EP0861689B1 - Laborzentrifuge - Google Patents

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Publication number
EP0861689B1
EP0861689B1 EP97117570A EP97117570A EP0861689B1 EP 0861689 B1 EP0861689 B1 EP 0861689B1 EP 97117570 A EP97117570 A EP 97117570A EP 97117570 A EP97117570 A EP 97117570A EP 0861689 B1 EP0861689 B1 EP 0861689B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
drive motor
laboratory centrifuge
stopping
control device
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97117570A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0861689A2 (de
EP0861689A3 (de
Inventor
Eckhard Tödteberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sigma Laborzentrifugen GmbH
Original Assignee
Sigma Laborzentrifugen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sigma Laborzentrifugen GmbH filed Critical Sigma Laborzentrifugen GmbH
Publication of EP0861689A2 publication Critical patent/EP0861689A2/de
Publication of EP0861689A3 publication Critical patent/EP0861689A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0861689B1 publication Critical patent/EP0861689B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Program control of centrifuges
    • B04B13/003—Rotor identification systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges

Definitions

  • the invention relates to a laboratory centrifuge according to the preamble of claim 1.
  • Laboratory centrifuges are used, for example, in the medical-pharmaceutical sector used and serve the decomposition of mixtures of substances in accordance with the different density of their components, the separation process in Dependence on the properties of the substances to be treated under defined thermal conditions expires. These substances are used for implementation of the process in individual vessels, which in turn prepared in Recordings of the rotor are used, from which they are carried out the procedure can also be removed again.
  • the rotor stands with one Drive motor in connection and is together with this within one Housing arranged to oscillate.
  • a laboratory centrifuge which consists of a peripheral area with receptacles for interchangeably arranged one to be treated Containers containing substance mixture rotor and a Drive motor is equipped, which is housed in a housing capable of vibrating are, wherein the drive motor is assigned a controller.
  • the Rotor is equipped with a contactlessly scannable arrangement of information carriers provided that are operatively connected to a fixed sensor and the drive shaft of the motor is also equipped with a speed sensor, wherein in a comparison circuit a difference between the as Convert the speed measurements of the rotor and the drive shaft Signals are made with the aim of the state of attachment of the rotor on the drive shaft and changes in this condition can be detected close.
  • a laboratory centrifuge is known from EP 2 629 370 A1, which can be operated by means of a positive locking device and a controller braking and locking the rotor allows, with the aim of its suitability for interaction with a robot-like device.
  • the shaft of the rotor is in with a disc non-rotatable connection, in the circumference of which a notch is formed which leads to the Interaction with a locking bolt is determined, which is between a locking position, in which there is an engagement with this notch and one Unlocking position, in which this engagement is released, is movable.
  • a locking of the two diametrically opposite receptacles for separation vessels having rotor takes place with the proviso that this first is braked to a lower speed, when it reaches a Switching operation is triggered, the transfer of the locking device in triggers the locking position, whereupon the locking bolt into one Position is advanced, in which it is when reaching the mentioned notch comes into place.
  • the concept of this well-known laboratory centrifuge is not can be seen how defined angular positions of the rotor can be determined after the braking process only on reaching a lower speed of the rotor is directed for automatic locking of the above Locking bolt is suitable.
  • the object of the invention is a laboratory centrifuge of the type described at the outset in such a way that they are suitable for Robot-like handling devices is suitable that a locking of the Assume the rotor in defined angular positions.
  • This task has been solved in such a laboratory centrifuge by the characteristics of the labeling part of claim 1.
  • a positive locking device is provided, via which the rotor can be locked in a defined angular position.
  • This The angle of rotation position is expediently set up such that it is used for Cooperation with a robot-like handling device suitable is.
  • the locking process is by means of the centrifuge assigned anyway Control performed. According to the invention, this contains information about the speed of the rotor and - on the evaluation of the resulting from the detection or scanning of the signal pattern resulting in signal carriers - also information available via the current angular position of the rotor, with this information the braking process and - with the participation of Locking device also trigger the lock.
  • the mechanical constructive structure of the locking device is extremely simple, largely using components that are used in a conventional laboratory centrifuge drive are available anyway.
  • the features of claim 4 are to further specify the arrangement the actuator in a laboratory centrifuge.
  • the anyway existing information carrier for the signal body simultaneously as Carrier of the holes is used, which is part of the used according to the invention.
  • Form locking devices results in a particularly simple Structure in which the most extensive use of existing components given is.
  • the signal carriers can according to the features of claim 5 different physical principles of action, whereby for the use in connection with the subject of the invention only one property what is essential is the suitability for generating information regarding the instantaneous angular position of the rotor, there this information as part of the centrifuge control to initiate the Locking process is needed.
  • the invention further relates to a method for operating an inventive Laboratory centrifuge, which is based on the task, the locking process and in particular the locking position is safe and reproducible Way to perform.
  • This task is solved with such a method by the features of the characterizing part of claim 6.
  • the drive motor of a laboratory centrifuge is designated, the Axis 2 extends vertically and at its upper end with a Centrifugal rotor 3, which is only indicated in the drawing, is connected.
  • the system of rotor 3 and drive motor 1 is also not in the drawing shown manner arranged within a housing oscillatable.
  • the rotor 3 carries in a known manner in its peripheral area a series of interchangeably arranged vessels that are used to hold by centrifugation in components of different densities certain fabrics are set up, the housing continues to do so can be designed that the process of centrifuging under selectable thermal conditions can expire. This is said to will not be discussed in more detail below.
  • At 4 is a disc-like, with the centrifuge rotor in fixed Connected, arranged rotationally symmetrical to axis 2
  • Designated information carrier which among other things intended for rotor identification and is set up.
  • the rotor 3 is replaceable Way in connection with the drive motor 1 and it is everyone Rotor each assigned rotor-specific maximum speeds that are being considered the comparatively high speeds with which these rotors are operated for safety reasons allowed to.
  • the information carrier is on its bottom 5 with a contactlessly scanned, for example magnetic Provide coding, which in connection with a parent Controlling the commissioning of the laboratory centrifuge the maximum permissible speed.
  • the information carrier 4 is on one first pitch circle 6 with the radius R2 with a distribution of individual Magnetic body 7 provided, which according to predetermined Angular positions are located along this pitch circle 6.
  • the magnetic body can be of the same polarity, so that it all that matters is their distribution along the pitch circle - they However, they can also be of different polarity in a defined manner his.
  • an electromagnetic scanning system also comes for example an optical one, on light passage or System based on light reflection. This is said to not be discussed in more detail. It is only essential that a bit pattern is formed by the input signal, which at least the maximum permissible speed of the rotor used in the input circuit of the transformer.
  • the speed of the drive motor 1 is contactless scanning speed sensor, for example a tachometer generator referred to, also in connection with the control mentioned stands.
  • a tachometer generator referred to, also in connection with the control mentioned stands.
  • the output side an electrical measurement signal corresponding to the measured speed generated.
  • FIG. 3 and 4 are components that with those of FIG. 1st and 2 match, numbered accordingly, so that on a related repeated description can be omitted.
  • the essential feature of the actuating device used in each case is a Drive system for transferring the locking bolt 11 between the above Positions.
  • This drive system can work in both directions be effective - however, it can also be one-way spring loaded Act system so that one of the two positions is through the restoring force of a spring is defined. It can be a Electromechanical, but also a pressure-operated drive system act.
  • 3 and 4 is an example of an electromechanical one trained actuator 13 'shown, in which the movement of the locking bolt 11 is generated by means of a lever 15.
  • the distribution of the magnetic body 7 along the pitch circle due to the fixed angular relationship between these magnetic bodies on the one hand and the insertion or Mounting positions of the vessels of the rotor also include the angle of rotation position the vessels are encoded. This in turn opens up a particularly advantageous one Possibility of zeroing the rotor in a simple and in particular reproducible to find with high positioning accuracy and if necessary, stop the rotor in this position and lock.
  • the bit pattern according to FIG. 5 is continuously monitored as part of a higher-level control system, and when the rotor is to be stopped in the 0 ° position, braking is first carried out to a defined minimum speed v u , whereupon by means of the Actuating device 13 of the locking bolt 11 is extended and triggers the standstill of the rotor as a result of snapping into the next bore 10.
  • This position can be the 0 ° position, however equally also around the 90 ° position, the 180 ° position, etc.
  • the number these locking positions correspond to the number of insertion or hanging positions the vessels of the rotor.
  • a laboratory centrifuge equipped in this sense is special Dimensions for interaction with robot-like handling devices suitable, for example, when it comes to the task of a certain one Take the vessel from the mounting position of the rotor and for this process a defined position of this vessel is to be provided.
  • the centrifuge equipped in the above sense can be controlled accordingly that the rotor is braked to a standstill and it is locked that a certain vessel is in the zero position or another defined angular position and for a Removal from the rotor by means of a robot-like device for Available.
  • the latter facility can thus do so trained or controlled that only a certain, centrifuge-specific removal position must be observed, which the movement of the robot-like device is simplified.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich eine Laborzentrifuge entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Laborzentrifugen werden beispielsweise im medizinisch-pharmazeutischen Bereich eingesetzt und dienen der Zerlegung von Stoffgemischen nach Maßgabe der unterschiedlichen Dichte ihrer Komponenten, wobei das Trennverfahren in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu behandelnden Stoffe unter definierten thermischen Bedingungen abläuft. Diese Stoffe werden zur Durchführung des Verfahrens in einzelne Gefäße eingebracht, die ihrerseits in vorbereitete Aufnahmen des Rotors eingesetzt werden, aus denen sie nach Durchführung des Verfahrens auch wieder entnommen werden. Der Rotor steht mit einem Antriebsmotor in Verbindung und ist zusammen mit diesem innerhalb eines Gehäuses schwingfähig angeordnet.
Aus der DE 195 00 133 A1 ist eine Laborzentrifuge bekannt, die aus einem im peripheren Bereich mit Aufnahmen für auswechselbar angeordnete, ein zu behandelndes Stoffgemisch aufnehmende Gefäße versehenen Rotor und einem Antriebsmotor ausgerüstet ist, welche in einem Gehäuse schwingfähig aufgenommen sind, wobei dem Antriebsmotor eine Steuerung zugeordnet ist. Der Rotor ist mit einer berührungslos abtastbaren Anordnung von Informationsträgem versehen, die mit einem ortsfesten Sensor in Wirkverbindung stehen und es ist ferner die Antriebswelle des Motors mit einem Drehzahlgeber ausgerüstet, wobei in einer Vergleichsschaltung eine Differenzbildung zwischen den als Drehzahlmesswerten jeweils des Rotors und der Antriebswelle umgerechneten Signale erfolgt, und zwar mit dem Ziel, dem Befestigungszustand des Rotors auf der Antriebswelle zu kontrollieren und Veränderungen dieses Zustands erkennbar zu machen.
Im Zuge einer fortschreitenden Automatisierung industrieller Arbeitsabläufe besteht auch ein Bedürfnis, die Vorgänge des Einsetzens von Gefäßen in die Rotoren von Laborzentrifugen sowie des Entnehmens von Gefäßen aus diesen Rotoren unter Verwendung von Industrierobotern oder ähnlichen mechanisierten und programmgesteuerten Handhabungseinrichtungen durchzuführen. Diese Vorgänge setzen koordinierte Bewegungen, insbesondere Haltepunkte der Bewegungsbahn einer Handhabungseinrichtung einerseits und des Standortes sowie der Drehwinkelposition des Rotors andererseits voraus, um für die Vorgänge des Ergreifens eines Gefäßes sowie des unmittelbaren Einsetzens reproduzierbare Ausgangslagen bereitzustellen. Aus Kostengründen sollten die hierbei einzusetzenden Systeme sowie die durchzuführenden Bewegungen so einfach wie möglich gehalten werden.
Aus der EP 2 629 370 A1 ist eine Laborzentrifuge bekannt, die mittels einer formschlüssig wirksamen Arretiereinrichtung und einer Steuerung ein Abbremsen und Arretieren des Rotors ermöglicht, und zwar mit dem Ziel, dessen Eignung für ein Zusammenwirken mit einer roboterähnlichen Einrichtung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck steht die Welle des Rotors mit einer Scheibe in drehfester Verbindung, in deren Umfang eine Kerbe eingeformt ist, die zum Zusammenwirken mit einem Sperrriegel bestimmt ist, der zwischen einer Verriegelungsstellung, in der ein Eingriff mit dieser Kerbe gegeben ist und einer Entriegelungsstellung, in der dieser Eingriff gelöst ist, bewegbar ist. Ein Arretieren des zwei einander diametral gegenüberliegende Aufnahmen für Trenngefäße aufweisenden Rotors findet mit der Maßgabe statt, dass dieser zunächst bis auf eine untere Geschwindigkeit abgebremst wird, bei deren Erreichen ein Schaltvorgang ausgelöst wird, der die Überführung der Arretiereinrichtung in die Verriegelungsstellung auslöst, woraufhin der Sperrriegel bis in eine solche Stellung hin vorgeschoben wird, in der es bei Erreichen der genannten Kerbe zum Einrasten kommt. Dem Konzept dieser bekannten Laborzentrifuge ist nicht entnehmbar, wie definierte Winkelpositionen des Rotors feststellbar sind, nachdem das Abbremsverfahren lediglich auf das Erreichen einer unteren Drehzahl des Rotors gerichtet ist, die für ein automatisches Einrasten des genannten Sperrriegels geeignet ist.
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, eine Laborzentrifuge der eingangs bezeichneten Art dahingehend auszugestalten, dass diese für roboterähnliche Handhabungseinrichtungen geeignet ist, die ein Arretieren des Rotors in definierten Winkelpositionen voraussetzen. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Laborzentrifuge durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Es ist eine formschlüssig wirksame Arretiereinrichtung vorgesehen, über welche der Rotor in einer definierten Drehwinkelposition feststellbar ist. Diese Drehwinkelposition ist zweckmäßigerweise derart eingerichtet, dass sie zum Zusammenwirken mit einer roboterartigen Handhabungseinrichtung geeignet ist. Der Arretiervorgang wird mittels der, der Zentrifuge ohnehin zugeordneten Steuerung durchgeführt. In dieser stehen erfindungsgemäß Informationen über die Drehzahl des Rotors und - über die Auswertung des sich aus der Erfassung bzw. Abtastung der Signalträger ergebenden Signalmusters - auch Informationen über die augenblickliche Drehwinkelposition des Rotors zur Verfügung, wobei mit diesen Informationen der Bremsvorgang und - unter Mitwirkung der Arretiereinrichtung auch die Arretierung ausgelöst werden. Der mechanisch konstruktive Aufbau der Arretiereinrichtung gestaltet sich außerordentlich einfach, wobei weitestgehend von Bauelementen Gebrauch gemacht wird, die bei einem herkömmlichen Laborzentrifugenantrieb ohnehin vorhanden sind. Dies bedeutet, dass sich der technische Aufwand zum Nachrüsten einer Laborzentrifuge im erfindungsgemäßen Sinne verhältnismäßig einfach gestaltet. Die formschlüssige Arretierung gewährleistet eine besonders stabile und eindeutig reproduzierbare Stillstandsposition des Rotors, welches für ein Zusammenwirken mit einer roboterähnlichen Handhabungseinrichtung wesentlich ist. Eine Drehwinkelsteuerung unter Verwendung eines Schrittmotors bzw. eines Inkrementalgebers würden demgegenüber in jeder Hinsicht wesentlich aufwendiger ausfallen.
Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf die nähere Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung gerichtet. Diese ist in jedem Fall ein motorisch betätigbares Element, dessen wesentliche Komponenten aus einem Arretierbolzen und einem diesem zugeordneten Antrieb bestehen, wobei der Arretierbolzen zum Zusammenwirken mit einer Bohrung oder einer Ausnehmung bestimmt ist und wobei die Bohrung und die Betätigungseinrichtung jeweils auf relativ zueinander bewegten Teilen angeordnet sind. Die Art der Bewegungsübertragung auf den Arretierbolzen, der zwischen einer Verriegelungsposition, in welcher er sich im Eingriff mit der genannten Bohrung befindet und einer Entriegelungsposition bewegbar ist, in welcher ein solcher Eingriff nicht gegeben ist, kann grundsätzlich beliebig vorgenommen werden. Wesentlich ist, daß die Bohrungen oder die mit diesen vergleichbaren Ausnehmungen jeweils mit den Drehwinkelpositionen der Gefäße identisch sind, die die, durch Zentrifugieren zu behandelnden Stoffe aufnehmen. Indem somit der Rotor in solchen Drehwinkelpositionen arretierbar ist, befindet sich stets ein bestimmtes Gefäß in einer solchen Drehwinkelposition, die im Zugriffsbereich der roboterartigen Handhabungseinrichtung liegt.
Die Merkmale des Anspruchs 4 sind auf die weitere Konkretisierung der Anordnung der Betätigungseinrichtung bei einer Laborzentrifuge gerichtet. Indem der ohnehin vorhandene Informationsträger für die Signalkörper gleichzeitig als Träger der Bohrungen verwendet wird, die einen Teil der erfindungsgemäß eingesetzten Arretierungseinrichtungen bilden, ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, bei dem eine weitestgehende Nutzung ohnehin vorhandener Bauelemente gegeben ist. Gleiches gilt für die Anordnung der Betätigungseinrichtung als solcher, die ebenfalls an einem Bauteil angebracht sind, welches ohnehin vorhanden ist und zur Anbringung der mit den Signalträgern zusammenwirkenden Übertrager dient.
Die Signalträger können entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 nach unterschiedlichen physikalischen Wirkungsprinzipien gestaltet sein, wobei für die Verwendung in Verbindung mit dem Erfindungsgegenstand nur eine Eigenschaft wesentlich ist, nämlich die Tauglichkeit zur Generierung von Informationen betreffend die augenblickliche Drehwinkelposition des Rotors, da diese Information im Rahmen der Zentrifugensteuerung zur Einleitung des Arretierungsvorgangs benötigt wird.
Die Erfindung betrifft femer ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Laborzentrifuge, welchem die Aufgabe zugrunde liegt, den Arretierungsvorgang und insbesondere die Arretierungsposition sicher und in reproduzierbarer Weise durchzuführen. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 6.
Mit Beginn der Auslösung des Arretierungsvorgangs wird zunächst eine Abbremsung mittels des Antriebsmotors durchgeführt, und zwar bis zum Erreichen einer unteren Geschwindigkeit vu. Es ist dies eine solche Geschwindigkeit, bei deren Erreichen mittels der Betätigungseinrichtung der Verriegelungsbolzen in Richtung auf seine Verriegelungsposition hin bewegt wird, wobei er in schleifender Anlage an den Rotor gelangen kann und bei Erreichen der, der endgültigen Drehwinkelposition zugeordneten Bohrung in diese einrasten kann. Um einen einwandfreien Verrastungszustand festzustellen wird erfindungsgemäß nach erfolgtem Einrasten über die Steuerung automatisch ein Wiederanfahren des Antriebsmotors versucht und auf diesem Wege der endgültige Arretierungszustand sichergestellt, wobei davon ausgegangen wird, dass sich ein nicht einwandfreier Verrastungszustand infolge eines Wiederanfahrversuchs des Antriebsmotors lösen würde. Durch diese Maßnahme ist somit die endgültige Verrastungsposition des Rotors gesichert und es kann ein, diesen Zustand beschreibendes Signal dazu benutzt werden, um entsprechende Zustellbewegungen der genannten Handhabungseinrichtung auszulösen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die zeichnerisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht des Antriebsabschnitts einer Laborzentrifuge;
  • Fig. 2 eine Schnittansicht des Antriebsabschnitts entsprechend einer Ebene II-II der Fig. 1;
  • Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht des Antriebsabschnitts einer Laborzentrifuge;
  • Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht des Antriebsabschnitts in teilweiser Schnittdarstellung gemäß Fig. 3;
  • Fig. 5 eine, die Erkennung der Nullstellung des Rotors erläuternde Grafik.
    • Mit 1 ist in Fig. 1 der Antriebsmotor einer Laborzentrifuge bezeichnet, dessen Achse 2 sich vertikal erstreckt und der an seinem oberen Ende mit einem zeichnerisch lediglich angedeuteten Zentrifugenrotor 3 in Verbindung steht. Das System aus Rotor 3 und Antriebsmotor 1 ist in zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellter Weise innerhalb eines Gehäuses schwingfähig angeordnet.
    Der Rotor 3 trägt in an sich bekannter Weise in seinem peripheren Bereich eine Reihe von auswechselbar angeordneten Gefäßen, die zur Aufnahme von durch Zentrifugation in Komponenten unterschiedlicher Dichte bestimmte Stoffe eingerichtet sind, wobei das Gehäuse weiterhin dahingehend ausgestaltet sein kann, daß der Prozeß des Zentrifugierens unter wählbaren thermischen Bedingungen ablaufen kann. Hierauf soll jedoch im folgenden nicht näher eingegangen werden.
    Mit 4 ist ein scheibenartiger, mit dem Zentrifugenrotor in fester Verbindung stehender, zu der Achse 2 rotationssymmetrisch angeordneter Informationsträger bezeichnet, der u.a. zur Rotoridentifikation bestimmt und eingerichtet ist. Der Rotor 3 steht in auswechselbarer Weise mit dem Antriebsmotor 1 in Verbindung und es sind einem jeden Rotor jeweils rotorspezifische Höchstdrehzahlen zugeordnet, die in Anbetracht der vergleichsweise hohen Drehzahlen, mit denen diese Rotoren betrieben werden, aus Sicherheitsgründen nicht überschritten werden dürfen. Zu diesem Zweck ist der Informationsträger auf seiner Unterseite 5 mit einer berührungslos abtastbaren, beispielsweise magnetischen Kodierung versehen, welche in Verbindung mit einer übergeordneten Steuerung bei der Inbetriebnahme der Laborzentrifuge die Feststellung der jeweils höchstzulässigen Drehzahl ermöglicht.
    Zum Zweck der Rotoridentifikation ist der Informationsträger 4 auf einem ersten Teilkreis 6 mit dem Radius R2 mit einer Verteilung einzelner Magnetkörper 7 versehen, die sich nach Maßgabe vorherbestimmter Winkelstellungen entlang dieses Teilkreises 6 befinden. Sie erzeugen bei einer vollen Umdrehung des Informationsträgers um die Achse 2 im Eingangskreis einer mit dem Gehäuse des Antriebsmotors 1 in fester Verbindung stehenden, einen geringen Abstand zu dem Informationsträger, insbesondere den Magnetkörpern 7 aufweisenden induktiven Übertrager 8 ein elektrisches Signal, welches nach entsprechender elektronischer Aufbereitung den in Fig. 5 gezeigten Verlauf aufweisen kann.
    Die Magnetkörper können hierbei von gleicher Polarität sein, so daß es lediglich auf deren Verteilung entlang des Teilkreises ankommt - sie können jedoch auch in definierter Weise von unterschiedlicher Polarität sein. Anstelle eines elektromagnetisch wirksamen Abtastsystems kommt auch beispielsweise ein optisches, auf Lichtdurchgang oder Lichtreflexion basierendes System in Betracht. Hierauf soll jedoch nicht näher eingegangen werden. Wesentlich ist insoweit lediglich, daß durch das Eingangssignal ein Bitmuster gebildet wird, welches zumindest die höchst zulässige Drehzahl des jeweils eingesetzten Rotors im Eingangskreis des Übertragers darstellt.
    Mit 9 ist ein weiterer, koaxial zu der Achse 2 verlaufender Teilkreis innerhalb des Teilkreises 6 bezeichnet, der in der 0°, der 90°, der 180° und der 270° Stellung mit Bohrungen 10 versehen ist. Es sind dies Arretierbohrungen, die zum Zusammenwirken mit einem Arretierbolzen 11 bestimmt sind, der mittels einer, im folgenden noch zu beschreibenden Betätigungseinrichtung zwischen einer, in eine Bohrung 10 eingeschobenen, somit die Drehung des Rotors arretierenden und einer, aus der Bohrung 10 zurückgezogenen, somit eine Drehung des Rotors freigebenden Position motorisch verschiebbar angeordnet ist.
    Mit 12 ist eine weitere, sich koaxial zu der Achse 2 erstreckende, jedoch mit dem Gehäuse des Antriebsmotors 1 in fester Verbindung stehende Lagerplatte bezeichnet, auf der neben dem Übertrager 8 auch eine Betätigungseinrichtung 13 für den Arretierbolzen 11 befestigt ist. Sowohl der Übertrager 8 als auch die Betätigungseinrichtung 13 stehen in zeichnerisch nicht näher dargestellter Weise mit einer übergeordneten Steuerung in Verbindung.
    Schließlich ist mit 14 ein die Drehzahl des Antriebsmotors 1 berührungslos abtastender Drehzahlgeber, zum Beispiel ein Tachogenerator bezeichnet, der ebenfalls mit der genannten Steuerung in Verbindung steht. Es kommt hier jedoch auch jede sonstige, vorzugsweise berührungslos wirkende Drehzahlmeßeinrichtung in Betracht, die ausgangsseitig ein der gemessenen Drehzahl entsprechendes elektrisches Meßsignal erzeugt.
    In den Fig. 3 und 4 sind Bauelemente, die mit denjenigen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen, entsprechend beziffert, so daß auf eine diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
    Wesensmerkmal der jeweils eingesetzten Betätigungseinrichtung ist ein Antriebssystem zur Überführung des Arretierbolzens 11 zwischen den genannten Positionen. Dieses Antriebssystem kann in beiden Richtungen wirksam sein - es kann sich jedoch auch um ein in einer Richtung federbelastetes System handeln, so daß eine der beiden Positionen durch die Rückstellkraft einer Feder definiert wird. Es kann sich um ein elektromechanisches, jedoch auch um ein druckmittelbetätigtes Antriebssystem handeln.
    Lediglich beispielhaft ist in den Fig. 3 und 4 eine elektromechanisch ausgebildete Betätigungseinrichtung 13' gezeigt, bei welcher die Bewegung des Arretierbolzens 11 mittels eines Hebels 15 erzeugt wird.
    Erfindungswesentlich ist nunmehr, daß durch die Verteilung der Magnetkörper 7 entlang des Teilkreises aufgrund der festen Winkelbeziehung zwischen diesen Magnetkörpern einerseits und dem Einsetz- bzw. Einhängepositionen der Gefäße des Rotors auch die Drehwinkelposition der Gefäße kodiert ist. Dies wiederum eröffnet eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, eine Nullstellung des Rotors in einfacher und insbesondere reproduzierbarer Weise bei hoher Positioniergenauigkeit aufzufinden und im Bedarfsfall den Rotor in eben dieser Stellung anzuhalten und zu arretieren.
    Zu diesem Zweck wird das Bitmuster gemäß Fig. 5 laufend im Rahmen einer übergeordneten Steuerung überwacht, wobei dann, wenn der Rotor in der 0°-Stellung angehalten werden soll, zunächst eine Abbremsung bis auf eine definierte Mindestgeschwindigkeit vu vorgenommen wird, woraufhin mittels der Betätigungseinrichtung 13 der Arretierbolzen 11 ausgefahren wird und infolge eines Einrastens in der jeweils nächsten Bohrung 10 den Stillstand des Rotors auslöst. Die Mindestgeschwindigkeit vu, der Zeitpunkt des Auslösens der Bremsung und die Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 13, 13' werden in einer durch die genannte Steuerung zeitlich koordinierten Weise vollzogen, wobei ferner nach erfolgtem Einrasten anhand eines blockierten Weiterdrehversuchs ein sicherer Arretierungszustand des Rotors gesichert ist.
    Es kann sich bei dieser Position um die 0°-Stellung handeln, jedoch gleichermaßen auch um die 90°-Stellung, die 180°-Stellung usw. Die Zahl dieser Arretierpositionen entspricht der Zahl der Einsetz- bzw. Einhängepositionen der Gefäße des Rotors.
    Eine in diesem Sinne ausgerüstete Laborzentrifuge ist im besonderen Maße zum Zusammenwirken mit roboterartigen Handhabungseinrichtungen geeignet, wenn es beispielsweise um die Aufgabe geht, ein bestimmtes Gefäß der Einhängeposition des Rotors zu entnehmen und für diesen Vorgang eine definierte Position eben dieses Gefäßes bereitzustellen ist. Die in obigem Sinne ausgerüstete Zentrifuge kann dahingehend gesteuert werden, daß der Rotor mit der Maßgabe bis zum Stillstand abgebremst und arretiert ist, daß sich ein bestimmtes Gefäß in der Nullstellung bzw. einer sonstigen definierten Winkelstellung befindet und für eine Entnahme aus dem Rotor mittels einer roboterartigen Einrichtung zur Verfügung steht. Letztgenannte Einrichtung kann somit dahingehend ausgebildet bzw. gesteuert werden, daß lediglich eine bestimmte, zentrifugenspezifische Entnahmeposition beachten werden muß, welches die Bewegung der roboterartigen Einrichtung vereinfacht.
    Durch den formschlüssigen Eingriff des Arretierungsbolzens in der genannten Bohrung des Informationsträgers ist eine stabile Arretierungsposition gegeben, welche auch bei ungenauen Bewegungssteuerung der roboterartigen Einrichtung nicht verändert wird, so daß ein sicheres Ergreifen und Entnehmen des jeweiligen Gefäßes möglich ist.

    Claims (6)

    1. Laborzentrifuge, bestehend aus einem im peripheren Bereich mit Aufnahmen für auswechselbar angeordnete, ein zu behandelndes Stoffgemisch aufnehmende Gefäße versehenen Rotor (3) und einem Antriebsmotor (1), welche beide in einem Gehäuse schwingfähig aufgenommen sind, wobei dem Antriebsmotor (1) eine Steuerung zugeordnet ist, wobei dem Rotor (3) eine formschlüssig wirksame Arretiereinrichtung zugeordnet ist, die mit der Steuerung in Wirkverbindung steht und wobei die Steuerung ausgehend von der Drehzahl des Antriebsmotors (1) zum Abbremsen und zum Arretieren des Rotors (3) mittels der Arretiereinrichtung in definierten Winkelpositionen bestimmt und eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) mit einer Anordnung von berührungslos erfassbaren Signalträgern versehen ist, die zum Zusammenwirken mit einem Übertrager (4) bestimmt sind, der mit der Steuerung in Verbindung steht, dass die Signalkörper entlang eines Teilkreises (6) um die Achse (2) des Rotors (3) angeordnet sind, dass über eine Abtastung der Signalkörper ein Signalmuster generierbar ist, welches neben der höchst zulässigen Drehzahl des eingesetzten Rotors (3) auch Informationen über die augenblickliche Winkelposition des Rotors (3) enthält und dass die Steuerung zum Abbremsen und Arretieren des Rotors (3) nach Maßgabe der erfassten Winkelpositionen eingerichtet ist.
    2. Laborzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiereinrichtung aus einer vorzugsweise an dem Antriebsmotor (1) angebrachten, einen Arretierbolzen (11) aufweisenden Betätigungseinrichtung (13, 13') besteht, dem Bohrungen (10) oder vergleichbare, zum Zusammenwirken mit dem Arretierbolzen (11) geeignete Ausnehmungen des Rotors (3) oder eines mit dem Rotor (3) in fester Verbindung stehenden Bauteils gegenüberliegend angeordnet sind.
    3. Laborzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (10) entlang eines Teilkreises (9) um die Achse (2) des Rotors (3) angeordnet sind und daß den Winkelpositionen der Bohrungen (10) entlang dieses Teilkreises (9) jeweils Winkelpositionen der Aufnahmen jeweils wenigstens eines Gefäßes entsprechen.
    4. Laborzentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (10) und die Signalträger in bzw. an einem kreisscheibenartigen, mit dem Rotor (3) in fester Verbindung stehenden Informationsträger (4) angeordnet sind und daß der wenigstens eine, den Signalträgem zugeordnete Übertrager sowie die Betätigungseinrichtung (13, 13') durch eine, an dem Gehäuse des Antriebsmotors (1) angeordnete, dem Informationsträger (4) mit geringem Abstand gegenüberliegende Lagerplatte (12) gehalten sind.
    5. Laborzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalträger in an sich bekannter Weise durch Magnetkörper (7) oder optisch wirksame lichtdurchlässige oder lichtreflektierende Elemente gebildet werden und daß der Übertrager dementsprechend als induktiv wirksames oder als ein zum Lichtempfang eingerichtetes Element ausgebildet ist.
    6. Verfahren zum Arretieren des Rotors (3) einer Laborzentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5 in wählbaren, jeweils den Aufnahmen der Gefäße entsprechenden Winkelpositionen, wobei ausgehend von dem Messwert der Drehzahl des Rotors (3) eine Abbremsung bis auf eine untere Geschwindigkeit vu eingeleitet wird und wobei nach Erreichen der unteren Geschwindigkeit vu mittels der Betätigungseinrichtung der Arretierbolzen (11) bis in eine solche Stellung in Richtung auf seine Verriegelungsstellung hin verschoben wird, in der bei Erreichen der jeweiligen Bohrung (10) ein Einrasten ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbremsung ferner, ausgehend von den über die Signalträger gegebenen Winkelpositionen erfolgt und dass die Verrastungsposition des Arretierbolzens (11) durch einen mittels der Steuerung eingeleiteten Wiederanfahrversuch des Antriebsmotors (1) überprüft wird.
    EP97117570A 1997-02-22 1997-10-10 Laborzentrifuge Expired - Lifetime EP0861689B1 (de)

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