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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Laborgerät, insbesondere ein Laborgerät in Form eines Rührers, mit einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines abnehmbaren Elements, wie z. B. eines auswechselbaren Rührwerkzeugs, an dem Laborgerät.
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Bei bekannten Laborgeräten werden zum temporären Fixieren eines Gefäßes, Messgeräts oder Werkzeugs in einer vorbestimmten Position beispielsweise herkömmliche Stativklemmen oder andere manuell anzubringende und festzuziehende Befestigungsvorrichtungen, wie z. B. Drei-Klauen-Greifer oder Spannbänder, eingesetzt. Derartige Befestigungsvorrichtungen weisen typischerweise mehrere verschiedene Komponenten, wie Schrauben, Klauen oder Haken auf, die bei jedem Befestigungs- und Lösevorgang einzeln per Hand positioniert und/oder festgezogen werden müssen. Andererseits sind beispielsweise aus dem Bohrwerkzeugbereich manuell bedienbare Schnellspannbohrfutter bekannt, bei denen eine Drehwelle des Bohrwerkzeugs zwischen drei oder mehr metallischen Spannbacken festgeklemmt wird, indem diese durch das Drehen eines äußeren Spannzylinders in einen Kegel eines Futterkörpers eingezogen werden und sich dadurch aufeinander zubewegen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives oder verbessertes Laborgerät, insbesondere einen Überkopfrührer, mit einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines abnehmbaren Elements an dem Laborgerät bereitzustellen, die insbesondere eine Verbesserung und/oder Vereinfachung im Hinblick auf die Präzision der Positionierung des abnehmbaren Elements und/oder die Gerätebedienung und/oder die Geräteherstellung und/oder die Anzahl erforderlicher Bauteile ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Laborgerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Laborgerät, insbesondere ein Überkopfrührer, mit einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines abnehmbaren Elements, insbesondere einer Drehwelle eines Rührwerkzeugs, an dem Laborgerät vorgesehen. Dabei umfasst die Befestigungsvorrichtung eine Spanneinrichtung, die eine Einklemmöffnung zum Aufnehmen eines zu fixierenden Abschnitts des abnehmbaren Elements aufweist und aus einem derartigen Werkstoff und dergestalt ausgebildet ist, dass die Spanneinrichtung durch ein von außen steuerbares Anlegen einer vorbestimmten elektrischen oder mechanischen Spannung zwischen einem Aufnahmezustand und einem Fixierzustand schaltbar ist. Im Aufnahmezustand der Spanneinrichtung weist die Einklemmöffnung einen Innendurchmesser auf, der zum Einführen und Herausziehen des abnehmbaren Elements in einem vorbestimmten Außendurchmesserbereich ausreichend ist, beispielsweise größer oder gleich dem Außendurchmesser des abnehmbaren Elements ist oder aber durch dessen Einführen dehnbar ist. Im Fixierzustand der Spanneinrichtung ist die Einklemmöffnung gegenüber dem Aufnahmezustand derart in ihrer Größe verringert, dass der in der Einklemmöffnung aufgenommene Abschnitt des abnehmbaren Elements darin eingeklemmt und dadurch fixiert ist. D. h. der Innendurchmesser der Einklemmöffnung ist im Fixierzustand geringer als der Außendurchmesser des darin aufgenommenen abnehmbaren Elements, wodurch auf dieses eine Einklemmkraft wirkt. Ein derartiges Laborgerät kann beispielsweise eine vereinfachte Handhabung und/oder Herstellung und/oder eine reduzierte Anzahl benötigter Bauteile der Befestigungseinrichtung gegenüber herkömmlichen Laborgeräten ermöglichen. Insbesondere kann dabei manuelles Positionieren und/oder Justieren beim Befestigungsvorgang nahezu vollständig entfallen.
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Das Laborgerät kann beispielsweise ein Rührgerät, insbesondere ein Überkopfrührer sein, der eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines auswechselbaren Rührwerkzeugs aufweist.
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Neben einem Überkopfrührer, bei dem ein Rührwerkzeug kopfüber in ein typischerweise auf einer Aufstellplatte stehendes Rührgefäß eintaucht, kann das Laborgerät jedoch auch anders ausgebildet sein und/oder das abnehmbare Element eine andere Funktionalität haben. So kann es sich beim Laborgerät rein beispielhaft auch um einen Magnetrührer handeln, der eine Aufstellplatte und einen darunter im Gehäuse angeordneten Magnetantrieb umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines Rührgefäßes in einer vorbestimmten Position auf der Aufstellplatte dient. Der Magnetantrieb ist dabei zum Erzeugen eines geeigneten Magnetfelds ausgebildet, um einen im Rührgefäß angeordneten Rührer in Rührbewegung zu versetzen. Die Aufstellplatte kann jeweils insbesondere als eine Heizplatte ausgebildet sein, um eine im Rührgefäß befindliche Substanz zu erwärmen oder zu erhitzen.
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Die Positionierung und Fixierung des abnehmbaren Elements am Laborgerät kann beispielsweise vollständig durch das Umschalten der Spanneinrichtung aus dem Aufnahmezustand in den Fixierzustand definiert sein, das wiederum durch das Anlegen der vorbestimmten elektrischen oder mechanischen Spannung eindeutig festlegbar ist. Daher kann mit einem solchen Laborgerät insbesondere auch eine verbesserte Positionierungspräzision des abnehmbaren Elements am Laborgerät und/oder deren erhöhte Reproduzierbarkeit erreicht werden. Insbesondere ist die Einklemmkraft durch eine geeignete Wahl des Werkstoffs und der geometrischen Ausgestaltung der Einspannvorrichtung sowie der vorbestimmten elektrischen oder mechanischen Spannung, und nicht etwa durch die manuelle Bedienung, bestimmt und daher anwendungsspezifisch anpassbar. Einige Beispiele sind weiter unten angegeben.
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Das genannte abnehmbare Element kann, muss jedoch nicht Bestandteil des Laborgeräts sein. Das abnehmbare Element oder mehrere abnehmbare Elemente dieser Art können vielmehr auch einen separaten Nachrüstsatz aus geeigneten Werkzeugen etc. für das Laborgerät darstellen, der im Einzelfall z. B. aus einer herstellerseitig bereitgestellten Liste wählbar sein kann.
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Unter einem Innendurchmesser der Einklemmöffnung und einem Außendurchmesser des abnehmbaren Elements wird hierin ganz allgemein eine mittlere oder größte Abmessung der Einklemmöffnung bzw. eines Querschnitts des abnehmbaren Elements in einer Richtung quer oder senkrecht zu dessen Einführungsrichtung verstanden. D. h. der Begriff „Durchmesser“ umfasst zwar insbesondere eine kreisrunde Form der Einklemmöffnung oder des Querschnitts des abnehmbaren Elements, ist jedoch nicht auf eine solche Form beschränkt.
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Bei einer spezifischen Ausgestaltung ist die Spanneinrichtung ein Schnellspannfutter für eine Drehwelle oder einen Stab, die/der beispielsweise Teil eines Laborwerkzeugs oder eines Messgeräts sein kann. Ein derartiges Schnellspannfutter kann beispielsweise ein einfaches, schnelles und/oder oft wiederholtes Einspannen und Lösen der Drehwelle oder des Stabs ermöglichen, wobei aus weiter oben genannten Gründen insbesondere eine sehr hohe Reproduzierbarkeit und Präzision einer Ausrichtung und/oder Zentrierung der Drehwelle oder des Stabs in der Spanneinrichtung erreichbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform stellt die Spanneinrichtung ein Gebilde aus mehreren miteinander verflochtenen und/oder aneinander vorbei verschiebbaren Einspannelementen dar, die die Einklemmöffnung begrenzen. Dabei sind die aus dem Werkstoff der Spanneinrichtung gefertigten Einspannelemente dergestalt ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass sie sich infolge des Anlegens oder Abschaltens der vorbestimmten elektrischen oder mechanischen Spannung derart zusammenziehen bzw. strecken und/oder aneinander vorbei verschieben, dass sich dadurch eine Größe der Einklemmöffnung zwischen derjenigen im Aufnahmezustand und derjenigen im Fixierzustand ändert. Durch ein derartiges Gebilde kann bei der Spanneinrichtung eine besonders erhebliche Größenänderung der Einklemmöffnung zwischen dem Aufnahmezustand und dem Fixierzustand und/oder eine besonders hohe Klemmkraft im Fixierzustand und/oder eine besonders hohe transversale Dehnbarkeit im Aufnahmezustand erreichbar sein.
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Insbesondere kann die genannte Verschiebung der mehreren Einspannelemente aneinander vorbei zumindest teilweise in Umfangsrichtung der Einklemmöffnung erfolgen. Ferner kann die genannte Verschiebung der mehreren Einspannelemente aneinander vorbei infolge des Anlegens oder Abschaltens der vorbestimmten elektrischen oder mechanischen Spannung durch eine Verformung der Einspannelemente begleitet sein und/oder zumindest teilweise durch deren durch das Anlegen oder Abschalten der vorbestimmten elektrischen oder mechanischen Spannung verursachte Verformung bedingt sein.
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Bei einer Weiterbildung der obigen Ausführungsform stellt das Gebilde ein rohrabschnittsförmiges Geflecht dar, dessen einzelne Stränge die mehreren Einspannelemente darstellen und dessen Rohrabschnittsöffnung an einem Stirnende des Geflechts die Einklemmöffnung ist. Mit einer solchen Ausgestaltung kann beispielsweise eine besonders große Kontaktfläche zwischen der Spanneinrichtung und dem darin aufgenommenen abnehmbaren Element herstellbar sein, wodurch eine besonders hohe Einklemmkraft und/oder deren gleichmäßige Flächenverteilung am abnehmbaren Element und/oder eine besonders präzise Positionierung des abnehmbaren Elements im Fixierzustand der Spanneinrichtung realisierbar sein können. Insbesondere kann das rohrabschnittsförmige Geflecht an seinem anderen Ende geschlossen sein, d. h. eine Fingerhutform haben.
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Bei einer hierzu alternativen Weiterbildung der obigen Ausführungsform stellt das Gebilde eine Irisblende dar, wobei die mehreren aneinander vorbei verschiebbaren Einspannelemente einzelne um eine gemeinsame Drehachse drehbare Lamellen der Irisblende sind und die von ihnen begrenzte Blendenöffnung die Einklemmöffnung ist. Dabei verschieben sich die Lamellen der Irisblende infolge des Anlegens oder Abschaltens der vorbestimmten elektrischen oder mechanischen Spannung derart aneinander vorbei, dass sich dadurch eine Größe der Einklemmöffnung zwischen derjenigen im Aufnahmezustand und derjenigen im Fixierzustand ändert. Mit einer solchen Ausgestaltung kann beispielsweise eine besonders hohe Einklemmkraft und/oder eine besonders präzise Positionierung, insbesondere Zentrierung, des abnehmbaren Elements im Fixierzustand der Spanneinrichtung realisierbar sein.
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Bei einer spezifischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laborgeräts umfasst der Werkstoff ein Formgedächtnismaterial, insbesondere eine Metalllegierung, wobei der Aufnahmezustand der Spanneinrichtung einem der Spanneinrichtung aufgeprägten Hochtemperaturzustand von deren Werkstoff und der Fixierzustand einem der Spanneinrichtung aufgeprägten Niedertemperaturzustand von deren Werkstoff entspricht. Dabei ist die Spanneinrichtung derart ausgebildet, dass sie durch Temperaturänderung reversibel zwischen dem Aufnahmezustand und dem Fixierzustand schaltbar ist. Hierbei ist eine elektrisch gesteuerte Heiz-und/oder Kühleinrichtung vorgesehen, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Peltierelemente, mittels derer durch das Anlegen einer vorbestimmten elektrischen Spannung, beispielsweise in Form eines kurzen Stromimpulses mit einer geeigneten Höhe und Dauer, eine jeweilige Umformungstemperatur für einen thermischen Übergang aus dem Niedertemperaturzustand in den Hochtemperaturzustand des Werkstoffs und umgekehrt erreicht wird. Zum Erreichen des Fixierzustands bzw. zum Fixieren der Spanneinrichtung wird abgekühlt und zum Erreichen des Aufnahmezustands bzw. Lösen der Spanneinrichtung wird erwärmt.
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Geeignet sind beispielsweise Nickel-Titan-Legierungen, wie z. B. Nitinol oder Nickel-Titan.
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Statt einer Nickel-Titan-Legierung können auch andere Formgedächtnislegierungen oder Formgedächtnispolymere (FGP, englisch shape-memory polymers, SMP) verwendet werden. Solche Formgedächtnispolymere sind insbesondere lineare Blockpolymere, beispielsweise Formgedächtnispolyurethane, thermoplastische Polymere, beispielsweise Polynorbomene, oder chemisch vernetzte FGPs. Auch magnetische Formgedächtnislegierungen, beispielsweise Nickel-Mangan-Gallium Legierungen, können verwendet werden. Die reversible Zustandsänderung vom Aufnahme- in den Fixierzustand und umgekehrt wird durch Änderung eines auf das Material einwirkenden magnetischen Feldes bzw. durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung zum Erzeugen eines Stromimpulses beispielsweise in einer Spule erzeugt.
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Bei einer spezifischen Ausgestaltung kann der Fixierzustand auch der Hochtemperaturzustand des Formgedächtnismaterials sein und der Aufnahmezustand kann der Niedertemperaturzustand des Formgedächtnismaterials sein. Hierzu wird die Spanneinrichtung zum Fixieren erwärmt und zum Lösen abgekühlt. Das Erwärmen kann durch direktes Anlegen einer Spannung oder eines Stromimpulses an die Spanneinrichtung mittels elektrischer Kontakte erfolgen.
Bei dieser spezifischen Ausgestaltung kann die Spanneinrichtung insbesondere ferner derart ausgebildet sein, dass durch das Abschalten der vorbestimmten elektrischen Spannung an den elektrischen Kontakten, insbesondere bei Raumtemperatur, ein thermischer Übergang zurück in den Niedertemperaturzustand des Werkstoffs und damit in den Aufnahmezustand der Spanneinrichtung nach einer vorbestimmten Abkühlungszeit bewirkt wird.
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Alternativ zu einem Formgedächtnismaterial kann beispielsweise die oben erwähnte Spanneinrichtung in Form eines rohrabschnittsförmigen Geflechts ein Textilgeflecht aus Kunststoff- oder Naturfasern darstellen, welches sich durch das Anlegen einer vorbestimmten elektrischen Spannung oder einer vorbestimmten mechanischen Zugspannung entsprechend dem Fixierzustand der Spanneinrichtung spannt. Dabei können sich die einzelnen Stränge des Textilgeflechts vertikal oder horizontal auseinanderziehen und/oder beispielsweise durch die Torsion eines Drehwellenantriebs festziehen. Insbesondere kann das Textilgeflecht einfach durch das Abschalten der angelegten Spannung in den Aufnahmezustand der Spanneinrichtung zurückkehren. Insbesondere kann es sich dabei um ein hochfestes Textilgeflecht handeln.
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Insbesondere kann das erfindungsgemäße Laborgerät ferner eine Ansteuerungselektronik umfassen, die dazu ausgebildet ist, zu einem in vorbestimmter Weise definierten Zeitpunkt die vorbestimmte elektrische oder mechanische Spannung an der Spanneinrichtung anzulegen, wobei die Spanneinrichtung insbesondere ferner elektrische Ansteuerungskontakte zum Anschließen an die Ansteuerungselektronik aufweist. Dadurch kann die zeitliche Auslösung des Einklemmvorgangs und dessen Aufhebung je nach Anforderungen einer spezifischen Anwendung festgelegt sein, insbesondere eine Interaktion mit einem Benutzer vorsehen und/oder zumindest teilweise automatisiert sein, beispielsweise durch eine automatische Erkennung eines in die Einklemmöffnung eingeführten abnehmbaren Elements etc.. Beispielsweise kann eine solche Ansteuerungselektronik als Teil einer im Laborgerät ohnehin vorhandenen Steuerungseinheit oder als eine externe, an das Laborgerät anschließbare Steuerungseinheit ausgebildet sein.
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Insbesondere kann bei einem erfindungsgemäßen Laborgerät das abnehmbare Element eine Drehwelle, beispielsweise eines Rührwerkzeugs oder eines andersartigen Laborwerkzeugs, sein. Dabei kann die Befestigungsvorrichtung oder die Drehwelle selbst einen Drehantriebanschluss für einen beispielsweise im Laborgerät vorgesehenen Drehantrieb aufweisen, wobei insbesondere zumindest die Spanneinrichtung, gegebenenfalls mitsamt einer die Spanneinrichtung umgebenden Halterung, drehbar im Laborgerät gelagert sein kann. Alternativ kann das abnehmbare Element ein am Laborgerät statisch zu fixierendes Werkzeug, Messgerät oder Gefäß sein. In beiden Fällen kann die Befestigungsvorrichtung insbesondere ein Gestell, z. B. in mindestens einer Länge verstellbares Stativ, umfassen, in oder an dem die Spanneinrichtung, beispielsweise anstelle einer herkömmlichen Stativmuffe, gegebenenfalls mitsamt einer die Spanneinrichtung umgebenden Halterung drehbar gelagert bzw. fest integriert oder befestigt ist.
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Obige und weitere Ausführungsformen, spezifische Ausgestaltungen, Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen sind rein schematisch, sie sind insbesondere nicht als maßstabsgetreu zu lesen. Es zeigen:
- 1 eine schematische seitliche Ansicht eines als Überkopfrührer ausgebildeten Laborgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt einer Befestigungsvorrichtung des Laborgeräts der 1 mit einer dadurch befestigten Drehwelle eines Rührwerkzeugs, und
- 3A bis 3D weiter vergrößerte und schematisch teilweise im Schnitt dargestellte Ausschnitte der Befestigungsvorrichtung gemäß dem Kreis F in 2, die das Einführen und Herausnehmen der Drehwelle in einem Aufnahmezustand sowie das Einklemmen der Drehwelle in einem Fixierzustand einer Spanneinrichtung der Befestigungsvorrichtung veranschaulichen.
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Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Laborgeräts können bei dem in 1 schematisch skizzierten Beispiel eines Laborgeräts implementiert sein. Sie werden daher nachfolgend nicht alle nochmals wiederholt. Das Gleiche gilt für die weiter oben angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
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1 ist eine schematische Darstellung eines prinzipiellen Aufbaus eines Laborgeräts 1 gemäß der Erfindung mit einer Befestigungsvorrichtung 2 zum Befestigen eines abnehmbaren Elements 3 an dem Laborgerät 1.
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Rein beispielshaft ist das in den 1 bis 3 gezeigte Laborgerät 1 als ein Überkopfrührer ausgebildet, der ein Außengehäuse 4 und eine Aufstellplatte 5 umfasst, die optional als eine Heizplatte ausgebildet sein kann. In diesem Beispiel stellt das abnehmbare Element 3 eine Drehwelle 6 eines Rührwerkzeugs 7 dar, das im Betrieb kopfüber in ein auf der Aufstellplatte 5 aufstellbares Rührgefäß 8 eintaucht.
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Die Befestigungsvorrichtung 2 umfasst in 1 rein beispielhaft ein Gestell 9, das insbesondere als ein in seiner in 1 vertikalen Länge verstellbares Stativ ausgebildet sein kann. Wie in den nachfolgenden teilweise im Schnitt dargestellten Teilansichten der 3A-3D zu sehen ist, umfasst die Befestigungsvorrichtung 2 zum Einklemmen der Drehwelle 6 eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung 10 (in 1 verdeckt), die in diesem Beispiel mitsamt einer die Spanneinrichtung 10 umgebenden Halterung 11 drehbar in der Befestigungsvorrichtung 2 gelagert ist. Ferner umfasst die Befestigungsvorrichtung 2 einen Drehantrieb 12 (in 1 verdeckt), zum Versetzen der Halterung 11 und der Spanneinrichtung 10 mit der darin eingeklemmten Drehwelle 6 in Drehbewegung.
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Ferner kann das Laborgerät 1 eine beispielsweise in dessen Außengehäuse 4 angeordnete Steuerungseinheit mit einer Ansteuerungselektronik 13 umfassen, die dazu ausgebildet ist, zu einem in vorbestimmter Weise definierten Zeitpunkt eine vorbestimmte elektrische Spannung an der Spanneinrichtung 10 anzulegen und dadurch die Spanneinrichtung 10 zwischen deren oben beschriebenem Aufnahmezustand (in dem die Drehwelle 6 in die Spanneinrichtung 10 eingeführt bzw. aus dieser wieder herausgezogen werden kann) und deren ebenfalls oben beschriebenem Fixierzustand (in dem die Drehwelle 6 in der Spanneinrichtung 10 eingeklemmt und dadurch fixiert ist) zu schalten. Der genannte vorbestimmte Zeitpunkt kann beispielsweise durch eine Benutzereingabe über eine am Außengehäuse 4 des Laborgeräts 1 (vgl. 1) oder an der Befestigungsvorrichtung 2 (vgl. 2) vorgesehene Benutzerschnittstelle 14 definiert sein, die z. B. ein Touchscreen oder einen Bedienknopf darstellen kann. Alternativ oder zusätzlich kann in der Ansteuerungselektronik 13 je nach Anwendung auch eine automatische Definition des geeigneten Zeitpunkts zum Anlegen der vorbestimmten elektrischen Spannung an der Spanneinrichtung 10 implementiert sein, beispielsweise bei erkanntem Stillstand der Drehwelle 6 periodisch zum Beibehalten des Fixierzustands der Spanneinrichtung 10.
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2 ist eine vergrößerte Darstellung eines in 1 eingekreisten Ausschnitts E der Befestigungsvorrichtung 2 des Laborgeräts 1 mit der darin eingeklemmten Drehwelle 6 des Rührwerkzeugs 7. In 2 sind insbesondere die Halterung 11 der Spanneinrichtung 10 (die in 2 verdeckt ist, vgl. 3A-3D) sowie die als ein Bedienknopf ausgebildete Benutzerschnittstelle 14 deutlich zu sehen.
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3A-3D sind jeweils vergrößerte Darstellungen eines in 2 eingekreisten Ausschnitts F der Befestigungsvorrichtung 2 von innen, in denen die Spanneinrichtung 10 zu sehen ist und das Einführen/Herausnehmen der Drehwelle 6 im Aufnahmezustand der Spanneinrichtung 10 ( 3A, 3B und 3D) sowie das Einklemmen der Drehwelle 6 im Fixierzustand der Spanneinrichtung 10 (3C) veranschaulicht und jeweils durch Pfeile angedeutet ist.
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In dem in 3A-3B gezeigten Beispiel stellt die Spanneinrichtung 10 ein Schnellspannfutter in Form eines rohrabschnittsförmigen Geflechts aus einem Formgedächtnismaterial, insbesondere einer Nickel-Titan-Metalllegierung wie z. B. Nitinol, dar, wobei der Aufnahmezustand der Spanneinrichtung 10 dem Niedertemperaturzustand des Formgedächtnismaterials und der Fixierzustand der Spanneinrichtung 10 dem Hochtemperaturzustand des Formgedächtnismaterials entspricht. Das rohrabschnittsförmige Geflecht ist dabei aus mehreren miteinander verflochtenen Strängen 16 gebildet. Seine in 3A untere Rohrabschnittsöffnung bildet eine Einklemmöffnung 17 der Spanneinrichtung 10, in die die Drehwelle 6 eingeführt wird. Ein oder mehrere nicht gezeigte, mit der Spanneinrichtung verbundene Peltierelemente können z.B. in der Halterung 11 vorgesehen sein, um die jeweilige Umformungstemperatur in der Spanneinrichtung zu erreichen.
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Geeignete Formgedächtnislegierungen sind beispielsweise Nickel-Titan-Legierungen, wie z. B. Nitinol.
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Statt einer Nickel-Titan-Legierung können auch andere Formgedächtnislegierungen oder Formgedächtnispolymere (FGP, englisch shape-memory polymers, SMP) verwendet werden. Solche Formgedächtnispolymere sind insbesondere lineare Blockpolymere, beispielsweise Formgedächtnispolyurethane, thermoplastische Polymere, beispielsweise Polynorbomene, oder chemisch vernetzte FGPs. Auch eine magnetische Formgedächtnislegierung kann verwendet werden. Anstelle von Peltierelementen kann bei dieser die Umformung beispielsweise durch ein Magnetfeld erzeugende Spulen erzielt werden, die beispielsweise in der Halterung 11 untergebracht sein können.
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Zum Schalten der Spanneinrichtung 10 zwischen deren Aufnahme- und Fixierzustand kann die Spanneinrichtung 10 elektrische Kontakte 18 zum Anlegen einer elektrischen Spannung aufweisen, die rein symbolisch in 3D angedeutet sind. Beim Anlegen einer vorbestimmten, vom jeweiligen Formgedächtnismaterial abhängigen elektrischen Spannung wird durch eine Temperaturerhöhung ein thermischer Übergang aus dem Niedertemperatur- in den Hochtemperaturzustand des Formgedächtnismaterials bewirkt.
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Im in 3A-3B gezeigten Aufnahmezustand der Spanneinrichtung 10 sind durch eine relativ hohe Verformbarkeit des Formgedächtnismaterials im Niedertemperaturzustand die einzelnen Stränge 16 entsprechend verformbar und somit das gesamte rohrabschnittsförmige Geflecht transversal dehnbar. Daher wird die Einklemmöffnung 17, deren Innendurchmesser in 3A-3B etwas kleiner als der Außendurchmesser der Drehwelle 6 ist, durch das Einführen der Drehwelle 6 in eine Aufnahmeöffnung 11a der Halterung 11 der Spanneinrichtung 10 gedehnt, wie in 3B veranschaulicht.
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Nachdem die Drehwelle 6 in die Spanneinrichtung 10 eingeführt ist, wird in 3C an den elektrischen Kontakten 18 der Spanneinrichtung 10 die vorbestimmte elektrische Spannung, beispielsweise durch Erzeugung eines kurzen Stromimpulses, angelegt. Dadurch wird die Spanneinrichtung 10 in deren Fixierzustand geschaltet, wobei sich das rohrabschnittsförmige Geflecht beim Übergang in den Hochtemperaturzustand zu einem definierten verringerten Innendurchmesser zusammenzieht und die darin aufgenommene Drehwelle 6 einklemmt, sodass diese in der Spanneinrichtung 10 fixiert und nicht mehr ohne Weiteres herausgezogen werden kann. Im in 3C dargestellten Fixierzustand der Spanneinrichtung 10 kann daher die Drehwelle 6 zusammen mit der Spanneinrichtung 10 und deren Halterung 11 mittels des oben erwähnten Drehantriebs 12 (vgl. 1) in Drehbewegung versetzt werden, d. h. das Rührwerkzeug 7 ist einsatzbereit. Zum Beibehalten des Hochtemperaturzustands des Formgedächtnismaterials und damit des Fixierzustands der Spanneinrichtung 10 gemäß 3C kann bereits eine Erwärmung der Drehwelle 6 und der Spanneinrichtung 10 durch deren Drehbewegung ausreichen und beispielsweise ergänzend wiederholt ein kurzer Stromimpuls auf die elektrischen Kontakte 18 bei Stillstand der Drehwelle 6 gegeben werden, wie weiter oben erwähnt in automatisierter Weise.
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Zum Herausziehen und Abnehmen der Drehwelle 6 aus der Spanneinrichtung 10 kann in diesem Beispiel ein thermischer Übergang zurück in den Niedertemperaturzustand des Formgedächtnismaterials und damit in den Aufnahmezustand der Spanneinrichtung 10 bereits durch eine Abkühlung der Spanneinrichtung 10 bei Stillstand der Drehwelle 6 für eine relativ kurze vorbestimmte Abkühlungszeit bei Raumtemperatur bewirkt werden, während keine Spannung an den elektrischen Kontakten 18 angelegt wird (3D). Alternativ können das oder die (nicht gezeigten) Peltierelemente verwendet werden, um die jeweilige Umformungstemperatur in der Spanneinrichtung zu erzeugen.
