DE2161218A1

DE2161218A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung

Info

Publication number: DE2161218A1
Application number: DE19712161218
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-11
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1972-07-06
Also published as: US3667651A; FR2117051A5

Description

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ableitung einer begrenzten, translatorischen Hin- und Herbewegung von einer rotierenden Antriebsvorrichtung, insbesondere von einem in zwei Richtungen arbeitenden Elektromotor,

Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer begrenzten Hin- und Herbewegung aus der Drehbewegung eines in zwei Richtungen arbeitenden Elektromotors zu schaffen, der seinen Drehsinn automatisch umkehrt, sobald er auf ein Hindernis stößt· Diese Vorrichtung soll einfach aufgebaut sein, einen weiten Anwendungsbereich aufweisen und verhältnismäßig billige Bauteile b®n8tigen_e Des weiteren soll eio zuverlässig arbeiten, außerordentlich anpaßbar und verwandlungsfähig sein und sioii dasu eignen, fast jedes von Hand bediente System zu automatisisran, das

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

S MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vertinibank München, Zweigst. Oskar-van-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Poificheck-Konto: München Nr. 1633 97

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mit einem Körper arbeitet, der eine Hin- und Herbewegung ausführen muß. Die neuartige Vorrichtung soll sich in diesem Zusammenhang dazu eignen, je nach Wunsch aus der Drehbewegung eine Hin- und Herbewegung abzuleiten, die sich entweder durch einen einzigen Hin- und Herbewegungszyklus oder durch wiederholte Zyklen dieser Art kennzeichnet.

In diesem Zusammenhang soll erfindungsgemäß auch eine verbesserte Flüssigkeitsausteileinrichtung geschaffen werden, die durch einen Mechanismus angetrieben wird, der aus der In zwei Richtungen erfolgenden Bewegung eines Elektromotors eine ψ begrenzte Hin- und Herbewegung ableitet, wobei die Austeileinrichtung so einstellbar sein soll, daß sie bei jeder Hin- und Herbewegung eine genau abgemessene Flüssigkeitsmenge abgibt. Diese Austeil- oder Verteileinrichtung soll des weiteren kompakt gebaut sein, nur aus verhältnismäßig wenigen Teilen bestehen und leicht betrieben werden können.

Schließlich soll in diesem Zusammenhang ein automatisierter Flüssigkeitsheber geschaffen werden, der von einem Mechanismus angetrieben wird, welcher aus der Bewegung eines in zwei Richtungen laufenden Elektromotors eine einstellbare begrenzte Hin- und Herbewegung ableitet, wobei der Heber sowohl so betrieben werden kann, daß er die Abgabe einer einzigen, abge messenen Flüssigkeitsmenge ermöglicht oder eine beliebige Anzahl des Vielfachen des eingestellten Volumens bis zu einer gewünschten Menge abgibt« Der Einstellvorgang ist dabei so geartet, daß dann, wenn der Heber so eingestellt wird, daß ©r kleiner« Volumeneinheitsn abgibt₈ die Zyklusgeschwindigkait erhöht wird, woduroh sehr genaue Bruchteile der Flüssigkeitsabgabe innerhalb verhältnismäßig kurzzeitiger Betri«bsperioi%ii des Hebers erhalten werden können.

Zusammenfassend gesagt, betrifft die Erfindung also eine Vorrichtung zur Umwandlung einer in zwei Richtungen erfolgenden Bewegung eines Elektromotors in eine begrenzte Hin- und Herbewegung, wobei si· sich beispielsweise für die Hin-

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und Herbewegung des Tauchkolbens eines Flüssigkeitabgaberöhrchens oder Hebers verwenden läßt; bei dem eine abgemessene oder dosierte Flüssigkeitsmenge mit jeder Hin- und Herbewegung abgegeben wird.

Zu diesem Zweck treibt der Motor den Tauchkolben nach oben und zieht Flüssigkeit in das Röhrehen bzw. den Heber hinein, bis ein einstellbarer Anschlag, der von dem Tauchkolben getragen wird; den oberen Flansch des Heberrohres berührte Dadurch wird der Drehsinn des Motors umgekehrt, und der Tauchkolben bewegt sich abwärts zu seiner bodenseitigen Grenzlage, wodurch die abgemessene Flüssigkeitsmenge in einen Sammelbehälter ausgetragen wird_e

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläuterte In den Zeichnungen zeigen:

Figo 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine begrenzte Hin- und Herbewegung _s

Fig· 2 eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht

eines automatisierten Hebers, im folgenden auch automatisierte Pipette genannt, die mit einer Bewegungsumkehrvorrichtung der hier beschriebenen Art arbeitet,

Fig» 3 eine senkrechte Teilquerschnittsansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig« k eine waagerechte Teilquerschnittsansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 2, und

Fig· 5 eine vergrößerte Teilseitenansicht längs der Linie 5-5 in Fig. 4.

Das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen reversiblen Synchronmotor der in der USA-Patentschrift 3 253 I69 beschriebenen Art_o Dieser Motor läuft in jeder Richtung an und kehrt aufgrund

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eines mäßigen Rückpralls beim Erreichen eines Drehwiderstandes automatisch seinen Drehsinn um· Falls gewünscht wird, daß ein solcher Motor nur in einer Richtung arbeitet, kann eine mechanische, die Gegenbewegung sperrende Vorrichtung verwendet werden«. Als Beispiele für derartige Motoren, die mit die Rüokbewegung sperrenden Vorrichtungen versehen sind, werden die USA-Patentschriften 3 473 058, 3 501 658, 3 225 874 und 3 462 668 genannt. Im Falle des in zwei Richtungen arbeitenden Synchronmotors 11, wie er bei der hier beschriebenen Vorrichtung benutzt wird, wird die die Rückbewegung sperrende Einrichtung weggelassen.

™ In Figo 1 ist ganz allgemein schematisch eine typische Ausführungsform des hier beschriebenen Gegenstandes dargestellt, bei der der Motor 11 mit einem Zahnradritzel 12 in Antriebsverbindung steht, das mit einer Zahnstange 13 kämmt, die mit Hilfe von Führungen 14, 14 zwischen stationären Endanschlagkörpern 15 und 16 parallel zu ihrer Längsachse geführt wird. Wenn der Motor 11 ständig mit Strom versorgt wird, so bewegt sich die Zahnstange 13 hin und her, wobei der Hub durch die Abstandsdifferenz zwisohen den Anschlagkörpern 15» 16 und der Zahnstangenlänge bestimmt ist.

Die Hin- und Herbewegung der Zahnstange 13 kann mit Hilf· ) eines Endschalters 17, der mit einer der Motorklemmen in Reihe geschaltet ist, auf einen Zyklus beschränkt werden. Der Endschalter 17 ist normalerweise geschlossen und wird mit Hilfe eines Anschlagarms 38 geöffnet, der von dem unteren Ende der Zahnstange 13 getragen wird, sobald die Zahnstange das untes Ende ihres Hubs erreicht, nämlich dann, wenn sie den bodenseitigen Anschlagkörper 16 berührt· Ein manuell bedienter Anfahrschalter 18, der parallel zu dem Endschalter 17 geschaltet ist, kann zum Einschalten der Vorrichtung benutzt werden. Der Schalter 18 kann dem Typ entsprechen, der einen momentanen Kontakt herbeiführt, um einen einzelnen Betriebszyklus zu veranlassen, kann jedoch auch von der Art sein, die sich gesohlossen halten läßt, um über eine gewünschte Zeitspanne die

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Zahnstange 13 zyklisch mehrfach hin- und herzubewegen·

Anstelle des aus Zahnstange und Ritzelrad bestehenden Mechanismus von Fig, 1 lassen Ach auch andere bekannte äquivalente Mechanismen zur Erzeugung einer Hin- und Herbewegung benutzen»

In den Fig. 2 bis 5 ist bei 19 eine herkömmliche Burette oder Meßrohr gezeigt, also eine Flüssigkeitsausteilvorrichtung, die der in der USA-Patentschrift 3 211 335 beschriebenen Vorrichtung ähnlich ist. Diese Burette hat ein Mantelrohr 20, das an seinem oberen Ende mit einem mit ihm untrennbar verbundenen Flansch 21 versehen ist· In dem Mantelrohr 20 ist gleitend und abgedichtet ein Hebertauchkolben gelagert, an dessen oberem Ende exzentrisch und starr eine verhältnismäßig große Antriebsscheibe 23 befestigt ist. Mit dem Randteil der Scheibe 23 steht eine sich nach unten erstreckende Stange 24 in fester Verbindung₅ die parallel zu dem Mantelrohr 20 und neben diesem verläuft und mit einem einstellbaren Anechlagbund 25 versehen ist« Dieser Bund läßt sich mit dem oberen Flansch 21 in Berührung bringen, um dadurch die Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 22 zu begrenzen,, Der Bund ist mit einem abwärts auseinanderstrebenden, kegeletumpfförmigen Bodenflansch 26 versehen, der sich neben einer volumetrischen Skala 27 erstreckt, die auf dem Mantelrohr 20 aufgezeichnet ist« Der Bund 25 ist ferner mit einer Klemmschraube 28 ausgestattet, duroh die er sich auf der Stange 24 in einer eingestellten Position festklemmen läßt. Diese Position entspricht eines bestimmten gewünschten Volumenaustrag der Burette, wie er durch den Flansch 26 auf der Skala 27 angezeigt wird, sobald der Tauchkolben 22 sich in der in Fig. 2 gezeigten untersten Position befindete

Das Mantelrohr 20 besteht mit einem erweiteren, hohlen, bodenseitigen Anschlagkörper 29 aus einem Teil, der in dem

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Hals einer herkömmlichen Reagenzflasche 31 abgedichtet sitzt. Die Burette 19 ist ferner mit einem Auslaßrohr 32 versehen, in dem sich ein Kontrollventil befinden kann, sowie mit einem Einlaßrohr, das ebenfalls mit einem Kontrollventil versehen sein kann, wobei das Einlaßrohr sich durch den Anschlagteil 29 nach unten erstreckt, wie dies im einzelnen in der USA-Patentschrift 3 211 335 beschrieben ist.

Der untere Teil des Mantelrohres 20 wird von einer Tragvorrichtung in Form zweier paralleler Klemmblöcke 33, 34 umfaß, die zur Aufnahme des Mantelrohres mit gegenüberliegenden.

" hylbzylindrischen Aussparungen 35 und 36 versehen sind_o Zwischen den Aussparungen 35t 36 und dem Mantelrohr 20 kann eine elastische Auskleidung 37 vorgesehen werden· Durch den Block 34 hindurch erstrecken sich Klemmschrauben 39) 39ι die mit ihm in Berührung stehen und sich auf entgegengesetzten Seiten des Mantelrohres 20 befinden· Diese Klemmschrauben sind in eingeschnittene Bohrungen 40 im Block 33 eingeschraubt. Eine senkrecht nach oben ragende Stützplatte 41 ist mittels Schraubenbolzen 42, 42 mit dem Block 33 fest verbunden« Die Schraubenbolzen 42, 42 sind gegenüber den Klemmschrauben 39 in die eingeschnittenen Bohrungen 40 eingeschraubt₉ und auf ihnen befinden sich zwischen der Platte 41 und dem Block 33 zylindri-

) sehe Abstandshülsen 43, 43.

Auf dem oberen Teil der Platte 41 ist der Motor 11 angebrachte Eine Zahnstange 13 ist mit dem unteren Ende der Stange 24 durch eine Kupplungshülse 44 fest verbundene Ein Zahnradritzel 12 ist auf der Antriebwelle des Motors 11 federnd befestigt und kämmt mit der Zahnstange 13, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht. Somit ist das Zahnradritzel 12 auf der Welle 45 drehbar gelagert und steht mit dieser Welle üb©;? eine etwa kreisrunde Feder 50 in federnder Verbindung, der®** eines Ende bei 51 an. dem Ritzel 12 befestigt ist, und deren anderes Ende einen Arm 52 aufweist, der mit der Welle 45 fest verbunden ist, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht« Die federnde

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Verbindung des Zahnradritzels 12 mit der Welle 45 ermöglicht die Erzeugung des gewünschten mäßigen Rückschlags oder Rückpralls, der erforderlich ist, um den Motor 11 zu veranlassen, seine Drehrichtung umzukehren_o

Eine mit Flanschen versehene Führungsrolle 46 wird an der Platte 41 geführt und steht mit der Zahnstange 13 an ihrer dem Zahnradritzel 12 entgegengesetzten Kante in tragendem Eingriff, wie dies in Fig· 3 gezeigt ist. Die mit Flanschen versehene Rolle 46 führt auf diese Weise die Zahnstange 13 bei ihrer senkrechten Hin- und Herbewegung,,

Auf dem Block 33 ist ein Endschalter 17 montiert, dessen Schalthebel 47 sich in einer Lage befindet, in der er von dem bodenseitigen Ende der Zahnstange 13 berührt wird₉ sobald die Soheibe 23 den Flansch 21 am unteren Ende des Hubs des Tauchkolbens 22 berührte Auf diese Weise wirkt das bodenseitige Ende der Zahnstange 13 wie der Arm 38 in Fig· 1, um den normalerweise geschlossenen Endschalter 17 zu öffnen«, Der zu dem Motor 11 gehörende elektrische Schaltkreis kann dem in Figo 1 gezeigten ähnlich sein*

Im Betriebszustand wird der Anschlagbund 25 unter Verwendung der Skala 27 so eingestellt, daß pro Zyklus des Tauchkolbens 22 ein gewünschtes Austragevolumen vorhanden ist· Wenn sich der Tauchkolben 22 in seiner untersten Position befindet, nämlich dann, wenn die Soheibe 23 den Flansch 21 berührt, ist der Schalter 18 ausreichend lang geschlossen, um den Motor 11 zu erregen und zu ermöglichen, daß sich der Schalter 17 schließt« Der Motor arbeitet in einer Richtung, die ein Anheben des Tauchkolbens 22 und ein Abziehen des gewünschten Flüssigkeitsvolumens aus der Flasche 31 in das Meßrohr 20 zur Folge hat· Wenn der Bund 25 den Flansch 21 berührt, kehrt der Motor 11 seine Drehrichtung um und veranlaßt den Tauchkolben 22, sich abwärts zu bewegen, um dadurch die gewünschte FlUssigkeitsmenge duroh das Auelaßrohr

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in ein geeignetes Aufnahmegefäß auszutragen,. Am Ende des Austregs des Tauchkolbens 22 öffnet sich der Schalter 17» wodurch der Motor 11 ausgeschaltet wird·

Der Schalter 18 kann geschlossen gehalten werden^ um irgendeine gewünschte Hubzahl des Tauchkolbens 22 zu erreichen} die Betätigung des Schalters 18 läßt sich mit irgendeiner geeigneten Zeitgebervorrichtung steuern, so daß eine ausgewählte Hubzahl des Tauchkolbens 22 eingehalten wird«,

Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn der Bund 25 auf kleinere Austragseinheitvolumina eingestellt wird,

sich sehr genaue kleinste Flüssigkeitsaustragsmengen innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeitperioden des Betriebs der Vorrichtung erhalten lassen,,

Obgleich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand einer automatisierten Burette oder Pipette beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die Vorrichtung auch für andere Anwendungsfälle benutzbar ist, in denen eine begrenzte Hin- und Herbewegung aus einer Drehbewegung entwickelt werden soll«

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1,J Vorrichtung zur Erzeugung einer begrenzten Hin- und Herbewegung aus einer Drehbewegung, gekennzeichnet durch einen geradlinig translatorisch hin- und herbewegbaren Körper (22), eine Ansohlageinriohtung (15, 16, 25) zur Begrenzung des translatorischen Betriebs des Körpers (22) zwischen entgegengesetzten Bewegungsgrenzen, einen in zwei Richtungen arbeitenden Motor (ll), der automatisch seine Drehrichtung ändert, wenn er gegen einen Widerstand läuft, und durch eine Einrichtung (12, 13), die zwischen dem Motor (li) und dem beweglichen Körper (22) eine Antriebsverbindung herstellt.

2ο Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24, 28) zur Einstellung des Anschlags (25), um dadurch die Hublänge des sich bewegenden Körpers (22) zu verändernο

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (ll) einen Erregerkreis aufweist, in dem sich ein Endschalter (17) befindet, sowie ein Element (47) zur Betätigung des Endschalters am Ende der Hubbewegung des sich bewegenden Körpers (²²).

4ο Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Steuerschalter (18), der parallel zu dem Endschalter (17) geschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Motor (ll) und dem sich bewegenden Körper (22) eine Antriebeverbindung herstellende Einrichtung eine Zahnstange (13), die sich auf dem Körper (22) befindet, und ein Zahnradritzel (l2) aufweist, das sich an dem Motor (ll) befindet und mit der Zahnstange (l3) kämmt.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß die translatorisch zu bewegende Vorrichtung eine Pipette mit einem Meßtohr (20) ist, und daß der sich bewegende Körper ein in dem Meßrohr befindlicher Tauchkolben (22) ist«

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtung (25) einen scheibenförmigen Körper (23) am Kopfende des Tauchkolbens (22) aufweist, der mit dem oberen Ende des Meßrohres (20) in Berührung steht, wobei das Meßrohr an seinem oberen Ende mit einem Flansch (2l) versehen ist, und der scheibenförmige Körper (23) . eine nach unten ragende Stange (2h) aufweist, auf der sich ™ ein Anschlagelement (25) befindet, das mit dem Flansch (21) in Berührung bringbar ist.

80 Vorrichtung nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch Mittel (28) zum Einstellen der Lage des Anschlagelementes (25) auf der nach unten ragenden Stange (24).

9· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Motor (ll) und dem sich bewegenden Körper (22) eine Antriebsverbindung herstellende Einrichtung (12, 13) eine Zahnstange (13) aufweist, die mit dem Tauchkolben (22) fest verbunden ist, daß der Motor (ll) im

W wesentlichen mit dem Meßtohr (20) in fester Verbindung steht, und daß das an dem Motor befindliche Antriebszahnradritzel

(12) mit der Zahnstange (13) kämmt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (ll) mit einem Erregerkreis versehen ist, der einen Endschalter (17) enthält, und daß die Zahnstange

(13) mit einem Element (47) versehen ist, das am Ende des Austragehubs des Tauchkolbens (22) mit dem Endschalter (17) in Betriebsberührung bringbar ist.

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11«, Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Steuerschalter (18), der parallel zu dem Endschalter (17) liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß das Antriebszahnradritze1 (12) mit der Welle (45) des Motors (ll) federnd verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9% dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (ll) mit einem nach oben ragenden Tragkörper (4l) versehen ist, der an dem Meßrohr (20) befestigt ist, sowie mit einer mit Flanschen ausgestatteten Führungsrolle (46), die auf dem Tragkörper (4l) geführt wird und mit der Zahnstange (13) gegenüber dem Antriebsritzelzahnrad (12) in stutzender Berührung steht.

14c Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzelzahnrad (12) auf der Welle (45) des Motors (ll) geführt ist, und daß eine gebogene Kupplungsfeder (50) das Zahnradritzel (12) mit der Motorwelle verbindet, wodurch zwischen dem Motor und dem Zahnradritzel eine federnde AntriebsVerbindung entsteht.

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