DE602004003099T2

DE602004003099T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Auswuchten einer Drehscheibe einer Zentrifuge

Info

Publication number: DE602004003099T2
Application number: DE602004003099T
Authority: DE
Inventors: Philippe Escal
Original assignee: Diagyr SAS
Current assignee: Diagyr SAS
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: FR2858251B1; FR2858251A1; US20050026765A1; EP1502651B1; EP1502651A1; US7025714B2; ATE344699T1; DE602004003099D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten einer Drehscheibe einer Zentrifuge mit einem Positionsgeber zur Lieferung eines Signals, das eine Winkelstellung der Drehscheibe anzeigt, und mehreren Röhrenträgern, die in definierten Winkelpositionen am Umfang der Drehscheibe angeordnet sind und jeweils Mittel zur Aufnahme einer Probenröhre aufweisen.
Bestimmte Dosierungen, die zum Beispiel von Labors für medizinische Analysen durchgeführt werden, erfordern vorweg eine Schwerkrafttrennung einer zu analysierenden Flüssigkeitsprobe in mehrere Phasen mit unterschiedlicher Dichte. Um den Trennvorgang zu beschleunigen, benützt man eine Zentrifuge, mit der die Schwerkraft mittels der Zentrifugalbeschleunigung beträchtlich erhöht werden kann. Die Drehscheibe einer Zentrifuge muss jedoch, bevor sie in Drehung versetzt wird, bestmöglich ausgewuchtet werden, um zu verhindern, dass eine Unwucht durch Erzeugung eines erhöhten Schwingungspegels die Bewegung stört oder sogar mechanische Schäden verursacht.
Derzeit erfolgt die Auswuchtung der Drehscheibe des Rotors der Zentrifuge dadurch, dass die Masse der zu behandelnden Proben von Hand bestmöglich verteilt wird. Zum Beispiel, wie in dem Dokument EP-A-0088440 beschrieben, wird beim Laden der Probenröhrchen in die Röhrenträger der Rotor durch eine Steuereinheit der Zentrifuge schrittweise gedreht, um die Röhrenträger nacheinander in einer vorgegebenen Reihenfolge unter eine Befüllöffnung zu bringen. Genauer gesagt wird ein erstes Probenröhrchen in einem ersten Röhrenträger platziert, ein zweites Probenröhrchen wird anschließend in einem zweiten Röhrenträger positioniert, der dem ersten Röhrenträger diametral gegenüberliegt, ein drittes Probenröhrchen wird dann in einem dritten Röhrenträger platziert, ein viertes Probenröhrchen wird anschließend in einem vierten Röhrenträger angeordnet, der dem dritten Röhrenträger diametral gegenüberliegt, und so weiter. Ein solches Auswuchtverfahren ergibt nur dann ein gutes Resultat, wenn man in dem Röhrenträger des Rotors eine gerade Anzahl von Probenröhrchen anordnet, und auch nur unter der Bedingung, dass die einander auf dem Rotor diametral gegenüberliegenden Probenröhrchen und ihr Inhalt jedes Mal das gleiche Gewicht haben, was in der Praxis selten der Fall ist.
In einem anderen bekannten System (WO-A-98/01760) besteht jeder Röhrenträger aus einer Art Korb, der mehrere Kammern hat, wobei jede Kammer dazu bestimmt ist, ein Probenröhrchen aufzunehmen, welches eine zu zentrifugierende und zu analysierende Probe enthält, oder um gegebenenfalls ein "Dummy"-Versuchsröhrchen aufzunehmen, welches eine vorgegebene Auswuchtmasse enthält. Es ist eine gerade Anzahl von Körben, zum Beispiel vier Körbe, vorgesehen, die paarweise angeordnet sind, wobei die beiden Körbe jedes Paars dazu bestimmt sind, an sich diametral gegenüberliegenden Positionen auf dem Rotor der Zentrifuge angeordnet zu werden. Die Probenröhrchen und die Körbe werden gewogen, und die Positionen der Probenröhrchen in den Körben werden derart mit ihrem Gewicht korreliert, dass man eine symmetrische Verteilung in jedem Korb erhält. Genauer gesagt werden die mit Probenröhrchen beladenen Körbe zum Beispiel dadurch ausgewuchtet, dass jedes Mal ein Paar von Körben beladen wird, indem man eine symmetrische Lastverteilung in den Körben benutzt, die gleiche Anzahlen von mit einem Probenröhrchen beladenen Behältern enthalten, und/oder indem man "Dummy"-Teströhrchen in den Körben anordnet, die ein Zusatzgewicht benötigen, um die Auswuchtung zu erhalten. Die Dummy-Teströhrchen werden aus einem Vorrat von Dummy-Teströhrchen ausgewählt, die vorgegebene Auswuchtmassen enthalten, deren Gewichte abgestuft sind. Die Dummy-Teströhrchen werden in denjenigen Körben hinzugefügt, die ein Zusatzgewicht benötigen derart, dass die Gewichtsdifferenz zwischen den beiden Körben eines Paars von Körben nicht größer als 10 Gramm wird.
Obwohl bei diesem bekannten System die Beladungsvorgänge mittels eines rechnergesteuerten Roboterarms durchgeführt werden können, sind die Beladungsvorgänge doch relativ lang und kompliziert. Auch kann ein solches bekanntes Beladungsverfahren nicht durchgeführt werden im Fall von relativ einfachen Zentrifugen, die keine "Körbe" enthalten, sondern nur einen einzigen Röhrenträger und somit nur ein einziges Probenröhrchen, in jeder Winkelposition am Umfang des Rotors. Schließlich kann es aufgrund der Toleranz von 10 Gramm für den Gewichtsunterschied pro Paar von Körben vorkommen, dass im Fall von vier Körben man im ungünstigsten Fall eine gesamte Unwucht von ungefähr 14 Gramm hat. Nun kann die Nenndrehzahl im Verlauf der Zentrifugierung 3600 Umdrehungen/min erreichen bzw. für einen Umlaufradius von 0,2 m, eine Zentrifugalbeschleunigung, die ungefähr 28 400 m·s^–2 bzw. 2900 g (g = 9,81 m·s^–2) erreichen kann. Bei einer Unwucht von 14 Gramm führt dies zu einer Zentrifugalkraft von ungefähr 400 N, was eine relativ große Kraft ist.
Das Dokument FR 2 776 77 A beschreibt ein Auswuchtverfahren, bei dem unter anderem ein Detektor für Phasenverzögerung eingesetzt wird, der mit einem Tiefpassfilter und einem Sensor für den Drehwinkel des Rotors verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Realisierung einer automatischen Auswuchtung der Drehscheibe oder des Rotors einer Zentrifuge von der im Oberbegriff definierten Art vorzuschlagen, welches eine wesentlich größere Präzision der Auswuchtung ermöglicht.
Zu diesem Zweck ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist:

a) Verwendung von Röhrenträgern, von denen jeder zusätzlich zu den Mitteln für die Aufnahme einer Probenröhre einen Auswuchtbehälter aufweist;
b) Beladung mindestens einiger der Röhrenträger mit je einer Probenröhre, die mit einer Probe der zu zentrifugierenden Flüssigkeit gefüllt ist;
c) Drehen der Drehscheibe mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit;
d) anhand der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit und des von dem Positionsgeber gelieferten Signals und eines Signals, das von einem mit der Drehscheibe gekoppelten Beschleunigungssensor geliefert wird, Bestimmen einer Winkelposition und einer Masse einer Unwucht auf der Drehscheibe, die auf einer ungleichmäßigen Beladung der Drehscheibe beruht;
e) anhand der im Schritt d) bestimmten Winkelposition der Unwucht Bestimmen mindestens einer Winkelposition auf der Drehscheibe für mindestens eine Auswuchtmasse;
f) Herabsetzen der Geschwindigkeit der Drehscheibe und Bringen derselben mit langsamer Drehung bis in eine Halteposition derart, dass die im Schritt e) bestimmte Winkelposition sich in Übereinstimmung mit einer ortsfesten Station für die Zuführung eines Auswuchtmediums befindet; und
g) Füllen desjenigen Auswuchtbehälters, der sich an der ortsfesten Zuführstation befindet, wenn die Drehscheibe in der Halteposition ist, mit einer Menge des Auswuchtmediums, dessen Masse gleich mindestens einem Bruchteil der im Schritt d) bestimmten Masse der Unwucht ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen.
In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens besteht der Schritt e) aus:

e1) Berechnung der Winkelposition auf der Drehscheibe, die der in Schritt d) bestimmten Winkelposition der Unwucht diametral gegenüberliegt;
e2) Überprüfung, ob die im Schritt e1) berechnete Winkelposition einer der definierten Winkelpositionen der Röhrenträger und des ihnen zugeordneten Auswuchtbehälters entspricht und, wenn dies der Fall ist, Verwendung der im Schritt e1) berechneten Winkelposition als Winkelposition für die Auswuchtmasse, und wenn dies nicht der Fall ist, Verwendung der Winkelposition des Röhrenträgers und des ihm zugeordneten Auswuchtbehälters, die der im Schritt e1) berechneten Winkelposition am nächsten liegt, als Winkelposition für die Auswuchtmasse.

In einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens besteht der Schritt e) aus:

e1) Berechnung der Winkelposition auf der Drehscheibe, die der im Schritt d) bestimmten Winkelposition der Unwucht diametral gegenüberliegt;
e2) Überprüfung, ob die im Schritt e1) berechnete Winkelposition einer der definierten Winkelpositionen der Röhrenträger und des ihnen zugeordneten Auswuchtbehälters entspricht und, wenn dies der Fall ist, Verwendung der im Schritt e1) berechneten Winkelposition als Winkelposition für die Auswuchtmasse, und wenn dies nicht der Fall ist, Verwendung mindestens zweier Winkelpositionen für mindestens zwei Auswuchtmassen, die mindestens zwei Röhrenträgern und ihnen zugeordneten Auswuchtbehältern entsprechen, die beiderseits der im Schritt e1) berechneten Winkelpositionen liegen, und Berechnung mindestens zweier Auswuchtmassen, die jeweils in den gewählten Winkelpositionen entsprechenden Auswuchtbehältern angeordnet werden müssen, wobei die berechneten Auswuchtmassen Bruchteilen der im Schritt d) bestimmten Unwuchtmasse entsprechen, derart, dass die Vektorsumme der Zentrifugalkräfte, die von den berechneten Auswuchtmassen erzeugt werden, sobald diese in den Auswuchtbehältern an den gewählten Winkelpositionen angeordnet worden sind, der von der Unwuchtmasse erzeugten Zentrifugalkraft das Gleichgewicht hält.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zentrifuge zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine Zentrifuge vor, umfassend:

a) ein Gestell;
b) eine Drehscheibe, die drehbar an dem Gestellt gelagert ist und mehrere Röhrenträger aufweist, die an definierten Winkelpositionen am Umfang der Drehscheibe angeordnet sind, wobei jeder Röhrenträger zur Aufnahme einer Probenöhre bestimmt ist:
c) Antriebsmittel (16–19) zum Drehen der Drehscheibe;
d) einen Positionsgeber zur Lieferung eines Signals, das eine Winkelposition der Drehscheibe anzeigt;
e) eine Steuer- und Befehlseinheit, die das die Winkelposition anzeigende Signal empfängt und die Antriebsmittel derart betätigt, dass die Drehscheibe mit mindestens einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit gedreht wird und die Drehscheibe in vorgegebenen Winkelpositionen angehalten wird; gekennzeichnet durch
f) mehrere Auswuchtbehälter, die den Röhrenträgern auf der Drehscheibe jeweils zugeordnet sind;
g) einen Beschleunigungssensor, der ein Signal liefert, das den Wert der Zentrifugalbeschleunigung anzeigt, der die Drehscheibe bei Drehung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ausgesetzt ist;
h) eine Vorrichtung zur Versorgung mit einem Auswuchtmedium, die an dem Gestell an einer Stelle benachbart dem Umfang der Drehscheibe angeordnet ist;
i) in der Steuer- und Betätigungseinheit enthaltene Rechenmittel, die anhand der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit und anhand der von dem Positionsgeber und dem Beschleunigungssensor gelieferten Signale eine Winkelposition und eine Masse einer Unwucht auf der Drehscheibe bestimmen, die auf einer ungleichmäßigen Beladung der Drehscheibe beruht;
j) wobei die Berechnungsmittel dafür vorgesehen sind, um anhand der ermittelten Winkelposition der Unwucht mindestens eine Winkelposition auf der Drehscheibe für mindestens eine Auswuchtmasse zu bestimmen;
k) und wobei die Steuer- und Betätigungseinheit in der Lage ist, die Antriebsmittel so zu betätigen, dass diese die Drehscheibe in eine solche Halteposition bringen, dass die ermittelte Winkelposition für die Auswuchtmasse sich in Übereinstimmung mit der ortsfesten Station befindet, und die Einrichtung zur Versorgung mit dem Auswuchtmedium zu betätigen, um denjenigen Auswuchtbehälter, der sich an der ortsfesten Station befindet, wenn die Drehscheibe in der genannten Halteposition ist, mit einer Menge des Auswuchtmediums zu befüllen, deren Masse gleich mindestens einem Bruchteil der durch die Rechenmittel bestimmten Masse der Unwucht ist.

Die erfindungsgemäße Zentrifuge kann ferner eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

– dass die Drehscheibe, der Positionsgeber, der Beschleunigungssensor und die Antriebsmittel von einer beweglichen Halterung getragen werden, die relativ zum Gestell um eine vertikale Schwenkachse parallel zur Drehachse der Drehscheibe gelagert ist und von einer neutralen Position nach beiden Seiten hin- und herschwenken kann, wenn sich die Drehachse mit der vorgegebenen Geschwindigkeit mit ungleichmäßiger Beladung dreht;
– dass die Drehachse der Drehscheibe in einem ersten Abstand von der vertikalen Schwenkachse angeordnet ist, und der Beschleunigungssensor in einem zweiten Ab stand von der vertikalen Schwenkachse angeordnet ist, in einer durch die vertikale Schwenkachse und durch die Drehachse definierten Vertikalebene, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist;
– dass die Rechenmittel die Masse m₀ der Unwucht nach einer ersten Formel
berechnet, in welcher Γ'₀ ein von dem Beschleunigungssensor gemessener Beschleunigungswert, K ein Verstärkungsfaktor, dessen Wert gleich dem Verhältnis (L2/Ll) des zweiten und ersten Abstandes ist, M die Gesamtmasse der beweglichen Halterung und aller von der beweglichen Halterung getragenen Teile der Zentrifuge; und γ_c der Wert der Zentrifugalbeschleunigung aufgrund der Masse m₀ der Unwucht, wenn sich die Drehscheibe mit der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit dreht, sind;
– dass die Rechenmittel die Masse m₀ der Unwucht erneut gemäß einer zweiten Formel:
berechnen, in welcher m₁ eine erste, gemäß der ersten Formel berechnete Auswuchtmasse und Γ'₁ ein Beschleunigungswert ist, der von dem Beschleunigungssensor gemessen wird, wenn die mit der ersten Auswuchtmasse versehene Drehscheibe mit der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, wobei die Rechenmittel anschließend eine zweite Auswuchtmasse m₂ = m₀ – m₁, ausgehend von der zweiten Formel, berechnen, um das Auswuchten der Drehscheibe zu vervollständigen;
– dass sie ausrückbare Arretiermittel aufweist, die von der Steuer- und Betätigungseinheit derart gesteuert werden, dass sie die bewegliche Halterung in der neutralen Position halten, wenn die Drehscheibe stillsteht und wenn sie sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die deutlich kleiner ist als die vorgegebene Drehgeschwindigkeit;
– dass das Auswuchtmedium eine Flüssigkeit ist;
– dass die Anordnung zur Versorgung mit dem Auswuchtmedium umfasst: a) an der ortsfesten Station eine vertikale Hohlnadel für die Befüllung und die Entleerung und einen von der Steuer- und Betätigungseinheit gesteuerten Hebe- und Absenkmechanismus zum vertikalen Bewegen der Nadel zwischen einer oberen Wartestellung, in der das untere Ende der Nadel sich auf einem höheren Niveau befindet als eine obere Öffnung des zu befüllenden Auswuchtbehälters, und mindestens einer unteren Füll- und Entleerposition, in der die Nadel in den zu befüllenden oder zu entleerenden Auswuchtbehälter eingeführt ist; b) ein Reservoir für Auswuchtflüssigkeit; und c) eine Pumpe, die mit dem Reservoir für Auswuchtflüssigkeit und der Nadel durch Schläuche und ein von der Steuer- und Betätigungseinheit gesteuertes Elektroventil verbunden ist, wobei das Elektroventil eine neutrale Wartestellung, eine erste Arbeitsstellung, in der die Auswuchtflüssigkeit von dem Reservoir zur Nadel fließen kann, und eine zweite Arbeitsstellung, in der die Auswuchtflüssigkeit von der Nadel zu dem Reservoir fließen kann, hat;
– dass die Zentrifuge ferner einen Flüssigkeitsstandsfühler aufweist, der betrieben wird, um ein Flüssigkeitsniveau in einem an der ortsfesten Station befindlichen Auswuchtbehälter zu erfassen und ein Signal zu liefern, welches dem erfassten Flüssigkeitsstand entspricht und von der Steuer- und Betätigungseinheit zum Steuern der Pumpe und/oder des Elektroventils verwendbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In den Zeichnungen ist:
1 ein schematischer Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Zentrifuge;
2 ein Vertikalschnitt entlang der Linie II-II von 1;
3 eine schematische perspektivische Ansicht, die den Betrieb der Zentrifuge nach 1 und 2 illustriert;
4 eine Teilansicht der Zentrifuge nach 1 bis 3 und zeigt, wie die Befüllung eines Auswuchtbehälters der Drehscheibe der Zentrifuge durchgeführt wird;
5 eine schematische Draufsicht zur Erläuterung des Prinzips, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen der Winkelposition einer Unwucht auf der Drehscheibe und der Unwuchtmasse beruht;
6 eine Diagrammdarstellung der Bewegung einer schwingenden Halterung, die die Drehscheibe der Zentrifuge trägt;
7 bis 9 sind schematische Grundrisse ähnlich 5 zur Veranschaulichung der Funktion eines Positionsgebers, der in der Zentrifuge zum Bestimmen der Winkelposition einer Unwucht auf der Drehscheibe verwendet wird;
10 eine schematische Teildarstellung zur Veranschaulichung der Mittel, die die Bestimmung eines Flüssigkeitsniveaus in einem Auswuchtbehälter ermöglicht;
11 ein schematischer Grundriss ähnlich 5, 7–9 zur Erläuterung, wie ein bestimmter Punkt der Drehscheibe der Zentrifuge zu einer Füllstation gebracht wird, um ihn dort mit einer Auswuchtmasse zu beladen.
Aus 1 und 2 erkennt man, dass die erfindungsgemäße Zentrifuge ein Gestell 1 aufweist, auf dem eine Drehscheibe 2 mit mehreren Röhrenträgern 3 gelagert ist, die an definierten Winkelpositionen am Umfang der Drehscheibe 2 angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Röhrenträger 3 gleichmäßig am Umfang der Drehscheibe 2 verteilt. Jeder Röhrenträger dient zur Aufnahme eines Probenröhrchens 4, das durch einen Stopfen 5 verschlossen ist und eine Probe enthält, die durch Zentrifugierung in mehrere Phasen getrennt werden soll.
Jedem Röhrenträger 3 ist ein Auswuchtbehälter 6 zugeordnet. Jeder Röhrenträger 3 und der im zugeordnete Auswuchtbehälter 6 bilden eine Einheit, die schwenkbar relativ zur Drehscheibe 2 gelagert ist derart, dass sie um eine horizontale Schwingachse 7 schaukeln kann, die tangential zum Umfang der Drehscheibe 2 verläuft. Somit kann jede aus einem Röhrenträger 3 und dem zugeordneten Auswuchtbehälter 6 bestehende Einheit zwischen einer vertikalen Ruhestellung, die in 1 und 2 mit durchgezogener Linie dargestellt ist, wenn sich die Drehscheibe 2 nicht dreht, und einer horizontalen oder im Wesentlichen horizontalen Zentrifugierposition schwenken, die in 1 und 2 gestrichelt dargestellt ist, wenn die Drehscheibe 2 zu sehr schneller Drehung angetrieben wird, zum Beispiel 3000 Umdrehungen/min oder mehr.
Die Drehscheibe ist in einer Wanne 8 mit kreisförmigem Rand angeordnet, deren Durchmesser deutlich größer ist als der der Scheibe 2. In der Mitte der Wanne 8 befindet sich ein zylindrischer Schacht 9, der vom Boden 8a der Wanne 8 nach oben vorspringt. Die Drehscheibe 2 ist am oberen Ende einer vertikalen Welle 11 befestigt, die sich nach unten in den Schacht 9 hinein erstreckt und mittels Wälzlagern 12 und 13 drehbar gelagert ist. Die Drehscheibe 2 und die Welle 11 können einstückig ausgebildet sein, vorzugsweise aus einem leichten Material, zum Beispiel aus Kunststoff oder Leichtmetall, wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Wanne 8 wird von einer horizontalen Tragplatte 14 über mehrere Distanzsäulen getragen, so dass ein Raum zwischen der Platte 14 und dem Boden 8a der Wanne 8 geschaffen wird. Das untere Ende der Welle 11 springt in diesen Raum vor. Die Welle 11 und damit die Drehscheibe können durch einen Elektromotor 16 zur Drehung angetrieben werden, vorzugsweise einem Schrittmotor, der an der Platte 14 oberhalb derselben befestigt ist. Die Ausgangswelle 16a des Motors 16 durchquert die Platte 14 und trägt an ihrem oberen Ende ein Zahnrad 17, das über einen Zahnriemen 18 kinematisch mit einem anderen Zahnrad 19 verbunden ist, welches am unteren Ende der Welle 11 befestigt ist.
Konstruktionsbedingt ist die aus der Drehscheibe 2, dem Röhrenträger 3, den Auswuchtbehältern 6 und der Welle 11 bestehende Gruppe eine ausgewuchtete Einheit.
Dennoch wird im Betrieb, wenn die Drehscheibe nicht gleichmäßig beladen wird, die Drehscheibe 2 unausgewuchtet werden. Eine solche Situation kann vor allem dann eintreten, wenn nicht alle Röhrenträger 3 mit einem Probenröhrchen besetzt sind, und wenn in diesem Fall die Probenröhrchen nicht gleichförmig in den Röhrenträgern 3 verteilt sind und/oder wenn die in allen Probenröhrchen enthaltenen Proben, oder wenigstens die Proben in denjenigen Probenröhrchen, die in den Röhrenträgern an sich diametral gegenüberliegenden Positionen an der Drehscheibe, nicht das gleiche Gewicht haben, was in der Praxis häufig vorkommen kann. In diesem Fall ist die Vektorsumme der elementaren Zentrifugalkräfte an jedem Punkt der Drehscheibe 2 nicht Null und bekanntlich ist dann die Drehscheibe 2 einer resultierenden Zentrifugalkraft F_c ausgesetzt (5), die bezüglich der Drehscheibe 2 radial ausgerichtet ist und auf deren Träger, im vorliegenden Fall die Platte 14, über die beiden Lager 12 und 13, den Schacht 9 der Wanne 8 und die Distanzsäulen 15 übertragen wird. Diese resultierende Zentrifugalkraft F_c greift an einem einzigen Punkt B (5) der Scheibe 2 an, der Unwucht genannt wird und der sich mit der Drehscheibe 2 dreht, dessen Position auf der Drehscheibe jedoch von der Verteilung der Ladungen auf derselben abhängt und sich deshalb von einer Beladung zur anderen ändern kann. Wie bekannt, stört die an der Unwucht B angreifende Kraft F_c die Bewegung der Drehscheibe 2, erzeugt Vibrationen und kann mechanische Schäden verursachen, insbesondere an den Lagern 12 und 13. Um dies zu vermeiden, muss die Kraft F_c durch eine Auswuchtkraft F_e (5) kompensiert werden, die gleiche Größe und entgegengesetzte Richtung bezüglich der Größe und Richtung der Kraft F_c hat.
Zu diesem Zweck ist bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge ein Auswuchtbehälter 6 jedem Röhrenträger 3 zugeordnet, und es sind Mittel vorgesehen, um die Winkelposition und die Masse der Unwucht B zu bestimmen und in der Folge die Winkelposition des Punkts E zu bestimmen, der der Unwucht B diametral gegenüberliegt und an der eine Auswuchtmasse platziert werden muss, um die Kompensations-Zentrifugalkraft F_e zu erhalten, die der an der Unwucht B angreifenden Zentrifugalkraft F_c das Gleichgewicht hält. Ferner ist eine Vorrichtung 21 für die Zuführung eines Auswuchtprodukts vorgesehen, die auf dem Gestell 1 der Zentrifuge an einem festen Ort angrenzend an den Umfang der Drehscheibe 2 angeordnet ist, sowie Mittel, um automatisch den ermittelten Punkt E der Drehscheibe 2 zu der Zuführvorrichtung 21 zu bringen, um den dem Punkt E entsprechenden Auswuchtbehälter 6 mit einer geeigneten Masse des Auswuchtprodukts zu füllen, zum Beispiel mit Wasser, wie dies im Folgenden anhand einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, hat die Tragplatte 14 die Form eines langgestreckten Rechtecks und ist an einem ihrer Enden schwenkbar auf einer Vertikalachse 22 gelagert, die von einer horizontalen Platte 23 getragen wird, die Bestandteil des Gestells ist. An ihrem entgegengesetzten Ende stützt sich die Tragplatte 14 auf der Platte 23 über mindestens eine Rolle, vorzugsweise zwei Rollen 24 ab, die auf Kugellagern oder Nadellagern gelagert sind. Jede Rolle 24 wird von einem der Schenkel eines Winkels 25 getragen, deren anderer Schenkel an der oberen Fläche der Platte 23 befestigt ist, wie die 1 zeigt. In diesem Fall liegt die Tragplatte 14 auf den Rollen 24 auf. In einer anderen Variante könnten die Winkel 25 auch an der unteren Fläche der Tragplatte 14 befestigt sein, und in diesem Fall können die Rollen auf der oberen Fläche der Platte 23 rollen.
Die Tragplatte 14 trägt einen Positionsgeber 26, der einen Rotor (nicht dargestellt) aufweist, der mit dem unteren Ende der Welle 11 der Drehscheibe 2 derart verbunden ist, dass er sich mit dieser dreht. Wie dies im Folgenden noch im Detail erläutert wird, ist der Positionsgeber 26 so eingerichtet, dass er ein Signal, welches eine Winkelposition der Drehscheibe 2 anzeigt, über eine Leitung 28 an eine Überwachungs- und Steuereinheit 27 der Zentrifuge liefert. Die Tragplatte 14 trägt ferner einen Beschleunigungssensor 29, der über eine Leitung 31 an die Überwachungs- und Steuereinheit 27 verbunden ist und so eingerichtet ist, dass er an diese ein Signal liefert, welches den Wert einer Beschleunigung angibt, der die Tragplatte 14 und alle von dieser getragenen Elemente aufgrund des Vorhandenseins einer Unwucht an der Drehscheibe 2 unterworfen sind, wenn diese zur Drehung mit einer vorgegebenen Drehzahl angetrieben wird. Wie dies insbesondere aus 5 zu entnehmen ist, ist der Beschleunigungssensor 29 vorzugs weise in einem Abstand L2 von der Achse 22 angeordnet, der größer ist als der Abstand L1 vom Zentrum O der Drehscheibe 2 zur Achse 22.
Die Tragplatte 14 kann durch Einrastmittel 32 in einer vorgegebenen Ruhestellung oder neutralen Stellung gehalten werden. Die Einrastmittel 32 können zum Beispiel einen vertikalen Stift 33 aufweisen, der in einem Loch 34 der Platte 23 verschiebbar ist und an seinem oberen Ende einen konischen Kopf 33a trägt, der in eine konische Vertiefung 35 an der Unterseite der Tragplatte 14 eingreifen kann. Eine Feder (nicht dargestellt) beaufschlagt den Stift 33 derart, dass sein Kopf 33a in der konischen Vertiefung 35 gehalten wird. Ein Elektromagnet 36, dessen beweglicher Anker mit dem Stift 33 verbunden ist bzw. einstückig mit diesem ausgebildet ist, ermöglicht, wenn er erregt wird, das Herausziehen des Kopfs 33a des Stifts 33 aus der Vertiefung 35, so dass die Tragplatte 14 frei um die Achse 22 schwenken kann. Der Elektromagnet 36 ist durch eine Steuerleitung 37 mit der Überwachungs- und Steuereinheit 27 verbunden. Eine weitere Steuerleitung 38 verbindet die Überwachungs- und Steuereinheit 27 mit dem Motor 16.
Falls als Auswuchtmittel eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, verwendet wird, um einen oder mehrere Auswuchtbehälter 6 zu füllen, kann die Zuführvorrichtung 21, wie in 4 gezeigt, eine vertikale Hohlnadel 41 für Befüllung und Entleerung, einen Behälter 42 für Auswuchtflüssigkeit und eine Pumpe 43 aufweisen, die mit dem Behälter 42 und der Nadel 41 über Schläuche 44–48 und ein Elektroventil 49 verbunden ist, welches von der Überwachungs- und Steuereinheit 27 über Steuerleitungen 41 und 42 betätigt wird.
Das Elektroventil 49 hat drei Positionen, nämlich:

– eine neutrale Warteposition (in 4 gezeigt), in der die Pumpe 43 die Auswuchtflüssigkeit in dem Behälter 42 über den Schlauch 44, den Durchlass 53 des Schiebers des Elektroventils und den Schlauch 45 ansaugt und die Auswuchtflüssigkeit wieder zum Behälter 42 über den Schlauch 46, den Durchlass 54 des Schiebers des Elektroventils und den Schlauch 48 zurück fördert;
– eine erste Arbeitsposition oder Füllposition, in welcher der Schieber des Elektroventils aus einer in 4 dargestellten Position nach oben verschoben ist und in der die Auswuchtflüssigkeit von dem Behälter 42 zur Nadel 41 über den Schlauch 44, den Durchlass 55 des Schiebers des Elektroventils, den Schlauch 45, die Pumpe 43, den Schlauch 46, den Durchlass 56 des Schiebers des Elektroventils und den Schlauch 47 zirkulieren kann;
– Eine zweite Arbeitsposition oder Leerungsposition, in der der Schieber des Elektroventils aus der in 4 gezeigten Stellung nach unten verschoben ist, und in der die Auswuchtflüssigkeit von der Nadel 41 zum Behälter 42 über den Schlauch 47, den Durchlass 57 des Schiebers des Elektroventils, den Schlauch 45, die Pumpe 43, den Schlauch 46, den Durchlass 58 des Schiebers des Elektroventils und den Schlauch 44 zirkulieren kann.

Die Nadel 41 wird von einer Halterung 59 getragen, die durch einen Hebe- und Senkmechanismus vertikal verschoben werden kann, der symbolisch durch den Doppelpfeil 61 angedeutet ist, und der von der Überwachungs- und Steuereinheit 27 über eine Steuerleitung 62 betätigt wird. Der Mechanismus 61 kann die Nadel 41 verschieben zwischen einer oberen Warteposition, in der das untere Ende der Nadel 41 sich höher befindet als eine obere Öffnung des zu befüllenden Auswuchtbehälters 6, so dass sich die Drehscheibe 2 drehen kann, ohne die Nadel 41 zu beschädigen, und mindestens einer unteren Füll-/Leerungsposition, in welcher die Nadel 41 in den zu befüllenden oder zu leerenden Auswuchtbehälter 6 eingeführt ist.
Die Zentrifuge umfasst ferner einen Flüssigkeitsstandsmelder 63 (10), der über eine Leitung 64 mit der Überwachungs- und Steuereinheit 27 verbunden ist. Der Flüssigkeitsstandsmelder 63 ist dafür eingerichtet, einen Flüssigkeitsstand eines Auswuchtbehälters 6, der korrespondierend zu der Zuführvorrichtung 21 positioniert ist, zu detektieren und an die Überwachungs- und Steuereinheit 27 ein Signal zu liefern, welches das detektierte Flüssigkeitsniveau anzeigt und der Einheit 27 zum Steuern der Pumpe 43 und/oder des Elektroventils 49 dient.
Wie in 10 dargestellt, kann der Flüssigkeitsstandsmelder 63 eine Gleichspannungsquelle 65 aufweisen, die durch Drähte 66 und 67 mit der Nadel 41, die aus leitfähigem Metall bestehen kann, beziehungsweise mit einer Elektrode 68 verbunden ist, die von der Halterung 59 getragen wird und sich parallel zur Nadel 41 erstreckt. Wie in den 3 und 4 erkennbar, erstrecken sich die Nadeln 41 und die Elektrode 68 von der Halterung 69 aus über den gleichen Abstand vertikal nach unten, derart, dass ihre unteren Enden sich in gleicher Höhe befinden, wobei diese Höhe ihrerseits davon abhängt, welche Position der Halterung 59 durch den Hebe- und Senkmechanismus 61 gegeben wird. Die Nadel 41 und die Elektrode 68 sind voneinander elektrisch isoliert derart, dass normalerweise kein Strom in den Drähten 66 und 67 fließt. Wenn dagegen eine in dem Auswuchtbehälter 6 enthaltene leitfähige Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, in Kontakt mit den unteren Enden der Nadel 41 und der Elektrode 68 kommt, wird ein Leitungsweg hergestellt und ein Strom fließt dann in den Drähten 66 und 67. Dieser Strom kann dazu dienen, auf der Leitung 64 ein Signal zu erzeugen, welches anzeigt, dass die in dem Auswuchtbehälter 6 enthaltene Flüssigkeit einen bestimmten Füllstand erreicht hat, der der Höhe der unteren Enden der Nadel 41 und der Elektrode 68 entspricht.
Da konstruktionsgemäß alle Auswuchtbehälter 6 identisch sind und in gleicher Weise auf der Drehscheibe 2 befestigt sind, haben somit alle Behälter 6 den gleichen Innendurchmesser, und ihr unteres Ende befindet sich auf einem definierten und bekannten Niveau N_min unterhalb des Niveaus N₀ (10), welches seinerseits wohl definiert und bekannt ist, auf dem sich die unteren Enden der Nadel 41 und der Elektrode 68 befinden, wenn die Halterung 59 in ihrer oben erwähnten oberen Warteposition ist. Wenn andererseits die Halterung 59 durch den Mechanismus 61 vertikal verschoben wird, kann man in jedem Moment leicht den vertikalen Abstand kennen, in welchem sich die unteren Enden der Nadel 41 und der Elektrode 68 in Bezug auf das Niveau N₀ befinden. Wenn zum Beispiel der Mechanismus 61 eine Kugelspindel umfasst, die eine vorgegebene Ganghöhe p hat und durch einen Schrittmotor zur Drehung angetrieben wird, der einem Winkelcodierer zugeordnet ist, der ein Signal liefern kann, welches die Anzahl der Umdrehungen anzeigt, die die Kugelspindel ausgehend von einer Ausgangsposition, die der oberen Wartestellung der Halterung 59 entspricht, durchgeführt hat, dann können in der Überwachungs- und Steuereinheit 27 vorgesehene Rechenmittel leicht den Abstand d berechnen, der gleich dem Produkt aus der Ganghöhe p und der Anzahl der von der Spindel durchgeführten Umdrehungen ist. In Kenntnis des Vertikalabstands H zwischen den Niveaus N₀ und N_min und in Kenntnis des Vertikalabstands d kann durch Differenzbildung der Vertikalabstand h zwischen dem Niveau N_min und dem Niveau N_i, auf dem sich die unteren Enden der Nadel 41 und der Elektrode 68 befinden, berechnet werden.
Wenn somit der Auswuchtbehälter 6 bis zum Niveau N_i gefüllt ist, dann kann in Kenntnis des Vertikalabstands h, des Innendurchmessers des Auswuchtbehälter 6 und der Dichte der in dem Auswuchtbehälter 6 enthaltenen Flüssigkeit 69, zum Beispiel Wasser, das Volumen und das Gewicht der Flüssigkeit im Auswuchtbehälter 6 ermittelt werden.
Umgekehrt, wenn man den Auswuchtbehälter 6 mit einem gewünschten Gewicht von Auswuchtflüssigkeit befüllen will, dann können die Rechenmittel in der Überwachungs- und Steuereinheit 27 die Höhe h berechnen, die dem gewünschten Gewicht an Auswuchtflüssigkeit entspricht und hieraus, durch Differenzbildung mit dem Vertikalabstand H, die Vertikalstrecke d ableiten, um die die Halterung 29 aus ihrer dem Niveau N₀ entsprechenden oberen Warteposition abgesenkt werden muss, um die unteren Enden der Nadel 41 und der Elektrode 68 auf das Niveau N_i zu bringen, welches dem berechneten Vertikalabstand d entspricht. Nachdem die unteren Enden der Nadel 41 und der Elektrode 68 auf das Niveau N_i gebracht worden sind, kann die Überwachungs- und Steuereinheit 27 die Befüllung des Auswuchtbehälters 6 steuern durch Betätigung des Elektroventils 49 derart, dass dieses in seine erste Arbeitsstellung (Füllstellung) gebracht wird. Wenn die in den Auswuchtbehälter 6 eingeführte Flüssigkeit das Niveau N_i erreicht, gibt der Füllstandsdetektor 63 über die Leitung 64 ein Signal ab, welches von der Überwachungs- und Steuereinheit 27 benutzt wird, um das Elektroventil 49 in seine neutrale Position zurückzuführen, in welcher keine Flüssigkeit der Nadel 41 zugeführt wird.
Wenn man vor einem Zentrifugiervorgang die Drehscheibe 2 auswuchten will, dann werden zuerst Probenröhrchen, die jeweils eine zu zentrifugierende Flüssigkeitsprobe enthalten, in mindestens eine bestimmte Anzahl von Röhrenträgern 3 der Drehscheibe 2 eingesetzt. Dieser Vorgang der Beladung der Drehscheibe 2 kann von Hand oder mittels eines Roboterarms durchgeführt werden und wird vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, so durchgeführt, dass die Probenröhrchen so gleichmäßig wie möglich in den Röhrenträgern 3 am Umfang der Drehscheibe 2 verteilt werden. Zum Beispiel können die Probenröhrchen jeweils paarweise in den Röhrenträgern, die sich an einander diametral gegenüberliegenden Positionen am Umfang der Drehscheibe 2 befinden, platziert werden. Während dieses Vorgangs sind die Einrastmittel 32 aktiv und halten die Tragplatte 14 in einer festen Position relativ zur Platte 23 des Gestells 1. In dieser festen Position fällt die durch die Schwenkachse 22 verlaufende Längsachse der Tragplatte 14 mit der Achse OX eines festen Referenzsystems OXYZ zusammen, dessen Achse OZ mit der Längsachse der Welle 11 der Drehscheibe 2 zusammenfällt, wenn sich die Tragplatte 14 in der festen Position befindet, wie in 5 dargestellt.
Anschließend, zum Beispiel ausgelöst durch das Drücken eines Startknopfs für den Auswuchtzyklus (nicht dargestellt), aktiviert die Überwachungs- und Steuereinheit 27 den Motor 16, um die Drehscheibe 2 mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit zu drehen, zum Beispiel mit einer Drehzahl von ca. 300 Umdrehungen/min. Gleichzeitig aktiviert die Einheit 27 den Elektromagneten 36, um die Einrastmittel 32 in ihre inaktive Position zu bringen, in der die Tragplatte 14 frei um die Achse 22 schwenken kann.
Wenn die Drehscheibe 2 nicht gleichförmig beladen worden ist, zeigt sich an ihr eine Unwucht B (5), deren Winkelposition und Masse bestimmt werden muss, damit die Unwucht durch mindestens eine Auswuchtmasse kompensiert werden kamt, um die Drehscheibe 2 auszuwuchten. Während der Rotation der Drehscheibe 2 unterliegt die Unwucht B einer Zentrifugalbeschleunigung γ c , deren Komponente auf der Achse OY einen durch die folgende Formel gegebenen Wert hat: γc = ω2·r·sin(ωt) (1)
In dieser ist ω die Kreisfrequenz, die gleich 2πf ist, wobei f die in Hertz oder Umdrehungen/s ausgedrückte Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 2 ist, t ist die Zeit in Sekunden und r ist der Umlaufradius der Unwucht B, ausgedrückt in Metern. Für eine gegebene Zentrifuge entspricht der Radius r dem Radius der Drehscheibe 2 und ist daher bekannt, ebenso wie die Drehgeschwindigkeit f. Die Werte von f und r können in einem Speicher der Überwachungs- und Steuereinheit 27 gespeichert werden. Die Zentrifugalbeschleunigung γ c erzeugt eine Kraft F_c, deren Komponente auf der Achse OY einen Wert hat, der durch die Formel: Fc = m0·γc = m0·ω2·r·sin(ωt) (2)gegeben ist. In dieser ist m₀ die unbekannte Masse der Unwucht B. Die Kraft F_c wird auf die Tragplatte 14 und die Gesamtheit der von dieser getragenen Teile übertragen (Drehscheibe 2, Wanne 8, Rollen 12 und 13, Abstandssäulen 15, Motor 16, Zahnräder 17 und 19, Zahnriemen 18, Positionsgeber 26 und Beschleunigungssensor 29), deren auf das Zentrum der Drehscheibe 2 bezogene Gesamtmasse M konstruktionsbedingt bekannt ist. Der Betrag der Masse M kann daher in einem Speicher der Überwachungs- und Steuereinheit 27 gespeichert werden. Wenn man mit Γ₀ die auf die Achse OY bezogene Komponente der Beschleunigung bezeichnet, der die auf das Zentrum der Drehscheibe bezogene Masse M unterliegt, kann man auch schreiben: Fc = M·Γ0 (3)
Aus den Formeln (2) und (3) kann man ableiten: Fc = M·Γ0 = m0·ω2·r·sin(ωt) (4)
Die Komponente der Kraft F_c auf der Achse OY bewirkt daher eine Oszillation der Tragplatte 14 und damit des Beschleunigungssensors 29 um die Vertikalachse 22 nach beiden Seiten von der Achse OX, wie dies durch den Doppelpfeil 71 in 5 angedeutet ist. Ein bogenförmiger Schlitz 23a, der auf die Achse 22 zentriert ist, ist in der Platte 23 vorgesehen, um den Ausschlag des Motors 16 während der Oszillation der Platte 14 zuzulassen.
In dem Diagramm von 6 stellt die Kurve A den Weg des Beschleunigungssensors 29 als Funktion der Zeit dar, die Kurve A' stellt die Geschwindigkeit des Beschleunigungssensors 29 als Funktion der Zeit dar, und die Kurve A'' stellt die Beschleunigung des Beschleunigungssensors als Funktion der Zeit dar und stellt gleichzeitig die Wellenform des Signals dar, das von dem Beschleunigungssensor auf der Leitung 31 zu der Überwachungs- und Steuereinheit 27 übertragen wird. Dieses Signal hat eine Wellenform, die entgegengesetzte Phase wie das von der Kurve A dargestellte Wegsignal hat. Sein Wert ist am höchsten, wenn die Amplitude der Bewegung längs der Achse OY am größten ist, das heißt, wenn (ω.t) = (π/2), das heißt, wenn sin(ω.t) = 1. Diese Situation ergibt sich, wenn die Unwucht B bei der Drehung der Drehscheibe 2 eine mit der Achse OY übereinstimmende Position durchläuft. Um die Winkelposition der Unwucht B auf der Drehscheibe 2 zu bestimmen, registriert die Überwachungs- und Steuereinheit 27 somit den momentanen Wert des Signals, das von dem Positionsgeber 26 in dem Augenblick geliefert wird, in dem die Größe des von dem Beschleunigungssensor 29 gelieferten Beschleunigungssignals, nach Analog/Digital-Umwandlung in der Überwachungs- und Steuereinheit 27, ihren Maximalwert erreicht.
Genauer gesagt, ist der Positionsgeber 26 vorzugsweise ein absoluter Geber. Die Winkelposition seines Rotors, und infolgedessen die Winkelposition der Drehscheibe 2, die mit dem Rotor des Positionsgebers 26 verbunden ist, wird in Bezug gesetzt zu einem Fixpunkt, der in den 7, 8, 9 und 11 mit der Markierung R bezeichnet ist. Dieser Fixpunkt ist willkürlich als Ursprungspunkt für die Messung der Winkel ausgewählt, und in dem dargestellten Beispiel befindet sich dieser Punkt auf der Achse OY. Der Positionsgeber 26 teilt den Umfang des Rotors, und damit der Drehscheibe 2, in eine bestimmte Anzahl von Punkten, zum Beispiel 360 Punkte, die im Uhrzeigersinn von P₀ bis P₃₅₉ nummeriert sind, wodurch sich eine Auflösung von 1°/Punkt ergibt. Selbstverständlich kann man, wenn eine höhere Auflösung erwünscht ist, einen Positionsgeber verwenden, der den Umfang der Drehscheibe 2 in eine größere Anzahl von Punkten unterteilt. Wenn somit bei dem dargestellten Beispiel der Punkt P₀ der Drehscheibe 2 sich gegenüber der Markierung R befindet, liefert der Positionsgeber 26 auf der Leitung 28 ein Signal mit dem Wert 0, wie in 7 gezeigt. Wenn sich die Drehscheibe 2 um einen Winkel θ von zum Beispiel 45° gedreht hat, wie in 8 gezeigt, liefert der Winkelgeber 26 auf der Leitung 28 ein Signal mit einem Wert von 45, das der Größe des Winkels θ entspricht. Somit entsprechen alle Winkelwerte, die von dem Positionsgeber 26 über die Leitung 28 der Überwachungs- und Steuereinheit 27 zugeführt werden, dem Winkelabstand zwischen dem Fixpunkt R und dem Punkt P₀ der Drehscheibe 2, die mit diesem bewegbar ist.
Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, dass, wenn die Überwachungs- und Steuereinheit 27 in ihrem Speicher den Signalwert speichert, der auf der Leitung 28 in dem Moment vorliegt, an dem das von dem Beschleunigungssensor 29 gelieferte Beschleunigungssignal einen Maximalwert erreicht, das heißt, wenn die Unwucht B eine mit der Achse OY übereinstimmende Position einnimmt, die Überwachungs- und Steuereinheit 27 die Winkelposition der Unwucht B als denjenigen Winkel θ_B bestimmt, dessen Größe in diesem Moment auf der Leitung 28 vorliegt, wie in 9 gezeigt. Anschließend, durch Subtrahieren von 180° von dem gespeicherten Winkelwert θ_B, bestimmen die Rechenmittel in der Überwachungs- und Steuereinheit 27 den Winkelabstand θ_E zwischen der Position P₀ der Drehscheibe 2 und der Position des Punkts E, der der Unwucht B diametral gegenüberliegt und der eine Ausgleichsmasse aufnehmen soll, die der Masse m₀ der Unwucht B entspricht.
Wenn man mit Γ₀ den Betrag der Beschleunigung bezeichnet, die von der Überwachungs- und Steuereinheit 27 nach Analog/Digital-Umwandlung des vom Beschleunigungssensor 29 abgegebenen Signals gemessen wird, dann ist Γ'₀ mit Γ₀ durch die folgende Formel verknüpft: Γ'0 = K·Γ0 (5)
In dieser ist K ein Verstärkungskoeffizient, der gleich L₂/L₁ ist. In der Tat, wie insbesondere aus 5 erkennbar, ist der Beschleunigungssensor 29 auf der Tragplatte 14 in einer Position angeordnet, die in einer Linie mit dem Zentrum der Drehscheibe 2 und dem geometrischen Zentrum 72 der Schwenkachse 22 liegt, und die sich vorzugsweise in einem Abstand L₂ vom Zentrum 72 befindet, der größer ist als der Abstand L₁ vom Zentrum der Drehscheibe 2 zum Zentrum 72. Diese Anordnung hat die folgenden Vorteile: Sie bewirkt eine mechanische Verstärkung, im Verhältnis L₂/L₁, des Weges, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Beschleunigungssensors 29 relativ zum Weg, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Zentrums der Drehscheibe 2, und ermöglicht somit die Durchführung von Messungen bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als der Drehgeschwindigkeit, die der Nenndrehzahl für die Zentrifugierung entspricht; dies ermöglicht seinerseits eine Beschränkung des Winkelausschlags der Drehscheibe 2 und der Tragplatte 14 um die Achse 22 auf einen geringen Wert (ca. ± 5°) und infolgedessen kann deren geringer Winkelausschlag am Zentrum der Drehscheibe 2 als linear auf der Achse OY betrachtet werden. Dieses schließlich ermöglicht es, die Entstehung von mechanischen Beschädigungen zu vermeiden, die andernfalls während der Messung auftreten könnten, das heißt in einem Moment, in dem die Unwucht groß sein kann und noch nicht kompensiert ist, wenn die Drehgeschwindigkeit groß ist, das heißt nahe der Nenndrehzahl für die Zentrifugierung.
Die Größe Γ'₀ der Beschleunigung ist ebenfalls maximal, wenn die Wegamplitude des Beschleunigungssensors 29 entlang der Achse OY maximal ist, das heißt, wenn die Unwucht B die in 9 dargestellte Position relativ zur Markierung R einnimmt. Die Überwachungs- und Steuereinheit 27 speichert in ihrem Speicher den Maximalwert von Γ'₀.
Aus den Formeln (2), (3) und (5) kann man ableiten, dass der Wert der Masse m₀ gleich ist mit:
Aus der Formel (6) erkennt man, dass die Rechenmittel in der Überwachungs- und Steuereinheit 27 die Größe der Masse m₀ der Unwucht B leicht berechnen können auf der Grundlage der Größe der von dem Beschleunigungssensor 29 gemessenen Beschleunigung Γ'₀ und ausgehend von den Konstruktionsdaten M und K, die im Speicher der Einheit 27 gespeichert sind, und ausgehend von der Zentrifugalbeschleunigung γ_c. Der Wert von γ_c kann entweder in dem Speicher gespeichert sein oder aus der Formel (1) berechnet werden, ausgehend von der Größe des Umlaufradius r, die in dem Speicher gespeichert ist, und ausgehend von der Größe der Kreisfrequenz ω, die der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit für die Bestimmung der Unwucht (zum Beispiel 300 Umdrehungen/min) entspricht, die ihrerseits entweder in dem Speicher gespeichert ist oder leicht berechnet werden kann, ausgehend von einem Geschwindigkeitssignal, das von einem nicht dargestellten Drehzahlmesser geliefert wird.
Nachdem die Position des Punkts E, der der Unwucht B auf der Drehscheibe 2 diametral gegenüberliegt und der eine Auswuchtmasse aufnehmen soll, sowie die Masse m₀ der zu kompensierenden Unwucht, die in der oben beschriebenen Weise bestimmt worden sind, kann dann das Auswuchten der Drehscheibe 2 durchgeführt werden, indem am Punkt E eine Auswuchtmasse m₁ angebracht wird, derart, dass m₁ = m₀. Die Auswuchtmasse m₁ kann in Form einer geeigneten Flüssigkeitsmenge in mindestens einem Auswuchtbehälter 6 mit Hilfe der oben beschriebenen Zuführvorrichtung 21 angebracht werden. Hierzu überprüft die Überwachungs- und Steuereinheit 27, ob die für den Punkt E bestimmte Winkelposition eine der definierten und bekannten Winkelpositionen der Auswuchtbehälter 6 entspricht, die in dem Speicher der Einheit 27 gespeichert sind. Wenn das Ergebnis dieser Prüfung positiv ist, verwendet die Einheit 27 als Winkelposition für die Auswuchtmasse diejenige Winkelposition, die für den Punkt E bestimmt worden ist, und andernfalls verwendet sie die Winkelposition desjenigen Auswuchtbehälters, der der für den Punkt E bestimmten Winkelposition am nächsten liegt. Als Variante kann die Einheit 27 als Winkelposition für die Auswuchtmasse mindestens zwei Winkelpositionen verwenden, die mindestens zwei Auswuchtbehältern entsprechen, die auf beiden Seiten der für den Punkt E bestimmten Winkelposition liegen.
Die Einheit 27 überprüft ferner, ob die Größe der Masse m₀ der Unwucht, das heißt die Größe der Auswuchtmasse m₁, kleiner oder gleich einer maximal zulässigen Masse von Flüssigkeit in einem Auswuchtbehälter 6 ist. Wenn das Ergebnis dieser zweiten Prüfung positiv ist, und wenn das Ergebnis der ersten Prüfung ebenfalls positiv ist, steuert die Einheit 27 dann den Motor 16 an, um die Drehscheibe 2 mit reduzierter Geschwindigkeit anzutreiben und den geeigneten Auswuchtbehälter 6 bis zu dem Fixpunkt zu bewegen, an dem sich die Zuführvorrichtung 21 befindet, um den geeigneten Auswuchtbehälter mit einer Flüssigkeitsmenge m₁ zu füllen, die gleich der zuvor errechneten Masse m₀ der Unwucht B ist. Wenn das Ergebnis der zweiten Überprüfung negativ ist, das heißt, wenn die berechnete Masse m₀ größer ist als die maximal zulässige Flüssigkeitsmasse für einen Auswuchtbehälter, wird die Einheit 27 die Größe der Auswuchtmasse m₁ in mindestens zwei Auswuchtmassen aufteilen, die jede eine Größe haben, die kleiner ist als die maximal zulässige Flüssigkeitsmasse, und die Einheit 27 wird ferner als Winkelposition für die mindestens zwei Auswuchtmassen mindestens zwei Winkelpositionen verwenden, die mindestens zwei Auswuchtbehältern entsprechen, die definierte Positionen beiderseits der für den Punkt E bestimmten Winkelposition haben. In letzterem Fall entsprechen die Größen der Auswuchtmassen Bruchteilen der für die Unwucht B bestimmten Masse m₀, und die Positionen für diese Auswuchtmassen werden von der Einheit 27 derart berechnet, dass die Vektorsumme der Zentrifugalkräfte aufgrund der genannten berechneten Auswuchtmassen, sobald sie in den an den gewählten Winkelpositionen angeordneten Auswuchtbehältern angeordnet sind, die Zentrifugalkraft aufgrund der Masse m₀ der Unwucht B ausgleicht.
Die Reihenfolge, in der die beiden erwähnten Überprüfungen durchgeführt werden, ist unwichtig. Die Einheit 27 könnte daher, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, zuerst überprüfen, ob der berechnete Wert der Masse m₀ der Unwucht B, das heißt die Größe der Auswuchtmasse m₁, kleiner oder gleich der maximal zulässigen Flüssigkeitsmasse für einen Auswuchtbehälter ist, und dann überprüfen, ob die für den Punkt E bestimmte Winkelposition einer der definierten Winkelpositionen der Auswuchtbehälter 6 entspricht.
Falls mindestens zwei Auswuchtbehälter 6 mit bestimmten Flüssigkeitsmengen gefüllt werden müssen, um die Masse m₀ der Unwucht B auszugleichen, aktiviert die Steuereinheit 27 den Motor 16 derart, dass geeignete Auswuchtbehälter 6 mit reduzierter Geschwindigkeit nacheinander an den Fixpunkt gebracht werden, wo sich die Zuführvorrichtung 21 befindet, um die geeigneten Auswuchtbehälter 6 nacheinander mit den von der Einheit 27 berechneten geeigneten Flüssigkeitsmengen zu füllen.
Um den geeigneten Auswuchtbehälter 6 in den Bereich der Zuführvorrichtung 21 u bringen, stützt sich die Einheit 27 in folgender Weise auf das von dem Positionsgeber 26 gelieferte Signal. Zur Vereinfachung sei angenommen, dass in der für den Punkt E bestimmten Winkelposition sich tatsächlich ein Auswuchtbehälter 6 befindet und dass der dem Punkt E entsprechende Auswuchtbehälter in den Bereich der Zuführvorrichtung 21 gebracht werden muss, wie in der 11 gezeigt. Wenn man mit α den Winkelabstand zwischen der der Markierung R entsprechenden Fixposition und der der Zufühvorrichtung 21 entsprechenden Winkelposition bezeichnet, und wenn man mit θ die Winkelposition der Drehscheibe 2 bezeichnet, die an der Markierung R liegt, wenn der Punkt E seine geforderte Position relativ zur Zuführvorrichtung 21, das heißt eine Position in deren Bereich einnimmt, so erkennt man aus der 11, dass der Winkelabstand θ_E zwischen der Winkelposition P₀ und der Winkelposition des Punkts E auf der Drehscheibe 2 gegeben ist durch: θE = α + θ (7)
Nun erkennt man aus 9, dass der Winkelabstand θ_E, der von der Einheit 27 auf der Basis der für die Unwucht B bestimmten Winkelposition θ_B berechnet wurde, dass dieser Winkelabstand θ_E auch gegeben ist durch die Formel: θE = θB – 180° (8)
Gemäß den Formeln (7) und (8) erkennt man, dass die Größe des Winkels θ, der der Winkelposition der Drehscheibe 2 entspricht, die sich an der Markierung R befinden muss, wenn der Punkt E die geforderte Stellung bezüglich der Zuführvorrichtung 21 einnimmt, das heißt die Größe des in diesem Moment von dem Positionsgeber 26 auf der Leitung 28 abgegebenen Signals, gegeben ist durch die Formel: θ = θB – 180° – α (9)
Wenn konstruktionsbedingt der Winkel α gleich 45° ist und wenn die Größe des Winkels θ_B, die bei der Bestimmung der Position der Unwucht B in dem Speicher der Einheit 27 gespeichert wurde, gleich 235° ist (9), dann ist die Größe des Winkels θ gleich 10°, Modulo 360° (tatsächlich ist eine Korrektur nötig, wenn bei dem obigen Beispiel, wo α gleich 45° ist, der Wert von θ_B in dem Bereich von [0°, 225°] einschließlich der Grenzen, liegt).
Um den Punkt E in Übereinstimmung mit der Zuführvorrichtung 21 zu bringen, muss daher die Überwachungs- und Steuereinheit 27 die Drehscheibe 2 mit reduzierter Geschwindigkeit drehen und sie in dem Moment anhalten, indem das von dem Positionsgeber 26 auf der Leitung 28 gelieferte Signal gleich dem Winkel θ ist, das heißt 10° in dem oben erwähnten Zahlenbeispiel.
Das oben beschriebene Verfahren zum Bestimmen der Masse m₀ der Unwucht B, das heißt der Ausgleichsmasse m₁, die am Punkt E platziert werden muss, der der Unwucht B auf der Drehscheibe 2 diametral gegenüberliegt, geht gleichwohl von einer Näherung aus, nämlich dass die Masse der Proben in den in die Röhrenträger 3 eingesetzten Röhrchen 4 vernachlässigbar ist gegenüber der Masse der Drehscheibe 2, der Tragplatte 14, des Motors 16 und der übrigen von der Tragplatte 14 getragenen Teile der Zentrifuge. Tatsächlich ist die Masse der Proben prinzipiell unbekannt, und die Größe der in dem Speicher der Einheit 27 gespeicherten Masse M entspricht lediglich der Gesamtmasse der Tragplatte 14 und aller von dieser getragenen Teile der Zentrifuge. Wenn man eine noch größere Genauigkeit erreichen will, kann man an der Zentrifuge oder neben dieser eine elektronische Wägevorrichtung vorsehen, mit der die jeweils mit einer Probe gefüllten Probenröhrchen gewogen werden können, bevor sie in die Röhrenträger 3 der Drehscheibe 2 eingesetzt werden, und der so erhaltene Gewichtswert kann in den Speicher der Einheit 27 eingegeben werden, beispielsweise durch Eingabe von Hand mit einer Tastatur oder durch direkte Übertragung von der Wägevorrichtung, um dann zu der Masse M addiert zu werden.
Indessen kann bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Auswuchtvorgang in zwei Phasen durchgeführt werden. In einer ersten Phase werden die Masse m₀ der Unwucht B und deren Winkelposition in der oben beschriebenen Weise bestimmt, und eine Auswuchtmasse m₁ wird in dem oder den Auswuchtbehälter(n) angebracht, die der oder den Position(en) entsprechen, die von der Einheit 27 für die Ausgleichsmasse(n) bestimmt worden sind (zum Beispiel am Punkt E). Danach wird die Drehscheibe 2 erneut in Drehung versetzt mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit für den Auswuchtprozess, und falls die in der ersten Phase erzielte Kompensierung ungenügend ist, das heißt, wenn nach der ersten Kompensation mit der Masse m₁, eine erneute Unwucht auftritt und diese immer noch zu groß im Verhältnis zu einem vorgegebenen und in der Einheit 27 gespeicherten Toleranzbereich ist, wird dann eine zweite Auswuchtphase automatisch ausgelöst. Diese zweite Auswuchtphase berücksichtigt die bei der ersten Phase gewonnenen Resultate. Es ist somit möglich, letztlich eine Kompensation durchzuführen, die keinerlei Näherungen in den Berechnungen benötigt.
Wenn nach dem Ausgleich durch die Auswuchtmasse m₁ eine erneute Unwucht auftritt, wird die Halteplatte 14 erneut einer sinusförmigen Bewegung um die Achse OY ausgesetzt, die erzeugt wird durch die Kombination von zwei Zentrifugalkräften aufgrund der Masse m₀ der ursprünglichen Unwucht B und der Ausgleichsmasse m₁, und die der Gleichung genügt:
In dieser ist Γ₁ die Beschleunigung, die am Zentrum der Drehscheibe 2 aufgebracht wird und der die die Tragplatte 14 und alle von dieser getragenen Teile, einschließlich der Probenröhrchen und der Ausgleichsmasse m₁, umfassende Einheit ausgesetzt ist. Die Beschleunigung Γ₁ wird mittels des Beschleunigungssensors 29 gemessen, und in gleicher Weise wie bei der ersten Auswuchtphase wird der von dem Beschleunigungssensor 29 gelieferte neue Wert Γ'₁ in dem Speicher der Überwachungs- und Steuereinheit 27 gespeichert, wobei ωt = π/2, das heißt, sin(ωt) = 1. Auch hier ist zu beachten, dass Γ₁ und Γ₁ durch eine Beziehung verknüpft sind, die ähnlich der der Gleichung (5) ist, nämlich: Γ1 = K·Γ1 (11)
Da die Vektoren m₀·γ_c und m₁·γ_c entgegengesetzte Richtungen haben, da die Massen m₀ und m₁ sich in diametral gegenüberliegenden Positionen auf der Drehscheibe 2 befinden, haben die Module der beiden Vektoren entgegengesetzte Vorzeichen. Infolgedessen kann die Gleichung (10) auch geschrieben werden: (M + m1)·Γ1 = m0·γc – m1·γc (12)
Ersetzt man Γ₁ durch seinen aus der Gleichung (11) gewonnenen Wert, und ersetzt man M durch seinen aus der Gleichung (6) gewonnenen Wert, so wird aus der Gleichung (12):
Aus der Gleichung (13) gewinnt man die Größe von m₀:
Da die Größen von m₁, K, Γ₀, Γ₁ und γ_c vorab in dem Speicher der Überwachungs- und Steuereinheit 27 gespeichert und damit bekannt sind, kann diese Einheit 27 jetzt die wahre Größe der Masse m₀ der ursprünglichen Unwucht B berechnen und als Folge auch die Ergänzungsmasse m₂ = m₀ – m₁ berechnen, die zu der zuvor auf der Drehscheibe 2 angebrachten Ausgleichsmasse m₁ hinzugefügt werden muss, um diese vollständig auszugleichen.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung nur als ausschließlich erläuternde und in keiner Weise beschränkende Beispiele angegeben wurden, und dass der Fachmann zahlreiche Abänderungen vornehmen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Auswuchten einer Drehschreibe (2) einer Zentrifuge, mit einem Positionsgeber (26) zur Lieferung eines Signals, das eine Winkelstellung der Drehscheibe anzeigt, und mehreren Röhrenträgern (3), die in definierten Winkelpositionen am Umfang der Drehscheibe angeordnet sind und jeweils Mittel zur Aufnahme einer Probenröhre (4) aufweisen, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Verwendung von Röhrenträgern (3), von denen jeder zusätzlich zu den Mitteln zur Aufnahme einer Probenröhre einen Auswuchtbehälter (6) aufweist; b) Beladung mindestens einiger der Röhrenträger (3) mit je einer Probenröhre (4), die mit einer Probe der zu zentrifugierenden Flüssigkeit gefüllt ist; c) Drehen der Drehscheibe (2) mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit; d) anhand der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit und des von dem Positionsgeber (26) gelieferten Signals und eines Signals, das von einem mit der Drehscheibe (2) gekoppelten Beschleunigungssensor (29) geliefert wird, Bestimmen einer Winkelposition (θ_B) und einer Masse (m₀) einer Unwucht (B) auf der Drehscheibe, die auf einer ungleichmäßigen Beladung der Drehscheibe beruht; e) anhand der im Schritt d) bestimmten Winkelposition (θ_B) der Unwucht (B) Bestimmen mindestens einer Winkelposition (θ_ε) auf der Drehscheibe (2) für mindestens eine Auswuchtmasse (m₁); f) Herabsetzen der Geschwindigkeit der Drehscheibe (2) und Bringen derselben mit langsamer Drehung bis in eine Halteposition derart, dass die im Schritt e) bestimmte Winkelposition sich in Übereinstimmung mit einer ortsfesten Station (21) für die Zuführung eines Auswuchtmediums befindet; und g) Füllen desjenigen Auswuchtbehälters (6), der sich an der ortsfesten Zuführstation befindet, wenn die Drehscheibe in der Halteposition ist, mit einer Menge des Auswuchtmediums, dessen Masse gleich mindestens einem Bruchteil der im Schritt d) bestimmten Masse (m₀) der Unwucht (B) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e) besteht aus: e1) Berechnung der Winkelposition auf der Drehscheibe (2), die der in Schritt d) bestimmten Winkelposition der Unwucht (B) diametral gegenüber liegt; e2) Überprüfung, ob die im Schritt e1) berechnete Winkelposition einer der definierten Winkelpositionen der Röhrenträger (3) und des ihnen zugeordneten Auswuchtbehälters (6) entspricht und, wenn dies der Fall ist, Verwendung der im Schritt e1) berechneten Winkelposition als Winkelposition für die Auswuchtmasse (m₁), und wenn dies nicht der Fall ist, Verwendung der Winkelposition des Röhrenträgers und des ihm zugeordneten Auswuchtbehälters (6), die der im Schritt e1) berechneten Winkelposition am nächsten liegt, als Winkelposition für die Auswuchtmasse (m₁).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e) besteht aus: e1) Berechnung der Winkelposition auf der Drehscheibe (2), die der im Schritt d) bestimmten Winkelposition der Unwucht (B) diametral gegenüber liegt; e2) Überprüfung, ob die im Schritt e1) berechnete Winkelposition einer der definierten Winkelpositionen der Röhrenträger (3) und des ihnen zugeordneten Auswuchtbehälters (6) entspricht und, wenn dies der Fall ist, Verwendung der im Schritt e1) berechneten Winkelposition als Winkelposition für die Auswuchtmasse (m₁), und wenn dies nicht der Fall ist, Verwendung mindestens zweier Winkelpositionen für mindestens zwei Auswuchtmassen, die mindestens zwei Röhrenträgern (3) und ihnen zugeordneten Auswuchtbehältern (6) entsprechen, die beiderseits der im Schritt e1) berechneten Winkelpositionen liegen, und Berechnung mindestens zweier Auswuchtmassen, die jeweils in den gewählten Winkelpositionen entsprechenden Auswuchtbehältern angeordnet werden müssen, wobei die berechneten Auswuchtmassen Bruchteilen der im Schritt d) bestimmten Unwuchtmasse entsprechen derart, dass die Vektorsumme der Zentrifugalkräfte, die auf den berechneten Auswuchtmassen beruhen, sobald diese in den Auswuchtbehältern an den gewählten Winkelpositionen angeordnet worden sind, der Zentrifugalkraft aufgrund der Unwuchtmasse das Gleichgewicht hält.
Zentrifuge, umfassend: a) ein Gestell (1); b) eine Drehscheibe (2), die drehbar an dem Gestellt gelagert ist und mehrere Röhrenträger (3) aufweist, die an definierten Winkelpositionen am Umfang der Drehscheibe angeordnet sind, wobei jeder Röhrenträger zur Aufnahme einer Probenröhre (4) bestimmt ist; c) Antriebsmittel (16–19) zum Drehen der Drehscheibe; d) einen Positionsgeber (26) zur Lieferung eines Signals, das eine Winkelposition der Drehscheibe anzeigt; e) eine Steuer- und Befehlseinheit (27), die das die Winkelposition anzeigende Signal empfängt und die Antriebsmittel (16–19) derart betätigt, dass die Drehscheibe (2) mit mindestens einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit gedreht wird und die Drehscheibe in vorgegebenen Winkelpositionen angehalten wird; gekennzeichnet durch f) mehrere Auswuchtbehälter (6), die den Röhrenträgern (3) auf der Drehscheibe (2) jeweils zugeordnet sind; g) einen Beschleunigungssensor (29), der ein Signal liefert, das den Wert der Zentrifugalbeschleunigung anzeigt, der die Drehscheibe (2) bei Drehung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ausgesetzt ist; h) eine Vorrichtung (21) zur Versorgung mit einem Auswuchtmedium, die an dem Gestell (1) an einer Stelle benachbart dem Umfang der Drehscheibe (2) angeordnet ist; i) in der Steuer- und Betätigungseinheit (27) enthaltene Rechenmittel, die anhand der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit und anhand der von dem Positionsgeber und dem Beschleunigungssensor gelieferten Signale eine Winkelposition (θ_B) und eine Masse (m₀) einer Unwucht (B) auf der Drehscheibe (2) bestimmen, die auf einer ungleichmäßigen Beladung der Drehscheibe beruht; j) wobei die Berechnungsmittel dafür vorgesehen sind, um anhand der ermittelten Winkelposition (θ_B) der Unwucht (B) mindestens eine Winkelposition (θ_ε) auf der Drehscheibe (2) für mindestens eine Auswuchtmasse (m₁) zu bestimmen; k) und wobei die Steuer- und Betätigungseinheit (27) in der Lage ist, die Antriebsmittel (16–19) so zu betätigen, dass diese die Drehscheibe (2) in eine solche Halteposition bringen, dass die ermittelte Winkelposition für die Auswuchtmasse (m₁) sich in Übereinstimmung mit der ortsfesten Station befindet, und die Einrichtung (21) zur Versorgung mit dem Auswuchtmedium zu betätigen, um denjenigen Auswuchtbehälter (6), der sich an der ortsfesten Station befindet, wenn die Drehscheibe (2) in der genannten Halteposition ist, mit einer Menge des Auswuchtmediums zu befüllen, deren Masse gleich mindestens einem Bruchteil der durch die Rechenmittel bestimmten Masse (m₀) der Unwucht (B) ist.
Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehscheibe (2), der Positionsgeber (26), der Beschleunigungssensor (29) und die Antriebsmittel (16–19) von einer beweglichen Halterung (14) getragen werden, die relativ zum Gestell (1) um eine vertikale Schwenkachse (22) parallel zur Drehachse (11) der Drehscheibe gelagert ist und nach beiden Seiten einer neutralen Position hin- und herschwenken kann, wenn sich die Drehachse mit der vorgegebenen Geschwindigkeit mit ungleichmäßiger Beladung dreht.
Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (11) der Drehscheibe (2) in einem ersten Abstand (L1) von der vertikalen Schwenkachse (22) angeordnet ist, und der Beschleunigungssensor in einem zweiten Abstand (L2) von der vertikalen Schwenkachse (22) angeordnet ist, in einer durch die vertikale Schwenkachse und durch die Drehachse definierten Vertikalebene, wobei der zweite Abstand (L2) größer als der erste Abstand (L1) ist.
Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel die Masse (m₀) der Unwucht (B) nach einer ersten Formel
berechnet, in welcher Γ'₀ ein von dem Beschleunigungssensor (29) gemessener Beschleunigungswert, K ein Verstärkungsfaktor, dessen Wert gleich dem Verhältnis (L2/L1) des zweiten und ersten Abstandes ist, M die Gesamtmasse der beweglichen Halterung (14) und aller von der beweglichen Halterung getragenen Teile der Zentrifuge, und γ_c der Wert der Zentrifugalbeschleunigung aufgrund der Masse m₀ der Unwucht (B), wenn sich die Drehscheibe (2) mit der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit dreht, sind.
Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel die Masse m₀ der Unwucht (B) erneut gemäß einer zweiten Formel:
berechnen, in welcher m₁ eine erste, gemäß der ersten Formel berechnete Auswuchtmasse, und Γ₁ ein Beschleunigungswert ist, der von dem Beschleunigungssensor (29) gemessen wird, wenn die mit der ersten Auswuchtmasse versehene Drehscheibe (2) mit der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, wobei die Rechenmittel anschließend eine zweite Auswuchtmasse m₂ = m₀ – m₁, ausgehend von der zweiten Formel, berechnen, um das Auswuchten der Drehscheibe zu vervollständigen.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausrückbare Arretiermittel (32) aufweist, die von der Steuer- und Betätigungseinheit (27) derart gesteuert werden, dass sie die bewegliche Halterung (14) in der neutralen Position halten, wenn die Drehscheibe (2) still steht und wenn sie sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die deutlich kleiner ist als die vorgegebene Drehgeschwindigkeit.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswuchtmedium eine Flüssigkeit (69) ist.
Zentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (21) zur Versorgung mit dem Auswuchtmedium umfasst a) an der ortsfesten Station eine vertikale Hohlnadel für die Befüllung und die Entleerung (41) und einen von der Steuer- und Betätigungseinheit (27) gesteuerten Hebe- und Absenkmechanismus (61) zum vertikalen Bewegen der Nadel (41) zwischen einer oberen Wartestellung, in der das untere Ende der Nadel sich auf einem höheren Niveau befindet als eine obere Öffnung des zu befüllenden Auswuchtbehälters (6), und mindestens einer unteren Füll- und Entleerposition, in der die Nadel (41) in den zu befüllenden oder entleerenden Auswuchtbehälter (6) eingeführt ist; b) ein Reservoir (42) für Auswuchtflüssigkeit; und c) eine Pumpe (43), die mit dem Reservoir (42) für Auswuchtflüssigkeit und der Nadel (41) durch Schläuche (44–48) und ein von der Steuer- und Betätigungseinheit (27) gesteuertes Elektroventil (49) verbunden ist, wobei das Elektroventil eine neutrale Wartestellung, eine erste Arbeitsstellung, in der die Auswuchtflüssigkeit von dem Reservoir (42) zur Nadel (41) fließen kann, und eine zweite Arbeitsstellung, in der die Auswuchtflüssigkeit von der Nadel (41) zu dem Reservoir (42) fließen kann, hat.
Zentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Flüssigkeitsstandsfühler (63) aufweist, der betrieben wird, um ein Flüssigkeitsniveau in einem an der ortsfesten Station befindlichen Auswuchtbehälter (6) zu erfassen und ein Signal zu liefern, welches dem erfassten Flüssigkeitsstand entspricht und von der Steuer- und Betätigungseinheit (27) zum Steuern der Pumpe (43) und/oder des Elektroventils (49) verwendbar ist.