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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Handhabung von Flüssigkeitsproben, die jeweils in mit Deckeln verschlossenen Behältern vorliegen. Insbesondere geht es dabei um Milchproben bzw. Milchleistungsproben, die den Milchlaboren zur Untersuchung bereitgestellt werden.
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Eine Probennehmereinrichtung und ein Melkverfahren ist in der
DE 10 2006 027 008 A1 beschrieben. Dort wird also die Probenerstellung beschrieben.
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In der
EP 1 754 973 B1 wird ein Verfahren zur Probennahme und unmittelbaren Analyse fliessfähiger Sammelgutmengen, insbesondere von Milchlieferungen, beschrieben.
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Bei den so gewonnenen Proben, die in mit Deckeln verschlossenen Behältern vorliegen, wird typischerweise in Milchlaboren eine weitergehende Untersuchung und Analyse durchgeführt. Die Untersuchungen und insbesondere die Vorbereitungen der Untersuchungen mit der Anlieferung der Vielzahl von Behältern, die meist flaschenartig oder reagenzglasartig ausgebildet sind, erfolgt in der Regel händisch. Insbesondere der Zugriff auf die mit Klemmdeckeln verschlossenen Behälter ist mechanisch anspruchsvoll und erfordert das Eingreifen von Bedienern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Handhabung von Flüssigkeitsproben, die jeweils in einzelnen, mit Deckeln verschlossenen Behältern vorliegen, zu schaffen, das weitestgehend automatisiert durchgeführt werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einem Verfahren zur Handhabung von Flüssigkeitsproben, die jeweils in einzelnen, mit Deckeln verschlossenen Behältern vorliegen, wird erfindungswesentlich mindestens ein Behälter in einer Öffnerstation positioniert und fixiert, der Behälter wird mit einem Deckelöffner in Kontakt gebracht, wobei der Deckelöffner auf seiner Unterseite eine Kontur aufweist, die der Form der Deckel entspricht und einseitig offen ist, dann wird die halboffene Konturen des Deckelöffners seitlich auf den Deckel des Behälters aufgeschoben, so dass der Deckel in der entsprechenden Kontur des Deckelöffners aufgenommen wird. Die halboffene Kontur des Deckelöffners wird mit einer Schließeinrichtung seitlich hinter dem Deckel geschlossen, so dass der Deckel dann in einer vollständig geschlossenen Kontur aufgenommen ist. Dann wird mit dem Deckelöffner eine Kippbewegung ausgeführt, so dass der Deckel zunächst auf einer Seite von dem Behälter abgehoben wird. Anschließend wird der Deckelöffner mit dem Deckel angehoben. Der Deckelöffner wird mit dem Deckel zu einer Abgabeposition bewegt und die Schließeinrichtung gibt die halboffenen Konturen des Deckelöffners frei, so dass der Deckel aus dem Deckelöffner herausfallen kann.
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Auf diese Weise wird ein automatisches Verfahren bereitgestellt, mit dem der oder die Deckel von dem oder den Behältern entnommen werden können. Besonders bevorzugt funktioniert dieses Verfahren mit Kunststoffbehältern, die eine gewisse Flexibilität aufweisen, und darin klemmend aufgenommenen Deckeln. Die Deckel haben einen Durchmesser, der im Vergleich zu der Behälteröffnung etwas größer ist, so dass der Deckel mit seinem Rand über den Behälter übersteht. Die Behälter sind bevorzugt zylinderförmig und/ oder flaschenförmig und bevorzugt aus Polypropylen oder ähnlichen Materialien gebildet. Die Deckel sind bevorzugt aus Silikon oder Polypropylen hergestellt. Die halboffene Kontur des Deckelöffners ist vergleichbar zu einem Flaschenöffner, der auf der Unterseite sich gegenüberliegende U-förmige Profile oder zumindest gegenüber einer geschlossenen Oberseite eine nach unten offene Aufnahme mit einem nach innen vorstehenden Rand aufweist, so dass der Deckel mit seinem überstehenden Rand zwischen einem oberen Element und einem unteren Element aufgenommen wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Deckelöffner mit Hilfe eines dreidimensional bewegbaren Roboterarms bewegt. Der Roboterarm greift dadurch auf die Gruppe von Behältern oder Flaschen zu und kann beliebig im Raum bewegt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Deckel zunächst auf der Seite angehoben, der der offenen Seite der halboffenen Kontur gegenüberliegt. Auf dieser Seite ist der Sitz der Deckel in dem Deckelöffner besonders gut und der Deckel lässt sich dadurch besonders gut anheben. Durch das seitliche Anheben wird grundsätzlich, egal auf welcher Seite, zunächst einmal erreicht, dass sich der Deckel leichter und einfacher aus den Flaschen heben lässt. Bei einem direkten Hochheben gerade nach oben ist eine vergleichsweise höhere Kraft erforderlich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in einem ersten Schritt die Gruppe von Flaschen mit einem Greifer in der Öffnerstation positioniert. Bevorzugt ist dabei der Greifer gemeinsam mit dem Deckelöffner an dem dreidimensional bewegbaren Roboterarm angeordnet. Der Greifer wird also gemeinsam mit dem Deckelöffner bewegt.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird nicht nur ein Behälter, sondern es wird eine Gruppe von Behältern, insbesondere 4 bis 8 Behälter und besonders bevorzugt 5 bis 6 Behälter gleichzeitig behandelt. Bevorzugt wird daher eine Gruppe von Behältern in einer Öffnerstation positioniert und fixiert und die Gruppe von Behältern wird mit einer korrespondierenden Gruppe von Deckelöffnern in Kontakt gebracht, wobei die Deckelöffner auf ihrer Unterseite jeweils eine entsprechende, oben beschriebene Kontur aufweisen.
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Bevorzugt wird die Gruppe von Behältern in zugeordneten Transportmitteln abgestellt. Diese Transportmittel oder Behälterträger werden auch Pucks genannt. Diese Transportmittel dienen gleichzeitig als Umkippschutz. Die Transportmittel stehen an einer definierten Position. Bevorzugt werden die Behälter dann in der Öffnerstation mit einem Klemmelement fixiert. Dazu wird das Klemmelement, das eine der Kontur der Behälter angepasste eigene Kontur hat, seitlich gegen die Behälter gefahren. Dadurch stehen die Behälter fest und nachfolgend können die oben beschriebenen Schritte der Öffnung der Behälter, also insbesondere des Abhebens der Deckel durchgeführt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Schließeinrichtung und der Greifer als eine Baueinheit ausgebildet und durch die Öffnungsbewegung des Greifers wird gleichzeitig die Schließeinrichtung bewegt, mit der die halboffene Kontur des Deckelöffners geschlossen wird. Dies ist auch mit nur einem Behälter möglich.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Vorrichtung zur Handhabung von Flüssigkeitsproben, die jeweils in einzelnen, mit Deckeln verschlossenen Behältern vorliegen. Insbesondere wird mit dieser Vorrichtung das oben beschriebene Verfahren durchgeführt. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung einen bewegbaren Deckelöffnern auf, der auf seiner Unterseite eine halboffene Kontur aufweist, die zu der entsprechenden Konturen des zu öffnenden Deckels korrespondiert, ist dem Deckelöffner eine bewegbare Schließeinrichtung zugeordnet, mit der die halboffene Kontur geschlossen und geöffnet werden kann und weist die Vorrichtung einen Roboterarm auf, an dem der Deckelöffner angeordnet ist und mit diesem bewegbar ist. Mit dieser Vorrichtung kann das oben beschriebene Verfahren besonders gut durchgeführt werden. Der Deckelöffner hat die oben beschriebene Ausgestaltung.
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Der Roboterarm ist dazu vorgesehen und ausgelegt, mit dem Deckelöffner eine Kippbewegung auszuführen, so dass der Deckel zunächst auf einer Seite von dem Behälter abgehoben wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung auch einen Greifer auf, der den Behälter zu dem Deckelöffner führt. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung dazu vorgesehen und ausgelegt, jeweils eine Gruppe von Behältern zu handhaben, insbesondere die Deckel der Behälter abzuheben. Dazu ist eine Gruppe von gemeinsam bewegbaren Deckelöffnern vorgesehen, die auf ihrer Unterseite jeweils die oben beschriebene Kontur aufweisen. Die Gruppe von Deckelöffnern ist bevorzugt in einem einzigen Bauteil realisiert.
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Bevorzugt weist die Vorrichtung auch eine Gruppe von Greifern auf, wobei die Zahl der Greifer und die Zahl der Deckelöffner einander entspricht. Die Greifer sind dazu vorgesehen und ausgelegt, jeweils einen Behälter zu greifen. Besonders bevorzugt ist die Schließeinrichtung mit dem Greifer verbunden. Insbesondere führt eine Betätigung des Greifers dazu, dass gleichzeitig die Schließeinrichtung, die bevorzugt als Blechüberstand ausgebildet ist, vor die halboffene Kontur bewegt wird. Der Greifer weist bevorzugt zur Handhabung von n Behältern 2 n + 2 Halteelemente auf, die im Halteeingriff parallel zur Längsachse des Behälters an den Behältern anliegen, wobei jeder Behälter von vier Halteelementen gehalten wird. Die Halteelemente sind bevorzugt aus elastomeren Schlauchelementen gebildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
- 1: eine Ansicht eines Behälters zur Aufnahme der Flüssigkeit;
- 2: eine perspektivische Ansicht eines Deckelöffners zur gleichzeitigen Beaufschlagung einer Gruppe von fünf Behältern;
- 3: eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten perspektivischen Ansicht;
- 4: die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 3 in einer anderen perspektivischen Ansicht;
- 5: die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem ersten Zeitpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 6: die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem zweiten Zeitpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 7: die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem dritten Zeitpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 8: die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem vierten Zeitpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist ein Behälter 1 dargestellt, der mit einem Deckel 2 verschlossen ist. Der Deckel 2 greift innen in eine Behälteröffnung ein und hat an seinem oberen Ende einen Überstand 3, der oben auf der Flaschenöffnung aufliegt und über diese hinausragt.
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In 2 ist eine Gruppe von fünf Deckelöffnern 4 dargestellt, die in einem Bauteil 5 ausgebildet sind. Die Deckelöffner 4 weisen eine halboffene Kontur 6 auf, wobei die offene Seite mit 7 bezeichnet ist. Die Deckelöffner 4 sind hier von ihrer Unterseite zu sehen. Die Deckelöffner 4 werden seitlich auf die Behälter aufgeschoben, so dass sich der Deckel mit seiner Oberseite an einer Grundfläche 8 der Kontur 6 anlegt und mit seinem Überstand 3 dann von dem unteren umlaufenden Vorsprung 9 untergriffen wird.
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In den 3 und 4 ist ein Roboterkopf 10, der den Abschluss eines Roboterarms 19 darstellt, mit einem daran angeordneten Greifer 11 und dem Bauteil 5 mit den Deckelöffnern 4 dargestellt. Die 3 und 4 zeigen dieses Element in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten. Die Beschreibung erfolgt für beide Figuren gemeinsam. Der Greifer 11 weist für die fünf Deckelöffner 4 fünf zugeordnete Haltepositionen zur entsprechenden Aufnahme von fünf Behältern 1 auf. Jede Halteposition wird von vertikal nach unten ausgerichteten Halteelementen 12 definiert, die parallel zur Längsachse der Behälter 1 ausgerichtet sind. Jeweils vier Halteelemente 12 nehmen einen Behälter 1 zwischen sich auf. Da die Behälter 1 unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, kann jedes Halteelement 12, abgesehen von den äußeren Halteelementen 12, an jeweils zwei Behältern 1 anliegen. Für n Behälter werden 2 n + 2 Halteelemente 12 benötigt. Für eine Gruppe von fünf Behältern, werden in der dargestellten Ausführungsform fünf Deckelöffner 4 und dementsprechend zwölf Halteelemente 12 benötigt. Die Halteelemente 12 können als schlauchartige Elemente ausgebildet sein, die die Behälter 1 greifen und durch Haftreibung halten. Der Greifer 11 ist aus zwei gegeneinander verschiebbaren Greiferbacken 13 aufgebaut, die gegeneinander verschoben werden können. In der dargestellten Position sind die Greiferbacken 13 auseinandergeschoben. Der Roboterkopf 10 kann dann mit den auseinander geschobenen Greiferbacken 13 und den nach unten ragenden Halteelementen 12 über die Behälter 1 gefahren werden. Die Greiferbacken 13 fahren dann zusammen, so dass die Halteelemente 12 an den Behältern 1 anliegen und diese halten. Dazu ist ein Antrieb, insbesondere ein Schrittmotor in dem Roboterkopf 10 vorgesehen, der die beiden Greiferbacken 13 gegeneinander bewegt. An der einen Greiferbacke 13 ist eine Schließeinrichtung 14 montiert, die als Blechüberstand 15 ausgebildet ist. Wenn die beiden Greiferbacken 13 auseinandergefahren sind, so blockiert die Schließeinrichtung 14 die offene Seite 7 der Konturen 6, so dass ein in einer Kontur 6 des Deckelöffners 4 aufgenommener Deckel 2 nicht herausfallen kann. Um die Konturen 6 freizugeben, so dass entweder das Bauteil 5 mit seinen Deckelöffnern 4 seitlich auf die Behälter 1 mit den darauf befindlichen Deckeln 2 aufgeschoben werden kann oder um in den Konturen 6 aufgenommene Deckel 2 abwerfen zu können, muss die Schließeinrichtung 14 von der offenen Seite 7 der Kontur 6 wegbewegt werden. Dies geschieht durch das Schließen des Greifers 11, wobei die beiden Greiferbacken 13 zueinander bewegt werden, insbesondere die in der 3 vordere Seite nach links oder in der Bildebene nach hinten bewegt wird. Wie insbesondere in der Ansicht der 4 deutlich wird, sind die beiden Greiferbacken 13 durch Linearführungen 16 miteinander verbunden, so dass eine präzise Führung und Bewegung der beiden Greiferbacken 13 zueinander gewährleistet ist. Die Zahl der Linearführungen 16 entspricht der Zahl der zur Aufnahme vorgesehenen Behälter 1.
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In 5 ist der Verfahrensablauf bei der Handhabung der Flüssigkeitsproben, insbesondere bei dem Öffnen der Behälter 1 in einem ersten Schritt, dargestellt. Hier wird eine Gruppe von fünf Behältern 1 in einer zugeordneten Gruppe von fünf Transportmitteln 17 abgesetzt. Hier ist auch gut erkennbar, dass parallel zur Längsachse der Behälter 1 die Halteelemente 12 anliegen. Diese Halteelemente 12 sind als elastomere Schlauchelemente ausgebildet, die gegenüber den Behältern 1 eine hohe Haftreibung haben und diese daher halten. Jeder Behälter 1 wird von vier Halteelementen 12 gehalten. Die Transportmittel 17, die auch als Flaschenträger oder Pucks bezeichnet werden können, nehmen die Behälter 1 auf und schützen diese gegen Umkippen. Die Transportmittel 17 stehen an definierten Positionen, insbesondere hier an einer Öffnerstation.
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In 6 ist der nächste Schritt dargestellt. Seitlich fährt ein Klemmelement 18 an die Behälter 1 heran. Das Klemmelement 18 ist in seiner Kontur an die Außenkontur der Behälter 1 angepasst. Durch das Klemmelement 18 werden die Behälter 1 geklemmt. Dadurch ist nachfolgend die Öffnung der Behälter 1 besonders gut möglich. Dazu fährt ein Roboterarm 19 mit dem Roboterkopf 10 derart seitlich an die Behälter 1 heran, dass das Bauteil 5 mit den Deckelöffnern 4 seitlich über die Deckel 2 der Behälter 1 geschoben wird. In diesem Schritt sind die Greiferbacken 13 des Greifers 11 zusammengefahren, so dass die Schließeinrichtung 14 mit dem Blechüberstand 15 hochgefahren ist und so die Kontur 6 der Deckelöffner 4 freigegeben ist.
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In 7 ist der nächste Schritt dargestellt, bei dem das Bauteil 5 mit den Deckelöffnern 4 über die Behälter 1 gefahren ist, so dass die Deckel 2 in den Konturen 6 der Deckelöffner 4 aufgenommen sind. Der Greifer 11 ist hier geöffnet, so dass die beiden Greiferbacken 13 auseinandergefahren sind und insbesondere die Schließeinrichtung 14, die an der einen Greiferbacke 13 montiert ist, nunmehr vor der halboffenen Kontur 6 positioniert ist, so dass die in der Kontur 6 aufgenommenen Deckel 2 nicht herausfallen können. Weiterhin ist hier bereits zu erkennen, dass in dem weiteren Verfahrensablauf der Roboterkopf 10 von dem Roboterarm 19 angekippt wurde, so dass das Bauteil 5 einseitig angehoben wird und dadurch die Deckel 2 zunächst auf einer Seite aus dem Behälter 1 angehoben und daher zunächst auf einer Seite heraushebelt werden. Bevorzugt ist die Seite, die zuerst angehoben wird, die Seite, die der Schließeinrichtung 14 gegenüberliegt.
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8 zeigt den letzten Schritt der Entfernung der Deckel 2. Der Roboterarm 19 hat den Roboterkopf 10 mit dem Bauteil 5 mit den darin befindlichen Deckelöffnern 4 und in den Deckelöffnern 4 aufgenommenen Deckeln 2 nach oben bewegt und damit die Deckel 2 vollständig von den Behältern 1 entfernt. Der Greifer 11 ist nach wie vor geöffnet. Das heißt, dass die Greiferbacken 13 auseinandergefahren sind und die Schließeinrichtung 14 mit dem Blechüberstand 15 die Konturen 6 der Deckelöffner 4 verschließt, so dass die Deckel 2 nicht wegfallen können. Der Roboterarm 19 fährt dann an eine beliebige, vorher definierte, Position, die Greiferbacken 13 werden zusammengefahren, so dass die Konturen 6 freigegeben und die Deckel 2 abgeworfen werden.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006027008 A1 [0002]
- EP 1754973 B1 [0003]
