DE9309586U1 - Vorrichtung zum Beschicken von thermoanalytischen Meßgeräten mit in Behältern abgefüllten Materialproben - Google Patents
Vorrichtung zum Beschicken von thermoanalytischen Meßgeräten mit in Behältern abgefüllten MaterialprobenInfo
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Description
lilim 28. Juni 1993
-alnwaber S Zimmermann
Mettler-Toledo AG, CH-8606 Greifensee
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Vorrichtung zum Beschicken von thermoanalytischen Meßgeräten
mit in Behältern abgefüllten Materialproben
0 Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Beschicken von thermoanalytischen Meßgeräten mit in Behältern abgefüllten
Materialproben, mit einem drehbaren Probenteller mit Aufnahmeplätzen
für die Behälter und mit einem Mittel zum Erfassen, Abheben und Überführen der einzelnen Behälter vom Probenteller
zum Meßplatz im Meßgerät.
Die Thermoanalyse im engeren Sinn umfaßt Methoden zur Materialuntersuchung
in Funktion der Temperatur, so z. B. die Differenzthermoanalyse
(DTA), die dynamische Differenzkalorimetrie 0 (DDK, engl. Differential Scanning Calorimetry DSC) oder die
Thermogravimetrie TG.
In einem weiteren Sinne könnte man auch Methoden zur Trockensubstanz-
bzw. Feuchtegehaltsbestimmung von Materialproben 5 hinzurechnen.
Für Messungen an grösseren Anzahlen gleichartiger Proben ist es erwünscht und bekannt, mittels Beschickungsvorrichtungen
die Handhabung der Proben teilweise oder ganz zu mechanisieren.
So ist z.B. aus der DE-Al-4023483 eine Vorrichtung zur
Trockensubstanzbestiinmung bekannt, bei der die Proben auf einem Drehteller innerhalb eines Mikrowellenofens
angeordnet sind. Die Waagschale der Waage befindet sich ebenfalls innerhalb des Mikrowellenofens unterhalb des
Drehtellers. Die Proben liegen über Oeffnungen im Drehteller und können durch Absenken des letzteren einzeln
auf die Waagschale, die dann durch die über ihr befindliche Oeffnung im Drehteller hindurchgreift, aufgelegt und in
umgekehrter Reihenfolge wieder abgenommen werden.
Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass sich sämtliche Proben innerhalb des Ofens befinden und daher der Ofen für
die Beschickung mit neuen Proben geöffnet und zudem sehr gross ausgebildet sein muss. Ein weiterer Nachteil der
bekannten Vorrichtung ist auch darin zu sehen, dass die Bedienungsperson keine Beobachtungsmöglichkeit bezüglich
der Funktionssicherheit beim Auflegen der Proben auf die Waagschale besitzt.
Aus der DE-Al-3814959 ist weiter ein Feuchtigkeitsmessgerät
mit einem Probenwechsler bekannt. Die Proben sind ebenfalls auf einem Drehteller mit auf einem Kreis
angeordneten Oeffnungen abgestellt. Der Drehteller und die Waagschale der Waage sind innerhalb des Trockenraumes
untergebracht und daher während den Messungen nicht zugänglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Beschicken von Messgeräten der
eingangs genannten Art, bei welcher die Proben ausserhalb des Messgerätes angeordnet werden können und nur für die
Messung in dieses eingefahren werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, bei der der Probenteller oberhalb des Meßplatzes und außerhalb des Meßgerätes
angeordnet ist, und das Mittel als ein zwischen einer über dem Probenteller befindlichen Erfassungsstellung für die
Behälter und dem Meßplatz bewegbar ausgebildeter Greifer ausgebildet
ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels, nämlich der Beschickung eines Gerätes
zur Dynamischen Differenzkalorimetrie näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Vorrichtung zum Beschicken eines Ofens mit einem Behälter (schematisch und in Perspektive
dargestellt),
Figur 2 einen Längsschnitt längs Linie II-II in Figur 1,
Figur 3 einem Querschnitt längs Linie Ill-Ill in Figur 2,
Figur 4 eine Draufsicht auf den Probenteller,
Figur 5 einen mit einem Deckel verschlossenen Behälter in Seitenansicht.
Mit Bezugszeichen 1 ist eine Probenwechselvorrichtung mit einem scheibenförmigen Probenteller 3, der auf der Achse A
eines Antriebsmotors 5 drehbar gelagert ist, bezeichnet. Der Antriebsmotor 5 ist vorzugsweise als Schrittmotor ausgeführt
und dazu bestimmt, den Probenteller 3 unter den Greiferfingern 7 eines vertikal verschiebbar gelagerten
Greifers 9 zu positionieren. Der Probenteller 3 weist eine Anzahl (z.B. 34) auf einem Kreis angeordnete Probenaufnahmeausnehmungen
11 und zwischen der ersten und der 34. Probenaufnahmeausnehmung einen Einschnitt oder eine Oeffnung 13
auf. Die Probenaufnahmeausnehmungen 11 können runde Vertiefungen
oder Bohrungen sein; sie weisen zudem eine der Anzahl der Greiferfinger 7 entsprechende Zahl - oder eine
Mehrzahl davon - von strahlenförmig nach aussen verlaufenden
Vertiefungen oder Aesten 15 auf. Im Probenteller 3 kann
zudem eine Positionieröffnung 17 vorgesehen sein, die dazu bestimmt ist, die Lage des Einschnittes 13 exakt festzulegen.
Zur Abtastung kann eine Fotozelle 19 oder ein mechanisches Abtastmittel (keine Abbildung) verwendet
werden.
Der Probenteller 3 ist mit seinem Antriebsmotor 5 in
einem Gehäuse 21 eingebaut, welches im hier beschriebenen Beispiel einen DSC-Ofen 23 aufnimmt. Der DSC-Ofen 23 ist
schematisch dargestellt, so dass die Lage der Probenwechselvorrichtung 1 zu diesem DSC-Ofen 23, die für den Bewegungsablauf
wichtig ist, erkennbar ist. Gemäss dem Verfahren der
DSC ist auf der Temperaturmessstelle 31 ein gleichartiger Behälter 75, wie er mit den Proben vom Probenteller 3 auf
die Temperaturmessstelle 29 transportiert wird, dargestellt. Dieser (Referenz-) Behälter wird nicht durch die Probenwechselvorrichtung
1 ausgetauscht, sondern manuell gewechselt, indem das Gehäuse 21 z.B. durch Entfernen des Probentellers
3 geöffnet werden kann. Der Austausch des Referenz-Behälters 7 5 ist bei Serienmessungen nur relativ selten
erforderlich. Weitere Einzelheiten des Messverfahrens sind hier entbehrlich und werden daher nicht beschrieben.
Der DSC-Ofen 23 enthält eine Heizplatte 25, auf welcher die
Trägerplatte 27 für die zwei Temperaturmessstellen 29 und befestigt ist. Alle weiteren Elemente des DSC-Ofens wie die
Heizwicklung, die elektrischen Verbindungen, der beispielsweise automatisch bewegbare Deckel des Ofens sind für das
Verständnis der Erfindung nicht von Bedeutung und werden deshalb nicht dargestellt oder beschrieben.
Auf dem Gehäuse 21 ist ein Greiferträger 35 aufgesetzt. Vom
Greiferträger 35 ragt ein Vertikalführungslager 37 teilweise über den Probenteller 3 und trägt den Greifer 9. Auf dem
Vertikalführungslager 37 am Greiferträger 35 sitzt ein
Antriebsmotor 39, auf dessen Abtriebswelle 41 ein Ritzel 43
befestigt ist, das mit einer Verzahnung 45 am Schaft 47 des Greifers 9 kämmt. Durch den Antriebsmotor 39 kann der
Greifer 9 im Führungslager 37 in vertikaler Richtung verschoben werden.
Im Schaft 47 des Greifers 9 ist in einer Längsbohrung 49 eine Welle 51 drehbar gelagert, an deren unterem Ende eine
Kurvenscheibe 53 drehfest angeordnet ist. Auf dem oberen Ende der Welle 51 sitzt ein Zahnrad 55, das mit einem
Ritzel 57, das auf der Abtriebswelle eines Motors 59 sitzt, kämmt. Der Motor 59 ist mit einem Support 61 am
Greifer 9 befestigt.
Am unteren Ende des Greifers 9 sind auf Distanzhaltern 63 mittels Schrauben 65 Blattfedern 67 befestigt, an deren
unteren Enden ebenfalls mittels Schrauben 69 Hülsen 71 befestigt sind, in welchen die Greiferfinger 7 gehalten
werden. An den Blattfedern 67 sind zur Achse A hin gerichtete Nocken 73 befestigt, welche an der Peripherie
der Kurvenscheibe 53 anliegen (Figuren 2 und 3).
Im folgenden wird das Beschicken des Messplatzes 29 im DSC-Ofen 23 mit einem Behälter 75, im Beispiel einem sehr
flachen, oben geschlossenen Tiegel gemäss Figur 5, beschrieben.
Die für die Messung vorgesehene Anzahl von Behältern 75 ist in den kleeblattähnlichen Probenaufnahmeausnehmungen 11 auf
dem Probenteller 3 verteilt aufgelegt, und der Probenteller
3 befindet sich beispielsweise in der Ausgangsstellung, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Der Einschnitt
13 im Probenteller 3 befindet sich axial unterhalb dem Greifer 9. Zum Erfassen des ersten Behälters 75, der in der
Ausnehmung 11 mit der Kennzeichnungsnummer "1" liegt (vgl. Figur 4), wird der Probenteller 3 im Gegenuhrzeigersinn
gedreht, bis sich die Ausnehmung 11 mit der Nummer "1"
direkt unterhalb dem Greifer 9 befindet, d.h. dort wo zuvor
in der Ausgangsstellung der Einschnitt 13 gelegen hatte. Anschliessend werden die Greiferfinger 7 am Greifer 9 durch
Drehen der Welle 51 bzw. der Kurvenscheibe 53 gegen die Kraft der Blattfedern 67, die die Greiferfinger 7 tragen,
gespreizt. Die Drehung der Welle 51 erfolgt durch den oben am Greifer 9 aufgesetzten Motor 59. Nun kann der Greifer 9
durch den Antriebsmotor 39 vertikal nach unten abgesenkt werden, bis sich die Enden 77 der Greiferfinger 7 in den
nach aussen verlaufenden Vertiefungen 15 der Probenaufnahmeausnehmung 11 befinden. Die Enden 77 der Greiferfinger 7
durchdringen dabei die durch die Oberfläche des Probentellers 3 gebildete Ebene.
Wird nun die Kurvenscheibe 53 durch den Motor 59 um 45° gedreht (Lage wie in Figur 3 dargestellt), werden dadurch
die Greiferfinger 7 durch die sie tragenden Blattfedern
67 radial von aussen an den Rand des zu ergreifenden Behälters 75 herangeführt. Durch die Spannkraft der
vier Federn 67, die die Greiferfinger 7 tragen, wird der
Behälter 75 sicher gehalten. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Greiferfinger 7 den Behälter 75 exakt gleichzeitig
erfassen, oder ob auch nur drei der vier Greiferfinger 7
den Behälter 75 festhalten. Nun kann der Behälter 75 durch Hochfahren des Greifers 9 durch den Antriebsmotor 39, dessen
Abtriebsritzel 43 in die Verzahnung 45 am Greiferschaft 47
eingreift, vom Probenteller 3 abgehoben werden. Anschliessend wird der Probenteller 3 durch den Motor 5 in die Ausgangslage
geführt, so dass der Einschnitt 13 wieder exakt unterhalb des Greifers 9 zu liegen kommt. Die exakte Positionierung
dieser Stellung kann durch die Fotozelle 19 anhand der Positionieröffnung 17 überwacht werden. Sobald
diese Position erreicht ist, wird der Greifer 9 soweit durch den Einschnitt 13 im Probenteller 3 abgesenkt, bis
der Behälter 75 mit der Probe auf der Messstelle 29 innerhalb des Ofens 23 aufliegt. Durch eine weitere 45"-Drehung
der Welle 51 können die Greiferfinger 7 wieder gespreizt
und damit der Behälter 75 für die Messung freigegeben werden. Um den Trockenofen 23 oben durch einen nicht
dargestellten Deckel verschliessen zu können, wird der Greifer 9 nach oben in die Ausgangsstellung zurückgeführt.
Die Entnahme des Behälters 75 von der Waagschale 27 nach der Messung, erfolgt exakt in umgekehrter Reihenfolge wie
zuvor die Beschickung. Anstelle von vier Greiferfingern 7
können selbstverständlich auch nur deren drei am Greifer 9 angeordnet werden.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Beschicken von thermoanalytischen Meßgeräten mit in Behältern abgefüllten Materialproben, mit einem
drehbaren Probenteller mit Aufnahmeplätzen für die Behälter und mit einem Mittel zum Erfassen, Abheben und Überführen der
einzelnen Behälter vom Probenteller zum Meßplatz im Meßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenteller (3) oberhalb des
Meßplatzes (27) und außerhalb des Meßgerätes angeordnet ist, und das Mittel als ein zwischen einer über dem Probenteller
(3) befindlichen Erfassungsstellung für die Behälter (75) und dem Meßplatz (27) bewegbar ausgebildeter Greifer (9) ausgebildet
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (9) durch einen ersten Antriebsmotor (39) über
ein Ritzel (43) und eine Zahnstange (45) in einem Führungslager (37) vertikal verschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Greifer (9) mindestens drei Greiferfinger
(7) federelastisch befestigt und durch ein Spreizmittel spreizbar angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Spreizmittel eine Kurvenscheibe (53) auf das Ende einer
im Greifer (9) gelagerten Welle (51) aufgesetzt und von einem Motor (59) drehbar ist.
0 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferfinger (7) an Blattfedern (67) befestigt sind
und die Blattfedern (67) direkt oder indirekt an der Peripherie der Kurvenscheibe (57) anliegen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmeplätze auf dem Probenteller
(3) durch einen zentralen Bereich und eine der Anzahl oder einem Mehrfachen der Anzahl der Greiferfinger (7) entsprechende
Anzahl von strahlenähnlich nach außen verlaufenden Verlängerungen (15) aufweisende Aufnahmeausnehmungen gebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeplätze durch kleeblattähnlich
gestaltete Aufnahmeausnehmungen (11) gebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß am Probenteller (3) mindestens ein das Durchführen des Greifers (9) mit einem von diesem gehaltenen
Behälter (75) zulassender Einschnitt (13) oder eine Öffnung angebracht ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt (13) oder die Öffnung innerhalb eines
kreisförmigen Bereiches des Probentellers (3) liegt, in welchem Bereich sich die Aufnahmeplätze (11) anordnen.
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