DE7719078U1 - Küvettenwechsler für Photometer o.dgl - Google Patents

Description

Küvettenwechsler für Photometer oder dergleichen

Die Neuerung bezieht sich auf einen Küvettenwechsler für Photometer oder dergleichen, bestehend aus einem vorzugsweise zylinderförmigen Küvettenhalter mit einer Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten Schächten für die Aufnahme von Küvetten, wobei der Küvettenhalter in eine Filter- und Elementenaufnahme mit Temperierlager einsetzbar ist.

Derartige Vorrichtungen dienen insbesondere photometrischen Analysen in Laboratorien aller Art, insbesondere für die medizinische Praxis; überall dort, wo es auf die schnelle photometrische Bestimmung bestimmter Parameter oder biologischer Vorgänge ankommt.

-2-

Allgemein üblich sind zylindrische Küvettenhalter, die in den Küvettenwechsler des Photometers von oben eingesetzt werden, wobei innerhalb eines zylindrischen Ringes im Abstand mehrere dem Querschnitt der Küvetten entsprechende Schächte vorgesehen sind, die nacheinander in den Strahlengang einer Beleuchtungseinrichtung mit zugehöriger Optik und gegebenenfalls geeigneten Filtern einerseits und einem photometrischen Sensor andererseits gebracht werden können. Der Küvettenhalter wird hierfür in die WechsIeraufηahme eingesetzt und nach fluchtender Ausrichtung der zu messenden Küvette innerhalb der optischen Achse des Ctrahlengangs der Meßvorgang ausgeführt, woraufhin wiederum manuell der Küvettenhalter gedreht wird bis die nächste zu messende Küvette sich in der Meßposition befindet, und so fort.

Nachteilig hierbei ist, daß die Bedienungsperson des Photometers während des gesamten Meßvorcjangs bzw. über die Zsitdauer einer Meßreihe praktisch für andere Arbeiten blockiert ist, da sie nicht nur jeweils eine Messung abzuwarten und zugehörige Werte aufzuschreiben hat, sondern darüber hinaus auch noch den Küvettenhalter manuell bedienen muß.

Zur Überwindung dieser Nachtelle 1st bereits eine Küvettenautomatik für Photometer entwickelt worden (DT-GBM 75 14 363), die einen bewegbaren kreisiringförmigen Küvettenträger aufweist, auf deseen Umfang mehrere Taschen zur Aufnahme von Küvetten in gleichmäßigen Abständen verteilt und durch Drehbewegungsschritte nacheinander in eine vorbestimmte Sollstellung überführbar sind, in welcher die photometrische Untersuchung einer in der Küvette befindlichen Probe möglich ist, die sich dadurch kennzeichnet, daß der Küvettenträger zwölf Taschen zur Aufnahme von Küvetten aufweist und aus einer Antriebsplatte und einem darauf zentriert jedoch abnehmbar gelagerten Küvettenring besteht, wobei die Antriebsplatte um eine lotrecht verlaufende Achse drehbar ^uf einer Grundplatte gelagert ist, und eine Heizplatte :;:um Temperieren der in den Küvetten befindlichen Proben cufweist oder umgibt. Die Äntriebsplatte trägt einen Stsuerring mit umfänglichen Vertiefungen, welche mit den luvettentaschen des Küvettenringes übereinstimmen, wob ei auf der Grundplatte zwei einander am Umfang des Steuertinges diametral gegenüberliegende elektrische zur Steuerung eines auf der Grundplatte befestigten, mit der Antriebsplatte verbundenen Antriebsmotor dienende Tasterschalter angeordnet sind, die mit federnden und mit

- 3a -

Rollen bestückten Betätigungsannen am Umfang des Steuerringes anliegen.

Dieser bekannte Küvettenwechsler ist damit so ausgebildet, daß er selbst keinerlei Codierungen für die Betriebsstellungen trägt, sondern nur die Antriebsplatte weist die für die Stoppositionen erforderlichen Vertiefungen entlang ihres ümfanges auf. Eine feste Zuordnung zwischen der Antriebsplatte und dem Küvettenwechsler ist nicht gegeben, so daß dadurch, daß der Antrieb des Wechslers nur über Friktion zur Antriebsplatte erfolgt, die Positionierung des Strahlenganges in der Betriebsstellung nicht exakt genug vorgenommen werden kann. Da-von und von der festen Zuordnung zwischen einer jeweiligen Positionsnummer eines Küvettenschachtes und den Meßwerten hängt aber die fehlerfreie Arbeitsweise und Aaswertmöglichkeit jeder Messung ab.

Hier setzt die vorliegende Neuerung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, einen Wechsler der eingangs genannten Art zu verbessern bei beliebiger Einsetzmöglichkeit in die Vorrichtung ohne Rücksicht auf die Stellung der Ausgangsposition, bei der zusätzlichen Möglichkeit des wahlweisen manuellen Betriebes, fehlerfreie Zuordnungsmögliehkeit einer jeweiligen Meßposition und der Prüf-

7719078 14.09.78

- 3b -

möglichkeit desVorhandenseins einer Küvette innerhalb eines Küvettenschachtes.

Die Lösung dieser Aufgabe wird neuerungsgemäß die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgezeigten Merkmale erreicht.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Dnteransprüchen.

Dadurch, daß ein Antriebskranz der Wechsleraufnahme in Eingriff mit einem Zahnrad steht, welches über einen Motor antreibbar ist, und am äußeren Umfang des Küvettenhalters Markierungen vorgesehen sind, die sowohl die Drehbewegung des Küvettenhalter als auch die jeweilige Meßstellung und die Ausgangsstellung für eine Meßreihe definieren, wird ein automatischer Betrieb des Photometers möglich, ohne daß nach jeder erfolgten Einzelmessung die Bedienungsperson manuell in den Meßvorgang eingreifen muß. Besonders vorteilhaft ist beider neuerungsgemäßen Ausführungsform, daß für die Steuerung des Bewegungsablaufs des Küvettenhalter nur wenige mechanische {elemente, wie Fühlhebel oder Fühlwalzen, verwendet werden, die

-4-

Schalter betätigen, so daß ein sicherer Funktionsablauf jederzeit gewährleistet ist.

Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Neuerung in perspektivisch schematicher Wiedergabe, anhand der weitere Einzelheiten des Küvettenwechslers nachfolgend näher beschrieben werden sollen.

Gemäß der vereinfachten Darstellung besteht der Küvettenwuchsler des an sich bekannten Photometers aus einem Küvettenhalter 1, der als Zylinderring ausgebildet ist und eine Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten Küvettenschächten 19 aufweist, in die entsprechende Küvetten 4 von oben eingesetzt werden können. Anstelle der rechteckigen bzw. quadratischen Küvettenschächte sind auch im Querschnitt runde Schächte für zylindrische Küvetten üblich. Der vorzugsweise aus Temperatur gut leitendem Material, wie Metall, bestehende Küvettenhalter ist im Bereich der Küvettenschächte 19, die in MeBstellung mit dem Meßlichtstrahl beauchschlagt werden, mit Durchbrüchen oder Fenstern versehen, so daß die nicht dargestellte Lichtquelle über eine gleichfalls nicht gezeigte Optik das Licht durch die Küvette 4 im genannten Bereich hindurchschickend auf der gegenüberliegenden Seite, vor-

-5-

-5-

zugsweise unter Zwischenschaltung von Filtern, auf einem photosensiblen Element abgebildet bzw. gemessen werden kann. Der Küvettenhalter 1 wird von oben in die aus einer Filter- und Elementaufnähme 3 und einem Temperierlager bestehende Wechsleraufnähme eingesetzt. An der Unterseite des Küvettenhalters 1 sind ein oder mehrere nicht dargestellte Ansatziä vorgesehen, die in das unterhalb des Küvettenhalters befindliche Antriebszahnrad eingreifen, wofür in diesem den Ansätzen analoge Vertiefungen vorgesehen sind. Der Antriebskranz 8 unterhalb des Temperierlagers 2 steht somit in fester Antriebsverbindung mit dem Zahnrad 10 in der aus der Zeichnung teilweise gebrochen dargestellten Weise und eine federbelastete Klinke 9 greift in eine zägezahnförmige Ausnehmung des Antriebskranzes 8 derart ein, daß entsprechend einer Einwegsperre der Antrieb zwar in einer Richtung möglich wird, in der anderen jedoch das Zahnrad 10 gegenüber dem Antriebskranz frei läuft. Diese Einrichtungssperre bedeutet im Ausführe ■'sbeispiel, daß der Küvettenhalter 1 entgegen dem Uhrzeigersinn frei gedreht werden kann, während er in Uhrzeigerdrehrichtung verriegelt wird und damit in dieser Richtung über den Antriebsriemen 11 (hier ein Zahnriemen) und das Ritzel 24 von einem Motor 12 betätigbar ist.

7719078 14.09.78

-S-

In der äußeren Ümfangsflache des Küvettenhalters 1 befinden sich einem jeden Küvettenschacht 19 zugeordnet nicht dargestellte Markierungen, beispielsweise rillenartige Einfräsungen,inder Höhe und über die Länge einer Fühlwalze 13, die die Meßposition jeweils für eine Küvette 4 definieren. In diese rillenartigen Vertiefungen vermag die Fühlwalze 13 einzurasten, die vorzugsweise drehbar an einer Rastklinke 20 befestigt ist, die ihrerseits um eine Achse 26 verschwenkt werden kann undmittels der Feder 23 die Fühlwalze 13 gegen die ümfangsflache des Küvettenhalters 1 vorspannt. Im Bewegungsweg der Rastklinke 20 zwischen der eingerasteten Stellung der Fühlwalze 13 und der abgeschwenkten Stellung, bei der die Fühlwalze auf der äußeren ümfangsflache des Küvettenhalters abläuft, liegt der Schalthebel eines Schalters 14, der dann und nur dann in Schließstellung ist, wenn sich die Fühlwalze 13 innerhalb einer der genannten, die Küvettenposition angebenden Vertiefungen auf der ümfangsflache des Küvettenhalters 1 befindet.

Neben den nicht dargestellten, die Meßpositionen für die Küvetten. 4 definierenden Markierungen bzw. Vertiefungen für die Fühlwalze 13, ist außerhalb der Abrollfläche der Fühlwalze 13 in den umfang des Küvettenhalters 1 eine weitere Markierung in Form einer Vertiefung 21 eingebracht,

-7-

-7-

in die ein Fühlhebel 15 einzurasten vermag und die die Ausgangsstellung (oder auch Meßposition 1) genannt des Küvettenhalter definiert. Im Bewegungsweg des gleichfalls um die Achse 26 schwenkbaren Fühlhebels 15 zwischen eingerasteter und ausgerasteter Stellung liegt wiederum der Schaltpimpel eines Schalters 16. Der Schalter 16 ist in der in der Zeichnung dargestellten eingerasteten Position betätigt und in jeder gegen die Wirkung einer Feder 27 ausgerasteten auf die äußere ümfangsfläche des Küvettenhalters 1 zu vorgespannten anderen Lage ausgeschaltet.

Die teilweise gebrochene perspektivische Darstellung zeigt, daß zu dem Küvettenwechsler außer der Rastklinke 20, die den Schalter 14 betätigt, und dem Fühlhebel 15, der mit dem Schalter 16 zusammenwirkt, noch ein weiterer Fühlhebel 25 vorhanden ist, der gegen die Wirkung einer Feder 22 um eine Achse 18 schwenkbar gelagert ist. Bei diesem Fühlhebel 25 handelt es sich - ähnlich wie bei dem Fühlhebel 15 - um einen Winkelhebel, der jedoch als zweiarmiger Hebel etwa mittig gelagert ist und dessen eines freie Ende im Bewegungsweg des Betätigungsorgans für einen dritten Schaltor 6 liegt, während das andere freie Ende einen Taststift 5 trägt, der durch das oben genannte Meßfenster im Küvettenhalter 1 hindurchgreifend

-8-

• ·

* ♦

-8-

entweder in Anläge mit der äußeren wandung einer Küvette 4 innerhalb eines Küvettenschachtes 19 bringbar ist oder, falls eine solche nicht eingesetzt ist, seinen Bewegungsweg bis in den Küvettenschacht 19 hinein ausführen kann. Hierfür erfolgt die Schwenkbewegung des Fühlhebels 25 um die Achse 18 mittels eines Exzenters 17 an der Ausgangswelle eines Motors 7. Anstelle der Motor-/Exzenter-Anordnung ist selbstverständlich auch die Verwendung beispielsweise eines Elektromagneten oder dergleichen Betätigungsorgan für die Schwenkbewegung des Fühlhebels 25 vorteilhaft verwendbar. Wenn der Fühlhebel 5 aufgrund der Schwenkbewegung in den Küvettenhalter 1 bzw. einen Küvettenschacht 19 eintaucht und dort nicht auf eine Küvette 4 trifft, dann ergibt sich für den Hebel eine maximale Schwenkbewegung, die zurFolge hat, daß der Schalter 6 betätigt wird. Wenn hingegen eine Küvette innerhalb des in Meßposition stehenden Küvettenschachtes eingesetzt ist, bleibt die Schwenkbewegung so gering, daß der Schalter 6 nicht ausgelöst wird. Um eine einwandfreie Funktionsweise des Schalters 6 zu garantieren, ist es auch vorteilhaft, diesen nicht - wie dargestellt - an dem eiern Taststift 5 gegenüberliegenden freien Ende des Fühlhebels 25 vorzusehen, sondern vielmehr an demjenigen Schenkel des Fühlhebels 25, der den Taststift 5 trägt, wobei dieser Schenkel dann federnd ausgebildet sein sollte.

• III III

-9-

Die Wirkungsweise des vorliegenden Küvettenwechslers ist nun derart, daß zunächst der Küvettenhalter 1 in jeder
beliebigen Position in den Wechslerhalter auf das Temperierlager 2 aufgesetzt werden kann und daß nach Betätigen des Betriebsschalters sich der Küvettenhalter 1 solange
dreht ,bis der Fühlhebel 15 in die Vertiefung 21 einrastet und damit den Schalter 16 betätigt. Diese Stellung ist
gleichbedeutend mit der Ausgangsposition oder Meßposition 1, bei der dann auch die der als erstes zu messenden Küvette zugeordnete Vertiefung an der Umfangsflache des Küvettenhalter 1 in Eingriff jp.it der Fühlwalze 13 der Rastklinke steht und somit gleichzeitig der Schalter 14 geschlossen ist. Der Motor 12 ist somit solange erregt ,bis sich die beiden genannten Schalter 14 und 16 in Schließstellung befinden. Damit wird der Motor 12 abgeschaltet, die Drehbewegung des Küvettenhalters 1 beendet und die Messung der Probe 1
eingeleitet. Voraussetzung hierfür ist jedoch noch,dass
zuvor der Motor 7 eine Umdrehung gemacht hat und dabei der Fühlhebel 25 über den Taststift 5 feststellen konnte, ob sich überhaupt eine Küvette 4 in der Meßposition befindet oder nicht. Nur wenn der Schalter 6 nicht betätigt worden ist, wenn also der Taststift 5 nicht in den zugehörigen
Küvettenschacht 19 eingreifen konnte, sondern sich auf der benachbarten Oberfläche einer im schacht befindlichen
Küvette bei der Drehung des Exzenters 17 abstützte, ist

-10-

- 10 -

eine Betätigung des Schalters 6 nicht erfolgt, weil der Fühlhebel 25 keine ausreichende Schwenkbewegung um die Achse 18 ausführen konnte.

Nach dem oben Gesagten sind die Kriterien iüx die Einleitung eines Meßvorgangs damit die, daß bei der ersten Meßprobe sowohl der Schalter 16 als auch der Schalter 14 betätigt sind, während der Schalter 6 nicht betätigt sein darf und bei jeder auf die erste Messung folgenden weiteren Meßprobe muß der Schalter 14 betätigt sein und der Schalter 16 nicht. Jede Betätigung des Schalters 6 unterbricht den Meßvorgang, weil hierdurch signalisiert wird, daß sich in der betreffenden Meßstellung keine Küvette 4 in dem zugehörigen Küvettenschacht 19 befindet.

Nach Beendigung einer Messung wird der Motor 12 automatisch wieder erregt und in der beschriebenen Weise die nächste Meßposition angefahren.

Wesentlich für die vorliegende Neuerung ist somit, daß der Küvettenhalter 1, also der Wechsler selbst, an seinem Umfang Vertiefungen oder dergleichen Codierungen aufweist, die gleichzeitig der Rastung dienen, so daß eindeutig sichergestellt ist, daß die Positionierung unmittelbar bei dem Wechsler selbst erfolgt und nicht einem davon unabhängigen

- 10a -

- 1Oa -

nur durch Friktion oder dergleichen verbundenen Antriebsorgan wie eine Antriebsplatte. Die Verbindung wischen dsm Äircriebsorgan und dein Wechsler bzw. dem Küvettenhalter erfolgt über den Antriebskranz 8, der so ausgestaltet ist, daß der Küvettenhalter 1 in beliebiger Winkelstellung eingesetzt werden kann, da er beim Drehen des Antriebskranzes 8 durch den Motor selbsttätig in seine Ausgangs- bzw. Endposition einfällt und sich damit arretiert, wenn die Nasen des Antriebskranzes entsprechenden Ausnehmungen am Wechsler gegenüberstehen. Eine besondere Sorgfalt des Benutzers beim Einsetzen des Küvettenhalters, was wie gesagt völlig beliebig erfolgen kann, ist somit nicht angezerc, was im übrigen auch für das Einrasten und das Anfahren der Meßposition gilt.

Die Sperrklinke 9, die zwischen Küvettenhalter und dem motorischen Antrieb wirksam wird, ermöglicht wahlweise den Handbetrieb, also ein manuelles Drehen des Küvettenhalters, falls dieses gewünscht ist oder falls der motorische Antrieb für das eine oder andere Meßproblem entfallen soll.

Die Berührungsfläche zwischen dem Temperierlager 2,in

- 10b -

- 10b -

dem das die Proben temperierende Wasser oder dergleichen Wärmemedium umläuft, und dem Küvettenhalter 1 ist bei der vorliegenden Ausführungsform maximal gewählt, so daß der Wärmeaustausch zwischen beiden besonders günstig ist, zumal keine weiteren Swischenglieder, wie beispielsweise die Antriebsplatte bei der bekannten Aus führungs form, zwischengeschaltet sind, die die Wärmeübergangszahl negativ beeinträchtigen. Die feste Zuordnung zwischen Positionsnummer des Küvettenschachtes und der Meßprobe bzw. des Meßwertes ist durch die indirekte Codierung, durch Festlegung der Position 1 über die Vertiefung 21 und den zuc-ehörigen Abtasthebel 15 gegeben, wobei eine Auswerteelektronik bei jeder nachfolgenden Küvettenposition eine Weiterzählung von der Position 1 aus vornimmt. Neben dieser Ausführungsform ist es auch möglich, eine direkte Codierung jeder einzelnen Küvettenposition vorzunehmen.

Zeitverluste durch Fehlmessungen leerer Küvettenschächte werden durch die Prüfmöglichkeit des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins einer Küvette innerhalb des Schachtes vor der Messung vermieden.

- 11 -

7719078 14.08.78

Claims (6)

-11-SCHUTZANSPRÜCHE

1. Küvettenwechsler für Photometer oder dergleichen, bestehend aus einem vorzugweise zylinderförmigen Küvettenhalter mit einer Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten Schächten für die Aufnahme von Küvetten, wobei der Küvettenhalter in eine Filter- und Elementenaufnahme mit Temperierlager eingesetzt und über einen Motor antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unterhalb des Temperierlagers (2) ein Antriebskranz (8) in arretierbar festem Eingriff mit einem über den Motor (12) angetriebenen Zahnrad (10) steht, und daß an der äußeren Dmfangsflache des Küvettenhalters (1) mit in Richtung auf den Küvettenhalter vorgespannten Filihlorganen (15,13) in Eingriff bringbare Elemente angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß auf der äußeren Umfangsfläche des Küvettenhalters (1) Vertiefungen in Form von rillenförmigen Ausnehmungen gebildet sind.

7719078 14.09.7B

rf--· t r r ·

- 12 -

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittels einer Feder (23) vorgespannte Rastklinke (20) die Fühlwalze (13) trägt, die mit den die Meßposition jeder einzelnen Küvette (4) angebenden Vertiefungen in der äußeren ümfangsfläche des Küvettenhalters (1) in Eingriff bringbar ist, wobei der Bewegungsweg der Rastklinke (2O) in demjenigen eines Betätigungsorgans eines Schalters (14) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühlhebel (15) in die die Ausgangsstellung des Küvettenhalters (1) definierende Vertiefung (21) eingreift, der um eine Achse (26) gegen die Wirkung einer Feder (27) schwenkbar ist, und der einen Ansatz aufweist, der int Bewegungsweg des Schaltorgans eines Schalters (16) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein doppelarmiger Fühlhebel (25) vorgesehen ist, der um eine Achse (18) schwenkbar im Bereich seines einen freien Endes im Eingriff mit einem Exzenter (17) eines Motors (7) steht und an seinem anderen freien Ende mit einem Taststift (5) versehen ist, der in Anlage mit einer benachbarten Wandung einer in einen Küvettenschacht (19) eingesetzten Küvette bringbar ist.

- 13 -

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem motorischen Antrieb und dem Küvettenhalter (1) eine einseitig wirkende Sperrklinke (9) vorgesehen ist.