine Qualitätskontrolle des Instrumententeils oftmals zwingend notwendig. So ist es beispielsweise bei Pipettenspitzen erforderlich, dass diese nur einen vergleichsweise geringen Verzug in Längsrichtung aufweisen dürfen, also eine nur geringe Abweichung von der geradlinigen Sollform. Derartige Pipettenspitzen werden beispielsweise im Bereich der Medizintechnik bei automatischen Pipetten eingesetzt, wobei das durch die Pipette appliziert Medium möglichst exakt an dem Auftragungsort aufzubringen ist, beispielsweise jeweils im Zentrum der Vertiefung einer Mikrotetraplatte. Auch vergleichsweise geringe Abweichungen von dem vorbestimmten Auftragungsort können unter Umständen die Resultate des durchgeführten Experimentes verfälschen oder zu einer unerwünschten Streuung der experimentellen Ergebnisse führen. Ferner kann ein unerwünschter Pipettenverzug unter Umständen auch die exakte Mengendosierung des dosierten Mediums beeinflussen. Insbesondere im Bereich der Medizintechnik sind daher nur vergleichsweise geringe Toleranzen in Bezug auf die geometrische Ausbildung des Instrumententeils wie einer Pipettenspitze zulässig, aber teilweise auch in anderen technischen Bereichen.
Andererseits ist es für gattungsgemäße Prüfverfahren in der Regel erwünscht, dass diese mit nur vergleichsweise geringem apparativem Aufwand aber zugleich auch schnell, exakt und mit hoher Reproduzierbarkeit durchgeführt werden können. Dies ist insbesondere bei automatisierten Prüfverfahren im Rahmen industrieller Herstellungsprozesse gewünscht.
Aus der EP 2913107 A1 ist ein Verfahren zur Beurteilung eines Pipettenspitzenverzugs bekannt, bei welchem der Verzug mittels Bilddaten erfasst wird. Hierbei werden in Bezug auf eine Pipettenspitzengruppe mit einer Mehrzahl von Pipettenspitzen erste und zweite Bilddaten der Pipettenspitzenenden und Pipettenspitzeneinlassöffnungen erfasst werden, wobei die Blickrichtungen der ersten und zweiten Bilderfassungsmittel einander entgegengesetzt sind, und wobei dann anhand der Abweichungsmaße der Pipettenspitzenauslassöffnungen ein Mittelwert der Abweichungsmaße ermittelt wird. Dieses Verfahren ist einerseits apparativ sehr aufwändig, da separate erste und zweite Bilderfassungsmittel erforderlich sind. Ferner hat sich die Bestimmung der Sollposition der Pipettenspitzenauslassöffnungen mittels der auf die Einlassöffnung des oberen Pipettenspitzenendes ausgerichteten zweiten Bilderfassungsmittel in der Praxis als teilweise schwierig oder fehlerbehaftet erwiesen. So überlagern sich die Toleranzen bei der Bestimmung der Solllage der Pipettenspitze mit den zweiten Bilderfassungsmitteln und die Toleranzen der Bestimmung der Istlage mittels der ersten Bilderfassungsmittel miteinander, was zu Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der tatsächlichen Abweichung des Pipettenspitzenverzugs führen kann. Ferner führen Ungenauigkeiten der Halterung der Pipettenspitze an derem Einlassende dazu, dass die zweiten Bilderfassungsmittel die Solllage nicht zuverlässig erfassen und die Pipettenspitze als Ausschluss gewertet wird oder der Messvorgang wesentlich erschwert wird.
Die US 2007/0094879 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Prüfung der Geradlinigkeit von diagnostischen und therapeutischen Nadeln, wobei eine Nadel rotierbar in eine Halterung einsetzbar ist, um die Nadel in allen Richtungen untersuchen zu können.
Die US 5,512,247 beschreibt ein Analysengerät, das folgende Komponenten enthält: eine waagerecht angeordnete Grundplatte auf der Primärgefäße und Sekundärgefäße angeordnet sind, eine durch eine Leitung mit einer Dosiervorrichtung verbundenen, aus einem elektrisch leitenden Material bestehenden Pipettiernadel zur Übertragung von jeweils einem vorbestimmten Flüssigkeitsvolumen von einem Primärgefäss bzw. zu einem Sekundärgefäss, eine Transportvorrichtung zum gesteuerten Transport der Pipettiernadel in drei zueinander senkrechten Richtungen (X- ,Y-, Z-Richtung), einen elektrisch leitenden Bezugskörper, der mit der Grundplatte mechanisch und elektrisch verbunden ist und in jeder der waagrechten Transportrichtungen zwei Aussenflächen hat, die senkrecht zur Transportrichtung angeordnet sind, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Dosiervorrichtung und der Transportvorrichtung, eine elektrische Schaltung zur Erfassung eines elektrischen Kontaktes zwischen der Spitze der Pipettiernadel und dem Bezugskörper, und eine mit der elektrischen Schaltung verbundene Anzeige, welche einen mit dieser Schaltung erfassten Kontakt zwischen der Pipettiernadel und dem Bezugskörper anzeigt, wenn die Nadel eine Krümmung aufweist, welche einen solchen Kontakt ermöglicht. Ferner sind Mittel zur Führung der Spitze der Pipettiernadel um den Bezugskörper entlang eines geschlossenen Weges vorgesehen, wobei der Weg eine Fläche umfasst, in der ein Querschnitt des Bezugskörpers in einer waagrechten Ebene enthalten ist, wobei die Spitze der Pipettiernadel parallel zur seitlichen Aussenfläche des Bezugskörpers und in einem bestimmten Abstand (d) davon geführt wird, welcher Abstand ein Mass für die zulässige Krümmung der Pipettiernadel in jeder der waagerechten Transportrichtungen (X- bzw. Y-Richtung) ist.
Die FR 1 413 261 beschreibt ein Verfahren zur Messung von Geradheit und Durchmesserschwankungen von Rohren und Stäben. Hierbei wird die Kapazität eines elektrischen Kondensators, der durch die Wandung des Stabes oder Rohres und durch mehrere Elektroden, die in einem bestimmten Abstand von diesem angeordnet sind, gebildet wird, was es erlaubt, Messungen in einer kurzen Zeit durchzuführen, ohne das Objekt zu beschädigen.
Die Schwierigkeiten der Bestimmung des Verzugs des langgestreckten Instrumententeils wird verstärkt, wenn dieses aus einem dunklen, insbesondere schwarzem Material besteht, da dann die Begrenzungsränder verschiedener Abschnitte des Instrumententeils optisch aufgrund mangelnden Kontrastes nur schwer erkennbar oder mittels Bilderfassungsmitteln nur schwer erfassbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein zuverlässiges Messverfahren für den Verzug langgestreckter Instrumententeile wie insbesondere Pipettenspitzen bereitzustellen, wobei das Verfahren schnell und zuverlässig und mit geringem Aufwand in Bezug auf die dafür erforderliche Prüfvorrichtung durchführbar ist. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Prüfvorrichtung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren und die Prüfvorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen jeweils aus den Unteransprüchen ergeben. Allgemein weist die Prüfvorrichtung die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Einrichtungen auf, sodass in Bezug auf die konstruktive Ausgestaltung der Prüfvorrichtung auch auf die Ausführungen zu der Durchführung des Verfahrens entsprechend Bezug genommen sei.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren derart ausgeführt, dass das Instrumententeil mittels einer Anpresseinrichtung, vorzugsweise einer Anpresseinrichtung der Prüfvorrichtung, mit Kraftbeaufschlagung gegen die Instrumententeilhalterung der Prüfvorrichtung angedrückt wird und dass die genannte Messung der Lageabweichung zur Bestimmung des Verzugs des Instrumententeils erfolgt, nachdem das Instrumententeil mit einem Anpressdruck bzw. einer Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen die Instrumententeilhalterung gedrückt wurde, vorzugsweise während das Instrumententeil mit einem Anpressdruck bzw. einer Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen die Instrumententeilhalterung gedrückt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit durch mechanische Kraftausübung eine besonders gut definierte Lage des Instrumententeils an der Halterung der Prüfvorrichtung bewirkt, so dass dann das in einem definierten Sitz an der Halterung angeordnete Instrumententeil der Messung unterzogen werden kann bzw. wird. Im Zuge der Erfindung hat sich herausgestellt, dass hierdurch auch der Verzug des Instrumententeils besonders zuverlässig und mit geringer Fehlertoleranz sowie auch mit hoher Reproduzierbarkeit bestimmt werden kann. Der Materialausschuss kann hierdurch ferner deutlich reduziert werden, da Fehlmessungen des Verzuges des jeweiligen Instrumententeils aufgrund eines nicht exakten Sitzes desselben an der Halterung minimiert werden.
Im Zuge der Erfindung hat es sich herausgestellt, dass auch der in der Halterung aufgenommene Bereich des Instrumententeils (d.h. der Haltebereich desselben) einen gewissen Verzug oder gewisse Unregelmäßigkeiten der Formgestalt in Abweichung von einem idealen Instrumententeil (ohne derartige Abweichungen von der Sollgestalt) aufweisen kann. Diese Abweichungen der Sollform können beispielsweise einen gewissen Verzug des Instrumententeils in dessen Längsrichtung darstellen, so dass der Haltebereich also von der geradlinigen Sollform abweicht. Diese Abweichungen können aber auch beispielsweise lokale Ausbauchungen am Haltebereich des Instrumententeils darstellen oder gewisse Änderungen der Querschnittsgestalt, beispielsweise eine nichtrunde wie z.B. ovale Querschnittsform anstelle eines kreisförmigen Querschnittes gemäß der Sollgestalt des Haltebereichs des Instrumententeils, oder bspw. ein gegenüber der Sollgestalt vergrößerter Querschnitt bzw. Durchmesser und dergleichen. Diese Abweichungen von der Sollgestalt können dazu führen, dass das Instrumententeil ohne die zuvor ausgeübte Anpresskraft mittels der Anpresseinrichtung nicht seine Solllage an der Halterung während des Messvorganges einnimmt. Dem wird jedoch erfindungsgemäß durch die mittels der Anpresseinrichtung auf das Instrumententeil ausgeübte Anpresskraft vor und/oder während des Messvorganges entgegengewirkt, wodurch sich die genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben. Entsprechendes ergibt sich, wenn das Instrumententeil zunächst verkantet von der Halterung aufgenommen wird, wobei dann erfindungsgemäß die Verkantung durch Anpressen des Instrumententeils gegen die Halterung aufgehoben wird und das Instrumententeil in seine Solllage gedrückt wird. Ist das in die Halterung eingesetzte Instrumententeil bspw. verkantet oder wird das Instrumententeil durch den Anpressdruck bzw. die Anpresskraft plastisch deformiert oder erfolgt die Rückstellung eines elastisch deformierten Instrumententeils ausreichend langsam, so kann es bereits ausreichend sein, das Instrumententeil nur vor dem Messvorgang an die Halterung anzudrücken um die genannten Vorteile zu erzielen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders vorteilhaft bei Instrumententeilen anwendbar, welche plastisch oder elastisch verformbar sind, so dass durch die Anpresskraft der Haltebereich des Instrumententeils sich der Halterung der Prüfvorrichtung anpasst. Das Instrumententeil ist somit vorzugsweise unter der Anpresskraft der Anpresseinrichtung plastisch oder elastisch deformierbar. Insbesondere kann das Verfahren bei Instrumententeilen aus einem Kunststoffmaterial eingesetzt werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren bei im Spritzguss- oder Extrusionsverfahren hergestellten Instrumententeilen angewandt werden (insbesondere Kunststoffteilen), bei welchen sich aufgrund der Schrumpfung des Instrumententeils während dessen Abkühlung auf Raumtemperatur und/oder aufgrund Toleranzen oder Ungenauigkeiten der Herstellung Abweichungen der Ist- von der Sollgestalt des Instrumententeils ergeben können. Die genannte elastische oder plastische Verformbarkeit im Haltebereich des Instrumententeils oder auf im gesamten Instrumententeil gegeben sein.
Ferner sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung besonders geeignet, auch den Verzug von dunklen, insbesondere schwarzen, Instrumententeilen zuverlässig zu erkennen bzw. zu bestimmen.
Im Rahmen der Erfindung sei allgemein der „Haltebereich“ des Instrumententeils als der Haltebereich des Instrumententeils an der Halterung der Prüfvorrichtung verstanden. Als „Befestigungsbereich“ des Instrumententeils sei allgemein der Bereich zur Befestigung des Instrumententeils an dem Instrument verstanden, also bspw. an einer Pipette.
Als „langgestrecktes Instrumententeil“ im Sinne der Erfindung sei insbesondere ein solches verstanden, bei welchem die Länge des Instrumententeils größer/gleich dem Faktor 3 oder größer/gleich dem Faktor 5 oder größer/gleich dem Faktor 10 des Außendurchmessers des Instrumententeils entspricht, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Allgemein im Rahmen der Erfindung sei anstelle eines „Anpressdruckes“, insbesondere eines „vorbestimmten Anpressdruckes“ entsprechend auch eine „Anpresskraft“ oder „vordefinierte Anpresskraft“ verstanden.
Besonders bevorzugt wird bei dem Verfahren das Instrumententeil in Schaftlängsrichtung eines Schaftes des Instrumententeils gegen die Instrumentenhalterung der Prüfvorrichtung angedrückt, so dass die genannte Messung der Lageabweichung zur Bestimmung des Verzugs nach diesem Andrücken oder während des Andrückens des Instrumententeils an die Halterung durchgeführt werden kann oder durchgeführt wird. Die Schaftlänge kann größer/gleich dem Faktor 3 oder größer/gleich dem Faktor 5 oder größer/gleich dem Faktor 10 des Außendurchmessers des Instrumententeils entsprechen, ohne hierauf beschränkt zu sein. Der Schaft kann ein Hohlschaft sein, welcher sich leicht verziehen kann. Insbesondere kann der Schaft in seiner Sollgestalt geradlinig gestreckt sein.
Besonders bevorzugt wird das Instrumententeil während des Messvorganges mittels der Anpresseinrichtung gegen die Instrumententeilhalterung mit einem Anpressdruck bzw. einer Anpresskraft gedrückt, so dass während des Messvorganges ein sicherer und exakter definierter Sitz des Instrumententeils an der Halterung sichergestellt ist, insbesondere, wenn das angedrückte Instrumententeil Rückstellkräfte entgegen der Andruckrichtung ausübt, welche den exakten Sitz verändern könnten. Vorzugsweise wird bei Einleitung und während des gesamten Messvorganges das Instrumententeil mittels der Anpresseinrichtung gegen die Instrumententeilhalterung mit einem Anpressdruck bzw. einer Anpresskraft gedrückt, wodurch das Verfahren besonders zuverlässig ist.
Vorzugsweise wird vor Durchführung des Messvorganges überprüft, dass die das Instrumententeil mittels der Anpresseinrichtung mit einem vordefinierten Anpressdruck bzw. vordefinierten Anpresskraft gegen die Instrumententeilhalterung gedrückt wird, bevor die Messung freigegeben oder durchgeführt wird. Die Überprüfung erfolgt vorzugsweise mittels eines Messwertaufnehmers, welcher den Anpressdruck bzw. die Anpresskraft des Instrumententeils gegen die Halterung misst, so dass die Einhaltung des Anpressdruckes bzw. der Anpresskraft unabhängig von anderen Verfahrensparametern bestimmt und das Verfahren besonders zuverlässig ist. Alternativ kann auch eine derart konfigurierte Anpresseinrichtung eingesetzt werden, welche den von dieser auf das Instrumententeil ausgeübten Anpressdruck bzw. Anpresskraft anzeigt, bspw. aufgrund einer Messung dieses Anpressdruckes oder dieser Anpresskraft oder lediglich aufgrund des Erreichens des eingestellten Sollwertes der Anpresseinrichtung, - was sich jedoch verschiedentlich als weniger zuverlässig und weniger reproduzierbar erwiesen hat, da die genannte Anpresskraft bzw. Anpressdruck gegen die Halterung nicht unmittelbar gemessen wird, wodurch auch andere Einflussgrößen, welche die Genauigkeit der Verfahrensdurchführung und Reproduzierbarkeit beeinflussen können, ausgeschlossen werden können. Die Auslösung des Messvorganges kann dann allgemein erfolgen, wenn die Überprüfung positiv in Erfüllung der Sollgröße des Anpressdruckes ist. Die Überprüfung kann gegebenenfalls auch zusätzlich oder alternativ während und/oder nach Beendigung des Messverfahrens erfolgen. Zur Überprüfung können die unten beschriebene Anzeige oder Steuerung verwendet werden.
Allgemein kann beispielsweise der Anpressdruck bzw. die Anpresskraft des Instrumententeils gegen die Halterung auch dadurch erzeugt werden, dass ein Gewicht auf das Instrumententeil gelegt wird, welches dasselbe gegen die Halterung drückt.
Vorzugsweise weist die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Messeinrichtung eine Anzeige oder Steuerung auf, wobei in Abhängigkeit von dem Anpressdruck bzw. der Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil die Messeinrichtung zur Durchführung eines Messvorganges freigegeben oder zur Durchführung einer Messung aktiviert wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass vor und/oder während des Messvorganges das Instrumententeil den vorbestimmten Anpressdruck bzw. Anpresskraft erfährt, wobei die Messung bspw. vermittels der Anzeige manuell oder vermittels der Steuerung automatisiert durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise wird zur Ausführung des Verfahrens in Abhängigkeit von dem Anpressdruck oder Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil mittels einer Signalübertragungseinrichtung der verwendeten Prüfvorrichtung von der Signalübertragungseinrichtung ein Signal zu der Messeinrichtung bzw. zu deren Steuerung übertragen, wobei die Messung des Verzugs des Instrumententeils durchgeführt oder die Messeinrichtung zur Durchführung einer solchen Messung aktiviert wird, wenn die Messeinrichtung von der Signalübertragungseinrichtung ein derartiges Signal empfängt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Instrumententeil mit einem ausreichenden, vorzugsweise einem vorbestimmten, Anpressdruck bzw. Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen die Halterung gedrückt wird, wenn der Verzug mittels der Messeinrichtung gemessen wird. Die Aktivierung der Messeinrichtung aufgrund des genannten Signalempfangs bedeutet, dass der Messvorgang selber unabhängig von dem Zeitpunkt des Signalempfanges ausgelöst werden kann, beispielsweise manuell oder mittels einer Messung mit einer gewissen, vorzugsweise vordefinierten, Zeitverzögerung zu dem Zeitpunkt des Signalempfangs. Alternativ kann der Messvorgang des Verzugs unmittelbar, bspw. automatisiert, ausgeführt werden, wenn die Messeinrichtung das genannte Signal von der Signalübertragungseinrichtung empfängt. Der genannte Signalempfang kann durch eine entsprechende Anzeige der Prüfvorrichtung angezeigt werden, beispielsweise eine optische und/oder akustische Anzeige, einschließlich einer Anzeige einer Datenverarbeitungseinrichtung der Messeinrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auch automatisiert im Rahmen des industriellen Herstellungsprozesses des Instrumententeils oder anhand einzelner Stichproben durchgeführt werden.
Nach einer Variante wird das Verfahren bevorzugt derart ausgeführt, dass die Signalübertragungseinrichtung ein Signal an die Messeinrichtung bzw. deren Steuerung zur Aktivierung oder Durchführung eines Messvorganges übersendet, wenn die Anpresseinrichtung mit einem vorbestimmten Anpressdruck oder einer vorbestimmten Anpresskraft das Instrumententeil gegen die Halterung drückt, bspw. mit einem vorgegebenen konstanten Sollwert. Der Anpressdruck oder Anpresskraft bzw. der entsprechende vorbestimmte Sollwert kann hierbei in Abhängigkeit von der Ausbildung des Instrumententeils bestimmt sein, insbesondere in Abhängigkeit von dessen Formgestalt und/oder plastischen und/oder elastischen Eigenschaften. Hierdurch kann ein sicherer Sitz des Instrumententeils während des Messvorganges sichergestellt werden. Der Sollwert kann bspw. empirisch festgelegt sein, wozu bspw. untersucht wird, ob sich bei einer vorgegeben Reihe von Anpressdruck-Istwerten oder Anpresskraft-Istwerten unterschiedlicher Größe Auswirkungen auf die Genauigkeit der Messung des Verzugs einer vorgegeben Gruppe von Instrumententeilen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben, wobei der tatsächliche Verzug der einzelnen Instrumenteile der Gruppe durch ein anderes Messverfahren, bspw. mittels einer mechanischen Abtasteinrichtung, gemessen wird - gegebenenfalls mit vorhergehender Kalibrierung der Messeinrichtung mittels eines verzugfreien Instrumententeils als Standard, wie weiter unten beschrieben. Die Anpresskraft des Instrumententeils gegen die Halterung kann beispielsweise im Bereich von 0,25 - 20 N oder bis 10 N, vorzugsweise 1 - 5 N, insbesondere im Bereich von 2 - 3 N betragen, ohne hierauf beschränkt zu sein. Dies hat sich für viele Anwendungsfälle als besonders bevorzugt erwiesen, insbesondere wenn Instrumententeile aus einem plastisch oder elastisch deformierbarem Kunststoffmaterial bestehen. Der Anpressdruck des Instrumententeils gegen die Halterung kann sich aus der oben genannten Anpresskraft ergeben, wobei die zur Bestimmung des Druckes heranzuziehende Fläche die Querschnittsfläche des Instrumententeils ist, deren Begrenzung gegen die Halterung gedrückt wird.
Nach einer Alternative kann das Messverfahren derart durchgeführt werden, dass die Signalübertragungseinrichtung ein Signal an die Messeinrichtung sendet, wenn die Anpresseinrichtung in Abhängigkeit eines sich ändernden Anpressdruckes bzw. sich ändernden Anpresskraft das Instrumententeil gegen die Halterung drückt und hierbei die Lageveränderung eines vordefinierten Bereichs des Instrumententeils in Abhängigkeit von dem Anpressdruck bzw. Anpresskraft einer vorbestimmten Kennlinie folgt. Der genannte vordefinierte Bereich des Instrumententeils kann hierbei insbesondere der der Halterung gegenüberliegende Endbereich des Instrumententeils sein, insbesondere das der Halterung gegenüberliegende Ende des Instrumententeils, beispielsweise im Falle einer Pipettenspitze der Bereich der Auslassöffnung derselben oder das Auslassende oder die Auslassöffnung der Pipettenspitze aber bspw. auch eine Einlassöffnung wie z.B. Pipettenspitzeneinlassöffnung, der Befestigungsbereich des Instrumententeils o.dgl. Entsprechendes gilt für andere Instrumententeile, insbesondere solche mit einem Auslassende an einem Endbereich derselben. So hat sich im Zuge der Erfindung herausgestellt, dass in Abhängigkeit des Ausmaßes des Verzugs eines Instrumententeils von dessen Sollgestalt unterschiedliche Anpressdrücke bzw. -kräfte erforderlich sind, um das Instrumententeil in seiner Solllage für die Messung an der Halterung zu positionieren. Ist beispielsweise nur ein geringer Verzug des Haltebereichs des Instrumententeils an der Prüfvorrichtung gegeben, so ist bei einer gegebenen Verformbarkeit des Instrumententeils nur eine geringere Anpresskraft bzw. Anpressdruck erforderlich, um dieses in seiner vordefinierten Solllage an der Halterung der Prüfvorrichtung zu positionieren. Bei stärkerem Verzug ist eine höhere Anpresskraft bzw. Anpressdruck der Anpresseinrichtung erforderlich. Hat das Instrumententeil seine Solllage an der Halterung unter Einwirkung der Anpresskraft bzw. dem Anpressdruck der Anpresseinrichtung gefunden, so ändert sich die Lage des Instrumententeils an der Halterung nicht mehr und die genannte Kennlinie folgt einem Plateau. Eine derartige Durchführung des Verfahrens zeigt somit zugleich an, welches Ausmaß des Verzugs des Instrumententeils an dessen Haltebereich gegeben ist, was im Rahmen der Qualitätssicherung wertvolle Informationen zu der Qualität der Instrumententeils oder des Herstellungsverfahrens liefern kann.
Vorzugsweise wird das Instrumententeil zur Messung des Verzugs in eine Halterung der Prüfvorrichtung eingesetzt, welche ohne Einwirkung der Anpresseinrichtung auf das Instrumententeil dieses spielfrei in der Halterung haltert, vorzugszugsweise seitlich spielfrei, besonders bevorzugt unter Ermöglichung einer Lageveränderung des Instrumententeils in dessen Längsrichtung gegenüber der Halterung, bspw. entgegen der Schwerkraftrichtung. Vorzugsweise ist das Instrumententeil hierbei in allen Richtungen senkrecht zu dessen Längsrichtung spielfrei in der Halterung gehaltert, wozu die Halterung das Instrumententeil vollumfänglich umgeben kann, vorzugsweise unter vollumfänglicher Anlage an diesem, wodurch auch bei einem Verzug des Haltebereichs des Instrumententeils sich unter Einwirkung der Anpresskraft bzw. des Anpressdruckes eine gut definierte Positionierung des Instrumententeils an der Halterung ergibt.
Vorzugsweise ist ohne Einwirkung der Anpresseinrichtung auf das Instrumententeil dieses formschlüssig, besonders bevorzugt ausschließlich formschlüssig, in der Halterung gehaltert. Anschließend zu der formschlüssigen Halterung des Instrumententeils in der Halterung wird das Instrumententeil dann mittels der Anpresseinrichtung gegen die Halterung gedrückt. Dies ermöglicht vermittels der Kraftbeaufschlagung des Instrumententeils durch die Anpresseinrichtung eine einfache und schnelle Positionierung des Instrumententeils an der Halterung, wobei der Sitz des Instrumententeils an der Halterung während der Messung des Verzugs durch das Anpressen der Anpresseinrichtung an das Instrumententeil dieses in eine definierte Lage überführt wird, in welcher ein etwaiger Verzug des Haltebereichs des Instrumententeils aufgrund des Anpressens der Anpresseinrichtung zumindest teilweise oder vollständig entgegengewirkt wird. Ferner wird hierdurch bis auf den etwaigen Verzug des Instrumententeils dem Anpressdruck bzw. der Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil keine Gegenkraft entgegengesetzt, also eine besonders definierte Halterung zur Messung erzielt. Ferner kann hierdurch das Instrumententeil zur Anordnung an die Halterung einfach lose in diese eingesetzt werden und wird dann durch die den genannten Anpressdruck bzw. Anpresskraft in seiner definierte Solllage überführt und/oder in dieser fixiert.
Vorzugsweise ist der Haltebereich des Instrumententeils an der Halterung an einem Endbereich des Instrumententeils angeordnet, dieser kann dem Endbereich des Instrumententeils, dessen Lageabweichung von der Solllage des Instrumententeils mittels einer Positionserfassungseinrichtung wie insbesondere einer Bilderfassungseinrichtung gemessen wird, gegenüberliegend sein. Vorzugsweise ist der Haltebereich des Instrumententeils an der Halterung der Prüfvorrichtung im Bereich des Befestigungsbereiches des Instrumententeils zur Festlegung desselben an dem zugeordneten Instrument gegeben, bspw. benachbart zu diesem. Hierdurch kann das Instrumententeil während der Messung exakt und vordefiniert ausgerichtet werden, so dass der Verzug mit geringer Messtoleranz und besonders reproduzierbar messbar ist. Der genannte Befestigungsbereich weist zumeist auch eine erhöhte mechanische Stabilität auf, so dass die Anpresseinrichtung vorzugsweise gegen den Befestigungsbereich angedrückt wird.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren derart durchgeführt, dass vermittels der Anpresskraft bzw. dem Anpressdruck des Instrumententeils an die Halterung das Instrumententeil mit einem Anschlag gegen die Halterung gedrückt wird, wodurch eine besonders exakte Positionierung des Instrumententeils beim Andrücken gegen die Halterung ergibt. Hierbei kann durch den Anpressdruck bzw. die Anpresskraft das Instrumententeil in dessen Längsrichtung um ein gewisses Ausmaß in die Halterung eingepresst werden, bis der genannte Anschlag des Instrumententeils mit der Halterung zur Anlage kommt. Hierdurch ist ein besonders gut definierter Sitz des Instrumententeils während des Messvorganges gegeben. Ein derartiger Anschlag des Instrumententeils kann beispielsweise ein Teilbereich des Befestigungsbereichs des Instrumententeils an dem zugeordneten Instrument darstellen, beispielsweise ein Ringflansch des Instrumententeils, mit welchem dieses an dem Instrument festgelegt wird.
Vorzugsweise wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren das Instrumententeil lose in die Halterung der Prüfvorrichtung eingesetzt und in Schwerkraftrichtung bzw. in einer Längsrichtung des Instrumententeils an dieser gesichert, wozu beispielsweise der Haltebereich des Instrumententeils einen größeren Durchmesser als die Aufnahme der Halterung für das Instrumententeil aufweist, wobei anschließend zu einer derartigen Anordnung des Instrumententeils dieses mittels der Anpresseinrichtung gegen die Halterung gedrückt wird. Hierdurch ist eine einfache Bestückung der Halterung mit den Instrumententeilen gegeben und durch die anschließende Einwirkung der Anpresseinrichtung an die Instrumententeile mit Kraftbeaufschlagung gegen die Halterung ein vorbestimmter und definierter Sitz der Instrumententeile an der Halterung verwirklicht, wodurch die nachfolgende Messung des Verzugs der Instrumententeile besonders zuverlässig und reproduzierbar durchgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt wird das Instrumententeil in einer Halterung eingesetzt, welche dieses bzw. einen Schaft des Instrumententeils an zwei voneinander in Längsrichtung des Schaftes beanstandeten Haltebereichen haltert. Hierdurch ist bereits bei lose, d.h. ohne Kraftbeaufschlagung durch die Anpresseinrichtung, in der Halterung eingesetztem Instrumententeil eine Vorzugsorientierung des Instrumententeils unter formschlüssiger, besonders bevorzugt ausschließlich formschlüssiger, Halterung des Instrumententeils in der Halterung gegeben. Bei Druckausübung der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil wird dieses dann in seine Sollposition in der Halterung überführt, um den Messvorgang durchführen zu können, wobei durch die beiden Haltebereiche auch bei Druckausübung die Ausrichtung in der Vorzugsrichtung erhalten bleibt. Die beiden voneinander in Längsrichtung des Schaftes beabstandeten Haltebereiche der Halterung weisen somit jeweils vorzugsweise einen Querschnitt auf, welcher an den Querschnitt eines verzugsfreien Instrumententeils in dem jeweiligen Haltebereich angepasst ist, um diesen seitlich spielfrei in einer vordefinierten Richtung an dem jeweiligen Haltebereich zu haltern. Durch die Anordnung der Haltebereiche zueinander, welche vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet sind, erfolgt dann zugleich die definierte Ausrichtung des Instrumententeils an der Halterung. Allgemein im Rahmen der Erfindung wird vorzugsweise durch das Andrücken des Instrumententeils gegen die Halterung dieses in der Halterung zentriert, bspw. bei konischem oder sich in Längsrichtung des Teils verjüngendem Haltebereich des Instrumententeils und korrespondierend hierzu ausgebildeter Halterungsaufnahme. Durch die beiden voneinander beabstandeten Haltebereiche ist zudem die Gesamtanlagefläche der Halterung an dem Instrumententeil vergleichsweise gering, so dass auch bei gegebenem Anpressdruck des Instrumententeils an die Haltebereiche nur vergleichsweise geringe Deformationskräfte auf das Instrumententeil ausgeübt werden, auch wenn sich beispielsweise ein verzogener Bereich des Instrumententeils über einen größeren Teil der Längsrichtung desselben erstreckt. Auch für diesen Fall muss das Instrumententeil nur über einen vergleichsweise geringen Teil dessen Längserstreckung an die Formgestalt der Halterungsaufnahme angepasst werden, um die Messung durchführen zu können, wodurch sich die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Messverfahrens weiter erhöht. Ferner ist hierdurch die Halterungsaufnahme auch besonders einfach herstellbar, insbesondere, wenn sich der Haltebereich des Instrumententeils über die Längsrichtung der Halterungsaufnahme (welche parallel zur Längsachse des in der Halterung aufgenommenen Instrumententeils verläuft), beispielsweise wenn das Instrumententeil in seinem Halterungsbereich konisch oder allgemein nicht-zylindrisch ausgebildet ist. So kann die Halterungsaufnahme hierzu beispielsweise aus zwei Lochblechen mit unterschiedlichem Lochdurchmesser ausgebildet sein, wobei die Lochungen koaxial zueinander angeordnet sind. Gegebenenfalls können auch mehr als zwei voneinander in Längsrichtung des Schaftes beabstandete Haltebereiche an der Halterung vorgesehen sein, besonders bevorzugt genau zwei. Der Abstand der beiden Haltebereiche zueinander in Instrumententeillängsrichtung ist vorzugsweise wesentlich kleiner als die Länge des Instrumententeils, beispielsweise ≤ 25 % oder ≤ 15%, vorzugsweise ≤ 10 % oder ≤ 5 % desselben oder dessen Schaftlänge.
Nach einer weiteren Variante kann die Halterung der Messeinrichtung für das Instrumententeil einen Haltedorn aufweisen, auf welchen das Instrumententeil aufgesetzt wird, um dieses während der Messung in Bezug auf die Positionserfassungseinrichtung wie bspw. einer Bilderfassungseinrichtung auszurichten. Der Haltedorn greift hierbei vorzugsweise in eine Ausnehmung des Instrumententeils ein, beispielsweise einen Durchgangskanal desselben, z.B. den Durchlasskanal einer Pipettenspitze. Vorzugsweise ist bei der Messung das Instrumententeil form- und/oder kraftschlüssig auf dem Haltedorn gehaltert, besonders bevorzugt nur formschlüssig, abgesehen von dem Andrücken der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil vor und/oder während der Messung des Verzugs. In Bezug auf die Ausbildung des Haltedorns können die Ausführungen zu der Halterung allgemein entsprechend gelten, insbesondere auch zu der Anordnung von zwei voneinander in Längsrichtung des Schaftes beabstandeten Haltebereichen.
Ferner wird bevorzugt eine Bilderfassungseinrichtung eingesetzt, deren optische Achse während der Messung des Verzugs parallel, vorzugsweise koaxial, zu der Längsachse, beispielsweise Schaftlängsachse, des in der Halterung gehalterten Instrumententeils ausgerichtet ist. Hierdurch ist der apparative Aufwand der entsprechenden Prüfvorrichtung vergleichsweise gering und gleichzeitig der Verzug des Instrumententeils mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bestimmbar. Ferner können hierdurch die Bilderfassungseinrichtung und die Anpresseinrichtung zum Andrücken des Instrumententeils gegen die Halterung aneinander gegenüberliegenden Endbereichen des Instrumententeils angeordnet sein, so dass die Anordnung der Anpresseinrichtung an einem Ende des Instrumententeils nicht durch eine etwaige zweite Bilderfassungseinrichtung in diesem Bereich behindert wird.
Eine Bilderfassungseinrichtung ist messtechnisch und in Bezug auf ein Produktionsverfahren der Massenfertigung besonders bevorzugt. Allgemein kann die Messeinrichtung anstatt einer Bilderfassungseinrichtung auch eine andere Positionserfassungseinrichtung aufweisen, welche die Ist-Position des vorbestimmten Bereich des Instrumententeils erfasst, um die Lageabweichung von der vordefinierten Solllage in Hinblick auf einen etwaigen Verzug bestimmen zu können. Die Positionserfassungseinrichtung kann bspw. ein Koordinatensystem aufweisen, wobei die Solllage des vorbestimmten Bereichs des Instrumententeils wie bspw. einer Pipettenspitze im Ursprung des Koordinatensystems liegen kann. Das Koordinatensystem kann bspw. ein x-y-Koordinatensystem oder ein anderes Koordinatensystem mit zwei oder ggf. mehr Koordinaten sein. Die Koordinaten der Ist-Lage des vorbestimmten Bereichs können bspw. durch geeignete Sensoren oder Taster ermittelt werden, bspw. auch durch Liniensensoren.
Ferner umfasst das Verfahren, dass ein verzugfreies Instrumententeil bereitgestellt wird, welches also keine Abweichungen von der Sollgestalt des Instrumententeils aufweist und somit als Standard bzw. zur Definition des verzugfreien Nullpunktes eingesetzt werden kann. Diese Variante ist auch allgemein in einem Verfahren bzw. Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10 vorteilhaft. Das verzugfreie Instrumententeil kann somit zur Kalibrierung der Messeinrichtung zur Bestimmung des Verzugs eines zu untersuchenden Instrumententeils verwendet werden, vorzugsweise wird auch das verzugfreie Instrumententeil vor und/oder während der Messung des Verzugs durch die Anpresseinrichtung gegen die Halterung gedrückt, so dass die Messung des verzugfreien Instrumententeils als Standard und der Instrumententeile, deren Verzug zu bestimmen ist, unter gleichen Messbedingungen untersucht werden. Das zur Kalibrierung benutzte Instrumententeil muss nicht zwingend durch dasselbe Herstellungsverfahren hergestellt werden, wie die in Bezug auf den Verzug zu untersuchenden Instrumententeile. Es versteht sich, dass das Kalibrierungs-Instrumententeil durch geeignete mechanische Nachbearbeitung und Messverfahren in Bezug auf dessen Formgestalt wie beispielsweise mittels geeigneter Abtasteinrichtungen in seiner Sollform herstellbar ist. Der Verzug kann dann bspw. bestimmt sein als der Abstand der Lage des freien Endes des untersuchten Instrumententeils (also das von der Halterung weiter beabstandete freie Ende) gegenüber dem verzugfreien Standard, was allgemein im Rahmen der Erfindung gelten kann.
Vorzugsweise weist das in Bezug auf den Verzug zu untersuchende Instrumententeil einen Schaft auf, welcher sich über einen größeren Teil der Länge des Instrumententeils erstreckt, beispielsweise um ≥ 25 % oder ≥ 50 % oder ≥ 75 % oder auch ≥ 80 % der Länge desselben. Der Schaft kann als Hohlschaft ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Pipettenspitze, gegebenenfalls auch als massiver Schaft. Der Schaft des Instrumententeils kann eine konische Form aufweisen oder konische Längsabschnitte umfassen, gegebenenfalls auch eine zylindrische oder auch andere Form aufweisen. Der Verzug kann in Bezug auf ein freies Ende des Schaftes bestimmt werden.
Zur Durchführung des Messverfahrens kann eine Prüfvorrichtung mit Mehrfachhalterung eingesetzt werden, um eine Mehrzahl von Instrumententeilen gleichzeitig in Bezug auf deren Verzug zu vermessen. Die Mehrzahl von Instrumententeilen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders einfach und schnell an der Halterung gehaltert werden, bspw. lose oder nur formschlüssig, z.B. unter oder nur unter Schwerkrafteinwirkung, bevor diese mittels der Anpresseinrichtung gegen die Halterung gedrückt werden, und anschließend einzeln oder gruppenweise vermessen werden. Hierzu kann in Art eines revolvierenden Mechanismus jeweils ein einzelnes gehaltertes Instrumententeil der Anpresseinrichtung zugeführt werden, beispielsweise in dem die Halterung derart lageverändert wird, beispielsweise in Längsrichtung einer Halterung verschoben oder die Halterung verdreht wird, dass jeweils ein einzelnes an der Halterung gehaltertes Instrumententeil an der Messeinrichtung positioniert und dann der Messvorgang durchgeführt wird. Alternativ können bei Anwendung der Mehrfachhalterung auch mehrere Instrumententeile gleichzeitig durch eine entsprechend konstituierte Messeinrichtung in Bezug auf den Verzug des jeweiligen Instrumententeils vermessen werden, beispielsweise dadurch, dass entsprechend der Anzahl der an der Halterung gehalterten Instrumententeile eine eben solche Anzahl von Bilderfassungseinrichtungen an der Messeinrichtung vorgesehen ist. Die Anpresseinrichtung kann hierbei derart ausgebildet sein, dass diese jeweils ein einzelnes oder mehrere oder sämtliche der an der Halterung angeordneten Instrumententeile kraftbeaufschlagt und gegen die Halterung andrückt, bspw. zeitgleich oder nacheinander, wozu die Anpresseinrichtung bspw. einen geeigneten Stempel aufweisen kann. Die Halterung kann hierbei lageveränderlich ausgebildet sein, bspw. mit einem Schlitten, um jeweils ein einzelnes Instrumententeil aus der Gruppe von mehreren Teilen an der Bilderfassungseinrichtung zur Vermessung anzuordnen. Beispielsweise kann die Anpresseinrichtung auch in Form oder in Art einer Kurvenscheibe ausgebildet sein, wobei unter Bewegung wie beispielsweise unter Rotation oder translativer Bewegung der Kurvenscheibe jeweils ein einzelnes oder eine Gruppe von Instrumententeilen gegen die Halterung gedrückt wird und in Bezug auf diese Instrumententeile dann der Messvorgang durchgeführt wird. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für eine Qualitätsüberwachung der Instrumententeile im Zuge eines industriellen Herstellungsprozesses geeignet.
Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet, um in einen industriellen Produktionsprozess zur Herstellung der Instrumententeile integriert zu werden. Die in einem Formgebungsverfahren wie beispielsweise Spritzguss- oder Extrusionsverfahren, hergestellten Instrumententeile können durch übliche Transportvorrichtungen einfach der Halterung der Messeinrichtung zugeführt werden. Die Zuführung kann unmittelbar von der Formgebungsvorrichtung zu der Halterung erfolgen oder es können die von dem Formgebungsverfahren hergestellten Instrumententeile zunächst in einer Sammeleinrichtung gesammelt und dann vereinzelt werden und mittels einer geeigneten Transporteinrichtung der Messeinrichtung zugeführt werden, wobei sich dies jeweils auch auf eine Gruppe von Instrumententeilen beziehen kann. Dadurch, dass die Instrumententeile vor Einsatz der Anpresseinrichtung lediglich formschlüssig in der Halterung, gegebenenfalls auch umfassend eine Mehrfachhalterung, positioniert werden, kann die Halterung besonders einfach und schnell mit den Instrumententeilen bestückt werden. Beispielsweise können hierzu die Instrumententeile mittels einer Vereinzelungseinrichtung unter Schwerkrafteinwirkung der Halterung zugeführt werden, beispielsweise mittels einer einfachen Rutsche, über welche die Instrumententeile geführt in die Halterung einrutschen und an dieser formschlüssig gehaltert werden, wozu die auf die Instrumententeile einwirkende Schwerkraft ausreichen kann, vorzugsweise ohne oder gegebenenfalls unter Heranziehung weiterer Positionierungsschritte oder Positionierungsmittel zur Anordnung der Instrumententeile an der Halterung. Nachfolgend zu der formschlüssigen Anordnung der Instrumententeile an der Halterung der Prüfvorrichtung können dann die Instrumententeile mittels der Anpresseinrichtung gegen die Halterung gedrückt und in ihre Sollposition gebracht werden, um mittels der Messeinrichtung in Bezug auf den Verzug derselben vermessen zu werden.
Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Merkmale des Ausführungsbeispiels können auch unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander allgemein im Rahmen der Erfindung verwirklicht sein.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 1 zur Beurteilung des Verzugs eines langgestreckten Instrumententeils 2 wie einer Pipettenspitze zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 zeigt die Ansicht eines Instrumententeils in dessen Längsrichtung mit Verzug.
Die Vorrichtung 1 weist eine Halterung 3 für das Instrumententeil 2 auf, mittels welcher das an dieser gehalterte Instrumententeil 2 mit seiner Längsrichtung zumindest im Wesentlichen entlang einer vordefinierten Vorzugsrichtung der Vorrichtung 1 ausrichtbar ist, bspw. in Schwerkraftrichtung. Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Messeinrichtung 5 auf, welche den Verzug des Instrumententeils als Lageabweichung eines vorbestimmten Bereichs des in der Halterung 3 gehalterten Instrumententeils von einer vordefinierten Solllage dieses Bereichs bei verzugfreiem Instrumententeil misst. Der vorbestimmte Bereich, anhand dessen der Verzug gemessen ist, ist in diesem Beispiel das der Halterung gegenüberliegende freie Ende des Instrumententeils, im Fall einer Pipettenspitze das Auslassende bzw. die Auslassöffnung. Das Instrumententeil 2 weist hierbei einen Befestigungsbereich 2a zur Festlegung an dem zugehörigen Instrument wie einer Pipette auf sowie einen langgestreckten Schaft 2b, der wie im Falle einer Pipettenspitze einen Hohlschaft darstellen kann, und somit eine Einlassöffnung 2c und am freien Ende 2d eine Auslassöffnung 2e auf. Das Instrumententeil bzw. der langgestreckte Schaft 2b desselben kann einen Verzug, also eine Abweichung von der geradlinigen Idealform aufweisen, so dass aufgrund des Verzugs das Instrumententeil bzw. dessen Schaft z.B. bogenförmig ausgebildet sind. Dieser Verzug führt somit zu der genannten Lageabweichung A des freien Endes 2d zu der Idealform bzw. zur Längsrichtung L(P) der Prüfvorrichtung 1 bzw. dessen Halterung 3, bspw. in Form einer lateralen Lageabweichung, wie in 2 dargestellt.
Zur Messung des Verzugs des an der Halterung angeordneten Instrumententeils ist eine Messeinrichtung 5 vorgesehen, welche eine Bilderfassungseinrichtung 6 wie z.B. eine Kamera aufweist, mit welcher die Lage des freien Endes 2d erfassbar ist, bzw. dessen lateraler Abstand zu der Längsachse des Instrumententeils mit Idealform, welche hier mit der Längsrichtung L(P) der Prüfvorrichtung 1 übereinstimmt. Die optische Achse der Bilderfassungseinrichtung 6 ist während der Messung des Verzugs parallel zu der Längsachse bzw. der Schaftlängsachse des in der Halterung 3 gehalterten Instrumententeils 2 ausgerichtet. Gegebenenfalls kann jedoch auch eine andere Positionsbestimmungseinrichtung für das freie Ende 2d vorgesehen sein, um die Lageabweichung von der Solllage zu bestimmen.
Erfindungsgemäß weist die Prüfvorrichtung eine Anpresseinrichtung 7 auf, mittels welcher das Instrumententeil 2 mit Kraftbeaufschlagung in dessen Längsrichtung gegen die Halterung 3 andrückbar ist oder zur Durchführung des Verfahrens andrückt wird. Nach oder während des Andrückens des Instrumententeils 2 gegen die Halterung 3 vermittels der Anpresseinrichtung 7 wird der Verzug des Instrumententeils gemessen. Ist bspw. das Instrumententeil zunächst nur verkantet in der Halterung 3 aufgenommen oder weist das Instrumententeil eine Fehllage auf, z.B. da dieses an seinem in der Halterung aufgenommen Haltebereich 2h verzogen ist, so wird dieses durch den Anpressdruck in seine Solllage bzw. Sollausrichtung zur Längsrichtung der Prüfvorrichtung überführt. Unter Umständen behält das Instrumententeil auch nach Druckentlastung diese Lage bei, z.B. wenn durch das Andrücken sich der Haltebereich desselben deformiert. Besonders vorteilhaft wird jedoch der Anpressdruck gegen das Instrumententeil während der gesamten Messdauer aufrechterhalten, was zu besonders zuverlässigen Prüfergebnissen führt. Das Instrumententeil kann aus einem elastisch oder plastisch deformierbarem Material wie bspw. einem Kunststoffmaterial bestehen, welches unter dem Anpressdruck verformbar sein kann. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels kann jeweils anstelle des Anpressdruckes auch eine Anpresskraft eingesetzt werden, und umgekehrt.
Die Messeinrichtung 5 umfasst ferner eine Anzeige oder Steuerung 8, welche in Abhängigkeit von dem Anpressdruck der Anpresseinrichtung 7 gegen das Instrumententeil 2 die Messeinrichtung 5 zur Aktivierung zur Durchführung eines Messvorganges freigibt oder zur Durchführung einer Messung aktiviert. Hierzu kann die Anzeige bspw. anzeigen, dass der Anpressdruck gegen das Instrumententeil einen vorbestimmten Sollwert erreicht, worauf hin dann bspw. das Messverfahren manuell ausgelöst wird. Entsprechend kann bei Erreichen des genannten Sollwertes des Anpressdruckes vermittels der Steuerung bspw. das Messverfahren automatisiert eingeleitet und durchgeführt werden.
Die Prüfvorrichtung 1 weist ferner eine Signalübertragungseinrichtung 9 auf, welche in Abhängigkeit von dem Anpressdruck der Anpresseinrichtung 7 gegen das Instrumententeil 2 ein Signal an die Messeinrichtung 5 aussendet. Wenn die Messeinrichtung 5 von der Signalübertragungseinrichtung 9 ein derartiges Signal empfängt oder empfangen hat kann die Messung des Verzugs durchgeführt werden, vorzugsweise automatisiert, oder die Messeinrichtung 5 wird zur Durchführung einer solchen Messung aktiviert, bspw. zur manuellen Auslösung der Messung freigeschaltet.
Die Signalübertragungseinrichtung 9 übersendet ein Signal an die Messeinrichtung 5, wenn die Anpresseinrichtung 7 mit einem vorbestimmten Anpressdruck das Instrumententeil 2 gegen die Halterung 3 drückt oder wenn in Abhängigkeit eines sich ändernden Anpressdruckes des Instrumententeils gegen die Halterung 3 die Lageveränderung eines vordefinierten Bereiches des Instrumententeils in Abhängigkeit von dem Anpressdruck einer vorbestimmten Kennlinie folgt.
Die Halterung 3 haltert das in diese eingesetzte Instrumententeil 2 seitlich spielfrei und formschlüssig, wobei das Instrumententeil gegen die Halterung 3 längsverschiebbar ist, bevor dieses mittels der Anpresseinrichtung 7 gegen die Halterung 3 gedrückt wird. Vor dem Andrücken ist das Instrumententeil vorzugsweise ausschließlich spielfrei in der Halterung gehaltert, wozu dieses bspw. lose in die Halterung eingesetzt werden kann. Der Haltebereich 2h des Instrumententeils kann hierbei konisch oder sich am Halteende des Instrumententeils mit zunehmendem Abstand von der Halterung erweitern oder einen Absatz zur Anlage an der Halterung aufweisen. Durch das Andrücken wird das Instrumententeil zugleich in der Halterung 2 zentriert.
Die Halterung 3 kann zwei voneinander in Längsrichtung desselben beabstandete Haltebereiche 3a, 3b aufweisen, welche jeweils an dem Instrumententeil zur Halterung desselben angreifen können. Hierdurch kann das Instrumententeil besonders einfach zur Prüfvorrichtung ausgerichtet werden. Die Haltebereiche 3a, 3b sind hier als Lochplatten mit koaxialer Ausrichtung deren Löcher ausgebildet.
Ferner ist ein verzugsfreies Instrumententeil (nicht dargestellt) vorgesehen, welches der verzugsfreien Idealform des Instrumententeils entspricht und mittels welchem die Messeinrichtung 5 zur Bestimmung des Verzuges eines zu untersuchenden Instrumententeils kalibriert werden kann. Hierzu wird zunächst das verzugsfreie Instrumententeil als Standard unter denselben Messbedingungen wie das zu prüfende Instrumententeil, also auch gleichem Anpressdruck, vermessen, so dass für die Bilderfassungseinrichtung ein Nullpunkt zur Bestimmung der Lageabweichung aufgrund des Verzugs definiert wird. Hierdurch können z.B. auch gewisse Fehlausrichtungen der optischen Achse der Bilderfassungseinrichtung kompensiert werden.

Claims

Verfahren zur Beurteilung des Verzugs eines langgestreckten Instrumententeils wie einer Pipettenspitze mittels einer Prüfvorrichtung, wobei das Instrumententeil an einer Halterung der Vorrichtung gehaltert wird und das gehalterte Instrumententeil mit seiner Längsrichtung zumindest im Wesentlichen entlang einer vordefinierten Vorzugsrichtung der Vorrichtung ausgerichtet wird, wobei in der vorgenannten Ausrichtung des Instrumententeils mittels einer Messeinrichtung der Prüfvorrichtung ein Verzug des Instrumententeils als Lageabweichung eines vorbestimmten Bereichs des Instrumententeils von einer vordefinierten Solllage dieses Bereichs bei verzugfreiem Instrumententeil gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumententeil mittels einer Anpresseinrichtung mit Kraftbeaufschlagung gegen die Instrumententeilhalterung der Prüfvorrichtung angedrückt wird, und dass die genannte Messung der Lageabweichung zur Bestimmung des Verzugs des Instrumententeils erfolgt, nachdem das Instrumententeil mit einem Anpressdruck oder Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen die Instrumententeilhalterung gedrückt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Verzugs durchgeführt wird, während das Instrumententeil mit einem Anpressdruck oder Anpresskraft gegen die Instrumententeilhalterung gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Messeinrichtung eine Anzeige oder Steuerung umfasst, und dass in Abhängigkeit von dem Anpressdruck oder der Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil die Messeinrichtung zur Durchführung eines Messvorganges freigegeben oder zur Durchführung einer Messung aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Prüfvorrichtung eine Signalübertragungseinrichtung aufweist, welche in Abhängigkeit von dem Anpressdruck oder der Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil ein Signal an die Messeinrichtung aussendet und dass die Messung des Verzugs durchgeführt oder die Messeinrichtung zur Durchführung einer solchen Messung aktiviert wird, wenn die Messeinrichtung von der Signalübertragungseinrichtung ein derartiges Signal empfängt oder empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungseinrichtung ein Signal an die Messeinrichtung übersendet, wenn die Anpresseinrichtung mit einem vorbestimmten Anpressdruck oder mit einer vorbestimmten Anpresskraft das Instrumententeil gegen die Halterung drückt oder wenn in Abhängigkeit eines sich ändernden Anpressdruckes oder sich ändernden Anpresskraft des Instrumententeils gegen die Halterung die Lageveränderung eines vordefinierten Bereiches des Instrumententeils in Abhängigkeit von dem Anpressdruck oder der Anpresskraft einer vorbestimmten Kennlinie folgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumententeil zur Messung in die Halterung der Prüfvorrichtung eingesetzt wird, welche ohne Einwirkung der Anpresseinrichtung auf das Instrumententeil dieses seitlich spielfrei formschlüssig und gegen die Halterung längsverschiebbar haltert, und dass anschließend das Instrumententeil mittels der Anpresseinrichtung gegen die Halterung gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumententeil in eine Halterung eingesetzt wird, welche das Instrumententeil an zwei voneinander in Längsrichtung desselben beabstandeten Haltebereichen haltert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung eingesetzt wird, welche eine Bilderfassungseinrichtung aufweist, deren optische Achse während der Messung des Verzugs parallel zu der Schaftlängsachse des in der Halterung gehalterten Instrumententeils ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein verzugsfreies Instrumententeil umfasst, welches zur Kalibrierung der Messeinrichtung zur Bestimmung des Verzuges eines zu untersuchenden Instrumententeils verwendet wird.
Prüfvorrichtung zur Beurteilung des Verzugs eines langgestreckten Schaftes eines Instrumententeils wie einer Pipettenspitze nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung eine Halterung für das Instrumententeil aufweist, mittels welcher das an dieser gehalterte Instrumententeil mit seiner Längsrichtung zumindest im Wesentlichen entlang einer vordefinierten Vorzugsrichtung der Vorrichtung ausrichtbar ist, wobei die Vorrichtung ferner eine Messeinrichtung umfasst, welche den Verzug des Instrumententeils als Lageabweichung eines vorbestimmten Bereichs des in der Halterung gehalterten Instrumententeils von einer vordefinierten Solllage dieses Bereichs bei verzugfreiem Instrumententeil misst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpresseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Instrumententeil mit Kraftbeaufschlagung in dessen Längsrichtung gegen die Halterung andrückt ist oder andrückbar ist, und dass nach oder während des Andrückens des Instrumententeils gegen die Halterung vermittels der Anpresseinrichtung der Verzug des Instrumententeils messbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass, die Messeinrichtung eine Anzeige oder Steuerung umfasst, welche in Abhängigkeit von dem Anpressdruck oder der Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil die Messeinrichtung zur Aktivierung zur Durchführung eines Messvorganges freigibt oder zur Durchführung einer Messung aktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet dass, die Messeinrichtung zur Durchführung einer Messung aktiviert oder konfiguriert ist, während die Anpresseinrichtung das Instrumententeil mit einem Anpressdruck oder einer Anpresskraft gegen die Instrumententeilhalterung drückt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalübertragungseinrichtung vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von dem Anpressdruck oder der Anpresskraft der Anpresseinrichtung gegen das Instrumententeil ein Signal zur Messeinrichtung überträgt oder mittels welcher ein derartiges Signal übertragbar ist, und dass die Messeinrichtung eine Steuerung umfasst, welche derart konfiguriert ist, dass diese bei dem Empfang des genannten Signals der Signalübertragungseinrichtung einen Messvorgang der Messeinrichtung auslöst oder die Messeinrichtung zur Durchführung einer Messung freigibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass diese ein Signal an die Messeinrichtung übersendet, wenn die Anpresseinrichtung mit einem vorbestimmten Anpressdruck oder einer vorbestimmten Anpresskraft das Instrumententeil, vorzugsweise in Längsrichtung eines Schaftes des Instrumententeils, gegen die Halterung drückt oder wenn in Abhängigkeit eines sich ändernden Anpressdruckes oder einer sich ändernden Anpresskraft des Instrumententeils gegen die Halterung eine vorbestimmte Kennlinie einer Lageveränderung eines vordefinierten Bereiches des Instrumententeils in Abhängigkeit von dem Anpressdruck oder der Anpresskraft gegeben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ohne Einwirkung der Anpresseinrichtung auf das Instrumententeil die Halterung das in dieser eingesetzte Instrumententeil spielfrei formschlüssig seitlich und gegen die Halterung längsverschiebbar haltert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung derart ausgebildet ist, dass das lose in diese eingesetzte Instrumententeil in Schwerkraftrichtung gesichert an der Halterung anordenbar oder angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einen Schaft des Instrumententeils an zwei voneinander in Längsrichtung des Schaftes beabstandeten Haltebereichen haltert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung eine Bilderfassungseinrichtung aufweist, deren optische Achse parallel und vorzugsweise koaxial zu der Schaftlängsachse des in der Halterung gehalterten Instrumententeils ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein verzugsfreies Instrumententeil umfasst, welches zur Kalibrierung der Messeinrichtung zur Bestimmung des Verzuges eines zu untersuchenden Instrumententeils verwendbar ist.