-
Die Erfindung betrifft einen Dispenser zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein System zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12.
-
Aufgabe von Systemen der in Rede stehenden Art ist es, aus einem Behälter ein Fluidvolumen aufzunehmen und anschließend in einen anderen oder mehrere andere Behälter abzugeben. Solche Systeme dienen insbesondere zum wiederholten Dispensieren, Titrieren bzw. Pipettieren von Flüssigkeiten.
-
Solche Systeme umfassen einen Dispenser und eine als Austauschteil ausgebildete Kolben-Zylinder-Einheit, die am Dispenser lösbar anbringbar, insbesondere in den Dispenser einsetzbar bzw. einlegbar, ist. Nach einem oder mehreren Dispensiervorgängen kann die Kolben-Zylinder-Einheit von dem Dispenser gelöst werden. Anschließend kann eine andere, insbesondere unterschiedliche Kolben-Zylinder-Einheit am Dispenser angebracht werden.
-
Solche Systeme können als manuelle oder motorbetriebene Handgeräte ausgebildet sein, an deren Dispenser genau eine Kolben-Zylinder-Einheit anbringbar ist. Es gibt auch Systeme, an deren Dispenser gleichzeitig eine Vielzahl von Kolben-Zylinder-Einheiten angebracht sind, wie z. B. bei einem Pipettierautomaten.
-
Kolben-Zylinder-Einheiten der in Rede stehenden Art können z. B. als Verdrängereinheiten mit anfügbaren Pipetten oder Spitzen (Tips) oder als Spritzen ausgebildet sein. Sie weisen jeweils einen Zylinder, insbesondere mit einem geraden Hohlzylinder mit einem im Wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt und einer dazu senkrechten Axialrichtung, und einen im Zylinder in dessen Axialrichtung verschiebbaren Kolben auf. Kolben-Zylinder-Einheiten haben je nach Typ unterschiedlich große Querschnitte und/oder Längen. Zur Identifizierung des jeweiligen Typs können sie geometrisch unterschiedliche Informationsträgerabschnitte aufweisen. Je nach Typ können durch Verschieben des Kolbens im Zylinder unterschiedlich große Fluidvolumina in den Zylinder oder in die darin angefügte Spitze aufgenommen und daraus abgegeben werden. Beim Verschieben des Kolbens im Zylinder handelt es sich um eine im Wesentlichen lineare Bewegung in Axialrichtung des Zylinders.
-
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten mittels einer zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung des Dispensers verlaufenden Bewegung am Dispenser anbringbar sind. Dies erlaubt eine einfache, nutzerfreundliche, ergonomisch vorteilhafte und weniger fehleranfällige Bedienung des entsprechenden Systems. Dabei kennzeichnet der Ausdruck „Axialrichtung des Dispensers“ eine Ausrichtung übereinstimmend mit oder parallel zur Längsachse des Dispensers.
-
Im Fokus der vorliegenden Erfindung stehen Kolben-Zylinder-Einheiten, die nach dem Direktverdrängungsprinzip arbeiten, und motorbetriebene, elektronische Mehrfachdispenser. Bei solchen Dispensern setzt das Betätigen einer oder mehrerer Taste/n einen Aufnahme- bzw. Aufsaug- oder einen Abgabemechanismus in Gang. Der Kolben einer am Dispenser angebrachten Kolben-Zylinder-Einheit wird mittels eines Motors bewegt, die Volumenabgabe von einem Mikroprozessor gesteuert. Der Kolben streift die Innenwand des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit dichtend ab, so dass exakt reproduzierbare Volumenergebnisse erzielt werden.
-
Für die hier relevanten Systeme sind das Anbringen einer Kolben-Zylinder-Einheit am Dispenser und das Lösen dieser Kolben-Zylinder-Einheit vom Dispenser zentrale Aspekte der Nutzung des Dispensers. Ein weiterer Aspekt sind Kolben-Zylinder-Einheiten mit Informationsträgerabschnitten und Dispenser mit einer Erfassungseinrichtung zum automatischen Identifizieren des Typs einer am Dispenser angebrachten Kolben-Zylinder-Einheit anhand der Informationsträgerabschnitte. Das Abgeben von Fluidvolumina kann dann auf Basis des identifizierten Typs gesteuert werden.
-
Aus der Praxis ist ein Dispenser zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina bekannt, an dem eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben und einem Zylinder mittels einer zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung des Dispensers verlaufenden Bewegung lösbar anbringbar ist. Der bekannte Dispenser weist ein Kolbenstellglied zum Bewegen des Kolbens relativ zum Zylinder auf. Das Kolbenstellglied ist im Dispenser beweglich angeordnet und mittels eines Elektromotors angetrieben. Es handelt sich also um einen motorbetriebenen, elektronischen Dispenser.
-
Der bekannte Dispenser weist ein Gehäuse und ein Anschlagelement auf und ist so ausgebildet, dass beim Anbringen der Kolben-Zylinder-Einheit am Dispenser ein Befestigungsabschnitt des Zylinders in Anlage mit dem Anschlagelement bringbar ist. Der Befestigungsabschnitt des Zylinders ist durch einen Flansch, also eine ringförmige Verbreiterung des Zylinders an einem Ende des Zylinders gebildet.
-
Der bekannte Dispenser hat außerdem eine erste Befestigungseinrichtung zum Fixieren des Zylinders am Dispenser. Die erste Befestigungseinrichtung hat zwei Zylindergreifhebel und ist in eine Fixierstellung bewegbar, in der die erste Befestigungseinrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse in Axialrichtung blockiert.
-
Der bekannte Dispenser hat darüber hinaus eine zweite Befestigungseinrichtung zum Fixieren des Kolbens am Dispenser. Die zweite Befestigungseinrichtung hat zwei Kolbengreifhebel und ist in eine Fixierstellung bewegbar, in der der Kolben mit dem Kolbenstellglied derart lösbar verbunden ist, dass der Kolben zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluidvolumina mittels des Kolbenstellglieds relativ zum Zylinder bewegbar ist.
-
Beim Bewegen der Kolben-Zylinder-Einheit in Richtung des Anschlagelements relativ zum Gehäuse des Dispensers wird die erste Befestigungseinrichtung des Dispensers vom Flansch des Zylinders aus der Fixierstellung herausbewegt, so dass der Zylinder weiter auf das Anschlagelement zu bewegbar ist. Dabei werden die Zylindergreifhebel der ersten Befestigungseinrichtung vom Flansch des Zylinders radial nach außen gedrückt. Kommt der Flansch des Zylinders in Anlage mit dem Anschlagelement des Dispenser, greift die erste Befestigungseinrichtung des Dispensers, insbesondere mit ihren Zylindergreifhebeln, hinter den Flansch des Zylinders. Somit wird der Zylinder in Axialrichtung formschlüssig am Dispenser gehalten.
-
Beim Bewegen der Kolben-Zylinder-Einheit in Richtung des Anschlagelements relativ zum Gehäuse des Dispensers wird außerdem die zweite Befestigungseinrichtung von einem Flansch des Kolbens aus der Fixierstellung herausbewegt, so dass der Kolben weiter in den Dispenser hinein bewegbar ist. Dabei werden die Kolbengreifhebel der zweiten Befestigungseinrichtung vom Flansch des Kolbens radial nach außen gedrückt. Wurde der Kolben weit genug in den Dispenser bewegt, greift die zweite Befestigungseinrichtung des Dispensers, insbesondere mit ihren Kolbengreifhebeln, hinter den Flansch des Kolbens. Somit wird der Kolben in Axialrichtung formschlüssig am Dispenser gehalten. Die Kolbengreifhebel sind mit dem Kolbenstellglied bewegungsmäßig gekoppelt. Dementsprechend kann nach dem Hintergreifen des Flanschs des Kolbens der Kolben zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluidvolumina mittels des Kolbenstellglieds relativ zum Zylinder bewegt werden.
-
Zum Lösen der Kolben-Zylinder-Einheit vom bekannten Dispenser werden die erste und die zweite Befestigungseinrichtung manuell derart betätigt, dass die Zylindergreifhebel und die Kolbengreifhebel radial nach außen gedrückt werden, bis der Zylinder und der Kolben nicht mehr formschlüssig am Dispenser gehalten werden. Anschließend kann die die Kolben-Zylinder-Einheit vom Dispenser getrennt werden.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den bekannten Dispenser bzw. das bekannte System hinsichtlich der Handhabung und/oder Stabilität beim Anbringen und/oder Lösen der Kolben-Zylinder-Einheit und/oder hinsichtlich der Genauigkeit beim Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina und/oder hinsichtlich des Aufbaus, der Zuverlässigkeit und/oder der Haltbarkeit zu verbessern.
-
Gemäß einem ersten Erfindungsaspekt wird die zuvor geschilderte Aufgabenstellung durch den Dispenser nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
-
Es versteht sich von selbst, dass Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile und dergleichen, welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt angeführt sind, in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten.
-
Dies vorausgeschickt, wird im Folgenden die vorliegende Erfindung näher beschrieben.
-
Grundlage des ersten Erfindungsaspekts ist ein Dispenser zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina, an dem eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben und einem Zylinder mittels einer zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung des Dispensers verlaufenden Bewegung lösbar anbringbar ist. Der Dispenser hat ein Kolbenstellglied zum Bewegen des Kolbens relativ zum Zylinder. Das Kolbenstellglied ist im Dispenser beweglich angeordnet und mittels eines Antriebs angetrieben.
-
Erfindungsgemäß weist der Dispenser ein Verriegelungselement auf, das im Dispenser beweglich angeordnet und mittels eines Antriebs angetrieben ist. Der Antrieb des Verriegelungselements ist separat vom Antrieb des Kolbenstellglieds.
-
Vorzugsweise ist das Verriegelungselement in Axialrichtung beweglich angeordnet und in verschiedene Positionen bewegbar. Durch Bewegen des Verriegelungselements sind weitere, nachfolgend erläuterte Elemente bzw. Einrichtungen des Dispensers bewegbar. Dabei werden die weiteren Elemente bzw. Einrichtungen nicht zwingend vom Verriegelungselement selbst bewegt. Ein Bewegen des Verriegelungselements ist jedenfalls eine Ursache für das Bewegen der weiteren Elemente bzw. Einrichtungen. So kann ein Bewegen des Verriegelungselements beispielsweise bewirken, dass ein vorher bewegungsblockiertes Element mit oder nach dem Bewegen des Verriegelungselements bewegt wird, wobei das Bewegen dieses Elements z. B. von der Federkraft eines Federelements bewirkt werden kann. Es ist jedoch bevorzugt, wenn das Verriegelungselement durch seine Bewegung selbst ein weiteres Element bzw. eine weitere Einrichtung bewegt.
-
Vorteilhaft ist dabei, dass die Elemente bzw. Einrichtungen nicht manuell bewegt werden müssen, sondern auf Veranlassung eines Nutzers und/oder einer Steuereinrichtung des Dispensers automatisch bewegt werden. Dies ermöglicht eine komfortable Handhabung des Dispensers.
-
Vorzugsweise ist der Antrieb des Verriegelungselements ein elektrischer Schrittmotor. Vorteilhafterweise ist das Verriegelungselement mittels seines Antriebs über ein selbsthemmendes Getriebe angetrieben.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Dispenser ein Gehäuse, ein Anschlagelement und eine erste Befestigungseinrichtung zum Fixieren des Zylinders am Dispenser auf. Das Anschlagelement ist zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung relativ zum Gehäuse beweglich und relativ zum Gehäuse zumindest teilweise in Anbringrichtung drückbar. Dies ermöglicht ein Weiterbewegen des Zylinders in Anbringrichtung relativ zum Gehäuse, nachdem der Befestigungsabschnitt des Zylinders am Anschlagelement anliegt. Somit ist ein Überdrücken des Zylinders beim Anbringen der Kolben-Zylinder-Einheit möglich.
-
Der Dispenser ist so ausgebildet, dass beim Anbringen der Kolben-Zylinder-Einheit am Dispenser ein Befestigungsabschnitt des Zylinders in Anlage mit dem Anschlagelement bringbar ist. Die erste Befestigungseinrichtung ist in eine Fixierstellung bewegbar, in der die erste Befestigungseinrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse entgegen der Anbringrichtung blockiert.
-
Bei dieser Ausgestaltung ist das Verriegelungselement in eine Verriegelungsposition bewegbar, in der das Verrieglungselement eine Relativbewegung zwischen dem Anschlagelement und dem Gehäuse in Anbringrichtung blockiert. Somit ist das Anschlagelement verriegelbar. Eine Relativbewegung zwischen dem Anschlagelement und dem Gehäuse in Axialrichtung ist durch das Verriegelungselement einerseits und durch die erste Befestigungseinrichtung andererseits blockiert, also nicht möglich. In diesem Zustand wird verhindert, dass beim Verschieben des Kolbens im Zylinder in Anbringrichtung, insbesondere beim Aufnehmen einer viskosen oder hochviskosen Flüssigkeit, der Befestigungsabschnitt das Anschlagelement derart in Anbringrichtung bewegt, dass der Zylinder verrutscht bzw. ein Verzug verursacht wird, durch den das gewünschte aufzunehmende Fluidvolumen von dem tatsächlich aufgenommenen Fluidvolumen abweicht. Dies führt zu einer Erhöhung der Genauigkeit beim Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina.
-
Insbesondere ist in der Verriegelungsposition des Verriegelungselements der Befestigungsabschnitt des Zylinders zwischen der ersten Befestigungseinrichtung und dem Anschlagelement derart klemmbar, dass eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse in Axialrichtung, und optional in Radialrichtung und/oder Umfangsrichtung, blockiert ist.
-
Vorzugsweise hat der Dispenser Mittel zur mechanischen, elektronischen, induktiven und/oder optischen Erfassung des Anbringens einer Kolben-Zylinder-Einheit am Dispenser. Dieses Erfassen ermöglicht das Auslösen weiterer Schritte, z. B. ein Bewegen des Verriegelungselements.
-
Dazu kann der Dispenser eine optische, elektronische, mechanische, magnetoresistive und/oder induktive Sensoreinrichtung aufweisen, mittels der das Bewegen des Anschlagelements in Axialrichtung detektierbar ist. Die Sensoreinrichtung kann z. B. eine Lichtschranke mit einer Lichtstrahlenquelle und einem Sensor zur Detektion von Lichtstrahlen der Lichtstrahlenquelle aufweisen, wobei die Lichtschranke so angeordnet ist, dass ein Bewegen des Anschlagelements in Axialrichtung von der Lichtschranke detektierbar ist.
-
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Dispenser eine Rückstelleinrichtung aufweist, die eine Rückstellkraft auf das Anschlagelement zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung entgegen der Anbringrichtung ausübt. Liegt der Befestigungsabschnitt des Zylinders am Anschlagelement an und befindet sich das Verriegelungselement nicht in seiner Verriegelungsposition, muss das Weiterbewegen des Zylinders in Anbringrichtung relativ zum Gehäuse gegen die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung ausgeführt werden. Hierdurch werden Toleranzen des Anschlagelements des Dispensers bzw. des Befestigungsabschnitts des Zylinders ausgeglichen und Beschädigungen bzw. Abnutzungserscheinungen des Dispensers bzw. Zylinders vermieden oder zumindest reduziert.
-
Vorzugsweise ist das Anschlagelement am Dispenser schwenkbar bzw. kippbar gelagert, insbesondere an genau einem Lager. Die Schwenk- bzw. Kippachse kann so ausgerichtet sein, dass sie zur Längsachse des Dispensers senkrecht und windschief verläuft. Es ist bevorzugt, wenn die Rückstelleinrichtung in Radialrichtung diametral gegenüber dem genau einem Lager des Anschlagelements angeordnet ist.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung läuft das Anschlagelement in Umfangsrichtung um und/oder weist einen Durchgang für den Kolben auf.
-
Vorteilhafterweise weist die Rückstelleinrichtung ein Federelement, insbesondere genau ein Federelement, auf, dessen Federkraft als Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung auf das Anschlagelement wirkt. Dies ermöglicht eine einfache, robuste, zuverlässige und kostengünstige Realisierung der Rückstelleinrichtung.
-
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Rückstelleinrichtung einen Bolzen aufweist, den das Federelement umläuft. Der Bolzen und/oder das Federelement kann/können gegen das Gehäuse des Dispensers abgestützt sein. Das Anschlagelement kann so am Bolzen angeordnet sein, dass es beim Bewegen des Anschlagelements am Bolzen entlang geführt ist.
-
Es ist bevorzugt, wenn der Dispenser und dessen Rückstelleinrichtung so ausgebildet sind, dass mittels der Rückstelleinrichtung eine am Dispenser angebrachte Kolben-Zylinder-Einheit vom Dispenser trennbar ist. Die Rückstelleinrichtung erleichtert somit ein selbsttätiges Trennen bzw. Abwerfen der Kolben-Zylinder-Einheit vom Dispenser, nachdem die erste Befestigungseinrichtung aus ihrer Fixierstellung in eine Freigabestellung bewegt wurde, in der eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse entgegen der Anbringrichtung ausführbar ist. Der Dispenser ist im Übrigen so ausgebildet, dass in der Freigabestellung der ersten Befestigungseinrichtung die Kolben-Zylinder-Einheit ungehindert vom Dispenser trennbar bzw. abwerfbar ist.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Dispenser ein Gehäuse und eine erste Befestigungseinrichtung zum Fixieren des Zylinders am Dispenser auf. Die erste Befestigungseinrichtung ist in eine Fixierstellung bewegbar, in der die erste Befestigungseinrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse entgegen der Anbringrichtung blockiert.
-
Bei dieser Ausgestaltung ist die erste Befestigungseinrichtung des Dispensers durch Bewegen des Verriegelungselements, insbesondere in Axialrichtung, von deren Fixierstellung in eine Freigabestellung bewegbar, in der eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse entgegen der Anbringrichtung ausführbar ist. In der Freigabestellung des Verriegelungselements ist die Beweglichkeit des Anschlagelements also unbeeinflusst vom Verriegelungselement.
-
Der erfindungsgemäße Dispenser ermöglicht eine einfache Handhabung, insbesondere ein komfortables Lösen und/oder Trennen einer Kolben-Zylinder-Einheit vom Dispenser.
-
Vorzugsweise weist die erste Befestigungseinrichtung mindestens zwei schwenkbar gelagerte Zylindergreifhebel auf, die in der Fixierstellung der ersten Befestigungseinrichtung den Befestigungsabschnitt des Zylinders hintergreifen können.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Dispenser eine zweite Befestigungseinrichtung zum Fixieren des Kolbens am Dispenser auf. Die zweite Befestigungseinrichtung ist in eine Fixierstellung bewegbar, in der der Kolben mit einem Kolbenstellglied des Dispensers derart lösbar verbunden ist, dass der Kolben zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluidvolumina mittels des Kolbenstellglieds relativ zum Zylinder bewegbar ist. Dazu kann die zweite Befestigungseinrichtung mindestens zwei schwenkbar gelagerte Kolbengreifhebel aufweisen.
-
Bei dieser Ausgestaltung ist die zweite Befestigungseinrichtung durch Bewegen des Verriegelungselements von deren Fixierstellung in eine Freigabestellung und umgekehrt bewegbar, wobei der Kolben in der Freigabestellung der zweiten Befestigungseinrichtung nicht mit dem Kolbenstellglied verbunden ist.
-
Vorzugsweise ist die zweite Befestigungseinrichtung bewegungsmäßig mit dem Kolbenstellglied gekoppelt und in ihrer Fixierstellung über den gesamten Weg, den sie beim Bewegen des Kolbenstellglieds ausführen kann, von dem Verriegelungselement derart führbar, dass sie in ihrer Fixierstellung verbleibt.
-
Bevorzugt weist die zweite Befestigungseinrichtung zwei schwenkbar gelagerte Kolbengreifhebel mit Schneidrollen auf, wobei mittels der Kolbengreifhebel beim Bewegen der zweiten Befestigungseinrichtung in ihre Fixierstellung der Kolben greifbar ist. Dabei kann jeder Kolbengreifhebel einen Stellkopf aufweisen, mittels dem der jeweilige Kolbengreifhebel schwenkbar ist. Jeder Stellkopf ist beim Bewegen des Verriegelungselements und/oder des Kolbenstellglieds an einer Führungskontur des Verriegelungselements geführt. Vorteilhafterweise ist die Ausdehnung der Führungskontur in Axialrichtung größer als der vom Kolbenstellglied ausführbare Hub. Dies verhindert ein Lösen der zweiten Befestigungseinrichtung, insbesondere durch Verdrehen der Kolben-Zylinder-Einheit.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Dispenser eine Erfassungseinrichtung zum automatischen Identifizieren des Typs einer am Dispenser angebrachten Kolben-Zylinder-Einheit auf. Die Erfassungseinrichtung weist einen Radialinformationsleser auf, mittels dem eine Information eines radial ausgerichteten Informationsträgerabschnitts der Kolben-Zylinder-Einheit erfassbar ist. Alternativ oder zusätzlich weist die Erfassungseinrichtung einen Axialinformationsleser auf, mittels dem eine Information eines axial ausgerichteten Informationsträgerabschnitts der Kolben-Zylinder-Einheit erfassbar ist.
-
Bei dieser Ausgestaltung ist/sind zumindest ein Teil des Radialinformationslesers und/oder zumindest ein Teil des Axialinformationslesers durch Bewegen des Verriegelungselements bewegbar.
-
Vorzugsweise ist/sind durch Bewegen des Verriegelungselements zumindest ein Teil des Radialinformationslesers in eine in Radialrichtung verlaufende Aussparung an einem Kolbenkopf der Kolben-Zylinder-Einheit in Radialrichtung und/oder zumindest ein Teil des Axialinformationslesers in eine in Axialrichtung verlaufende Aussparung, insbesondere Nut, in einer Stirnseite eines Kolbenkopfs der Kolben-Zylinder-Einheit in Axialrichtung einführbar.
-
Insbesondere weist der Axialinformationsleser ein Erfassungselement auf, das zumindest teilweise in die axial ausgerichtete Aussparung in Axialrichtung einführbar ist. Der Dispenser weist Mittel auf, mittels derer die Tiefe der Aussparung bestimmbar ist. Die Tiefe der Aussparung spezifiziert den Typ der Kolben-Zylinder-Einheit zumindest teilweise. Dabei bezeichnet der Begriff „Typ“ z. B. einen Zweck, einen Zustand und/oder eine Eigenschaft der Kolben-Zylinder-Einheit, wie z. B. das maximal aufnehmbare und/oder abgebbare Fluidvolumen.
-
Der Ausdruck „axial ausgerichtete Aussparung“ ist dabei so zu verstehen, dass diese Aussparung in axialer Richtung der Kolben-Zylinder-Einheit zugänglich und/oder deren Information in axialer Richtung der Kolben-Zylinder-Einheit erfassbar ist. Die axial ausgerichtete Aussparung hat in axialer Richtung der Kolben-Zylinder-Einheit eine geometrische Ausdehnung, mittels der die erfassbare Information der axial ausgerichteten Aussparung kodiert ist. Außerdem hat die axial ausgerichtete Aussparung eine geometrische Ausdehnung in radialer Richtung der Kolben-Zylinder-Einheit und in Umfangsrichtung der Kolben-Zylinder-Einheit.
-
Der Begriff „Nut“ ist so zu verstehen, dass die in Axialrichtung der Kolben-Zylinder-Einheit verlaufende Aussparung in radialer Richtung der Kolben-Zylinder-Einheit nicht vollständig von Kolbenmaterial umgeben ist, sondern in Radialrichtung teilweise offen ist, vorzugsweise entlang der gesamten Tiefe der Aussparung. Eine solche Ausgestaltung erleichtert ein Säubern der Aussparung und bietet eine einfache Kontrollmöglichkeit.
-
Vorzugsweise ist das Erfassungselement stößelartig und/oder stiftförmig ausgebildet und/oder federbelastet, insbesondere gegen die Anbringrichtung der Kolben-Zylinder-Einheit elastisch vorgespannt. Besonders bevorzugt ist, wenn das Erfassungselement durch Bewegen des Verriegelungselements in eine Freigabeposition bewegbar und dort haltbar bzw. blockierbar ist. Sobald das Verriegelungselement das Erfassungselement nicht mehr blockiert, wird das federbelastete Erfassungselement auf den Kolben zu bewegt und schließlich in die in Axialrichtung verlaufende Aussparung des Kolbens gedrückt.
-
Bevorzugt ist das Kolbenstellglied auf den Kolben, insbesondere einen Kolbenkopf des Kolbens, zu bewegbar, bis ein Anschlag des Kolbenstellglieds an einer Stirnseite des Kolbens anliegt. Diese auch als Blockfahrt bezeichnete Bewegung dient zur Erfassung eines kolbenseitigen Referenzpunkts. Der kolbenseitige Referenzpunkt markiert insbesondere den Ausgangspunkt einer Bestimmung der Tiefe der axial ausgerichteten Aussparung des Kolbens.
-
Bevorzugt ist das Verriegelungselement mittels eines ersten Motors angetrieben und/oder das Kolbenstellglied mittels eines zweiten Motors angetrieben. Insbesondere weist der erste Motor eine geringere Nennausgangsleistung als der zweite Motor auf.
-
Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Dispenser ein völlig autonomes, von Hand haltbares Gerät, das standortunabhängig sämtliche Komponenten in einem Gehäuse vereinigt. Hierzu zählen wie üblich eine Getriebeeinrichtung, die die Drehbewegung des Antriebs in eine Längsbewegung des Kolbenstellglieds umwandelt, eine Elektronik und eine Stromversorgung.
-
Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt wird die zuvor geschilderte Aufgabenstellung durch ein System zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina gemäß Anspruch 12 gelöst.
-
Das System gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt weist eine als Austauschteil ausgebildete Kolben-Zylinder-Einheit und einen wie zuvor beschriebenen Dispenser auf. Die Kolben-Zylinder-Einheit ist mittels einer zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung verlaufenden Bewegung am Dispenser lösbar anbringbar und weist einen Kolben und einen Zylinder mit einem Befestigungsabschnitt auf.
-
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum lösbaren Anbringen einer Kolben-Zylinder-Einheit an einem Dispenser. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist einen Kolben und einen Zylinder mit einem Befestigungsabschnitt auf. Der Dispenser weist ein Gehäuse, ein Anschlagelement, eine erste Befestigungseinrichtung zum Fixieren des Zylinders am Dispenser und ein Verriegelungselement auf. Insbesondere ist der Dispenser wie weiter oben beschrieben ausgebildet.
-
Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Anlegen des Befestigungsabschnitts des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit an das Anschlagelement des Dispensers mittels einer zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung des Dispensers verlaufenden Bewegung,
- b) Bewegen der ersten Befestigungseinrichtung des Dispensers in eine Fixierstellung, wodurch der Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit am Dispenser mittels der ersten Befestigungseinrichtung des Dispensers fixiert wird, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit und dem Gehäuse des Dispensers entgegen der Anbringrichtung und optional in Radialrichtung blockiert ist und
- c) Bewegen des Verriegelungselements mittels eines Antriebs.
-
In Schritt a) kann vorgesehen sein, dass der Kolben durch einen Durchgang des Anschlagelements bewegt wird. Um ein Überdrücken der Kolben-Zylinder-Einheit nicht zu behindern, kann ein Kolbenstellglied des Dispensers vor Schritt a) in eine Freigabelage bewegt werden.
-
Vorzugsweise hintergreift in Schritt b) die erste Befestigungseinrichtung in der Fixierstellung den Befestigungsabschnitt des Zylinders mittels mindestens zweier schwenkbar gelagerter Zylindergreifhebel.
-
Vorzugsweise weist der Dispenser eine Erfassungseinrichtung zum automatischen Identifizieren des Typs einer am Dispenser angebrachten Kolben-Zylinder-Einheit auf. Die Erfassungseinrichtung weist einen Radialinformationsleser auf, mittels dem eine Information eines radial ausgerichteten Informationsträgerabschnitts der Kolben-Zylinder-Einheit erfassbar ist. Alternativ oder zusätzlich weist die Erfassungseinrichtung einen Axialinformationsleser auf, mittels dem eine Information eines axial ausgerichteten Informationsträgerabschnitts der Kolben-Zylinder-Einheit erfassbar ist. Verfahrensmäßig kann nun vorgesehen sein, dass in Schritt c) durch Bewegen des Verriegelungselements zumindest ein Teil des Radialinformationslesers in eine radial ausgerichtete Aussparung an einem Kolbenkopf der Kolben-Zylinder-Einheit in Radialrichtung und/oder zumindest ein Teil des Axialinformationslesers in eine axial ausgerichtete Aussparung, insbesondere Nut, in einer Stirnseite eines Kolbenkopfs der Kolben-Zylinder-Einheit in Axialrichtung eingeführt wird/werden.
-
Vorzugsweise wird ein Bewegen des Anschlagelements in Anbringrichtung mechanisch, elektronisch, induktiv und/oder optisch, vorzugsweise mittels einer Lichtschranke, erfasst.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt c) das Verriegelungselement des Dispensers, vorzugsweise in Axialrichtung, in eine Verriegelungsposition bewegt, in der eine Relativbewegung zwischen dem Anschlagelement und dem Gehäuse in Anbringrichtung blockiert ist. Dieser Schritt kann vom Dispenser automatisch nach Erfassung einer Bewegung des Anschlagelements in Anbringrichtung durchgeführt werden. In der Verriegelungsposition des Verriegelungselements wird der Befestigungsabschnitt des Zylinders zwischen der ersten Befestigungseinrichtung und dem Anschlagelement geklemmt, so das eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse in Axialrichtung, und optional in Radialrichtung und/oder Umfangsrichtung, blockiert ist. Somit wird der Zylinder in Axialrichtung formschlüssig am Dispenser - zwischen dem Anschlagelement und der Befestigungseinrichtung - gehalten.
-
Es kann vorgesehen sein, dass eine zweite Befestigungseinrichtung des Dispensers zum Fixieren des Kolbens am Dispenser durch Bewegen des Verriegelungselements in eine Fixierstellung bewegt wird, in der der Kolben mit einem Kolbenstellglied des Dispensers derart lösbar verbunden ist, dass der Kolben zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluidvolumina mittels des Kolbenstellglieds relativ zum Zylinder bewegbar ist.
-
Vorteilhafterweise wird das Verriegelungselement mittels eines ersten Motors und/oder das Kolbenstellglied mittels eines zweiten Motors bewegt. Die Bewegungen können auf Eingabe eines Nutzers oder selbsttätig vom Dispenser ausgelöst werden.
-
Zum Aufnehmen bzw. Abgeben eines Fluidvolumens kann eine Relativbewegung zwischen dem Kolben und dem Zylinder mittels des Kolbenstellglieds erzeugt werden. Dabei kann der zurückgelegte Weg des Kolbens relativ zum Gehäuse des Dispensers inkrementell bestimmt werden und/oder die absolute Wegposition eines Positionselements des Dispensers, das bewegungsmäßig mit dem Kolbenstellglied gekoppelt ist, erfasst werden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein kolbenseitiger Referenzpunkt erfasst, indem das Kolbenstellglied des Dispensers auf den Kolben zu bewegt wird, bis ein Anschlag des Kolbenstellglieds an einer Stirnseite des Kolbens anliegt. Dabei kann der vom Kolbenstellglied zurückgelegte Weg bestimmt werden, insbesondere mittels einer Einrichtung zur inkrementellen Wegmessung.
-
Vorzugsweise wird ein Erfassungselement des Dispensers zumindest teilweise in eine axial ausgerichtete Aussparung in einer Stirnseite des Kolbens in Axialrichtung eingeführt und die Tiefe dieser Aussparung bestimmt. Der bestimmte Tiefenwert kann zur Identifizierung des Typs der Kolben-Zylinder-Einheit verwendet werden.
-
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Lösen einer an einem Dispenser angebrachten Kolben-Zylinder-Einheit. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist einen Kolben und einen Zylinder auf. Der Dispenser weist ein Gehäuse, eine erste Befestigungseinrichtung zum Fixieren des Zylinders am Dispenser und ein Verriegelungselement auf. Insbesondere ist der Dispenser wie weiter oben beschrieben ausgebildet.
-
Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- - Bewegen des Verriegelungselements mittels eines Antriebs,
- - Bewegen der ersten Befestigungseinrichtung aus einer Fixierstellung, in der die erste Befestigungseinrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse entgegen der Anbringrichtung blockiert, in eine Freigabestellung, in der eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse entgegen der Anbringrichtung ausführbar ist und
- - Bewegen des Zylinders relativ zum Gehäuse entgegen der Anbringrichtung.
-
Vorzugsweise wird durch das Bewegen des Verriegelungselements eine zweite Befestigungseinrichtung des Dispensers aus einer Fixierstellung, in der der Kolben mit einem Kolbenstellglied des Dispensers derart lösbar verbunden ist, dass der Kolben zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluidvolumina mittels des Kolbenstellglieds relativ zum Zylinder bewegbar ist, in eine Freigabestellung bewegt wird, in der der Kolben nicht mit dem Kolbenstellglied verbunden ist.
-
Bevorzugt wird die Kolben-Zylinder-Einheit durch die Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung des Dispensers auf ein Anschlagelement des Dispensers vom Dispenser getrennt.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, zum Teil mit Bezugnahmen auf die Zeichnung, näher erläutert. Die oben beschriebenen und/oder in den Ansprüchen und/oder in der nachfolgenden Beschreibung offenbarten Merkmale können bedarfsweise miteinander kombiniert aber auch unabhängig voneinander realisiert werden, auch wenn dies nicht im Einzelnen ausdrücklich beschrieben ist.
-
In der Zeichnung zeigt
- 1 schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dispensers,
- 2 schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems mit dem Dispenser aus 1 und einer Kolben-Zylinder-Einheit in einem Ausgangszustand,
- 3 schematisch in einer perspektivischen Ansicht einen Teil des Dispensers aus 1, wobei eine vereinfachte Darstellung unter Weglassung von Teilen des Dispensers gewählt wurde,
- 4 schematisch einen vertikalen Längsschnitt durch den Dispenser aus 3,
- 5 schematisch einen horizontalen Längsschnitt durch das System aus 2 in einem ersten Zustand, wobei eine vereinfachte Darstellung unter Weglassung von Teilen des Dispensers gewählt wurde,
- 6 schematisch einen horizontalen Längsschnitt durch das System aus 2 in einem zweiten Zustand,
- 7 schematisch einen vertikalen Längsschnitt durch das System aus 2 in einem dritten Zustand,
- 8 schematisch einen vertikalen Längsschnitt durch das System aus 2 in einem vierten Zustand,
- 9 schematisch einen horizontalen Längsschnitt durch das System aus 2 in einem fünften Zustand,
- 10 schematisch einen vertikalen Längsschnitt durch das System aus 2 in einem sechsten Zustand,
- 11 schematisch einen horizontalen Längsschnitt durch das System aus 2 in einem siebten Zustand,
- 12 schematisch in einer perspektivischen Ansicht das System aus 5 im dritten Zustand,
- 13 schematisch in einer perspektivischen Ansicht das System aus 5 im fünften Zustand, wobei das System teilweise geschnitten dargestellt ist, und
- 14 schematisch in einer perspektivischen Ansicht das System aus 5 im sechsten Zustand, wobei das System teilweise geschnitten dargestellt ist.
-
1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dispensers 1 zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina. Der Dispenser 1 hat ein Gehäuse 2, eine Axialrichtung A und eine Radialrichtung R.
-
An dem Dispenser 1 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit 3 mittels einer zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung A des Dispensers 1 verlaufenden Bewegung lösbar anbringbar. Dazu weist der Dispenser 1 an einer Unterseite 4 eine Öffnung 5 zur Aufnahme eines Teils der Kolben-Zylinder-Einheit 3 auf.
-
Der Begriff „Anbringrichtung“ kennzeichnet eine zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung A des Dispensers 1 verlaufende Richtung auf die Öffnung 5 des Dispensers 1 zu, in 1 also von rechts nach links. Die Anbringrichtung F ist in 1 durch ein Pfeil angedeutet.
-
2 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht den Dispenser 1 aus 1 und eine Kolben-Zylinder-Einheit 3 als Teile einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 6 zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina.
-
Die Kolben-Zylinder-Einheit 3 ist als Austauschteil ausgebildet. Sie kann in Form einer Spritze ausgebildet sein und in verschiedenen Größen mit unterschiedlichem Aufnahmevolumen vorliegen. Sie weist einen abgedichteten Kolben 7 auf, der in einem Zylinder 8 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 zum Zwecke des Aufnehmens bzw. Ansaugens und Abgebens bzw. Ausstoßens einer zu pipettierenden oder dosierenden Flüssigkeit bewegbar ist. Der Zylinder 8 hat einen Befestigungsabschnitt 9, der hier durch einen Flansch gebildet ist, also eine ringförmige Verbreiterung des Zylinders 8, und zwar an demjenigen Ende des Zylinders 8, aus dem der Kolben 7 aus dem Zylinder 8 ragt. Der Flansch 9 hat im Längsschnitt ein U-förmiges Profil, ähnelt also einem Kragen.
-
Die 3 und 4 zeigen in einer unterschiedlichen Ansicht einen Teil des Dispensers 1 aus 1. Die 5 bis 14 zeigen verschiedene Ansichten des Systems 6 aus 2 in unterschiedlichen Zuständen. In den 3 bis 14 ist der Dispenser 1 nur teilweise dargestellt. Die 3 bis 14 beschränken sich nämlich auf die Darstellung derjenigen Komponenten, die zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung jeweils erforderlich sind. Bei den vertikalen Längsschnitten ist das System aus 2 entlang einer Ebene, die die Zeichnungsebene in einer vertikal verlaufenden Geraden schneidet, geschnitten (in einem anderen Zustand als dem Ausgangszustand). Bei den horizontalen Längsschnitten ist das System aus 2 entlang einer Ebene, die die Zeichnungsebene in einer horizontal verlaufenden Geraden schneidet, geschnitten (in einem anderen Zustand als dem Ausgangszustand).
-
Der Dispenser 1 hat ein Kolbenstellglied 10 zum Bewegen des Kolbens 7 relativ zum Zylinder 8. Das Kolbenstellglied 10 ist im Dispenser 1 beweglich angeordnet und mittels eines ersten Antriebs 11, nämlich eines Motors 11, angetrieben.
-
Der Dispenser weist ein Verriegelungselement 12 auf, das im Dispenser 1 beweglich angeordnet und mittels eines zweiten Antriebs 13 angetrieben ist. Der zweite Antrieb 13 des Verriegelungselements 12 ist separat vom ersten Antrieb 11 des Kolbenstellglieds 10.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zweite Antrieb 13 des Verriegelungselements 12 ein elektrischer Schrittmotor. Das Verriegelungselement 12 ist mittels seines Antriebs 13 über ein selbsthemmendes Getriebe angetrieben. Der Motor 13 weist hier eine kleinere Nennausgangsleistung als der Motor 11 des Kolbenstellglieds 10 auf. Dies ermöglicht eine kostengünstigere Realisierung.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verriegelungselement 12 in Axialrichtung A beweglich angeordnet und in verschiedene Positionen bewegbar. 3 zeigt das Verriegelungselement 12 in seiner Grundposition.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Dispenser 1 ein Anschlagelement 14 mit einem Durchgang 15 für den Kolben 7 und eine erste Befestigungseinrichtung 16 zum Fixieren des Zylinders 8 am Dispenser 1 auf. Das Anschlagelement 14 ist zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung A relativ zum Gehäuse 2 beweglich und relativ zum Gehäuse 2 zumindest teilweise in Anbringrichtung F drückbar.
-
Der Dispenser 1 ist hier so ausgebildet, dass beim Anbringen der Kolben-Zylinder-Einheit 3 am Dispenser 1 der Befestigungsabschnitt 9 des Zylinders 8, und zwar eine Anlagefläche dieses Befestigungsabschnitts 9, in Anlage mit dem Anschlagelement 14 bringbar ist.
-
Die erste Befestigungseinrichtung 16 ist in eine Fixierstellung bewegbar, in der die erste Befestigungseinrichtung 16 eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 8 und dem Gehäuse 2 entgegen der Anbringrichtung F blockiert.
-
Das Verriegelungselement 12 ist hierbei in eine Verriegelungsposition bewegbar, in der das Verrieglungselement 12 eine Relativbewegung zwischen dem Anschlagelement 14 und dem Gehäuse 2 in Anbringrichtung F blockiert. Somit ist das Anschlagelement 14 verriegelbar. In diesem Zustand ist auch eine Relativbewegung des Zylinders 8 in Axialrichtung A durch das Verriegelungselement 12 einerseits (in Anbringrichtung F) und durch die erste Befestigungseinrichtung 16 andererseits (entgegen der Anbringrichtung F) blockiert
-
In der Verriegelungsposition des Verriegelungselements 12 ist der Befestigungsabschnitt 9 des Zylinders 8 zwischen der ersten Befestigungseinrichtung 16 und dem Anschlagelement 14 derart klemmbar, dass eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 8 und dem Gehäuse 2 in Axialrichtung A und in Radialrichtung R und in Umfangsrichtung blockiert ist. Somit wird der Zylinder 8 in Axialrichtung A formschlüssig am Dispenser 1 - zwischen dem Anschlagelement 14 und der Befestigungseinrichtung 16 - gehalten.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Anschlagelement 14 am Dispenser 1 schwenkbar gelagert, und zwar an einem Lager 17. Die Schwenkachse ist so ausgerichtet, dass sie zur Längsachse des Dispensers 1 senkrecht verläuft. Nimmt man die Anlagefläche des Befestigungsabschnitts 9 des Zylinders 8 als gedachten Kreisring, dann verläuft die Schwenkachse als Passante radial außerhalb des Kreisrings, parallel zum Kreisring und in Anbringrichtung F oberhalb des Kreisrings sowie senkrecht zur Axialrichtung A. In 4 steht die Schwenkachse senkrecht auf der Zeichnungsebene.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Dispenser 1 außerdem eine Rückstelleinrichtung 18 auf, die eine Rückstellkraft auf das Anschlagelement 14 zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung A entgegen der Anbringrichtung F ausübt. Die Rückstelleinrichtung 18 ist in Radialrichtung R diametral gegenüber dem Lager 17 des Anschlagelements 14 angeordnet. Die Rückstelleinrichtung 18 weist hier genau ein Federelement 19 auf, dessen Federkraft als Rückstellkraft auf das Anschlagelement 14 wirkt.
-
Dazu weist die Rückstelleinrichtung 18 einen Bolzen 20 als Führung für das Federelement 19 auf. Der Bolzen 20 verläuft in Axialrichtung A. Das Anschlagelement 14 ist so am Bolzen 20 angeordnet, dass es beim Bewegen des Anschlagelements 14 am Bolzen 20 entlang geführt ist. Dazu hat das Anschlagelement 14 einen seitlichen Fortsatz 21 mit einer Aussparung 22 für den Bolzen 20. Das Federelement 19 stützt sich am Fortsatz 21 und gegen das Gehäuse 2ab.
-
Konkret kann das Anschlagelement 14 durch Krafteinwirkung in Anbringrichtung F - z. B. durch einen Nutzer, der eine Kolben-Zylinder-Einheit 3 an das Anschlagelement 14 anlegt und dann in Anbringrichtung F weiterdrückt - in eben diese Richtung und entgegen der Rückstellkraft bewegt werden. Fällt die Krafteinwirkung weg - z. B. weil der Nutzer nicht mehr weiterdrückt - stellt die Rückstelleinrichtung 18, insbesondere mittels der Federkraft des Federelements 19, das Anschlagelement 14 zurück entgegen der Anbringrichtung F. Diese Bewegung wird allerdings durch den von der ersten Befestigungseinrichtung 16 in ihrer Fixierstellung gehaltenen Befestigungsabschnitt 9 des Zylinders 8 blockiert.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Befestigungseinrichtung 16 von deren Fixierstellung in eine Freigabestellung für den Befestigungsabschnitt 9 durch Bewegen des Verriegelungselements 12 in Anbringrichtung F in eine Löseposition bewegbar. In dieser Freigabestellung ist eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 8 und dem Gehäuse 2 entgegen der Anbringrichtung F ausführbar. Befindet sich das Verriegelungselement 12 nicht in seiner Verriegelungsposition, gibt es die Beweglichkeit des Anschlagelements 14 frei. Dies ist eine wichtige Funktion zum Lösen einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 vom Dispenser 1. Diese Freigabestellung der ersten Befestigungseinrichtung 16 (siebter Zustand) ist in 11 dargestellt, wobei in 11 der Längsschnitt durch das Verriegelungselement 12 verläuft.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die erste Befestigungseinrichtung 16 zwei schwenkbar gelagerte Zylindergreifhebel 23 auf, die in der Fixierstellung der ersten Befestigungseinrichtung 16 den Befestigungsabschnitt 9 des Zylinders 8 hintergreifen können. Die Zylindergreifhebel 23 sind jeweils zweiarmig mit einem Greifarm 23a und einem Betätigungsarm 23b ausgeführt und im Verbindungsbereich von Greifarm 23a und Betätigungsarm 23b schwenkbar gelagert. Federelemente 24 belasten die Zylindergreifhebel 23 derart, dass die Greifarme 23a bei Abwesenheit einer Gegenkraft radial nach innen, insbesondere aufeinander zu geschwenkt sind. Die Zylindergreifhebel 23 sind derart angeordnet und gelagert, dass die Greifarme 23a beim Anbringen einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 vom Befestigungsabschnitt 9 des Zylinders 8 radial nach außen gedrückt werden können (erster Zustand wie in 5 gezeigt) und dann selbsttätig hinter den Befestigungsabschnitt 9 greifen, wenn der Befestigungsabschnitt 9 weit genug in Anbringrichtung F bewegt wurde. Dieser zweite Zustand ist in 6 gezeigt. Die Fixierstellung der ersten Befestigungseinrichtung 16 ist in den 6 bis 14 zu sehen.
-
Die Greifarme 23a sind hier so angeordnet, dass sie in den dargestellten vertikalen Längsschnitten nicht sichtbar sind. Außerdem sind die Greifarme 23a im Querschnitt gekrümmt, so dass es in 5 beim nicht geschnitten dargestellten oberen Greifarm 23a so wirkt, als sei dieser obere Greifarm 23a nicht weit genug radial nach außen gedrückt. Tatsächlich verläuft hier jeweils eine Innenseite des jeweiligen Greifarms 23a entlang der Außenseite des Befestigungsabschnitts 9, wobei die Innenseite des jeweiligen Greifarms 23a nicht vollständig an der Außenseite des Befestigungsabschnitts 9 anliegen muss.
-
Zum Bewegen der ersten Befestigungseinrichtung 16 von ihrer Fixierstellung in ihre Freigabestellung durch Bewegen des Verriegelungselements 12 in Anbringrichtung F weisen die Betätigungsarme 23b der Zylindergreifhebel 23 der ersten Befestigungseinrichtung 16 jeweils eine Führungskontur 25 auf, in bzw. an die jeweils ein Nocken 26 des Verriegelungselements 12 greifen kann, wenn das Verriegelungselement 12 in Anbringrichtung F in die Löseposition bewegt wird. Die Führungskonturen 25 sind so ausgebildet und angeordnet, dass beim Bewegen des Verriegelungselements 12 in Anbringrichtung F die Betätigungsarme 23b mittels der Nocken 26 radial nach innen bewegt werden. Dadurch werden die Greifarme 23a radial nach außen bewegt.
-
Zur Erleichterung eines selbsttätigen Lösens und/oder Trennens einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 sind der Dispenser 1 und dessen Rückstelleinrichtung 18 so ausgebildet, dass mittels der Rückstelleinrichtung 18 eine am Dispenser 1 angebrachte Kolben-Zylinder-Einheit 3 vom Dispenser 1 trennbar ist, nachdem die erste Befestigungseinrichtung 16 aus ihrer Fixierstellung in ihre Freigabestellung bewegt und die Kolben-Zylinder-Einheit 3 gelöst wurde. Dazu sind der Dispenser 1 und dessen Rückstelleinrichtung 18 so ausgebildet, dass sich das Federelement 19 in der Freigabestellung der Befestigungseinrichtung 16 dekomprimieren kann und ein Trennen der Kolben-Zylinder-Einheit 3 vom Dispenser 1 nicht gehindert ist.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Dispenser 1 eine zweite Befestigungseinrichtung 27 auf, die zum Fixieren des Kolbens 7 am Dispenser 1 dient. Die zweite Befestigungseinrichtung 27 ist in eine Fixierstellung bewegbar, in der der Kolben 7 mit dem Kolbenstellglied 10 des Dispensers 1 derart lösbar verbunden ist, dass der Kolben 7 zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluidvolumina mittels des Kolbenstellglieds 10 relativ zum Zylinder 8 zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegbar ist. Diese Fixierstellung der zweiten Befestigungseinrichtung 27 ist in den 9, 10, 12 und 13 dargestellt.
-
Dazu hat die zweite Befestigungseinrichtung 27 zwei schwenkbar gelagerte Kolbengreifhebel 28, mittels denen beim Bewegen der zweiten Befestigungseinrichtung 27 in ihre Fixierstellung der Kolben 7 greifbar ist. Jeder Kolbengreifhebel 28 hat hier eine Schneidrolle mit fünf an der Schneidrolle angeformten Schneidelementen, die beim Bewegen der Kolbengreifhebel 28 in die Fixierstellung an den Kolben 7 greifen und teilweise in den Kolben 7 eindringen.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zweite Befestigungseinrichtung 27 durch Bewegen des Verriegelungselements 12 in Axialrichtung A von deren Fixierstellung in eine Freigabestellung und umgekehrt bewegbar, wobei der Kolben 7 in der Freigabestellung der zweiten Befestigungseinrichtung 27 nicht mit dem Kolbenstellglied 10 verbunden ist. Dazu weist jeder Kolbengreifhebel 28 einen Stellkopf 29 und das Verriegelungselement 12 eine dazu passende Führungskontur 30 und einen axialen Fortsatz 31 auf. Mittels der Stellköpfe 29 sind die Kolbengreifhebel 28 schwenkbar. Jeder Stellkopf 29 ist beim Bewegen des Verriegelungselements 12 und/oder des Kolbenstellglieds 10 an der Führungskontur 30 des Verriegelungselements 12 geführt.
-
In der Fixierstellung der zweiten Befestigungseinrichtung 27 sind beide Stellköpfe 29 in der Führungskontur 30, insbesondere jeweils in einem separaten Abschnitt zwischen zwei Wänden der Führungskontur 30, geführt. In der Freigabestellung liegen beide Stellköpfe 29 am axialen Fortsatz 31 und dem Gehäuse 2 an und sind weiter voneinander entfernt als in der Fixierstellung.
-
Befindet sich die zweite Befestigungseinrichtung 27 in ihrer Freigabestellung ( 8) und wird das Verriegelungselement 12 dann entgegen der Anbringrichtung F von seiner Grundposition in eine zweite Zwischenposition bewegt, werden die Stellköpfe 29 am axialen Fortsatz 31 und am Gehäuse 2 entlang in die Führungskontur 30 geführt, und zwar jeder Stellkopf 29 in einen eigenen Abschnitt der Führungskontur 30. Dabei werden die Stellköpfe 29 aufeinander zu bewegt. Dadurch werden die Kolbengreifhebel 28 auf den Kolben 7 zu bewegt, bis sie den Kolben 7 greifen bzw. fixieren, insbesondere mit ihren Schneidrollen. Nun befindet sich die die zweite Befestigungseinrichtung 27 in ihrer Fixierstellung (9).
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zweite Befestigungseinrichtung 27 bewegungsmäßig mit dem Kolbenstellglied 10 gekoppelt und in ihrer Fixierstellung über den gesamten Weg, den sie beim Bewegen des Kolbenstellglieds 10 ausführen kann, von dem Verriegelungselement 12 derart führbar, dass sie in ihrer Fixierstellung verbleibt. Insbesondere ist die Ausdehnung der Führungskontur 30 in Axialrichtung A größer als der vom Kolbenstellglied 10 ausführbare Hub.
-
Befinden sich der Kolben 7 in seiner eingefahrenen Position und die zweite Befestigungseinrichtung 27 in ihrer Fixierstellung und wird das Verriegelungselement 12 dann in Anbringrichtung F von der zweiten in eine erste Zwischenposition bewegt, werden die Stellköpfe 29 an der Führungskontur 30 entlang und letztlich aus ihr heraus geführt, so dass die Stellköpfe 29 zwischen dem axialen Fortsatz 31 und dem Gehäuse 2 geführt sind. Dabei werden die Stellköpfe 29 auseinander bewegt bzw. voneinander entfernt. Dadurch werden die Kolbengreifhebel 28 vom Kolben 7 weg bewegt, so dass der Kolben 7 nicht mehr fixiert ist. Nun befindet sich die die zweite Befestigungseinrichtung 27 in ihrer Freigabestellung.
-
Der axiale Fortsatz 31 erfüllt eine weitere Aufgabe, er begrenzt nämlich den Weg des Verriegelungselements 12, wenn es entgegen der Anbringrichtung F in seine Verriegelungsposition bewegt wird, ohne dass eine Kolben-Zylinder-Einheit am Dispenser 1 angebracht ist. In diesem Fall hat das Anschlagelement 14 aufgrund des fehlenden Zylinders 8 keinen Gegenanschlag. Um eine Beschädigung zu verhindern und die Betriebssicherheit zu gewährleisten, ist der axiale Fortsatz 31 so ausgebildet und angeordnet, dass er, wenn das Verriegelungselement 12 auf das Anschlagelement 14 trifft, auf einen Anschlag des Gehäuses 2 trifft, wodurch das Verriegelungselement 12 und somit das Anschlagelement 14 nicht weiter entgegen der Anbringrichtung F bewegt werden können.
-
Bei dem hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Dispenser 1 Mittel zur optischen Erfassung des Anbringens einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 am Dispenser 1. Diese Mittel umfassen eine Lichtschranke 32 mit einer Lichtstrahlenquelle und einem Sensor zur Detektion von Lichtstrahlen der Lichtstrahlenquelle, wobei die Lichtschranke 32 so angeordnet ist, dass ein Bewegen des Anschlagelements 14 in Axialrichtung A von der Lichtschranke 32 detektierbar ist. Dazu weist das Anschlagelement 14 einen Steg 33 auf, der synchron mit dem Anschlagelement 14 bewegt wird. Wird das Anschlagelement 14 weit genug in Anbringrichtung F bewegt bzw. gedrückt, unterbricht der Steg 33 die Lichtschranke 32. Ohne Krafteinwirkung in Anbringrichtung F auf das Anschlagelement 14 ist das Anschlagelement 14 in seiner Ausgangsstellung, in der die Lichtschranke 32 nicht vom Steg 33 unterbrochen ist. Somit kann der Dispenser 1 ermitteln, ob eine Kolben-Zylinder-Einheit 3 am Dispenser 1 angebracht ist oder nicht. Dieses Erfassen ermöglicht das Auslösen weiterer Schritte, z. B. ein Bewegen des Verriegelungselements 12.
-
Bei der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform ist das Kolbenstellglied 10 zur Erfassung eines kolbenseitigen Referenzpunkts auf den Kolben 7 zu bewegbar, bis ein Anschlag 34 des Kolbenstellglieds 10 an einer Stirnseite des Kolbens 7 anliegt. Dieser dritte Zustand ist in 7 gezeigt. Die absolute Position dieses kolbenseitigen Referenzpunkts ist mittels einer Einrichtung zur Positionsbestimmung erfassbar.
-
Bei der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform weist der Dispenser 1 eine Erfassungseinrichtung zum automatischen Identifizieren des Typs einer am Dispenser 1 angebrachten Kolben-Zylinder-Einheit 3 auf. Die Erfassungseinrichtung weist einen Radialinformationsleser auf, mittels dem eine Information eines radial ausgerichteten Informationsträgerabschnitts 35 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 erfassbar ist. Zusätzlich weist die Erfassungseinrichtung einen Axialinformationsleser auf, mittels dem eine Information eines axial ausgerichteten Informationsträgerabschnitts 36 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 erfassbar ist.
-
Der radial ausgerichtete Informationsträgerabschnitt 35 ist hier als radial ausgerichtete Aussparung im Kolben 7 und der axial ausgerichtete Informationsträgerabschnitt 36 als axial ausgerichtete Aussparung in einer Stirnseite des Kolbens 7 ausgebildet.
-
Durch Bewegen des Verriegelungselements 12 aus der ersten Zwischenposition in die zweite Zwischenposition ist zumindest ein Teil des Radialinformationslesers, nämlich ein Vorsprung 37, in die radial ausgerichtete Aussparung 35 in Radialrichtung R einführbar. Durch Bewegen des Verriegelungselements 12 aus seiner Grundposition in die erste Zwischenposition ist zumindest ein Teil des Axialinformationslesers in die axial ausgerichtete Aussparung 36 in Axialrichtung A einführbar. Insbesondere weist der Axialinformationsleser ein Erfassungselement 38 auf, das zumindest teilweise in die axial ausgerichtete Aussparung 36 in Axialrichtung A einführbar ist. Mittels der Einrichtung zur Positionsbestimmung ist die Tiefe der axial ausgerichteten Aussparung 36 bestimmbar. Auf Basis der so bestimmten Tiefe der Aussparung 36 kann der Typ der Kolben-Zylinder-Einheit 3 zumindest teilweise identifiziert werden.
-
Der zuvor bestimmte kolbenseitige Referenzpunkt markiert den Ausgangspunkt einer Bestimmung der Tiefe der axial ausgerichteten Aussparung 36.
-
Das Erfassungselement 38 ist hier mittels einer Feder 39 entgegen der Anbringrichtung F elastisch vorgespannt. Mittels des Verriegelungselements 12, verfahren von der ersten Zwischenposition in seine Grundposition, ist das Erfassungselement 38 in eine Freigabeposition bewegbar und dort haltbar. Das Verriegelungselement 12 hält das Erfassungselement 38 in seiner Freigabeposition, indem ein Mitnehmer 40 des Verriegelungselements 12 an einem Fortsatz 41 des Erfassungselements 38 der Kraft der Feder 39 entgegenwirkt und eine Bewegung des Erfassungselements 38 in Richtung der Federkraft (also entgegen der Anbringrichtung F) blockiert.
-
Durch Verschieben des Verriegelungselements 12 entgegen der Anbringrichtung F von seiner Grundposition in die erste Zwischenposition wird eine Bewegung des Erfassungselements 38 nicht mehr blockiert, so dass das Erfassungselement 38 durch die Feder 39 auf den Kolben 7 zu und dann in die axial ausgerichtete Aussparung 36 gedrückt wird, bis das Erfassungselement 38 auf das Ende der axial ausgerichteten Aussparung 36 trifft und dort blockiert wird. Dieser vierte Zustand ist in 8 gezeigt.
-
Die axial ausgerichtete Aussparung 36 ist hier in Axialrichtung A nach oben hin offen. Die Aussparung 36 ist hier in Form einer Nut ausgebildet. Es handelt sich also nicht um eine Bohrung, die in radialer Richtung R umschlossen ist. Vielmehr ist die Aussparung 36 in radialer Richtung R teilweise nach außen hin offen, und zwar entlang der gesamten Tiefe der Aussparung 36.
-
Der Dispenser 1 hat weitere Einrichtungen, u. a. eine elektronische Steuereinrichtung, eine Getriebeeinrichtung, eine Stromversorgungseinrichtung, eine Anzeigeeinrichtung und eine Eingabeeinrichtung.
-
Im Folgenden wird ein bevorzugter Ablauf eines Verfahrens zum lösbaren Anbringen einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 am Dispenser 1 geschildert.
-
Zu Beginn des Verfahrens befindet sich das Verriegelungselement 12 in seiner Grundposition.
-
Zunächst wird der Befestigungsabschnitt 9 des Zylinders 8 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 an das Anschlagelement 14 des Dispensers 1 mittels einer zumindest im Wesentlichen in Axialrichtung A verlaufenden Bewegung angelegt, typischerweise manuell von einem Nutzer. Dabei wird der Kolben 7 durch den Durchgang 15 des Anschlagelements 14 bewegt. Außerdem werden dabei die Greifarme 23a der Zylindergreifhebel 23 vom Befestigungsabschnitt 9 radial nach außen gedrückt, so dass die Greifarme 23a am Befestigungsabschnitt 9 entlang gleiten. Dieser erste Zustand ist in 5 gezeigt.
-
Um ein Überdrücken der Kolben-Zylinder-Einheit 3 nicht zu behindern, wurde das Kolbenstellglied 10 vor dem Anlegen in eine Freigabelage bewegt.
-
Nach dem Anlegen wird der Zylinder 8 relativ zum Gehäuse 2 in Anbringrichtung F weiterbewegt. Dadurch wird das Anschlagelement 14 in Anbringrichtung F entgegen der Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung 18 gedrückt. Dabei wird das Federelement 19 der Rückstelleinrichtung 18 komprimiert.
-
Wurde der Zylinder 8 weit genug in Anbringrichtung F bewegt, greifen die Greifarme 23a hinter den Befestigungsabschnitt 9, womit die erste Befestigungseinrichtung 16 in ihre Fixierstellung bewegt ist, wodurch der Zylinder 8 am Dispenser 1 fixiert wird, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 8 und dem Gehäuse 2 entgegen der Anbringrichtung F und in Radialrichtung R blockiert ist. Dieser zweite Zustand ist in 6 gezeigt.
-
Das Bewegen des Anschlagelements 14 in Anbringrichtung F wird optisch mittels der Lichtschranke 32 erfasst. Daraufhin wird automatisch das Kolbenstellglied 10 entgegen der Anbringrichtung F auf den Kolben 7 zu bewegt wird, bis der Anschlag 34 des Kolbenstellglieds 10 an einer Stirnseite des Kolbens 7 anliegt. Dieser dritte Zustand ist in 7 gezeigt. Dabei wird der vom Kolbenstellglied 10 zurückgelegte Weg bestimmt. Dadurch wird ein kolbenseitiger Referenzpunkt erfasst, was sozusagen eine Weg-Kalibrierung darstellt, die das Verfahren zumindest weitgehend von Unterschieden in den Maßtoleranzen der Teile der Kolben-Zylinder-Einheit 3 unabhängig macht.
-
Das Verriegelungselement 12 wird danach automatisch entgegen der Anbringrichtung F in die erste Zwischenposition bewegt. Dadurch wird das Erfassungselement 38 nicht mehr vom Verriegelungselement 12 blockiert und zumindest teilweise in die axial ausgerichtete Aussparung 36 in Axialrichtung A eingeführt. Dieser vierte Zustand ist in 8 gezeigt. Die Tiefe dieser Aussparung 36 wird erfasst und der erfasste Tiefenwert zur Identifizierung des Typs der Kolben-Zylinder-Einheit 3 verwendet.
-
Das Verriegelungselement 12 wird danach automatisch entgegen der Anbringrichtung F in die zweite Zwischenposition weiterbewegt. Dadurch wird die zweite Befestigungseinrichtung 27 mit ihren Kolbengreifhebeln 28 in ihre Fixierstellung bewegt, in der der Kolben 7 mit dem Kolbenstellglied 10 derart lösbar verbunden ist, dass der Kolben 7 zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina mittels des Kolbenstellglieds 10 relativ zum Zylinder 8 bewegbar ist. Dieser fünfte Zustand ist in 9 gezeigt. Gleichzeitig wird der Vorsprung 37 des Radialinformationslesers in die radial ausgerichtete Aussparung 35 eingeführt.
-
Das Verriegelungselement 12 wird danach automatisch entgegen der Anbringrichtung F weiterbewegt, und zwar in seine Verriegelungsposition. Dieser sechste Zustand ist in 10 gezeigt. Hierbei wird der Befestigungsabschnitt 9 des Zylinders 8 zwischen den Zylindergreifhebeln 23 und dem Anschlagelement 14 geklemmt, so das eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 8 und dem Gehäuse 2 in Axialrichtung A und in Radialrichtung R und in Umfangsrichtung blockiert ist.
-
Nun kann zum Aufnehmen bzw. Abgeben eines Fluidvolumens eine Relativbewegung zwischen dem Kolben 7 und dem Zylinder 8 mittels des Kolbenstellglieds 10 erfolgen.
-
Zum Lösen der am Dispenser 1 angebrachten Kolben-Zylinder-Einheit 3 wird das Kolbenstellglied 10 so verfahren, dass sich der Kolben 7 in seiner eingefahrenen Position befindet. Anschließend wird das Verriegelungselement 12 in Anbringrichtung F aus seiner Verriegelungsposition heraus über die zweite Zwischenposition und die erste Zwischenposition in die seine Grundposition bewegt. Dadurch wird die zweite Befestigungseinrichtung 27 aus ihrer Fixierstellung in ihre Freigabestellung bewegt. Der Kolben 7 ist nun nicht mehr mit dem Kolbenstellglied 10 verbunden. Außerdem werden der Vorsprung 37 des Radialinformationslesers aus der radial ausgerichteten Aussparung 35 und das Erfassungselement 38 aus der axial ausgerichteten Aussparung 36 herausbewegt.
-
Das Verriegelungselement 12 wird automatisch in Anbringrichtung F weiter in die Löseposition bewegt. Dadurch wird die erste Befestigungseinrichtung 16 aus ihrer Fixierstellung in ihre Freigabestellung bewegt. Dieser siebte Zustand ist in 11 gezeigt. Nun ist eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 8 und dem Gehäuse 2 entgegen der Anbringrichtung F ungehindert ausführbar.
-
Durch die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung 18 auf das Anschlagelement 14, insbesondere das Dekomprimieren des Federelements 19, wird die Kolben-Zylinder-Einheit 3 vom Dispenser 1 getrennt. Die von dem Federelement 19 initiierte Bewegung des Anschlagelements 14 in Axialrichtung A wird von der Lichtschranke 32 detektiert.
-
Das Verriegelungselement 12 wird automatisch in seine Grundposition und das Kolbenstellglied 10 in seine Grundposition bewegt, so dass der geschilderte Ablauf mit dem Anbringen einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 neu beginnen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dispenser
- 2
- Gehäuse von 1
- 3
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 4
- Unterseite von 1
- 5
- Öffnung von 1
- 6
- System
- 7
- Kolben von 3
- 8
- Zylinder von 3
- 9
- Befestigungsabschnitt von 8
- 10
- Kolbenstellglied von 1
- 11
- Antrieb für 10
- 12
- Verriegelungselement von 1
- 13
- Antrieb für 12
- 14
- Anschlagelement von 11
- 15
- Durchgang von 14
- 16
- erste Befestigungseinrichtung von 1
- 17
- Lager von 14
- 18
- Rückstelleinrichtung von 1
- 19
- Federelement von 18
- 20
- Bolzen von 18
- 21
- Fortsatz von 14
- 22
- Aussparung von 14
- 23
- Zylindergreifhebel von 16
- 23a
- Greifarm von 23
- 23b
- Betätigungsarm von 23
- 24
- Federelement von 23
- 25
- Führungskontur von 23b
- 26
- Nocken von 12
- 27
- zweite Befestigungseinrichtung von 1
- 28
- Kolbengreifhebel von 27
- 29
- Stellkopf von 27
- 30
- Führungskontur von 12
- 31
- axialer Fortsatz von 12
- 32
- Lichtschranke von 1
- 33
- Steg von 14
- 34
- Anschlag von 10
- 35
- radial ausgerichtete Aussparung von 7
- 36
- axial ausgerichtete Aussparung von 7
- 37
- Vorsprung
- 38
- Erfassungselement
- 39
- Feder von 10
- 40
- Mitnehmer von 12
- 41
- Fortsatz von 38
- A
- Axialrichtung
- F
- Anbringrichtung
- R
- Radialrichtung
