DE19713270A1

DE19713270A1 - Laboratory centrifuge

Info

Publication number: DE19713270A1
Application number: DE1997113270
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Tscheu; Sven Ruge; Joachim Scheuber; Rolf Kleemann
Original assignee: Eppendorf Geraetebau Netheler and Hinz GmbH
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 1997-03-29
Filing date: 1997-03-29
Publication date: 1998-10-01

Abstract

The laboratory centrifuge has a drive in the form of poles (5, 6) and a Y-shaped lever which by means of a ratchet wheel (23) operates a locking device (18) of a lid (11). The ratchet wheel is designed so that the drive must be operated several times to release the lid locking device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laborzentrifuge der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.The invention relates to a laboratory centrifuge in the preamble of claim 1 Art.

Laborzentrifugen weisen aus Sicherheitsgründen ein umschließendes Gehäuse auf, mit einem Deckel, der den Zugriff z. B. zum Beladen des Rotors erlaubt. Zum sicheren Betrieb müssen solche Zentrifugen mit einer Deckelverriegelungs einrichtung ausgerüstet sein, die den Zugriff zum Rotorraum während des Rotor laufes sicher verhindert und sich erst dann öffnen läßt, wenn der Rotor nur noch mit weniger als z. B. 2 m/s Umfangsgeschwindigkeit dreht. Kleine Laborzentrifu gen werden in der Regel mit federbelasteten Riegeln oder von Hand geschlossen und elektrisch von Hubmagneten oder Kleinstmotoren nach beendetem Lauf ent riegelt. Auch beispielsweise bei Stromausfall muß sichergestellt sein, daß der Deckel nur bei stehendem Rotor geöffnet werden kann.Laboratory centrifuges have an enclosing housing for safety reasons on, with a lid that gives access e.g. B. allowed for loading the rotor. For safe operation, such centrifuges must be locked with a lid be equipped with access to the rotor space during the rotor running safely prevented and can only be opened when the rotor is only with less than z. B. 2 m / s peripheral speed rotates. Small laboratory centrifuge are usually closed with spring-loaded bolts or by hand and electrically from solenoids or small motors after the run has ended locks. Even in the event of a power failure, for example, it must be ensured that the The lid can only be opened when the rotor is stationary.

Probleme ergeben sich bei solchen bekannten Konstruktionen, wenn schwere Betriebsstörungen auftreten. Solche können beispielsweise bei einer schweren elektrischen oder elektronischen Störung, z. B. bei einem Kurzschluß, auftreten und insbesondere dann, wenn z. B. aufgrund von Materialfehlern der Rotor platzt und dessen Teile im Inneren des geschlossenen Gehäuses der Zentrifuge Zerstö rungen und erhebliche Stöße verursachen.Problems arise with such known constructions when heavy Malfunctions occur. Such can be the case, for example, with a severe electrical or electronic interference, e.g. B. in the event of a short circuit and especially when e.g. B. due to material defects the rotor bursts and destroy its parts inside the closed housing of the centrifuge and cause considerable shocks.

Bei elektrischen Störungen können Fehlimpulse den Antrieb der Verriegelungs einrichtung zur Entriegelung betätigen, auch wenn der Rotor noch läuft. Bei durch einen geplatzten Rotor verursachten schweren inneren Zerstörungen und Stößen kann sich ebenfalls eine Entriegelung ergeben, insbesondere dadurch, daß Stöße die Entriegelung aufgrund der trägen Masse von Teilen der Verriegelungs einrichtung bewirken.In the event of electrical faults, incorrect impulses can drive the locking mechanism Operate the unlocking device even when the rotor is still running. At severe internal destruction and caused by a broken rotor Shocks can also result in an unlocking, in particular that Bumps the release due to the inertial mass of parts of the lock effect furnishing.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Zentrifuge der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem einfachen Aufbau eine sichere Verriegelung während des Betriebes und insbesondere bei gestörtem Betrieb ge währleistet.The object of the present invention is therefore to provide a centrifuge to create the type mentioned, which is safe with a simple structure Locking during operation and especially when operation is disturbed ensures.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion sind mindestens zwei, vorteilhaft aber eine größere Zahl von Betätigungen des Antriebes erforderlich, um über ein ge eignet ausgebildetes Getriebe die Entriegelung zu bewirken. Bei Betriebsstörun gen auftretende einzelne elektrische Impulse, die den beispielsweise als Hubmag neten oder Kleinmotor ausgebildeten Antrieb zu einer Betätigung veranlassen, können daher nicht eine Entriegelung bewirken. Auch bei starken Stößen auftre tende Beschleunigungen von Teilen des Getriebes oder des Antriebes können allenfalls einige wenige unbeabsichtigte Betätigungen bewirken, die nicht die zum Entriegeln erforderliche Anzahl erreichen. Es wird daher mit großer Sicher heit erreicht, daß nur bei absichtlicher Ansteuerung des Antriebes zu der aus Si cherheitsgründen vorgegebenen Anzahl von Antriebsbetätigungen eine Entriege lung erfolgt. Aus Gründen der Konstruktionsvereinfachung kann dieselbe Mehr fachbetätigung auch zum Verriegeln verwendet werden.In the construction according to the invention, at least two are advantageous a larger number of actuations of the drive is required to over a ge is suitable gearbox to effect the unlocking. In the event of a malfunction gene occurring individual electrical impulses, which, for example, as Hubmag induce a drive or a small motor to actuate, cannot therefore cause an unlocking. Occur even with strong impacts accelerations of parts of the gearbox or drive can possibly cause a few unintentional operations that are not the Reach the number required to unlock. It will therefore be very safe Unit achieved that only with intentional control of the drive to the Si a number of drive operations for safety reasons development takes place. For the sake of design simplification, the same may be more actuation can also be used for locking.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Auf diese Weise kann das Getriebe dazu verwendet werden, sehr kleine Betätigungsbewegungen des Antriebes in eine ausreichende Verstellbewegung der Verriegelungseinrich tung zu übersetzen oder bei sehr kleinen Kräften des Antriebes die erforderliche höhere Ver- und Entriegelungskraft zu erreichen.The features of claim 2 are advantageously provided. In this way the gearbox can be used to make very small actuation movements of the drive in a sufficient adjustment movement of the locking device to translate or the required for very small drive forces to achieve higher locking and unlocking force.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Auf diese Weise kann der ohnehin vorgesehene Elektromotor als Antrieb für die Verriegelungsein richtung mitverwendet werden, wodurch eine wesentliche bauliche Vereinfa chung möglich ist unter Einsparung eines gesondeiten Antriebes.The features of claim 3 are advantageously provided. In this way can the already provided electric motor as a drive for the locking direction can also be used, which means an essential structural simplification is possible while saving on a separate drive.

Vorteilhaft sind dabei die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Zwei benach barte Pole sind bei normalem Motorbetrieb immer abwechselnd beaufschlagt, so daß das Treibglied nicht gegen die Rückzugsfeder bewegt werden kann. Nur in einer Sonderbetriebsart des Motors, bei der die beiden benachbarten Pole gleich zeitig angesteuert werden, erfolgt eine Betätigung des Treibgliedes. Dadurch wird mit großer Sicherheit erreicht, daß die Zentrifuge still steht, wenn eine Entriege lung des Deckels erfolgt.The features of claim 4 are advantageously provided. Two contig beard poles are always applied alternately during normal engine operation, see above that the drive member cannot be moved against the return spring. Only in a special operating mode of the motor in which the two neighboring poles are the same are actuated in time, the drive element is actuated. This will achieved with great certainty that the centrifuge stops when an exit lid is done.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing, the invention is shown for example and schematically. It demonstrate:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zentrifuge nach Linie 1-1 in Fig. 2 mit Darstellung des Gehäuses und der wesentlichen Teile des Stators und Fig. 1 shows a section through a centrifuge according to the invention along line 1-1 in Fig. 2 showing the housing and the essential parts of the stator and

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1. Fig. 2 shows a section along line 2-2 in FIG. 1.

Die in den Figuren gezeigte Zentrifuge ist stark schematisieit dargestellt. Der Rotor und der rotorseitige Teil des Elektromotors sind zur zeichnerischen Verein fachung weggelassen.The centrifuge shown in the figures is shown very schematically. Of the The rotor and the rotor-side part of the electric motor are part of the graphic association fold omitted.

Auf einer Grundplatte 1 steht die den nicht dargestellten Rotor tragende Achse 2, umgeben von vier Polen 5, 6, 7 und 8, die jeweils mit Spulen 9 versehen sind, welche über die dargestellten Leitungen an eine elektronische Motorsteuerung 10 angeschlossen sind.On a base plate 1 stands the axis 2 , which does not show the rotor, surrounded by four poles 5 , 6 , 7 and 8 , each of which is provided with coils 9 , which are connected to an electronic motor control 10 via the lines shown.

Die Motorsteuerung 10 beaufschlagt die Spulen 9 mit Stromimpulsen, beispiels weise gleichzeitig je zwei gegenüberliegende Pole, und erzeugt auf diese Weise ein den nicht dargestellten Rotor antreibendes Drehfeld.The motor controller 10 acts on the coils 9 with current pulses, for example simultaneously two opposite poles, and in this way generates a rotating field which drives the rotor, not shown.

Es ist ein Deckel 11 vorgesehen, der mit Lagern 12 schwenkbar um die Achse 13 im Sinne des Pfeiles 14 an der Grundplatte 1 gelagert ist und nach Öffnen das innere zugänglich macht. Auf der den Lagern 12 gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 1 ist der Deckel in der dargestellten geschlossenen Stellung in einer Bohrung 15 durch Einschieben in Richtung des Pfeiles 16 eines Riegelstiftes 17 einer Verriegelungseinrichtung 18 sperrbar. A cover 11 is provided, which is mounted with bearings 12 so as to be pivotable about the axis 13 in the direction of arrow 14 on the base plate 1 and, after opening, makes the interior accessible. On the side of the base plate 1 opposite the bearings 12 , the cover can be locked in the closed position shown in a bore 15 by insertion in the direction of the arrow 16 of a locking pin 17 of a locking device 18 .

Der Riegelstift 17 ist in einem Schiebelager 19 in Richtung des Pfeiles 16 ver schiebbar gelagert, welches über die dargestellte Stütze 20 auf der Grundplatte 1 abgestützt ist.The locking pin 17 is slidably mounted in a sliding bearing 19 in the direction of arrow 16 , which is supported on the support 20 shown on the base plate 1 .

Als Getriebe zur Verbindung des Verriegelungsstiftes 17 mit einem Antrieb greift am anderen Ende des Riegelstiftes 17 über ein Gelenk 21 eine Pleuelstange 22 an, die mit ihrem anderen Ende auf einem Klinkenrad 23 gelagert ist, das seiner seits um eine auf der Grundplatte 1 feststehende Achse 24 drehbar gelagert ist.As a gear for connecting the locking pin 17 to a drive, a connecting rod 22 engages at the other end of the locking pin 17 via a joint 21 , the other end of which is mounted on a ratchet wheel 23 , which in turn is about an axis 24 fixed on the base plate 1 is rotatably mounted.

Als Antrieb der Verriegelungseinrichtung 18 ist auf der Achse 24 ein Y-Hebel 25 mit seinem einen Arm gelagert. Seine beiden anderen Arme sind derart ausgebil det, daß sie in der Nähe zweier benachbarter Pole stehen, im Ausführungsbeispiel neben den Polen 5 und 6. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der eine Arm des Y-Hebels außerhalb des Poles 5 und der andere Arm des Y-Hebels innerhalb des Poles 6 steht. Der Y-Hebel besteht wenigstens im Bereich der Pole 5, 6 aus magnetisch beeinflußbarem Material, z. B. aus magnetisch permeablem Eisen blech, und wird bei Magnetbeaufschlagung eines oder beider Pole 5, 6 gegen die se gezogen, also in derselben Richtung, und zwar entgegen dein Uhrzeigersinn, um die Achse 24 geschwenkt.As a drive for the locking device 18 , a Y lever 25 is supported with one arm on the axis 24 . His two other arms are so ausgebil det that they are near two adjacent poles, in the embodiment next to the poles 5 and 6th The arrangement is such that one arm of the Y-lever is outside the pole 5 and the other arm of the Y-lever is inside the pole 6 . The Y lever consists at least in the area of the poles 5 , 6 made of magnetically influenceable material, e.g. B. from magnetically permeable iron sheet, and is pulled against one or both poles 5 , 6 against the se when magnetized, that is, in the same direction, namely counterclockwise, pivoted about the axis 24 .

Eine am Y-Hebel 25 angreifende Rückzugfeder 26, die mit ihrem anderen Ende bei 27 ortsfest verankert ist, zieht den Y-Hebel 25 von den Polen 5, 6 weg mit einer Kraft, die nur durch gleichzeitige Beaufschlagung beider Pole 5, 6 über windbar ist.A return spring 26 acting on the Y lever 25 , which is anchored at its other end at 27 in a fixed position, pulls the Y lever 25 away from the poles 5 , 6 with a force which can only be overcome by simultaneously acting on both poles 5 , 6 is.

Wird der Y-Hebel bei gleichzeitiger Strombeaufschlagung beider Pole 5, 6 ver schwenkt, so greift eine bei 28 an ihm gelagerte Klinke 29 in die Außenverzah nung des Klinkenrades 23 und dreht dieses ein Stück im Uhrzeigersinn. Ist der Stromfluß in den Polen 5, 6 wieder ausgeschaltet, zieht also die Rückstellfeder 26 den Y-Hebel wieder im Uhrzeigersinn zurück, so überspringt die mit einer Feder 30 belastet gegen das Klinkenrad 23 drückende Klinke 29 einen oder mehrere Zähne und steht zu erneutem Antrieb des Klinkenrades 23 bereit.If the Y-lever with simultaneous application of current both poles 5, 6 pivots ver, so engages a bearing on it at 28 to the pawl 29 of the ratchet wheel 23 Außenverzah voltage and rotates a piece clockwise. If the current flow in the poles 5 , 6 is switched off again, that is to say the return spring 26 pulls the Y lever back clockwise again, the pawl 29, which is loaded with a spring 30 and presses against the ratchet wheel 23, jumps over one or more teeth and is ready for renewed drive of the ratchet wheel 23 ready.

In der dargestellten Stellung der Verriegelungseinrichtung 18 ist der Deckel 11 entriegelt. Soll die Zentrifuge anlaufen, so stellt zunächst ein Sonderprogramm der elektronischen Motorsteuerung 10 sicher, daß die beiden Pole 5, 6 mehrfach mit Stromimpulsen beaufschlagt werden und über den Ratschenantrieb 29, 23 den Riegelstift 17 in die Bohrung 15 des Deckels vortreiben, so daß dieser verriegelt wird. Erst dann erfolgt durch Umschalten auf das Motorbetriebsprogramm der Start des Motors.In the position of the locking device 18 shown , the cover 11 is unlocked. If the centrifuge is to start, a special program of the electronic motor control 10 first ensures that the two poles 5 , 6 are subjected to current pulses several times and drive the locking pin 17 into the bore 15 of the cover via the ratchet drive 29 , 23 , so that it locks becomes. Only then does the engine start by switching to the engine operating program.

Während der Motor läuft, werden die Pole 5, 6 niemals gleichzeitig strombeauf schlagt, sondern immer nur abwechselnd. Die Kraft der Rückstellfeder 26 kann nicht überwunden werden, so daß die Verriegelungseinrichtung stillsteht.While the motor is running, the poles 5 , 6 are never energized at the same time, but only alternately. The force of the return spring 26 cannot be overcome, so that the locking device stands still.

Ist der Motorbetrieb beendet, so kann eine nicht dargestellte Drehzahlüberwa chungseinrichtung zunächst die Drehzahl des nachlaufenden Rotors überwachen, bis dieser stillsteht. Sie gibt sodann das Sonderbetriebsprogramm zum Betrieb der Verriegelungseinrichtung wieder frei. Dieses steuert nun wieder gleichzeitig die beiden Pole 5, 6 mit mehreren Impulsen an, und zwar so lange, bis der Riegelstift 17 aus der Bohrung 15 des Deckels wieder herausgezogen ist.If engine operation is ended, a speed monitoring device (not shown) can first monitor the speed of the trailing rotor until it stops. It then releases the special operating program for operating the locking device again. This now controls the two poles 5 , 6 simultaneously with a plurality of pulses, until the locking pin 17 is pulled out of the bore 15 of the cover.

Es können geeignete nicht dargestellte Einrichtungen vorgesehen sein, die die Stellung des Riegelstiftes 17 bzw. des Klinkenrades 23 überwachen und dafür sorgen, daß bei jedem Betrieb der Verriegelungseinrichtung stets bis zu endgülti ger Verriegelung bzw. bis zu endgültiger Entriegelung gefahren wird. Suitable devices, not shown, can be provided, which monitor the position of the locking pin 17 or the ratchet wheel 23 and ensure that each time the locking device is operated, it is always driven to final locking or to final unlocking.

In einer nicht dargestellten Variante kann die Verriegelungseinrichtung wesent lich vereinfacht werden. Der Y-Hebel 25 hat nur noch einen mit einem der Pole 5 oder 6 zusammenarbeitenden Arm. Beaufschlagung eines der Pole reicht dabei zur Bewegung des Hebels aus. Der Hebel kann unmittelbar, also ohne Vermitt lung des Klinkenrades den Riegelstift 17 antreiben.In a variant, not shown, the locking device can be significantly Lich Lich. The Y lever 25 has only one arm that works with one of the poles 5 or 6 . Acting on one of the poles is sufficient to move the lever. The lever can drive the locking pin 17 directly, ie without mediating the ratchet wheel.

Bei dieser Ausführung würde bei Betrieb des Motors durch zwar pulsweise, aber ständig erfolgende Anziehung des Hebels an einen der Pole der Riegelstift 17 in Sperrstellung gedrückt. Ist der Motor abgeschaltet, so wird der Riegelstift mit einer Rückzugsfeder wieder entriegelt.In this embodiment, the locking pin 17 would be pressed into the locked position during operation of the motor by pulsing but continuously pulling the lever towards one of the poles. If the motor is switched off, the locking pin is unlocked again with a return spring.

Das beschriebene Klinkengetriebe mit dem Klinkenrad 23 kann durch ein anderes Getriebe ersetzt werden, das geeignet ist, mehrere Betätigungen eines Antriebes in eine Entriegelungsbewegung der Deckelverriegelung umzusetzen. Es können dazu geeignete Getriebe, wie beispielsweise Freilaufgetriebe oder Zahnstangen ratschengetriebe verwendet werden. Der dargestellte Antrieb mit dem Y-Hebel 25, der von den Polen 5, 6 des Elektromotors bewegt wird, kann auch durch ei nen anderen geeigneten Antrieb ersetzt werden, beispielsweise einen Hubmag netantrieb oder einen Kleinstmotor.The pawl gear described with the ratchet wheel 23 can be replaced by another gear which is suitable for converting several actuations of a drive into an unlocking movement of the lid lock. Suitable gears, such as freewheel gears or racks with racks, can be used for this purpose. The drive shown with the Y lever 25 , which is moved by the poles 5 , 6 of the electric motor, can also be replaced by another suitable drive egg, for example, a Hubmag netantrieb or a small motor.

Als Antrieb für die Verriegelungseinrichtung kann auch eine handbetätigbare Einrichtung, beispielsweise ein handbetätigbarer Hebel, vorgesehen sein, der mehrfach zu betätigen ist, um die Entriegelung zu bewirken.A manually operable can also be used as the drive for the locking device Device, for example a hand-operated lever, may be provided has to be pressed several times to unlock the door.

In nicht dargestellter Weise kann die Verriegelungsstellung der Verriegelungsein richtung durch einen Sensor überwacht werden, der beispielsweise die Stellung des Verriegelungsstiftes 17 überwacht. Mit diesem Sensor kann der Antrieb ge steuert werden, um die erforderliche Anzahl von Betätigungen bis zur Entriege lungsstellung oder zur Verriegelungsstellung auszuführen. Ein solcher Sensor kann auch dazu verwendet werden, um bei erkannter Entriegelung eine Abbrem sung des Zentrifugenmotors auszulösen. Damit kann ein unbeabsichtigtes Öffnen des Deckels bei noch laufendem Rotor besonders wirksam verhindert werden.In a manner that is not shown, the locking position of the locking device can be monitored by a sensor that monitors, for example, the position of the locking pin 17 . With this sensor, the drive can be controlled to perform the required number of operations up to the unlocking or locking position. Such a sensor can also be used to trigger a braking solution of the centrifuge motor when an unlocking is detected. Unintentional opening of the cover while the rotor is still running can thus be prevented particularly effectively.

Claims

1. Laboratory centrifuge with a drive (pole 5 , 6 , Y-lever 25 ) via a gear (blade wheel 23 ) actuable locking device ( 18 ) for locking a cover ( 11 ), characterized in that the gear (ratchet wheel 23 ) is formed in such a way is that several drive operations are required to unlock.

2. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the gear (ratchet wheel 23 ) has a step-up or step-down.

3. Centrifuge according to claim 1, with stationary poles ( 5 , 6 , 7 , 8 ) of an electric motor driving the centrifuge, the excitation coils ( 9 ) of which are supplied with current pulses, characterized in that the drive is a magnetically movable drive member (Y- Lever 25 ) which is mounted near one of the poles ( 5 , 6 ) movable in the actuating direction.

4. Centrifuge according to claim 3, characterized in that the drive member (Y-lever 25 ) with partial areas is also in the vicinity of an adjacent po les ( 5 , 6 ), the drive member against both poles ( 5 , 6 ) against magnetic action a return spring ( 26 ) that can only be overcome when both poles are acted on simultaneously causes the release.