DE102021000775A1 - Greifvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Neuerung betrifft eine Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Platzieren von Gegenständen, insbesondere von Probenträgern der biomedizinischen Labortechnik wie zum Beispiel Mikrotiterplatten.Der Probenträger (1) wird dabei von einem elastischen Spannelement (2) an seiner Umfangskontur (3) vollständig und lose umfasst.Das elastische Spannelement (2) ist so beschaffen, dass sich sein Umfang durch ein Antriebselement (4) verringern lässt.Im Zustand des reduzierten Umfangs besitzt das elastische Spannelement (2) kraftschlüssigen Kontakt mit dem Probenträger (1).Starr, oder beweglich mit einer Handhabungseinheit (7) verbunden, stellt die Greifvorrichtung damit eine reproduzierbar koppelbare Verbindung zwischen Probenträger (1) und Handhabungseinheit (7) her.

Description

• Die Neuerung betrifft eine Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Platzieren von Gegenständen, insbesondere von Probenträgern der biomedizinischen Labortechnik wie zum Beispiel Mikrotiterplatten.
• Stand der Technik
• Die automatisierte Handhabung von Probenträgern ist etablierter Standard. Die dazu benutzten Greifer verwenden zumeist Greiffinger, die eine lösbare kraftschlüssige Verbindung zur Platte herstellen. Die Presskraft wird dabei mittels einer Parallelkinematik auf jeweils gegenüberliegende Quaderseiten der Platten ausgeübt. Rutschhemmende Materialien an den Kontaktflächen sollen die notwendigen Kräfte so gering wie möglich halten.
• Darüber hinaus gibt es Systeme, die einen Formschluss zu den, zumeist aus Kunststoff gefertigten Platten, über Punktförmig wirkende harte Spitzen erzeugen.
• Beiden Prinzipien liegt gemeinsam zugrunde, dass sie ihre Funktion über Druckkräfte bewerkstelligen
  Der Stand der Technik wird beispielsweise beschrieben in:
• WO 2005/102617
• WO 93/16849
• Nachteil
• Gebräuchliche Greifer Systeme benötigen erheblichen mechanischen Aufwand um die, auch in befüllten Zustand, vergleichsweise leichten Platten zu handhaben. Sie erhöhen damit die zu bewegende Masse des Greifkopfs der Handhabungseinheit auf ein Vielfaches der eigentlich zu bewegenden Last und erfordern entsprechend leistungsstarke und stabile mechanische Systeme, obwohl die Dynamik der Bewegung, durch die Flüssigkeitsfüllung bedingt, niedrig bleiben muss.
• Darüber hinaus sind sie durch die Vielzahl und Komplexität der Teile hygienisch problematisch.
• Problemstellung
• Der Greifer soll, bei hinreichender Genauigkeit, seine sichere Funktion ohne schwer zu reinigende und aufwändige Mechanik realisieren. Die Integration in das hygienisch anspruchsvolle Laborumfeld soll verbessert und die Effizienz des Handhabungssystems gesteigert werden.
• Lösung
• Der Kontakt zwischen Greifvorrichtung und Probenträger wird über Zugkräfte erzeugt.
• Vorteil
• Die zur Funktion notwendigen Kräfte erfordern nur kleine, leichte Aktuatoren. Der Materialeinsatz der hauptsächlich zugbelastenden Teile kann gegenüber herkömmlichen Bauteilen reduziert werden.
• Die Bauteile des Greifers sind durch ihre einfache Geometrie reinigungsfreundlich und hygienegerecht.
• Die Effizienz des Gesamtsystems von Greifer und Handhabungseinheit erhöht sich durch den vereinfachten konstruktiven Aufwand erheblich.
• Ausführungsbeispiel
• Ein elastisches Spannelement (2) umfasst die Außenkontur (3) des Probenträgers (1) vollständig und lose.
• Eine beispielhafte Ausformung des elastischen Spannelements (2) kann ein ringförmig gebogener Stahldraht mit rundem Querschnitt sein, groß genug dimensioniert, dass der Probenträger (1) berührungslos darin Platz findet.
• Der Umfang des elastischen Spannelements (2) kann durch ein Antriebselement (4) verringert werden, gleichgültig ob dieses Antriebselement mechanisch, elektromagnetisch, pneumatisch etc. betrieben wird.
• Es kann zum Beispiel aus den Enden eines Drahtfederelements bestehen, deren Schenkel in spitzem Winkel V-förmig auseinanderlaufen und deren Öffnung durch die Position einer über die Drahtschenkel gesteckten Schiebehülse (6) reguliert und gehalten wird.
• Das elastische Spannelement (2) und die V-förmige Drahtfeder (5) können in einem Teil ausgeführt sein.
• Das ringförmige elastische Spannelement (2) und die V-förmige Drahtfeder (5) können auf einer Ebene liegen, müssen das aber nicht notwendigerweise tun. Vorteilhaft ist zum Beispiel eine Anordnung, bei der die Ebene der V-förmigen Drahtfeder (5) senkrecht auf der Ebene des ringförmigen elastischen Spannelements (2) steht.
• Wenn die Innenkontur der Schiebehülse (6) rotationssymmetisch ausgeführt wird, dann kann das elastische Spannelement (2) einfach um die Rotationsachse dieser Bohrung in einer Ebene geschwenkt werden. Der konstruktive Aufwand der Handhabungseinheit (7) verringert sich dadurch erheblich, da die Schwenkbewegung eine Bewegungsachse der Handhabungseinheit (7) ersetzt und zum Operieren im Raum eine einfache X-Y Handhabungseinheit genügt.
• Die Handhabungseinheit (7) muss nicht notwendigerweise über dem Probenträger (1) angeordnet werden, sondern kann auch darunter platziert sein So bleiben die Laborproben von herabfallenden Verunreinigungen der Mechanik unbeeinträchtigt. Der ganze Raum über den Probenträgern (1) kann einfach gedeckelt und lückenlos von Fremdkörpern abgeschirmt werden.
• Durch die oft standardisierten Abmessungen von Probenträgern (1) sind nur kleine Verkürzungen des Umfangs beim elastischen Spannelement (2) zum Spannen notwendig. Größenordnungsmäßig beträgt die, für einen sicheren Betrieb des Greifers notwendige Verkürzung weniger als den zwanzigsten Teil des Umfangs.
• Das elastische Spannelement (2) gewährleistet durch seine Verformbarkeit einen automatischen Schutz des Probenträgers (1) vor der Einwirkung von zu hohen Kräften.
• Der Greifer ist, durch das Funktionsprinzip bedingt, selbstzentrierend und gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit, da der kraftschlüssige Kontakt bereits durch drei Berührungspunkte hergestellt wird.
• Das elastische Spannelement (2) ist durch seine einfache Geometrie reinigungsfreundlich und hygienegerecht.
• Eine lösbare Verbindung zum Antriebselement (4) oder zur Handhabungseinheit (7) ist einfach zu realisieren.
• Für verschiedene spezielle Einsatzzwecke, beispielsweise wenn der Probenträger (1) bei beengten Platzverhältnissen gegriffen werden soll, lässt sich eine Vielzahl von vorteilhaften Ausformungen des elastischen Spannelements (2) und seines Querschnitts bilden.
• Für nicht tafelförmige Probenträger (1) kann das Spannelement (2) aus einem dünnen, aber breiten elastischen Band bestehen.
• 1 zeigt einen Probenträger (1), dessen Außenkontur (3) vollständig und lose von einem elastischen Spannelement (2) umfasst wird.
• 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Greifvorrichtung
• 3 zeigt ein schwenkbares Ausführungsbeispiel der Greifvorrichtung in isometrischer Darstellung
• 4 zeigt die willkürliche Orientierung des Probenträgers (1) bei einem kreisrund geformten elastischen Spannelement (2)
• 5 zeigt beispielhafte Varianten des Querschnitts des elastischen Spannelements (2) in Form eines kreisförmigen Drahts und zwei Ausführungen mit flachen Bändern Anhand einer Schnittdarstellung quer zum elastischen Spannelement (2) durch einen Berührungspunkt zum Probenträger (1)
• 6 zeigt Ausformungsvarianten des elastischen Spannelements (2)
• Bezugszeichenliste

1

Probenträger der biomedizinischen Labortechnik, wie zum Beispiel eine Mikrotiterplatte

2

elastisches Spannelement

3

Umfangskontur des Probenträgers oder seines Deckels

4

Antriebselement

5

V-förmige Drahtfeder

6

Schiebehülse

7

Handhabungseinheit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2005/102617 [0004]
• WO 9316849 [0004]

Claims (7)

1. Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Platzieren von Gegenständen, insbesondere von Probenträgern der biomedizinischen Labortechnik wie zum Beispiel Mikrotiterplatten (1) mit mindestens einem Antriebselement (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Probenträger (1) an seiner Umfangskontur (3) vollständig und lose von einem elastischen Spannelement (2) umfasst wird, dessen Umfang sich durch das Antriebselement (4) verringern lässt und im Zustand des reduzierten Umfangs über kraftschlüssigen Kontakt mit dem Probenträger (1) verfügt.
2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Spannelement (2) mit dem Antriebselement (4) lösbar gekoppelt ist.
3. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Spannelement (2) und das Antriebselement (4) aus einem Teil besteht.
4. Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Spannelement (2) aus einem Stahldraht besteht.
5. Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial des elastischen Spannelements (2) mit einem rutschhemmenden Überzug ausgestattet ist.
6. Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (4) aus einem V-förmigen Drahtfederelement (5) gebildet und von einer Schiebehülse (6) betätigt wird, deren Betätigungsachse etwa senkrecht zur Umfangskontur des Probenträgers (1) steht.
7. Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem, unterhalb des Probenträgers (1) angeordneten Handhabungssystem (7), gekoppelt ist.

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