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Die Erfindung betrifft einen Ausfahrmechanismus mit einer Plattform und einer Aufnahme sowie einem zwischen Plattform und Aufnahme angeordneten Adapterschlitten, wobei der Adapterschlitten mittels eines Verschiebemechanismus verschiebbar ist. Der Adapterschlitten weist einen Übertragungsmechanismus auf, der an einer ersten Seite mit der Aufnahme verbunden ist und an einer zweiten Seite einen Mitnehmer aufweist. Wird der Adapterschlitten verschoben, so stößt der Mitnehmer gegen einen Anschlag und wird hierdurch entlang des Adapterschlittens bewegt. Hierdurch verschiebt sich die Aufnahme in die Richtung, in die der Adapterschlitten durch den Verschiebemechanismus verschoben wird. Auf diese Weise kann die Aufnahme bei einer kleinen Baugröße des Ausfahrmechanismus weit ausgefahren werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Bearbeitungsvorrichtung, die den Ausfahrmechanismus enthält.
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Ausfahrmechanismen für Aufnahmen kommen in vielen Bereichen zum Einsatz. Zum Beispiel können mittels des erfindungsgemäßen Ausfahrmechanismus Schubladen, Aufnahmen für CDs oder DVDs und dergleichen zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Ausfahrmechanismus für Aufnahmen von Mikrotiterplatten zum Einsatz kommen.
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Die Mikrotiterplatte (MTP) hat sich im Laborumfeld als absoluter Standard für die Aufbewahrung und Verarbeitung von flüssigen Proben etabliert. Dabei handelt es sich um eine z.B. ca. 12 x 8 cm große Kunststoffplatte, in welche eine variable Anzahl an Vertiefungen (Wells) eingebracht sind, in denen die Proben gelagert werden können. Die Außenabmessungen dieser Platten sind normalerweise genormt (SBS-Standard), die Anzahl der Wells sind üblicherweise 24, 96, 384 oder 1536. Die normierten Abmessungen und Wellzahlen bieten den Vorteil, dass gängige Laborgeräte mit einer Vielzahl dieser verschiedenen Platten arbeiten können. Bei vielen Laborgeräten muss diese Mikrotiterplatte zum einen durch den Nutzer eingelegt und herausgenommen werden können, zum anderen muss die Mikrotiterplatte relativ zu einem oder mehreren Interaktionspunkten oder einer oder mehreren Interaktionslinien bewegt werden, um beispielsweise Flüssigkeit in die Platte zu dispensieren, Flüssigkeit aus der Platte zu aspirieren, oder den Inhalt eines oder mehrerer Wells mikroskopisch oder durch andere sensorische Verfahren zu untersuchen. Dabei handelt es sich in der Regel um eine ein- oder zweidimensionale Bewegung, seltener auch um eine dreidimensionale Bewegung der Platte. Das Einlegen und Herausnehmen der Platte durch den Benutzer wird in vielen Fällen über eine Art „Schublade“ realisiert, die aus dem Gehäuse des Geräts „herausfährt“. Dieses Vorgehen kann bei richtiger Auslegung Platz sparen und trägt häufig zu einem besseren Gesamtdesign des Geräts bei.
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Die Patentschrift
US5798997 (vgl.
) zeigt ein Teleskopauswurf mit Hubverdopplung für die Aufnahme eines Speichermediums. Darin wird beschrieben, wie die Medienaufnahme nicht direkt angetrieben wird, sondern auf einem Zwischenschlitten (114) gelagert wird, welcher direkt durch ein auf einem Gestell montierten Motor (118,130) angetrieben wird. Der Zwischenschlitten fungiert darüber hinaus als Halterung für zwei Zahnriemenräder (142 und 144), zwischen denen ein Zahnriemen (140) frei läuft. Dieser ist am Punkt (117) mit der Medienaufnahme und am Punkt (115) mit dem Gestell verbunden.
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Im Ruhezustand sind Gestell, Zwischenschlitten und Medienaufnahme direkt übereinander angeordnet. Wird der Zwischenschlitten nun durch den Motor nach rechts bewegt, bewegt sich die Medienaufnahme um dieselbe Distanz auf dem Zwischenschlitten nach rechts. Auf diese Weise lässt sich eine Hubstrecke erzielen, die deutlich größer als die eigentliche Baugröße der Anordnung ist (Teleskop).
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ausfahrmechanismus anzugeben, der es erlaubt, die Aufnahme im eingefahrenen Zustand zu verfahren. Hierdurch wird es möglich, die Aufnahme bestimmten Bearbeitungsstationen zuzuführen und/oder durch weitere Öffnungen auszufahren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Ausfahrmechanismus nach Anspruch 1, die Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10 und das Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 12. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ausfahrmechanismus und der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung an.
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Die Erfindung betrifft einen Ausfahrmechanismus, der eine Aufnahme, einen Adapterschlitten und eine Plattform aufweist. Die Aufnahme dient dazu, zumindest ein Objekt aufzunehmen, beispielsweise indem das Objekt in die Aufnahme einlegbar und aus der Aufnahme entfernbar ist. Die Aufnahme kann beispielsweise einen rechteckigen Bereich umfassen, in den das Objekt einlegbar und vorzugweise auch befestigbar und/oder festklemmbar ist. Die Aufnahme kann zum Beispiel einen nach oben offenen Aufnahmebereich aufweisen, in den das Objekt von oben einlegbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Aufnahme eine Aufnahme für eine Mikrotiterplatte sein. Hat die Mikrotiterplatte die übliche Größe von 12 cm mal 8 cm, so kann der Aufnahmebereich der Aufnahme die gleichen Abmessungen aufweisen oder besonders bevorzugt Abmessungen, die um ein Millimeter oder zwei Millimeter in beide Richtungen größer sind als die Abmessungen der Mikrotiterplatte. Besonders vorteilhaft kann dann die Aufnahme einen Klemmmechanismus enthalten, mit dem eine eingesetzte Mikrotiterplatte in Richtung einer Ecke drückbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Klemmmechanismus einen Mitnehmer aufweist, mit dem er an einen Anschlag stößt, wenn die Aufnahme ausgefahren wird, so dass die Klemmung des Objektes freigegeben wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Aufnahme als rechteckige Platte ausgestaltet sein, die an ihren Ecken Winkelelemente aufweist, die jeweils zwei im rechten Winkel zueinander stehende Teilbereiche enthält, wobei die Winkelachse des rechten Winkels senkrecht steht auf der rechteckigen Platte. Vorteilhafterweise können die Winkelelemente auf der rechteckigen Platte voneinander beabstandet sein, so dass zwischen diesen Zwischenräume entstehen, die ein Greifen des eingelegten Objektes ermöglichen.
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Die beschriebene Plattform bildet eine Basis des Auswurfmechanismus und kann beispielsweise fest sein gegenüber einem Gehäuse, indem der Auswurfmechanismus installiert sein kann.
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Erfindungsgemäß weist der Auswurfmechanismus einen Verschiebemechanismus auf, über den der Adapterschlitten an der Plattform angeordnet ist und mit dem der Adapterschlitten gegenüber der Plattform entlang einer ersten Koordinatenachse verschiebbar ist. Vorteilhafterweise ist mit dem Verschiebemechanismus der Adapterschlitten auch entlang zumindest einer zur ersten Koordinatenachse senkrechten Koordinatenachse verschiebbar. Es ist auch möglich, dass mit dem Verschiebemechanismus der Adapterschlitten entlang der ersten Koordinatenachse sowie entlang der zur ersten Koordinatenachse senkrechten zweiten Koordinatenachse sowie außerdem in Richtung einer zur ersten und zur zweiten Koordinatenachse senkrechten dritten Koordinatenachse verschiebbar ist. Mit einem solchen Verschiebemechanismus kann die Aufnahme im eingefahrenen Zustand in mehrere oder auch alle Richtungen bewegt werden. Der Verschiebemechanismus kann optional auch eine Drehung um eine zur ersten Koordinatenachse senkrechte Achse ermöglichen.
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Erfindungsgemäß weist der Adapterschlitten einen Übertragungsmechanismus auf. Der Übertragungsmechanismus ist an einer ersten Seite mit der Aufnahme verbunden und weist an einer zweiten Seite einen Mitnehmer auf. Der Übertragungsmechanismus ist eingerichtet, eine Bewegung des Mitnehmers relativ zum Adapterschlitten entlang der ersten Koordinatenachse in eine Bewegung der Aufnahme relativ zum Adapterschlitten zu übertragen, die der Bewegung des Mitnehmers entgegengesetzt ist. Wird also der Mitnehmer relativ zum Adapterschlitten entlang der ersten Koordinatenachse in eine erste Richtung bewegt, so überträgt der Übertragungsmechanismus diese Bewegung in eine Bewegung der Aufnahme in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte Richtung entlang der ersten Koordinatenachse. Die erste und die zweite Seite des Übertragungsmechanismus können in einer zur ersten Koordinatenachse senkrechten Richtung nebeneinander angeordnet sein. Vorteilhaft können die erste und die zweite Seite in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet sein, wodurch die vertikale Braugröße verringert werden kann. Es ist aber auch möglich, dass die erste und die zweite Seite des Übertragungsmechanismus in vertikaler Richtung nebeneinander angeordnet sind, also übereinander angeordnet sind.
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Als horizontale Richtung kann hier jene Richtung betrachtet werden, die horizontal ist, wenn der Ausfahrmechanismus zur bestimmungsgemäßen Verwendung aufgestellt ist. Ist die Aufnahme eine Aufnahme für Mikrotiterplatten, so kann die horizontale Richtung die Richtung parallel zur Fläche der Mikrotiterplatten sein, in der die Wells, also die Vertiefungen der Mikrotiterplatte, nebeneinander angeordnet sind. Die zur horizontalen Richtung senkrechte Richtung kann dann als vertikale Richtung angesehen werden. Vorzugsweise verläuft die erste Koordinatenachse in der horizontalen Richtung in diesem Sinne.
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Die Übertragung der Bewegung des Mitnehmers in die Bewegung der Aufnahme kann auf verschiedene Weisen erzielt werden. Vorteilhafterweise weist der Übertragungsmechanismus einen geschlossenen Zahnriemen auf, der um zwei entlang der ersten Koordinatenachse nebeneinander liegende Rollen mit parallelen Drehachsen verläuft. Der Mitnehmer und die Aufnahme sind dann vorzugsweise an gegenüber liegenden Punkten des Zahnriemens an den Zahnriemen befestigt. Als gegenüberliegende Punkte sollen dabei jeweils zwei Punkte des Zahnriemens angesehen werden, die in beide Richtungen entlang des Zahnriemens den gleichen Abstand voneinander haben. Die Übertragung kann aber auch mittels Zahnrädern oder anderer Übertragungsmechanismen bewirkt werden. Die Verwendung des beschriebenen Zahnriemens ist jedoch vorteilhaft, da hierdurch der Übertragungsmechanismus mechanisch einfach mit wenigen Bauteilen realisiert werden kann.
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Erfindungsgemäß weist der Ausfahrmechanismus einen Anschlag auf, der eine Strecke entlang der ersten Koordinatenachse begrenzt, entlang der sich der Mitnehmer während eines Ausfahrvorganges bewegen kann, in welchem die Aufnahme ausgefahren wird. Wird beispielsweise die Aufnahme durch einen Ausfahrbereich, beispielsweise eine Öffnung in ein Gehäuse, ausgefahren, so ist der Anschlag so angeordnet, dass er die Strecke entlang der ersten Koordinatenachse begrenzt, entlang welcher sich der Mitnehmer während des Ausfahrvorgangs bewegen kann, wenn die Aufnahme in einer Projektion des Ausfahrbereichs in Richtung senkrecht zu einer Fläche des Ausfahrbereichs angeordnet ist. Der Anschlag kann also so angeordnet sein, dass er die Strecke, entlang der sich der Mitnehmer während eines Ausfahrvorganges bewegen kann, gerade dann begrenzt, wenn der Ausfahrbereich sich in einem Weg befindet, den die Aufnahme zurücklegt, wenn der Mitnehmer bewegt wird. Erlaubt der Verschiebemechanismus eine Verschiebung des Adapterschlittens in weitere Richtungen, so ist kann vorteilhaft der Anschlag genau dann die besagte Strecke begrenzen, wenn die Aufnahme in der ersten Richtung vor einem Ausfahrbereich angeordnet ist. Erlaubt der Ausfahrmechanismus ein Ausfahren der Aufnahme an mehreren verschiedenen Positionen, so ist vorzugsweise an jeder der Positionen ein Anschlag vorgesehen, der die Strecke begrenzt, entlang der sich der Mitnehmer an dieser Position während des Ausfahrvorgangs bewegen kann, in dem die Aufnahme an dieser Position ausgefahren wird. Der Anschlag kann dabei die Strecke jeweils entlang jener Koordinatenachse begrenzen, entlang welcher sich der Mitnehmer während des Ausfahrvorgangs an dieser Ausfahrposition bewegt. Diese Strecke kann entlang der ersten Koordinatenachse aber auch entlang der zweiten oder dritten Koordinatenachse orientiert sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Anschlag an der Plattform fest angeordnet sein. Es kann also die Plattform den Anschlag aufweisen. Dies ist insbesondere bevorzugt, wenn der Verschiebemechanismus selbst keinen Übertragungsmechanismus aufweist. Der Anschlag kann dann jeweils fest gegenüber einem Ausfahrbereich, beispielsweise einer Öffnung in einem Gehäuse, sein, durch den die Aufnahme ausfahrbar ist. Auf diese Weise kann mittels des Verschiebungsmechanismus die Aufnahme hinter dem Ausfahrbereich positioniert werden oder fest hinter dem Ausfahrbereich angeordnet sein und dann mit dem Verschiebemechanismus auf den Ausfahrbereich zubewegt werden, wodurch der Mitnehmer mit dem Anschlag in Kontakt kommt und durch diesen relativ zum Adapterschlitten verschoben wird. Auf diese Weise wird die Aufnahme in Richtung des Ausfahrbereichs und durch diesen hindurch bewegt.
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Erfindungsgemäß weist der Ausfahrmechanismus außerdem ein elastisches Element auf, das einerseits gegenüber dem Adapterschlitten befestigt ist und andererseits gegenüber der Aufnahme befestigt ist. Das elastische Element kann eine Kraft gegen seine Auslenkung bewirken, die die Aufnahme und den Adapterschlitten aufeinander zu bewegt. Vorzugsweise kann das elastische Element eine Zugkraft ausüben. Besonders bevorzugt kann das zumindest eine elastische Element eine Zugfeder, eine Konstantkraftfeder und/oder eine Rollfeder sein. Vorteilhafterweise kann es in einem Bereich zwischen dem Adapterschlitten und der Aufnahme angeordnet sein, in einem Zustand, in dem sich die Aufnahme über dem Adapterschlitten befindet. Die Kraft des elastischen Elements kann bei Abwesenheit anderer Kräfte die Aufnahme in eine Ruheposition rückstellen.
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Vorteilhafterweise kann die Aufnahme einen Aufnahmeanschlag aufweisen und außerdem kann der Adapterschlitten einen Adapterschlittenanschlag aufweisen, wobei der Aufnahmeanschlag und der Adapterschlittenanschlag entlang jener Koordinatenachse nebeneinander angeordnet sind, entlang der das zumindest eine elastische Element eine Kraft bewirkt, also vorzugsweise entlang der ersten Koordinatenachse. Das zumindest eine elastische Element kann dann eine Kraft gegen seine Auslenkung bewirken, durch welche Kraft der Aufnahmeanschlag und der Adapteranschlag aufeinander zu bewegbar sind. Bei Abwesenheit sonstiger Kräfte kann also das elastische Element den Aufnahmeanschlag und den Adapterschlittenanschlag solange aufeinander zubewegen, bis diese aneinander stoßen. In diesem Zustand, in dem der Aufnahmeanschlag den Adapterschlittenanschlag berührt, ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahme genau über dem Adapterschlitten angeordnet ist. Das bedeutet, dass in diesem Zustand eine Projektion der Aufnahme in Richtung senkrecht zu einer Fläche, in der sich die Aufnahme erstreckt, vorzugsweise senkrecht zu jener Fläche, in der die Aufnahme ihre größte Erstreckung hat, auf den Adapterschlitten fällt. Vorteilhafterweise können die Aufnahme und der Adapterschlitten an ihren dem Anschlag abgewandten Enden und/oder an ihren dem Anschlag zugewandten Enden in diesem Zustand miteinander bündig abschließen. Vorzugsweise steht in einem Zustand, in dem der Aufnahmeanschlag den Adapterschlittenanschlag berührt, die Aufnahme entlang der ersten Koordinatenachse in Richtung vom Anschlag (an den der Mitnehmer stoßen kann) bzw. einem optionalen Ausfahrbereich weg nicht über die Aufnahme über. Durch diese Ausgestaltung wird eine möglichst kleine Abmessung des Ausfahrmechanismus in Richtung der ersten Koordinatenachse erzielt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Verschiebemechanismus an jenem Ende des Adapterschlittens in Richtung entlang der ersten Koordinatenachse mit dem Adapterschlitten verbunden sein, in dessen Richtung eine Kraft des zumindest einen elastischen Elementes gegen seine Auslenkung auf die Aufnahme wirkt. Es ist dieses Ende, das im nicht ausgefahrenen bzw. eingefahrenen des Ausfahrmechanismus dem Anschlag oder gegebenenfalls einem Ausfahrbereich abgewandt ist. Durch diese Ausgestaltung kann der Verschiebemechanismus die maximale Strecke entlang der ersten Koordinatenachse auf den Anschlag hinzufahren, so dass schon durch Bewegung des Verschiebemechanismus die Aufnahme weitest möglich in jene Richtung verschiebbar ist, in der sie zum Ausfahren bewegt werden soll.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Verschiebemechanismus als H-Portal ausgestaltet sein. Hier kann eine zwischen zwei in Richtung der ersten Koordinatenachse verlaufenden Schienen eine Brücke angeordnet sein, die entlang der Schienen in Richtung der ersten Koordinatenachse Bewegbar ist. Der Adapterschlitten kann an der Brücke fest angeordnet sein oder entlang der Brücke verschiebbar sein, wodurch eine Verschiebung in eine zu ersten Richtung senkrechte Richtung bewirkt wird.
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Erfindungsgemäß wird außerdem eine Bearbeitungsvorrichtung für Mikrotiterplatten angegeben. Die Bearbeitungsvorrichtung weist zumindest eine Ausschuböffnung in einer äußeren Wand der Bearbeitungsvorrichtung auf. Diese Aufschuböffnung kann als Ausfahrbereich wirken, durch den hindurch die Aufnahme ausfahrbar ist.
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Die Bearbeitungsvorrichtung weist außerdem einen Ausfahrmechanismus auf, wie er vorstehend beschrieben wird. Die Ausschuböffnung ist hier so bemessen und angeordnet, dass die Aufnahme mittels des Ausfahrmechanismus durch die Ausschuböffnung hindurch verschiebbar ist. Der Anschlag ist dabei innerhalb der Bearbeitungsvorrichtung an der äußeren Wand angeordnet oder ist die Außenwand selbst, die die Ausschuböffnung aufweist. Auf diese Weise kann mit dem Verschiebemechanismus der Adapterschlitten auf diese Wand zubewegt werden bis der Mitnehmer des Übertragungsmechanismus an den Anschlag stößt. Bei der weiteren Verschiebung hält der Anschlag den Mitnehmer in einer bezüglich der Plattform festen Position fest, während der Adapterschlitten weiter bewegt wird. Hierdurch bewegt sich der Mitnehmer relativ zum Adapterschlitten, wodurch die Aufnahme durch den Ausfahrbereich, also die Ausschuböffnung, hindurch verschoben wird. Optional kann die Bearbeitungsvorrichtung zumindest zwei der Ausschuböffnungen aufweisen. In diesem Fall, aber auch in anderen Fällen, kann der Verschiebemechanismus entlang zumindest einer zur ersten Koordinatenachse senkrechten zweiten Koordinatenachse verschiebbar sein. Es können dann die zwei Ausschuböffnungen dann entlang der zweiten Koordinatenachse nebeneinander angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Verschiebemechanismus entlang der zweiten Koordinatenachse von der einen zur anderen Öffnung verfahren und durch Verschieben entlang der ersten Koordinatenachse die Aufnahme durch die entsprechende Ausschuböffnung ausfahren.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Bearbeitungsvorrichtung zumindest drei der Ausschuböffnungen aufweisen, von denen zumindest zwei entlang der zweiten Koordinatenachse nebeneinander angeordnet sind, und wobei zumindest zwei der Ausschuböffnungen entlang der dritten Koordinatenachse nebeneinander angeordnet sind. Der Verschiebemechanismus kann dann eine Verschiebung des Adapterschlittens entlang der zweiten und der dritten Koordinatenachse bewirken. Dabei steht die zweite Koordinatenachse senkrecht auf der ersten Koordinatenachse und die dritte Koordinatenachse steht senkrecht auf der ersten und der zweiten Koordinatenachse. In den Ausgestaltungen mit zwei oder mehr Ausschuböffnungen kann jede Ausschuböffnung einen eigenen Anschlag aufweisen.
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Die genannte äußere Wand der Bearbeitungsvorrichtung kann insbesondere eine Wand eines Gehäuses der Bearbeitungsvorrichtung sein. Es kann dann der Ausfahrmechanismus im Inneren des Gehäuses angeordnet sein und die Aufnahme durch die Ausschuböffnung aus dem Gehäuse herausfahren. Außerhalb des Gehäuses kann dann ein Objekt in die Aufnahme gelegt werden oder aus der Aufnahme entfernt werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Bearbeitungsverfahren, wobei eine Aufnahme in einer Bearbeitungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben durch zumindest eine der zumindest einen Ausschuböffnungen aus der Bearbeitungsvorrichtung ausgefahren wird, ein zu bearbeitendes Medium in die Aufnahme eingesetzt wird, die Aufnahme in die Bearbeitungsvorrichtung eingefahren wird und dann im eingefahrenen Zustand verschoben wird, vorzugsweise in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung. In der Bearbeitungsvorrichtung kann dann eine Bearbeitung ausgeführt werden, die beispielsweise eine Messung oder eine Einwirkung auf das Objekt sein kann.
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Der Ausfahrmechanismus, also der passiv gekoppelte Teleskopauswurf mit Hubverdopplung, besitzt gegenüber dem Stand der Technik unter anderem folgende Vorteile: Gegenüber konventionellen Schubladenkonstruktionen bei Laborgeräten kann die Gerätetiefe je nach Größe des Disposables erheblich reduziert werden: Bei einer 12 cm x 8 cm großen MTP je nach Orientierung der MTP um 4 cm bzw. 6cm. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn Geräte beispielsweise unter beengten Platzbedingungen eingesetzt werden sollen, wie unter einer Sterilwerkbank. Die Mechanik kommt ohne zusätzlichen Antrieb neben dem Verschiebemechanismus aus und ist daher rein passiv. Durch die Entkopplung der Aufnahme vom Gestell kann die Kinematik beliebig skaliert werden, ohne dabei die Mechanik des Auswurfs anpassen zu müssen. Weiterhin kann die Aufnahme aufgrund der fehlenden Kopplung innerhalb des Geräts zweidimensional bewegt werden. Die Verwendung des Teleskopauswurfs in Verbindung mit einem H-Portal als X-Y-Kinematik erweist sich als besonders platzsparend und bietet darüber hinaus den weiteren Vorteil das keine elektrischen Komponenten bewegt und somit keine Kabel geschleppt werden müssen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen beschriebenen Merkmale können auch unabhängig vom spezifischen Beispiel realisiert sein und zwischen den Beispielen kombiniert werden.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausfahrmechanismus,
- 2 einen Vergleich eines erfindungsgemäßen Ausfahrmechanismus in eingefahrenen und ausgefahrenen Zustand,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Realisierung eines erfindungsgemä-ßen Ausfahrmechanismus und
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1 zeigt schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Mechanismus. Der Ausfahrmechanismus weist eine Aufnahme 3, einen Adapterschlitten 2 und eine Plattform 1 auf. 1 zeigt den eingefahrenen Zustand der Aufnahme, in dem hier der Adapterschlitten 2 und die Aufnahme 3 übereinander angeordnet sind. Die in der Figur nach oben zeigende Richtung ist hier die Z-Richtung. Bei bestimmungsgemäßer Installation des Ausfahrmechanismus wird dies in den meisten Fällen die vertikale Richtung sein. Im eingefahrenen Zustand sind also die Aufnahme 3 und der Adapterschlitten 2 in diesem Beispiel in Z-Richtung benachbart.
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Der Ausfahrmechanismus weist außerdem einen Verschiebemechanismus 4 auf, über den der Adapterschlitten 2 an der Plattform 1 angeordnet ist und mit dem der Adapterschlitten 2 gegenüber der Plattform 1 zumindest entlang einer ersten Koordinatenachse, hier die X-Koordinatenachse, verschiebbar ist. Im in 1 gezeigten Beispiel weist der Verschiebungsmechanismus 4 außerdem eine optionale Komponente 5 auf, mit der der Adapterschlitten 2 gegenüber der Plattform in der zur ersten Koordinatenachse senkrechten Koordinatenachse, hier die Y - Koordinatenachse, verschiebbar ist. Die Y- Koordinatenachse ist hier jene Koordinatenachse, die senkrecht auf der X- Koordinatenachse und der Z- Koordinatenachse steht. Bei bestimmungsgemäßer Installation des Ausfahrmechanismus werden die X- und die Y- Koordinatenachse im Normalfall horizontal liegen. Dies ist jedoch nicht notwendig, da der Ausfahrmechanismus auch in die Vertikale gedreht zum Einsatz kommen kann.
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Der Adapterschlitten 2 weist einen Übertragungsmechanismus 9 auf, der an einer ersten Seite, hier seiner Oberseite, mit der Aufnahme 3 verbunden ist und an seiner zweiten Seite, hier die Unterseite, einen Mitnehmer 12 aufweist. Im gezeigten Beispiel ist die Aufnahme 3 mit dem Übertragungsmechanismus 9 über ein optionales Zwischenelement 10 gekoppelt, das hier schematisch angedeutet ist. Auch der Mitnehmer 12 ist mit dem Übertragungsmechanismus über ein optionales Zwischenelement 11 gekoppelt.
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Der Übertragungsmechanismus 9 ist eingerichtet, eine Bewegung des Mitnehmers 12 relativ zum Adapterschlitten 2 entlang der X-Koordinatenachse in eine Bewegung der Aufnahme 3 relativ zum Adapterschlitten 2 zu übertragen, die der Bewegung des Mitnehmers 12 entgegengesetzt ist. Auch diese Richtung ist hier entlang der X-Richtung orientiert.
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Der Ausfahrmechanismus weist einen Anschlag 13 auf, der hier an jenem Ende der Plattform 1 angeordnet ist, in dessen Richtung die Aufnahme 3 zum Ausfahren erwägt wird. In 1 ist dies das rechte Ende der Plattform 1. Der Anschlag 13 begrenzt eine Strecke, entlang welcher sich der Mitnehmer 12 während eines Ausfahrvorgangs bewegen kann. Im gezeigten Beispiel ist diese Strecke entlang der ersten Koordinatenachse orientiert.
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Der erfindungsgemäße Ausfahrmechanismus weist außerdem ein elastisches Element 6 auf, das einerseits gegenüber dem Adapterschlitten 2 befestigt und andererseits gegenüber der Aufnahme 3 befestigt ist. Im gezeigten Beispiel ist das elastische Element 6 an einem Adapterschlittenanschlag 15 am Adapterschlitten befestigt und über ein Befestigungselement an der Aufnahme 3 befestigt. Die Aufnahme 3 weist einen Aufnahmeanschlag 14 auf. Der Aufnahmeanschlag 14 und der Adapterschlittenanschlag 15 sind entlang der X-Richtung nebeneinander angeordnet. Dabei übt das elastische Element 6 eine Kraft gegen seine Auslenkung aus, durch welche Kraft der Aufnahmeanschlag und der Adapterschlittenanschlag 15 aufeinander zu bewegbar sind. Im in die 1 gezeigten eingefahrenen Zustand berührt der Adapterschlittenanschlag 15 den Aufnahmeanschlag 14 und der Aufnahmeanschlag 14 wird durch die Kraft des elastischen Elementes 6 gegen den Adapterschlittenanschlag 15 gedrückt.
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Im gezeigten Beispiel ist der Übertragungsmechanismus 9 mittels eines geschlossenen Zahnriemens realisiert, der um zwei der ersten Koordinatenachse nebeneinander liegende Rollen 7 und 8 mit parallelen Drehachsen verläuft. Dabei sind er Mitnehmer 12 und die Aufnahme 3 an gegenüber liegenden Punkten des Zahnriemens 9 mit dem Zahnriemen 9 befestigt. Die Punkte sind in dem Sinne gegenüberliegend, dass die entlang des Verlaufs des Zahnriemens gemessenen Abstände zwischen den Befestigungspunkten in beide Richtungen gleich groß sind.
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Im in 1 gezeigten Beispiel befindet sich der Ausfahrmechanismus in einem eingefahrenen Zustand. Im gezeigten Beispiel sind der Adapterschlitten 2 und die Aufnahme 3 so bemessen, dass sie im vollständig eingefahrenen Zustand, indem der Aufnahmezustand 14 den Adapterschlittenanschlag 13 berührt deckungsgleich übereinanderliegen, zumindest in der ersten Richtung. Dies ist nicht zwingend erforderlich, jedoch vorteilhaft, da hierdurch die Baugröße in der ersten Richtung, wird der X-Richtung, weder durch die Aufnahme 3, noch durch den Adapterschlitten 2 vergrößert wird.
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In 1 ist der Verschiebemechanismus 4, 5 an jenem Ende des Adapterschlittens 2 Richtung der X-Koordinatenachse mit dem Adapterschlitten 2 verbunden, in dessen Richtung eine Kraft des zumindest einen elastischen Elementes 6 gegen eine Auslenkung des elastischen Elementes 6 auf die Aufnahme 3 wirkt. Im eingefahrenen Zustand, wie in 1 zeigt, ist dies das dem Anschlag 13 abgewandte Ende des Adapterschlittens 2. Hierdurch wird erreicht, dass der Verschiebemechanismus 4 den Adapterschlitten 2 um den größtmöglichen Weg auf den Anschlag 13 zu bewegen kann, bevor die Verschiebung des Mitnehmers vom Anschlag 13 blockiert wird. Es wird hierdurch außerdem erreicht, dass der Mitenehmer 12 um den größtmöglichen Weg relativ zum Adapterschlitten 2 nach links bewegt wird, wodurch die Aufnahme 3 um den größtmöglichen Betrag nach rechts ausgefahren werden kann. Das elastische Element 6 kann zum Beispiel eine Zugfeder, eine Konstantkraftfeder und/oder eine Rolllfeder sein.
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2 zeigt die in 1 gezeigte Vorrichtung, in 2A im eingefahrenen Zustand wie in 1 und in 2B im maximal ausgefahrenen Zustand.
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2A zeigt den eingefahrenen Zustand und entspricht im Wesentlichen 1. Gegenüber 1 wurde jedoch der Verschiebemechanismus 4, 5 soweit in Richtung des Anschlags 13 verschoben, dass der Mitnehmer 12 den Anschlag 13 gerade berührt ohne jedoch durch den Anschlag 13 bereits verschoben worden zu sein.
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Wird nun der Verschiebemechanismus 4, 5 weiter entlang der X-Richtung auf den Anschlag 13 zu bewegt, so begibt sich der Ausfahrmechanismus nach und nach in 2B gezeigten Zustand. In 2B ist dann der der Verschiebemechanismus 4 beinahe weitest möglich in Richtung des Anschlags 13 verschoben. Dabei wurde der Mitnehmer 12 durch den Anschlag 13 festgehalten und gegenüber dem Adapterschlitten 2 nach links bewegt. Dadurch, dass der Mitnehmer 12 sich bezüglich des Adapterschlittens 2 nach links bewegt hat, hat der Übertragungsmechanismus 9 die Aufnahme 3 in der X-Richtung nach rechts verschoben. Die Aufnahme 3 befindet sich im in 2B gezeigten Zustand nun vollständig rechts vom Anschlag 13. Wird der Anschlag 13 beispielsweise durch die Wand einer Bearbeitungsvorrichtung gebildet, so markiert die Position des Anschlags 13 die Position einer Öffnung, aus der die Aufnahme 3 ausfahrbar ist. Im in 2B gezeigten Beispiel ist also die Aufnahme 3 vollständig aus der Bearbeitungsvorrichtung ausgefahren.
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In 2B finden sich Pfeile, die Strecken angedeutet, die zum einen der Adapterschlitten 2 und zum anderen die Aufnahme 3 zurücklegen. Die Aufnahme 3 legt sie Summe der Strecken zurück, mit der sich zum einen der Adapterschlitten 2 gegenüber der Plattform 1 verschiebt und zum anderen mit der sich die Aufnahme 3 gegenüber dem Adapterschlitten 2 bewegt. Der Ausfahrmechanismus bewirkt also einen Teleskopauswurf mit Hubverdoppelung.
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Der Vergleich von 2A und 2B zeigt, dass das elastische Element 6 dadurch gespannt wird, dass die Aufnahme 3 gegenüber dem Adapterschlitten 2 in die X-Richtung bewegt wird. Fährt nun die Verschiebevorrichtung 4, 5 wieder nach links, so kann sich der Mitnehmer 12 nach rechts relativ zum Adapterschlitten 2 bewegen. Da das elastische Element 6 die Aufnahme 3 entgegen der Ausfahrrichtung nach links zieht und die Aufnahme 3 mit dem Übertragungsmechanismus 9 gekoppelt ist, verschiebt der Übertragungsmechanismus 9 den Mitnehmer 12 in Richtung des Anschlags 13. Gleichzeitig bewegt sich die Aufnahme 3 entgegen der Ausfahrrichtung nach links. Befindet sich der Verschiebemechanismus 4, 5 wieder in der in 2A gezeigten Position, so ist auch die Aufnahme 3 wieder vollständig in die in 2A gezeigte Position eingefahren.
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3 zeigt ein Konstruktionsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausfahrmechanismus. Der Verschiebemechanismus 4 ist hier als H-Portal ausgestaltet, das mittels um Rollen 4a geführter Zahnriemen 4b realisiert ist, die antreibbar sind. Der Verschiebemechanismus erlaubt auch in 3 eine Verschiebung in zur ersten Richtung senkrechten Y-Richtung, die hier ebenfalls über Zahnriemen 5b realisiert ist, die um Rollen 5a geführt sind. Die Zahnriemen 4b verlaufen im in 3 gezeigten Beispiel entlang seitlicher Ränder der Plattform 1, die hier im gezeigten Beispiel eine rechteckige Grundfläche aufweist. Der Adapterschlitten 2 ist am Verschiebemechanismus 5 angeordnet, der als Leiste oder Brücke zwischen den seitlichen Teilen des Verschiebemechanismus 4 verläuft. Der Schlitten wird durch Führungselemente 18a in Führungsschienen 17a, 17b in X-Richtung geführt. Der Adapterschlitten 2 ist auf einer Führungsschiene des Verschiebemechanismus 5 in die Y-Beschichtung verschiebbar.
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Der Adapterschlitten 2 weist hier einen Übertragungsmechanismus 9 auf, welcher als Zahnriemen ausgestaltet ist, der über zwei Rollen 7 und 8 geführt ist, die in X-Richtung nebeneinander angeordnet sind und deren Drehachsen im gezeigten Beispiel in Z-Richtung verlaufen. Ein Mitnehmer 12 ist über ein Verbindungselement 11 mit dem Zahnriemen verbunden. Auf einer gegenüber liegenden Seite des Zahnriemens im oben beschriebenen Sinne ist die Aufnahme 3 über ein Verbindungselement 10 mit dem Zahnriemen verbunden. Diese Aufnahme 3 ist auf einer Führungsschiene 19 in X-Richtung geführt.
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Ein Anschlag 13 ist hier an einer äußeren Wand hinter einer Ausschuböffnung 20 angeordnet und befindet sich in X-Richtung neben dem Mitnehmer 12, so dass dessen Bewegungsstrecke in X-Richtung durch den Anschlag 13 begrenzt wird. Der Mitnehmer 12 und der Anschlag 13 befinden sich in X-Richtung nebeneinander, wenn sich die Aufnahme 3 vor der Ausschuböffnung 20 befindet bzw. wenn eine Projektion der Aufnahme 3 in X-Richtung vollständig in die Ausgabeöffnung 20 fällt. Eine Rollfeder 6 ist hier als elastisches Element 6 vorgesehen. Sie ist um eine zum Adapterschlitten 2 festen Achse aufgerollt und mit ihrem äußeren Ende mit der Aufnahme 3 verbunden, sodass sie eine Zugkraft auf die Aufnahme 3 gegenüber dem Adapterschlitten 2 ausübt. Die Achse um welche die Rollfeder aufgerollt ist, ist in Z-Richtung orientiert.
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Die Aufnahme 3 ist relativ zum Adapterschlitten 2 in X-Richtung verschiebbar, wobei die Aufnahme auf der Schiene 19 geführt wird. Die Aufnahme 3 weist auch hier einen Aufnahmeanschlag 14 auf, der gleichzeitig als Führungselement dient und auf der Schiene 19 läuft. Auf der Schiene 19 ist an einem der Ausfahrrichtung entgegengesetzten Ende ein Adapterschlitten 15 vorgesehen, gegen den der Aufnahmeanschlag 14 stößt, wenn die Aufnahme vollständig eingefahren ist. Die Aufnahme 3 selbst ist hier als rechteckige Platte mit an den Ecken eingeordneten winkelförmigen Halterungen ausgestaltet. Hier ist zum Beispiel ein rechteckiges Objekt wie eine Mikrotiterplatte einsetzbar. In einer Ecke der Aufnahme 3 ist ein Klemmmechanismus 21 vorgesehen, mit dem das Objekt in der Aufnahme 3 in die gegenüber liegende Ecke drückbar ist und dadurch fixierbar ist. Die rechteckigen Eckelemente können auch als Rand aufgefasst werden, der senkrecht auf einer Grundfläche der Aufnahme 3 steht und an jenen Kanten unterbrochen ist, die nicht dem Verschiebemechanismus 4, 5 zugewandt sind. Auf diese Weise kann das Objekt leicht aus der Aufnahme 3 entnommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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