DE102021107739A1

DE102021107739A1 - Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes und Lagerungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes

Info

Publication number: DE102021107739A1
Application number: DE102021107739.7A
Authority: DE
Inventors: Johannes Männel; Oliver de Haas
Original assignee: Kd Maennel GmbH; Evico GmbH
Current assignee: Kd Maennel GmbH; Evico GmbH
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2041-03-27
Also published as: DE102021107739B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes (201). Dabei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung (1) ein ringförmiges Gehäuse (2) mit einer Längsachse (A) aufweist und in dem Gehäuse (2) eine erste Scheibe (11) radial gelagert ist, wobei die erste Scheibe (11) eine exzentrische Bohrung (15) aufweist, in der eine zweite Scheibe (21) radial gelagert ist, wobei die zweite Scheibe (21) eine exzentrische Bohrung (25) zur Durchführung des Objektes (201) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes, eine Lagerungsvorrichtung, die eine Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes aufweist, und ein Verfahren zur Lagerung von Proben mittels einer solchen Lagerungsvorrichtung.
Biologische Proben werden zur dauerhaften Konservierung bei tiefen Temperaturen unter -50 °C eingelagert. Dafür werden Kryolagerungsvorrichtungen verwendet, wie sie beispielsweise in DE 10 2016 124 720 A1 beschrieben sind. Die dort beschriebene Kryolagerungsvorrichtung weist einen Lagerungsbehälter auf, der eine Kältekammer bildet und in den die Proben mittels einer Handhabungseinheit eingebracht werden. Für die effiziente Lagerung der biologischen Proben ist es üblich, mehrere Proben auf Probenträgern, wie Paletten oder Tabletts, zusammengefasst in Regalen zu lagern. Werden komplette Regale oder zumindest Probenträger aus der Kältekammer ausgeschleust, um die gewünschte Probe zu entnehmen, so kann es dabei zur Unterbrechung der Kühlkette kommen, wodurch andere Proben desselben Probenträgers oder Regals unbrauchbar werden. Außerdem können Proben versehentlich verwechselt werden.
Die in DE 10 2016 124 720 A1 beschriebene Kryolagerungsvorrichtung sieht daher eine Kältekammer vor, in der die einzelnen Probenträger in kalter Umgebung manipuliert werden. Dazu ist eine Handhabungseinheit vorgesehen, die im Wesentlichen in der Kältekammer angeordnet ist. Der Lagerungsbehälter weist eine als Verbindungswand bezeichnete Seitenwand auf, an der sich eine Einbringungsvorrichtung befindet. Mittels der Handhabungseinheit können Probenträger innerhalb des Lagerungsbehälters, d. h. innerhalb der Kältekammer, von der Einbringungseinheit zu einer der Lagerungseinheiten transportiert werden und umgekehrt. Die Handhabungseinheit, die auch als Manipulatoreinrichtung bezeichnet wird, weist notwendigerweise Lager und eine Antriebsmechanik auf. Sind die Lager und die Antriebsmechanik tiefen Lagertemperaturen ausgesetzt, so muss beachtet werden, dass die Gleit- und Schmiereigenschaften bzw. tribologischen Systeme bekannter mechanischer Lager bei Temperaturen unter -50 °C nicht mehr gegeben sind. Drastisch erhöhter Verschleiß und durch Haftreibung verursachte ungleichmäßige Bewegungsabläufe sind die Folge. Durch ruckartige Bewegungen können Proben verloren gehen oder müssen aufwendig (ggf. mit Unterbrechung der Kühlkette) geborgen werden.
Die aus DE 10 2016 124 720 A1 bekannte Kryolagerungsvorrichtung sieht eine Lagerung der Handhabungseinheit außerhalb des Lagerungsbehälters vor. Dort befindet sich ein Lager, in dem eine vertikale Welle gelagert ist, die sich in den Lagerungsbehälter erstreckt. Auf dieser vertikalen Welle läuft innerhalb des Lagerungsbehälters ein Schlitten mit einem Greifmittel, das in horizontaler Richtung beweglich ist. Um diese Bewegung des Schlittens zu erreichen, sind Getriebe und Gestänge vorgesehen. Auch wenn die aus DE 10 2016 124 720 A1 bekannte Kryolagerungsvorrichtung somit eine Lagerung der Welle der Handhabungseinheit außerhalb des Lagerungsbehälters vorsieht, so erfordert das Anheben und Absenken des Schlittens sowohl eine Lagerung des Schlittens auf der Welle als auch mechanische Elemente, die innerhalb des Lagerungsbehälters und damit bei tiefen Temperaturen bewegt werden müssen. Auch die horizontale Bewegung des Greifmittels erfordert mechanische Elemente, die sich in dem Lagerungsbehälter befinden und die den dort herrschenden Temperaturen ausgesetzt sind.
Es ist aufgrund der Bedingungen innerhalb des Lagerbehälters somit von Vorteil, wenn die Antriebe der einzelnen Achsen der Handhabungseinheit außerhalb des Lagerungsbehälters montiert sind. In der Regel werden aufgrund von Abdichtungsproblemen nur Achsen und Wellen mit rotatorischen Drehdurchführungen eingebracht. Eine lineare Bewegungsdurchführung, also eine Durchführung, die eine Bewegung der Achse oder Welle in radialer Richtung zu ihrer Drehachse ermöglicht, wäre somit von Vorteil. Der Einsatz einer solchen Durchführung bei einer Kryolagerungsvorrichtung erfordert jedoch eine Dichtung und thermische Isolation. Übliche Komponenten wie Faltenbälge, Membranen oder Bänder funktionieren aufgrund der Tiefkälte von bis zu -190 °C bzw. geringen Isolation nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes angegeben werden, die als Durchführung für eine Lagerungsvorrichtung zur Tieftemperaturlagerung von biologischen Proben geeignet ist. Ferner sollen eine Lagerungsvorrichtung, die eine solche Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes aufweist, sowie ein Verfahren zur Lagerung von Proben mittels einer solchen Lagerungsvorrichtung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes vorgesehen, wobei die Vorrichtung ein ringförmiges Gehäuse mit einer Längsachse A aufweist und in dem Gehäuse eine erste Scheibe radial gelagert ist. Die erste Scheibe weist eine exzentrische Bohrung auf, in der eine zweite Scheibe radial gelagert ist, wobei die zweite Scheibe eine exzentrische Bohrung zur Durchführung des Objektes aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Scheibe zwischen einer ersten und einer zweiten Platte angeordnet sind. In der ersten Platte und in der zweiten Platte ist jeweils eine Führungsöffnung zur linearen Führung des Objektes quer zur Längsachse A des Gehäuses ausgebildet. In dem Gehäuse kann die erste Scheibe radial zu diesem Gehäuse gelagert sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden auch als Führungsvorrichtung bezeichnet. Sie kann als Durchführung für ein Objekt dienen, beispielsweise als Durchführung für die Handhabungseinheit einer Lagerungsvorrichtung. Das Objekt kann mittels der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung in einer radialen Richtung zu seiner Längsachse bewegt werden. Dabei verläuft die Längsachse des Objektes auf der Längsachse der Durchführung.
Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung weist somit zwei radial gelagerte Scheiben auf, nämlich die erste Scheibe und die zweite Scheibe, die jeweils eine exzentrische Bohrung besitzen und sich zueinander bewegen können. Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung ermöglicht die Bewegung eines Objektes entlang einer Geraden, die in radialer Richtung zur Längsachse der Durchführung verläuft. Sie kann daher als Führungsgetriebe angesehen werden, das wiederum zu den Koppelgetrieben gehört.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Scheibe radial in dem Gehäuse gelagert ist, während die zweite Scheibe in der ersten Scheibe radial gelagert ist. Die Lagerung der ersten Scheibe in dem Gehäuse kann mittels an sich bekannter Lagertypen erfolgen, beispielsweise einem Wälzlager, einem Gleitlager, einem Hybridlager, wobei die Aufzählung nicht abschließend ist. Die Lagerung der zweiten Scheibe in der ersten kann mittels an sich bekannter Lagertypen erfolgen, beispielsweise einem Wälzlager, einem Gleitlager, einem Hybridlager, wobei die Aufzählung nicht abschließend ist.
Vorzugsweise ist die zweite Platte starr mit dem Gehäuse verbunden und dient als Lager für die erste Scheibe. Die erste Scheibe kann eine zylinderförmige Grundform aufweisen. Die Drehachse der ersten Scheibe liegt vorzugsweise auf der Längsachse A des Gehäuses. Die erste Scheibe ist um ihre Drehachse drehbar in dem Gehäuse gelagert. Die erste Scheibe weist einen Mantel auf, der an einem umlaufenden Steg der zweiten Platte anliegen kann. Der Durchmesser der ersten Scheibe kann kleiner als der Innendurchmesser des umlaufenden Steges der zweiten Platte sein, so dass die erste Scheibe mit ihrem Mantel an der Innenseite des Steges anliegen kann. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Mantel der zweiten Scheibe und der Innenseite des umlaufenden Steges der zweiten Platte eine Gleitfolie angeordnet ist.
Die erste Scheibe ist radial in dem Gehäuse gelagert, wobei die zweite Platte als Lager dient. Die zweite Platte kann derart ausgeformt sein, dass sie eine Drehung der ersten Scheibe um ihre Drehachse ermöglicht. Die erste Scheibe weist eine Bohrung auf, deren Längsachse parallel zur Drehachse der ersten Scheibe, d. h. exzentrisch zu dieser, verläuft. Die Bohrung ist somit eine Exzenterbohrung. In der Bohrung der ersten Scheibe ist die zweite Scheibe radial gelagert. Die zweite Scheibe kann eine zylinderförmige Grundform aufweisen. Die Drehachse der zweiten Scheibe verläuft parallel zur Drehachse der ersten Scheibe und damit zur Längsachse des ringförmigen Gehäuses. Die zweite Scheibe ist um ihre Drehachse drehbar in der ersten Scheibe gelagert. Eine Drehung der ersten Scheibe um ihre Drehachse verändert somit die Lage der Drehachse der zweiten Scheibe.
Die zweite Scheibe weist eine Bohrung auf, deren Längsachse parallel zur Drehachse der zweiten Scheibe, d. h. exzentrisch zu dieser, verläuft. Auch diese Bohrung ist somit eine Exzenterbohrung. Die Bohrung bildet die Durchführung für das Objekt. Eine Drehung der ersten Scheibe um ihre Drehachse, eine Drehung der zweiten Scheibe um ihre Drehachse oder beides bewirken eine Änderung der Lage der Durchführung und damit des Objektes in dem Gehäuse. Bezogen auf den Querschnitt des Gehäuses kann durch die Drehung der ersten Scheibe, der zweiten Scheibe oder beider die Lage der Durchführung innerhalb der kreisförmigen Schnittebene verändert werden. Die Führungsöffnung, die in der ersten Platte ausgebildet ist, und die Führungsöffnung, die in der zweiten Platte ausgebildet ist, können diese Lageveränderung derart beschränken, dass die Durchführung nur entlang einer Geraden bewegt werden kann. Vorzugsweise schneidet die Gerade diese Längsachse A des Gehäuses. Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung kann somit eine lineare Bewegung der Durchführung und damit des Objektes quer zur Längsachse der Durchführung ermöglichen.
Die Führungsöffnung, die in der ersten Platte ausgebildet ist, weist vorzugsweise eine Längenausdehnung auf, die kleiner als der Durchmesser der ersten Scheibe und größer als der Durchmesser der zweiten Scheibe ist. Die Längenausdehnung der Führungsöffnung bezieht sich dabei auf die Ausdehnung der Führungsöffnung orthogonal zur Längsachse des Gehäuses. Die Führungsöffnung begrenzt die lineare Bewegung der Durchführung. Sie kann ferner andere Bewegungen der Durchführung verhindern. Die Führungsöffnung sollte so in der ersten Platte ausgebildet sein, dass die Durchführung, die in der zweiten Scheibe ausgebildet ist, fluchtend zu der Führungsöffnung liegt. Die Führungsöffnung verändert ihre Lage nicht, wenn die Durchführung entlang der Geraden verschoben wird. Vorzugsweise ist die erste Platte starr mit dem Gehäuse verbunden.
Die Führungsöffnung, die in der zweiten Platte ausgebildet ist, weist vorzugsweise eine Längenausdehnung auf, die kleiner als der Durchmesser der ersten Scheibe und größer als der Durchmesser der zweiten Scheibe ist. Die Längenausdehnung der Führungsöffnung bezieht sich dabei auf die Ausdehnung der Führungsöffnung orthogonal zur Längsachse des Gehäuses. Die Führungsöffnung begrenzt die lineare Bewegung der Durchführung. Sie kann ferner andere Bewegungen der Durchführung verhindern. Die Führungsöffnung sollte so in der zweiten Platte ausgebildet sein, dass die Durchführung, die in der zweiten Scheibe ausgebildet ist, fluchtend zu der Führungsöffnung ausgebildet ist. Die Führungsöffnung verändert ihre Lage nicht, wenn die Durchführung entlang der Geraden verschoben wird.
Vorzugsweise weisen die Führungsöffnung, die in der ersten Platte ausgebildet ist, und die Führungsöffnung, die in der zweiten Platte ausgebildet ist, die gleichen Abmessungen auf. Vorzugsweise sind sie fluchtend zueinander und zu der Durchführung in der zweiten Scheibe ausgebildet.
Die erste Scheibe kann eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite aufweisen. Dabei kann die erste Stirnseite der ersten Scheibe der zweiten Scheibe zugewandt sein, während die zweite Stirnseite der ersten Scheibe an einer Stirnseite der zweiten Platte anliegt. Ebenso kann die zweite Scheibe eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite aufweisen. Dabei kann die erste Stirnseite der zweiten Scheibe an einer Stirnseite der ersten Platte anliegen, während die zweite Stirnseite der zweiten Scheibe der ersten Scheibe zugewandt ist. An der zweiten Stirnseite der zweiten Scheibe kann ein umlaufender Steg ausgebildet sein, der in die Bohrung der ersten Scheibe eingeführt ist. Der Steg kann mit seiner Außenseite am Mantel der exzentrischen Bohrung der ersten Scheibe anliegen. In diesem Fall kann eine Gleitfolie zwischen dem Steg und dem Mantel der exzentrischen Bohrung der ersten Scheibe vorgesehen sein. Die Lagerung und Dichtung können jedoch auch auf andere Weise erfolgen. Mittels des umlaufenden Steges ist die zweite Scheibe in der ersten Scheibe gelagert, und zwar drehbar um ihre Drehachse. Der umlaufende Steg kann einen geringeren Durchmesser als die zweite Scheibe aufweisen, so dass die zweite Scheibe mit einer Kontaktfläche, die zwischen dem umlaufenden Steg und dem Mantel der zweiten Scheibe ausgebildet ist, an der ersten Scheibe anliegen kann.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe sind zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet. Die erste und die zweite Platte können starr über das Gehäuse miteinander verbunden sein. Zwischen der ersten und der zweiten Platte können die erste Scheibe und die zweite Scheibe eingeklemmt sein. Es kann vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite Platte in dem Gehäuse angeordnet sind oder sich in das Gehäuse erstrecken. Die erste und die zweite Platte können jeweils eine zylinderförmige Grundform aufweisen. Sie haben vorzugsweise den gleichen Durchmesser. Bei den beiden Platten kann es sich um Platten aus einem Dämmmaterial handeln. Sie können daher als Dämmplatten angesehen werden.
Um eine lineare Bewegung der Durchführung zu ermöglichen, können die erste Scheibe um eine Drehachse M1 drehbar und die zweite Scheibe um einer Drehachse M2 drehbar sein. Dabei liegt die Drehachse M1 der ersten Scheibe auf der Längsachse A des Gehäuses, während die Drehachse M2 der zweiten Scheibe parallel zur Drehachse M1 der ersten Scheibe verläuft. Die Bohrung in der zweiten Scheibe weist eine Längsachse M3 auf, die parallel zur Drehachse M2 der zweiten Scheibe verläuft. Der Abstand d₁ zwischen der Drehachse M1 und der Drehachse M2 und der Abstand d₂ zwischen der Drehachse M2 und der Längsachse M3 bestimmen die maximale Länge Lmax der Bewegung des Objektes entlang der Geraden. Die Gerade, auf der die Durchführung verschoben werden kann, ermöglicht somit eine Verschiebung um eine maximale Länge Lmax. Die maximale Länge der Geraden, auf der die Durchführung verschoben werden kann, kann somit gemäß der Formel L_max = 2 (d₁ + d₂) bestimmt werden. Mit anderen Worten, das Doppelte der Summe der Abstände der Exzenter zu ihrem jeweiligen Mittelpunkt entspricht dem maximal möglichen linearen Hub. Es kann vorgesehen sein, dass das Objekt entlang der Geraden nicht um die maximale Länge Lmax verschoben wird. Damit soll verhindert werden, dass das Objekt an einen der beiden Totpunkte der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung gelangt. Die Totpunkte befinden sich an den Enden der Geraden, auf der die Durchführung verschoben werden kann.
Die Führungsöffnungen, die in den beiden Platten ausgebildet sind, können somit eine Längenausdehnung aufweisen, die eine Bewegung des Objektes um eine maximale Länge Lmax ermöglicht. Die Führungsöffnungen können jeweils ein Langloch sein, wobei das Langloch eine Längsachse aufweist, die orthogonal zur Drehachse M1 der ersten Scheibe verläuft. Diese Längsachse liegt auf der Geraden, entlang der eine Verschiebung der Durchführung und damit eine lineare Führung des Objektes möglich ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Ausdehnung des Langloches entlang seiner Längsachse gleich oder kleiner als die maximale Länge Lmax ist. Bevorzugt ist die Ausdehnung des Langloches entlang seiner Längsachse kleiner als die maximalen Länge Lmax, um eine Bewegung des Objektes bis zu den Totpunkten der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung zu verhindern.
Die erste und die zweite Scheibe können zueinander mit an sich bekannten Dichtsystemen für Drehbewegungen gedichtet werden. Ebenso kann die erste Scheibe zu dem Gehäuse mit an sich bekannten Dichtsystemen für Drehbewegungen gedichtet werden. Beispiele eines Dichtsystems sind ein Radialwellendichtring, ein O-Ring, eine Ferro-Fluid-Dichtung oder eine Labyrinth-Dichtung. Mittels der Dichtsysteme kann die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung hermetisch gedichtet und gleichzeitig thermisch isoliert werden. Dabei können große Achslängen abgedeckt werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an Kontaktflächen, an denen ein Element der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung an einem anderen Element und die beiden Elemente relativ zueinander bewegt werden, Gleitfolien angeordnet sind. Damit soll die Reibung zwischen den beiden Elementen verringert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass an den Flächen der ersten Scheibe, mit denen sie an der zweiten Platte und an der zweiten Scheibe anliegt, jeweils eine Gleitfolie angeordnet ist. Ferner kann eine Gleitfolie zwischen dem Mantel der ersten Scheibe und der Innenwand des Gehäuses angeordnet sein. An den Flächen der zweiten Scheibe, mit denen sie an der ersten Platte und an der ersten Scheibe anliegt, kann eine Gleitfolie angeordnet sein.
Die rotatorischen Lagerungen der ersten Scheibe in der zweiten Platte und der zweiten Scheibe in der ersten Platte können mit bekannten Dichtungsmethoden abgedichtet sein. Das Gehäuse kann statisch zu einem Behälter, beispielsweise einem Lagerungsbehälter, abgedichtet sein. Durch die Anordnung der beiden Scheiben und der beiden Platten ist immer sichergestellt, dass der lineare Durchführungsbereich mit mindestens einer Lage Dämmplatten isoliert ist und die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung gasdicht und/oder druckdicht gestaltet werden kann.
Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung ist eine lineare Bewegungsdurchführung. Sie kann dichtend und thermisch isolierend wirken.
Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung kann als Deckelschleuse zur isolierten Durchführung einer Linearbewegung durch eine Behälterwand verwendet werden. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung zum Führen einer Handhabungseinheit einer Lagerungsvorrichtung, beispielsweise einer Kryolagerungsvorrichtung, eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung kann Teil einer Werkzeugmaschine sein oder in der Biotechnik oder Medizin verwendet werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse radial gelagert ist. Auf diese Weise könnte die Durchführung nicht nur entlang der oben beschriebenen Geraden verschoben werden, sondern in einer Ebene, und zwar durch Drehen des Gehäuses, wodurch die Gerade ihre Ausrichtung in der Ebene verändert. Ist das Gehäuse der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung radial gelagert, so kann die Durchführung in jede Position in der Ebene bewegt werden. Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung kann somit eine Einrichtung zur radialen Lagerung des Gehäuses aufweisen.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner eine Lagerungsvorrichtung für die Lagerung von Proben, insbesondere zur Tieftemperatur-Lagerung biologischer Proben, vorgesehen. Die erfindungsgemäße Lagerungsvorrichtung weist einen Lagerungsbehälter mit einer Wandung, in der die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung ausgebildet ist, und ein Objekt, das sich durch die Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes in den Lagerungsbehälter erstreckt, auf. Bei der Lagerungsvorrichtung kann es sich um eine Kryolagerungsvorrichtung handeln.
Unter einer Tief-Temperaturlagerung wird die Lagerung bei einer Temperatur von -50 °C oder weniger, vorzugsweise -140 °C oder weniger verstanden.
Bei dem Objekt kann es sich um eine Handhabungseinrichtung oder -einheit handeln. Die erfindungsgemäße Lagerungsvorrichtung kann einen Antrieb zur Bewegung des Objektes in radialer Richtung, bezogen auf die Längsachse des Gehäuses der Führungsvorrichtung, aufweisen, wobei der Antrieb außerhalb des Lagerungsbehälters angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung statisch zum Lagerungsbehälter abgedichtet. Auf diese Weise wird eine thermische Isolation des Innenraumes des Lagerungsbehälters von der Umgebung sichergestellt.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung sind bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung beschrieben worden. Auf deren Beschreibung wird verwiesen.
Nach Maßgabe der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Lagerung von Proben, insbesondere zur Tieftemperatur-Lagerung von biologischen Proben, mittels einer erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung vorgesehen. Dabei wird ein Probenträger mittels des Objektes zwischen einer Übergabeposition und einer Lagerungsposition bewegt, wobei

- sich der Probenträger in der Übergabeposition an einem verschließbaren Zugang, der in einer Seitenwand des Lagerungsbehälters ausgebildet ist, befindet und
- sich der Probenträger in der Lagerungsposition in einer vorgegebenen Lagerungseinheit an einer vorgegebenen Position befindet.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung und der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung beschrieben worden. Auf deren Beschreibung wird verwiesen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

1 schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung (1A: Seitenansicht; 1B: Draufsicht; 1C: perspektivische Schnittdarstellung, geschnitten entlang der Schnittebene A--A von 1A);
2 schematische Darstellungen der ersten Scheibe der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform (2A: Draufsicht, 2B: Schnittdarstellung);
3 schematische Darstellungen der zweiten Scheibe der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform (3A: Draufsicht, 3B: Schnittdarstellung);
4 schematische Darstellungen der ersten Platte der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform (4A: Draufsicht, 4B: Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B--B von 4A);
5 schematische Darstellungen der zweiten Platte der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform (5A: Ansicht von unten, 5B: Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B--B von 5A);
6 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der linearen Bewegung eines Objektes mittels der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform;
7 schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung (7A: Seitenansicht; 7B: Draufsicht; 7C: perspektivische Schnittdarstellung, geschnitten entlang der Schnittebene A--A von 7A);
8 schematische Darstellungen der ersten Scheibe der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform (8A: Draufsicht, 8B: Seitenansicht);
9 schematische Darstellungen der zweiten Scheibe der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform (9A: Draufsicht, 9B: Seitenansicht);
10 schematische Darstellungen des Einsatzes der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform (10A: Draufsicht, 10B: Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B--B von 10A, 10C: Ansicht von unten);
11 schematische Darstellungen der Decke einer Ausführungsform eines Lagerungsbehälters, in der die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung angeordnet ist (11A: Draufsicht; 11B: Schnittdarstellung);
12 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung entlang einer vertikalen Schnittebene;
13 eine schematische Seitenansicht der in 12 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung;
14 eine schematische Draufsicht auf die in 12 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung;
15 eine schematische Schnittdarstellung der in 12 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung entlang einer horizontalen Schnittebene;
16 eine Ausführungsform eines Probenträgers;
17 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Handhabungseinheit entlang einer vertikalen Schnittebene;
18 eine schematische Draufsicht auf die in 17 gezeigte Handhabungseinheit; und
19 eine schematische Schnittdarstellung der in 17 gezeigten Handhabungseinheit, geschnitten entlang Schnittlinie F--F in 17.

Die in den 1 bis 5 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung 1 weist ein ringförmiges Gehäuse 2 mit einer Längsachse A auf, in dem eine erste Scheibe 11 radial gelagert ist. Die erste Scheibe 11 ist dabei um eine Drehachse M1 drehbar, die auf der Längsachse A des Gehäuses 2 liegt. In dem ringförmigen Gehäuse 2 ist außerdem eine zweite Scheibe 21 angeordnet, die um eine Drehachse M2 drehbar ist. An der Außenseite des Gehäuses 2 ist ein umlaufender Steg 3 ausgebildet, und zwar fluchtend zur ersten Stirnseite des Gehäuses 2.
Die erste Scheibe 11 weist eine zylinderförmige Grundform mit einer ersten Stirnseite 12, einer zweiten Stirnseite 13 und einem Mantel 14 auf, der die erste Stirnseite 12 mit der zweiten Stirnseite 13 verbindet.
Die erste Scheibe 11 weist eine Bohrung 15 auf, die sich von ihrer ersten Stirnseite 12 zu ihrer zweiten Stirnseite 13 erstreckt. Die Bohrung 15 weist eine Längsachse auf, auf der die Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21 liegt und die beabstandet von der Drehachse M1 der ersten Scheibe 11 verläuft. Die Bohrung 15 ist zylinderförmig und weist einen Durchmesser d_B1 auf. Ihre Längsachse verläuft parallel zur Drehachse M1 der ersten Scheibe 11. Die Bohrung 15 ist damit exzentrisch zur Drehachse M1 der ersten Scheibe 11. Sie ist eine Exzenterbohrung. In der Bohrung 15 ist die zweite Scheibe 21 radial gelagert. Sie ist dabei um eine Drehachse M2 drehbar.
Die zweite Scheibe 21 weist eine zylinderförmige Grundform mit einer ersten Stirnseite 22, einer zweiten Stirnseite 23 und einem Mantel 24 auf, der die erste Stirnseite 22 mit der zweiten Stirnseite 23 verbindet. Der Durchmesser d_S2 der zweiten Scheibe 21 ist größer als der Durchmesser d_B1 der Bohrung 15 der ersten Scheibe 11, so dass die zweite Scheibe 21 mit ihrer zweiten Stirnseite 23 auf der ersten Stirnseite 12 der ersten Scheibe 11 aufliegen kann. Die zweite Scheibe 21 weist eine Bohrung 25 auf, die sich von ihrer ersten Stirnseite 22 zu ihrer zweiten Stirnseite 23 erstreckt. Die Bohrung 25 weist eine Längsachse M3 auf, die beabstandet von der Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21 verläuft. Die Bohrung 25 ist zylinderförmig und weist einen Durchmesser d_B2 auf. Ihre Längsachse verläuft parallel zur Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21. Die Bohrung 25 ist damit exzentrisch zur Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21. Sie ist eine Exzenterbohrung.
An der zweiten Stirnseite 23 ist ein umlaufender ringförmiger Steg 26 ausgebildet, dessen Außendurchmesser d_StA geringer als der Durchmesser d_S2 der zweiten Scheibe 21 und geringer als Durchmesser d_B1 der Bohrung 15 in der ersten Scheibe 11 ist. Der Innendurchmesser d_StI ist größer als der Durchmesser d_B2 der Bohrung 25. Die zweite Stirnseite 23 steht aus diesem Grund über den Steg 26 über, ohne die Bohrung 25 zu blockieren. Die Längsachse des Steges 26 liegt auf der Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21. Der über den Steg 26 überstehende Bereich der zweiten Stirnseite 23 bildet eine Kontaktfläche 23A mit kreisringförmiger Grundform. Mit dieser Kontaktfläche 23A liegt die zweite Scheibe 21 an der ersten Stirnseite 12 der ersten Scheibe 11 an. Zwischen der Kontaktfläche 23A und der ersten Stirnseite 12 der ersten Scheibe 11 kann eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Liegt die zweite Scheibe 21 mit ihrer Kontaktfläche 23A auf der ersten Stirnseite 12 der ersten Scheibe 11 auf, so erstreckt sich der Steg 26 in die Bohrung 15 der ersten Scheibe 11. Der Steg 26 kann dabei an der Mantelfläche der Bohrung 15 anliegen. Dabei kann zwischen dem Steg 26 und der Mantelfläche der Bohrung 15 eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein. Der Steg 26 ermöglicht somit eine Drehung der zweiten Scheibe 21 um deren Drehachse M2, verhindert aber eine radiale Bewegung der zweiten Scheibe 21 in Bezug auf die erste Scheibe 11. Die zweite Scheibe 21 ist auf diese Weise in der Bohrung 15 der ersten Scheibe 11 gelagert. Es sei darauf hingewiesen, dass auch andere Möglichkeiten zur Lagerung der zweiten Scheibe in der ersten Scheibe bestehen.
Die erste Scheibe 11 und die zweite Scheibe 21, die an der ersten Scheibe 11 anliegt, sind zwischen einer ersten Platte 31 und einer zweiten Platte 41 angeordnet, die feststehend sind. Die beiden Platten 31, 41 sind über das Gehäuse 2 miteinander verbunden. Die beiden Scheiben 11, 21 können derart zwischen den beiden Platten 31, 41 eingeklemmt sein, dass die erste Scheibe 11 um ihre Drehachse M1 und die zweite Scheibe 21 um ihre Drehachse M2 drehbar sind. Dabei ist die erste Scheibe 11 der zweiten Platte 41 zugewandt, während die zweite Scheibe 21 der ersten Platte 31 zugewandt ist.
Die erste Platte 31 weist eine zylinderförmige Grundform mit einer ersten Stirnseite 32, einer zweiten Stirnseite 33 und einem Mantel 34 auf, der die erste Stirnseite 32 mit der zweiten Stirnseite 33 verbindet. Der Mantel 34 liegt an der Innenseite des ringförmigen Gehäuse 2 an. Der Durchmesser d_P1 der ersten Platte 31 ist kleiner als der Innendurchmesser des ringförmigen Gehäuses 2, so dass die erste Platte 31 mit ihrem Mantel 34 an der Innenseite des Gehäuses 2 anliegen kann. Die erste Platte 31 ist unbeweglich an dem Gehäuse 2 befestigt. In der gezeigten Ausführungsform verläuft die erste Stirnseite 32 der ersten Platte 31 fluchtend zur ersten Stirnseite des Gehäuses 2. Die Längsachse der ersten Platte 31 liegt auf der Längsachse A des Gehäuses 2. An der zweiten Stirnseite 33 der ersten Platte 31 liegt dabei die zweite Scheibe 21 mit ihrer ersten Stirnseite 22 an. Dabei kann zwischen der zweiten Stirnseite 33 der ersten Platte 31 und der ersten Stirnseite 22 der zweiten Scheibe 21 eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Die erste Platte 31 weist ein Langloch 35 auf, das sich von ihrer ersten Stirnseite 32 zu ihrer zweiten Stirnseite 33 erstreckt. Das Langloch 35 bildet eine Führungsöffnung, die die Bewegung eines Objektes 201 auf eine lineare Bewegung beschränkt - sofern man eine Drehung (Pfeil G in 11A) der gesamten Führungsvorrichtung 1 um die Längsachse A des Gehäuses 2 außer Acht lässt. Das Langloch 35 weist eine Längenausdehnung I_L1 auf, die kleiner als der Durchmesser dsi der ersten Scheibe 11 und größer als der Durchmesser d_S2 der zweiten Scheibe 21 ist. Die Längenausdehnung I_L1 des Langlochs 35 bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des Langlochs 35 entlang einer Längsachse L, die orthogonal zur Längsachse A des Gehäuses 2 verläuft. Die Breitenausdehnung b_L1 des Langloches 35 kann dem Durchmesser d_B2 der Bohrung 25 der zweiten Scheibe 21 entsprechen. Der Radius der Stirnseiten des Langloches 35 entspricht dem Radius der zweiten Bohrung 25. Die Breitenausdehnung b_L1 des Langlochs 35 bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des Langlochs 35 entlang einer Querachse Q, die orthogonal zur Längsachse A des Gehäuses 2 und orthogonal zur Längsachse L verläuft. Die Längsachse L und die Querachse Q des Langloches 35 schneiden sich mit der Längsachse A des Gehäuses 2. Die Bohrung 25 in der zweiten Scheibe 21 kann fluchtend zum Langloch 35 ausgerichtet sein. Die Bewegung des Objektes mittels der erfindungsgemäße Führungsvorrichtung 1 erfolgt entlang der Längsachse L des Langlochs 35.
An der zweiten Stirnseite 33 ist ein umlaufender ringförmiger Steg 36 ausgebildet, dessen Längsachse auf der Längsachse A des Gehäuse 2 liegt. Der Außendurchmesser des Steges 36 entspricht dem Durchmesser d_P1 der ersten Platte 31, sein Innendurchmesser ist größer als die Längenausdehnung I_L1 des Langloches 35. An der Innenseite des Steges 36 kann die zweite Scheibe 21 mit ihrem Mantel 24 anliegen, ohne dass die Drehbarkeit der zweiten Scheibe 21 behindert wird. Zwischen der Innenseite des Steges 36 und dem Mantel 24 der zweiten Scheibe 21 kann eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Die zweite Platte 41 weist eine zylinderförmige Grundform mit einer ersten Stirnseite 42, einer zweiten Stirnseite 43 und einem Mantel 44 auf, der die erste Stirnseite 42 mit der zweiten Stirnseite 43 verbindet. Der Mantel 44 liegt an der Innenseite des ringförmigen Gehäuse 2 an. Der Durchmesser d_P2 der zweiten Platte 41 ist kleiner als der Innendurchmesser des ringförmigen Gehäuses 2, so dass die zweite Platte 41 mit ihrem Mantel 44 an der Innenseite des Gehäuses 2 anliegen kann. Der Durchmesser d_P2 der zweiten Platte 41 entspricht dem Durchmesser d_P1 der ersten Platte 31. Die zweite Platte 41 ist unbeweglich an dem Gehäuse 2 befestigt. In der gezeigten Ausführungsform steht die zweite Platte 42 an der zweiten Stirnseite des Gehäuses 2 über, so dass die zweite Stirnseite 43 der zweiten Platte 41 nicht in dem Gehäuse angeordnet ist. Die Längsachse der zweiten Platte 41 liegt auf der Längsachse A des Gehäuses 2. An der ersten Stirnseite 42 der zweiten Platte 41 liegt dabei die erste Scheibe 11 mit ihrer zweiten Stirnseite 13 an. Dabei kann zwischen der ersten Stirnseite 42 der zweiten Platte 41 und der zweiten Stirnseite 13 der ersten Scheibe 11 eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Die zweite Platte 41 weist ein Langloch 45 auf, das sich von ihrer ersten Stirnseite 42 zu ihrer zweiten Stirnseite 43 erstreckt. Das Langloch 45 bildet eine Führungsöffnung, die die Bewegung eines Objektes 201 auf eine lineare Bewegung beschränktsofern man eine Drehung (Pfeil G in 11A) der gesamten Führungsvorrichtung 1 um die Längsachse A des Gehäuses 2 außer Acht lässt. Das Langloch 45 weist eine Längenausdehnung l_L2 auf, die kleiner als der Durchmesser d_S1 der ersten Scheibe 11 und größer als der Durchmesser d_S2 der zweiten Scheibe 21 ist. Die Längenausdehnung l_L2 des Langlochs 45 bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des Langlochs 45 entlang einer Längsachse L, die orthogonal zur Längsachse A des Gehäuses 2 verläuft. Die Breitenausdehnung b_L2 des Langloches 45 kann dem Durchmesser d_B2 der Bohrung 25 der zweiten Scheibe 21 entsprechen. Der Radius der Stirnseiten des Langloches 45 entspricht dem Radius der zweiten Bohrung 25. Die Breitenausdehnung b_L2 des Langlochs 45 bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des Langlochs 45 entlang einer Querachse Q, die orthogonal zur Längsachse A des Gehäuses 2 und orthogonal zur Längsachse L verläuft. Die Längsachse L und die Querachse Q des Langloches 45 schneiden sich mit der Längsachse A des Gehäuses 2. Die Bohrung 25 in der zweiten Scheibe 21 kann fluchtend zum Langloch 45 ausgerichtet sein. Die Bewegung des Objektes 201 mittels der Führungsvorrichtung 1 erfolgt entlang der Längsachse L des Langlochs 45.
Die Längsachse L des Langlochs 35 der ersten Platte 31 und die Längsachse L des Langlochs 45 der zweiten Platte 41 verlaufen parallel zueinander. Die Querachse Q des Langlochs 35 der ersten Platte 31 und die Querachse Q des Langlochs 45 der zweiten Platte 41 verlaufen parallel zueinander. Die beiden Langlöcher 35, 45 haben vorzugsweise die gleichen Abmessungen. Sie liegen fluchtend zueinander.
An der ersten Stirnseite 42 der zweiten Platte 41 ist ein umlaufender ringförmiger Steg 46 ausgebildet, dessen Längsachse auf der Längsachse A des Gehäuse 2 liegt. Der Außendurchmesser des Steges 46 entspricht dem Durchmesser d_P2 der zweiten Platte 41, sein Innendurchmesser ist größer als die Längenausdehnung l_L2 des Langloches 45. An der Innenseite des Steges 46 liegt die erste Scheibe 11 mit ihrem Mantel 14 an. Zwischen der Innenseite des Steges 46 und dem Mantel 14 der ersten Scheibe 11 kann eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein. Der Durchmesser dsi der ersten Scheibe 11 ist kleiner als der Innendurchmesser des Steges 46, so dass die erste Scheibe 11 mit ihrem Mantel 14 an der Innenseite des Steges 46 anliegen kann. Auf diese Weise ist die erste Scheibe 11 in dem Gehäuse 2 radial gelagert.
Die Bohrung 25 in der zweiten Scheibe 21 bildet die Durchführung für ein Objekt 201. Mittels der Führungsvorrichtung 1 kann die Durchführung entlang der Längsachse L bewegt werden (siehe 11A). In 6 ist in schematischer Weise jeweils eine Draufsicht auf die erste Scheibe 11 mit ihrer Drehachse M1, die zweite Scheibe 21 mit ihrer Drehachse M2 und ihrer Bohrung 25 gezeigt. Die Bohrung 25 weist die Längsachse M3 auf. Im Zustand a) befindet sich Bohrung 25 in ihrer ersten, in der Zeichnung rechten Maximalposition. In den folgenden Zuständen ist die erste Scheibe jeweils um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Damit die Bohrung 25 auf der Längsachse L verbleiben kann, ist eine Drehung der zweiten Scheibe erforderlich. Die Position der ersten Scheibe 11 ist durch den Pfeil I, die Position der zweiten Scheibe 21 durch den Pfeil II gekennzeichnet. Es ist in 6 zu erkennen, wie die Durchführung bei jeder Drehung der Scheiben 11, 21 immer weiter in Richtung ihrer zweiten, in der Zeichnung linken Maximalposition verschoben wird, die sie im Zustand h) dann erreicht hat. Der Abstand zwischen der ersten maximalen Position der Bohrung 25 (Zustand a)) und der zweiten Maximalposition der Bohrung 25 (Zustand h)) entspricht der maximalen Länge Lmax, um die das Objekt 201 mittels der Führungsvorrichtung 1 theoretisch bewegt werden kann. Zustand a) und Zustand h) zeigen jeweils einen Totpunkt. Es kann vorgesehen sein, dass das Objekt 201 nicht bis zu den Totpunkten verschoben wird. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Ausdehnung eines der oder beider Langlöcher 35, 45 entlang ihrer Längsachse L kürzer als die maximalen Länge Lmax ist, so dass das Objekt 201 nicht bis zu der ersten maximalen Position (Zustand a)) und/oder der zweiten maximal Position (Zustand b)) bewegt werden kann. Durch Drehen der gesamten Führungsvorrichtung 1 um die Längsachse A ihres Gehäuses 402 kann die Lage der Längsachse L in der x,y-Ebene verändert werden, wodurch mittels der Führungsvorrichtung 1 die Bohrung 25 sowohl in x-, als auch in y-Richtung verschoben werden kann.
Die in den 7 bis 10 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung weist ein ringförmiges Gehäuse 2 mit einer Längsachse A auf, in dem eine erste Scheibe 11 radial gelagert ist. Die erste Scheibe 11 ist dabei um eine Drehachse M1 drehbar, die auf der Längsachse A des Gehäuses 2 liegt. In dem ringförmigen Gehäuse 2 ist außerdem eine zweite Scheibe 21 angeordnet, die um eine Drehachse M2 drehbar ist. An der Außenseite des Gehäuses 2 ist ein umlaufender Steg 3 ausgebildet, und zwar fluchtend zur ersten Stirnseite des Gehäuses 2.
Die erste Scheibe 11 weist eine zylinderförmige Grundform mit einer ersten Stirnseite 12, einer zweiten Stirnseite 13 und einem Mantel 14 auf, der die erste Stirnseite 12 mit der zweiten Stirnseite 13 verbindet. Die erste Scheibe 11 weist eine Bohrung 15 auf, die sich von ihrer ersten Stirnseite 12 zu ihrer zweiten Stirnseite 13 erstreckt. Die Bohrung 15 weist eine Längsachse auf, auf der die Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21 liegt und die beabstandet von der Drehachse M1 der ersten Scheibe 11 verläuft. Die Bohrung 15 ist zylinderförmig und weist einen Durchmesser d_B1 auf (siehe 9B). Ihre Längsachse verläuft parallel zur Drehachse M1 der ersten Scheibe 11. Die Bohrung 15 ist damit exzentrisch zur Drehachse M1 der ersten Scheibe 11. Sie ist eine Exzenterbohrung. In der Bohrung 15 ist die zweite Scheibe 21 radial gelagert. Sie ist dabei um eine Drehachse M2 drehbar.
Die zweite Scheibe 21 weist eine zylinderförmige Grundform mit einer ersten Stirnseite 22, einer zweiten Stirnseite 23 und einem Mantel 24 auf, der die erste Stirnseite 22 mit der zweiten Stirnseite 23 verbindet. Der Durchmesser d_S2 der zweiten Scheibe 21 ist kleiner als der Durchmesser d_B1 der Bohrung 15 der ersten Scheibe 11, so dass die zweite Scheibe 21 mit ihrem Mantel 24 am Mantel der Bohrung 15 anliegen kann. Dabei kann zwischen dem Mantel 24 der zweiten Scheibe 21 und dem Mantel der Bohrung 15 eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein. Die zweite Scheibe 21 weist eine Bohrung 25 auf, die sich von ihrer ersten Stirnseite 22 zu ihrer zweiten Stirnseite 23 erstreckt. Die Bohrung 25 weist eine Längsachse M3 auf, die beabstandet von der Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21 verläuft. Die Bohrung 25 ist zylinderförmig und weist einen Durchmesser d_B2 auf. Ihre Längsachse verläuft parallel zur Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21. Die Bohrung 25 ist damit exzentrisch zur Drehachse M2 der zweiten Scheibe 21. Sie ist eine Exzenterbohrung. Die zweite Scheibe 21 ist in der Bohrung 15 der ersten Scheibe 11 fluchtend zu deren Stirnseiten 12, 13 angeordnet.
Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung 1 weist keine erste und zwei Platte auf. Stattdessen weist die zweite Ausführungsform einen Einsatz 51 auf, dessen äußere Form einer zylindrischen Grundform entspricht. Der Einsatz 51 weist eine erste Stirnseite 52, eine zweite Stirnseite 53 und einen Mantel 54 auf, der die erste Stirnseite 52 mit der zweiten Stirnseite 53 verbindet. Der Durchmesser d_E des Einsatzes 51 ist kleiner als der Innendurchmesser des ringförmigen Gehäuses 2, so dass der Einsatz 51 mit seinem Mantel 54 an der Innenseite des Gehäuses 2 unbeweglich anliegen kann. Der Einsatz 51 weist eine zylinderförmige Ausnehmung 56 auf, in der die erste Scheibe 11 radial gelagert angeordnet ist und die von seiner ersten Stirnseite 52 und seiner zweiten Stirnseite 53 beabstandet ist. Dabei kann zwischen dem Mantel 14 der ersten Scheibe 11 und der Wandung der Ausnehmung 56 eine Gleitfolie (nicht gezeigt) angeordnet sein. Ein Langloch 55 erstreckt sich von der ersten Stirnseite 52 bis zur zweiten Stirnseite 53. Das Langloch entspricht hinsichtlich seiner Funktion den Langlöchern 35 und 45 der ersten Ausführungsform.
Das Langloch 55 bildet eine Führungsöffnung, die die Bewegung eines Objektes 201 auf eine lineare Bewegung beschränkt. Das Langloch 55 weist eine Längenausdehnung l_E auf, die kleiner als der Durchmesser d_S1 der ersten Scheibe 11 und größer als der Durchmesser d_S2 der zweiten Scheibe 21 ist. Die Längenausdehnung l_E des Langlochs 55 bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des Langlochs 55 entlang einer Längsachse L, die orthogonal zur Längsachse A des Gehäuses 2 verläuft. Die Breitenausdehnung b_E des Langloches 55 kann dem Durchmesser d_B2 der Bohrung 25 der zweiten Scheibe 21 entsprechen. Der Radius der Stirnseiten des Langloches 55 entspricht dem Radius der zweiten Bohrung 25. Die Breitenausdehnung b_E des Langlochs 55 bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des Langlochs 55 entlang einer Querachse Q, die orthogonal zur Längsachse A des Gehäuses 2 und orthogonal zur Längsachse L verläuft. Die Längsachse L und die Querachse Q des Langloches 55 schneiden sich mit der Längsachse A des Gehäuses 2. Die Bohrung 25 in der zweiten Scheibe 21 kann fluchtend zum Langloch 55 ausgerichtet sein. Die Bewegung des Objektes 201 mittels der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung 1 erfolgt entlang der Längsachse L des Langlochs 55.
Mittels der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Führungsvorrichtung kann die Bohrung 25 in der in 6 gezeigten Weise verschoben werden.
In 8 ist ein Teil der Decke 104 eines Lagerungsbehälters 102 gezeigt, der zu einer Lagerungsvorrichtung 101 gehört (siehe 12 bis 15). In die Decke 104 ist die in den 1 bis 5 gezeigte Führungsvorrichtung 1 radial gelagert eingesetzt, so dass der umlaufende Steg 3 des Gehäuses 2 mit seiner Unterseite an der Außenseite der Decke 104 anliegt. Die radiale Lagerung der Führungsvorrichtung in der Decke 104 ermöglicht die Drehung des Lagers 1 um die Längsachse A des Gehäuses 2 (Doppelpfeil B in 8A).
Es ist insbesondere in 8B zu erkennen, dass die Führungsvorrichtung 1 die Einbringung eines Objektes durch die Führungsvorrichtung 1 hindurch ermöglicht. Dazu wird das Objekt 201, bei dem es sich um eine Handhabungseinheit 107 handeln kann (siehe 9), durch das Langloch 35 in der ersten Platte 31, die Bohrung 25 in der zweiten Scheibe 21 und das Langloch 45 in der zweiten Platte 41 geführt. Das Objekt 201, das mittels der Führungsvorrichtung 1 in den Lagerungsbehälter 102 eingeführt ist, kann um seine Längsachse, die auf der Längsachse M3 der Bohrung 25 liegt, gedreht werden. Es kann außerdem quer zu seiner Längsachse mittels der Führungsvorrichtung 1 verschoben werden. Das ist in 9 die x-Achse.
In den 12 bis 15 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung 101 gezeigt. Es sollte angemerkt werden, dass die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung nicht auf diese gezeigte Lagerungsvorrichtung beschränkt ist, sondern auch bei anderen Vorrichtungen, einschließlich anderer Lagerungsvorrichtungen eingesetzt werden kann. Bei der Lagerungsvorrichtung 101 handelt es sich um eine Kryolagerungsvorrichtung.
Die Lagerungsvorrichtung 101 weist einen Lagerungsbehälter 102 auf, der einen Behälterboden 103 und eine Behälterdecke 104 besitzt. Der Behälterboden 103 und die Behälterdecke 104 sind über Seitenwände 105 miteinander verbunden. In dem Lagerungsbehälter 102 sind zwei Lagerungseinheiten 106, 106' und eine Handhabungseinheit 107 angeordnet. Elemente der zweiten Lagerungseinheit 106' weisen dabei das Bezugszeichen der ersten Lagerungseinheit, ergänzt um einen Oberstrich, auf. Die Seitenwände 105 des Lagerungsbehälters 102 sind so ausgebildet, dass innerhalb des Lagerungsbehälters 102 zwei Lagerungskammern 114, 114' ausgebildet sind. Die Lagerungskammern 114, 114' sind zur Handhabungseinheit 107 hin über Öffnungen 115, 115' offen, die sich in dem Lagerungsbehälter 102 von dem Behälterboden 103 bis zur Behälterdecke 104 erstrecken. Die Abschnitte 116, 116' der Seitenwände 105 des Lagerungsbehälters 102 umschließen, abgesehen von den Öffnungen 115, 115', die Lagerungskammern 114, 114', so dass die Lagerungskammern einen annähernd kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Abschnitte 116, 116' der Seitenwände 105 sind über Verbindungswände 117, 118, die ebenfalls Seitenwände 105 des Lagerungsbehälters 102 sind, miteinander verbunden. Zwischen den Verbindungswänden 117, 118 ist die Handhabungseinheit 107 angeordnet. In der Verbindungswand 117 ist ein Zugang 113 zum Lagerungsbehälter 102 ausgebildet. Die Abschnitte 116, 116' der Seitenwände 105 des Lagerungsbehälters 102 entsprechen den Mänteln der Lagerungskammern 114, 114'.
Die Lagerungseinheiten 106, 106' weisen jeweils eine vertikal verlaufende Welle 108, 108' auf, die durch die Behälterdecke 104 in den Lagerungsbehälter 102 geführt sind und sich in Richtung des Behälterbodens 103 erstrecken. Dabei sind die Enden der Wellen 108, 108', die dem Behälterboden 103 zugewandt sind, von dem Behälterboden 103 beabstandet. Die Wellen 108, 108' sind in Lagern 119 gelagert, die außerhalb des Lagerungsbehälters 102 an der Behälterdecke 104 angeordnet sind. Innerhalb des Lagerungsbehälters 102 sind hingegen keine Lager für die Wellen 108, 108' vorgesehen. Die Abschnitte 116, 116' der Seitenwände 105, die die Lagerungskammern 114 bilden, weisen einen Krümmungsradius, dessen Mittelpunkt auf der Wellenachse der Wellen 108, 108' liegt, auf.
Die Wellen 108, 108' sind um ihre Längsachsen B₁, B₁' in vorgegebene Positionen drehbar. Zum Drehen der Wellen 108, 108' sind Antriebe 126, 126' vorgesehen, die ebenfalls außerhalb des Lagerungsbehälters 102 an der Behälterdecke 104 angeordnet sind. Mittels der Antriebe 126, 126' können die Wellen 108, 108' um einen vorgegebenen Winkel und ganzzahlige Vielfache davon gedreht werden. An den Wellen 108, 108' sind Halteelemente 120, 120' ausgebildet, die es ermöglichen, Probenträger 109 an den Wellen 108, 108' zu befestigen. Die Probenträger 109 können in mehreren übereinander liegenden Ebenen 121, 121' an den Wellen 108, 108' befestigt werden (siehe insbesondere 12, Lagerungskammer 114'). Eine Ebene 121, 121' kann in gleichgroße Teile unterteilt sein, wobei in jedem Teil der Ebene 121, 121' ein Probenträger 109 an der Welle 108, 108' angeordnet sein kann. Beispielsweise kann die Ebene in sechs Teile unterteilt sein. Die Ebenen 121, 121' sind Kreisflächen, deren Kreissektoren die Teile bilden. Es ist in 15 zu erkennen, dass die dort gezeigten Ebenen 121, 121' in sechs gleichgroße Teile unterteilt sind. In jedem Teil dieser Ebene 121 kann in der Lagerungskammer 114 ein Probenträger 109 an der Welle 108 befestigt werden, also insgesamt sechs Probenträger 109. In der entsprechenden Ebene 121' der Lagerungskammer 114' sind in fünf Teilen der Ebene 121' Probenträger 109 an der Welle 108' befestigt. Ein Teil der Ebene 121', d. h. ein Lagerungssektor 124, 124', und damit ein Platz zur Aufnahme eines weiteren Probenträgers 109, ist frei. Zwischen den beiden Lagerungseinheiten 106, 106' ist die Handhabungseinheit 107 angeordnet.
Die Handhabungseinheit 107 weist ein Lager 301 mit einem ersten Lagerteil 311 und einem zweiten Lagerteil 321 auf. Das erste Lagerteil 311 weist ein zylinderförmiges Gehäuse 312 mit einer Längsachse A auf. Das erste Lagerteil 311 ist in 17 in axialer Richtung verkürzt gezeigt. Das zylinderförmige Gehäuse 312 weist eine erste Stirnseite 312a, die bei vertikaler Ausrichtung der Längsachse A dessen Boden bildet, eine zweite Stirnseite 312b, die bei vertikaler Ausrichtung der Längsachse A dessen Decke bildet, und einen Mantel 312c auf, der die erste Stirnseite 312a mit der zweiten Stirnseite 312b verbindet.
Das Gehäuse 312 umschließt einen Innenraum 313. Das Gehäuse 312 besteht aus einem Material, das den Innenraum 313 thermisch gegen die Umgebung isoliert. Es ist gegenüber der Umgebung abgedichtet. In dem Innenraum 313 befinden sich eine Magnetanordnung 314 aus permanentmagnetischen Elementen 315 und eine Antriebseinheit 316 zum axialen Bewegen der Magnetanordnung 314. Der Innenraum 313 kann mit Luft gefüllt sein. Ein Kühlmittel ist im Innenraum 313 nicht erforderlich.
Die Antriebseinheit 316, die in den 17 und 19 nur teilweise gezeigt ist, kann eine Linearachse sein. Die Antriebseinheit 316 weist eine Gewindespindel 317 auf, deren Drehachse auf der Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312 liegt. Die Gewindespindel 317 erstreckt sich von der ersten Stirnseite 312a des zylinderförmigen Gehäuses 312 zu dessen zweiter Stirnseite 312b. Sie ist an der ersten Stirnseite 312a und der zweiten Stirnseite 312b gelagert. An der Gewindespindel 317 ist die Magnetanordnung drehfest befestigt (nicht gezeigt). Durch Drehen des zylinderförmigen Gehäuses 312 um dessen Längsachse A wird die Magnetanordnung ebenfalls um diese Achse gedreht. Die Antriebseinheit 316 weist ferner Gestänge 318 auf, die eine exakte Bewegung der Magnetanordnung 314 in axialer Richtung, bezogen auf die Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312, sicherstellen (Pfeil C). Die Antriebseinheit 316 weist einen Motor (nicht gezeigt) zum Drehen der Gewindespindel 317 um die Längsachse A (Pfeil B) auf, wodurch die Magnetanordnung 314 in axialer Richtung (Pfeil C) bewegt wird.
Es ist insbesondere in 19 zu erkennen, dass die permanentmagnetischen Elemente 315 äquidistant zu den supraleitenden Elementen 325 angeordnet und ringförmig ausgebildet sind. Die Längsachse der ringförmigen permanentmagnetischen Elemente 315 liegt dabei auf der Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312. Die Magnetanordnung 314 umfasst vier permanentmagnetische Elemente 315 (siehe 17), die, bezogen auf die Längsachse A, beabstandet zueinander angeordnet sind. Die permanentmagnetischen Elemente 315 sind dabei koaxial zu der Längsachse A angeordnet. Die Magnetfelder, die die permanentmagnetischen Elemente 315 erzeugen, sind unterschiedlich ausgerichtet, wie durch die Pfeile in den permanentmagnetischen Elementen 315 angedeutet ist. Es ist zu erkennen, dass zwei permanentmagnetische Elemente 315a ein Magnetfeld erzeugen, das achsparallel zur Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312 ausgerichtet ist. Diese beiden permanentmagnetische Elemente 315a sind in axialer Richtung voneinander beabstandet. Zwischen den beiden permanentmagnetischen Elementen 315a sind zwei weitere permanentmagnetische Elemente 315b angeordnet, die ein Magnetfeld erzeugen, das radial zur Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312 ausgerichtet ist. Die beiden permanentmagnetischen Elemente 315b sind in axialer Richtung voneinander und von den beiden permanentmagnetischen Elementen 315a beabstandet.
Das zweite Lagerteil 321 weist ein Gehäuse 322 mit einer Innenwand 322a, einer Außenwand 322b und einer ersten Stirnseite 322c, die die Innenwand 322a mit der Außenwand 322b verbindet und bei vertikaler Ausrichtung der Längsachse A dessen Boden bildet, auf. Das Gehäuse 322 kann ein doppelwandiges Gehäuse sein. An der zweiten Stirnseite 322d ist das Gehäuse 322 offen. Die Innenwand 322a, die Außenwand 322b und die erste Stirnseite 322c begrenzen einen Innenraum 323, der mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist, wie durch die beiden Wellen unterhalb der zweiten Stirnseite 322d veranschaulicht ist. Der flüssige Stickstoff dient als Kühlmittel für die supraleitenden Elemente 325, die in dem Innenraum 323 derart angeordnet sind, dass sie vollständig von dem Kühlmittel bedeckt sind.
Es ist insbesondere in 19 zu erkennen, dass die supraleitenden Elemente 325 äquidistant zu den permanentmagnetischen Elementen 315 angeordnet und ringförmig ausgebildet sind. Die Längsachse der ringförmigen supraleitenden Elemente 325 liegt dabei auf der Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312. Die Supraleitungsanordnung 324 umfasst in diesem Beispiel vier supraleitende Elemente 325 (siehe 17), die, bezogen auf die Längsachse A, beabstandet zueinander angeordnet sind. Die supraleitenden Elemente 325 sind dabei koaxial zu der Längsachse A angeordnet. Dabei liegen jeweils ein permanentmagnetisches Element 315 und ein supraleitendes Element 325 in einer gemeinsamen Ebene, die sich horizontal zur Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312 erstreckt. Damit ist jedem permanentmagnetischen Element 315 genau ein supraleitendes Element 325 zugeordnet. Die Ebenen, in denen jeweils ein permanentmagnetisches Element 315 und ein supraleitendes Element 325 liegen, sind in axialer Richtung, bezogen auf die Längsachse A, beabstandet zueinander angeordnet. Die supraleitenden Elemente 325 können durch ein Gestänge 328, das als Wärmeleiter dient, miteinander verbunden sein. Sie sind an der Innenwand 322a des Gehäuses 322 befestigt.
Die Innenwand 322a des Gehäuses 322 verläuft koaxial zur Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312, und zwar unter Ausbildung eines Spaltes 302 zwischen dem Mantel 312c des zylinderförmigen Gehäuses 312 und der Innenwand 322a des Gehäuses 322. Die Innenwand 322a begrenzt eine axiale Bohrung, durch die das erste Lagerteil 311 geführt ist. Wird die Magnetanordnung 314, die in dem Innenraum 313 angeordnet ist, bewegt, so verändert sich das Magnetfeld, das von den permanentmagnetischen Elementen 315 erzeugt wird. Wird das erste Lagerteil 311 und mit ihm die Magnetanordnung 314 um die Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312 gedreht (Pfeil B), so wird damit gleichzeitig eine Drehung des zweiten Lagerteils 321 um diese Längsachse bewirkt (Pfeil E in 18). Wird die Magnetanordnung 314 in axialer Richtung, d. h. auf der Längsachse A bewegt (Pfeil C), so wird damit gleichzeitig eine Bewegung des zweiten Lagerteils 321 in axial Richtung (Pfeil D), bezogen auf die Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312 bewirkt.
Die Außenwand 322b des Gehäuses 322 verläuft koaxial zur Längsachse A des zylinderförmigen Gehäuses 312 und ist von der Innenwand 322a unter Ausbildung des Innenraumes 323 beabstandet. Das Gehäuses 322 ist somit ein Hohlzylinder, durch dessen Bohrung das erste Lagerteil 311 geführt ist.
An der Außenwand 322b des Gehäuses 322 ist ein Greifmittel 303 befestigt. Das Greifmittel weist Streben 304 auf, die sich in radialer Richtung erstrecken und zum Eingriff in einen Probenträger 109 bestimmt sind. Eine Lageänderung des zweiten Lagerteils 321 bewirk somit eine Lageänderung des Greifmittels 303, so dass das Greifmittel 303 Probenträger 109 an unterschiedlichen Positionen aufnehmen und abgeben kann.
Das erste Lagerteil 311 ist das Element der Handhabungseinheit 107, das, wie in 8 gezeigt ist, durch die Bohrung 25 der Führungsvorrichtung 1 in den Lagerungsbehälter 102 geführt ist. Das erste Lagerteil 311 ist dabei parallel und äquidistant zu den Wellen 108, 108' der Lagerungseinheiten 106, 106' in dem Lagerungsbehälter 102 angeordnet. Dabei liegen die Wellen 108, 108' der Lagerungseinheiten 106, 106' und die Längsachse A des Gehäuses 312 des ersten Lagerteils 311 in einer vertikalen Ebene. Das erste Lagerteil 311 ist mittels der Führungsvorrichtung 1 durch die Behälterdecke 104 in den Lagerungsbehälter 102 geführt und erstreckt sich in Richtung des Behälterbodens 103. Dabei ist das Ende des ersten Lagerteils 311, das dem Behälterboden 103 zugewandt ist, von dem Behälterboden 103 beabstandet. Das erste Lagerteil 311 ist in einem Lager 122 gelagert, das außerhalb des Lagerungsbehälters 102 an der Behälterdecke 104 angeordnet ist. Das erste Lagerteil 311 ist um seine Längsachse A in vorgegebene Positionen drehbar (Pfeil F in 12). Mittels der Führungsvorrichtung 1 ist es außerdem entlang der Längsachse L bewegbar (Pfeil L in 12). Zum Drehen des ersten Lagerteils 311 und zum Bewegen des ersten Lagerteils 311 entlang der Längsachse L kann ein Antrieb 123 vorgesehen sein, der außerhalb des Lagerungsbehälters 102 an der Behälterdecke 104 angeordnet ist. Zusätzlich ist die Führungsvorrichtung 1 in der Decke 104 radial gelagert, so dass die Führungsvorrichtung 1 um die Längsachse A ihres Gehäuses 2 drehbar ist.
Das zweite Lagerteil 321 und mit ihm das Greifmittel 303, das an dem zweiten Lagerteil 321 befestigt ist, kann durch Verschieben der Magnetanordnung 314 in axialer Richtung, bezogen auf die Längsachse A des Gehäuses 312, an dem ersten Lagerteil 311 in Richtung der Behälterdecke 104 aufsteigen oder in Richtung des Behälterbodens 103 absteigen (Doppelpfeil z in 12).
An der Außenseite der Verbindungswand 117 kann eine Schleuse angeordnet sein, die die Lagerungsvorrichtung 101 mit einer Einbringungsvorrichtung 125 verbindet. Die Einbringungsvorrichtung 125 kann eine wärmeisolierte Kammer und einen Zugang aufweisen, über den ein Probenträger 109 in die wärmeisolierte Kammer eingebracht oder aus der wärmeisolierten Kammer entnommen werden kann. In der wärmeisolierten Kammer kann eine Transfereinrichtung angeordnet sein, die den Probenträger 109 aus der Kammer in die Schleuse oder von der Schleuse in die Kammer führen kann.
Am Behälterboden 103 ist in dem Lagerungsbehälter 102 eine Bodenkammer (nicht gezeigt) ausgebildet, die mit flüssigem Stickstoff oder einem anderen Kältemittel gefüllt ist. Der flüssige Stickstoff oder das andere Kältemittel verdampft in dem Lagerungsbehälter 102, wodurch die Probenbehälter, die sich in dem Lagerungsbehälter befinden, gekühlt werden.
Zum Einbringen eines Probenträgers 109 in die Lagerungsvorrichtung 101 kann wie folgt vorgegangen werden. Zunächst wird der Probenträger 109 in die Kammer der Einbringungsvorrichtung 125 eingebracht. Mittels einer Datenverarbeitungseinheit wird ein freier Lagerungssektor 124, 124' in dem Lagerungsbehälter 102 ermittelt. Der ermittelte freie Lagerungssektor 124, 124' ist der vorgegebene Lagerungssektor, d. h. der Lagerungssektor, an dem der Probenträger 109 in dem Lagerungsbehälter 102 an der Welle 108, 108' einer Lagerungseinheit 106, 106' befestigt werden soll, und gleichzeitig seine Lagerungsposition. In diesem Beispiel ist der vorgegebene Lagerungssektor ein freier Lagerungssektor 124 in der Lagerungseinheit 106. Die Transfereinrichtung führt den Probenträger 109 in die Schleuse zwischen der Einbringungsvorrichtung 125 und dem Zugang 113 zum Lagerungsbehälter 102. Dabei kommt der Probenträger 109 in der Schleuse so zu liegen, dass der äußere Rand 132 des Probenträgers 109 der Handhabungseinheit 107 zugewandt ist. Der Probenträger befindet sich nun in der Übergabeposition. Mittels der Handhabungseinheit 107 wird der Probenträger 109 durch den geöffneten Zugang 113 aus der Schleuse entnommen. Dazu wird das Greifmittel 303 mit dem zweiten Lagerteil 321 entlang des ersten Lagerteils 311 der Handhabungseinheit 107 in Höhe der Schleuse geführt. Außerdem wird das erste Lagerteil 311 so ausgerichtet, dass das Greifmittel 303 der Schleuse und damit dem äußeren Rand 132 des Probenträgers 109 zugewandt ist. Das erste Lagerteil 311 wird dann horizontal entlang der y-Achse bewegt, bis das Greifmittel 303 zum äußeren Rand 132 des Probenträgers 109 gelangt.
Das Greifmittel 3 greift mit seinen Streben 4 in Ausnehmungen 135 ein, die im äußeren Rand 132 des Probenträgers 109 ausgebildet sind, wodurch das Greifmittel 3 den Probenträger 109 greift. Sobald die Verbindung zwischen dem Greifmittel 303 und dem Probenträger 109 hergestellt ist, wird das erste Lagerteil 311 horizontal entlang der y-Achse zurückgeführt. Anschließend kann der Zugang 113 verschlossen werden. Zwischenzeitlich wird die Lagerungseinheit 106, in der sich der vorgegebene Lagerungssektor 124 befindet, mittels ihrer Welle 108 gedreht, bis der vorgegebene Lagerungssektor der Handhabungseinheit 107 zugewandt ist. Das Greifmittel 303, das den Probenträger 109 hält, wird nun in Höhe der Ebene 121 geführt, in der sich der vorgegebene Lagerungssektor 124 befindet. Das zweite Lagerteil 321 wird dabei so ausgerichtet, dass der vom Greifmittel 303 gehaltene Probenträger 109 mit seinem inneren Rand 131 dem Lagerungssektor 124 zugewandt ist. Dazu wird das erste Lagerteil 311 um die Längsachse A seines Gehäuses 312 gedreht. Außerdem wird das erste Lagerteil 311 nun horizontal entlang der x-Achse in Richtung der Welle 108 der Lagerungseinheit 106 bewegt. Sobald die Aufnahmen 134, die am inneren Rand 131 des Probenträgers 109 ausgebildet sind, in die korrespondierenden Halteelemente 120 der Welle 108 der Lagerungseinheit 106 eingreifen, so dass der Probenträger 109 an der Welle 108 befestigt ist, wird die Verbindung zwischen dem Greifmittel 303 und dem Probenträger 109 gelöst. Der Probenträger 109 befindet sich nun an seinem vorgegebenen Lagerungssektor 124 und in seiner Lagerungsposition. Sodann wird das erste Lagerteil 311 und mit ihm das zweite Lagerteil 312 und das Greifmittel 303 entlang der x-Achse zurückgeführt.
Zur Entnahme eines Probenträgers 109 aus der Lagerungsvorrichtung 101 kann wie folgt vorgegangen werden. Mittels der Datenverarbeitungseinheit wird der Lagerungssektor 124, 124' bestimmt, an dem sich der Probenträger 109 in dem Lagerungsbehälter 102 befindet. Das ist seine Lagerungsposition. In diesem Beispiel ist dies ein Lagerungssektor 124 in der Lagerungseinheit 106. Zur Entnahme des Probenträgers 109 aus seinem Lagerungssektor 124 wird die Lagerungseinheit 106 mittels ihrer Welle 108 gedreht, bis der Lagerungssektor 124, in dem sich der Probenträger 109 befindet, der Handhabungseinheit 107 zugewandt ist. Das Greifmittel 303 wird in Höhe der Ebene geführt, in der sich der Lagerungssektor 124 mit dem Probenträger 109 befindet. Außerdem wird das Greifmittel 303 so ausgerichtet, dass es dem Lagerungssektor 124, in dem sich der Probenträger 109 befindet, zugewandt ist. Anschließend wird das erste Lagerteil 311 horizontal entlang der x-Achse in Richtung des Probenträgers 109 verschoben, bis die Streben 304 des Greifmittels 303 in die Ausnehmungen 135, die am äußeren Rand 132 des Probenträgers 109 ausgebildet sind, eingreifen können. Sobald die Verbindung zwischen dem Greifmittel 303 und dem Probenträger 109 hergestellt ist, wird die Verbindung zwischen dem inneren Rand 131 des Probenträgers 109 und den Halteelementen 120 an der Welle 108 gelöst. Sodann wird das Greifmittel 303 mit dem Probenträger 109 durch verschieben des ersten Lagerteils 311 horizontal entlang der x-Achse zurückgeführt. Das zweite Lagerteil 321 und mit ihm das Greifmittel 303 wird dann entlang des ersten Lagerteils 311 der Handhabungseinheit 107 in Höhe der Schleuse geführt. Außerdem wird das zweite Lagerteil 321 so ausgerichtet, dass das Greifmittel 303 der Schleuse zugewandt ist. Das erste Lagerteil 311 und mit ihm das zweite Lagerteil 321 und das Greifmittel 303 wird dann mit dem Probenträger 109 horizontal durch den Zugang 113 in Richtung der Schleuse bewegt, bis sich der Probenträger 109 in der Schleuse befindet. Dort ist seine Übergabeposition. Anschließend wird die Verbindung zwischen dem Greifmittel 303 und dem äußeren Rand 132 des Probenträgers 109 gelöst und das Greifmittel 303 horizontal entlang der y-Achse zurückgeführt. Der Zugang 113 kann dann verschlossen werden. Die Transfereinrichtung entnimmt den Probenträger 109 aus der Schleuse und überführt ihn in die Kammer der Einbringungseinrichtung. Dort kann der Probenträger 109 dann beispielsweise durch einen Bediener entnommen werden.
In ähnlicher Weise kann eine Umlagerung eines Probenträgers 109 innerhalb des Lagerungsbehälters vorgenommen werden. Dazu wird der Probenträger 109 aus seinem Lagerungssektor entnommen und zu einem neuen, vorgegebenen Lagerungssektor geführt. Eine Öffnung des Zugangs 113 ist dazu nicht erforderlich.
16 zeigt einen beispielhaften Probenträger 109. Der Probenträger 109 weist einen inneren Rand 131 und einen gegenüberliegenden äußeren Rand 132 auf. Der innere Rand 131 und der äußere Rand 132 eines Probenträgers sind durch Seitenränder 133 miteinander verbunden. Der innere Rand 131 ist schmaler als der äußere Rand 132. Wird der Probenträger 109 von einer Welle 108, 108' gehalten, so erstrecken sich die Seitenränder 133 in radialer Richtung vom inneren Rand 131 zum äußeren Rand 132. Am inneren Rand 131 sind Aufnahmen 134 ausgebildet, in die Halteelemente 120, 120' der Lagerungseinheiten 106, 106' eingreifen können. Am äußeren Rand 132 sind Ausnehmungen 135 ausgebildet, in die Streben 304 des Greifmittels 303 eingreifen können. An den Unterkanten des inneren Randes 131, des äußeren Randes 132 und der Seitenränder 133 des Probenträgers 109 ist ein Boden 136 ausgebildet, der sich vom inneren Rand 131 zum äußeren Rand 132 und von dem einen Seitenrand 133 zu dem anderen Seitenrand 133 erstreckt. Der Boden 136 weist Öffnungen 137 auf, in die korrespondierende Elemente, die an den Unterseiten der Probenbehälter ausgebildet sind, eingreifen können. Die horizontale Ausdehnung des Probenträgers 109 entspricht annähernd den Abmessungen eines Lagerungssektors 124, 124'. Der äußere Rand 132 des Probenträgers 109 bildet dessen Außenkanten, wenn der Probenträger 109 an einer Welle 108, 108' der Lagerungseinheit 106, 106' befestigt ist. Die Außenkanten der Probenträger 109 können entlang eines Kreises oder Kreisbogen um die Welle 108, 108' der Lagerungseinheit 106, 106' angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: Führungsvorrichtung
2: Gehäuse
3: Steg
11: erste Scheibe
12: erste Stirnseite
13: zweite Stirnseite
14: Mantel
15: Bohrung
21: zweite Scheibe
22: erste Stirnseite
23: zweite Stirnseite
24: Mantel
25: Bohrung
26: Steg
31: erste Platte
32: erste Stirnseite
33: zweite Stirnseite
34: Mantel
35: Langloch
36: Steg
41: zweite Platte
42: erste Stirnseite
43: zweite Stirnseite
44: Mantel
45: Langloch
46: Steg
51: Einsatz
52: erste Stirnseite
53: zweite Stirnseite
54: Mantel
55: Langloch
56: Ausnehmung
101: Lagerungsvorrichtung
102: Lagerungsbehälter
103: Boden
104: Decke
105: Seitenwand
106: Lagerungseinheit
107: Handhabungseinheit
108: Welle
109: Probenträger
113: Zugang
114: Lagerungskammer
115: Öffnung
116: Abschnitt der Seitenwand
117: Verbindungswand
118: Verbindungswand
119: Lager
120: Halteelement
121: Ebene
122: Lager
123: Antrieb
124: Lagerungssektor
125: Einbringungsvorrichtung
126: Antrieb
131: innerer Rand
132: äußerer Rand
133: Seitenrand
134: Aufnahme
135: Ausnehmung
136: Boden
137: Öffnung
201: Objekt
301: Lager
302: Spalt
303: Greifmittel
304: Strebe
311: erstes Lagerteil
312: zylinderförmiges Gehäuse
312a: erste Stirnseite
312b: zweite Stirnseite
312c: Mantel
313: Innenraum
314: Magnetanordnung
315: permanentmagnetisches Element
316: Antriebseinheit
317: Gewindespindel
318: Gestänge
321: zweites Lagerteil
322: Gehäuse des zweiten Lagerteils
322a: Innenwand
322b: Außenwand
322c: erste Stirnseite
322d: zweite Stirnseite
323: Innenraum
324: Supraleitungsanordnung
325: supraleitendes Element
328: Gestänge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016124720 A1 [0002, 0003, 0004]

Claims

Vorrichtung zur linearen Führung eines Objektes (201), wobei die Vorrichtung (1) ein ringförmiges Gehäuse (2) mit einer Längsachse (A) aufweist und in dem Gehäuse (2) eine erste Scheibe (11) radial gelagert ist, wobei die erste Scheibe (11) eine exzentrische Bohrung (15) aufweist, in der eine zweite Scheibe (21) radial gelagert ist, wobei die zweite Scheibe (21) eine exzentrische Bohrung (25) zur Durchführung des Objektes (201) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Scheibe (11, 21) zwischen einer ersten und einer zweiten Platte (31, 41) liegen und in der ersten und der zweiten Platte (31, 41) jeweils eine Führungsöffnung (35, 45) zur linearen Führung des Objektes (201) quer zur Längsachse (A) des Gehäuses (2) ausgebildet ist und dass die zweite Platte (41) starr mit dem Gehäuse (2) verbunden ist und als Lager für die erste Scheibe (11) dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Scheibe (11) eine erste Stirnseite (12) und eine zweite Stirnseite (13) aufweist, wobei an der ersten Stirnseite (12) die zweite Scheibe (21) anliegt und an der zweiten Stirnseite (13) die zweite Platte (41) anliegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (21) eine zweite Stirnseite (23) aufweist, an der ein umlaufender Steg (26) ausgebildet ist, der sich in die exzentrische Bohrung (15) der ersten Scheibe (11) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Steg (26) einen geringeren Durchmesser als die zweite Scheibe (21) aufweist und die zweite Scheibe mit einer Kontaktfläche (23A), die zwischen dem Steg (26) und dem Mantel (24) der zweiten Scheibe (21) ausgebildet ist, an der ersten Scheibe (11) anliegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schreibe (11) um eine Drehachse M1 drehbar ist und die zweite Scheibe (21) um eine Drehachse M2 drehbar ist, wobei die Drehachse M1 auf der Längsachse (A) des Gehäuses (2) und die Drehachse M2 parallel zur Drehachse M1 der ersten Scheibe (11) liegt, und dass die Bohrung (25) in der zweiten Scheibe (21) eine Längsachse M3 aufweist, die parallel zur Drehachse M2 der zweiten Scheibe verläuft, wobei der Abstand d₁ zwischen der Drehachse M1 und der Drehachse M2 und der Abstand d₂ zwischen der Drehachse M2 und der Längsachse M3 die maximale Länge Lmax der Bewegung des Objektes (201) quer zur Längsachse (A) des Gehäuses (2) bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsöffnungen (35, 45) in den beiden Platten eine Längenausdehnung aufweisen, die eine Bewegung des Objektes (201) um die maximale Länge Lmax mit Lmax = 2 (di + d₂) ermöglicht.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsöffnungen (35, 45), die in den beiden Platten (31, 41) ausgebildet sind, jeweils ein Langloch sind, wobei das Langloch eine Längsachse (L) aufweist, die orthogonal zur Drehachse M1 der ersten Scheibe verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, die Längenausdehnung der Führungsöffnungen (35, 45) entlang ihrer Längsachse (L) gleich oder kleiner als die Strecke Lmax ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Flächen der ersten Scheibe (11), mit denen sie an der zweiten Platte (41) und an der zweiten Scheibe (21) anliegt, jeweils eine Gleitfolie angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Flächen der zweiten Scheibe (21), mit der sie an der ersten Platte (31) und an der ersten Scheibe (11) anliegt, jeweils eine Gleitfolie angeordnet ist.
Lagerungsvorrichtung für die Lagerung von Proben, insbesondere zur Tieftemperatur-Lagerung biologischer Proben, aufweisend einen Lagerungsbehälter (102) mit einer Wandung (104), in der eine Vorrichtung (1) zur linearen Führung eines Objektes (201) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist, und ein Objekt (201), das sich durch die Vorrichtung (1) zur linearen Führung eines Objektes in den Lagerungsbehälter (102) erstreckt.
Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur linearen Führung eines Objektes (201) statisch zum Lagerungsbehälter (102) abgedichtet ist.
Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Antrieb (123) zur linearen Bewegung des Objektes (201) aufweist, wobei der Antrieb (123) außerhalb des Lagerungsbehälters (102) angeordnet ist.
Verfahren zur Lagerung von Proben, insbesondere zur Tieftemperatur-Lagerung von biologischen Proben, mittels einer Lagerungsvorrichtung (101) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Probenträger mittels des Objektes (201) zwischen einer Übergabeposition und einer Lagerungsposition bewegt wird, wobei - sich der Probenträger in der Übergabeposition an einem verschließbaren Zugang (113), der in einer Seitenwand (105) des Lagerungsbehälters (102) ausgebildet ist, befindet und - sich der Probenträger in der Lagerungsposition in einer vorgegebenen Lagerungseinheit (106) an einer vorgegebenen Position befindet.