WO2022033940A1 - Laborgerät mit stützmechanismus für deckel - Google Patents

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WO2022033940A1
WO2022033940A1 PCT/EP2021/071795 EP2021071795W WO2022033940A1 WO 2022033940 A1 WO2022033940 A1 WO 2022033940A1 EP 2021071795 W EP2021071795 W EP 2021071795W WO 2022033940 A1 WO2022033940 A1 WO 2022033940A1
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WO
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cover
support mechanism
laboratory
lid
laboratory device
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/071795
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Danilo DRÖSE
Philipp Helle
Christoph KNOSPE
Original Assignee
Eppendorf Ag
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 Eppendorf Ag filed Critical Eppendorf Ag
Publication of WO2022033940A1 publication Critical patent/WO2022033940A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids

Definitions

  • the invention relates to the technical field of laboratory equipment such as centrifuges and more specifically laboratory centrifuges.
  • the invention relates to a solution for supporting lids of such laboratory equipment.
  • the covers usually serve to delimit a space in the device that is used to hold samples and to close it off from the outside world. In order to be able to arrange the samples in this space and to be able to remove them from it, the covers can be opened and closed.
  • Laboratory devices are used for various purposes, in particular in medical contexts or generally for the preparation and/or storage of chemical and/or biological samples.
  • Examples of laboratory equipment are refrigerators (especially freezers or ultra-low freezers for temperatures from -50 °C and below), shakers and (laboratory) centrifuges. All of these devices can generally be operated manually.
  • Laboratory centrifuges and shakers are typically placed on tables.
  • a laboratory centrifuge is also understood here accordingly to mean table centrifuges.
  • laboratory devices are devices which, in terms of their type, size and range of services, are suitable for use in laboratories and in particular for manual operation (in particular manual sampling and addition).
  • Centrifuges as an example of laboratory equipment, are generally used to separate components of mixtures centrifuged in a container or rotor space, utilizing mass inertia. This results in high rotation speeds.
  • Laboratory centrifuges are centrifuges whose centrifuge rotors work at preferably at least 3,000, preferably at least 10,000, in particular at least 15,000 revolutions per minute and mostly on workstations that are higher than the floor, e.g. B. tables are placed.
  • Laboratory centrifuges (hereinafter also simply referred to as centrifuges) typically have a rotor space in which a rotor is recorded. Samples (in particular sample vessels with sample material contained therein) can be held therein for the purpose of rotating together.
  • the rotor is accelerated to several thousand revolutions per minute by a drive unit.
  • the laboratory centrifuge in particular a treatment device of the laboratory centrifuge, preferably has at least one heating/cooling device with which the temperature of the at least one sample arranged in the rotor can be controlled and/or regulated. Air cooling without a separate cooling device is also possible.
  • the laboratory centrifuge, in particular the treatment device of the laboratory centrifuge preferably has a timer device with which the time parameters of the rotation or temperature setting can be controlled.
  • a centrifuge can carry out a separation process in which, in particular, the components of suspensions, emulsions and/or gas mixtures are separated.
  • the device-controlled treatment of the at least one sample taken corresponds to a rotation treatment to which the at least one sample is subjected.
  • Possible parameters, in particular program parameters, in particular user parameters, which are used to influence a rotation treatment define in particular a temperature of the laboratory centrifuge, a rotation speed of the laboratory centrifuge, a time parameter of the rotation or temperature setting and/or at least one process parameter that defines the process, in particular the sequence , influences or defines a rotation program consisting of several rotation steps.
  • the temperature of the laboratory centrifuge can in particular be at least one temperature inside the at least one rotor, in particular at least one temperature of at least one sample.
  • Shakers as a further example of laboratory equipment are used to mix samples, for which e.g. an often level support performs oscillating two-dimensional movements (e.g. in so-called flat-bed shakers).
  • the laboratory devices In order to be able to place a laboratory device on a work table, the laboratory devices have in particular a form factor and/or external dimensions of preferably less than 1 m ⁇ 1 m ⁇ 1 m. Your installation space is therefore limited. The device depth is preferably limited to a maximum of 70 cm.
  • laboratory centrifuges are also known which are designed as upright centrifuges and in particular have a height of 1 m to 1.5 m in order to be able to place them on the floor of a room.
  • the laboratory can in particular be a chemical, biological, biochemical, medical, pharmaceutical, food technology and/or forensic laboratory. Such laboratories are used for research and/or analysis of laboratory samples, but can also be used to manufacture products using laboratory samples or to produce laboratory samples.
  • the receiving space of a laboratory device can usually be closed with a lid.
  • the cover primarily serves to thermally insulate a sample receiving space from the environment.
  • the cover can also be referred to as a door or form a door and/or be pivotable about a vertical axis of rotation in the manner of a door.
  • the lid of a laboratory instrument is oriented horizontally in its closed position and at an angle to a horizontal plane in an open position.
  • the cover typically has a rotary bearing or a pivot axis, which accordingly runs horizontally.
  • a vertical pivot axis is also possible, for example on the covers (or doors) of refrigerators.
  • the invention is not limited to certain types of lid openings or orientations of rotation axes.
  • their use in the case of covers that open about non-vertical axes of rotation is particularly advantageous, since the influences of the weight of the cover are more pronounced there and can be reliably compensated for with the solution presented here.
  • the operator usually has to open the lid manually to take samples (or also to load samples). It is known to support the cover by means of a spring element, in particular a torsion spring or gas pressure spring.
  • the spring forces generated by this are usually deliberately designed to be high in order to hold the lid securely in a maximum open position. This results in correspondingly high closing forces that have to be applied by the operator in order to be able to close the lid again manually. If objects or limbs are inadvertently caught during the closing borrowed are clamped, this results in corresponding damage and injury risks. Also, applying such high forces is uncomfortable when the operator is holding samples taken at the same time.
  • the task therefore arises of reliably improving the ease of use of laboratory devices, in particular with regard to the handling of a lid of such laboratory devices.
  • a solution for holding the lid of a laboratory device is proposed, which is hard-wearing and reliable. It is also characterized by a limited installation space. Advantageously, it also allows the lid to be held in several, and particularly preferably in all, open positions or angular positions. In particular, it was recognized that the ease of use can be improved in particular if the number of equilibrium positions in which the weight of the lid can be compensated for by a support mechanism is increased.
  • a suitable support mechanism is disclosed for this purpose, which is characterized in particular by an advantageous interaction of deformable spring elements and rigid mechanical elements coupled thereto. By selecting the dimensions of the mechanical elements and/or the properties of the spring elements, the support mechanism is advantageously set up to support the open cover in any open positions, ie to generate any number of equilibrium positions.
  • open position, position and angular position are used interchangeably with respect to the lid. They each denote a state in which the lid was deflected, starting from a closed and usually horizontal position (which can correspond to an angle of 0°), typically by pivoting vertically upwards about a horizontal spatial axis. This can correspond to an increase in angle.
  • the lid can be opened to an upright position (ie, vertical orientation). This can correspond to an opening angle of 90°.
  • the range of movement of the lid can therefore be, for example, 0° (closed) to at least 60° (open) or at least 90° (upright position).
  • One half of the movement spectrum can therefore be understood to mean, for example, an angular range comprising 45°, which can lie anywhere within the range from 0° to 90°.
  • the angle or the angular position between a cover side that faces the device and/or receiving space and the receiving space and/or a cover support surface of the device can be measured.
  • the angle around the pivot axis can be measured.
  • the closed state can also correspond to an angular position of 0°.
  • the opening can be continued until the lid is at an angle of 90° or more to a support plane and/or longitudinal section plane or opening plane of the receiving space, for example.
  • a laboratory device and particularly preferably a laboratory centrifuge, a shaker or a laboratory refrigerator is proposed, with a cover (in particular for closing a rotor space) and a support mechanism (or, in other words, a support gear) connected thereto (in particular mechanically), the support mechanism has: a rotatably mounted rocker element (or, to put it another way, a lever element), which can be rotated as the lid is opened,
  • At least one elastically deformable spring element which is elastically deformable in accordance with a rotation of the rocker element while generating a spring force, so that the support mechanism is set up as a result of the spring force that can be generated to hold the lid in an open position.
  • the cover in a closed position can be oriented essentially horizontally, that is to say perpendicular to a vertical spatial axis along which a gravitational force acts.
  • the rotor chamber is accessible from above from the perspective of the operator, ie it is open at the top. All directional information can refer to an operational positioning of the laboratory device, for example when it is placed on a table.
  • An upright lid orientation e.g. in vertical room levels, is also possible. This applies in particular to laboratory devices with vertical pivot axes of the cover, such as refrigerators.
  • the support mechanism preferably extends outside of a sample receiving space of the laboratory device and in particular to the side of it. It can extend in an intermediate space between the sample receiving space and a housing or an outer paneling of the laboratory device.
  • the cover can also be rotatably mounted on this housing.
  • the support mechanism is preferably arranged essentially within or parallel to a vertical spatial plane, which saves space.
  • the support mechanism can also include other components explained below.
  • the rocker element, but also the coupling element mentioned below each form a mechanical element or mechanical link. These are preferably rigid or non-deformable. They can generally enable a desired transmission of force from the deformable element to the cover and/or vice versa.
  • the dimensions and connections to one another and to the cover can be made in the manner described here such that desired supporting effects can be achieved due to lever arms defined thereby and in particular the cover can be held in a large number of and preferably all open positions. Holding the lid in an open position (i.e.
  • the weight of the lid can be compensated by the support mechanism, so that it can be held in the appropriate position without manually generating force. This enables an operator to take samples from the rotor space or to position them there, for example, with both hands, which increases the ease of use.
  • the rocker element can be rotatably mounted within the laboratory device.
  • a pivot bearing (or pivot joint) provided for this purpose can also be included in the support mechanism.
  • the rocker element can be elongate, i.e. have a greater and preferably at least double or triple length or longitudinal extent compared to its other dimensions (e.g. width and height).
  • the axis of rotation of the rocker element can run horizontally, vertically and/or parallel to a pivot axis of the cover.
  • the rocker element is preferably not rotatably mounted directly in one of its end regions, but rather in an intermediate position.
  • the rocker element can therefore be pivoted in the manner of a seesaw. Viewed along the longitudinal axis, its opposite end regions or, in other words, distant from one another, can correspondingly move up and down in opposite directions.
  • the cover and support mechanism can be connected in such a way that forces can be transmitted between them. Consequently, movements of the cover can also be transferred to the support mechanism and vice versa.
  • the connection can be mechanical, in particular by attaching the support mechanism to the cover.
  • a separate coupling element can be provided for this purpose.
  • the rocker element can therefore only be connected indirectly to the cover, in particular via the aforementioned coupling element.
  • the rocker element can be rotated in a first direction when the cover is opened and in an opposite direction when the cover is closed, for example.
  • a first end thereof can be connected at least indirectly to the cover, while another (distant or opposite) end is connected to the elastic spring element.
  • the spring element can be mechanically connected to the rocker element and in particular attached thereto.
  • the rocker element can be supported on the spring element in a force-transmitting manner. By twisting the rocker element, this can exert compressive forces on the spring element or else tensile forces. In other words, it can delimit and vary a space in which the spring element extends. As part of the twisting, the rocker element can increase or decrease this space, whereupon the spring element is correspondingly stretched or compressed.
  • the spring element is fastened to the rocker element in a region of the latter or is supported on a corresponding region that is positioned at a distance from the pivot bearing. As part of a rotation of the rocker element, this area is moved up and down accordingly and the spring element can therefore also be correspondingly compressed or stretched.
  • the lid can generate a moment about a rotary bearing as a result of its weight, via which the lid is connected to the laboratory device and in particular to its housing.
  • This moment can have a closing effect. It can also decrease with an increasing opening angle, since the center of gravity of the cover is then moved in the direction of the pivot bearing in such a way that a lever arm acting between the center of gravity and the pivot bearing is reduced.
  • the support mechanism is preferably set up to apply a counteracting moment about the pivot bearing.
  • this moment can have an opening effect or generally counter to the moment generated as a result of the weight of the lid.
  • the moment preferably decreases as the cover opening increases, since the moment generated by weight also decreases in the manner described above. Such a decrease can be achieved by a corresponding variation in the spring force. It is generally preferred that the moment of the lid generated by the weight force and the opposing moment generated by the support mechanism essentially balance each other out (e.g.
  • the lid would automatically drop. This can lead to objects being trapped by the lid and generally reduces the ease of use from the user's point of view, who then has to open the lid manually.
  • the spring force also turns out to be variable in accordance with an opening of the cover and twisting of the rocker element that is generated in this way. In particular, this can be generated in such a way that the torque compensation described above occurs. Consequently, it can be provided that the spring force decreases, in particular linearly, with an increasing opening angle of the cover.
  • the spring element is a tension spring. This can be significantly stretched when the lid is closed or generally at small opening angles (e.g. less than 10°) in order to generate a correspondingly large spring force. It can then relax as the lid is opened more and more, so that the spring force decreases due to the decreasing elongation.
  • the spring element is a compression spring. This can occur with an open lid or general low angle positions (e.g. less than 10°) must be strongly compressed in order to generate correspondingly large spring forces. On the other hand, with increasing opening of the cover, it can relax (ie experience an increase in length), as a result of which the spring forces can decrease accordingly.
  • strain state changes from tension to compression (or vice versa) while moving the lid.
  • the spring element can also be a spiral spring or torsion bar spring. It is then preferably positioned in the region of the pivot bearing of the rocker element and preferably coupled to the pivot bearing and/or rocker element in such a way that it is deformed in accordance with the rotation of the rocker element.
  • a deformation of the spring element in accordance with the rotation of the rocker element does not necessarily require that the rocker element causes the deformation directly, for example, is supported directly on the spring element.
  • the deformation of the spring element can only be indirectly dependent on the rotation of the rocker element. This can be the case, for example, when the deformation and rotation change at the same point in time during a cover movement.
  • spring elements and rocker elements can also be deformed or twisted at the same time or in the same angular positions or over certain angular position ranges, even if they are mechanically coupled to one another only indirectly.
  • a spring element deformation also takes place in parallel at least over a certain range of the rotational movement of the rocker element, ie this occurs in accordance with the rotation.
  • a translational movement of the cover and/or rocker element can also take place.
  • the described changes in length of the exemplary spring elements can be achieved in that they are coupled to areas of the rocker element that differ from the spring element (and in particular a component attached to the housing). rich of it) with an opening of the lid in a corresponding manner progressively remove or approach this. Examples of this are described in particular in connection with the figures.
  • the support mechanism is preferably set up to hold the cover in more than two positions (i.e. to secure it against falling) and/or to define corresponding at least two positions of equilibrium.
  • the supporting mechanism is particularly preferably set up to hold the lid in more than half of the open position that it can take (in particular over at least half of the opening angle that can be taken in) and more precisely to prevent it from dropping into the closed position. It is also possible to hold it in all positions and opening angles.
  • the lid can be mounted by (or via) at least one rotary bearing within the laboratory device.
  • the cover can be supported on a housing of the laboratory device via the pivot bearing or can be connected to this housing.
  • the support mechanism is preferably connected to the lid at a distance from the pivot bearing.
  • the attachment location can be mechanically connected to a side surface or generally an edge of the cover and in particular attached to it, the attachment location being at a distance from the pivot bearing.
  • the pivot bearing can define an axis of rotation.
  • the side surface and/or a longitudinal axis of the cover running parallel thereto can extend orthogonally to this axis of rotation.
  • the attachment location can be spaced apart from the pivot bearing when viewed along the side face and/or longitudinal axis. However, it is preferably closer to the pivot bearing than to a front edge of the cover viewed along the longitudinal axis. In particular, it can be positioned between half the length of the lid (viewed along the longitudinal axis) and the pivot bearing.
  • the rocker element is connected at least indirectly to the cover in a first area (e.g. at a first end) (e.g. via the coupling element already mentioned).
  • a first area e.g. at a first end
  • the rocker member is preferably coupled to the spring member.
  • a third area of the rocker element it can be coupled to a pivot bearing or mounted so that it can rotate.
  • the third area is preferably between the first and the second area. This enables the space-saving but effective application of force to the support mechanism by means of a seesaw-like swinging element, which is pivoted in the middle.
  • the first and second areas can correspondingly rotate in the same direction or move in opposite directions.
  • the second portion may pivot inward (e.g., lose vertical height) on opening the lid, whereas this portion may move vertically upward (i.e., gain height) on closing the lid.
  • the first area can correspondingly rotate in opposite directions.
  • a spring element which is supported on or coupled to the second area, can be correspondingly compressed and stretched in accordance with the rotation of this second area. This provides an effective way of translating lid rotation into desired deformations of the spring element and spring forces generated thereby to apply a moment to hold the lid.
  • the third portion of the rocker member (where it is coupled to the pivot bearing) is closer to the first portion than to the second portion.
  • a distance between the third area and the second area can be at least 1.5 times or also at least twice the distance between the third area and the first area. These distances can each measured along a longitudinal axis of the rocker member. It has been shown that suitable lever arms for achieving the desired force and moment effect can be achieved in this way with increased compactness of the support mechanism.
  • the rocker element is connected to the cover via a coupling element.
  • the coupling element can have a rod-like and/or cylindrical shape. It is preferably mechanically rigid and, like the rocker element, is preferably made of a plastic or metal material.
  • the coupling element can be rotatably coupled to the cover and to the rocker element. In this way, movements of the cover can be converted reliably and with little wear into corresponding rotary movements of the rocker element and thus into desired deformations of the spring element.
  • the coupling element can also move in a translatory manner, for example within a defined angular range of the pivoting cover.
  • the rocker element is preferably longer than the coupling element.
  • lever arms can be achieved here that are advantageous for the desired force or moment curve.
  • a shorter design is also possible, which makes it possible to reduce the depth or the horizontal extension of the laboratory device.
  • the coupling element does not run horizontally and preferably cannot assume any horizontal positions even when the cover is opened. Instead, it can be inclined at an angle of less than 80° and preferably less than 60° to a vertical spatial axis, which preferably applies to all open states of the lid, but at least to its closed position.
  • the rocker element can run essentially horizontally in at least one open position of the cover or can generally enclose larger angles with the vertical spatial axis than the coupling element. This can apply at least when the lid is closed, but preferably in every open position of the lid.
  • a horizontal dimension of the support mechanism is greater than a vertical dimension thereof. This can also apply at least when the lid is in a closed position, but preferably in all open positions.
  • the support mechanism is completely accommodated in a housing, at least when the cover is in the closed position, or that only the coupling element protrudes from the housing.
  • a maximum open position e.g. 90°
  • the coupling element can at most protrude slightly from the housing, but preferably not the rocker element. This reduces the risk of injury and in turn enables a substantially horizontal arrangement of the rocker element and a generally reduced overall size.
  • the laboratory device has an actuator which is set up to generate a force for moving the lid.
  • it can apply a required differential torque in order to overcome the preferably canceling out moments from the lid's own weight and the spring force and to cause the lid to open or close.
  • the actuator can therefore be set up to move the cover, which may already be open, out of a (preferably any) equilibrium position.
  • the actuator can in particular be an electric motor.
  • it can be a servo motor or, in general, a motor whose angular position can be detected (eg by means of an encoder). Additionally or alternatively, speeds of the electric motor can be detected.
  • the electric motor is a brushless DC motor (also referred to as a BLDC motor).
  • General can be provided, a To detect angular position of the engine and / or a speed and evaluate in the manner described herein. The evaluation can be carried out, for example, by controlling the motor.
  • the motor is permanently mechanically coupled to the support mechanism such that movement of the support mechanism translates into motor rotation and vice versa.
  • the actuator can be activated manually, e.g. via operating elements (especially push buttons) or by gesture control.
  • a user can thus selectively activate the force generating actuator to open and/or close the lid.
  • the motor can be activated or, in other words, selectively switched on in support of a detected manual lid lifting.
  • a manual lifting of the lid can be recognized, for example, by the fact that the speed of the motor changes, although the motor is not consuming any corresponding power and/or the motor is switched off electrically.
  • the actuator can also be set up to automatically interrupt force generation when it detects a risk of jamming, for example, a finger while the lid is being closed.
  • a power consumption of the engine cannot be translated into the expected speeds, which can be recognized by an engine control system, for example, as the onset of jamming.
  • power generation by the motor can be interrupted, for example, by switching it off electrically.
  • an actuator in connection with the disclosed support mechanism is therefore particularly advantageous since the support mechanism can still apply significant forces or moments and in particular sufficient forces to hold the lid in an open position.
  • the supporting mechanism can independently hold the lid in numerous and in particular any number of positions (equilibrium positions).
  • the actuator therefore only has to apply a small amount of force in order to be able to raise the cover further. This is especially true in comparison to cases in which the cover without appropriate holding effects would have to be raised completely by the actuator by a separate support mechanism or only small forces would be generated, for example by a gas pressure spring or the like.
  • connection options i.e. force application options
  • This can be positioned within the laboratory device to save space.
  • a force introduction area can also be selected with which preferred lever arms or leverage effects can be achieved, so that the forces to be generated by the actuator can be additionally reduced.
  • the force of the actuator is introduced into the support mechanism via or into the rocker element.
  • the force can be introduced near the already mentioned first region and/or at a first end of the rocker element.
  • it can also be an area that lies between the already mentioned first and the third area of the rocker element, i.e. between the pivot bearing and the first area on which, for example, the coupling element is arranged.
  • the actuator is coupled in a force-transmitting manner to the support mechanism and preferably to the rocker element.
  • the actuator can act on the rocker element and/or be in engagement with it.
  • the actuator is coupled to the support mechanism via a gearing.
  • the actuator and in particular an output shaft thereof can have a pinion which engages in a toothing (in particular a toothed cam) of the support mechanism.
  • This toothing can in turn be formed on the rocker element and/or arranged thereon.
  • the toothing can be designed, for example, as a toothed part and/or as a toothed section or as a toothed segment. These can each be arranged on the rocker element or formed in it.
  • the teeth can along a circular arc segment, a curved segment or generally along a curved axis.
  • the toothed segment or toothed part can be pivoted relative to the motor and in particular moved up and down vertically.
  • the actuator is connected to the support mechanism via a bevel gear, or the toothing that is preferably provided is a component of such a bevel gear or forms one.
  • a spur gear can also be provided and/or designed.
  • the actuator can also be connected to the support mechanism via a gear stage, in particular via a reduction stage.
  • a preferred embodiment provides that the actuator is coupled to the rocker element at (or in) a position and is in particular fastened, which is closer to the first area than to the second area.
  • position information of the cover and/or the support mechanism can be detected by sensors.
  • the position information can indicate an angular position of the lid and/or allow conclusions to be drawn therefrom (can be converted into such an angular position, for example). In the manner described, it can be derived from operating variables of the actuator and in particular from the rotor position of an electric motor.
  • a distance sensor or some other type of sensor into the support mechanism, which detects a current state of movement of the support mechanism.
  • a current angular position of the rocker element can be inferred from a distance of a specific area of the rocker element to a base plate of the laboratory device, which in turn can be converted into an angular position of the lid.
  • the opening angles described below, movement speeds or other operating states of the laboratory device and in particular of the cover can be checked with the position information.
  • the plausibility checks described above can also be carried out in this way, for example in order to detect deadlocks.
  • a development provides that at least one opening angle of the cover can be specified and the actuator can be controlled to set this opening angle (or is set up to set this opening angle).
  • the opening angle can be stored and in particular programmed as a target state or desired value, e.g. by an operator or by a manufacturer. This angle can then be set, for example, by a (preferably single) input or a general opening command.
  • the laboratory device can be suitably adapted to user preferences or to the real space conditions in the laboratory.
  • At least one movement characteristic of the cover can be predetermined and the actuator is set up to move the cover according to this movement characteristic.
  • the movement characteristic can, for example, define a rate of change of angle for each angular position and/or generally a course of the opening and closing speed of the lid that is preferably dependent on the opening angle.
  • Such characteristic curves or profiles can then be implemented by the actuator, for example, by varying the torque as a function of the opening angle.
  • the movement characteristic can be stored as a target state or setpoint and in particular can be programmed, e.g. by an operator or by a manufacturer.
  • a movement behavior of the cover that is familiar to the operator can be simulated, as occurs in known systems, e.g. with a gas spring.
  • the invention also relates to a support mechanism for laboratory equipment according to any of the aspects described herein.
  • the support mechanism can have the above-mentioned rotatably mounted rocker element, which can be rotated as the lid is opened, and at least one elastically deformable spring element, which can be deformed as a function of a rotation of the rocker element while generating a spring force, so that the support mechanism, as a result of the spring force that can be generated, to hold the lid engageable with the support mechanism in an open position.
  • the support mechanism may include any other features mentioned herein in connection with the support mechanism.
  • FIG. 1A-1B show a partial view of a laboratory centrifuge as an example of a laboratory device according to a first exemplary embodiment with a closed (FIG. 1A) and an open cover (FIG. 1B).
  • FIG. 2A-2B show a laboratory centrifuge as an example of a laboratory device according to a second embodiment with a closed lid (FIG. 2A) and an open lid (FIG. 2B).
  • FIGS. 3A-3B show a functional sketch of a support mechanism including cover in a closed (Fig. 3A) and in an open (Fig. 3B) position.
  • FIGS. 3A-3B shows courses of relevant moments as a function of an opening angle of the lid for the laboratory centrifuge from, for example, FIGS. 3A-3B.
  • FIG. 5A-5B show a partial view of a laboratory centrifuge as an example of a laboratory device according to a third embodiment with a closed (FIG. 5A) and an open cover (FIG. 5B).
  • FIG. 6 shows a partial view of a laboratory centrifuge as an example of a laboratory device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7A-B show views of a laboratory cooling device with a horizontal (FIG. 7A) and vertical (FIG. 7B) pivot axis as an example of a laboratory device according to a fifth and sixth exemplary embodiment.
  • 8 shows views of a shaker as an example of a laboratory device according to an eighth embodiment
  • FIGS. 1A-1B and 2A-2B will first be discussed as examples in order to explain the basic structure of a laboratory device 1 in the form of a laboratory centrifuge 10 there.
  • the basic functional principle of the solution disclosed herein is then explained primarily with reference to FIGS. 3A-3B, in order to finally go into preferred implementations of this basic principle with reference to FIGS. 1A-2B.
  • FIGS. 1A-2B Components of a laboratory centrifuge relevant to the present solutions are shown in FIGS. 1A-2B.
  • Other fundamentally known components of the laboratory centrifuge such as the actual rotor and its drive unit, are not shown.
  • a substantially flat or plate-shaped cover 12 can be seen. This is positioned in a closed position.
  • the lid 12 extends substantially in a horizontal spatial plane formed by the X and Y axes.
  • the Z-axis corresponds to a vertical spatial axis along which the gravitational force acts.
  • the laboratory centrifuge 10 is shown in a typical ready-to-operate orientation, as is also preferred in practical use.
  • Fig. 1B (but also Fig. 2B) the lid 12 is shown in an open position. It can be seen that in this case it is aligned essentially vertically, i.e. in a plane containing the Z axis.
  • the lid 12 is rotatably connected on one of its sides to a housing frame 14 (or generally a housing) of the laboratory centrifuge (hereinafter also referred to simply as centrifuge) 10 .
  • the two pivot bearings 16 provided by way of example are provided with a corresponding reference number in FIGS. 1A-1B.
  • An axis of rotation RD about which the cover 12 can be pivoted, correspondingly extends in a horizontal plane.
  • a base plate 15 is arranged opposite the housing frame 14 .
  • the base plate 15 and the housing frame 14 extend essentially in the horizontal direction and each represent plate-shaped components.
  • a rod-shaped support 18 and also a spring counter bearing 20 are fastened to the base plate 15. However, this is only optional and the elements 18, 20 (or further components carried/supported by them) could also be supported on other housing parts or generally on the housing.
  • a support mechanism 22 is held and mounted via the support 18 and the spring element counter bearing 20 .
  • connections of the base plate 15 and the housing frame 14 are also indicated by dashed lines. These are edges which are defined by external walls (not shown) or also side surfaces of the housing of the laboratory centrifuge 10 .
  • the further components of the laboratory centrifuge 10 shown and in particular the support mechanism 22 are therefore covered by these outer walls and cannot be seen or are not exposed in practical operation. For maintenance purposes, however, the corresponding outer walls can preferably be selectively removed.
  • the rotor space 26 is also marked in FIG. 1B.
  • a conventional rotor (not shown) of the centrifuge 10 is placed there and can be rotated about a vertical spatial axis that is not marked separately.
  • the housing frame 14 has a circular opening 28 through which access to the rotor chamber 26 is obtained when the cover 12 is open.
  • the rotor space 26 extends cylindrically with closed inner walls, not shown, so that the support mechanism 22 is positioned outside thereof. More specifically, the support mechanism 22 is positioned between an outer wall of the rotor space 26 and an inner wall of an outer housing wall, not shown.
  • FIG. 3A shows a highly simplified schematic outline of the supporting mechanism 22 together with the cover 12 . Other components of the laboratory centrifuge 10 are not shown.
  • the viewing axis corresponds to the X-axis of FIG. 1A.
  • the cover 12 is shown as an elongated plate-shaped component in a corresponding side view. Also shown is one of the rotary bearings 16, with which the cover 12 is attached to a housing of the centrifuge 10, which is assumed to be stationary.
  • the support mechanism 22 is also connected to the stationary housing via a pivot bearing. This is a pivot bearing 19 on one of the not illustrated bottom plate 15 remote end of the support 18.
  • Another pivot bearing 21 is provided at a turn remote from the bottom plate 15 end of the spring element counter bearing 20.
  • the support mechanism 22 comprises an elongate rocker (a rocker element) 30.
  • the relevant longitudinal extension of the rocker (the rocker element) 30 is indicated in FIG. 3A in the form of a line. As can be seen from Figures 1A-2B, it may be a flat, elongate element, for example arranged and pivotable in a vertical plane of space (e.g. the Z-Y plane of Figure 1A).
  • the support mechanism 22 also includes a rod-shaped coupling element 32, which in turn is shown as a corresponding straight line (e.g. corresponding to the course of its longitudinal axis).
  • the coupling element 32 is connected to the cover via a rotary joint 33 and to the rocker (the rocker element) 30 via a further rotary joint 34 .
  • the two rotary joints 33, 34 are preferably arranged on ends of the coupling element 32 that are remote from one another or that face away from one another.
  • the coupling element 32 is therefore only as long as necessary to establish the connection between the cover 12 and the rocker element 30, which saves installation space.
  • the swinging element 30 extends from the articulated connection to the coupling element 32 (see swivel joint 34) to yet another swivel joint 35.
  • the swinging element 30 is connected here to an elastically deformable spring element 36, which is a tension spring in the example shown.
  • the rotary joints 34, 35 are also arranged in end regions of the elongated rocker (the rocker element) 30 which face away from one another. At least in relation to the swivel joint 34, with which the connection to the coupling element 32 takes place, this is not mandatory (see the variant of FIGS. 1A-1B explained below). However, it is advantageous that the rotary joints 34, 35 are arranged on both sides of the rotary bearing 19, via which the rocker element 30 is rotatably mounted within the centrifuge 10.
  • any axes of rotation of the rotary bearings 16, 19, 21 mentioned herein and also rotary joints 33, 34, 35 are perpendicular to the plane of the page, ie are present in a horizontal spatial direction.
  • the rocker element 30 can thus pivot about the pivot bearing 19 in the manner of a seesaw.
  • the end portions which include or are connected to the pivots 34 and 35 move up and down in opposite directions (ie one of these end portions is raised in the vertical direction while the other is lowered and vice versa).
  • the rocker element thus has a first area in which the coupling to the coupling element 32 takes place (in the case shown a (first) area B1 comprising the rotary joint 34). Furthermore, the rocker element has a second area B2, in which the coupling to the spring element 36 takes place (in the case shown, the connection area to the pivot bearing 35). In between there is a third area B3, in which the connection to the pivot bearing 19 takes place.
  • the area B3 is shown to be positioned closer to the first area B1 than to the second area B2 along the longitudinal axis of the link member 30 .
  • the lever arms L1 and r entered are designed in such a way that r is greater than L1.
  • the spring element 36 is rotatably connected via the pivot joint 35 to the rocker element 30 and via the pivot bearing 21 to the base plate 15 (not shown separately) or generally to the housing base. It is consequently clamped between the rocker element 30 and the housing. According to an up and down movement of the swivel joint 35, a length LF and thus a stretching state of the spring element 36 is varied, since its end coupled to the swivel joint 35 is moved up and down analogously relative to the fixed end on the swivel bearing 21.
  • the support mechanism 22 is essentially based on the following functional principle: In order to open the cover 12, it is pivoted upwards to the right, starting from FIG. 3A. An angle W (aperture angle) to the horizontal spatial plane then increases, specifically from 0° in FIG. 3A to a value of, for example, up to 90°. 3B shows an opening angle W of approximately 60° as an example.
  • the swivel joint 33 is pivoted and thus along the vertical len spatial axis Z raised. This movement is followed by the coupling element 32, which correspondingly also vertically raises the swivel joint 34 at its further end.
  • the rocker element 30 tilts accordingly in a clockwise direction about the pivot bearing 19, so that the second area B2 or the pivot joint 35 there is lowered. This leads to a compression of the spring (of the spring element) 36. As indicated schematically, its length LF2 decreases significantly compared to the closed state from FIG. 3A.
  • the spring element 36 is advantageously a tension spring.
  • the spring In the closed state of Figure 3A, the spring has been stretched from a neutral length (i.e., from an undeformed state). In particular, it is stretched to the maximum there, so that a tensile force F generated by it and acting against the stretching assumes a maximum value.
  • the length LF2 In the state of FIG. 3B, the length LF2 has been reduced because the pivot joint 35 has been moved closer to the pivot bearing 21.
  • the spring force F is correspondingly lower. Nevertheless, this spring force F generates a moment that acts on the rocker element 30 in a clockwise direction.
  • the swivel joint 34 is also pushed vertically upwards and a corresponding vertical force component is also introduced into the coupling element 32 .
  • the spring force F results in a moment MF about the pivot bearing 16 of the cover 12, with this moment MF acting counterclockwise or urging the cover 12 into an open position.
  • the magnitude of the moment MF depends on the spring force F and decreases accordingly as the opening angle W increases.
  • the cover 12 generates a moment MS acting in a closing direction around the pivot bearing 16. This results from an effective lever arm H, which acts between a center of gravity s of the cover 12 and the pivot bearing 16, which is entered as an example (in the case shown, along the Y-axis). .
  • the moment MF is generated in such a way that it balances the weight moment MS of the cover 12 at every angular position (i.e. at every value of the opening angle W).
  • the cover 12 can thus be held in any open position by the support mechanism 22 without the operator having to manually apply additional forces.
  • FIG. 1 A corresponding torque profile of the relevant torques MF, MS is shown in FIG.
  • the effective moments MF, MS as a function of the angular position (of the opening angle) W are shown in FIG. It can be seen that the moments MF, MS are greatest at small angles (in particular at angles between 0° and approx. 40°). Starting from the closed angular position at 0°, the moments MF, MS or their amounts decrease continuously. In the fully open position, which only corresponds to 85°, for example, the moments MF, MS reach their maximum value.
  • the moment MF generated by the spring force F always essentially corresponds to the moment of weight force MS of the cover 12 in every angular position.
  • this can be sufficient for keeping the cover 12 open without additional manual forces and solely by the support mechanism 22, since remaining force differences, e.g. due to additional effective frictional forces, do not result in a lowering of the cover 12 due to the weight force.
  • this moment curve differs significantly from simple gas springs, which in the prior art are connected to the cover 12 analogously to the coupling rod (to the coupling element) 32, but are supported directly on the stationary housing of the laboratory centrifuge.
  • the moments that can be generated by such gas pressure springs differ usually differs significantly from the weight moment MS and, corresponding to this, only in mostly no more than two defined equilibrium positions.
  • a suitable compromise between the reliable provision of a sufficient moment MF, which corresponds to the weight moment MS of the cover, while at the same time being compact in size can be achieved in general (and not limited to the further details of the exemplary embodiments) by providing one or more of the following features:
  • the distance c between the pivot joint 33, at which the coupling element 32 introduces a force into the cover 12, and the cover pivot bearing 16 is preferably greater than zero, but is less than half the length of the cover 12 (i.e. less than half the horizontal extent of the cover 12 which can be seen in FIG. 3A).
  • the length L2 of the coupling element 32 is preferably greater than the aforementioned distance c.
  • the distance between the first area B1 and the third area B3 (corresponds to r from FIG. 3A) is greater than the distance L1 between the first area B1 and the third area B3 of the rocker element 30.
  • the latter distance L1 is preferably smaller than the length L2 of the coupling element 32.
  • FIG. 1A-2B show variants in which an optional actuator 40 is additionally provided.
  • an optional actuator 40 is additionally provided.
  • manual opening can be supported or the cover 12 can also be raised and lowered without manually generating force (for example as a result of activation via operating elements that are not shown separately).
  • the supporting mechanism 22 preferably continues to generate the forces explained above and in particular the moment curve from FIG. 4 . Accordingly, the actuator 40 only has to apply small additional forces in order to raise or lower the cover 12 .
  • FIGS. 1A-1B A first variant is shown in FIGS. 1A-1B and a second variant is shown in FIGS. 2A-2B, in which the support mechanism 22 is driven by an actuator 40 .
  • the actuator 40 is an electric motor, which is referred to below with the same reference number.
  • the motor (actuator) 40 has a pinion 42 that can be rotated about a rotary shaft (rotational axis) RM at its end facing the viewer. This is arranged on an output shaft of the motor (actuator) 40 which is not shown separately.
  • the pinion 42 engages in an arcuate toothed segment 44 .
  • the components 42, 44 thus form a gearing via which the motor (actuator) 40 is connected to the support mechanism 22 in a force-transmitting manner.
  • the serrated segment 44 is formed or arranged at a portion of the swing member 30 that protrudes beyond the first portion B1 in the longitudinal direction.
  • the toothed segment 44 forms an end region of the rocker element 30 that is furthest to the outside along the longitudinal axis.
  • the toothed segment 44 can be moved up and down by rotation of the pinion 42 and the rocker element 30 can thus be tilted about the pivot bearing 19.
  • 1B shows the correspondingly tilted position of the rocker element 30, in which the cover 12 assumes a fully open position. It can be seen that in this case the pinion 42 has reached an opposite end of the toothed segment 44 compared to FIG. 1A.
  • FIGS. 2A-2B A further variant is shown in FIGS. 2A-2B, which is characterized essentially by the different positioning of the electric motor (actuator) 40 and the formation of the teeth for power transmission to the rocker element 30 .
  • the motor (actuator) 40 is arranged in a substantially common plane with the rocker element 30 and extends substantially parallel thereto. This saves space since the support mechanism 22 thus extends essentially in or parallel to a vertical plane or also in a vertical installation space with a limited extension along the X-axis from FIG. 1A.
  • FIG. 2A-2B is characterized essentially by the different positioning of the electric motor (actuator) 40 and the formation of the teeth for power transmission to the rocker element 30 .
  • the motor (actuator) 40 is arranged in a substantially common plane with the rocker element 30 and extends substantially parallel thereto. This saves space since the support mechanism 22 thus extends essentially in or parallel to a vertical plane or also in a vertical installation space with a limited extension along the X-axis
  • the electric motor (actuator) 40 can be positioned near another side surface of the housing, so that the motor (actuator) 40 and the rocker element 30 can be arranged across a corner. Depending on the specific product variant, this can also be advantageous and space-saving.
  • FIGS. 1A-1B can be referred to as the formation of a spur gear by the pinion 42 and toothed segment 44 .
  • a bevel gear is formed by the similar components.
  • a compression spring could also be used. Referring to Figure 3A, this could extend vertically upwardly from pivot 35 at an opposite orientation (i.e. rotated 180° counter-clockwise). With the end correspondingly remote from the swivel joint 35, the compression spring can in turn be supported on a fixed housing area. In this way, the compression spring can be maximally compressed in the closed position of FIG. 3A, but then increasingly relax and lengthen when changing to the open position of FIG. 3B, whereupon the spring forces F can decrease accordingly.
  • the support mechanism 22 and in particular the rocker element 30 can be moved and pivoted in the same way as with the tension spring.
  • FIG. 5A shows a laboratory centrifuge 10 according to a further exemplary embodiment with the cover 12 closed and in FIG. 5B with the cover 12 open.
  • the representation is schematically simplified analogously to FIGS. 3A, 3B.
  • the spring element 36 is a compression spring.
  • the support mechanism 22 in turn comprises a coupling element 32 mounted on the cover 12 analogously to FIGS. 3A, 3B. It is again attached to the cover 12 by means of a rotary joint 33.
  • a rocker element 30 is rotatably mounted on a pivot bearing 19 .
  • the rocker element 30 is connected to the spring element 36 via a pivot bearing 54 .
  • the rocker element 30 is connected to the coupling element 32 in a position between the pivot bearings 19 , 54 .
  • the rocker element 30 rotates about the pivot bearing 19 and stretches the spring element 36, ie it lengthens (see longer spring length LF2 in Fig. 5B versus LF from Fig. 5A). As the length of the spring element 36 increases, it generates decreasing spring forces. In this way and by choosing suitable lever arms (not shown), a moment curve analogous to that from FIG. 4 can be achieved.
  • FIG. 6 A further exemplary embodiment is shown in FIG. 6, in which the spring element 36 is a torsion spring. Two legs 46 are shown.
  • the spring element 36 is designed in such a way that the legs 46 run parallel in an undeformed or non-loaded state.
  • One of the legs 46 is supported on the coupling element 32 and one on the rocker element 30 .
  • the illustration is greatly simplified and the spring element 36 is preferably connected to the swivel joint 34 connecting the coupling element 32 and the rocker element 30 and, in particular, is mounted there. When the cover 12 is opened, the legs 46 approach their undeformed parallel alignment, so that a force curve analogous to that from FIG. 4 can be implemented.
  • a torsion spring can be provided around the pivot bearing 19, with one leg preferably being supported on an immovable component (e.g. the housing) and the other leg being supported on the rocker element 30.
  • a torsion bar spring can be provided around the pivot bearing 19 .
  • Cooling devices (laboratory cooling devices) 100 are shown in FIGS. 7A-B as further examples of laboratory devices 1 according to the invention.
  • the refrigerators (laboratory refrigerators) 100 are optimized for laboratory use and, more precisely, for receiving and storing samples processed in the laboratory. They can preferably lower the temperature in their interior to minus degrees, in particular to less than -50 °C.
  • the refrigerators (laboratory refrigerators) 100 may be or correspond to freezers or even ultra-low freezers.
  • the cooling devices (laboratory cooling devices) 100 each have a receiving space 104 . This can optionally be subdivided into further levels and/or compartments, with individual compartments also being able to be closed with separate inner covers (not shown).
  • the cooling device (laboratory cooling device) 100 is designed in the manner of a chest.
  • the accommodating space 104 is opened at its horizontal top and from above accessible.
  • a cover 12 can be pivoted about a horizontal axis of rotation RD in the manner of a flap. In the position shown, the cover 12 is already partially open. In a closed position, the lid 12 abuts abutment area 106 and is generally horizontally oriented.
  • An opening angle W is defined analogously to the above variants of a laboratory centrifuge 10 .
  • a support mechanism 22 is indicated schematically. This in turn is designed analogously to that of FIG. 3 A-B, for example. It is preferably positioned in the shown edge or side area of the cooling device (laboratory cooling device) 100 and is laterally shielded from the environment by a cover (not shown).
  • the axis of rotation (rotational axis) RD of the lid 12 is vertical.
  • the lid 12 is movable like a vertically upright door.
  • the accommodating space 104 of the cooling device (laboratory cooling device) 100 has an open front, which is also oriented vertically or upright.
  • the cover 12 In its closed position, it runs parallel to the front side of the receiving space 104 and is in contact with a contact area 106 .
  • An opening angle W of the cover 12 is correspondingly defined between an inner side of the cover 12 facing the receiving space 104 and the contact area 106 or the front side of the receiving space 104 .
  • the supporting mechanism 22 which in turn is designed analogously to the above variant from, for example, FIG. Analogously to FIG. 7A, an outer covering of this support mechanism 22 is not shown in the schematic representation of FIG. 7B.
  • the support mechanism 22 could also be integrated into a bottom or any intermediate level between top and bottom.
  • the use of multiple support mechanisms 22 is also possible, as well as in all other exemplary embodiments and as a general aspect of the disclosed solution.
  • a support mechanism 22 can be provided on both the top and the bottom, or generally on two opposite side areas of a laboratory device 1.
  • a shaker 102 is shown in FIG. 8 as a further example of a laboratory device 1 .
  • the shaker 102 is designed in the manner of a flat-bed shaker.
  • it comprises a receiving plate 110 mounted on a base 108. This is essentially two-dimensional and movable in a known manner parallel to the base 108 and, more precisely, oscillating.
  • a cover 12 of the shaker 102 is rotatably mounted on a rear wall 112 via pivot bearings 16 about a horizontal spatial axis (rotational axis) RD.
  • a support mechanism 22 is again arranged in a side area of the cover 12 or the base 108 analogously to the variant in FIGS. 3A-3B.
  • the lid 12 is shown in a closed condition.
  • shakers 102 are also known, in which the cover 12 opens about a vertical axis of rotation (axis of rotation) RD.
  • the support mechanism 22 can be integrated into the shaker 102 analogously to the variant from FIG. 7B.

Landscapes

  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laborgerät (1), mit einem Deckel (12) und einem hiermit verbundenen Stützmechanismus (22), wobei der Stützmechanismus (22) aufweist: - ein drehbar gelagertes Schwingenelement (30), das nach Maßgabe eines Öffnens des Deckels (12) verdrehbar ist, - wenigstens ein elastisch deformierbares Federelement (36), das nach Maßgabe einer Drehung des Schwingenelements (30) unter Erzeugen einer Federkraft (F) deformierbar ist, sodass der Stützmechanismus (22) infolge der erzeugbaren Federkraft (F) dazu eingerichtet ist, den Deckel (12) in einer geöffneten Stellung zu halten. Ferner betrifft die Erfindung einen Stützmechanismus (22) für ein derartiges Laborgerät (1).

Description

Laborgerät mit Stützmechanismus für Deckel
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Laborgeräten, wie z.B. Zentrifugen und genauer gesagt Laborzentrifugen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Lösung zum Stützen von Deckeln derartiger Laborgeräte.
In Laboren kommen verschiedene Geräte mit bewegbaren Deckeln zum Einsatz. Die Deckel dienen meist dazu, einen Raum im Gerät, der zur Aufnahme von Proben dient, zu begrenzen und gegenüber der Außenwelt zu verschließen. Um die Proben in diesem Raum anordnen und hieraus entnehmen zu können, sind die Deckel offen- und schließbar.
Laborgeräte kommen für verschiedene Zwecke zum Einsatz, insbesondere in medizinischen Zusammenhängen oder allgemein zur Aufbereitung und/oder Aufbewahrung chemischer und/oder biologischer Proben. Beispiele von Laborgeräten sind Kühlgeräte (insbesondere Tiefkühlgeräte oder Ultratiefkühlgeräte für Temperatur ab -50 ° C und weniger) Schüttler und (Labor-) Zentrifugen. Sämtliche dieser Geräte sind allgemein manuell bedienbar. Laborzentrifugen und Schüttler werden typischerweise auf Tischen positioniert. Unter einer Laborzentrifuge werden hierin entsprechend auch Tischzentrifugen verstanden.
Allgemein handelt es sich bei Laborgeräten um Geräte, die sich von ihrer Art, Größe und Leistungsspektrum für den Einsatz in Laboren und insbesondere für eine manuelle Bedienung (insbesondere manuelle Probenentnahme und -zugabe) eignen.
Zentrifugen als ein Beispiel eines Laborgeräts werden allgemein dazu eingesetzt, um Bestandteile von in einem Behälter oder auch Rotorraum zentrifugierten Gemischen unter Ausnutzung der Massenträgheit zu trennen. Dabei treten hohe Rotationsgeschwindigkeiten auf. Laborzentrifugen sind dabei Zentrifugen, deren Zentrifugen-Rotoren bei vorzugsweise mindestens 3.000, bevorzugt mindestens 10.000, insbesondere mindestens 15.000 Umdrehungen pro Minute arbeiten und zumeist auf gegenüber dem Boden erhöhten Arbeitsplätzen wie z. B. Tischen platziert werden. Laborzentrifugen (im Folgenden auch lediglich Zentrifuge genannt) besitzen typischerweise einen Rotorraum, in dem ein Rotor aufgenommen ist. Darin können Proben (insbesondere Probengefäße mit darin enthaltenem Probenmaterial) zwecks gemeinsamer Rotation gehalten werden. Der Rotor wird von einer Antriebseinheit auf mehrere tausend Umdrehungen pro Minute beschleunigt. Vorzugsweise weist die Laborzentrifuge, insbesondere eine Behandlungseinrichtung der Laborzentrifuge, mindestens eine Heiz-/Kühleinrichtung auf, mit der die Temperatur der mindestens einen im Rotor angeordneten Probe gesteuert und/oder geregelt werden kann. Auch eine Kühlung per Luft ohne gesonderte Kühleinrichtung ist möglich. Vorzugsweise weist die Laborzentrifuge, insbesondere die Behandlungseinrichtung der Laborzentrifuge, eine Zeitgebereinrichtung auf, mit der zeitliche Parameter der Rotation oder Temperatureinstellung steuerbar sind. Eine Zentrifuge kann ein Trennverfahren durchführen, bei dem insbesondere die Bestandteile von Suspensionen, Emulsionen und/oder Gasgemischen getrennt werden. Die gerätegesteuerte Behandlung der mindestens einen aufgenommenen Probe entspricht bei einer Laborzentrifuge einer Rotationsbehandlung, der die mindestens eine Probe unterzogen wird. Mögliche Parameter, insbesondere Programmparameter, insbesondere Nutzerparameter, die zur Beeinflussung einer Rotationsbehandlung verwendet werden, definieren insbesondere eine Temperatur der Laborzentrifuge, eine Rotationsgeschwindigkeit der Laborzentrifuge, einen zeitlichen Parameter der Rotation oder Temperatureinstellung und/oder mindestens einen Ablaufparameter, der den Ablauf, insbesondere die Reihenfolge, eines aus mehreren Rotationsschritten bestehenden Rotationsprogramms beeinflusst oder definiert. Die Temperatur der Laborzentrifuge kann insbesondere mindestens eine Temperatur im Inneren des mindestens einen Rotors sein, insbesondere mindestens eine Temperatur mindestens einer Probe.
Schüttler als ein weiteres Beispiel eines Laborgeräts dienen dem Durchmischen von Proben, wofür z.B. eine oftmals ebene Auflage oszillierende zweidimensionale Bewegungen ausführt (bspw. bei sogenannten Flachbett-Schüttlern).
Um ein Laborgerät auf einem Arbeitstisch platzieren zu können, weisen die Laborgeräte insbesondere einen Formfaktor und/oder Außenabmessungen von bevorzugt weniger als 1 m x 1 m x 1 m auf. Ihr Bauraum ist also beschränkt. Vorzugsweise ist dabei die Gerätetiefe auf max. 70 cm beschränkt. Es sind jedoch auch Laborzentrifugen bekannt, die als Standzentrifugen ausgebildet sind und insbesondere eine Höhe von 1 m bis 1 ,5 m aufweisen, um sie auf dem Boden eines Raumes platzieren zu können. Bei dem Labor kann es sich insbesondere um ein chemisches, biologisches, biochemisches, medizinisches, pharmazeutisches, lebensmitteltechnisches und/oder forensisches Laboratorium handeln. Solche Labors dienen der Forschung und/oder der Analyse von Laborproben, können aber auch zur Herstellung von Produkten mittels Laborproben oder der Herstellung von Laborproben dienen.
Aus Sicherheitsgründen ist der Aufnahmeraum eines Laborgeräts (insbesondere der Rotorraum einer Zentrifuge) meist mit einem Deckel verschließbar. Im Fall von Laborkühlgeräten (hierin auch lediglich als Kühlgeräte bezeichnet) dient der Deckel primär der thermischen Isolierung eines Probenaufnahmeraums von der Umgebung. Der Deckel kann im Fall von Kühlgeräten auch als Tür bezeichnet werden bzw. eine Tür bilden und/oder nach Art einer Tür um eine vertikale Drehachse verschwenkbar sein.
Typischerweise ist der Deckel eines Laborgeräts in seiner geschlossenen Stellung horizontal ausgerichtet und in einer geöffneten Stellung in einem Winkel zu einer horizontalen Ebene. Hierfür weist der Deckel typischerweise eine Drehlagerung bzw. eine Schwenkachse auf, die entsprechend horizontal verläuft. Auch eine vertikale Schwenkachse ist aber möglich, zum Beispiel bei den Deckeln (bzw. Türen) von Kühlgeräten. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Deckelöffnungsarten oder Ausrichtungen von Drehachsen beschränkt. Ihr Einsatz bei um nicht-vertikale Drehachsen öffnenden Deckeln ist aber besonders vorteilhaft, da dort Gewichtseinflüsse des Deckels ausgeprägter und mit der hierin vorgestellten Lösung zuverlässig kompensierbar sind.
Der Bediener muss den Deckel zur Probenentnahme (oder auch zur Probenbestückung) meist manuell öffnen. Bekannt ist es dabei, den Deckel mittels eines Federelements zu stützen, insbesondere einer Schenkelfeder oder Gasdruckfeder. Die hiervon erzeugten Federkräfte sind meist bewusst hoch ausgelegt, um den Deckel sicher in einer maximal geöffneten Stellung zu halten. Dies resultiert in entsprechend hohen Schließkräften, die vom Bediener aufgebracht werden müssen, um den Deckel wieder manuell schließen zu können. Wenn während des Schließvorgangs Gegenstände oder Gliedmaßen versehent- lieh eigeklemmt werden, resultiert dies in entsprechenden Beschädigungs- und Verletzungsrisiken. Auch ist das Aufbringen derart hoher Kräfte unkomfortabel, wenn der Bediener gleichzeitig entnommene Proben hält.
Es existieren auch Laborgeräte, bei denen eine Deckelabstützung nicht vorgesehen ist. So existieren zum Beispiel Zentrifugen mit um eine vertikale Drehachse verschwenkbaren Deckeln. Aus Kostengründen wird dort oft auf herkömmliche Stützmechanismen verzichtet.
Wenn bei Laborgeräten ausreichende Federkräfte für ein vollständiges Stützen des Deckels erzeugbar sind, ist dies meist auf wenige Stellungen beschränkt (typischerweise zwei Gleichgewichtslagen, bei denen sich die Gewichtskraft des Deckels und die entgegenwirkende Federkraft ausgleichen). Diese Stellungen bzw. Gleichgewichtslagen sind für einen Bediener schwer abschätz- und nur iterativ auffindbar, was den Bedienkomfort beschränkt.
Weiter sind Lösungen mit Gasdruckfedern verschleißanfällig, was deren Zuverlässigkeit begrenzt.
Es stellt sich somit die Aufgabe, den Bedienkomfort von Laborgeräten zuverlässig zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Handhabung eines Deckels derartiger Laborgeräte.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beigefügten unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die vorstehenden Ausführungen und Weiterbildungen können auf die vorliegende Lösung ebenso zutreffen bzw. bei dieser vorgesehen sein, sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich.
Es wird eine Lösung zum Halten des Deckels eines Laborgeräts vorgeschlagen, die verschleißarm und zuverlässig ist. Weiter zeichnet sie sich durch einen begrenzten Bauraum aus. Vorteilhafterweise ermöglicht sie auch das Halten des Deckels in mehreren und besonders bevorzugt in sämtlichen Öffnungsstellungen bzw. Winkelstellungen. Insbesondere wurde erkannt, dass sich der Bedienkomfort insbesondere dann verbessern lässt, wenn die Anzahl der Gleichgewichtslagen, in denen die Gewichtskraft des Deckels durch einen Stützmechanismus ausgleichbar ist, erhöht wird. Hierfür wird ein geeigneter Stützmechanismus offenbart, der sich insbesondere durch ein vorteilhaftes Zusammenwirken von deformierbaren Federelementen und hiermit gekoppelten starren mechanischen Elementen auszeichnet. Vorteilhafterweise ist der Stützmechanismus durch Wahl der Abmessungen der mechanischen Elemente und/oder der Eigenschaften der Federelemente dazu eingerichtet, den geöffneten Deckel in beliebigen Öffnungsstellungen zu stützen, d.h. eine beliebig hohe Anzahl von Gleichgewichtslagen zu erzeugen. Dies wird dadurch erreicht, dass die vom Stützmechanismus aufbringbaren Kräfte (insbesondere deren Kräfteverlauf über die verschiedenen Öffnungsstellungen des Deckels) jeweils die Gewichtskraft des Deckels ausgleicht. Bevorzugt erfolgt ein solcher Ausgleich über das vollständige Bewegungsspektrum des Deckels (d.h. in sämtlichen hiervon einnehmbaren Öffnungsstellungen), zumindest aber über mehr als die Hälfte dieses Bewegungsspektrums.
Ein weiterer Vorteil hiervon ist, dass dann auch nur geringe Schließkräfte zum Schließen des Deckels erforderlich sind. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu derzeitigen Lösungen, bei denen Deckel mit hohen Federkräften in einer Endstellung gehalten werden und diese Kräfte für ein Schließen entsprechend wieder zu überwinden sind. Niedrigere Schließkräfte ermöglichen günstigere, da leistungsschwächere Aktoren. Sie verringern auch das Verletzungsrisiko z.B. bei einem Einklemmen von Gliedmaßen im Deckel. Auch etwaige vom Bediener als störend empfundene Dämpfungen beim Schließen des Deckels fallen gering aus.
Die Begriffe Öffnungsstellung, Stellung und Winkelstellung werden in Bezug auf den Deckel austauschbar verwendet. Sie bezeichnen jeweils einen Zustand, bei dem der Deckel ausgehend von einer geschlossenen und üblicherweise horizontalen Stellung (die einem Winkel von 0° entsprechen kann) ausgelenkt wurde, typischerweise durch Verschwenken um eine horizontale Raumachse nach vertikal oben. Dies kann einer Winkelzunahme entsprechen. Optional kann der Deckel bis zu einer aufrechten Stellung (d.h. vertikalen Ausrichtung) geöffnet werden. Dies kann einem Öffnungswinkel von 90° entsprechen. Das Bewegungsspektrum des Deckels kann also beispielsweise 0° (geschlossen) bis wenigstens 60° (geöffnet) oder aber bis wenigstens 90° (aufrechte Stellung) betragen. Unter einer Hälfte des Bewegungsspektrums kann also beispielsweise ein Winkelbereich umfassend 45° verstanden werden, der beliebig innerhalb des Bereiches von 0° bis 90° liegen kann.
Allgemein kann der Winkel bzw. die Winkelstellung zwischen einer Deckelseite, die dem Gerät und/oder Aufnahmeraum zugewandt ist, und dem Aufnahmeraum und/oder einer Deckel-Auflagefläche des Geräts gemessen werden. Insbesondere kann der Winkel um die Schwenkachse gemessen werden. Entsprechend kann im Fall des Verschwenkens um eine nicht-horizontale Schwenkachse (insbesondere bei vertikalen Schwenkachse), wie dies bei Deckeln bzw. Türen von Kühlgeräten verbreitet ist, der geschlossene Zustand ebenfalls einer Winkelstellung 0° entsprechen. Das Öffnen kann fortgesetzt werden, bis der Deckel z.B. in einem Winkel von 90° oder mehr zu einer Auflageebene und/oder Längsschnittebene oder auch Öffnungsebene des Aufnahmeraums steht.
Insbesondere wird ein Laborgerät und besonders bevorzugt eine Laborzentrifuge, ein Schüttler oder ein Laborkühlgerät vorgeschlagen, mit einem Deckel (insbesondere zum Verschließen eines Rotorraums) und einem hiermit (insbesondere mechanisch) verbundenen Stützmechanismus (oder, mit anderen Worten, ein Stützgetriebe), wobei der Stützmechanismus aufweist: ein drehbar gelagertes Schwingenelement (oder, anders ausgedrückt, ein Hebelelement), das nach Maßgabe eines Öffnens des Deckels verdrehbar ist,
- wenigstens ein elastisch deformierbares Federelement, das nach Maßgabe einer Drehung des Schwingenelements unter Erzeugen einer Federkraft elastisch deformierbar ist, sodass der Stützmechanismus infolge der erzeugbaren Federkraft dazu eingerichtet ist, den Deckel in einer geöffneten Stellung zu halten.
Die überwiegend und bevorzugt rein mechanische Ausgestaltung des Stützmechanismus ist aufgrund einer bevorzugt geringen Komponentenanzahl sowie zuverlässiger Verbindungen zwischen den Komponenten wenig verschleißanfällig. Somit kann die Haltefunktion zuverlässig über eine lange Lebensdauer bereitgestellt werden. Wie erwähnt, kann der Deckel in einer geschlossenen Stellung im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sein, also senkrecht zu einer vertikalen Raumachse verlaufen, entlang derer eine Gravitationskraft wirkt. Dies gilt insbesondere für Laborzentrifugen, deren Rotorraum kann den einleitend erwähnten Rotor umfassen, der um eine bevorzugt vertikale Raumachse drehbar ist. Durch Öffnen des Deckels ist der Rotorraum entsprechend aus Sicht des Bedieners von oben zugänglich, d.h. an seiner Oberseite offen. Sämtliche Richtungsangaben können sich auf eine betriebsbereite Positionierung des Laborgeräts richten, zum Beispiel bei einem Aufstellen auf einem Tisch.
Auch eine aufrechte Deckelausrichtung z.B. in vertikalen Raumebenen ist möglich. Dies gilt insbesondere für Laborgeräte mit vertikalen Schwenkachsen des Deckels, beispielsweise Kühlgeräte.
Der Stützmechanismus erstreckt sich bevorzugt außerhalb eines Probenaufnahmeraums des Laborgeräts und insbesondere seitlich hiervon. Er kann sich in einem Zwischenraum zwischen dem Probenaufnahmeraum und einem Gehäuse oder einer Außenverkleidung des Laborgeräts erstrecken. An diesem Gehäuse kann auch der Deckel drehbar gelagert sein. Bevorzugt ist der Stützmechanismus im Wesentlichen innerhalb oder parallel zu einer vertikalen Raumebene angeordnet, was platzsparend ist.
Der Stützmechanismus kann neben dem Schwingenelement und dem Federelement auch noch weitere nachstehend erläuterte Komponenten umfassen. Das Schwingenelement, aber auch das nachstehend erwähnte Koppelelement bilden jeweils ein mechanisches Element oder auch mechanisches Glied. Diese sind bevorzugt starr bzw. nicht deformierbar. Sie können allgemein eine gewünschte Kraftübertragung ausgehend von dem deformierbaren Element auf den Deckel und/oder umgekehrt ermöglichen. Die Abmessungen und Verbindungen untereinander sowie mit dem Deckel können in der hierin noch geschilderten Weise derart erfolgen, dass aufgrund hierdurch definierter Hebelarme gewünschte Stützwirkungen erzielbar sind und insbesondere der Deckel in einer Vielzahl von und bevorzugt sämtlich einnehmbaren geöffneten Stellungen gehalten werden kann. Unter einem Halten des Deckels in einer geöffneten Stellung (also in einer von 0° verschiedenen Winkelstellung) kann verstanden werden, dass die Gewichtskraft des Deckels durch den Stützmechanismus ausgleichbar ist, sodass dieser ohne manuelle Krafterzeugung in der entsprechenden Stellung gehalten werden kann. Dies ermöglicht einem Bediener, beidhändig z.B. Proben aus dem Rotorraum zu entnehmen oder dort zu positionieren, was den Bedienkomfort erhöht.
Das Schwingenelement kann drehbar innerhalb des Laborgeräts gelagert sein. Ein hierfür vorgesehenes Drehlager (oder auch Drehgelenk) kann ebenfalls von dem Stützmechanismus umfasst sein. Allgemein kann das Schwingenelement langgestreckt ausgebildet sein, d.h. ein gegenüber dessen anderen Abmessungen (z.B. Breite und Höhe) größere und bevorzugt mindestens doppelte oder dreifache Länge bzw. Längserstreckung aufweisen. Die Drehachse des Schwingenelements kann horizontal, vertikal verlaufen und/oder parallel zu einer Schwenkachse des Deckels. Wie nachstehend noch näher erläutert, ist das Schwingenelement bevorzugt nicht unmittelbar in einem seiner Endbereiche drehbar gelagert, sondern in einer dazwischenliegenden Position. Das Schwingenelement kann also nach Art einer Wippe verschwenkbar sein. Dessen sich entlang der Längsachse betrachtet gegenüberliegende oder, mit anderen Worten, voneinander entfernte Endbereiche können sich entsprechend gegenläufig auf- und abbewegen.
Die Verbindung von Deckel und Stützmechanismus kann derart erfolgen, dass hierzwischen Kräfte übertragbar sind. Folglich können auch Bewegungen des Deckels auf den Stützmechanismus und umgekehrt übertragen werden. Die Verbindung kann mechanisch erfolgen, insbesondere durch ein Befestigen des Stützmechanismus am Deckel. Wie nachstehend noch erläutert, kann hierfür ein gesondertes Koppelelement vorgesehen sein. Das Schwingenelement kann also lediglich mittelbar mit dem Deckel verbunden sein, insbesondere über das erwähnte Koppelelement.
Aufgrund der Verbindung zum Deckel kann das Schwingenelement z.B. beim Öffnen des Deckels in eine erste Richtung und beim Schließen des Deckels in eine entgegengesetzte Richtung verdreht werden. Beispielsweise kann bei einem mittig gelagerten Schwingenelement ein erstes Ende hiervon zumindest mittelbar mit dem Deckel verbunden sein, während ein anderes (entferntes oder gegenüberliegendes) Ende mit dem elastischen Federelement verbunden ist.
Das Federelement kann mit dem Schwingenelement mechanisch verbunden und insbesondere daran befestigt sein. Alternativ kann sich das Schwingenelement an dem Federelement kraftübertragend abstützen. Durch Verdrehungen des Schwingenelements kann dieses Druckkräfte auf das Federelement ausüben oder aber Zugkräfte. Anders ausgedrückt kann es einen Raum begrenzen und variieren, in dem sich das Federelement erstreckt. Im Rahmen der Verdrehung kann das Schwingenelement diesen Raum vergrößern oder verkleinern, woraufhin das Federelement entsprechend gestreckt oder gestaucht wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Federelement in einem Bereich des Schwingenelements an eben diesem befestigt ist oder sich an einem entsprechenden Bereich abstützt, der entfernt von dem Drehlager positioniert ist. Im Rahmen einer Drehung des Schwingenelements wird dieser Bereich entsprechend auf- und abbewegt und kann somit auch das Federelement entsprechend gestaucht oder gestreckt werden.
Gemäß einem allgemeinen Funktionsprinzip kann vorgesehen sein, dass der Deckel infolge seiner Gewichtskraft ein Moment um ein Drehlager erzeugen kann, über das der Deckel mit dem Laborgerät und insbesondere dessen Gehäuse verbunden ist. Dieses Moment kann schließend wirken. Es kann ferner mit einem zunehmenden Öffnungswinkel abnehmen, da dann der Schwerpunkt des Deckels derart in Richtung des Drehlagers bewegt wird, dass ein zwischen Schwerpunkt und Drehlager wirksamer Hebelarm verringert wird.
Der Stützmechanismus ist hingegen bevorzugt dazu eingerichtet, ein entgegenwirkendes Moment um das Drehlager aufzubringen. Anders ausgedrückt kann dieses Moment öffnend wirken bzw. allgemein entgegen dem infolge der Gewichtskraft des Deckels erzeugten Moments. In diesem Fall nimmt das Moment bevorzugt mit einer zunehmenden Deckelöffnung ab, da auch das per Gewichtskraft erzeugte Moment in der vorstehend geschilderten Weise abnimmt. Eine solche Abnahme kann durch eine entsprechende Variation der Federkraft erzielt werden. Allgemein bevorzugt wird, dass sich das per Gewichtskraft erzeugte Moment des Deckels und des vom Stützmechanismus erzeugte gegenläufige Moment im Wesentlichen ausgleichen (z.B. um nicht mehr als 5 Nm oder nicht mehr als 2 Nm voneinander abweichen), bevorzugt in mehr als zwei Stellungen (bzw. mehr als zwei Gleichgewichtslagen) und ferner bevorzugt über mehr als die Hälfte des Bewegungsspektrums, also mehr als die Hälfte aller vom Deckel einnehmbaren geöffneten Stellungen (beispielsweise zumindest zwischen 10° und 60° Öffnungswinkel des Deckels). Würde hingegen ein größeres Moment durch den Stützmechanismus als entgegenwirkendes Gewichtskraft-Moment vom Deckel aufgebracht werden, würde der Deckel sozusagen automatisch per Federkraft angehoben werden. Dies kann aus Sicht des Benutzers irritierend sein und gegebenenfalls zu Kollisionen führen.
Würde hingegen ein geringeres Moment durch den Stützmechanismus als durch die Deckel-Gewichtskraft erzeugt werden, würde der Deckel automatisch absinken. Dies kann zu einem Einklemmen von Objekten durch den Deckel führen und verringert allgemein den Bedienkomfort aus Sicht des Nutzers, der den Deckel dann manuell aufhalten muss.
Bevorzugt ist also vorgesehen, dass auch die Federkraft nach Maßgabe einer Öffnung des Deckels und hierüber erzeugter Verdrehungen des Schwingenelements variabel ausfällt. Insbesondere ist diese derart erzeugbar, dass sich der vorstehend geschilderte Momentenausgleich einstellt. Folglich kann vorgesehen sein, dass die Federkraft mit einem zunehmenden Öffnungswinkel des Deckels abnimmt, insbesondere linear abnimmt.
Gemäß einer Variante ist das Federelement eine Zugfeder. Diese kann bei geschlossenem Deckel oder allgemein bei geringen Öffnungswinkeln (z.B. von weniger als 10°) signifikant gestreckt sein, um eine entsprechend große Federkraft zu erzeugen. Anschließend kann sie sich bei zunehmender Öffnung des Deckels zunehmend entspannen, sodass die Federkraft aufgrund der abnehmenden Dehnung abnimmt.
Gemäß einer alternativen Variante ist das Federelement eine Druckfeder. Diese kann bei einem geöffneten Deckel oder allgemeinen geringen Winkelstellungen (z.B. weniger als 10°) stark komprimiert sein, um entsprechend große Federkräfte zu erzeugen. Bei zunehmender Öffnung des Deckels kann sie sich hingegen entspannen (d.h. eine Längenzunahme erfahren), wodurch die Federkräfte entsprechend abnehmen können.
Es ist auch möglich, dass sich der Dehnungszustand von Zug zu Druck (oder umgekehrt) während eines Bewegens des Deckels ändert.
Das Federelement kann auch eine Spiralfeder oder Drehstabfeder sein. Dann ist es bevorzugt im Bereich des Drehlagers des Schwingenelements positioniert und bevorzugt derart mit dem Drehlager und/oder Schwingenelement gekoppelt, dass es nach Maßgabe der Rotation des Schwingenelements deformiert wird.
Allgemein erfordert eine Deformation des Federelements nach Maßgabe der Drehung des Schwingenelements nicht zwingend, dass das Schwingenelement die Deformation direkt verursacht, sich zum Beispiel direkt am Federelement abstützt. Dies stellt lediglich eine mögliche Ausführungsform der Erfindung dar. Stattdessen kann die Deformation des Federelements nach Maßgabe der Drehung des Schwingenelements lediglich in einer mittelbaren Abhängigkeit bestehen. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn sich die Deformation und Drehung bei einer Deckelbewegung zu gleichen Zeitpunkten ändern. Auch können beispielweise Federelemente und Schwingenelemente zu gleichen Zeitpunkten bzw. in gleichen Winkelstellungen oder über gewisse Winkelstellungsbereiche deformiert bzw. verdreht werden, auch wenn diese lediglich mittelbar mechanisch miteinander gekoppelt sind. Allgemein kann also vorgesehen sein, dass zumindest über einen gewissen Bereich der Drehbewegung des Schwingenelements parallel auch eine Federelementdeformation erfolgt, diese also nach Maßgabe der Drehung auftritt. Weiter kann neben der Drehbewegung auch eine Translationsbewegung von Deckel und/oder Schwingenelement erfolgen.
Die geschilderten Längenänderungen der beispielhaften Federelemente können dadurch erzielt werden, dass diese mit Bereichen des Schwingenelements gekoppelt werden, die sich von dem Federelement (und insbesondere einem an dem Gehäuse befestigten Be- reich hiervon) bei einer Öffnung des Deckels in entsprechender Weise zunehmend entfernen oder an diesen annähern. Beispiele hierfür werden insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren noch geschildert.
Wie bereits erwähnt, ist der Stützmechanismus bevorzugt dazu eingerichtet, den Deckel in mehr als zwei Stellungen zu halten (d.h. gegen ein Absinken zu sichern) und/oder entsprechende wenigstens zwei Gleichgewichtslagen zu definieren. Besonders bevorzugt ist der Stützmechanismus dazu eingerichtet, den Deckel in mehr als der Hälfte von ihm einnehmbaren geöffneten Stellung (insbesondere über wenigstens die Hälfte der einnehmbaren Öffnungswinkel) zu halten und genauer gesagt gegen ein Absinken in die geschlossene Stellung zu stützen. Auch ein Halten in sämtlichen Stellungen und Öffnungswinkel ist somit möglich.
Wie ebenfalls erwähnt, kann der Deckel durch (bzw. über) wenigstens ein Drehlager innerhalb des Laborgeräts gelagert sein. Beispielsweise kann sich der Deckel über das Drehlager an einem Gehäuse des Laborgeräts abstützen oder mit diesem Gehäuse verbunden sein. Der Stützmechanismus ist bevorzugt in einem Abstand zu dem Drehlager mit dem Deckel verbunden.
Beispielsweise kann er an einer Seitenfläche oder allgemein einem Rand des Deckels mechanisch mit diesem verbunden und insbesondere an diesem befestigt sein, wobei sich der Befestigungsort in einem Abstand zu dem Drehlager befindet. Insbesondere kann das Drehlager eine Drehachse definieren. Die Seitenfläche und/oder eine hierzu parallel verlaufende Längsachse des Deckels kann sich orthogonal zu dieser Drehachse erstrecken. Der Befestigungsort kann entlang der Seitenfläche und/oder Längsachse betrachtet von dem Drehlager beabstandet sein. Bevorzugt liegt er aber näher zum Drehlager als zu einer entlang der Längsachse betrachteten vorderen Kante des Deckels. Insbesondere kann er zwischen einer Hälfte der Länge des Deckels (entlang der Längsachse betrachtet) und dem Drehlager positioniert sein.
Es hat sich gezeigt, dass dies ein kompaktes Ausgestalten des Stützmechanismus ermöglicht, da dann ein noch erläutertes Koppelelement vorteilhafterweise an einem ersten Bereich des Schwingenelements befestigbar sein kann, während mit dem anderen Ende das elastisch deformierbare Element vorteilhafterweise deformierbar ist. Dadurch, dass die Verbindung von Stützmechanismus und Deckel in einem Abstand zum Deckel-Drehlager erfolgt, wird aber auch ein gewisser Hebelarm zum Erzeugen des Moments des Stützmechanismus um das Drehlager bereitgestellt, was die zu erzeugende Federkraft zum Halten des Deckels begrenzt.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Schwingenelement in einem ersten Bereich (z.B. an einem ersten Ende) zumindest mittelbar mit dem Deckel verbunden (z.B. über das bereits erwähnte Koppelelement). In einem zweiten Bereich (z.B. an einem zweiten entfernten, gegenüberliegenden oder abgewandten Ende) des Schwingenelements ist dieses bevorzugt mit dem Federelement gekoppelt. In einem dritten Bereich des Schwingenelements kann dieses mit einem Drehlager gekoppelt bzw. hierüber drehbar gelagert sein. Dabei liegt der dritte Bereich bevorzugt zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich. Dies ermöglicht die platzsparende, aber effektive Kraftaufbringung des Stützmechanismus durch ein wippenartiges, da mittig drehbar gelagertes, Schwingenelement.
Der erste und zweite Bereich können entsprechend gleichsinnig rotieren oder sich gegenläufig bewegen. Beispielsweise kann der zweite Bereich bei einem Öffnen des Deckels einwärts verschwenkt werden (z.B. an vertikaler Höhe verlieren), wohingegen bei einem Schließen des Deckels dieser Bereich vertikal nach oben bewegt werden kann (d.h. an Höhe gewinnt). Der erste Bereich kann jeweils entsprechend gegenläufig rotieren. Ein Federelement, das sich an dem zweiten Bereich abstützt oder hiermit gekoppelt ist, kann entsprechend nach Maßgabe der Rotation dieses zweiten Bereichs gestaucht und gestreckt werden. Dies stellt eine effektive Möglichkeit bereit, um eine Deckelrotation in gewünschte Deformationen des Federelements sowie hiervon erzeugte Federkräfte zum Aufbringen eines Moments zum Halten des Deckels zu übersetzen.
Bevorzugt befindet sich der dritte Bereich des Schwingenelements (an dem dieses mit dem Drehlager gekoppelt ist) näher zu dem ersten Bereich als zu dem zweiten Bereich. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen dem dritten Bereich und dem zweiten Bereich wenigstens das 1,5-fache oder auch wenigstens das Zweifache des Abstandes zwischen dem dritten Bereich und dem ersten Bereich aufweisen. Diese Abstände können jeweils entlang einer Längsachse des Schwingenelements gemessen werden. Es hat sich gezeigt, dass sich hierüber bei erhöhter Kompaktheit des Stützmechanismus geeignete Hebelarme zum Erzielen der gewünschten Kräfte- und Momentenwirkung erzielen lassen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Schwingenelement über ein Koppelelement mit dem Deckel verbunden ist. Das Koppelelement kann stangenartig und/oder zylindrisch geformt sein. Es ist bevorzugt mechanisch starr und, wie vorzugsweise auch das Schwingenelement, aus einem Kunststoff- oder Metallmaterial hergestellt. Insbesondere kann das Koppelelement jeweils drehbar mit dem Deckel und mit dem Schwingenelement gekoppelt sein. Hierüber können Bewegungen des Deckels zuverlässig und verschleißarm in entsprechende Drehbewegungen des Schwingenelements umgesetzt werden und somit in gewünschte Deformationen des Federelements.
Das Koppelelement kann sich zusätzlich auch translatorisch bewegen, zum Beispiel innerhalb eines definierten Winkelbereichs des verschwenkenden Deckels.
Das Schwingenelement ist gemäß einem Aspekt bevorzugt länger als das Koppelelement. Neben einer Platzersparnis aufgrund der reduzierten Baugröße des Koppelelements lassen sich hierüber Hebelarme erzielen, die für den gewünschten Kraft- bzw. Momentenverlauf vorteilhaft sind. Auch eine kürzere Ausbildung ist aber möglich, was eine Reduzierung der Tiefe oder auch der horizontalen Erstreckung des Laborgeräts ermöglicht.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement nicht-horizontal verläuft und auch bei Öffnungen des Deckels bevorzugt keine horizontalen Lagen einnehmen kann. Stattdessen kann es in einem Winkel von weniger als 80° und bevorzugt weniger als 60° zu einer vertikalen Raumachse geneigt sein, was bevorzugt für sämtliche Öffnungszu- stände des Deckels gilt, zumindest aber für dessen geschlossene Stellung. Das Schwingenelement kann hingegen in wenigstens einer Öffnungsstellung des Deckels im Wesentlichen horizontal verlaufen oder allgemein größere Winkel mit der vertikalen Raumachse einschließen als das Koppelelement. Dies kann zumindest im geschlossenen Zustand des Deckels gelten, vorzugsweise aber bei jeder Öffnungsstellung des Deckels. Durch Kombination eines entsprechend im Wesentlichen vertikal aufrechten Koppelelements mit einem im Wesentlichen horizontalen Schwingenelement, das aber bevorzugt länger als das Koppelelement ist, wird die vertikale Bauhöhe des Stützmechanismus begrenzt. Somit kann auch die Höhe des Laborgeräts geringer ausfallen.
Gemäß einer bevorzugten Variante ist also vorgesehen, dass eine horizontale Abmessung des Stützmechanismus größer ist als eine vertikale Abmessung hiervon. Auch dies kann zumindest bei einer geschlossenen Stellung des Deckels gelten, vorzugsweise aber bei sämtlichen Öffnungsstellungen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Stützmechanismus zumindest bei geschlossener Stellung des Deckels vollständig in einem Gehäuse aufgenommen ist oder aber dass lediglich das Koppelelement aus dem Gehäuse herausragt. Selbst wenn aber der Deckel in geöffnete Stellungen und insbesondere eine maximal geöffnete Stellung (z.B. 90°) versetzt wird, kann allenfalls das Koppelelement geringfügig aus dem Gehäuse hervorstehen, bevorzugt aber nicht das Schwingenelement. Dies mindert Verletzungsrisiken und ermöglicht wiederum eine im Wesentlichen horizontale Anordnung des Schwingenelements sowie eine allgemein reduzierte Baugröße.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Laborgerät einen Aktor auf, der dazu eingerichtet ist, eine Kraft zum Bewegen des Deckels zu erzeugen. Insbesondere kann er ein erforderliches Differenzmoment aufbringen, um die sich bevorzugt aufhebenden Momente aus dem Deckel-Eigengewicht und der Federkraft zu überwinden und ein Öffnen oder Schließen des Deckels zu veranlassen. Allgemein kann der Aktor also dazu eingerichtet sein, den ggf. bereits geöffneten Deckel aus einer (bevorzugt beliebigen) Gleichgewichtslage zu bewegen.
Es versteht sich, dass die Kraft des Aktors insbesondere in ein Moment um ein etwaiges Drehlager des Deckels umsetzbar ist bzw. in einem solchen Moment resultieren kann. Der Aktor kann insbesondere ein Elektromotor sein. Beispielsweise kann es sich um einen Servomotor handeln oder allgemein um einen Motor, dessen Winkelstellung erfassbar ist (z.B. mittels eines Encoders). Zusätzlich oder alternativ können Drehzahlen des Elektromotors erfassbar sein. Gemäß einer Variante ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (auch als BLDC-Motor bezeichnet). Allgemein kann vorgesehen sein, eine Winkelstellung des Motors und/oder eine Drehzahl zu erfassen und in der hierin geschilderten Weise auszuwerten. Die Auswertung kann z.B. über eine Steuerung des Motors erfolgen. Bevorzugt ist der Motor dauerhaft mit dem Stützmechanismus mechanisch gekoppelt, sodass sich Bewegungen des Stützmechanismus in Motorrotation übersetzen, und umgekehrt.
Allgemein kann der Aktor manuell aktivierbar sein, z.B. über Bedienelemente (insbesondere Druckknöpfe) oder per Gestensteuerung. Ein Benutzer kann demnach den Aktor zur Krafterzeugung zwecks Öffnung des Deckels und/oder Schließen hiervon selektiv aktivieren. Alternativ kann der Motor bei einer festgestellten manuellen Deckelanhebung aktiviert oder, mit anderen Worten, selektiv unterstützend zugeschaltet werden. Eine manuelle Deckelanhebung kann z.B. dadurch erkannt werden, dass sich eine Drehzahl des Motors ändert, obwohl keine entsprechende Leistungsaufnahme durch den Motor erfolgt und/oder der Motor elektrisch abgeschaltet ist.
Der Aktor kann ferner dazu eingerichtet sein, bei Erkennen einer Verklemmgefahr von z.B. einem Finger während eines Schließens des Deckels automatisch eine Krafterzeugung zu unterbrechen. In diesem Fall kann beispielsweise eine Leistungsaufnahme des Motors nicht in erwartete Drehzahlen übersetzt werden, was als ein beginnendes Einklemmen z.B. von einer Motorsteuerung erkannt werden kann. Daraufhin kann eine Krafterzeugung durch den Motor z.B. durch elektrisches Abschalten unterbrochen werden.
Das Vorsehen eines Aktors im Zusammenhang mit dem offenbarten Stützmechanismus ist daher besonders vorteilhaft, da der Stützmechanismus nach wie vor signifikante Kräfte bzw. Momente und insbesondere ausreichende Kräfte zum Halten des Deckels in einer geöffneten Stellung aufbringen kann. Insbesondere kann der Stützmechanismus in zahlreichen und insbesondere beliebig vielen Lagen (Gleichgewichtslagen) den Deckel selbständig halten. Es existiert also oftmals und bevorzugt stets ein Kräftegleichgewicht zwischen der Gewichtskraft des Motors und den vom Stützmechanismus automatisch per Federkraft erzeugten entgegenwirkenden Haltekräften. Der Aktor muss demnach lediglich eine geringe Kraft aufbringen, um den Deckel weiter anheben zu können. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu Fällen, in den der Deckel ohne entsprechende Haltewirkungen durch einen separaten Stützmechanismus vollständig vom Aktor angehoben werden müsste oder aber lediglich geringe Kräfte z.B. durch eine Gasdruckfeder oder dergleichen erzeugt werden würden.
Weiter bieten sich aufgrund der verschiedenen Komponenten des Stützmechanismus zahlreiche Anbindungsmöglichkeiten (d.h. Krafteinleitungsmöglichkeiten) für den Aktor. Dieser kann entsprechend platzsparend innerhalb des Laborgeräts positioniert werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Krafteinleitungsbereich gewählt werden, mit dem bevorzugte Hebelarme oder Hebelwirkungen erzielbar sind, sodass die vom Aktor zu erzeugenden Kräfte zusätzlich reduziert werden können.
Gemäß einer Variante erfolgt die Krafteinleitung des Aktors in den Stützmechanismus über bzw. in das Schwingenelement. Insbesondere kann die Kraft nahe des bereits erwähnten ersten Bereichs eingeleitet werden und/oder an einem ersten Ende des Schwingenelements. Es kann sich aber auch um einen Bereich handeln, der zwischen dem bereits erwähnten ersten und dem dritten Bereich des Schwingenelements liegt, also zwischen dem Drehlager und dem ersten Bereich, an dem z.B. das Koppelelement angeordnet ist. Diese Varianten sind dahingehend vorteilhaft, als dass der Rest des Schwingenelements dann als ein Hebel für den Motor dient, um das Federelement zusätzlich zu dehnen oder zu komprimieren.
Eine Weiterbildung sieht also vor, dass der Aktor kraftübertragend mit dem Stützmechanismus und bevorzugt mit dem Schwingenelement gekoppelt ist. Insbesondere kann der Aktor an dem Schwingenelement angreifen und/oder hiermit in Eingriff stehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Aktor über eine Verzahnung mit dem Stützmechanismus gekoppelt ist. Beispielsweise kann der Aktor und insbesondere kann eine Ausgangswelle hiervon ein Ritzel aufweisen, das in eine Verzahnung (insbesondere eine Verzahnungskurve) des Stützmechanismus eingreift. Diese Verzahnung kann wiederum an dem Schwingenelement ausgebildet und/oder daran angeordnet sein. Die Verzahnung kann beispielsweise als ein Verzahnungsteil ausgebildet sein und/oder als ein Verzahnungsabschnitt oder als ein Verzahnungssegment. Diese können jeweils an dem Schwingenelement angeordnet oder in diesem ausgebildet sein. Die Verzahnung kann entlang eines Kreisbogensegments, eines Kurvensegments oder allgemein entlang einer gekrümmten Achse ausgebildet sein. Durch Rotation des Motors und insbesondere eines hiervon angetriebenen Ritzels kann das Verzahnungssegment oder Verzahnungsteil relativ zum Motor verschwenkt werden und insbesondere vertikal auf- und abbewegt werden.
Gemäß einer Variante ist der Aktor über ein Kegelradgetriebe mit dem Stützmechanismus verbunden bzw. ist die bevorzugt vorgesehene Verzahnung Bestandteil eines solchen Kegelradgetriebes oder bildet ein solches. Alternativ kann auch ein Stirnradgetriebe vorgesehen und/oder ausgebildet sein. Wie noch anhand der Figuren erläutert, ergeben sich hierbei jeweils vorteilhafte Möglichkeiten zum platzsparenden Anordnen des Aktors innerhalb des Laborgeräts.
Allgemein kann der Aktor auch über eine Getriebestufe mit dem Stützmechanismus verbunden sein, insbesondere über eine Untersetzungsstufe.
Wie erwähnt, sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, dass der Aktor mit dem Schwingenelement an (bzw. in) einer Position gekoppelt und insbesondere befestigt ist, die näher an dem ersten als an dem zweiten Bereich liegt. Hierdurch ergeben sich die bereits geschilderten Vorteile hinsichtlich effektiver Hebelarme und platzsparender Anordnungsmöglichkeiten für den Aktor.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Positionsinformation des Deckels und/oder des Stützmechanismus sensorisch erfassbar. Die Positionsinformation kann eine Winkelstellung des Deckels angeben und/oder Rückschlüsse hierauf ermöglichen (zum Beispiel in eine solche Winkelstellung umrechenbar sein). Sie kann in der geschilderten Weise aus Betriebsgrößen des Aktors abgeleitet werden und insbesondere aus der Rotorstellung eines Elektromotors. Es ist aber ebenso möglich, in den Stützmechanismus einen Abstandssensor oder einen anderweitigen Sensor zu integrieren, der einen aktuellen Bewegungszustand des Stützmechanismus erfasst. Beispielsweise kann aus einem Abstand eines bestimmten Bereiches des Schwingenelements zu einer Bodenplatte des Laborgeräts auf eine aktuelle Winkelstellung des Schwingenelements geschlossen werden, die wiederum in eine Winkelstellung des Deckels umrechenbar ist. Mit der Positionsinformation können die nachstehend geschilderten Öffnungswinkel, Bewegungsgeschwindigkeiten oder anderweitige Betriebszustände des Laborgeräts und insbesondere des Deckels überprüft werden. Weiter können hierdurch auch die vorstehend geschilderten Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden, zum Beispiel um Verklemmungen zu erkennen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass wenigstens ein Öffnungswinkel des Deckels vorgebbar und der Aktor zum Einstellen dieses Öffnungswinkels ansteuerbar ist (bzw. dazu eingerichtet ist, diesen Öffnungswinkel einzustellen). Insbesondere kann der Öffnungswinkel als ein Zielzustand oder Sollwert hinterlegbar und insbesondere programmierbar sein, z.B. durch einen Bediener oder seitens eines Herstellers. Anschließend kann bspw. durch eine (bevorzugt einzige) Eingabe oder einen allgemeinen Öffnungsbefehl dieser Winkel eingestellt werden. Hierdurch kann das Laborgerät an Nutzervorlieben oder an reale Platzverhältnisse im Labor geeignet angepasst werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Bewegungskennlinie des Deckels vorgebbar sein und der Aktor ist zum Bewegen des Deckels gemäß dieser Bewegungskennlinie eingerichtet. Die Bewegungskennlinie kann z.B. eine Winkeländerungsrate je Winkelposition definieren und/oder allgemein einen bevorzugt öffnungswinkelabhängigen Verlauf der Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des Deckels. Derartige Kennlinien bzw. Verläufe können dann von dem Aktor zum Beispiel durch eine öffnungswinkelabhängige Momentenvariation umgesetzt werden. Erneut kann die Bewegungskennlinie als ein Zielzustand oder Sollwert hinterlegbar und insbesondere programmierbar sein, z.B. durch einen Bediener oder seitens eines Herstellers. Hierdurch kann ein dem Bediener vertrautes Bewegungsverhalten des Deckels simuliert werden, wie es bei bekannten Systemen z.B. mit einer Gasfeder auftritt.
Die Erfindung betrifft auch einen Stützmechanismus für ein Laborgerät nach jeglichem hierin geschilderten Aspekt. Insbesondere kann der Stützmechanismus das erwähnte drehbar gelagerte Schwingenelement aufweisen, das nach Maßgabe eines Öffnens des Deckels verdrehbar ist und wenigstens ein elastisch deformierbares Federelement, das nach Maßgabe einer Drehung des Schwingenelements unter Erzeugen einer Federkraft deformierbar ist, sodass der Stützmechanismus infolge der erzeugbaren Federkraft einen an den Stützmechanismus koppelbaren Deckel in einer geöffneten Stellung halten kann. Der Stützmechanismus kann sämtliche weitere Merkmale umfassen, die hierin im Zusammenhang mit dem Stützmechanismus erwähnt sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Figurenübergreifend können dabei gleichwirkende oder gleichartige Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig. 1A-1 B zeigen eine Teilansicht einer Laborzentrifuge als Beispiel eines Laborgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem geschlossenen (Fig. 1A) und einem geöffneten Deckel (Fig. 1 B).
Fig. 2A-2B zeigen eine Laborzentrifuge als Beispiel eines Laborgeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem geschlossenen Deckel (Fig. 2A) und einem geöffneten Deckel (Fig. 2B).
Fig. 3A-3B zeigen eine Funktionsskizze eines Stützmechanismus samt Deckel in einer geschlossenen (Fig. 3A) und in einer geöffneten (Fig. 3B) Stellung.
Fig. 4 zeigt Verläufe relevanter Momente in Abhängigkeit eines Öffnungswinkels des Deckels für die Laborzentrifuge aus z.B. den Fig. 3A-3B.
Fig. 5A-5B zeigen eine Teilansicht einer Laborzentrifuge als Beispiel eines Laborgeräts gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem geschlossenen (Fig. 5A) und einem geöffneten Deckel (Fig. 5B).
Fig. 6 zeigt eine Teilansicht einer Laborzentrifuge als Beispiel eines Laborgeräts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
Fig. 7A-B zeigen Ansichten eines Laborkühlgeräts mit horizontaler (Fig. 7A) und vertikaler (Fig. 7B) Schwenkachse als Beispiel eines Laborgeräts gemäß einem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel. Fig. 8 zeigen Ansichten eines Schüttlers als Beispiel eines Laborgeräts gemäß einem achten Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird zunächst beispielhaft auf die Varianten der Fig. 1A-1 B und Fig. 2A-2B eingegangen, um dort den grundsätzlichen Aufbau eines Laborgeräts 1 in Form einer Laborzentrifuge 10 zu erläutern. Das grundsätzliche Funktionsprinzip der hierin offenbarten Lösung wird dann primär anhand der Fig. 3A-3B erläutert, um abschließend wiederum auf bevorzugte Realisierungen dieses Grundprinzips anhand der Fig. 1A-2B einzugehen.
In den Fig. 1A-2B werden jeweils Bestandteile einer für die vorliegenden Lösungen relevanten Laborzentrifuge gezeigt. Nicht gezeigt sind weitere grundsätzlich bekannte Bestandteile der Laborzentrifuge, wie z.B. der eigentliche Rotor sowie dessen Antriebseinheit. Beispielhaft bezugnehmend auf Fig. 1A erkennt man eine im Wesentlichen ebenen bzw. plattenförmigen Deckel 12. Dieser ist in einer geschlossenen Stellung positioniert. Bezugnehmend auf das räumliche Koordinatensystem der Fig. 1A erstreckt sich der Deckel 12 im Wesentlichen in einer horizontalen Raumebene, die durch die X- und Y-Achse gebildet wird. Die Z-Achse entspricht einer vertikalen Raumachse, entlang derer die Gravitationskraft wirkt. Die Laborzentrifuge 10 ist in sämtlichen hier gezeigten Abbildungen mit einer typischen betriebsbereiten Orientierung gezeigt, wie sie auch im praktischen Einsatz bevorzugt eingenommen wird.
In Fig. 1 B (aber auch Fig. 2B) ist der Deckel 12 in einer geöffneten Stellung gezeigt. Man erkennt, dass er in diesem Fall im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, also in einer die Z-Achse enthaltenen Ebene. Um zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand der Fig. 1A-1 B zu wechseln, ist der Deckel 12 an einer seiner Seiten drehbar mit einem Gehäuserahmen 14 (oder allgemein einem Gehäuse) der Laborzentrifuge (im Folgenden auch lediglich als Zentrifuge bezeichnet) 10 verbunden. Die beispielhaft vorgesehenen zwei Drehlager 16 sind in Fig. 1A-1 B mit einem entsprechenden Bezugszeichen versehen. Eine Rotationsachse RD, um die der Deckel 12 verschwenkbar ist, erstreckt sich entsprechend in einer horizontalen Ebene. Gegenüberliegend zum Gehäuserahmen 14 ist eine Bodenplatte 15 angeordnet. Die Bodenplatte 15 und der Gehäuserahmen 14 erstrecken sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung und stellen jeweils plattenförmige Bauteile dar. An der Bodenplatte 15 ist eine stangenförmige Stütze 18 befestigt und auch ein Feder- Gegenlager 20. Dies ist jedoch lediglich optional und die Elemente 18, 20 (bzw. hiervon getragenen/gestützten weiteren Komponenten) könnten sich auch anderen Gehäuseteilen oder allgemein am Gehäuse abstützen. Über die Stütze 18 und das Federelement-Gegenlager 20 wird ein Stützmechanismus 22 gehalten und gelagert.
Gestrichelt angedeutet sind auch Verbindungen der Bodenplatte 15 und des Gehäuserahmens 14. Hierbei handelt es sich um Kanten, die durch nicht dargestellte Außenwände oder auch Seitenflächen des Gehäuses der Laborzentrifuge 10 definiert werden. Die gezeigten weiteren Komponenten der Laborzentrifuge 10 und insbesondere der Stützmechanismus 22 sind also durch diese Außenwände verdeckt und im praktischen Betrieb nicht einsehbar bzw. nicht offenliegend. Zu Wartungszwecken können aber die entsprechenden Außenwände bevorzugt selektiv entfernt werden.
Weiter ist in Fig. 1 B noch der Rotorraum 26 markiert. Dort ist ein nicht dargestellter herkömmlicher Rotor der Zentrifuge 10 platziert und um eine nicht gesondert markierte vertikale Raumachse drehbar. Der Gehäuserahmen 14 weist eine kreisrunde Öffnung 28 auf, über die man bei geöffnetem Deckel 12 Zugang zum Rotorraum 26 erhält. Der Rotorraum 26 erstreckt sich zylindrisch mit nicht dargestellten geschlossenen Innenwänden, sodass der Stützmechanismus 22 außerhalb hiervon positioniert ist. Genauer gesagt ist der Stützmechanismus 22 zwischen einer Außenwand des Rotorraums 26 und einer Innenwand einer nicht dargestellten äußeren Gehäusewand positioniert.
In Fig. 3A ist eine schematisch stark vereinfachte Prinzipskizze des Stützmechanismus 22 samt des Deckels 12 gezeigt. Weitere Bestandteile der Laborzentrifuge 10 sind nicht dargestellt. Die Blickachse entspricht der X-Achse aus Fig. 1A.
Der Deckel 12 ist als ein langgestrecktes plattenförmiges Bauteil in entsprechender Seitenansicht dargestellt. Gezeigt ist auch wiederum eines der Drehlager 16, mit der der Deckel 12 an einem als feststehend angenommenen Gehäuse der Zentrifuge 10 angebracht ist. Der Stützmechanismus 22 ist ebenfalls über ein Drehlager mit dem feststehenden Gehäuse verbunden. Hierbei handelt es sich um ein Drehlager 19 an einem von der nicht dargestellten Bodenplatte 15 entfernten Ende der Stütze 18. Ein weiteres Drehlager 21 ist an einem wiederum von der Bodenplatte 15 abgewandten Ende des Federelement-Gegenlagers 20 bereitgestellt.
Der Stützmechanismus 22 umfasst eine langgestreckte Schwinge (ein Schwingenelement) 30. Die maßgebliche Längserstreckung der Schwinge (des Schwingenelements) 30 ist in Fig. 3A strichartig angedeutet. Wie anhand der Fig. 1A-2B ersichtlich, kann es sich um ein flaches langgestrecktes Element handeln, das beispielsweise in einer vertikalen Raumebene angeordnet und darin verschwenkbar ist (z.B. die Z-Y-Ebene aus Fig. 1A).
Der Stützmechanismus 22 umfasst auch ein stangenförmiges Koppelelement 32, das wiederum als entsprechende Gerade (z.B. entsprechend dem Verlauf von dessen Längsachse) abgebildet ist. Das Koppelelement 32 ist über ein Drehgelenk 33 mit dem Deckel und über ein weiteres Drehgelenk 34 mit der Schwinge (dem Schwingenelement) 30 verbunden. Die beiden Drehgelenke 33, 34 sind bevorzugt an voneinander entfernten bzw. voneinander abgewandten Enden des Koppelelements 32 angeordnet. Das Koppelelement 32 ist also nur so lang wie nötig, um die Verbindung zwischen Deckel 12 und Schwingenelement 30 herzustellen, was Bauraum spart.
Das Schwingenelement 30 erstreckt sich von der gelenkigen Verbindung zum Koppelelement 32 (siehe Drehgelenk 34) zu einem noch weiteren Drehgelenk 35. Hierüber ist das Schwingenelement 30 mit einem elastisch deformierbaren Federelement 36 verbunden, das im gezeigten Beispiel eine Zugfeder ist. Die Drehgelenke 34, 35 sind ebenfalls in voneinander abgewandten Endbereichen der langgestreckten Schwinge (des Schwingenelements) 30 angeordnet. Zumindest in Bezug auf das Drehgelenk 34, mit dem die Verbindung zum Koppelelement 32 erfolgt, ist dies aber nicht zwingend (siehe nachstehend erläuterte Variante der Fig. 1A-1 B). Vorteilhaft ist allerdings, dass die Drehgelenke 34, 35 beidseits des Drehlagers 19 angeordnet sind, über das das Schwingenelement 30 innerhalb der Zentrifuge 10 drehbar gelagert ist.
Dabei ist allgemein hervorzuheben, dass jegliche Rotationsachsen der hierin erwähnten Drehlager 16, 19, 21 und auch Drehgelenke 33, 34, 35 senkrecht auf der Blattebene stehen, also in horizontaler räumlicher Richtung vorliegen. Das Schwingenelement 30 kann also nach Art einer Wippe um das Drehlager 19 ver- schwenken. Die Endbereiche, welche die Drehgelenke 34 und 35 aufweisen bzw. hiermit verbunden sind, bewegen sich gegenläufig auf und ab (d.h. einer dieser Endbereiche wird in vertikaler Richtung angehoben, während der andere absinkt, und umgekehrt).
Zusammengefasst weist das Schwingenelement also einen ersten Bereich auf, in dem die Ankopplung zum Koppelelement 32 erfolgt (im gezeigten Fall einen (ersten) Bereich B1 umfassend das Drehgelenk 34). Ferner weist das Schwingenelement einen zweiten Bereich B2 auf, in dem die Kopplung mit dem Federelement 36 erfolgt (im gezeigten Fall den Verbindungsbereich zum Drehlager 35). Dazwischen befindet sich ein dritter Bereich B3, in dem die Verbindung mit dem Drehlager 19 erfolgt.
In Fig. 3A ist gezeigt, dass der Bereich B3 entlang der Längsachse des Schwingenelements 30 näher zum ersten Bereich B1 als zum zweiten Bereich B2 positioniert ist. Anders ausgedrückt sind die eingetragenen Hebelarme L1 und r derart ausgebildet, dass r größer als L1 ist.
Das Federelement 36 ist über das Drehgelenk 35 drehbar mit dem Schwingenelement 30 und über das Drehlager 21 mit der nicht gesondert gezeigten Bodenplatte 15 bzw. allgemein dem Gehäuseboden verbunden. Es ist folglich zwischen Schwingenelement 30 und dem Gehäuse eingespannt. Nach Maßgabe einer Auf- und Abbewegung des Drehgelenks 35 wird eine Länge LF und somit ein Dehnungszustand des Federelements 36 variiert, da dessen mit dem Drehgelenk 35 gekoppeltes Ende relativ zum feststehenden Ende am Drehlager 21 analog auf- und abbewegt wird.
Wie auch in Fig. 3B gezeigt, beruht der Stützmechanismus 22 im Wesentlichen auf dem folgenden Funktionsprinzip: Um dem Deckel 12 zu öffnen, wird dieser ausgehend von Fig. 3A nach rechts oben verschwenkt. Ein Winkel W (Öffnungswinkel) zur horizontalen Raumebene nimmt daraufhin zu, und zwar von 0° in Fig. 3A auf einen Wert von z.B. bis zu 90°. Fig. 3B zeigt beispielhaft einen Öffnungswinkel W von ca. 60°. Gemeinsam mit dem Deckel 12 wird auch das Drehgelenk 33 verschwenkt und somit entlang der vertika- len Raumachse Z angehoben. Dieser Bewegung folgt das Koppelelement 32, das entsprechend auch das Drehgelenk 34 an dessen weiteren Ende vertikal anhebt. Das Schwingenelement 30 verkippt entsprechend im Uhrzeigersinn um das Drehlager 19, sodass der zweite Bereich B2 bzw. das dortige Drehgelenk 35 abgesenkt werden. Dies führt zu einer Kompression der Feder (des Federelements) 36. Wie schematisch angedeutet, nimmt deren Länge LF2 gegenüber dem geschlossenen Zustand aus Fig. 3A deutlich ab.
Wie erwähnt, handelt es sich bei dem Federelement 36 jedoch vorteilhafterweise um eine Zugfeder. Im geschlossenen Zustand von Fig. 3A ist die Feder gegenüber einer neutralen Länge (d.h. gegenüber einem undeformierten Zustand) gedehnt worden. Insbesondere ist sie dort maximal gedehnt, sodass eine von ihr erzeugte und entgegen der Dehnung wirkende Zugkraft F einen maximalen Wert annimmt. Im Zustand aus Fig. 3B wurde die Länge LF2 reduziert, da das Drehgelenk 35 näher zum Drehlager 21 bewegt wurde. Entsprechend geringer fällt auch die Federkraft F aus. Dennoch erzeugt diese Federkraft F ein Moment, das auf das Schwingenelement 30 im Uhrzeigersinn einwirkt. Entsprechend wird auch das Drehgelenk 34 vertikal nach oben gedrängt und wird auch ein entsprechender vertikaler Kraftanteil in das Koppelelement 32 eingeleitet. Insgesamt resultiert also die Federkraft F in einen Moment MF um das Drehlager 16 des Deckels 12, wobei dieses Moment MF entgegen dem Uhrzeigersinn wirkt bzw. den Deckel 12 in eine geöffnete Stellung drängt.
Der Betrag des Moments MF ist abhängig von der Federkraft F und nimmt entsprechend bei zunehmenden Öffnungswinkel W ab. Hingegen erzeugt der Deckel 12 ein in eine Schließrichtung wirkendes Moment MS um das Drehlager 16. Dieses resultiert aus einem wirksamen Hebelarm H, der zwischen einem beispielhaft eingetragenen Schwerpunkt s des Deckels 12 und dem Drehlager 16 wirkt (im gezeigten Fall entlang der Y-Achse).
Aus Fig. 3B erkennt man also, dass bei zunehmenden Öffnungswinkel W der Hebelarm H abnimmt und somit auch ein geringeres Schließmoment (Gewichtskraftmoment) MS vom Deckel 12 bzw. von dessen Gewichtskräften um das Drehlager 16 erzeugt wird. Entsprechend fällt auch das vom Federelement 36 mittelbar erzeugte Moment MF geringer aus, um dieses Schließmoment (Gewichtskraftmoment) MS ausgleichen zu können. Hingegen werden bei geringen Schließwinkeln deutlich höhere Kräfte benötigt bzw. muss das Moment MF deutlich höher ausfallen. Wie aus Fig. 3A ersichtlich, gelingt dies vorliegend durch eine größere Dehnung LF des Federelements 36 in diesem Zustand.
Vorteilhafterweise wird das Moment MF derart erzeugt, dass dieses das Gewichtskraft- Moment MS des Deckels 12 bei jeder Winkelstellung (d.h. bei jedem Wert des Öffnungswinkels W) ausgleicht. Somit kann der Deckel 12 durch den Stützmechanismus 22 in jeder Öffnungsstellung gehalten werden, ohne dass der Bediener manuell weitere Kräfte aufbringen muss.
Ein entsprechender Momentenverlauf der relevanten Momente MF, MS ist in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 sind die wirksamen Momente MF, MS in Abhängigkeit der Winkelstellung (des Öffnungswinkels) W gezeigt. Man erkennt, dass die Momente MF, MS am größten bei geringen Winkeln ausfallen (insbesondere bei Winkeln zwischen 0° und ca. 40°). Ausgehend von der geschlossenen Winkelstellung bei 0° nehmen die Momente MF, MS bzw. deren Beträge kontinuierlich ab. Bei der vollgeöffneten Stellung, die lediglich beispielhaft 85° entspricht, erreichen die Momenten MF, MS ihren Höchstwert.
Für die gewünschte Haltefunktion des Stützmechanismus vorteilhaft ist, dass das durch die Federkraft F erzeugte Moment MF stets im Wesentlichen dem Gewichtskraftmoment MS des Deckels 12 in jeder Winkelstellung entspricht. Genauer gesagt, treten Abweichungen der Beträge dieser Momente MF, MS bei jeder Winkelstellung von beispielhaft nicht mehr als ca. 2 Nm oder auch nicht mehr als ca. 1 Nm auf. Dies kann jedoch für ein Offenhalten des Deckels 12 ohne zusätzliche manuelle Kräfte und allein durch den Stützmechanismus 22 ausreichend sein, da verbleibende Kraftdifferenzen z.B. aufgrund von zusätzlich wirksamen Reibkräften nicht in einem gewichtskraftbedingten Absenken des Deckels 12 resultieren.
Allgemein unterscheidet sich dieser Momentenverlauf deutlich von einfachen Gasfedern, die im Stand der Technik analog zur Koppelstange (zum Koppelelement) 32 mit dem Deckel 12 verbunden werden, sich aber direkt am feststehenden Gehäuse der Laborzentrifuge abstützen. Die von derartigen Gasdruckfedern erzeugbaren Momente unterscheiden sich meist deutlich von dem Gewichtskraftmoment MS und entsprechend diesem lediglich in meist nicht mehr als zwei definierten Gleichgewichtslagen.
Aus den vorstehenden Diskussionen verdeutlicht sich, dass ein rein mechanischer Stützmechanismus ohne aktorische Unterstützung bereits eine vorteilhafte Haltewirkung bereitstellt. Ein Bediener kann den Deckel 12 manuell anheben, woraufhin der Stützmechanismus 22 den Deckel 12 in jeder beliebigen Öffnungsstellung halten kann.
Zurückkommend auf Fig. 3A sind auch wesentliche Abmessungen und Eigenschaften des Stützmechanismus 22 gezeigt, um den Momentenverlauf aus Fig. 4 und genauer gesagt, den Verlauf des per Federkraft erzeugten Öffnungs-Momentes MF erzielen zu können. Der Einfluss eines jeden der gezeigten Parameter (a, b, m, r, c, n, L1 , L2) kann experimentell ermittelt und/oder durch Aufstellen von mathematischen Modellen bestimmt werden. Im Rahmen dieser Modelle können insbesondere die von Drehstellungen der einzelnen mechanischen Elemente des Stützmechanismus 22 abhängigen wirksamen Hebelarme untersucht werden, nach deren Maßgabe die Federkraft F in das Moment MF umgesetzt wird. Ein geeigneter Kompromiss aus dem zuverlässigen Bereitstellen eines ausreichenden Moments MF, das dem Gewichtskraftmoment MS des Deckels entspricht, bei gleichzeitig kompakter Baugröße kann allgemein (und nicht auf die weiteren Details der Ausführungsbeispiele beschränkt) durch Vorsehen eines oder mehrerer der folgenden Merkmale erzielt werden:
Der Abstand c zwischen dem Drehgelenk 33, an dem das Koppelelement 32 eine Kraft in den Deckel 12 einleitet, und dem Deckel-Drehlager 16 ist bevorzugt größer als null, beträgt aber weniger als die Hälfte der Längenerstreckung des Deckels 12 (also weniger als die Hälfte der in Fig. 3A erkennbaren horizontalen Erstreckung des Deckels 12).
Die Länge L2 des Koppelelements 32 ist bevorzugt größer als der vorstehend genannte Abstand c. Wie bereits erwähnt, ist der Abstand des ersten Bereichs B1 zum dritten Bereich B3 (entspricht r aus Fig. 3A) größer als der Abstand L1 zwischen dem ersten Bereichs B1 und dem dritten Bereich B3 des Schwingenelements 30.
Weiter ist der letztgenannte Abstand L1 aber bevorzugt kleiner als die Länge L2 des Koppelelements 32.
Die Fig. 1A-2B zeigen Varianten, bei denen noch zusätzlich ein optionaler Aktor 40 vorgesehen ist. Hierdurch kann ein manuelles Öffnen unterstützt werden oder kann auch der Deckel 12 ohne manuelle Krafterzeugung angehoben und abgesenkt werden (beispielsweise infolge einer Aktivierung über nicht gesondert dargestellte Bedienelemente). Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass der Stützmechanismus 22 vorzugsweise nach wie vor die vorstehend erläuterten Kräfte und insbesondere den Momentenverlauf aus Fig. 4 erzeugt. Der Aktor 40 muss entsprechend nur geringe zusätzliche Kräfte aufbringen, um den Deckel 12 anzuheben oder abzusenken.
In Fig. 1A-1 B ist eine erste Variante und in Fig. 2A-2B eine zweite Variante gezeigt, bei der der Stützmechanismus 22 von einem Aktor 40 angetrieben wird. Der Aktor 40 ist bei sämtlichen Varianten ein Elektromotor, der im Folgenden mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet wird. Zunächst bezugnehmend auf die Variante der Fig. 1A-1 B erkennt man, dass der Motor (Aktor) 40 an seinem dem Betrachter zugewandten Ende ein um eine Rotationswelle (Rotationsachse) RM drehbares Ritzel 42 aufweist. Dieses ist an einer nicht gesondert dargestellten Ausgangswelle des Motors (Aktors) 40 angeordnet. Das Ritzel 42 greift in ein bogenförmiges Verzahnungssegment 44 ein. Die Komponenten 42, 44 bilden somit eine Verzahnung, über die der Motor (Aktor) 40 kraftübertragend mit dem Stützmechanismus 22 verbunden ist. Genauer gesagt, ist das Verzahnungssegment 44 an einem Bereich des Schwingenelements 30 ausgebildet oder angeordnet, der über den ersten Bereich B1 in Längsrichtung hinaus hervorsteht. Anders ausgedrückt bildet das Verzahnungssegment 44 also einen entlang der Längsachse am weitesten außenliegenden Endbereich des Schwingenelements 30. Durch Rotationen des Ritzels 42 kann das Verzahnungssegment 44 auf- und abbewegt werden und kann somit das Schwingenelement 30 um das Drehlager 19 verkippt werden. In Fig. 1 B ist dabei die entsprechend verkippte Stellung des Schwingenelements 30 gezeigt, bei dem der Deckel 12 eine vollständig geöffnete Stellung einnimmt. Man erkennt, dass das Ritzel 42 in diesem Fall ein im Vergleich zu Fig. 1A gegenüberliegendes Ende des Verzahnungssegments 44 erreicht hat.
Allgemein ist darauf hinzuweisen, dass in Fig. 1A auch die wesentlichen Bezugszeichen aus Fig. 3A eingetragen sind, um den Zusammenhang zwischen der schematischen Prinzipskizze und den in dieser Figur gezeigten tatsächlichen Komponenten herzustellen.
In Fig. 2A-2B ist eine weitere Variante gezeigt, die sich im Wesentlichen durch die abweichende Positionierung des Elektromotors (Aktors) 40 sowie das Ausbilden der Verzahnung zur Kraftübertragung auf das Schwingenelement 30 auszeichnet. Im Gegensatz zur vorstehenden Variante ist der Motor (Aktor) 40 hierbei in einer im Wesentlichen gemeinsamen Ebene mit dem Schwingenelement 30 angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen parallel hierzu. Dies ist platzsparend, da der Stützmechanismus 22 sich somit im Wesentlichen in bzw. parallel zu einer vertikalen Ebene erstreckt oder auch in einem vertikalen Bauraum mit einer begrenzten Erstreckung entlang der X-Achse aus Fig. 1A. Der Vollständigkeit halber ist aber anzumerken, dass bei der Variante aus Fig. 1A der Elektromotor (Aktor) 40 nahe einer anderen Seitenfläche des Gehäuses positioniert werden kann, sodass der Motor (Aktor) 40 und das Schwingenelement 30 über Eck angeordnet werden können. Auch dies kann je nach konkreter Produktvariante vorteilhaft und bauraumsparend sein.
In Fig. 2A ist wiederum das vom Motor angetriebene Ritzel 42 und die dazugehörige Rotationsachse RD gezeigt. Auch gezeigt ist ein wiederum bogenförmiges Verzahnungssegment 44, das mit dem angetriebenen Ritzel 42 in Eingriff steht. In diesem Fall stehen die einzelnen Zähne des Verzahnungssegments 44 jedoch nicht in Längsrichtung des Schwingenelements 30 hervor, sondern erstrecken sich in orthogonaler Richtung hierzu. Bezugnehmend auf das Koordinatensystem aus Fig. 1A erstrecken sie sich in negativer X-Richtung. Erneut sind sie aber wiederum derart positioniert und ausgerichtet, dass bei einer Rotation des Ritzels 42 das Schwingenelement 30 um das Drehlager 19 verkippbar ist. Zusammengefasst kann die Variante aus Fig. 1A-1 B als das Ausbilden eines Stirnradgetriebes durch das Ritzel 42 und Verzahnungssegment 44 bezeichnet werden. Im Fall der Fig. 2A-2B wird durch die gleichartigen Komponenten hingegen ein Kegelradgetriebe ausgebildet.
Abschließend ist anzumerken, dass anstelle der gezeigten Zugfeder (Federelement) 36 auch eine Druckfeder eingesetzt werden könnte. Bezugnehmend auf Fig. 3A könnte sich diese mit einer entgegengesetzten Orientierung (d.h. um 180° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht) ausgehend von dem Drehgelenk 35 vertikal nach oben erstrecken. Mit dem entsprechend vom Drehgelenk 35 abgewandten Ende kann sich die Druckfeder wiederum an einem feststehenden Gehäusebereich abstützen. Auf diese Weise kann die Druckfeder in der geschlossenen Stellung von Fig. 3A maximal komprimiert sein, sich dann aber beim Wechsel in die geöffnete Stellung aus Fig. 3B zunehmend entspannend und verlängern, woraufhin die Federkräfte F entsprechend abnehmen können. Der Stützmechanismus 22 und insbesondere das Schwingenelement 30 können dabei analog wie bei der Zugfeder bewegt und verschwenkt werden.
In Fig. 5A ist eine Laborzentrifuge 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit geschlossenem und in Fig. 5B mit geöffnetem Deckel 12 gezeigt. Die Darstellung ist analog zu den Figuren 3A, 3B schematisch vereinfacht. Bei dieser Ausführungsform ist das Federelement 36 eine Druckfeder.
Der Stützmechanismus 22 umfasst wiederum ein analog zu den Figuren 3A, 3B am Deckel 12 montiertes Koppelelement 32. Die Anbringung am Deckel 12 erfolgt wiederum mittels eines Drehgelenks 33.
Ein Schwingenelement 30 ist an einem Drehlager 19 drehbar gelagert. In einem von dem Drehlager 19 entfernten Bereich ist das Schwingenelement 30 mit dem Federelement 36 über ein Drehlager 54 verbunden. In einer Position zwischen den Drehlagern 19, 54 ist das Schwingenelement 30 mit dem Koppelelement 32 verbunden.
Beim Öffnen des Deckels dreht das Schwingenelement 30 um das Drehlager 19 und dehnt das Federelement 36, d.h. zieht dieses in die Länge (siehe größere Federlänge LF2 in Fig. 5B gegenüber LF aus Fig. 5A). Mit zunehmender Länge des Federelements 36 erzeugt dieses abnehmende Federkräfte. Auf diese Weise und durch die Wahl geeigneter Hebelarme (nicht eingetragen) lässt sich ein Momentenverlauf analog zu demjenigen aus Fig. 4 erreichen.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Federelement 36 eine Schenkelfeder ist. Gezeigt sind zwei Schenkel 46. Das Federelement 36 ist derart ausgebildet, dass die Schenkel 46 in einem undeformierten bzw. nicht belasteten Zustand parallel verlaufen. Einer der Schenkel 46 stützt sich am Koppelement 32 und einer am Schwingenelement 30 ab. Die Darstellung ist stark vereinfacht und das Federelement 36 ist bevorzugt mit dem das Koppelement 32 und das Schwingenelement 30 verbindenden Drehgelenk 34 verbunden und insbesondere dort gelagert. Bei Öffnen des Deckels 12 nähern sich die Schenkel 46 ihrer undeformierten parallelen Ausrichtung an, sodass ein Kraftverlauf analog zu dem aus Fig. 4 realisierbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Schenkelfeder um das Drehlager 19 vorgesehen sein, bei der sich bevorzugt ein Schenkel an einem unbeweglichen Bauteil (z.B. dem Gehäuse) und der andere Schenkel am Schwingenelement 30 abstützt. Ferner zusätzlich oder alternativ kann eine Drehstabfeder um das Drehlager 19 vorgesehen sein.
In Fig. 7A-B sind Kühlgeräte (Laborkühlgeräte) 100 als weitere Beispiele erfindungsgemäßer Laborgeräte 1 gezeigt. Die Kühlgeräte (Laborkühlgeräte) 100 sind für Laboreinsätze optimiert und genauer gesagt zur Aufnahme und Aufbewahrung von im Labor bearbeiteten Proben. Sie können die Temperatur in ihrem Innenraum bevorzugt auf Minusgrade herabsenken, insbesondere auf weniger als -50 °C. Somit können die Kühlgeräte (Laborkühlgeräte) 100 Tiefkühlgeräte oder sogar Ultratiefkühlgeräte sein oder solchen entsprechen.
Die Kühlgeräte (Laborkühlgeräte) 100 weisen jeweils einen Aufnahmeraum 104 auf. Dieser kann optional in weitere Ebenen und/oder Fächer unterteilt sein, wobei einzelne Fächer auch jeweils mit gesonderten inneren Deckeln verschließbar sind (nicht gezeigt).
Im Fall von Figur 7A ist das Kühlgerät (Laborkühlgerät) 100 nach Art einer Truhe ausgebildet. Der Aufnahmeraum 104 ist an seiner horizontalen Oberseite geöffnet und von oben zugänglich. Ein Deckel 12 ist nach Art einer Klappe um eine horizontale Rotationsachse RD verschwenkbar. In der gezeigten Stellung ist der Deckel 12 bereits teilweise geöffnet. In einer geschlossenen Stellung liegt der Deckel 12 an einem Anlagebereich 106 an und ist allgemein horizontal ausgerichtet. Ein Öffnungswinkel W ist analog zu den vorstehenden Varianten einer Laborzentrifuge 10 definiert.
Schematisch angedeutet ist ein Stützmechanismus 22. Dieser ist wiederum analog zum Beispiel zu demjenigen aus Figur 3 A-B ausgebildet. Er ist bevorzugt in dem gezeigten Rand- bzw. Seitenbereich des Kühlgeräts (Laborkühlgeräts) 100 positioniert und über eine nicht dargestellte Verkleidung von der Umgebung seitlich abgeschirmt.
Im Fall von Figur 7B verläuft die Drehachse (Rotationsachse) RD des Deckels 12 vertikal. Der Deckel 12 ist nach Art einer vertikal aufrechten Tür bewegbar. Der Aufnahmeraum 104 des Kühlgeräts (Laborkühlgeräts) 100 weist eine geöffnete Vorderseite auf, die ebenfalls vertikal bzw. aufrecht ausgerichtet ist. Auch in diesem Fall ist der Deckel 12 bereits geöffnet. In seiner geschlossenen Stellung verläuft er parallel zur Vorderseite des Aufnahmeraum 104 und liegt an einem Anlagebereich 106 an. Ein Öffnungswinkel W des Deckels 12 ist entsprechend zwischen einer dem Aufnahmeraum 104 zugewandten Innenseite des Deckels 12 und dem Anlagebereich 106 bzw. der Vorderseite des Aufnahmeraums 104 definiert.
Lediglich beispielhaft ist der Stützmechanismus 22, der wiederum analog zu der vorstehenden Variante aus zum Beispiel Figur 3 A-B ausgebildet ist, in eine Oberseite des Kühlgeräts (Laborkühlgeräts) 100 integriert. Analog zu Figur 7A ist in der schematischen Darstellung von Figur 7B eine äußere Verkleidung dieses Stützmechanismus 22 nicht dargestellt. Der Stützmechanismus 22 könnte auch in eine Unterseite oder eine beliebige Zwischenebene zwischen Ober- und Unterseite integriert sein. Auch das Verwenden mehrerer Stützmechanismen 22 ist möglich, wie auch bei sämtlichen weiteren Ausführungsbeispielen sowie als ein allgemeiner Aspekt der offenbarten Lösung. Beispielsweise kann sowohl an der Ober- als auch der Unterseite jeweils ein Stützmechanismus 22 vorgesehen sein oder allgemein an zwei gegenüberliegenden Seitenbereichen eines Laborgeräts 1. In Figur 8 ist ein Schüttler 102 als ein weiteres Beispiel eines Laborgeräts 1 gezeigt. Lediglich beispielhaft ist der Schüttler 102 nach Art eines Flachbett-Schüttlers ausgebildet. Hierfür umfasst er eine an einer Basis 108 gelagerte Aufnahmeplatte 110. Diese ist in bekannter Weise im Wesentlichen zweidimensional und parallel zur Basis 108 bewegbar und genauer gesagt oszillierbar.
Ein Deckel 12 des Schüttlers 102 ist an einer Rückwand 112 über Drehlager 16 um eine horizontale Raumachse (Rotationsachse) RD drehbar gelagert. Ein Stützmechanismus 22 ist wiederum analog zur Variante der Figur 3A-3B in einem Seitenbereich des Deckels 12 bzw. der Basis 108 angeordnet. Der Deckel 12 ist in einem geschlossenen Zustand abgebildet.
Auch andere Varianten von Schüttlern 102 sind bekannt, bei denen der Deckel 12 um eine vertikale Drehachse (Rotationsachse) RD öffnet. In diesem Fall kann der Stützmechanismus 22 analog zur Variante aus Figur 7B in den Schüttler 102 integriert sein.
Bezugszeichenliste
1 Laborgerät
10 Laborzentrifuge (Zentrifuge)
12 Deckel
14 Gehäuserahmen
15 Bodenplatte
16 Drehlager (Deckel)
18 Stütze
19 Drehlager (Schwingenelement)
20 Federelement-Gegenlager
21 Drehlager (Federelement-Gegenlager)
22 Stützmechanismus
30 Schwingenelement
32 Koppelelement
33, 34, 35 Drehgelenk
36 Federelement
40 Aktor/Elektromotor
42 Ritzel
44 Verzahnungssegment
54 Drehlager
100 Kühlgerät/Laborkühlgerät
102 Schüttler
104 Aufnahmeraum
106 Anlagebereich
108 Basis
110 Aufnahmeplatte
112 Rückwand
RD Rotationsachse Deckel
RM Rotationsachse Motor
B1-B3 erster, zweiter, dritter Bereich
LF Länge des Federelements, (insbesondere maximal deformierte Federlänge) LF2 Länge des Federelements (insbesondere weniger deformierte Federlänge)
W Winkelstellung, Öffnungswinkel
H Hebelarm
MF (Federkraft)-Moment
MS (Gewichtskraft)-Moment

Claims

Patentansprüche
1. Laborgerät (1), mit einem Deckel (12) und einem hiermit verbundenen Stützmechanismus (22), wobei der Stützmechanismus (22) aufweist:
- ein drehbar gelagertes Schwingenelement (30), das nach Maßgabe eines Öffnens des Deckels (12) verdrehbar ist,
- wenigstens ein elastisch deformierbares Federelement (36), das nach Maßgabe einer Drehung des Schwingenelements (30) unter Erzeugen einer Federkraft (F) deformierbar ist, sodass der Stützmechanismus (22) infolge der erzeugbaren Federkraft (F) dazu eingerichtet ist, den Deckel (12) in einer geöffneten Stellung zu halten.
2. Laborgerät (1) nach Anspruch 1 , wobei der Stützmechanismus (22) dazu eingerichtet ist, den Deckel (12) in mehr als zwei und bevorzugt in mehr als der Hälfte der vom Deckel (12) einnehmbaren geöffneten Stellungen zu halten.
3. Laborgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Deckel (12) durch wenigstens ein Drehlager (16) des Laborgeräts (1) gelagert ist und der Stützmechanismus (22) in einem Abstand (c) zu dem Drehlager (16) mit dem Deckel (12) verbunden ist.
4. Laborgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schwingenelement (30) in einem ersten Bereich (B1) zumindest mittelbar mit dem Deckel (12) verbunden ist, in einem zweiten Bereich (B2) mit dem Federelement (36) gekoppelt ist und in einem dritten Bereich (B3) mit einem Drehlager (19) gekoppelt ist, wobei der dritte Bereich (B3) zwischen dem ersten Bereich (B1) und dem zweiten Bereich (B2) angeordnet ist.
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5. Laborgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schwingenelement (30) über ein Koppelelement (32) mit dem Deckel (12) verbunden ist, insbesondere wobei das Koppelement (32) jeweils drehbar mit dem Deckel (12) und mit dem Schwingenelement (30) gekoppelt ist.
6. Laborgerät (1) nach Anspruch 5, wobei das Schwingenelement (30) länger als das Koppelelement (32) ist.
7. Laborgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Aktor (40), der dazu eingerichtet ist, ein Moment zum Bewegen des Deckels (12) zu erzeugen.
8. Laborgerät (1) nach Anspruch 7, wobei der Aktor (40) kraftübertragend mit dem Stützmechanismus (22) und bevorzugt mit dem Schwingenelement (30) gekoppelt ist, insbesondere wobei der Aktor (40) über eine Verzahnung, einen Riemen oder eine Kette mit dem Stützmechanismus (22) gekoppelt ist.
9. Laborgerät (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei wenigstens ein Öffnungswinkel des Deckels (12) vorgebbar ist und der Aktor (40) zum Einstellen dieses Öffnungswinkels eingerichtet ist; und/oder wobei wenigstens eine Bewegungskennlinie des Deckels (12) vorgebbar ist und der Aktor (40) zum Bewegen des Deckels gemäß dieser Bewegungskennlinie eingerichtet ist.
10. Laborgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Positionsinformation des Deckels (12) und/oder des Stützmechanismus (22) sensorisch erfassbar ist.
37
11. Laborgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Laborgerät (1) eines der folgenden ist: eine Laborzentrifuge (10); ein Laborkühlgerät (100); ein Schüttler (102).
12. Stützmechanismus (22), für ein Laborgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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