DE10334155A1

DE10334155A1 - Führungseinrichtung, insbesondere für medizinisch-technische Anwendungen

Info

Publication number: DE10334155A1
Application number: DE10334155A
Authority: DE
Inventors: Hermann Leistner; Martin Trumo; Joachim Pöhler
Original assignee: Stratec Biomedical Systems AG
Current assignee: Stratec Biomedical Systems AG
Priority date: 2003-07-26
Filing date: 2003-07-26
Publication date: 2005-02-24
Also published as: WO2005010383A1

Abstract

Bei einer Führungseinrichtung insbesondere für medizinisch-technische Anwendungen ist ein sich in Längsrichtung erstreckendes zu führendes Element 10 vorgesehen, das quer zur Längsrichtung in mit Führungsflächen 11a versehenen Führungen 11 gelagert ist. Das zu führende Element ist im Querschnitt polygonal und an wenigstens zwei winklig zueinanderstehende Flächen durch eine entsprechende Anzahl von ersten Führungsflächen 11a geführt. Wenigstens ein elastisches Element 12 wirkt so auf das zu führende Element 10 ein, dass es mit seinen Flächen 10a an den ersten Führungsflächen 11a anliegt. Dadurch wird eine weitestgehend spielfreie Führung gewährleistet (Fig. 2).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung, insbesondere für medizinischtechnische Anwendungen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Führungseinrichtungen haben grundsätzlich die Aufgabe, geführte Elemente möglichst exakt zu führen. Im Bereich der Medizintechnik werden derartige Führungen zum Beispiel eingesetzt, um Pipitiemadeln exakt über Pipetten zu positionieren. Dies erfolgt bereits bisher über verschiedenste Führungseinrichtungen wie zum Beispiel über Zahnstangen oder Hubgestänge, wobei sich jedoch insbesondere bei zunehmender Länge des zu führenden Elements das Problem ergibt, dass sich nicht tolerierbare Ungenauigkeiten einstellen. Die Elemente werden bisher meist in Linearkugellagem geführt.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitestgehend spielfreie Führung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Führungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch das Zusammenspiel des zu führenden Elements mit seinen Führungen wird es insbesondere aufgrund des polygonalen Querschnitts des zu führenden Elements möglich, dieses exakt in Führungen zu positionieren. Dabei begnügt sich die Erfindung nicht damit, dass eine möglichst exakte Anpassung an die Führungsflächen durch den Querschnitt des zu führenden Elements vorgenommen wird, vielmehr werden elastische Elemente so angeordnet, dass sie das zu führende Element möglichst in seinen Führungen zur Anlage bringen, so dass damit eine exakte Positionierung des zu führenden Elements möglich wird. Die damit gebildete Führung ist selbstnachstellend und spielfrei, da das elastische Element grundsätzlich für eine Anlage an den Führungsflächen auch nach gewissem Verschleiß sorgt. Der polygonale, vorzugsweise dreieckförmige Querschnitt hat dabei den Vorteil, dass er tatsächlich über wenigstens eine Seitenfläche in Anlage an den gegenüberliegenden Flächen gebracht werden kann, was bei einem runden Querschnitt nicht spielfrei möglich wäre. Dabei genügt ein elastisches Element je Führungslager, so dass gleichzeitig eine kostengünstige Lösung geschaffen wird.

Eine dreieckförmige Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen 4 und 5 hat den Vorteil, einer eindeutigen Bestimmung der beiden weiteren Achsen, wenn die Z-Richtung durch die Längsrichtung des zu führenden Elements vorgegeben wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurzbeschreibung der Figuren
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Führungsblock mit daran geführtem Element,
1a, 1b vergrößerte Ansichten einer Aufnahme für die Führungen aus 1 aus verschiedenen Winkeln
2 einen Schnitt durch eine Führung im Bereich eines Lagerpunktes,
2a einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 ,
3 eine dreidimensionale Ansicht einer aus dem Führungskörper ausgeschnittenen Führung,
3, 4,5 verschiedene Ansichten der zur Führung verwendeten Spritzgießteile,
6 einen Schnitt durch das zu führende Element
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Die Figuren zeigen eine Führungseinrichtung zur Führung eines zu führenden Elements, wie es insbesondere in medizinisch-technischen Anwendungen zum Beispiel zur Positionierung einer Pipitiemadel über entsprechenden Pipetten benötigt wird. 1 zeigt den Führungsblock 14, in dem einerseits das Antriebsritzel 13 zu erkennen ist, das mit der Zahnstange 10b des zu führenden Elements 10 zusammenarbeitet. Das zu führende Element 10 erstreckt sich in Längsrichtung, zum Beispiel der Z-Richtung eines Koordinatesystems, wobei an seinem Ende zeichnerisch nicht dargestellte Elemente befestigt sein können, die zur Handhabung weiterer Elemente bestimmt sind. Das zu führende Element 10 ist quer zu seiner Längsrichtung in Führungen 11 gelagert, die in Aufnahmen 15 des Führungskörpers aufgenommen sind. Auf die Verbindung zwischen Führungsblock 14 und den Führungen 11 in den Aufnahmen 14 wird weiter unten noch eingegangen.
Das zu führende Element 10 ist im Querschnitt polygonal. Im Ausführungsbeispiel weist der in 5 untere Teil des zu führenden Elements 10 einen dreieckförmigen Querschnitt auf. Das zu führende Element 10 ist an wenigstens zwei winklig zueinanderstehenden Flächen 10a, die nicht unmittelbar benachbart sein müssen durch eine entsprechende Anzahl von ersten Führungsflächen 11a geführt, wie dies insbesondere auf 2 und 3 ersichtlich ist. Dabei wirkt wenigstens ein elastisches Element 12, gemäß 2 eine Schraubenfeder, auf das zu führende Element 10 so ein, dass es mit seinen Flächen 10a an den ersten Führungsflächen 11a anliegt. Alternative elastische Elemente stehen dem Fachmann zur Verfügung.
Im Ausführungsbeispiel wirkt das elastische Element 12 auf eine weitere Fläche 10a des polygonalen, zu führenden Elements 10 ein. Dabei ist es im Bereich der Führung 11 angeordnet, so dass es über eine weitere Führungsfläche 11b der Führung 11 mittelbar auf das zu führende Element 10 einwirken kann. Letztlich kommt es aber nur darauf an, dass das elastische Element 12 in irgendeiner Weise auf das zu führende Element so einwirken kann, dass es auch während seiner Bewegung an die Führungsflächen 11a angepresst wird bzw. dort zur Anlage kommt. Das elastische Element 12 führt damit zu einer spielfreien Führung und ist gleichzeitig selbstnach stellend, da selbst bei Verschleiß durch das elastische Element 12 die Anlage gewährleistet ist.
Das polygonale zu führende Element 10 ist dreieckförmig, wobei vorzugsweise eine Normale auf die weitere Führungsfläche 11b etwa durch die Schnittlinie der beiden ersten Führungsflächen 11a geht. Durch eine derartige Anordnung kann mit nur einem elastischen Element 12 eine Lagerung in zwei Richtungen, also in x und y-Richtung erfolgen.
Im Ausführungsbeispiel weist das zu führende Element 10 auf seiner einen Seite auf einer Funktionsfläche 10b eine Zahnstange auf, wobei diese Funktionsfläche auf der von dem polygonalen Querschnitt abgewandten Seite angeordnet ist. Diese Zahnstange kämmt mit dem Antriebsritzel 13. Alternativ zum dargestellten Zahnradantrieb können auch andere Antriebskonzepte eingesetzt werden. Denkbar sind z.B. Spindelantriebe, wobei die Innenbohrung des führenden Elements als Bauraum für die Spindel eingesetzt werden kann und die Spindelmutter in das führende Element 10 eingesetzt ist. Auch ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb ist denkbar, wobei die Innenbohrung des zu führenden Elements 10 als Außenrohr eines Zylinders einer pneumatischen oder hydraulischen Kolben-Zylindereinheit genutzt wird. Ein Ende dieser Bohrung könnte dann geschlossen sein, so dass über einen Stempel, der in der Innenbohrung gedichtet geführt wird, das Medium Luft oder Öl zugeführt wird. In diesen Fällen kann die im Ausführungsbeispiel verzahnte Funktionsfläche 10b als Anschraubfläche für weitere zu bewegende Bauteile genutzt werden. Damit lassen sich flach bauende Schlittenlösungen realisieren.
Die wenigstens zwei Führungen 11 sind im Ausführungsbeispiel durch Kunststoffspritzteile gebildete Lager, wie sie insbesondere aus 4 bis 6 im noch nicht verformten Zustand entnehmbar sind. Die Kunststofflager bestehen aus einem auf die Gleitreibung optimierten Kunststoff und können nach Herstellung des Führungsblocks 13 in den Aufnahmen 15 eingesetzt werden. Andere Materialien für die Führungen sind jedoch ebenso denkbar. Um diese Führungen in den Aufnahmen in Position zu halten besitzen die Führungen 11 entsprechende Halterippen 11c, die in zeichnerisch nicht dargestellte Aussparungen der Aufnahmen 15 eingreifen. Insbe sondere 2a zeigt die konkrete Ausgestaltung der Flügel 11d der Führungen 11. Diese Flügel sind ballig ausgestaltet, wodurch gewährleistet ist, dass bei Winkelabweichungen der Lageraufnahmeflächen der Führungen 11 am Führungskörper 14 die Funktion weiterhin sichergestellt ist. Ansonsten könnten kleinste Winkelfehler zu einer Überbestimmtheit und damit Ungenauigkeit der Führung führen.
Die Schraubenfeder, also das elastische Element 12 ist ferner in einer Hülse 16 aufgenommen.
Es ergibt sich damit eine Prismaführung auf Kunststofflagern, die zuverlässig positioniert werden kann. Die Führung selbst erfolgt an wenigstens zwei Lagerpunkten über die Führungen 11, um dadurch auch eine Winkelabweichung in z-Richtung zu vermeiden.

10: zu führendes Element
10a: Fläche
10b: Funktionsfläche
11: Führung
11a: erste Führungsfläche
11b: weitere Führungsfläche
11c: Halterippen
11d: Flügel
12: elastisches Element
13: Antriebsritzel
14: Führungskörper
15: Aufnahme
16: Hülse

Claims

Führungseinrichtung insbesondere für medizinisch-technische Anwendungen mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden zu führenden Element (10), das quer zu seiner Längsrichtung in mit Führungsflächen (11a) versehenen Führungen (11) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das im Querschnitt polygonale, zu führende Element (10) an wenigstens zwei winklig zueinander stehenden Flächen durch eine entsprechende Anzahl von ersten Führungsflächen (11a) geführt ist und dass wenigstens ein elastisches Element (12) auf das zu führende Element (10) so einwirkt, dass es mit seinen Flächen (10a) an den ersten Führungsflächen (11a) zur Führung anliegt.
Führungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (12) auf eine weitere Fläche (10a) des polygonalen zu führenden Elements (10) einwirkt.
Führungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (12) im Bereich der Führung (11) angeordnet ist und über eine weitere Führungsfläche (11b) der Führung (11) auf das zu führende Element (10) einwirkt.
Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das polygonale, zu führende Element (10) dreieckförmig ist.
Führungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Normale auf die weitere Führungsfläche (11b) etwa durch die Schnittlinie der ersten beiden Führungsflächen (11a) geht.
Führungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu führende Element (10) eine Funktionsfläche (10b) aufweist, die auf der von der Funktionsfläche (10b) abgewandten Seite den polygonalen Querschnitt aufweist.
Führungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (10b) eine Zahnstange ist.
Führungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Führungen (11) durch Kunststoffspritzteile gebildete Lager sind.
Führungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager wenigstens einen Flügel (11d) aufweisen, der zur Anlage an den Aufnahmen ballig oder ausgerundet ausgebildet ist.