EP2669000A1 - Mixing device with storage for a holder device - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung insbesondere zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten mit einer Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Mischgut und mit einem Antrieb, durch den sich die Aufnahmevorrichtung relativ gegenüber einem bestimmungsgemäß ortsfesten Chassis in eine Mischbewegung versetzen lässt, bei der sich die Aufnahmevorrichtung auf einer geschlossenen Bahn, periodisch zu einer bestimmten Lage in einer bestimmten Ausrichtung im Raum wiederkehrend, bewegt, vorzugsweise in einer horizontalen Bewegungsebene nur translatorisch und zyklisch, insbesondere auf einer Kreisbahn, und mit einer Lagerung, die die Aufnahmevorrichtung in der Mischbewegung führt.The present invention relates to a mixing device, in particular for mixing laboratory vessel contents with a receiving device for receiving mixed material and having a drive, by means of which the receiving device relative to a normal stationary chassis in a mixing movement can put, in which the receiving device on a closed Path, recurring periodically to a certain position in a certain orientation in space moves, preferably in a horizontal plane of movement only translationally and cyclically, in particular on a circular path, and with a storage that guides the receiving device in the mixing movement.
Mischvorrichtungen, in denen Laborgefäß-Inhalte vermengt werden, sind hinlänglich bekannt. Dazu haben Mischvorrichtungen bekanntlich Aufnahmevorrichtungen für die verschiedensten Mischgut-Gefäße. Solche Aufnahmevorrichtungen können auch aus einer Sockelstruktur bestehen, auf der ein Halter für die Mischgut-Gefäße auswechselbar gehalten ist, um den Mischer für verschiedene Gefäße brauchbar zu machen. Insbesondere für Labore gibt es Mischer, die auch kleine Flüssigkeitsmengen dadurch mischen können, dass kleine Behälter in geeigneten Haltern, so genannten "Wechselblöcken" auch in sehr großen Gruppen zwei-, drei- oder sogar vierstelliger Anzahl zusammengefasst sind. Solche Wechselblöcke und auch die Reaktionsgefäße können genormt sein. So gibt es zum Beispiel Reaktionsgefäße mit 0,2 ml, 0,5 ml, 1,5 ml und 2,0 ml Inhalt - sowie jeweils geeignete Wechselblöcke standarisiert dazu. Ferner gibt es zum Beispiel Wechselblöcke für Cryo-Gefäße, für Falcon-Gefäße (1,5 ml und 50 ml), für Glasgefäße und Bechergläser, für Microtiterplatten (MTP), für Deep Well Platten (DWP), für Slides (Objektträger) und für PCR-Platten mit 96 oder 384.Einzelgefäßen. Diese Aufzählung ist nicht abschließend, deutet aber an, in welcher großen Vielfalt Laborgefäße bzw. Mischgut-Gefäße existieren, für die die Mischer geeignet sein sollten. Zu diesem Zweck kann eine Standardisierung der Sockelstruktur von Wechselblöcken vorgenommen werden.Mixing devices in which laboratory vessel contents are mixed are well known. For this purpose, mixing devices are known to have receiving devices for a wide variety of mix containers. Such receptacles may also consist of a pedestal structure on which a holder for the mix containers is kept interchangeable in order to make the mixer useful for various vessels. Especially for laboratories, there are mixers that can mix even small amounts of liquid, that small containers in suitable holders, so-called "exchange blocks" are also summarized in very large groups of two, three or even four-digit number. Such exchangeable blocks and also the reaction vessels can be standardized. For example, there are 0.2 ml, 0.5 ml, 1.5 ml and 2.0 ml tubes - and suitable replacement blocks for this purpose. There are also exchangeable blocks for cryo vessels, for Falcon vessels (1.5 ml and 50 ml), for glass vessels and beakers, for microtiter plates (MTP), for deep well plates (DWP), for slides (slides) and for PCR plates with 96 or 384. single vessels. This list is not exhaustive, but indicates in which large variety laboratory vessels or Mischgut-vessels exist, for which the mixers should be suitable. For this purpose, a standardization of the base structure of exchange blocks can be made.
Weil diese Wechselblöcke prinzipiell so aufgebaut sind, dass die Einzelgefäße von oben dort hinein gesteckt werden, hat sich für die bekannten Mischer eine kreisförmig translatorisch zyklische Mischbewegung etabliert, die im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene abläuft. Zu diesem Zweck ist bei den bekannten Mischern in aller Regel ein elektromotorischer Exzenterantrieb dafür zuständig, eine Aufnahmevorrichtung in diese kreisförmige Bewegung zu versetzen. Letzterer ist dazu in bekanntlich unterschiedlicher Weise gelagert: Bekannt ist zum Beispiel eine Lagerung in Linear-Wälzlagern (so genannten Kugelbüchsen) oder in Lineargleitlagern in den beiden horizontalen Richtungen. Bekannt ist aber auch eine Filmscharnierlagerung oder die Lagerung in einem Schwingrahmen, bei der die Aufnahmevorrichtung in den beiden horizontalen Richtungen zum Beispiel durch Schraubenfedern federnd in einem Rahmen gelagert ist.Because these exchange blocks are basically designed so that the individual vessels are inserted from above into it, has for the known mixer one circular translatory cyclic mixing movement established, which proceeds essentially in a horizontal plane. For this purpose, in the known mixers usually an electric motor eccentric drive is responsible to put a recording device in this circular movement. The latter is stored in known different ways: For example, is known a bearing in linear bearings (so-called ball bushes) or in linear bearings in the two horizontal directions. But is also known a film hinge bearing or storage in a swing frame, in which the receiving device is mounted resiliently in a frame in the two horizontal directions, for example by coil springs.
Diese bekannten Arten von Lagerungen haben alle unterschiedliche Nachteile. Die Lagerung in Linearwälzlagern oder Lineargleitlagern ist konstruktiv aufwendig, erfordert eine genaue Justierung und kann daher störanfällig sein. Die Filmschanierlagerung ist zwar preiswert und konstruktiv recht einfach, kann aber zu Ermüdungsversagen führen. Die Verwendung eines Schwingrahmens führt zu einer verstärkten axialen Belastung des Antriebs und benötigt eine gewisse Bauhöhe. Außerdem muss der Antrieb zusätzliche Arbeit gegen die im Schwingrahmen verwendeten Federelemente leisten. Hierdurch erhöht sich auch das Risiko, dass ein Schwingrahmen beschädigt werden kann. Weiterhin ist das Ausrichten eines Schwingrahmens bezüglich des Exzenterantriebs in einem Mischer sehr aufwendig.These known types of bearings all have different disadvantages. The storage in linear bearings or linear bearings is structurally complex, requires accurate adjustment and can therefore be susceptible to interference. The Filmschanierlagerung is inexpensive and structurally quite simple, but can lead to fatigue failure. The use of a swing frame leads to an increased axial load on the drive and requires a certain height. In addition, the drive must do additional work against the spring elements used in the swing frame. This also increases the risk that a swing frame may be damaged. Furthermore, the alignment of a swing frame with respect to the eccentric drive in a mixer is very expensive.
Üblicherweise werden solche Mischer mit einer Drehfrequenz von 200 U/min bis 1.500 U/min angetrieben. Abhängig von der für das Mischgut erforderlichen Mischung, aber auch von misch-mechanischen Parametern ist die Frequenz der Mischbewegung bekanntlich einstellbar.Typically, such mixers are driven at a rotational frequency of 200 rpm to 1,500 rpm. Depending on the mixture required for the mix, but also on mixed-mechanical parameters, the frequency of the mixing movement is known to be adjustable.
Aus der Mischbewegung, insbesondere der als bevorzugt beschriebenen kreisförmigen Mischbewegung, ergibt sich physikalisch das Problem von Unwucht. Dies wird bekanntlich durch ein geeignet platziertes Gegengewicht gelöst, das mit dem drehangetriebenen Aufnahmeadapter in Verbindung steht und sich zum Kompensieren der Unwucht mitdreht.From the mixing movement, in particular the circular mixing movement described as preferred, the problem of unbalance arises physically. This is known to be solved by a suitably placed counterweight, which communicates with the rotary driven receiving adapter and rotates to compensate for the imbalance.
Ebenfalls bekannte Lagerungen sind in der
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung zu schaffen, die die genannten Probleme der genannten bisherigen Lösungen vermeidet oder zumindest reduziert. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mischer mit Gelenklagern bereitzustellen, bei dem die Gefahr der ungewollten Verdrehung und/oder Verkippung der Aufnahmevorrichtung reduziert ist.The present invention has for its object to provide a mixing device which avoids the problems of said previous solutions mentioned or at least reduced. In particular, the present invention has for its object to provide a mixer with spherical bearings, in which the risk of unwanted rotation and / or tilting of the receiving device is reduced.
Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung zum Mischen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a device for mixing with the features of claim 1. Preferred embodiments are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß hat eine Mischvorrichtung insbesondere zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Mischgut und einen Antrieb und eine Lagerung. Durch den Antrieb lässt sich die Aufnahmevorrichtung relativ gegenüber einem bestimmungsgemäß ortsfesten Chassis geführt durch die Lagerung in eine Mischbewegung versetzen.According to the invention, a mixing device has in particular for mixing laboratory vessel contents a receiving device for receiving mixed material and a drive and a storage. By the drive can be the recording device guided relative to a designated stationary chassis led by the storage in a mixing movement.
Vorzugsweise ist die Mischbewegung eine translatorische Bewegung der gesamten Aufnahmevorrichtung (angetrieben vom den Antrieb und geführt von der Zwangsführung der Lagerung) auf einer Bahn im Raum, die im wesentlichen in der horizontalen Ebene verläuft, d.h. in x- und y-Richtung in dreidimensionalen Koordinatensystem. Die maximalen Abweichungen der Bahn in vertikaler (das heißt zur horizontalen Ebene senkrechten) Richtung (z-Richtung), beträgt vorzugsweise 5% der Höhe (in der vertikalen Richtung) der kleinsten verwendeten Mischgut-Gefäße, noch bevorzugter 1 % und besonders bevorzugt 0,2 % der Höhe der kleinsten verwendeten Mischgut-Gefäße. Abweichungen aus der horizontalen Ebene in der Senkrechten betragen vorzugsweise nicht mehr als 0,2 mm, noch bevorzugter nicht mehr als 0,05 mm und besonders bevorzugt nicht mehr als 0,02 mm. Bei der Beurteilung der Güte einer möglichst ebenen kreisförmigen Bahn wird vorzugsweise auf Beschleunigungssensoren zurückgegriffen, die die Beschleunigung der Aufnahmevorrichtung in alle drei Raumrichtungen (x, y, z) messen. Der Betrag der Beschleunigungsvektoren soll für eine gegebene Drehfrequenz immer konstant sein, wobei die z-Komponente möglichst gering ist, und die x- und z-Komponenten phasenverschoben zueinander sind. Bei einer Drehfrequenz von 3000 U/min ist der Effektivwert für den Beschleunigungsvektor in z-Richtung kleiner oder gleich 50 m/s2, vorzugsweise kleiner oder gleich 20 m/s2 und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10 m/s2, wobei dieser Wert auch abhängig ist von der Gewichtsbelastung der Mischvorrichtung. Beispielsweise beträgt bei 3000 u/min der Effektivwert 10 m/s2, wenn die Mischvorrichtung als Aufnahmevorrichtung einen Wechselblock mit einem Gewicht von 500 g trägt. Zur Bestimmung der Beschleunigung in z-Richtung wurde ein uniaxialer Sensor (M352C65, M353B15) der Firma PCP Piezoelectronics Inc. eingesetzt. Des Weiteren wurde ein triaxialer Sensor (356A22) der Firma PCP Piezoelectronics Inc eingesetzt, um die Güte, d.h. Gleichförmigkeit, des Rundlaufs zu bestimmen.Preferably, the mixing movement is a translational movement of the entire recording device (driven by the drive and guided by the forced guidance of the bearing) on a path in the space which extends substantially in the horizontal plane, ie in the x and y direction in a three-dimensional coordinate system. The maximum deviations of the web in a vertical (ie perpendicular to the horizontal plane) direction (z-direction), is preferably 5% of the height (in the vertical direction) of the smallest used Mischgut vessels, more preferably 1% and particularly preferably 0, 2% of the height of the smallest used mix container. Deviations from the horizontal plane in the vertical are preferably not more than 0.2 mm, more preferably not more than 0.05 mm, and particularly preferably not more than 0.02 mm. When assessing the quality of a circular path that is as flat as possible, acceleration sensors which measure the acceleration of the recording device in all three spatial directions (x, y, z) are preferably used. The magnitude of the acceleration vectors should always be constant for a given rotational frequency, with the z component being as low as possible, and the x and z components being out of phase with each other. At a rotational frequency of 3000 rpm, the effective value for the acceleration vector in the z-direction is less than or equal to 50 m / s 2 , preferably less than or equal to 20 m / s 2 and particularly preferably less than or equal to 10 m / s 2 , this being Value also depends on the weight load of the mixing device. For example, at 3000 rpm, the RMS value is 10 m / s 2 when the mixing device as a receiving device carries an exchangeable block weighing 500 g. To determine the acceleration in the z direction, a uniaxial sensor (M352C65, M353B15) from PCP Piezoelectronics Inc. was used. Furthermore, a triaxial sensor (356A22) from PCP Piezoelectronics Inc was used to determine the quality, ie uniformity, of the concentricity.
Ganz allgemein gesprochen ist die Mischbewegung eine Bewegung der Aufnahmevorrichtung auf einer geschlossenen, sozusagen ringförmigen auch irgendwie räumlich dreidimensional verlaufenden Bahn die zumindest überwiegend translatorisch ist, dabei aber auch Schlingerbewegungen ausführen kann, wenn sie nur periodisch zu mindestens einer bestimmten Lage in einer bestimmten Ausrichtung im Raum wiederkehrt. Real bevorzugt kehrt die Aufnahmevorrichtung zu jedem Punkt der Bahn im Raum wieder, und es handelt sich um eine periodische Bewegung, so dass jeder Punkt der Bahn im Raum in gleichen Zeitabständen immer wieder erreicht wird - oder anders ausgedrückt, so dass sich die Aufnahmevorrichtung periodisch am gleichen Ort befindet. Die bevorzugte kreisförmige oder elliptische, ebene Bahn wird auch als Orbitalbahn bezeichnet. Dargestellt im dreidimensionalen Koordinatensystem, liegt die bevorzugte kreisförmige Bewegungsbahn der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung überwiegend auf der von x- (Abszisse) und y-Achse (Ordinate) aufgespannten horizontalen Ebene. Bewegungen in Richtung der z-Achse (Applikate) sind vorzugsweise weniger ausgeprägt und zeigen sich bei der Mischvorrichtung als eine Art Auf- und Abbewegung der Aufnahmevorrichtung und damit auch der sich darin befindenden Gefäße mit Inhalt. Die Bewegung in Richtung der z-Achse wird als z-Schlag bezeichnet.Quite generally speaking, the mixing movement is a movement of the receiving device on a closed, so to speak annular and somehow spatially three-dimensionally extending path which at least predominantly translational, but can also perform rolling movements when it only periodically returns to at least one particular position in a particular orientation in space. Really preferably, the pick-up device reverts to each point of the web in space, and is a periodic movement so that each point of the web in space is reached again and again at equal intervals - or in other words, so that the pick-up device interrupts periodically same place. The preferred circular or elliptical planar path is also referred to as the orbital path. Shown in the three-dimensional coordinate system, the preferred circular path of movement of the mixing device according to the invention is predominantly on the x-axis (abscissa) and y-axis (ordinate) spanned horizontal plane. Movements in the direction of the z-axis (applicate) are preferably less pronounced and show up in the mixing device as a kind of up and down movement of the receiving device and thus also the vessels located therein with content. The movement in the direction of the z-axis is called a z-stroke.
Die erfindungsgemäße Lagerung hält und führt die Aufnahmevorrichtung während dieser Mischbewegung so, dass die dynamische Auf- und Abbewegung der Aufnahmevorrichtung vorzugsweise möglichst reduziert wird. Diese dynamische Auf- und Abbewegung ist dem Fachmann auch als der schon erwähnte z-Schlag bekannt. Ein z-Schlag während der Mischbewegung ist in den meisten Anwendungsfällen nachteilig, und daher unerwünscht, da er zur Benetzung und damit Kontamination der Gefäßdeckel führen kann, bzw. bei offenen Gefäßen die Probe aus dem Gefäß herausspritzt.The storage according to the invention holds and guides the receiving device during this mixing movement so that the dynamic up and down movement of the receiving device is preferably reduced as much as possible. This dynamic up and down movement is known in the art as the already mentioned z-stroke. A z-stroke during the mixing movement is disadvantageous in most applications, and therefore undesirable, since it can lead to wetting and thus contamination of the vessel lid, or squirts the sample out of the vessel in open vessels.
Die Lagerung weist mindestens zwei Stützen auf. Die wenigstens zwei Stützen können sowohl von einer gleichen Länge sein oder alternativ unterschiedliche Längen aufweisen. Bei Stützen unterschiedlicher Länge muss ein Höhenausgleich über die anderen Bauteile, beispielsweise die Aufnahmevorrichtung oder das Chassis erfolgen, um die Aufnahmevorrichtung wieder in einer horizontalen Ebene auszurichten. Jede dieser erfindungsgemäßen Stützen hat wenigstens zwei von einander beabstandete Lagerbereiche (Gelenklager), die - zumindest im Wesentlichen - keine translatorischen und mindestens zwei (linear unabhängige) rotatorische Freiheitsgrade aufweisen. Lagerbereiche (Gelenklager) sind die Bereiche der Stütze die unmittelbar im Kontakt mit einem Lager bzw. Teilen eines Lagers stehen. Eine Stütze kann sowohl einteilig als auch mehrteilig sein. Bei einer mehrteiligen Stütze weisen zumindest zwei Teile wenigstens je einen Lagerbereich auf. Die wenigstens zwei Lagerbereiche einer Stütze können sich an verschiedenen Positionen der Stütze befinden. Bevorzugt ist die endständige Anordnung, bei der sich jeweils an beiden Enden der Stütze ein Lager befindet, da dies die Montage der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung vereinfacht. Der Lagerbereich ist ein kurzer elastischer Stababschnitt, bei dem dessen Biegeelastizität die zwei rotatorischen Freiheitsgrade ausmacht (die dann allerdings in ihrem Bewegungsausmaß zum Beispiel durch die plastische Verformungsgrenze oder Bruchfestigkeit des Stabs begrenzt sind).The storage has at least two supports. The at least two supports can either be of equal length or alternatively have different lengths. For columns of different lengths, a leveling over the other components, such as the receiving device or the chassis must be done to align the recording device again in a horizontal plane. Each of these supports according to the invention has at least two spaced storage areas (spherical plain bearings), which - at least substantially - no translational and at least two (linearly independent) have rotational degrees of freedom. Bearing areas (spherical plain bearings) are the areas of the support that are in direct contact with a bearing or parts of a bearing. A support can be both one-piece and multi-part. In a multi-part support at least two parts each have at least one storage area. The at least two storage areas of a support can be located at different positions of the support. Preference is given to the terminal arrangement, in which a bearing is located at both ends of the support, since this simplifies the assembly of the mixing device according to the invention. The storage area is a short elastic bar section where its flexural elasticity accounts for the two rotational degrees of freedom (which, however, are then limited in their range of motion, for example, by the plastic deformation limit or breaking strength of the bar).
Alternativ können die Lagerbereiche Gleitlager aufweisen, die jeweils zumindest einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Achse aufweisen, die von der Erstreckungsrichtung der Stütze (bestimmungsgemäß ungefähr der Vertikalen) abweicht. Vorzugsweise sind die Drehachsen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung.Alternatively, the bearing areas may comprise sliding bearings each having at least one rotational degree of freedom about an axis deviating from the extension direction of the support (approximately the vertical as intended). Preferably, the axes of rotation are perpendicular to the direction of extension.
Erfindungsgemäß möglich ist es, die (mindestens) zwei rotatorischen Freiheitsgrade durch zwei von einander separate Lager zu realisieren. Bevorzugt hat der Lagerbereich aber nur ein Lager. Das kann alle drei rotatorischen Freiheitsgrade (x, y und z) verwirklichen, vorzugsweise sogar mit sich in einem Punkt (Drehpunkt) kreuzenden Achsen (z. B. als Kugelgelenk). Oder in einer anderen Ausführungsform stehen die Richtungen des einen rotatorischen Freiheitsgrades beider Lager des jeweiligen Lagerbereichs senkrecht aufeinander - möglicherweise sogar sich in einem Punkt (Drehpunkt) kreuzend (Kreuz- oder "Kardan"-Gelenk). In einer anderen möglichen Ausführungsform liegen die Richtungen des einen rotatorischen Freiheitsgrades beider Lager in der Horizontalen..According to the invention, it is possible to realize the (at least) two rotational degrees of freedom by means of two separate bearings. Preferably, however, the storage area has only one warehouse. This can realize all three rotational degrees of freedom (x, y and z), preferably even with axes crossing in one point (fulcrum) (eg as a ball joint). Or in another embodiment, the directions of one rotational degree of freedom of both bearings of the respective storage area are perpendicular to each other - possibly even crossing at a point (pivot point) (cross or "gimbal" joint). In another possible embodiment, the directions of the one rotational degree of freedom of both bearings are horizontal.
Die Lager weisen zumindest im Wesentlichen, keine translatorischen Freiheitsgrade auf, d.h. ein Fachmann versteht darunter ein Lager ohne translatorische Freiheitsgrade, wobei er Abweichungen im üblichen Toleranzbereich akzeptiert. Diese ungewollten Abweichungen können sich beispielsweise aus der elastischen und/oder oder plastischen Verformung der Elemente der Lager ergeben, die aber aufgrund der Materialwahl - elastische und/oder oder plastischen Verformung sind nicht gewollt, sofern nicht explizit elastische Lagerelemente eingesetzt werden - vernachlässigbar sein sollten.The bearings have, at least essentially, no translational degrees of freedom, ie a person skilled in the art understands a bearing without translational degrees of freedom, wherein he accepts deviations in the usual tolerance range. These unwanted deviations can happen For example, resulting from the elastic and / or plastic or deformation of the elements of the bearing, but due to the choice of materials - elastic and / or plastic deformation are not wanted, unless explicitly elastic bearing elements are used - should be negligible.
Von diesen Lagerbereichen lagert also der eine die jeweilige Stütze am Chassis und der andere die Aufnahmevorrichtung an der Stütze. Lagerbereich (Gelenklager) im Sinne dieser Erfindung ist ein kurzer elastischer Stababschnitt, bei dem dessen Biegeelastizität die zwei rotatorischen Freiheitsgrade ausmacht, möglicherweise ein Kreuzgelenk (auch Kardangelenk genannt), oder auch ein Kugel-Pfanne-Gelenk (Kugelgelenk). Eine mit den Kugelgelenken versehene Stütze wird hier Kugelstütze genannt. Die Lagerung weist erfindungsgemäß eine Führungseinrichtung auf, die während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis führt.Of these storage areas so stored one the respective support on the chassis and the other the receiving device to the support. For the purposes of this invention, the bearing area (spherical plain bearing) is a short elastic rod section in which its bending elasticity makes up the two rotational degrees of freedom, possibly a universal joint (also known as a cardan joint) or a ball and socket joint (ball joint). A provided with the ball joints support is here called ball support. The storage according to the invention has a guide device, which during the mixing movement, the rotation of the receiving device relative to the chassis.
Durch diese Führungseinrichtung, die vorzugsweise formschlüssig ist, lässt sich eine ungewollte, insbesondere chaotische, Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis wirkungsvoll verhindern.By means of this guide device, which is preferably form-fitting, an unwanted, in particular chaotic, rotation of the receiving device relative to the chassis can be effectively prevented.
Der Antrieb der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung zunächst ist in der Lage, die Aufnahmevorrichtung in eine Mischbewegung zu versetzen, die wie erwähnt vorzugsweise kreisförmig translatorisch zyklisch in einer Ebene verläuft. "Kreisförmig translatorisch zyklisch" kann mit anderen Worten dadurch beschrieben werden, dass bei einer solchen erfindungsgemäßen Mischbewegung alle Punkte der Aufnahmevorrichtung eine sich wiederholende Kreisbewegung mit im Wesentlichen gleichem Radius, gleicher Winkelgeschwindigkeit und gleicher Winkelposition um einen jeweiligen Mittelpunkt in planparallelen Ebenen ausführen. Die Mischbewegung verläuft vorzugsweise in im Wesentlichen horizontalen Ebenen - so dass zum Beispiel in Aufnahmeadaptern der Aufnahmevorrichtung aufgenommene Wechselblöcke mit in ihnen aufgenommen senkrecht stehenden Reaktionsgefäßen betriebssicher gemischt werden, d.h. ohne die Gefäßinhalte bei üblicher Befüllung zu verschütten. Der Antrieb erfolgt bevorzugterweise über einen Exzenter, der in der Aufnahmevorrichtung drehgelagert ist. Hierbei legt der Versatz zwischen der Achse der Antriebswelle und der zu ihr parallelen Achse des Exzenters den Kreisbahn-Radius der Mischbewegung fest. Dieser Versatz, der auch als Amplitude des Exzenters bezeichnet wird, bestimmt bei gleich bleibender Stützenlänge die Neigung der Stützen und damit auch den Abstand zwischen Aufnahmevorrichtung und Chassis.The drive of the mixing device according to the invention is initially able to set the receiving device in a mixing movement, which, as mentioned, preferably runs in a circular translatory cyclical manner in a plane. In other words, "circular translationally cyclical" can be described by the fact that in such a mixing movement according to the invention all points of the receiving device perform a repetitive circular motion with essentially the same radius, angular velocity and angular position about a respective center in plane-parallel planes. The mixing movement preferably proceeds in substantially horizontal planes, so that exchange blocks accommodated in receiving adapters of the receiving device, for example, are reliably mixed with reaction vessels held vertically in them, ie, without spilling the vessel contents during conventional filling. The drive is preferably via an eccentric, which is rotatably mounted in the receiving device. Here, the offset between the axis of the drive shaft and the parallel to it axis of the eccentric determines the orbit radius of the mixing movement. This offset, the Also referred to as the amplitude of the eccentric determined at constant column length, the inclination of the columns and thus the distance between the receiving device and chassis.
Die erfindungsgemäße Lagerung der Aufnahmevorrichtung ermöglicht eine formschlüssige Führung der Aufnahmevorrichtung, wobei die Lagerung einfach zu montieren ist und trotzdem die axialen Kräfte, die von der Aufnahmevorrichtung ausgehen, von der Lagerung aufgenommen werden. Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Lagerung die Konstruktion von Mischern mit kleiner Bauhöhe. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lagerung sind somit einfache Montage und sehr starke Reduktion der Belastung des Antriebs in axialer Richtung. Letzterer Punkt erhöht die Arbeitssicherheit und die Lebensdauer des Antriebs. Damit eignet sich die erfindungsgemäße Lagerung insbesondere auch für die Verwendung in Mischvorrichtungen, die hohe Lasten zu tragen haben, wie beispielsweise große befüllte Laborgefäße (z.B. Erlenmeyerkolben (2000 ml). Da Platz in einem Labor auch immer begrenzt ist, ist die geringe Bauhöhe des erfindungsgemäßen Mischers ebenfalls von Vorteil.The storage of the receiving device according to the invention allows a positive guidance of the receiving device, wherein the storage is easy to assemble and yet the axial forces emanating from the receiving device, are absorbed by the storage. Furthermore, the storage according to the invention enables the construction of mixers with a small overall height. The advantages of the storage according to the invention are thus simple assembly and very strong reduction of the load of the drive in the axial direction. The latter point increases occupational safety and the life of the drive. Thus, the storage according to the invention is particularly suitable for use in mixing devices which have to carry high loads, such as large filled laboratory vessels (eg Erlenmeyer flasks (2000 ml).) Since space in a laboratory is always limited, the low overall height of the invention is Mixers also beneficial.
Ferner ermöglicht diese Lagerung schon prinzipiell, den Radius dieser Kreisbahn durch Festlegung von Geometrieparametern wie zum Beispiel der Stützenlänge einzustellen oder sogar an der Vorrichtung vom Benutzer einstellbar zu machen. Der Kreisbahn-Radius beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm und besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 2 mm. Die Kreisbahn-Frequenz kann aufgrund der neuen Lagerung auf Werte bis 50 U/min reduziert werden Es können aber auch (insbesondere bei hohem Beladungsgewicht der Gefäße) Frequenzen von 2.000 U/min, bevorzugt 2.500 U/min, und sogar 3.000 U/min und mehr gefahren werden.Furthermore, this storage already in principle allows to set the radius of this circular path by establishing geometry parameters such as the support length or even on the device by the user to make adjustable. The circular path radius is preferably between 0.5 mm and 5 mm and particularly preferably between 1 mm and 2 mm. The circular path frequency can be reduced due to the new storage to values up to 50 rev / min. But it can also (especially at high loading weight of the vessels) frequencies of 2,000 rev / min, preferably 2,500 rev / min, and even 3,000 rev / min and to be driven more.
Vorzugsweise hat die Lagerung zwei, drei oder vier der Stützen, die zum Beispiel prinzipiell wie Hocker- oder Tischbeine die Aufnahmevorrichtung sozusagen als Tischplatte auf dem Chassis als Untergrund lagern. Zum Beispiel wenn die Gelenklager, insbesondere die Drehpunkte der Gelenklager einer Stütze gleichweit von einander beabstandet sind wie die Gelenklager, insbesondere die Drehpunkte der Gelenklager aller anderen Stützen, ergibt sich daraus eine Beweglichkeit der Aufnahmevorrichtung immer in planparalleler Ausrichtung über dem Chassis (Beweglichkeit der Ebene durch die Aufnahmevorrichtungs-Gelenklager gegenüber der Ebene durch die Chassis-Gelenklager). Da die Stützen die axialen / vertikalen Lasten tragen, ist eine Mischvorrichtung umso belastbarer, je mehr Stützen sie aufweist.Preferably, the storage has two, three or four of the supports, which, for example, like stool legs or table legs in principle store the receiving device as a tabletop on the chassis as a base. For example, if the joint bearings, in particular the pivot points of the joint bearing a support equidistant from each other as the joint bearings, in particular the pivot points of the joint bearings of all other supports, this results in a mobility of the recording device always in a plane-parallel alignment over the chassis (Movement of the plane through the cradle pivot bearings against the plane through the chassis pivot bearings). Since the supports carry the axial / vertical loads, a mixer is all the more resilient, the more supports it has.
Wenn der Abstand zwischen Chassis und Aufnahmevorrichtung zum Beispiel durch geeignete Zwangsführung festgelegt ist, besteht diese translatorische Beweglichkeit zum Beispiel bei gleichlangen, parallelen Stützen nur noch auf einer Kreisbahnen mit einem festen Radius. Dies ist essentiell, um eine gleichmäßige Mischbewegung auf einer kreisförmigen ebenen Bahn zu erzielen, d.h. eine stabile Mischbewegung ohne Kippeln und mit reduziertem z-Schlag.If the distance between the chassis and the receiving device is determined, for example, by suitable positive guidance, this translational mobility exists, for example, for equally long, parallel supports only on a circular path with a fixed radius. This is essential to achieve a smooth mixing motion on a circular planar path, i. a stable mixing movement without tilting and with reduced z-stroke.
Bei dieser erfindungsgemäßen Mischvorrichtung bleibt der Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis über dem gesamten Umlauf der Mischbewegung konstant, da sich die Stützen nicht gegeneinander verwinden können. Zusätzlich gilt bei einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung mit Stützen gleicher Länge, über deren gesamte Länge sich die gedachten Punkte a, b, c, d etc. verteilen, dass auch während des Mischvorganges der Abstand gleich bleibt zwischen einem dieser Punkte und einem der jeweiligen äquivalenten Punkt a', b', c, 'd' etc., auf einer der anderen Stützen. Ohne diese Merkmale würde es zu einer ungewollten Verdrehung der beiden Ebenen gegeneinander kommen.In this mixing device according to the invention, the angle of inclination of each individual support relative to the chassis remains constant over the entire revolution of the mixing movement, since the supports can not twist against each other. In addition, in a mixing device according to the invention having supports of the same length, over the entire length of which the imaginary points a, b, c, d etc. are distributed, the distance remains the same between one of these points and one of the respective equivalent points a during the mixing process ', b', c, 'd' etc., on one of the other supports. Without these features, there would be an unwanted twisting of the two levels against each other.
Folglich stellt die Festlegung dieses Abstandes ein erstes Beispiel dar für eine erfindungsgemäße Führungseinrichtung, die während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis führt. Der Abstand (und damit auch der Radius der Kreisbahn) wird letztlich bestimmt durch die Amplitude, mit der der Exzenter die Aufnahmevorrichtung relativ zur Chassis bewegt, wobei der Exzenter am Chassis gelagert ist. Wenn der Abstand der Bewegungsebene der Aufnahmevorrichtung vom Chassis sogar einstellbar ausgestaltet ist, kann sich zum Beispiel auf diese Weise der Radius der Kreisbahn der Mischbewegung an der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung einstellen lassenConsequently, the determination of this distance is a first example of a guide device according to the invention, which leads during the mixing movement, the rotation of the receiving device relative to the chassis. The distance (and thus the radius of the circular path) is ultimately determined by the amplitude with which the eccentric moves the receiving device relative to the chassis, wherein the eccentric is mounted on the chassis. If the distance of the plane of movement of the receiving device from the chassis even configured adjustable, for example, in this way, the radius of the circular path of the mixing movement can be set on the mixing device according to the invention
Auch wenn der Abstand von Chassisebene zur Aufnahmevorrichtung durch die Antriebswelle im Angriffspunkt der Antriebswelle - d.h. durch den Excenter - an der Aufnahmevorrichtung festgelegt ist, ist in den übrigen Punkten eine Änderung des Abstandes durch ein ungewolltes Verkippen der Aufnahmevorrichtung relativ zur Chassisebene um den Angriffspunkt möglich.Even if the distance from the chassis level to the receiving device by the drive shaft in the point of application of the drive shaft - that is set by the eccentric - on the receiving device, is in the remaining points, a change of Distance is possible by an unwanted tilting of the recording device relative to the chassis plane to the point of attack.
Bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung bleibt aber auch der Abstand zwischen Chassisebene und Aufnahmevorrichtung an den übrigen Punkten unverändert. Der Abstand bleibt an allen Punkten unverändert, da der Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis über dem gesamten Umlauf der Mischbewegung konstant gehalten wird, und sich die Stützen nicht gegeneinander verwinden können. Dieses Merkmal - Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis bleibt gleich - schließt somit eine ungewollte Verdrehung der beiden Ebenen, nämlich der Bewegungsebene der Aufnahmevorrichtung (der Ebene durch die Aufnahmevorrichtungs-Gelenklager gegenüber der Chassisebene (Ebene durch die Chassis-Gelenklager) aus. Diese Verdrehung ist ungewollt, und es gilt bei der vorliegenden Erfindung, sie zu minimieren, da es dadurch zu einer unkontrollierten Mischbewegung kommt, die nachteilig ist (z-Schlag).In the mixing device according to the invention, however, the distance between the chassis level and the recording device at the remaining points remains unchanged. The distance remains unchanged at all points, since the angle of inclination of each individual support relative to the chassis is kept constant over the entire circulation of the mixing movement, and the supports can not twist against each other. This feature - the inclination angle of each support relative to the chassis remains the same - thus eliminates unwanted twisting of the two planes, namely the plane of movement of the cradle (the plane through the cradle pivot bearings relative to the chassis plane (plane through the chassis pivot bearings) is unwanted, and it is in the present invention to minimize them, as this leads to an uncontrolled mixing movement, which is disadvantageous (z-stroke).
Diese ungewollte Verdrehung wird durch die erfindungsgemäße Führungseinrichtung reduziert bzw. verhindert. Die erfindungsgemäße Führungseinrichtung führt während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis, wobei das Reduzieren/Verhindern dieser ungewollten Verdrehung unter dieses erfindungsgemäße Führen der Verdrehung fällt. Die erfindungsgemäße Führungseinrichtung führt vorzugsweise so, dass dabei die ungewollte Verdrehung gleich null ist. Dargestellt als Projektion in die x, y-Ebenen ist erkennbar, dass die Führungseinrichtung bewirkt, dass die Stützen immer in die gleiche Richtung ausgelenkt sind, d.h. die Führungseinrichtung synchronisiert die Stützenbewegung.This unwanted rotation is reduced or prevented by the guide device according to the invention. The guide device according to the invention leads during the mixing movement, the rotation of the receiving device relative to the chassis, wherein reducing / preventing this unwanted twist falls under this inventive guiding the rotation. The guide device according to the invention preferably performs such that the unintentional rotation is equal to zero. Shown as projecting into the x, y planes, it can be seen that the guide means causes the supports to always be deflected in the same direction, i. the guide device synchronizes the column movement.
Unter die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung fallen zum Beispiel Lagerungen, Gestänge, Nocken, Schienen, Stege, Kulissen und Kombinationen daraus. Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung kann ebenfalls aus einem Magnetfeld bestehen. Bei dieser Ausgestaltung tragen sowohl die Aufnahmevorrichtung als auch das Chassis jeweils mindestens ein kompatibles magnetisches Element, d.h. in anziehende Wechselwirkung tretende Elemente, ausgewählt aus der Gruppe der Magnete, magnetisierbaren Elemente, Dauermagnete, Elektromagnete und stromdurchflossene Spulen oder einer Kombination daraus. Beispiele für Dauermagnete sind solche aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen, Nickel, Cobalt, Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Cobalt.The guide device according to the invention includes, for example, bearings, rods, cams, rails, webs, links and combinations thereof. The guide device according to the invention can likewise consist of a magnetic field. In this embodiment, both the receiving device and the chassis each carry at least one compatible magnetic element, ie, in attracting interaction elements selected from the group of magnets, magnetizable elements, permanent magnets, electromagnets and current-carrying Coils or a combination thereof. Examples of permanent magnets are those of a ferromagnetic material such as iron, nickel, cobalt, neodymium-iron-boron, samarium-cobalt.
Durch den Aufbau eines Magnetfeldes zwischen der Aufnahmevorrichtung bzw. Teilen davon und dem Chassis, bzw. Teilen davon, wird eine Zwangsführung erreicht, so dass der Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis über dem gesamten Umlauf der Mischbewegung konstant bleibt. Eine einstellbare Ausgestaltung ist möglich, beispielsweise durch Regulierung der Ströme in einer stromdurchflossenen Spule mittels einer Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung regelt aufgrund von empfangenen Signalen (z.B: manuelle Eingaben bezüglich der Stromdichte, des Gewichts und/oder der Viskosität des Gefäßinhalts; Sensorsignal bezüglich des detektierten Gewichts und/ oder der Viskosität) den Stromfluss und damit die Stärke des Magnetfelds bzw. regelt die Polung der Spule und damit Richtung des Magnetfelds. So ist es möglich Gewichts-, Gefäß- und/oder Gefäßinhaltsabhängig (Viskosität) eine gezielte Bewegung in Vertikalrichtung, d.h. eine Schüttelbewegung (Auf- und Abbewegung; Vibration) der Aufnahmevorrichtung zu erzielen, die sich weiterhin auf ihrer Kreisbahn bewegt. Dies ist ein Vorteil dieser AusgestaltungBy establishing a magnetic field between the receiving device or parts thereof and the chassis, or parts thereof, a positive guidance is achieved, so that the inclination angle of each support relative to the chassis remains constant over the entire cycle of the mixing movement. An adjustable embodiment is possible, for example by regulating the currents in a current-carrying coil by means of a control device. The control device regulates the current flow and thus the strength of the magnetic field or regulates the polarity on the basis of received signals (for example: manual inputs with respect to the current density, the weight and / or the viscosity of the vessel contents, sensor signal with respect to the detected weight and / or viscosity) the coil and thus the direction of the magnetic field. Thus, depending on weight, vessel and / or vessel contents (viscosity) a directed movement in the vertical direction, i. to achieve a shaking motion (up and down motion, vibration) of the pickup device that continues to move on its orbit. This is an advantage of this embodiment
Vorzugsweise hat die Führungseinrichtung mindestens einen Steg der zwei der erfindungsgemäßen Stützen mit einander verbindet. Dabei lagert ein Lager, das keine translatorischen und nur einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist, (Scharniergelenk) den Steg an der einen Stütze, und ein zweites Scharniergelenk lagert den Steg an der anderen Stütze. Die beiden Scharniergelenke sind dabei drehbar um zueinander parallele Achsen. So ist die Orientierung dieser beiden Stützen in der Ebene, die rechtwinklig zu den beiden parallelen Scharniergelenkachsen orientiert ist, festgelegt: die Stützen können sich nur in dieser Ebene gegeneinander verdrehen. So ist schon prinzipiell ein 3-dimensionales ("windschiefes") Verdrehen (Verwinden) der beiden Stützen gegeneinander mittels des Steges blockiert. Ein windschiefes Verdrehen (Verwinden) der Stützen gegeneinander ist aber Voraussetzung für das ungewollte Verdrehen der beiden auf den Stützen gelagerten Ebenen (wie oben schon angedeutet: bei Verdrehung der beiden Ebenen gegeneinander ändert sich durch die damit einher gehende Neigung der Stützen gleichzeitig der Abstand zwischen den Ebenen). Die ungewollte Verdrehung der Ebenen gegeneinander ist folglich durch die erfindungsgemäße Führungseinrichtung, den an den Stützen ansetzenden Steg im Zusammenspiel mit den Scharniergelenken, maßgeblich reduziert. Dem Fachmann ist bekannt, dass Stauchungen und Dehnungen der Stützen und Stege sich nicht gänzlich auszuschließen lassen, die auch ein ungewolltes Verdrehen bewirken. Die Achsen der Scharniergelenke sind jeweils mittig zwischen den jeweiligen Gelenklagern der zwei vom Steg verbundenen Stützen gelagert. Dies gilt insbesondere auch für zwei unterschiedlich lange Stützen, die über einen Steg und Scharniergelenke verbunden sind. Bei einer Vorrichtung mit einer Vielzahl an Stützen, beispielsweise mit vieren, bei der je zwei Stützen die gleiche Länge aufweisen, spielt es keine Rolle, zwischen welchen der Stützen der Steg mit Scharniergelenken angeordnet ist, solange die Achsen der Scharniergelenke jeweils mittig zwischen den jeweiligen Gelenklagern angeordnet sind.Preferably, the guide means has at least one web of two of the supports of the invention with each other. It stores a bearing that has no translational and only one rotational degree of freedom (hinge joint) the web on one support, and a second hinge joint supports the bridge on the other support. The two hinge joints are rotatable about mutually parallel axes. Thus, the orientation of these two supports in the plane, which is oriented at right angles to the two parallel hinge joint axes, fixed: the supports can rotate only in this plane against each other. Thus, in principle, a 3-dimensional ("skewed") twisting (twisting) of the two supports against each other by means of the web blocked. A skewed twisting (twisting) of the supports against each other is a prerequisite for the unwanted twisting of the two supported on the supports levels (as already indicated above: when twisting the two levels against each other changes the concomitant inclination of the columns at the same time the distance between the planes). The unintentional rotation of the planes relative to one another is consequently significantly reduced by the guide device according to the invention, the web attaching to the supports in interaction with the hinge joints. It is known to the person skilled in the art that compressions and expansions of the supports and webs can not be completely ruled out, which also cause unwanted twisting. The axes of the hinge joints are each mounted centrally between the respective joint bearings of the two supports connected by the web. This is especially true for two different length supports that are connected by a bridge and hinge joints. In a device with a plurality of supports, for example, four, in which each two supports have the same length, it does not matter between which of the supports the web is arranged with hinged joints, as long as the axes of the hinge joints in each case centrally between the respective joint bearings are arranged.
Um zu illustrieren, dass aufgrund der Lagerung des Stegs über die zwei Scharniergelenke an zum Beispiel zwei gleichlange, parallele Stützen es zu keiner ungewollten Verdrehung kommt, lässt sich das System auch wie folgt beschreiben: Eine gedachte Gerade (also eine zum besseren Verständnis hineinprojizierte, tatsächlich nicht vorliegende Gerade), eine so genannte Verbindungsgerade, die an einer der beiden parallelen Scharniergelenkachsen beginnt und rechtwinklig zu den beiden Scharniergelenkachsen verläuft, bleibt auch während der Mischbewegung stets parallel zu einer gedachten Verbindungsgeraden (also einer zum besseren Verständnis hineinprojizierten tatsächlich nicht vorliegenden Geraden), die die beiden Lagergelenke miteinander am Chassis verbindet und zu einer gedachten Verbindungsgeraden (also einer zum besseren Verständnis hineinprojizierten tatsächlich nicht vorliegenden Geraden), die die der beiden Lagergelenke an der Ausnahmevorrichtung miteinander verbindet.In order to illustrate that due to the bearing of the web over the two hinged joints on, for example, two equally long, parallel supports there is no unwanted twisting, the system can also be described as follows: An imaginary straight line (ie projected in for a better understanding, indeed not present straight line), a so-called connecting line, which starts at one of the two parallel hinge joint axes and perpendicular to the two hinge joint axes, always remains parallel to an imaginary connecting line (ie a straight line not projected for better understanding) during the mixing movement, which connects the two bearing joints with each other on the chassis and to an imaginary connecting line (that is, a projected for better understanding actually not present straight line), which connects the two bearing joints on the exception device with each other.
Vorzugsweise sind folgende Abstände an der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichgroß: zwischen zwei Stützen der Abstand der Drehpunkte der Gelenklager am Chassis voneinander und der Abstand der Drehpunkte der Gelenklager an der Aufnahmevorrichtung voneinander. Bei auch gleichgroßen Abständen zwischen den Drehpunkten an der einen Stütze und den Drehpunkten an der anderen Stütze, d.h. bei Stützen gleicher Länge, kann sich bei der erfindungsgemäßen Lagerung eine parallelogrammförmige Anordnung dieser Drehpunkte ergeben. Wenn vorzugsweise bei allen Stützen der Vorrichtung die Drehpunkte der Gelenklager von zwei Stützen am Chassis und die Drehpunkte der Gelenklager derselben zwei Stützen an der Aufnahmevorrichtung gleichweit voneinander beabstandet sind und wenn alle Drehpunkte am Chassis zueinander dieselbe Anordnung haben wie alle Drehpunkte an der Aufnahmevorrichtung, ergibt sich an jeweils zwei Stützen zueinander immer eine parallelogrammförmige Anordnung der Drehpunkte - und daraus formschlüssig geführt eine Lagerung der erfindungsgemäßen Mischbewegung. Dies ist sogar zwangsgeführt, wenn zum Beispiel wie oben schon beschrieben die Bewegungsebene der Aufnahmevorrichtung in einem bestimmten Abstand vom Chassis durch geeignete zusätzliche Lagerung festgelegt ist.Preferably, the following distances to the device according to the invention are the same size: between two supports, the distance between the pivot points of the joint bearing on the chassis from each other and the distance between the pivot points of the pivot bearing on the receiving device from each other. With equally large distances between The pivot points on one support and the pivot points on the other support, ie in columns of the same length, can result in the storage according to the invention a parallelogram arrangement of these fulcrums. Preferably, when all the supports of the device, the pivot points of the joint bearings of two supports on the chassis and the pivot points of the joint bearings of the same two supports on the receiving device equidistant from each other and if all pivot points on the chassis have the same arrangement as all pivot points on the receiving device, results on each two supports to each other always a parallelogram-shaped arrangement of the fulcrums - and form-fitting guided a storage of the mixing movement according to the invention. This is even forced, if, for example, as already described above, the movement plane of the receiving device is set at a certain distance from the chassis by suitable additional storage.
Vorzugsweise haben die erfindungsgemäßen Stützen eine Länge zwischen 700 mm und 5 mm; bevorzugter eine Länge von 300 mm bis 10 mm; und besonders bevorzugt eine Länge von 150 mm bis 20 mm. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Stützen mit Gelenklagern haben die Stützen eine Länge von 35 mm, gemessen vom Drehpunkt / Mittelpunkt der Kugel des Kugel-Pfanne-Gelenks. Dann haben die Gelenklager, als Kugel-Pfanne-Gelenk ausgebildet, einen Kugeldurchmesser zwischen 60 mm und 3 mm; bevorzugter einen Kugeldurchmesser zwischen 30 mm und 5 mm; und besonders bevorzugt einen Kugeldurchmesser zwischen 20 mm und 7 mm. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kugel-Pfanne-Gelenks beträgt der Kugeldurchmesser 13 mm. Daraus ergibt sich eine bevorzugte Gleitgeschwindigkeit im Gelenk von zwischen 0 und 0,2 m/s bei der Paarung Metall/Kunststoff und auch bei der umgekehrten Materialwahl - vorteilhaft insbesondere, wenn die Kugel mindestens seine Gelenkoberfläche aus poliertem Metall wie VA-Stahl oder Aluminium (anodisiert) oder aus Keramik und die Pfanne mindestens seine Gelenkoberfläche aus Kunststoff wie zum Beispiel abriebfestem, gleitmodifiziertem Thermo- oder Duroplast hat. Die bevorzugte Gleitgeschwindigkeit kann auch durch umgekehrte Materialwahl erreicht werden, d.h. die Kugel besteht zumindest an Ihrer Oberfläche aus einem Kunststoff, insbesondere einem abriebfesten gleitmodifizierten Thermoplasten oder Duroplasten und die Pfanne, mindestens ihre Gelenkoberfläche, aus einem polierten Metall beispielsweise VA-Stahl oder Aluminium (anodisiert) oder aus Keramik.Preferably, the supports according to the invention have a length between 700 mm and 5 mm; more preferably a length of 300 mm to 10 mm; and more preferably a length of 150 mm to 20 mm. In an inventive embodiment of the supports with spherical bearings, the supports have a length of 35 mm, measured from the pivot point / center of the ball of the ball and socket joint. Then have the spherical plain bearings, designed as a ball and socket joint, a ball diameter between 60 mm and 3 mm; more preferably a ball diameter between 30 mm and 5 mm; and more preferably a ball diameter between 20 mm and 7 mm. In an embodiment of the ball and socket joint according to the invention, the ball diameter is 13 mm. This results in a preferred sliding speed in the joint of between 0 and 0.2 m / s in the pairing metal / plastic and also in the reverse choice of material - advantageous in particular if the ball at least its articulated surface made of polished metal such as VA steel or aluminum ( anodised) or ceramic and the pan has at least its plastic articulation surface such as abrasion-resistant, slip-modified thermoset or thermoset. The preferred sliding speed can also be achieved by reversing the choice of material, ie the ball consists at least on its surface of a plastic, in particular an abrasion-resistant sliding-modified thermoplastics or thermosets and the pan, at least their Articulated surface made of a polished metal such as stainless steel or aluminum (anodized) or ceramic.
Bei dem als Kugel-Pfanne-Gelenk ausgestalteten Gelenklager können mehrere Varianten unterschieden werden. Bei einer Variante ist die Kugel starr verbunden mit der Stütze, und die Pfanne ist nur mittelbar über die Kugel in Verbindung mit der Stütze. Bei einer zweiten Variante ist die Anordnung umgekehrt, d.h. die Pfanne ist starr verbunden mit der Stütze und die Kugel ist nur mittelbar über die Pfanne in Verbindung mit der Stütze. Der je nach Variante mit der Stütze nur mittelbar verbundene Teil des Kugel-Pfanne-Gelenks ist dagegen in starren Kontakt mit Chassis bzw. Aufnahmevorrichtung. Bevorzugt wird die zweite Variante, da eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung mit dieser Anordnung der Lagerung besonders einfach zu montieren ist.In the designed as a ball and socket joint pivot bearing several variants can be distinguished. In one variant, the ball is rigidly connected to the support, and the pan is only indirectly over the ball in conjunction with the support. In a second variant, the arrangement is reversed, i. The pan is rigidly connected to the support and the ball is only indirectly above the pan in conjunction with the support. The depending on the variant with the support only indirectly connected part of the ball and socket joint, however, is in rigid contact with the chassis or recording device. The second variant is preferred since a mixing device according to the invention with this arrangement of the bearing is particularly easy to assemble.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann zusätzlich zu der Aufnahmevorrichtung, dem Antrieb und der erfindungsgemäßen Lagerung noch wenigstens ein Heizelement umfassen, vorzugsweise ein steuerbares Heizelement. Dieses wird bevorzugterweise verkörpert durch ein Peltierelement oder ein Widerstandsheizelement, z.B. eine Heizfolie. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mischvorrichtung zudem eine Kühlvorrichtung, z.B. ein Peltierelement. Dieses kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zum Heizen und zum Kühlen verwendet werden. Bei verschiedenen Temperiervorrichtungen, z.B. bei Verwendung eines Peltierelementes, ist der ergänzende Einsatz von Kühlkörpern und Lüftern sinnvoll. Das Heiz- bzw. Kühlelement temperiert das Laborgefäß und damit auch den sich darin befindenden Inhalt.The mixing device according to the invention may comprise, in addition to the receiving device, the drive and the bearing according to the invention, at least one heating element, preferably a controllable heating element. This is preferably embodied by a Peltier element or a resistance heating element, e.g. a heating foil. In a preferred embodiment, the mixing device further comprises a cooling device, e.g. a Peltier element. This can be used in a particularly preferred embodiment for heating and cooling. In different tempering devices, e.g. when using a Peltier element, the complementary use of heat sinks and fans makes sense. The heating or cooling element tempered the laboratory vessel and thus also the contents therein.
Mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung lässt sich ein Verfahren zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten betreiben. Dabei wird ein Laborgefäß mit Inhalt auf die Mischvorrichtung gestellt und dann die Mischvorrichtung in Betrieb genommen. Bei diesem Mischverfahren ist es auch möglich, den Inhalt der Laborgefäße zu temperieren, d.h. über gesteuertes Heizen und Kühlen auf eine Temperatur einzustellen. Somit ist ein simultanes Mischen und Temperieren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.With the mixing device according to the invention, a method for mixing laboratory vessel contents can be operated. In this case, a laboratory vessel with content is placed on the mixing device and then put the mixing device into operation. In this mixing method, it is also possible to temper the contents of the laboratory vessels, ie to set by controlled heating and cooling to a temperature. Thus, a simultaneous mixing and tempering is possible with the device according to the invention.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung hat verschiedene Verwendungen: zum einen kann sie als freistehende Mischvorrichtung, d.h. als einzelnes unabhängiges Laborgerät im Labor eingesetzt werden. Eine weitere Verwendung ist ihr Einsatz in einem Laborautomaten, der z.B. von der Probenaufbereitung über das Mischen bis hin zur finalen Analyse verschiedene Arbeitsschritte übernimmt. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit ist der Einsatz in einem Inkubator, in dem Proben, insbesondere lebende Zellen, einer kontrollierten Atmosphäre (Temperatur, Feuchtigkeit, Gas) ausgesetzt sind, wobei die erfindungsgemäße Mischvorrichtung für die gleichförmige Bewegung der zu inkubierenden Probe sorgt.The mixing device according to the invention has various uses: first, it can be used as a freestanding mixing device, i. be used as a single independent laboratory device in the laboratory. Another use is their use in a laboratory machine, e.g. from the preparation of the sample through the mixing to the final analysis. Another use is the use in an incubator in which samples, especially living cells, a controlled atmosphere (temperature, humidity, gas) are exposed, wherein the mixing device according to the invention provides for the uniform movement of the sample to be incubated.
Aus der bisherigen kurzen Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich nachfolgende Vorteile: einfache Montierbarkeit der Lagerung und Reduktion der Belastung des Antriebs in axialer / vertikaler Richtung. Ein weiterer Vorteil der sich sowohl aus der hohen Belastbarkeit der Lagerung wie auch breiten Bandbreite der möglichen Umdrehungszahlen (50 U/min - 3000 U/min) ergibt, ist die Eignung der Lagerung sowohl für kleine leichte Laborgefäße, z. B Eppendorf-Reaktionsgefäße Mikrotiterplatten, Objektträger, die sich alle mit Kleinstvolumina befüllen lassen (Maximale Füllvolumina; 0.1 ml, 0,2 ml, 0,5 ml, 1,5 ml und 2,0 ml) als auch für große, schwer befüllte Laborgefäße, Falcon Tubes, Glasgefäße, Erlenmeyerkolben (z.B. bis zu 2000 ml), Bechergläser etc..The following brief description of the device according to the invention provides the following advantages: simple mountability of the bearing and reduction of the load on the drive in the axial / vertical direction. Another advantage that results from both the high load capacity of the storage as well as wide range of possible speeds (50 rpm - 3000 U / min) is the suitability of storage for both small light laboratory vessels, eg. B Eppendorf tubes Microtiter plates, slides that can be filled with very small volumes (maximum volumes: 0.1 ml, 0.2 ml, 0.5 ml, 1.5 ml and 2.0 ml) as well as large, heavily filled laboratory tubes , Falcon tubes, glass jars, Erlenmeyer flasks (eg up to 2000 ml), beakers etc.
Erfindungsgemäß ist also auch eine Mischvorrichtung mit einer Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Mischgut und mit einem Antrieb, durch den sich die Aufnahmevorrichtung relativ gegenüber einem Chassis in eine Mischbewegung versetzen lässt, bei der sich die Aufnahmevorrichtung auf einer geschlossenen Bahn, periodisch zu einer bestimmten Lage in einer bestimmten Ausrichtung im Raum wiederkehrend, bewegt, und mit einer Lagerung, die die Aufnahmevorrichtung in der Mischbewegung führt, wobei die Lagerung mindestens zwei Stützen aufweist jeweils mit zwei von einander beabstandeten Gelenklagern, die jeweils keine translatorischen und mindestens zwei rotatorische Freiheitsgrade aufweisen, von denen das eine Gelenklager die Stütze am Chassis lagert und das andere Gelenklager die Aufnahmevorrichtung an der Stütze, wobei die Lagerung eine Führungseinrichtung aufweist, die während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis führt.According to the invention, therefore, a mixing device with a receiving device for receiving mixed material and with a drive by which the recording device can move relative to a chassis in a mixing movement, in which the recording device on a closed path, periodically to a certain location in a recurring, moved, and with a storage, which leads the receiving device in the mixing movement, wherein the storage at least two supports each having two spaced joint bearings, each having no translational and at least two rotational degrees of freedom, of which a joint bearing supports the support on the chassis and the other joint bearing the receiving device on the support, wherein the bearing has a guide device which guides the rotation of the receiving device relative to the chassis during the mixing movement.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass mindestens eines der Gelenklager ein Kreuzgelenk ist oder ein Kugelgelenk oder ein Gelenkbereich mit zwei von einander beabstandeten Lagern jeweils mit nur einem rotatorischen Freiheitsgrad.A device according to the invention may be characterized in that at least one of the joint bearings is a universal joint or a ball joint or joint region with two bearings spaced apart from one another, each with only one rotational degree of freedom.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Führungseinrichtung mindestens einen Steg aufweist, der zwei der Stützen mit einander verbindet, wobei ein Scharniergelenk, das keine translatorischen und nur einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist, den Steg an der einen Stütze lagert und ein anderes Scharniergelenk den Steg an der anderen Stütze und wobei die beiden Scharniergelenke um zueinander parallele Achsen drehbar sind.A device according to the invention may be characterized in that the guide device has at least one web which connects two of the supports with each other, wherein a hinge joint, which has no translational and only one rotational degree of freedom, supports the web on one support and another hinge joint Bridge on the other support and wherein the two hinge joints are rotatable about mutually parallel axes.
Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass die Achsen der Scharniergelenke mittig zwischen den jeweiligen Gelenklagern der zwei vom Steg verbundenen Stützen am Chassis und an der Aufnahmevorrichtung gelagert sind.In this latter refinement, it is preferred that the axes of the hinge joints are mounted centrally on the chassis and on the receiving device between the respective pivot bearings of the two supports connected by the web.
Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass der Steg die Stütze, an der er gelagert ist, oder die Stütze den Steg beim Scharniergelenk gabelförmig umgreift.In this last-mentioned embodiment, it is preferred for the web to embrace the support on which it is mounted, or for the support to embrace the web at the hinge joint.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Drehpunkte der Gelenklager einer Stütze gleichweit von einander beabstandet sind wie die Drehpunkte der Gelenklager einer anderen Stütze.A device according to the invention may be characterized in that the pivot points of the joint bearings of a support are equidistant from each other as the pivot points of the joint bearings of another support.
Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass die Drehpunkte der Gelenklager einer Stütze gleichweit von einander beabstandet sind wie die Drehpunkte der Gelenklager aller anderen Stützen.In this latter embodiment, it is preferred that the pivot points of the pivot bearings of a support are equidistant from each other as are the pivot points of the pivot bearings of all the other supports.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager zweier Stützen am Chassis und die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager derselben Stützen an der Aufnahmevorrichtung gleichweit von einander beabstandet sind.A device according to the invention may be characterized in that the pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of two supports on the chassis and the pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of the same supports on the receiving device are equidistant from each other.
Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager aller Stützen am Chassis und die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager derselben Stützen an der Aufnahmevorrichtung gleichweit von einander beabstandet sind.In this latter embodiment, it is preferred that the pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of all supports on the chassis and the pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of the same supports on the receiving device are equidistantly spaced from one another.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass nur die Stützen und/oder nicht der Antrieb eine auf die Aufnahmevorrichtung wirkende Gewichtskraft in das Chassis übertragen.A device according to the invention may be characterized in that only the supports and / or the drive do not transmit a weight force acting on the receiving device into the chassis.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Vorrichtung ein steuerbares Heizelement umfasst ausgewählt aus der Gruppe der Peltierelemente und Widerstandsheizelemente und Heizfolien.A device according to the invention may be characterized in that the device comprises a controllable heating element selected from the group of Peltier elements and resistance heating elements and heating foils.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten, bei dem ein Laborgefäß mit Inhalt auf die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 gestellt wird und dann die Mischvorrichtung in Betrieb genommen wird.The invention also provides a method for mixing laboratory vessel contents, wherein a laboratory vessel with contents is placed on the device according to one of claims 1 to 9 and then the mixing device is put into operation.
Dabei kann der Inhalt des Laborgefäßes temperiert werden.In this case, the content of the laboratory vessel can be tempered.
Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als freistehende Mischvorrichtung oder als Teil eines Laborautomaten oder Inkubators.According to the invention, the use of the device according to the invention as a freestanding mixing device or as part of a laboratory machine or incubator.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
- Figur 1
- zeigt schematisch eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen,
-
Figur 2 - zeigt schematisch eine räumliche Ansicht einer alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen ohne Aufnahmevorrichtung,
- Figur 3 a
- zeigt eine schematische räumliche Ansicht einer Ausgestaltung einer Baugruppe einer erfindungsgemäßen Lagerung, bei der der Steg die Kugelstütze, an der er gelagert ist, beim Scharniergelenk gabelförmig umgreift und bei der die Kugeln der Kugel-Pfanne-Gelenke an der Kugelstütze angeordnet sind,
- Figur 3 b
- zeigt eine räumliche Ansicht einer körperhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung nach
Figur 3 a, -
Figur 3 c - zeigt eine schematische räumliche Ansicht einer alternativen Ausgestaltung der Baugruppe gemäß
Figur 3 a. bei der die Kugelstütze den Steg beim Scharniergelenk gabelförmig umgreift und bei der die Pfannen der Kugel-Pfanne-Gelenke an der Kugelstütze angeordnet sind, - Figur 3 d
- zeigt eine räumliche Ansicht einer körperhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung nach
,Figur 3c -
Figur 4 - zeigt eine räumliche Ansicht einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gelenklagers,
- Figur 5 a, b und c
- zeigen mehrere schematische räumliche Ansichten von alternativen Anordnungen der erfindungsgemäßen Kugelstützen einer Vorrichtung zum Mischen nach
Figur 1 , bei der die Kugelstützen paarweise unterschiedlich von Stegen mit einander verbunden sind, -
Figur 6 - zeigt eine räumliche Ansicht einer körperhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen,
-
Figur 7 - zeigt eine räumliche Ansicht der körperhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach
Figur 6 als Außendarstellung mit einem Gehäuse und
- FIG. 1
- shows schematically a spatial view of a device according to the invention for mixing,
- FIG. 2
- 2 shows a schematic view of an alternative device according to the invention for mixing without a receiving device,
- Figure 3 a
- shows a schematic perspective view of an embodiment of an assembly of a storage according to the invention, in which the web, the ball support on which it is mounted, at the hinge joint bifurcated surrounds and in which the balls of the ball and socket joints are arranged on the ball support,
- FIG. 3 b
- shows a spatial view of a physical embodiment of the storage according to the invention
FIG. 3 a, - FIG. 3 c
- shows a schematic perspective view of an alternative embodiment of the assembly according to
FIG. 3 a. in which the ball support engages around the web in the form of a fork at the hinge joint and in which the pans of the ball and socket joints are arranged on the ball support, - FIG. 3 d
- shows a spatial view of a physical embodiment of the storage according to the invention
Figure 3c . - FIG. 4
- shows a spatial view of an embodiment of a joint bearing according to the invention,
- Figure 5 a, b and c
- show several schematic spatial views of alternative arrangements of the ball supports according to the invention of a device for mixing
FIG. 1 in which the ball supports are connected in pairs differently from webs, - FIG. 6
- shows a spatial view of a physical embodiment of a device according to the invention for mixing,
- FIG. 7
- shows a spatial view of the physical configuration of the device according to the invention
FIG. 6 as external presentation with a housing and
In den verschiedenen Figuren sind einander irgendwie entsprechende Konstruktionselemente mit gleichen Bezugsziffern versehen.In the various figures, each corresponding construction elements are provided with the same reference numerals.
In
In
Wie sich aus
Angetrieben wird die Aufnahmevorrichtung 6 in dieser Mischbewegung 18 von einem Exzenter 20, der auf einer senkrechten, drehangetriebenen Welle 22 sitzt. Der Exzenter 20 ist in einer Durchgangsbohrung 24 in der Aufnahmevorrichtung 6 gleitgelagert und legt mit seiner Exzentrizität E zwischen der Exzenterachse und der Wellenachse den Radius der Drehbewegung 18 fest. Dies bestimmt durch die Formschlüssigkeit der Gelenklager 16 - solange Lagerspiel und Toleranzen unberücksichtigt bleiben, also prinzipiell - dann auch den Abstand zwischen dem Chassis 4 und der Aufnahmevorrichtung 6 (senkrecht zu der Bewegungsebene der Mischbewegung 18).The
In
In
Jeder um die beiden parallelen Achsen an seinen beiden Enden drehbar an den Kugelstützen 8 bis 14 angelenkte Steg 28, 32 ist eine Führungseinrichtung, die während der Mischbewegung 18 die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung 6 relativ zum Chassis 4 so führt, dass diese Verdrehung während der gesamten Periodendauer einer Wiederkehr - also während der gesamten Mischbewegung 18 - gleich null (mit anderen Worten immer translatorisch) ist.Each about the two parallel axes at its two ends rotatably hinged to the ball supports 8 to 14
Im Unterschied zu der Vorrichtung 2 gemäß
Die Lagerschalen 38, in die die Lagerkugeln 16 am oberen Ende der Stützen 10, 12 hineinragen, sind gemäß
Die Kugelstützen sind in
Claims (13)
führt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung
leads,
characterized in that the storage
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