DE2161189A1

DE2161189A1 - Mechanische Stellvorrichtung

Info

Publication number: DE2161189A1
Application number: DE19712161189
Authority: DE
Inventors: Nico J. van Chino Calif. Slooten (V.StA.). P
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1972-07-06
Also published as: DE2161189B2; GB1309028A; US3655020A; CA927139A; DE2161189C3

Description

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9·Dezember 1971 Patentanwälte

DIpUng, C. Wallach
Dipl. Ing. G. Koch

Dr. T. Halb ch 13 482 - VLfrM

8 Müno on 2

Kaufingerstr.8,TGl.24O275 Beokman Instruments, Inc., Fullerton« Californien 92634,

2500 Harbor Boulevard, USA·

Mechanische Stellvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine mechanische Stellvorrichtung zur definierten Vorschubsteuerung in mehrere genau vorgegebene Stellungen} im besonderen betrifft die Erfindung eine mechanische Stellvorrichtung zur genauen Vorschubsteuerung Mehrerer Proben in den Strahlengang eines Strahlungsenergieanalysators.

Auf dem Gebiete der Spektralfotometrie sind sowohl manuelle wie auch automatische Verfahren zur Einbringung und Entnahme der zu untersuchenden Proben allgemein gebräuchlich.

Zwar erfüllen die manuellen Methoden grundeätzlioh ihren Zweck; Jedoch haben sie sich nicht unter allen Anwendungsbedingungen vollständig zufriedenstellend erwiesen« und zwar haben sieh beträchtliche Schwierigkeiten hinsiohtlioh der Beschaffung von geeignet qualifiziertem technischem Personal, hinsiohtlioh der Gewinnung möglichst umfassend«· Meftergebnlsse sowie im Hinblick auf die Freisetzung von Fachpersonal für höher qualifizierte Tätigkeit ergeben,

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Eines der kritischsten Problee· für die Konstrukteur· you automatischen Spektralphotometern ist dl· Prtzieionaauariehtung der Probenzellen la Strahlengang des Instruments· Qeringfügiee Änderungen in der mechanischen Lag· der Probenzelle Urnen su Änderungen der Idohtdurehlltsslgkelt fflhren, welche) 41· Xnstrumentanzeige bedeute·» beeinflussen und su unzulässigen Fehlern führen· Bei den bekannten Konstruktionen hat «an stir Brslelung einer genauen Positionierung große PrMzlslonsnoaken oder Präzielonszahnradgetriebe verwendet· Diese Mechanismen erfordern eine Vielzahl von PrKslsioneelementen, was ein· unerwünschte Verteuerung und Komplisiertheit zur Folge hat.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung einer meohanl· sohen Stellvorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde« die sämtliche Vorteile entsprechender Probenzellenweohs«l- und Voreohubvorrichtungen ohne deren vorstehend erwMhnte Nachteile aufweist.

Zu diesen Zweck kennzeichnet eich eine mechanische Stellvorrichtung der eingangs genannten Art genttJI der Erfindung durch einen versohiebllchen Ratschenkörper mit einer Reih· von Ratschen- bzw. Sperrzähnen, die jeweils eine genaue mechanische Stellung an dem RatsohenkSrper definieren; eine RUckstellbsw. RUokholvorrichtung, welche den RatsohenkOrper In einer ersten Richtung ("Return") vorspannt} einen in genau definierter Lage benachbart den Ratsohenslhnen angeordneten Sperrklinkenhebel, der in einer ersten Stellung in Eingriff mit den Sperr zähnen gelangen kann, um den Ratsohenkurper gegen die Vorspannung der RÜokstell- bzw. Rüokholvorrichtung In einer von mehreren genauen mechanischen Stallungen zu haltern ein· dem Sperrklinkenhebel zugeordnete Klinkenfeder« welche

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<1·η Sperrklinkenhebel normalerweise in die erwähnte erste Stellung vorspannt; eine Antriebsvorrichtung, welche den Ratsohenkurper intermittierend sum Torsohub in einer der ersten« der Yorspannrlehtung der Rücke teil- bzw· Rttok· holvorriohtung entgegengesetzten Richtung antreibt, wobei der Antrieb des Ratsohenkorpers schrittweise erfolgt und der Sperrklinkenhebel in seiner ersten Stellung jeweils in Eingriff nlt dem nächstfolgenden benachbarten Sperrzahn gelangt» derart daß der RatsohenkSrper intermittierend zum Vorschub angetrieben und in mehreren, genau definierten Stellungen an· gehalten wird; eine an dem RatsohenkOrper benaohb&rt dem letzten Sperrzahn vorgesehene Vorrichtung« welche in Eingriff mit dem Sperrklinkenhebel gelangt und diesen in eine zweite Stellung verstellt, in welcher er bei der nächstfolgenden intermittierenden Vorschubbewegung aus der Stellung« in weloherder Sperrklinkenhebel in Eingriff mit dem letzten Sperrsahn war« aufler Singriff mit den Sperrzähnen gehalten wird; eine Arretierungevorrichtung zur Arretierung des Sperrklinkenhebels in dieser zweiten Stellung, derart, dal der RatsohenkOrper unter der Einwirkung der Rückstellvorrichtung in der ersten Richtung ("Return") verstellt wird; sowie eine an dem Ratschenkurper benachbart dem ersten Sperrzahn vorgesehene Vorrichtung, welche mit dem Sperrklinkenhebel in Eingriff gelangen kann und hierbei den Sperrklinkenhebel aus der zweiten in die erste Stellung verstellt, wodurch die Vorschubbewegung des Ratsohenkörpers in der ersten Richtung angehalten und der Ratschenkörper bis zur nächsten Vorschubbewegung durch dl« Antriebsvorrichtung festgehalten wird, derart, daß der Ratechenkörper aufeinanderfolgend in eine Reihe mehrerer genau definierter Stellungen vorschiebbar ist.

Nach dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird somit ein Ratsohenkörper mit zugeordneter Sperrklinke verwendet in einer Anordnung, die eine genaue Bestimmung einer Reihe von

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meohanieohen Stellungen gewährleistet. Der Ratschenkörper gelangt in Eingriff mit einem seinerseits in einer genau definierten Lage angeordneten Sperrklinkenhebel, derart daß der Ratechenkörper in eine Reihe von aufeinanderfolgenden Stellungen genau definiert vorschiebbar ist. Der Sperrklinkenhebel ist mittels einer Arretiervorrichtung in einer Stellung arretierbar, in welcher er außer Eingriff mit den Sperrzähnen des Ratschenkurpers steht, wehrend dieser nach dem Durchlauf einer aufeinanderfolgenden Reihe von Fräzlsionsvorsohubstellungen in seine Ausgangslage zurttokgeführt wird. Des weiteren ist gewährleistet, dafi na oh der RUokkehr des Ratschenkörpers in seine Ausgangsstellung der Sperrklinkenhebel aus seiner Arretierungestellung gelust wird, derart daß er wiederum in Eingriff mit den Sperrzähnen des Ratsohenkörpera gelangen kann, um eine weitere Aufeinanderfolge von Präzisionsvoreohubstellungen erneut tu durchlaufen«

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser selgens

Fig. 1 in Form einer Verbindung aus perspektivischer Darstellung und mechanischem Blooksahema eine Stellvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung,

Fig. 2 in Seitenansicht die aus dem Ratschen- bzw. Klinkenkörper, dem Ratsohenhebel, der Ratsohenfeder, einer Antriebsscheibe und einem Nikrosohalter bestehende Kombination gemäß der bevorzugten AusfUhrungeform der Erfindung.

Wie aus Flg.l ersiohtlioh, ist ein beweglicher Ratsohenkörper 3 an seinen beiden Stirnseiten mit eines mechanischen Gestänge, beispielsweise in Form von Stäben 4 und 5_f verbunden. Der Stab bzw. die Stange 4 ist in einem am Rahmen 6 befestigten Gleitlager gleitgeführt, entsprechend der Stab 5 in einem am Rahmenteil 8 befestigten Gleitlager Der Stab 5 ist des weiteren mit einem Küvettenhalter 10 verbunden, der auf einer ebenen Fläche des Rahmenteilβ 8 gleitet. Der Küvettenhalter 10 ist des weiteren

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alt einer Rückholfeder 12 verbunden.

An einer Oberfläche des Ratschenkörperβ 3 ist eine Reihe von Ratschenzähnen bzw. -klinken vorgesehen» deren Jede jeweils eine genaue Stellung des Ratsohenkörpers definiert. Der letzte Zahn

14 der Zahnreihe 1st wesentlich größer als die Übrigen Zinn·

und der erste Zahn der Zahnreihe weist einen überstehenden Finger

15 auf. An einem Kniestück 17 in der Nähe der Ratschenzahnrelhe ist ein Sperrklinkenhebel 16 schwenkbar so gelagert« dad das eine Ende des Sperrklinkenhebels bein Vorschub des Ratschen· körpers an dem Hebel entlang zum Eingriff mit einem Zahn der Zahnreihe ausgerichtet ist. Der Sperrklinkenhebel wird durch eine mit einer Rastnase 20 versehene Ratsohenfeder 18 in eine erste Stellung vorgespannt« in welcher der Ratechenhebel bei einer ReIa ti wer Schiebung des Ratsohenkörpers gegenüber des Ratschenhebel zum Eingriff mit den einzelnen Ratsohenzahnen gedrückt wird. Sobald der Ratschenhebel von der Nase 20 eingefangen und gehalten wird, wird er in einer zweiten Stellung festgehalten» in welcher er am Eingriff mit den Ratsohenzähnen an dem Rat-80henkörper 3 gehindert ist.

Der Ratschenkörper 3 weist des weiteren an einer zweiten Ober« fläohe vorgesehene Nockenkerben 22 auf» mit denen periodisch ein an einer von einem Motor 28 zur Rotation angetriebenen Scheibe 26 vorgesehener überstehender Finger bzw. Antriebestift 24 in Eingriff gelangt. Der Antriebsstift 24 gelangt ferner bei Jeder Umdrehung einmal intermittierend in Eingriff alt einem normalerweise geschlossenen Mikrosohalter 30> wodurch die Strombaaufsohlagung des Motors abgeschaltet und die Drehscheibe 26 angehalten wird. Parallel zu dem Schalter 30 1st ein Startechalter 32 geschaltet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäflen Stellvorrichtung IMt sloh am besten anhand von Figo2 erläutern. Bei einer Uü^eiuiag

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der Drehscheibe 26 gelangt der Auferlebsbolsen 24 in Eingriff alt einer der Kerben 22 und bewirkt einen Vorschub dee Ratschen* körpers 3 in der durch den Vorsohubpfeil angedeuteten Riohtung. Nachdem der Antrlebabolien 24 aua der betreffenden Kerbe 22 freigekommen let, gelangt er in Eingriff alt den Mikrosohalter 30 und bewirkt die Abschaltung der 8trombeaufsohlagutig des Motors« wodurch die Drehung der Scheibe 26 angehalten wird. Die Rückholfeder 12 aus Fig.l Uefert eine Rüokstell-Oegenkraft, «•Ich· den Ratsohenkurper In der durch den RUokstellpfeil angedeuteten Riohtung entgegen der von der Drehsahelbe 26 und de« Antriebsteilen 24 hervorgerufenen Verschiebung su verstellen sucht. Der Ratsehen- bsw· Sperrklinkenhebel l6 gelangt dabei in Eingriff alt einer Sperrklinke bsw· einea Zahn des RatsonenktSrpers 3 und verhindert so« dal die Rückstellkraft den Ratachenkörper 3 in Riohtung des RUokstellpfells verschiebt« nachdem der Antriebestift 24 si oh aus der betreffenden Kerbe 22 gelVst hat· Die Ratsohenfeder 18 ttbt dabei einen Druok gegen den Ratschenhebel 16 aus» um einen Singriff des Sperrklinkenhebel· mit den Sperrlcllnkenzsnnen zu gewünrlelsten· Die von der Rüokholfeder 12 in Fig.l ausgeübte Rückstellkraft drttokt den Jeweiligen in Eingriff mit dem Ratsohenhebel stehenden Zahn fest gegen diesen Hebel« wodurch der Ratsohenk8rper 3 genau positioniert wird. Der RatsohenkBrper 3 kann so aufeinanderfolgend in der beschriebenen Welse mehrfach in Riohtung des Vorsohubpfells verstellt werden« wobei der Sperrklinkenhebel 16 Jewells In Eingriff mit einem Zahn des Ratsohenkttrpers 3 gelangt. Jede einseine Vorschubbewegung wird Jeweils durch Strombeaufsohlagung des Motors 28 mittels des Startsohalters 32 eingeleitet· Der Sahalter 32 kann entweder von Hand oder automatisch gem!* einer Programmsteuerung betKtigbar sein» um eine Vielsahl von verschiedenen Vorsohubvorgangen des Ratsohenkörpers su ermöglichen· In der Zeiohnung sind vier Stellungen des Ratsehenkttrpers dargestellt; Jedoch 1st ohne weiteres ersichtlich« dal Jede beliebige Anzahl von Stellungen vorgesehen werden kann«

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indem nan en dem Ratsohenkörper 3 eine entsprechende Ansah! von Kerben und Sperrzähnen vorsieht.

Der Ratsohenktfrper 3 wird solange in Riohtung des Vorsohubpfeils in Plg.l verschoben« bis der letite Zahn 14, der größer als die übrigen Sperrzähne ist, in Singriff »it dem Sperrklinkenhebel 16 gelangt und dabei bewirkt» dai der Sperrklinkenhebel in der Sperrnase 20 der Klinkenfeder 18 eingefangen und festgehalten wird. Da in dieser Fangstellung die Sperrklinke 16 nicht in Singriff mit den Sperrzähnen des Ratsohenkärpers 3 gelangen kann, kann die Rückstellkraft der Rückholfeder 12 aus Figol ungehindert den Ratschenkörper 3 in Riohtung d»s Rückstellpfeils in seine anfängliche Ausgangsstellung rückstellen. Der Ratschen«» kSrper 3 wird dabei unter der Wirkung der von der Rttokholfeder 12 erzeugten Rückstellkraft rasch verschoben« bis der Finger 15 in Eingriff mit dem Sperrklinkenhebel 16 gelangt und diesen üb das Kniestück 17 in solcher Riohtung verdreht« dad der Sperrklinkenhebel von der Fangnase 20 freikommt und wiederum in Eingriff mit den Sperrzähnen des Katsohenkörpers gelangen kann« worauf sich die aufeinanderfolgende Reihe von mechanischen Yorsohubbewegungen des Ratsohenkttrpers J wiederholen kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführung«- beispiels der Erfindung ergibt sich, dai hierdurch eine Reihe von genauen mechanischen Stellungen definiert wird, die tu tometisch und mit hoher Genauigkeit in beliebiger Wiederholung eingenommen werden können. Die genaue Positionierung wird dabei durch den aufeinanderfolgenden Eingriff eines definiert angeordneten Sperrklinkenhebels mit ebenfalls an dem su verstellenden Körper definiert angeordneten SperrzKhnen gewährleistet. Zur Beendigung der Folge von Fräzisionsvorsohubbewegungen ist ein grofier Zahn vorgesehen« welcher den Sperrklinkenhebel in eine Stellung drückt, in welcher er von einer Sperrklinkenfeder gegen einen weiteren Eingriff mit den Ratsohenz&hnen arretiert ist. Der Ratsohen-

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körper kehrt sodann unter der Wirkung einer Rückstellkraft in seine Anfangs- oder Ausgangsstellung zurtlok, in we loher ein über stehender Finger den Sperrklinkenhebel von der Rttsohenfeder wieder entarretiert, so daß der Sperrklinkenhebel wieder in Eingriff mit den Sperrzähnen gelangen kann und so die Reihe von aufeinanderfolgenden mechanischen Präsieionsvorschubbewegungen wiederholt werden kann«

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines speziellen Ausftthrungsbeispiels für die Vorschubsteuerung eines Küvettenhalter eines Strahlungsenergie-Analysators beschrieben; selbstverständlich können anstelle der bei diesem Auaführungsbelsplel verwendeten speziellen Bauteile andere Konstruktionselemente verwendet werden. Insgesamt kann das beschriebene Ausführungsbeispiel sowohl hinsichtlich seiner baulloh-kcnc&ruktlven Ausgestaltung wie auoh hinsiohtlioh seines Anwendung«specks in mannlgfaaher Weise abgewandelt werden« ohne dafi hierdurch der Rahaen der Erfindung verlassen wird«,

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche t

1.) Mechanische Stellvorrichtung zur definierten Vor β «hubsteuerung In mehrere genau vorgegebene mechanische Stellungen,

gekennzeichnet duroh einen vereohieblichen Ratsohenkörper (J5) mit einer Reihe von Ratschen- bzw» Sperrzähnen» die Jeweils eine genaue mechanische Stellung an dem Ratschenkörper definieren; eine Rückstell- bzw. Rückholvorriohtung (12), welche den Ratsohenkörper (3) in einer ersten Riohtung ("Return") vorspannt; •inen in genau definierter Lage benachbart den RatsohenxMhnen angeordneten Sperrklinkenhebel (l6), der in einer ersten Stellung in Eingriff mit den SperrzKhnen gelangen kann, ua den Ratachenkörper (j5) gegen die Vorspannung der/stell- bzw. Rüokholvorriohtung (12) in einer von mehreren genauen mechanischen Stellungen zu halten; eine dem Sperrklinkenhebel (l6) zugeordnete Klinkenfeder (18), welche den Sperrklinkenhebel (16) normalerweise in die erwähnte erste Stellung vorspannt; oine Antriebsvorrichtung (24,26,28), welche den Ratschenkörper (3) intermittierend «um Vorschub in einer der ersten, der Vorspannrichtung der Rucks bell- bsw. Rüokhol vorri ohtung (12) entgegengesetzten Richtung antreibt, wobei der Antrieb des Ratschenkörpers O) schrittweise erfolgt und der Sperrklinkenhebel (16) in seiner ersten Stellung jeweils in Eingriff alt dem nächstfolgenden benachbarten Sperrzahn gelangt, derart, dsfl der Ratschenkörper (3) intermittierend zum Vorsohub angetrieben und in mehreren, genau definierten Stellungen Angehalten wi?d; eine an dem Ratsohonkörper (3) benachbart dem letzten äperrz&hn vorgesehen» Vorrichtung (14), welch« in Eingriff mit 6@m α

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klinkenhebe1 (l6) gelangt und diesen in eine zweite Stellung verstellt, in welcher er bei der nächstfolgenden Intermittierenden Vorschubbewegung aus der Stellung, in welcher der Sperrklinkenhebel in Eingriff mit dem letzten Sperrzahn war, außer Eingriff mit den Sperrzähnen gehalten wird; eine Arretierungßvorrichtung (20) zur Arretierung des Sperrklinkenhebels (16) in dieser zweiten Stellung, derart daß der Ratschenkörper (3) unter der Einwirkung der Rückstellvorrichtung in der ersten Richtung ("Return") verstellt wird; sowie eine an dem Rateohenkörper (3) benachbart dem ersten Sperrzahn vorgesehene Vorrichtung (15), welche mit dem Sperrklinkenhebel (16) In Eingriff gelangen kann und hierbei den Sperrklinkenhebel aus der zweiten in die erste Stellung verstellt, wodurch die Vorschubbewegung des Ratschenkörpers in der ersten Richtung angehalten und der Rateohenkörper bis zur nächsten Vorschubbewegung durch die AntriebeVorrichtung festgehalten wird, derart daß der Ratschenkörper aufeinanderfolgend in eine Reihe mehrerer genau definierter Stellungen verschiebbar ist.

Mechanische Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi die Antriebsvorrlchtungs folgende Teile aufweistg ein Drehglied (26) mit einem überstehenden Finger bzw. Bolzen, der bei einer Drehung des Drehglieds intermittierend in Eingriff mit dem Ratsohenkörper (3) gelangt; einen Elektromotor (28) zum Drehantrieb des Drehglieds (26); sowie einen benachbart dem Drehglied (26) angeordneten, die Strombeaufschlagung des Motors steuernden Schalter (30), der jeweils bei Vollendung einer Umdrehung des Drehgliedes (26) in Eingriff mit dem Überstehenden Pinger bzw. Bolzen (24) gelangt und zur Stro^chaltung von 1em Motor betätigt wird.

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2. Mechanische Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet* defl als Rüokstell- bzw.

Rückholvorrichtung (12) eine mechanische Feder vorgesehen 1st.

4. Mechanische Stellvorrichtung naoh einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dafi mit de« RatsohenkÖrper (3) ein versohieblioher Halter (10) zur Aufnahm und Halterung von in genau definierte mechanische Stellungen vorzuschiebenden Gegenständen, insbesondere ein Küvettenhalter (10) eines Strahlungs. energieanalysator, aechanisoh verbunden 1st.

5· Mechanische Stellvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinkenfeder (18) als Bandfeder ausgebildet ist, welche normalerweise auf das den Eingriffeende des Sperrklinkenhebels entgegengesetzte Ende drückt und alt einer Fangnase (20) ausgebildet ist« welche den Sperr« klinkenhebel bei dessen Verstellung in die zweite Stellung einfXngt und in dieser Stellung arretiert.

6. Mechanische Stellvorrichtung naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung als Drehglied eine Drehscheibe (26) mit daran befestigtem Antriebsstift bzw. -bolzen (24) aufweist.

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