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Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung für einen Roboterarm.
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Roboter mit gelenkigen Roboterarmen und daran befindlichen Greifvorrichtungen kommen immer häufiger für vielfältigste Handhabungsaufgaben zum Einsatz. Dabei muss die jeweilige Greifvorrichtung eines Roboterarms an die zu handhabenden Objekte angepasst sein, so dass sie diese sicher ergreifen kann.
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Hat der Roboter unterschiedlichste Objekte zu handhaben, kann dies eine Vielzahl von unterschiedlichen Greifvorrichtungen für den Roboterarm erfordern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung für einen Roboterarm bereitzustellen, welche für unterschiedliche handzuhabende Objekte einsetzbar ist.
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Dies wird mit einer Greifvorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß der Erfindung weist eine Greifvorrichtung für einen Roboterarm auf: eine Antriebseinheit, die ein Montagende, das an einen Manipulatorkopf des Roboterarms montierbar ist, und ein Antriebsende aufweist, an dem eine Linearführung vorgesehen ist; und zwei bevorzugt aus Metall oder Kunststoff hergestellte Greiffinger, die jeweils ein erstes Längsende, das in der Linearführung geführt ist, so dass sich die beiden Greiffinger längs parallel zueinander und senkrecht zu einer Führungsebene der Linearführung vom Antriebsende erstrecken, und ein freies zweites Längsende aufweisen, wobei die beiden Greiffinger mit ihren jeweiligen ersten Längsenden jeweils mit einem Antrieb der Antriebseinheit antriebsverbunden sind, so dass die beiden Greiffinger in der Linearführung gesteuert aufeinander zu und voneinander weg verfahrbar sind, und wobei die beiden Greiffinger jeweils aufweisen: am zweiten Längsende einen ersten Greifbereich, der sich um eine erste Länge zum ersten Längsende hin und um ein erstes Vorstehmaß auf den jeweils anderen Greiffinger zu erstreckt und der ein zum jeweils anderen Greiffinger weisendes erstes Greifprofil aufweist, das eingerichtet ist, sich an eine erste zu ergreifende Form anzulegen; und zwischen dem ersten und dem zweiten Längsende einen zweiten Greifbereich, der sich um eine zweite Länge zum ersten Längsende hin und um ein vom ersten Vorstehmaß verschiedenes zweites Vorstehmaß auf den jeweils anderen Greiffinger zu erstreckt und der ein zum jeweils anderen Greiffinger weisendes vom ersten Greifprofil verschiedenes zweites Greifprofil aufweist, das eingerichtet ist, sich an eine zweite zu ergreifende Form anzulegen.
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Durch die unterschiedlichen Vorstehmaße wird sichergestellt, dass immer nur einer der beiden Greifbereiche an einem zu handhabenden Objekt angreift. Durch die unterschiedlichen Greifprofile wird ermöglicht, mindestens zwei unterschiedliche Objektformen sicher zu ergreifen. Damit ist die Greifvorrichtung für unterschiedliche handzuhabende Objekte einsetzbar.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die beiden Greiffinger zwischen dem zweiten Greifbereich und dem ersten Längsende jeweils einen dritten Greifbereich auf, der sich um eine dritte Länge zum ersten Längsende hin und um ein von den ersten und zweiten Vorstehmaßen verschiedenes drittes Vorstehmaß auf den jeweils anderen Greiffinger zu erstreckt und der ein zum jeweils anderen Greiffinger weisendes (ggf. von den ersten und zweiten Greifprofilen verschiedenes) drittes Greifprofil aufweist, das eingerichtet ist, sich an eine dritte zu ergreifende Form anzulegen.
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Durch den dritten Greifbereich wird die Flexibilität der Greifvorrichtung hinsichtlich der damit handhabbaren unterschiedlichen Objekte weiter erhöht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste Vorstehmaß größer als das dritte Vorstehmaß.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Vorstehmaß größer als das dritte Vorstehmaß.
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Somit wird gewissermaßen vom jeweiligen zweiten Längsende aus zum jeweiligen ersten Längsende der Greiffinger hin ein sich zwischen den Greiffingern aufweitender stufenförmiger Greifraum gebildet, so dass sich beim Zusammenfahren der Greiffinger nur die ersten Greifbereiche dieser berühren. Durch diese Stufenform wird vorteilhaft die formen- bzw. objektdifferenzierte Greifunktion der Greifvorrichtung unterstützt.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das dritte Greifprofil ein ebenes Profil, so dass die beiden Greifinger im dritten Greifbereich zwei einander gegenüberliegende zueinander parallele Greifflächen aufweisen. Bevorzugt grenzt der dritte Greifbereich direkt an den zweiten Greifbereich an, wobei zwischen diesen ein den Greifraum erweiternder rückspringender Absatz gebildet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist an einem dem ersten Längsende zugewandten Längsende des ersten Greifbereichs ein bezüglich des ersten Vorstehmaßes rückspringender Absatz geformt.
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Diese rückspringenden Absätze können beim Ergreifen eines jeweiligen Objektes zusätzlich einen Formschluss bereitstellen, so dass ein vertikales nach unten herausrutschen des Objektes aus den Greiffingern vermieden wird.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Vorstehmaß größer als das zweite Vorstehmaß.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das erste Greifprofil eine Vertiefung auf, die zwischen zwei jeweils das erste Vorstehmaß aufweisenden sich jeweils längs des jeweiligen Greiffingers erstreckenden Begrenzungsstegen ausgebildet ist.
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Mit dieser Ausgestaltung des ersten Greifprofils lassen sich vorteilhaft runde Objekte, wie bevorzugt die einzelnen Probenbehälter, ergreifen.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vertiefung eine zum jeweils anderen Greiffinger weisende ebene Greiffläche auf.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Greifprofil ein ebenes Profil.
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Damit sind das erste und das zweite Greifprofil jeweils zum Ergreifen von z.B. quaderförmigen Objekten geeignet.
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Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem bzw. den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel(en).
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine Draufsicht eines Probenbearbeitungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine perspektivische Ansicht eines zum Aufnehmen von Probenbehältern vorgesehenen Aufnahmemoduls des Probenbearbeitungssystems von 1,
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3 eine perspektivische Ansicht einer aus mehreren Aufnahmemodulen von 2 zusammengesetzten Aufnahmemodulanordnung,
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4 eine perspektivische Ansicht einer Halteeinrichtung zum zentrierten Halten der Probenbehälter in Aufnahmetaschen des Aufnahmemoduls von 2,
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht mehrerer jeweils mit Probenbehältern gefüllter Aufnahmemodulanordnungen von 3,
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines als Speichereinrichtung fungierenden Rundtisches des Probenbearbeitungssystems von 1,
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zum Aufnehmen eines Probenbehälters vorgesehenen Aufnahmeeinheit des Rundtisches von 6,
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zum Aufnehmen mehrerer Probenbehälter vorgesehenen Zentrifugenträger des Probenbearbeitungssystems von 1,
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Greifstiftes des Zentrifugenträgers von 8,
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10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Trägerbasis des Zentrifugenträgers von 8,
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11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines von zwei Greiffingern einer Greifvorrichtung des Probenbearbeitungssystems von 1,
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12 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden Greiffinger der Greifvorrichtung wie sie einen der Probenbehälter ergriffen haben,
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13 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden Greiffinger der Greifvorrichtung wie sie den Greifstift des Zentrifugenträgers an einer ersten Angriffsfläche dessen ergriffen haben,
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14 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden Greiffinger der Greifvorrichtung wie sie den Greifstift des Zentrifugenträgers an einer zweiten Angriffsfläche dessen ergriffen haben,
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15 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden Greiffinger der Greifvorrichtung wie sie einen Probenbehälterträger des Probenbearbeitungssystems von 1 an einer Angriffslasche dessen ergriffen haben,
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16 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zentrifugenbechers einer Zentrifuge des Probenbearbeitungssystems von 1, wobei ein Zentrifugenträger von 8 in den Zentrifugenbecher eingesetzt ist,
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17 zeigt den Zentrifugenbecher von 16 in einer anderen perspektivischen Ansicht,
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18 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Probenbearbeitungssystems von 1, und
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19 zeigt eine andere perspektivische Teilansicht von 18.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 19 ein Probenbearbeitungssystem 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt eine Draufsicht des Probenbearbeitungssystems 1 zum Wägen und Zentrifugieren unterschiedlichster Proben.
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Das Probenbearbeitungssystem 1 weist einen Eingangsspeicherbereich A, einen ersten Zwischenspeicherbereich B, einen zweiten Zwischenspeicherbereich C, einen dritten Zwischenspeicherbereich D, einen vierten Zwischenspeicherbereich E, einen Zentrifugierbereich F, einen Entdecklungsbereich G, einen fünften Zwischenspeicherbereich H, einen sechsten Zwischenspeicherbereich I und einen Ausgangsspeicherbereich K auf.
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In etwa mittig zwischen dem Eingangsspeicherbereich A, dem ersten Zwischenspeicherbereich B, dem zweiten Zwischenspeicherbereich C, dem dritten Zwischenspeicherbereich D, dem vierten Zwischenspeicherbereich E, dem Zentrifugierbereich F und dem Entdecklungsbereich G ist in einem Zentralbereich Z ein mit einem gelenkigen Roboterarm operierender erster Roboter 200 angeordnet.
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Über dem fünften Zwischenspeicherbereich H, dem sechsten Zwischenspeicherbereich I und dem Ausgangsspeicherbereich K ist ein ähnlich einem Portalkran operierender Roboter 300 angeordnet.
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In dem Eingangsspeicherbereich A sind eine Mehrzahl von jeweils aus mehreren Aufnahmemodulen 11 zum Aufnehmen von Probenbehältern 100 vorbestimmter Außenabmessungen zusammengesetzten Aufnahmemodulanordnungen 10 angeordnet und mit Probenbehältern 100 befüllt.
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Die Probenbehälter 100 sind bevorzugt jeweils röhrchenförmig in der Art eines Reagenzglases ausgebildet.
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5 zeigt in perspektivischer Ansicht den Eingangsspeicherbereich A, in dem mehrere teils übereinander gestapelte mit Probenbehältern 100 befüllte Aufnahmemodulanordnungen 10 angeordnet sind. Wie aus 5 ersichtlich, ist jeder Probenbehälter 100 mit einem Deckel 101 versehen.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines der Aufnahmemodule 11 des Probenbearbeitungssystems 1.
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Das Aufnahmemodul 11 weist einen länglichen hier quaderförmigen Grundkörper 12 auf, der eine Mehrzahl von den Grundkörper 12 begrenzenden Flächen hat, die entlang einer Längsrichtung LR des Grundkörpers 12 verlaufend eine erste Fläche 13, eine zweite Fläche 15, die sich senkrecht zur ersten Fläche 13 von einem ersten Längsrand 13a der ersten Fläche 13 erstreckt, und eine dritte Fläche 17 aufweisen, die sich gegenüberliegend zur zweiten Fläche 15 und senkrecht zur ersten Fläche 13 von einem zweiten Längsrand 13b der ersten Fläche 13 erstreckt.
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In der ersten Fläche 13 sind entlang der Längsrichtung LR aufgereiht eine Mehrzahl von Aufnahmetaschen 19 so ausgebildet, dass darin jeweils einer der Probenbehälter 100 standsicher aufnehmbar ist.
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An der zweiten Fläche 15 ist ein erster Schnellverschlussteil 16 vorgesehen, und an der dritten Fläche 17 ist ein zweiter Schnellverschlussteil 18 vorgesehen. Die ersten und die zweiten Schnellverschlussteile 16, 18 definieren gemeinsam einen Schnellverschluss zum Lösbaren miteinander Verbinden mehrerer Aufnahmemodule 11.
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Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Schnellverschluss nach dem Prinzip des Formschlusses aufgebaut.
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Im Detail weist der erste Schnellverschlussteil 16 mindestens eine Vertiefung 16a mit einem an die zweite Fläche 15 angrenzenden Eingangsbereich 16b und einem senkrecht zur zweiten Fläche 15 vertieft liegenden Innenbereich 16c auf. Eine Weite des Eingangsbereichs 16b ist kleiner als eine Weite des Innenbereichs 16c, wobei die Vertiefung 16a an einem Ende dieser querschnittsoffen in eine der Flächen (hier in die erste Fläche 13) des Grundkörpers 12 mündet.
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Der zweite Schnellverschlussteil 18 weist mindestens einen Vorsprung 18a auf, der zum Einschieben komplementär zu der wenigstens einen Vertiefung 16a ausgebildet ist.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind für den ersten Schnellverschlussteil 16 drei solche Vertiefungen 16a vorgesehen, wobei jede Vertiefung 16a des ersten Schnellverschlussteils 16 querschnittsoffen in die erste Fläche 13 des Grundkörpers 13 mündet, und sind für den zweiten Schnellverschlussteil 18 drei solche Vorsprünge 18a vorgesehen.
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Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist jede der Vertiefungen 16a des ersten Schnellverschlussteils 16 länglich ausgebildet, wobei jeder Vorsprung 18a des zweiten Schnellverschlussteils 18 ebenfalls länglich ausgebildet ist.
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Genauer ist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung jede Vertiefung 16a des ersten Schnellverschlussteils 16 als Schwalbenschwanznut ausgebildet, wobei jeder Vorsprung 18a des zweiten Schnellverschlussteils 18 als Schwalbenschwanzfeder ausgebildet ist.
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In jeder der bevorzugt zehn Aufnahmetaschen 19 des erfindungsgemäßen Aufnahmemodul 11 ist eine in 4 gezeigte federelastische Halteeinrichtung 20 (in 2 nicht gezeigt) so vorgesehen, dass sie ein kraftschlüssiges und zentriertes Halten eines jeweiligen in die Aufnahmetasche eingesetzten Probenbehälters 100 gewährleistet.
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Jede der Aufnahmetaschen 19 weist einen kreisförmigen Querschnitt sowie einen an die erste Fläche 13 angrenzenden Eingangsbereich 19a und einen senkrecht zur ersten Fläche 13 vertieft liegenden Innenbereich 19b auf.
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Die Halteeinrichtung 20 weist mindestens drei (hier genau drei) gleichgeformte Federzungen 21 auf, die mit einem Längsende 21a dieser jeweils beim Eingangsbereich 19a der jeweiligen Aufnahmetasche 19 festgelegt sind und die sich längs jeweils in den Innenbereich 19b der jeweiligen Aufnahmetasche 19 hinein erstrecken, so dass sie einen Innendurchmesser dieser verkleinern.
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Genauer erstrecken sich die Federzungen 21 so längs jeweils in den Innenbereich 19b der jeweiligen Aufnahmetasche 19 hinein, dass sie den Innendurchmesser dieser verjüngen.
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Wie aus 4 ersichtlich, sind gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die mindestens drei Federzungen 21 jeder Halteeinrichtung 20 mit ihrem jeweiligen einen Längsende 21a gemeinsam an einem Ring 22 der jeweiligen Halteeinrichtung 20 so festgelegt, dass sie einen gleichen ringumfänglichen Abstand voneinander aufweisen und sich senkrecht zu einer von dem Ring 22 gebildeten Ringebene E1 von dem Ring 22 erstrecken.
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Im Eingangsbereich 19a der jeweiligen Aufnahmetasche 19 ist eine kreisförmige einen Durchmesser der Aufnahmetasche 19 erweiternde Ausnehmung 19c vorgesehen, die sich von der ersten Fläche 13 aus um ein vorbestimmtes Maß senkrecht zur ersten Fläche 13 in die Aufnahmetasche 19 hinein erstreckt, so dass als ein Boden der Ausnehmung 19c ein radial in die Aufnahmetasche 19 vorragender Ringbund 19d gebildet ist.
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Der Ring 22 der jeweiligen Halteeinrichtung 20 wird bzw. ist lagesicher in die kreisförmige Ausnehmung 19c eingesetzt, so dass der Ring 22 auf dem Ringbund 19d aufsitzt.
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Die kreisförmige Ausnehmung 19c jeder Aufnahmetasche 19 weist eine sich radial auswärts sowie von der ersten Fläche 13 aus bis zu dem Ringbund 19d erstreckende Aussparung 19e auf. Der Ring 22 jeder Halteeinrichtung 20 weist an einem Außenumfang dessen einen zu der Aussparung 19e komplementären Positioniervorsprung 23 auf, der in die Aussparung 19e eingesetzt wird bzw. ist, so dass der Ring 22 bezüglich der Aufnahmetasche 19 drehausgerichtet wird bzw. ist.
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Die kreisförmige Ausnehmung 19c jeder Aufnahmetasche 19 weist in einem Innenumfang dieser wenigstens zwei (hier bevorzugt drei) Rastvertiefungen 19f auf. Der Ring 22 jeder Halteeinrichtung 20 weist an seinem Außenumfang wenigstens zwei (hier bevorzugt drei) Rastvorsprünge 24 auf, die zu den jeweiligen Rastvertiefungen 19f korrespondierend angeordnet sind und die jeweils in eine der Rastvertiefungen 19f formschlüssig eingerastet werden bzw. sind.
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Jede Aufnahmetasche 19 weist in einem Innenumfang dieser für jede der Federzungen 21 der jeweiligen Halteeinrichtung 20 zu den jeweiligen Federzungen 21 komplementäre Längsaussparungen 19g auf, so dass die jeweiligen Federzungen 21 bei radialer Auslenkung dieser in ihrer jeweils zugeordneten Längsaussparung 19g aufgenommen sind.
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Im Fazit weist jede Halteeinrichtung den Ring 22 mit jeweils drei Federzungen bzw. Zentriernasen 21 auf. Die Federzungen 21 ragen in die Aufnahmetasche 19. Mit Einsetzen eines Probenbehälters 100 werden die Federzungen 21 elastisch nach außen geschwenkt (dadurch elastisch vorgespannt) und halten den Probenbehälter 100 mit ihrer elastischen Vorspannung in der Aufnahmetasche 19. Die Federzungen 21 und der Ring 22 sind aus einem Kunststoff gebildet. Die Federkraft wird durch elastische Verformung des Kunststoffes erzeugt.
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3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine aus mehreren Aufnahmemodulen 11 von 2 zusammengesetzte Aufnahmemodulanordnung 10. Wie aus 3 ersichtlich, sind für eine Aufnahmemodulanordnung 10 bevorzugt fünf Aufnahmemodule 11 zusammengesteckt. Natürlich könnten auch mehr oder weniger Aufnahmemodule 11 für eine Aufnahmemodulanordnung 10 zusammengesteckt sein.
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Zum Zusammenstecken der Aufnahmemodule 11 wird einfach der zweite Schnellverschlussteil 18 eines Aufnahmemoduls 11 mit dem ersten Schnellverschlussteil 16 eines angrenzenden Aufnahmemoduls 11 verbunden. Genauer werden die Vorsprünge 18a des zweiten Schnellverschlussteils 18 des einen Aufnahmemoduls 11 formschlüssig in die Vertiefungen 16a des ersten Schnellverschlussteils 16 des angrenzenden Aufnahmemoduls 11 eingeschoben.
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In dem ersten Zwischenspeicherbereich B ist ein in 6 gezeigter Rundtisch 30 als eine Speichereinrichtung zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Probenbehältern 100 angeordnet. Zum Aufnehmen der Probenbehälter 100 sind in den Rundtisch eine entsprechende Anzahl von Aufnahmeeinheiten 40 zum Aufnehmen eines jeweiligen Probenbehälters 100 eingesteckt. Eine solche Aufnahmeeinheit 40 ist in 7 gezeigt.
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Wie aus 7 ersichtlich, weist jede Aufnahmeeinheit 40 einen Einsetzkörper 41 zum Einsetzen in eine Tragbasis des Rundtisches 30 und drei längliche federelastische Haltezungen 48 auf.
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Der Einsetzkörper 41 weist einen geraden Konus 41a mit einer vorbestimmten Konussteigung und einen sich auf einer Seite kleinsten Durchmessers des Konus 41a an diesen anschließenden Führungsabschnitt 42 mit einer Führungsnut 42a auf.
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Die drei länglichen federelastischen Haltezungen 48 erstrecken sich entlang einer Längsachse L1 des Einsetzkörpers 41 längs von dem Einsetzkörper 41, so dass sie zwischen sich einen vom Einsetzkörper 41 aus konisch zulaufenden Aufnahmeraum R1 zum Aufnehmen des Probenbehälters 100 definieren.
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Die Haltezungen 48 sind mit jeweiligen ersten Längsenden 48a dieser mit umfänglichen Abstand voneinander an dem Einsetzkörper 41 festgelegt, wobei jeweilige zweite Längsenden 48b der Haltezungen 48 frei auslaufen, so dass sie einen dem Aufnahmeraum R1 entgegengesetzt konisch zulaufenden Einführbereich R2 zum in den Aufnahmeraum R1 Einführen des Probenbehälters 100 definieren.
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Bevorzugt ist jede Haltezunge 48 aus Draht, wie z.B. Metalldraht oder Kunststoffdraht, hergestellt, wobei der Draht zu einer Schleife gebogen ist, wobei zwei parallele Enden des Drahtes das erste Längsende 48a der Haltezunge 48 bilden, und wobei ein Wendebereich der Schleife das zweite Längsende 48b der Haltezunge 48 bildet.
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Der Führungsabschnitt 42 weist einen kreiszylindrischen Querschnitt auf, wobei die Führungsnut 42a als umlaufende Ringnut ausgebildet ist.
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Der Einsetzkörper 41 weist außerdem einen kreiszylindrischen ersten Endabschnitt 43 auf, der sich auf der Seite größten Durchmessers des Konus 41a an den Konus 41a anschließt, wobei die Haltezungen 48 mit ihren jeweiligen ersten Längsenden 48a an einer dem Konus 41a abgewandten freien Stirnseite des ersten Endabschnitts 43 festgelegt sind.
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Auf einer Außenumfangsfläche des ersten Endabschnitts 43 ist wenigstens eine Markierung 44 vorgesehen. Bevorzugt sind auf der Außenumfangsfläche des ersten Endabschnitts 43 in gleichmäßigem umfänglichen Abstand voneinander eine Mehrzahl von Markierungen 44 vorgesehen, wobei bevorzugt jede der Markierungen 44 eine sich von den anderen Markierungen 44 unterscheidende individuelle Gestaltung, wie insbesondere einen maschinenlesbaren Code, aufweist.
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Der Einsetzkörper 41 weist außerdem einen konusförmigen zweiten Endabschnitt 45 auf, der sich von dem Führungsabschnitt 42 ausgehend entlang der Längsachse L1 des Einsetzkörpers 41 gerade konisch zulaufend erstreckt. Der zweite Endabschnitt 45 hat bevorzugt die gleiche Konussteigung wie der Konus 41a.
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Wie aus 6 ersichtlich, weist der Rundtisch 30 einen horizontal angeordneten plattenförmigen kreisrunden Rundtischkörper 31 (als eine Tragbasis für die Einsetzkörper 41 der Aufnahmeeinheiten 40), eine Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten 40 und eine sich kreisförmig erstreckende Führung 35 auf.
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Der Rundtischkörper 31 ist in einem Mittelpunkt M1 dessen um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert und weist auf einem vorbestimmten Durchmesser dessen aufgereiht eine Mehrzahl von sich von einer Oberseite des Rundtischkörpers 31 aus in einer Dickenrichtung dessen vertikal durchgehend zu einer Unterseite des Rundtischkörpers 31 hin gerade konisch zulaufend erstreckenden Einsetzpassagen 32 auf.
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Der Rundtischkörper 31 ist bevorzugt ähnlich einem gespeichten Rad mit einer den Mittelpunkt M1 aufweisenden Nabe 31a, einem die Einsetzpassagen 32 aufweisenden Außenring 31b und den Außenring 31b mit der Nabe 31a verbindenden Streben 31c ausgebildet.
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Die Aufnahmeeinheiten 40 sind von der Oberseite aus mit ihrem jeweiligen Konus 41a in die mit dazu jeweils gleicher Konussteigung ausgebildeten Einsetzpassagen 32 des Rundtischkörpers 31 eingesetzt sind.
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Die sich kreisförmig erstreckende Führung 35 ist drehfest unter dem Rundtischkörper 31 und koaxial dazu angeordnet. Die Führung 35 greift in einem vorbestimmten ersten Drehbereich des Rundtischkörpers 31 in die jeweiligen Führungsnuten 42a der Aufnahmeeinheiten 40 ein, so dass die Aufnahmeeinheiten 40 in dem ersten Drehbereich jeweils gegen vertikales Ausheben gesichert sind.
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Die Führung 35 weist in einem vorbestimmten zweiten Drehbereich einen Freigabeabschnitt (nicht gezeigt) auf, so dass die Führungsnut 42a einer in dem zweiten Drehbereich befindlichen Aufnahmeeinheit 40 von der Führung 35 freigegeben ist und ein vertikales Ausheben dieser Aufnahmeeinheit 40 ermöglicht ist.
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Der zweite Drehbereich ist bevorzugt kleiner als der erste Drehbereich. Noch bevorzugter hat der zweite Drehbereich eine solche Größe, dass sich in jeder von vordefinierten Drehpositionen des Rundtischkörpers 31 immer nur eine einzige Aufnahmeeinheit 40 im zweiten Drehbereich befindet und sich die anderen Aufnahmeeinheiten 40 im ersten Drehbereich befinden.
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Der Rundtisch 30 weist außerdem eine Wägeeinrichtung (nicht gezeigt) auf, die in dem zweiten Drehbereich unter dem Rundtischkörper 31 angeordnet ist und die ein mit einem Gewichtssensor (nicht gezeigt) verbundenes Aushebeelement (nicht gezeigt) hat.
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Durch den Konus 41a und den konusförmigen zweiten Endabschnitt 45 erfolgt in der Wägeeinrichtung bzw. dem Rundtisch 30 eine Selbstzentrierung der jeweiligen Aufnahmeeinheiten 40.
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Das Aushebeelement ist gesteuert verfahrbar zwischen einer vertikal oberen Ausfahrposition, in der das Aushebeelement den Einsetzkörper 41 einer in dem zweiten Drehbereich befindlichen Aufnahmeeinheit 40 vertikal aushebt, so dass die Aufnahmeeinheit 40 nur von dem Aushebeelement getragen gewogen werden kann, und einer vertikal unteren Einfahrposition, in der das Aushebeelement keinen Berührungskontakt zu einer in dem zweiten Drehbereich befindlichen Aufnahmeeinheit 40 hat.
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Der Rundtisch 30 weist außerdem eine Drehantriebseinrichtung (nicht gezeigt), die in dem zweiten Drehbereich unter dem Rundtischkörper 31 angeordnet ist und die eingerichtet ist, eine in dem zweiten Drehbereich befindliche und von dem Aushebeelement vertikal ausgehobene Aufnahmeeinheit 40 um deren Längsachse L1 zu drehen; und eine Leseeinrichtung (nicht gezeigt) auf, die mit der Drehantriebseinrichtung verbunden in dem zweiten Drehbereich angeordnet ist und die eingerichtet ist, die Markierungen 44 auf der Außenumfangsfläche des ersten Endabschnitts 43 der in dem zweiten Drehbereich befindlichen und von dem Aushebeelement vertikal ausgehobenen Aufnahmeeinheit 40 zu lesen, um das Drehen dieser Aufnahmeeinheit 40 zu steuern.
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Der Rundtisch 30 weist außerdem eine z.B. als Kamera ausgebildete optische Erfassungseinrichtung (nicht gezeigt) auf, die in dem zweiten Drehbereich angeordnet ist und die eingerichtet ist, optische Merkmale eines in einer in dem zweiten Drehbereich befindlichen Aufnahmeeinheit 40 aufgenommenen Probenbehälters 100 zu erfassen.
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Im Fazit dienen die Markierungen 44 zur Steuerung der Drehung, um festzustellen, dass tatsächlich einmal um 360 Grad gedreht wurde. Während des Drehens wird von der optischen Erfassungseinrichtung ein Statusbild über die Abwicklung des Probenbehälters 100 aufgenommen, wobei die Markierungen 44 dazu dienen, dass eine Software mittels der Leseeinrichtung erkennt, welcher Drehwinkel welchem Bildbereich zugeordnet ist.
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In dem dritten Zwischenspeicherbereich C sind eine Mehrzahl von Zentrifugenträgern 50 angeordnet. Ein solcher Zentrifugenträger 50 ist in den 8 bis 10 gezeigt.
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Wie aus 8 ersichtlich, weist der Zentrifugenträger 50 eine Trägerbasis 51 und einen an der Trägerbasis 51 befestigten Greifstift 55 auf.
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In der Trägerbasis 51 sind eine Mehrzahl von in einem vorbestimmten Aufnahmetaschenmuster zueinander angeordneten Aufnahmetaschen 52 zum Aufnehmen von Probenbehältern 100 vorgesehen.
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Jede dieser Aufnahmetaschen 52 ist identisch zu den Aufnahmetaschen 19 des oben beschriebenen Aufnahmemoduls 11 ausgebildet und weist demnach ebenso eine solche Halteeinrichtung 20 wie diese auf. Daher kann auf eine detaillierte Beschreibung der Aufnahmetaschen 52 der Trägerbasis 51 verzichtet werden.
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Der Greifstift 55 weist eine erste Angriffsfläche 56 für eine später beschriebene Greifvorrichtung eines Roboterarms und eine zweite Angriffsfläche 57 für die Greifvorrichtung auf.
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Die erste Angriffsfläche 56 ist an einem kreiszylindrischen freien Ende des Greifstifts 55 ausgebildet. Die zweite Angriffsfläche 57 weist zwei voneinander abgewandte abgesetzte ebene Flächen 58, 58 auf. In jeder dieser abgesetzten Flächen 58, 58 ist ein nach innen springender Absatz 58a ausgebildet. Der sich an den Absatz 58a anschließende Teil der jeweiligen Flächen 58, 58 ist auf zwei Seiten von jeweiligen Laschen 59, 59 begrenzt.
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Der in dem Zentralbereich Z angeordnete Roboter 200 weist einen Roboterarm 201 (siehe 1) auf, an dem ein Manipulatorkopf (nicht gezeigt) zum Realisieren von Schwenk- und Drehbewegungen vorgesehen ist.
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An dem Manipulatorkopf ist eine Greifvorrichtung 60 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angebracht, so dass über den Manipulatorkopf geschwenkt und gedreht werden kann.
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Die Greifvorrichtung 60 weist eine Antriebseinheit 70 (siehe 15) auf, die ein Montagende 71, das am Manipulatorkopf des Roboterarms 201 montiert ist, und ein Antriebsende 72 aufweist, an dem eine Linearführung 73 vorgesehen ist.
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Die Greifvorrichtung 60 weist außerdem zwei identische Greiffinger 61, 61 auf, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die 11 bis 15 beschrieben werden. Wie aus den 12 bis 15 ersichtlich, sind die beiden Greiffinger 61, 61 spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.
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Die Greiffinger 61, 61 haben jeweils ein erstes Längsende 61a, das in der Linearführung 73 der Antriebseinheit 70 geführt ist, so dass sich die beiden Greiffinger 61, 61 längs parallel zueinander und senkrecht zu einer Führungsebene der Linearführung 73 von dem Antriebsende 72 erstrecken, und ein freies zweites Längsende 61b.
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Die beiden Greiffinger 61, 61 sind mit ihren jeweiligen ersten Längsenden 61a, 61a jeweils mit einem Antrieb (nicht gezeigt) der Antriebseinheit 70 antriebsverbunden, so dass die beiden Greiffinger 61, 61 in der Linearführung 73 gesteuert aufeinander zu und voneinander weg verfahrbar sind.
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Die beiden Greiffinger 61, 61 weisen jeweils am zweiten Längsende 61b einen ersten Greifbereich 62 und zwischen dem ersten Längsende 61a und dem zweiten Längsende 61b einen zweiten Greifbereich 65 auf.
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Der erste Greifbereich 62 erstreckt sich um eine erste Länge zum ersten Längsende 61a hin und um ein erstes Vorstehmaß auf den jeweils anderen Greiffinger 61 zu und weist ein zum jeweils anderen Greiffinger 61 weisendes erstes Greifprofil 63 auf, das eingerichtet ist, sich an eine erste zu ergreifende Form anzulegen.
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Der zweite Greifbereich 65 erstreckt sich um eine zweite Länge zum ersten Längsende 61a hin und um ein vom ersten Vorstehmaß verschiedenes zweites Vorstehmaß auf den jeweils anderen Greiffinger 61 zu und weist ein zum jeweils anderen Greiffinger 61 weisendes vom ersten Greifprofil 63 verschiedenes zweites Greifprofil 66 auf, das eingerichtet ist, sich an eine von der ersten zu ergreifenden Form verschiedene zweite zu ergreifende Form anzulegen.
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Gemäß einer Weiterbildung können die beiden Greiffinger 61, 61 zwischen dem zweiten Greifbereich 65 und dem ersten Längsende 61a jeweils einen dritten Greifbereich 68 (siehe auch 15) aufweisen, der sich um eine dritte Länge zum ersten Längsende 61a hin und um ein von den ersten und zweiten Vorstehmaßen verschiedenes drittes Vorstehmaß auf den jeweils anderen Greiffinger 61 zu erstreckt und der ein zum jeweils anderen Greiffinger 61 weisendes drittes Greifprofil 69 aufweist, das eingerichtet ist, sich an eine dritte zu ergreifende Form anzulegen.
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Wie aus den 11 bis 15 entnehmbar, ist das erste Vorstehmaß größer als das dritte Vorstehmaß und als das zweite Vorstehmaß. Ferner ist das zweite Vorstehmaß größer als das dritte Vorstehmaß.
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An einem dem ersten Längsende 61a zugewandten Längsende des ersten Greifbereichs 62 ist ein rückspringender Absatz 64 geformt. Im Detail ist der Absatz 64 als Übergang zwischen dem ersten Greifbereich 62 und dem zweiten Greifbereich 65 ausgebildet, wobei der Absatz 64 in Form und Abmessung zu dem Absatz 58a in der abgesetzten ebenen Fläche 58 des Greifstiftes 55 des Zentrifugenträger 50 korrespondiert.
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Wie aus den 11 bis 15 (insbesondere 15) ebenfalls entnehmbar, sind das zweite Greifprofil 66 und das dritte Greifprofil 69 jeweils ein ebenes Profil.
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Das erste Greifprofil 63 weist eine Vertiefung auf, die zwischen zwei jeweils das erste Vorstehmaß aufweisenden sich jeweils längs des jeweiligen Greiffingers 61 erstreckenden Begrenzungsstegen 63a, 63a ausgebildet ist. Die Vertiefung weist eine zum jeweils anderen Greiffinger 61 weisende ebene Greiffläche 63b auf.
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In dem vierten Zwischenspeicherbereich E sind eine Mehrzahl von Probenbehälterträgern 80 (siehe 1 und 15) angeordnet. Diese Probenbehälterträger 80 werden auch C8-Träger genannt und können später mit Probenbehältern 100 Analysemaschinen (nicht gezeigt) zur Analyse der in den Probebehältern 100 befindlichen Proben zugeführt werden. Die Form dieser Probenbehälterträger 80 kann von den Herstellern der Analysemaschinen vorgegeben sein.
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Die Probenbehälterträger 80 weisen ähnlich dem Aufnahmemodul 11 einen länglichen quaderförmigen Grundkörper 81 auf, in dem eine Mehrzahl von Aufnahmetaschen 82 so ausgebildet sind, dass darin jeweils einer der Probenbehälter 100 standsicher aufnehmbar ist.
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Jede der Aufnahmetaschen 82 kann eine ähnlich wie beim Aufnahmemodul 11 beschriebene Halteeinrichtung 20 für die Probenbehälter 100 aufweisen. An einer seitlichen Seite ist jede der Aufnahmetaschen 82 mit einer senkrecht verlaufenden Inspektionsaussparung 83 versehen, durch die hindurch ein auf jeweiligen Umfangswänden der Probenbehälter 100 vorgesehener Code (hier z.B. ein Barcode) sichtbar ist, wenn dieser zur Inspektionsaussparung 83 ausgerichtet ist.
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An den oberen Enden von zwei Stirnseiten des Grundkörpers 81 ist jeweils eine Angriffslasche 84 angeformt, die mit den jeweiligen dritten Greifbereichen 68, 68 der Greiffinger 61, 61 der Greifvorrichtung 60 ergreifbar (wie in 15 gezeigt) ist, um den Probenbehälterträger 80 zu transportieren.
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In dem Zentrifugierbereich F ist eine Zentrifuge 90 angeordnet, die zum Zentrifugieren der in den Probenbehältern 100 enthaltenen Proben eingerichtet ist.
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Die Zentrifuge
90 weist einen oder mehrere Zentrifugenbecher
91 (siehe
16 und
17) auf, der/die an einem Rotor (nicht gezeigt) der Zentrifuge angelenkt ist/sind. Jeder Zentrifugenbecher
91 ist eingerichtet, einen der Zentrifugenträger
50 zum Zentrifugieren aufzunehmen. Ein solcher Zentrifugenbecher
91 ist in den
16 und
17 schematisch gezeigt. Hinsichtlich weiterer Details zu einer möglichen Ausgestaltung des Zentrifugenbechers
91 wird auf
DE 10 2009 015 111 A1 verwiesen.
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In dem Entdecklungsbereich G ist eine Vorrichtung 95 (eine Handhabungs-Vorrichtung) zum Handhaben von in Probenbehälterträger 80 eingesetzten Probenbehältern 100 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung dient die Vorrichtung 95 im Wesentlichen zum Entdeckeln der Probenbehälter 100.
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Die Vorrichtung 95 weist eine Aufnahmestation (nicht gezeigt), eine Handhabungseinrichtung (nicht gezeigt) und einen Förderer 96 mit einer Ladestation 97 zum in die Vorrichtung 95 Laden von die Probenbehälter 100 tragenden Probenbehälterträgern 80 und einer Entladestation 98 zum aus der Vorrichtung 95 Entladen von die Probenbehälter 100 tragenden Probenbehälterträgern 80 auf.
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Die Aufnahmestation ist in einem Gehäuse 99 angeordnet und dient zum Aufnehmen eines mehrere der Probenbehälter 100 tragenden Probenbehälterträgers 80, so dass jeweilige offene Enden der Probenbehälter 100 vertikal nach oben weisen.
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Die Aufnahmestation ist über ein Förderband des Förderers 96 mit der Ladestation 97 verbunden, so dass in die Ladestation 97 eingesetzte Probenbehälterträger 80 in die Aufnahmestation gefahren werden können.
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Die Handhabungseinrichtung ist ebenfalls in dem Gehäuse 99 angeordnet und weist wenigstens einem Greifkopf auf, welcher im Rahmen von Verfahrfunktionen, Drehfunktionen und Greiffunktionen dessen von einer damit verbundenen Steuervorrichtung (nicht gezeigt) ansteuerbar ist, um auf die jeweiligen offenen Enden der Probenbehälter 100 jeweilige Deckel 101 aufzubringen und/oder davon zu entfernen.
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Gemäß der Erfindung ist der Greifkopf dabei so flexibel gelagert, dass er eine von einer vertikalen Ausrichtung abweichende jeweilige Schrägstellung der in dem Probenbehälterträger 80 aufgenommenen Probenbehälter 100 ausgleichen kann.
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Die Vorrichtung 95 weist außerdem eine optische Erfassungseinrichtung (nicht gezeigt) auf, die mit der Steuervorrichtung verbunden ist und die eingerichtet ist, jeweilige Drehausrichtungen der Probenbehälter 100 in dem Probenbehälterträger 80 zu erkennen und die auf den jeweiligen Umfangswänden der Probenbehälter 100 vorgesehene Codes (hier z.B. Barcodes) auszulesen und die erkannten Drehausrichtungen und ausgelesenen Codes an die Steuervorrichtung zu übermitteln.
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Die optische Erfassungseinrichtung ist außerdem eingerichtet, einen Entdeckelt-Zustand und einen Bedeckelt-Zustand der jeweiligen Probenbehälter 100 zu erfassen und diese an die Steuervorrichtung zu übermitteln.
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Die optische Erfassungseinrichtung ist ferner eingerichtet, einen Probenbehältertyp und einen Deckeltyp zu erkennen und diese an die Steuervorrichtung zu übermitteln.
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Der Greifkopf ist von der Steuervorrichtung ansteuerbar, auf Basis der erkannten Drehausrichtungen der Probenbehälter 100 diese so in dem Probenbehälterträger 80 drehauszurichten, dass die jeweiligen Codes der Probenbehälter 100 durch die jeweiligen seitlich in dem Probenbehälterträger 80 vorgesehenen Inspektionsaussparungen 83 hindurch sichtbar sind.
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Der Greifkopf ist von der Steuervorrichtung außerdem ansteuerbar, wenn die jeweiligen Probenbehälter entdeckelt werden sollen, auf Basis eines vor einer Entdecklungsoperation der Handhabungseinrichtung erkannten Entdeckelt-Zustandes eines der Probenbehälter 100 für diesen Probenbehälter 100 das Entdeckeln auszulassen.
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Der Greifkopf ist von der Steuervorrichtung ferner ansteuerbar, auf Basis des erkannten Probenbehältertyps und Deckeltyps die jeweiligen Deckel bedarfsweise über eine schraubende Drehbewegung aufzuschrauben und abzuschrauben oder über eine lineare Bewegung aufzustecken und abzuziehen.
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Die optische Erfassungseinrichtung weist eine Kamera, die an der Aufnahmestation angeordnet ist, und eine Kamera auf, die an der Entladestation angeordnet ist.
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Die an der Entladestation angeordnete Kamera ist eingerichtet, für jeden der in dem Probenbehälterträger 80 aufgenommenen Probenbehälter 100 einen Fehlerzustand zu bestimmen und diesen an die Steuervorrichtung zu übermitteln.
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In dem sechsten Zwischenspeicherbereich I ist ein Rundtisch 30' angeordnet, der ähnlich dem Rundtisch 30 des ersten Zwischenspeicherbereichs B aufgebaut ist. Im Unterschied zu dem Rundtisch 30 des ersten Zwischenspeicherbereichs B braucht an dem Rundtisch 30' des sechsten Zwischenspeicherbereichs I jedoch keine Wägeeinrichtung vorgesehen sein.
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In dem Ausgangsspeicherbereich K sind wiederum eine Mehrzahl der oben beschriebenen Aufnahmemodulanordnungen 10 angeordnet.
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Schließlich ist noch auf die 18 und 19 zu verweisen, wobei 18 eine perspektivische Teilansicht des Probenbearbeitungssystems 1 von 1 zeigt und 19 eine andere perspektivische Teilansicht von 18 zeigt.
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Nun werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 19 Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Probenbearbeitungssystems 1 bzw. wird dessen Funktionsweise beschrieben.
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Die Probenbehälter 100 werden zunächst in die Aufnahmemodule 11 eingebracht, welche zu jeweiligen fünfzig Probenbehälter 100 aufnehmenden Aufnahmemodulanordnungen 10 miteinander verbunden sind. Dann kommen die befüllten Aufnahmemodulanordnungen 10 in den Eingangsspeicherbereich A des Probenbearbeitungssystems 1. Alle Probenbehälter 100 sind mit einem Code (bevorzugt einem Barcode) und einem Deckel 101 versehen.
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Als Nächstes ergreifen die Greiffinger 61 der Greifvorrichtung 60 des im Zentralbereich Z angeordneten Roboters 200 (im Folgenden einfach "erster Roboter 200") mit ihrem jeweiligen ersten Greifbereich 62 (wie in 12 gezeigt) nacheinander jeden Probenbehälter 100 und setzen jeweils einen Probenbehälter 100 in eine der in den im ersten Zwischenspeicherbereich B angeordneten Rundtisch 30 (im Folgenden einfach "erster Rundtisch 30") eingesteckten Aufnahmeeinheiten 40 ein, bis der erste Rundtisch 30 voll mit Probenbehältern 100 bestückt ist.
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Die Greiffinger 61 der Greifvorrichtung 60 weisen in ihrem jeweiligen ersten Greifbereich 62 eine dem Probenbehälter 100 angepasste Form auf, nämlich das jeweilige erstes Greifprofil 63, welches durch die Begrenzungsstege 63a und die vertiefte ebene Greiffläche 63b dazwischen die Rundung des Außenumfangs der jeweiligen Probenbehälter 100 aufnehmen kann.
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Der erste Rundtisch 30 dreht sich schrittweise immer um einen Drehwinkel weiter, der dem Winkelabstand zweier benachbarter Aufnahmeeinheiten 40 entspricht. Im Verlauf der Drehung des ersten Rundtisches 30 erreichen alle Aufnahmeeinheiten 40 irgendwann den zweiten Drehbereich der Führung 35 des zweiten Rundtisches 30.
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Im zweiten Drehbereich der Führung 35 des ersten Rundtisches 30 befindet sich wie oben schon beschrieben die Wägeeinrichtung. Bei der Wägeeinrichtung wird der betreffende Probenbehälter 100 mit der Aufnahmeeinheit 40 leicht angehoben und mittels der Drehantriebseinrichtung des ersten Rundtisches 30 um seine Längsachse gedreht. Beim Drehen wird der Code des Probenbehälters 100 ausgelesen. Durch das Anheben des Probenbehälters 100 mit der Aufnahmeeinheit 40 ist das Wiegen ohne weiteres möglich. Es wird dabei sichergestellt, dass der Probenbehälter 100 und die Aufnahmeeinheit 40 nirgends aufliegen, wodurch das Wägeergebnis verfälscht werden würde.
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Bei der Wägeeinrichtung befindet sich auch die optische Erfassungseinrichtung (bevorzugt eine Kamera) des ersten Rundtisches 30, welche den Typ des Probenbehälters 100 und die Farbe des Deckels 101 erfasst. Die Farbe des Deckels 101 gibt die Priorisierung der Probe wieder. Das Erfassen des Probenbehältertyps ist auch im Hinblick auf das Gewicht der (leeren) Probenbehälter 100 von Interesse, da unterschiedliche Probenbehälter 100 unterschiedliche Gewichte aufweisen können.
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Sobald der erste Rundtisch voll mit Probenbehältern beladen ist, beginnt das Beladen der im zweiten Zwischenspeicherbereich C angeordneten Zentrifugenträger 50 mit den gewogenen und erfassten Probenbehältern 100 aus dem ersten Rundtisch 30.
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Zu diesem Zweck wird nach dem Wiegen der Probenbehälter 100 und vor dem Beladen der Zentrifugenträger 50 mit diesen in einer nicht dargestellten elektronischen Steuervorrichtung eine automatische Auswertung dahingehend durchgeführt, wo die einzelnen Probenbehälter 100 in einem jeweiligen Zentrifugenträger 50 zum Zentrifugieren anzuordnen sind, um ein ausbalanciertes Gewicht in der Zentrifuge 90 zu gewährleisten.
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Nun wird im Rahmen des Betriebs des Probenbearbeitungssystems 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum mit Probenbehältern 100 Beladen der Zentrifuge 90 beschrieben.
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Gemäß diesem Verfahren werden zumindest die Folgenden Schritte durchgeführt:
- – Bereitstellen einer Mehrzahl von mit jeweiligen Proben gefüllten Probenbehältern 100;
- – Laden der jeweiligen Probenbehälter 100 in den ersten Rundtisch 30 als eine Speichereinrichtung;
- – Wägen jedes einzelnen Probenbehälters 100 auf dem ersten Rundtisch 30 und Bestimmen des individuellen Gewichtes für jeden in den ersten Rundtisch 30 geladenen Probenbehälter 100 (bevorzugt erfolgt das Wägen an einer einzigen Drehposition des ersten Rundtisches 30);
- – Bestimmen eines Anordnungsmusters von ausgewählten gewogenen Probenbehältern 100 in einem der Zentrifugenträger 50 auf Basis der individuellen Gewichte der Probenbehälter 100 und des Aufnahmetaschenmusters des Zentrifugenträger 50, so dass beim Zentrifugieren in der Zentrifuge 90 die bewegten Massen des Zentrifugenträgers 50 und der mit Proben gefüllten Probenbehälter 100 ausbalanciert sind;
- – Laden der für das Anordnungsmuster ausgewählten Probenbehälter 100 aus dem ersten Rundtisch 30 in die Aufnahmetaschen 52 des Zentrifugenträgers 50; und
- – Laden des mit Probenbehältern 100 beladenen Zentrifugenträgers 50 in einen Zentrifugenbecher 91 der Zentrifuge 90.
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Wenn wie bevorzugt die Zentrifuge 90 mehrere der Zentrifugenbecher 91 hat, die jeweils eingerichtet sind, einen der Zentrifugenträger 50 zum Zentrifugieren aufzunehmen, dann:
- – erfolgt das Bestimmen des Anordnungsmusters für jeden dieser Zentrifugenträger 50;
- – werden die für die jeweiligen Anordnungsmuster ausgewählten Probenbehälter 100 aus dem ersten Rundtisch 30 in die Aufnahmetaschen 52 der zu den jeweiligen Anordnungsmustern gehörenden Zentrifugenträger 50 geladen; und
- – werden die jeweils mit Probenbehältern 100 beladenen Zentrifugenträger 50 so in die jeweiligen Zentrifugenbecher 91 der Zentrifuge 90 geladen, dass beim Zentrifugieren in der Zentrifuge 90 die bewegten Massen aller in die Zentrifuge 90 geladenen Zentrifugenträger 50 gegeneinander ausbalanciert sind.
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Wesentliche Vorteile der ausbalancierten Beladung der Zentrifuge 90 sind eine gleichbleibende Qualität beim Zentrifugieren über verschiedene Proben hinweg und eine längere Lebenszeit der Zentrifuge 90.
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Wie oben erwähnt, wird in dem ersten Rundtisch 30 für jeden Probenbehälter 100 der Probenbehältertyp bestimmt, wobei aus dem bestimmten Probenbehältertyp ein Gewicht des leeren Probenbehälters 100 bestimmt wird.
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Wie oben ebenfalls erwähnt, wird in dem ersten Rundtisch 30 für jede in einem der Probenbehälter 100 enthaltene Probe eine individuelle Priorisierung bestimmt, wobei die Priorisierung durch Erfassen einer Farbe des Deckels 101 des Probenbehälters 100 bestimmt wird. Wie oben außerdem erwähnt, wird beim Wägen gleichzeitig der auf jedem Probenbehälter 100 individuell vorgesehene Code (Barcode) ausgelesen.
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Gemäß der Erfindung kann das Bestimmen des bzw. der Anordnungsmuster(s) zusätzlich auf Basis der individuellen Priorisierungen erfolgen, so dass Proben höherer Priorität Vorrang vor Proben niedrigerer Priorität gegeben wird.
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Zusammenfassend werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Probenbehälter 100 zunächst auf dem kreisförmigen Rundtisch 30 zwischengelagert und dort gewogen. Zusätzlich kann dort auch die Farbe/Graustufe des Deckels 101 jedes Probenbehälters 100 erfasst werden, über welche der Typ des Probenbehälters 100 festgelegt ist.
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In Abhängigkeit von dem Gewicht der Probe werden die Probenbehälter 100 in den Zentrifugenträgern 50 für die Zentrifuge 90 angeordnet. Dabei findet innerhalb des Zentrifugenträgers 50 eine solche Anordnung der Probenbehälter 100 statt, die ein Ausbalancieren der bewegten Massen beim Zentrifugieren in der Zentrifuge 90 mit Zentrifugenträger 50 mit den Probenbehältern 100 und den Proben gewährleistet. Es wird zunächst das Gewicht der Probenbehälter 100 mit Proben erfasst und dann werden die Probenbehälter 100 so in den jeweiligen Zentrifugenträger 50 angeordnet und wiederum die Zentrifugenträger 50 in der Zentrifuge 90 so angeordnet, dass die bewegten Massen ausbalanciert sind.
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Wie sich aus dem Obigen ergibt, ergreift, sobald die Zentrifugenträger 50 für die Zentrifuge 90 bestückt sind, die Greifvorrichtung 60 jeden der bestückten Zentrifugenträger 50 und bringt diesen in einen der Zentrifugenbecher 91 ein.
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Dabei ergreifen die Greiffinger 61, 61 der Greifvorrichtung 60 mit ihren jeweiligen ersten und zweiten Greifbereichen 62 und 65 den Greifstift 55 des jeweiligen Zentrifugenträgers 50 an dessen zweiter Angriffsfläche 57, wie in 14 gezeigt.
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Nach dem Zentrifugieren in der Zentrifuge 90 werden die Zentrifugenträger 50 auf gleiche Weise mittels der Greifvorrichtung 60 des ersten Roboters 200 aus der Zentrifuge 90 ausgebracht und in einem speziellen Abschnitt des zweiten Zwischenspeicherbereichs C abgestellt.
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Beim Zentrifugieren in der Zentrifuge 90 kann es passieren, dass ein Zentrifugenbecher 91 nicht in seine Ursprungslage zurückpendelt. Dann wird vor dem Ausbringen des im betreffenden Zentrifugenbecher 91 befindlichen Zentrifugenträgers 50 der Greifstift 16 dieses Zentrifugenträgers 50 von den beiden Greiffingern 61, 61 der Greifvorrichtung 60 mit ihren jeweiligen ersten Greifbereichen 62 an seiner ersten Angriffsfläche 56 ergriffen und zusammen mit dem Zentrifugenbecher 91 in der Zentrifuge 90 ausgerichtet.
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Alternativ können die einzelnen Probenbehälter 100 ohne Zentrifugieren auch in andere Probenbehälterträger eingebracht werden, beispielsweise die Probenbehälterträger 80, um sie direkt einem Analysegerät (nicht gezeigt) oder externen Zentrifugen zuzuführen. Bedarfsweise können die Probenbehälter 100 ohne Zentrifugieren auch der Handhabungs-Vorrichtung 95 im Entdecklungsbereich G zugeführt werden, wobei die Probenbehälterträger 80 verwendet werden können.
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Im Normalfall werden jedoch nach dem in dem speziellen Abschnitt des zweiten Zwischenspeicherbereichs C Abstellen der Zentrifugenträger 50 mit den zentrifugierten Probenbehältern 100 darin diese Probenbehälter 100 aus diesen Zentrifugenträgern 50 nacheinander in Probenbehälterträger 80 umgeladen. Dies geschieht wie oben beschrieben durch Ergreifen jedes Probenbehälters 100 mittels der Greifvorrichtung 60 des ersten Roboter 200, wie in 12 gezeigt. Die Probenbehälters 100 werden dabei in Probenbehälterträger 80 umgeladen, die zuvor von der Greifvorrichtung 60 des ersten Roboter 200 aus dem vierten Zwischenspeicherbereich E in den dritten Zwischenspeicherbereich D gestellt wurden.
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Sobald ein Probenbehälterträger 80 im dritten Zwischenspeicherbereich D voll mit (hier fünf) Probenbehältern 100 beladen ist, wird dieser Probenbehälterträger 80 (und nacheinander auch die anderen vollen Probenbehälterträger 80) auf die Ladestation 97 der Handhabungs-Vorrichtung 95 im Entdecklungsbereich G aufgelegt. Dies geschieht durch Ergreifen des jeweiligen Probenbehälterträgers 80 mittels der Greifvorrichtung 60 des ersten Roboters 200. Dabei ergreifen die Greiffinger 61, 61 eine der Angriffslaschen 84 des Probenbehälterträgers 80 mit ihren jeweiligen eine Ausnehmung bereitstellenden dritten Greifbereichen 68, wie in 15 gezeigt.
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Von der Ladestation aus wird der jeweilige Probenbehälterträger 80 mittels des Förderers 96 in die Aufnahmestation der Handhabungs-Vorrichtung 95 gefahren.
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Die Probenbehälter 100 sind jeweils mit einem (z.B. orangen) Deckel 101 versehen. Zum Entfernen des Deckels 101 der Probenbehälter 100 ist die Handhabungs-Vorrichtung 95 vorgesehen. Die Handhabungs-Vorrichtung 95 entfernt die Deckel 101 wie oben bereits beschrieben mittels des Greifkopfes ihrer Handhabungseinrichtung.
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Die optische Erfassungseinrichtung (bevorzugt eine Kamera im Gehäuse 99) liest nicht nur den Barcode aus, sondern erkennt auch den Probenbehältertyp und den Deckeltyp. Zudem erkennt sie auch die Drehausrichtung der Probenbehälter 100 in dem Probenbehälterträger 80.
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In der Handhabungs-Vorrichtung 95 können jegliche Art von Probenbehältern 100 entdeckelt werden. Es kann zudem erkannt werden, wenn ein Probenbehälter 100 keinen Deckel 101 auf hat, so dass dieser nicht durch eine Fehlfunktion beschädigt wird. Des Weiteren wird durch die optische Erfassungseinrichtung erreicht, dass auch erfasst wird, ob das Entdeckeln erfolgreich war. Es können sowohl Strichcodes als auch 2D-Barcodes gelesen werden.
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Aufgabe der Handhabungs-Vorrichtung 95 ist es auch, den Barcode der Probenbehälter 100 in den Probenbehälterträgers 80 so auszurichten, dass der Barcode in den Probenbehälterträgern 80 über die Inspektionsaussparung 83 sichtbar bleibt. Dies ist aufgrund der Integration der optischen Erfassungseinrichtung möglich, da die Ausrichtung des Barcodes durch die optische Erfassungseinrichtung erfasst wird und die Steuerung entsprechende Signale für den Greifkopf erhält, wie der Barcode auszurichten ist. Zudem kontrolliert die optische Erfassungseinrichtung den ordnungsgemäß ausgerichteten Barcode.
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Folgende Reihenfolge kann zur Handhabung der Probenbehälter in der Handhabungs-Vorrichtung 95 vorgesehen sein: Barcode erkennen und ausrichten, Deckel abziehen, und Zurücksetzen des Probenbehälters 100 in den Probenbehälterträger 80.
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Nach diesem Entdecklungsvorgang wird der jeweilige Probenbehälterträger 80 über den Förderer 96 aus der Aufnahmestation zur Entladestation 98 der Handhabungs-Vorrichtung 95 gefahren.
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Außerhalb des Gehäuses 99 der der Handhabungs-Vorrichtung 95 weist die optische Erfassungseinrichtung an der Entladestation 98 eine weitere Kamera auf, welche das ordnungsgemäße Ausrichten aber auch das ordnungsgemäße Entdeckeln kontrolliert. Zudem wird auch kontrolliert, ob jeder Probenbehälter 100 ordnungsgemäß ausgerichtet ist, das heißt keine zu große Neigung aufweist. Dies ist notwendig, um anschließende Analysevorgänge nicht zu beeinträchtigen.
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Wird erkannt, dass kein Barcode vorhanden ist, der Barcode beschädigt ist oder der Probenbehälter 100 nicht richtig ausgerichtet ist, oder der Probenbehälter 100 nicht entdeckelt ist, so wird ein Fehlerzustand bestimmt nimmt daraufhin die Greifvorrichtung 60 den Probenbehälter 100 und transportiert diesen zu einem Träger (nicht gezeigt) für fehlerhafte Probenbehälter 100.
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Wird kein Fehlerzustand erkannt, wird der jeweilige Probenbehälterträger 80 aus der Entladestation 98 heraus in einen siebten Zwischenspeicherbereich L geladen. Aus dem siebten Zwischenspeicherbereich L werden die Probenbehälterträger 80 dann nacheinander in den fünften Zwischenspeicherbereich H geladen. Dies geschieht wieder durch Ergreifen der jeweiligen Probenbehälterträger 80 mittels der Greifvorrichtung 60 des ersten Roboters 200, wie oben beschrieben und in 15 gezeigt.
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In dem fünften Zwischenspeicherbereich H werden die in den jeweiligen Probenbehälterträgern 80 aufgenommenen Probenbehälter 100 von dem über dem fünften Zwischenspeicherbereich H angeordneten Roboter 300 (im Folgenden einfach "zweiter Roboter 300") nacheinander aus den Probenbehälterträgern 80 entnommen und in den im sechsten Zwischenspeicherbereich I angeordneten Rundtisch 30' (im Folgenden einfach "zweiter Rundtisch 30'") geladen.
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Im zweiten Rundtisch 30' werden erneut die Barcodes auf den Probenbehältern 100 ausgelesen. Anschließend werden die Probenbehälter 100 nacheinander von dem zweiten Roboter 300 wie in 12 gezeigt ergriffen und in die im Ausgangsspeicherbereich K angeordneten zu Fünfzigerträgern (Aufnahmemodulanordnungen 10) miteinander verbundenen Aufnahmemodule 11 eingebracht.
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Anschließend werden die mit den Probenbehältern 100 befüllten Aufnahmemodulanordnungen 10 für eine weitere Bearbeitung dieser aus dem Probenbearbeitungssystem 1 ausgebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Probenbearbeitungssystem
- 10
- Aufnahmemodulanordnung
- 11
- Aufnahmemodul
- 12
- Grundkörper
- 13
- erste Fläche
- 13a
- erster Längsrand
- 13b
- zweiter Längsrand
- 15
- zweite Fläche
- 16
- erster Schnellverschlussteil
- 16a
- Vertiefung
- 16b
- Eingangsbereich
- 16c
- Innenbereich
- 17
- dritte Fläche
- 18
- zweiter Schnellverschlussteil
- 18a
- Vorsprung
- 19
- Aufnahmetasche
- 19a
- Eingangsbereich
- 19b
- Innenbereich
- 19c
- Ausnehmung
- 19d
- Ringbund
- 19e
- Aussparung
- 19f
- Rastvertiefung
- 19g
- Längsaussparung
- 20
- Halteeinrichtung
- 21
- Federzunge
- 21a
- Längsende
- 22
- Ring
- 23
- Positioniervorsprung
- 24
- Rastvorsprung
- 30
- Rundtisch
- 30'
- Rundtisch
- 31
- Rundtischkörper
- 31a
- Nabe
- 31b
- Außenring
- 31c
- Strebe
- 32
- Einsetzpassage
- 35
- Führung
- 40
- Aufnahmeeinheit
- 41
- Einsetzkörper
- 41a
- Konus
- 42
- Führungsabschnitt
- 42a
- Führungsnut
- 43
- erster Endabschnitt
- 44
- Markierung
- 45
- zweiter Endabschnitt
- 48
- Haltezunge
- 48a
- erstes Längsende
- 48b
- zweites Längsende
- 50
- Zentrifugenträger
- 51
- Trägerbasis
- 52
- Aufnahmetasche
- 55
- Greifstift
- 56
- erste Angriffsfläche
- 57
- zweite Angriffsfläche
- 58
- abgesetzte ebene Fläche
- 58a
- Absatz
- 59
- Lasche
- 60
- Greifvorrichtung
- 61
- Greiffinger
- 61a
- erstes Längsende
- 61b
- zweites Längsende
- 62
- erster Greifbereich
- 63
- erstes Greifprofil
- 63a
- Begrenzungssteg
- 63b
- ebene Greiffläche
- 64
- Absatz
- 65
- zweiter Greifbereich
- 66
- zweites Greifprofil
- 68
- dritter Greifbereich
- 69
- drittes Greifprofil
- 70
- Antriebseinheit
- 71
- Montagende
- 72
- Antriebsende
- 73
- Linearführung
- 80
- Probenbehälterträger
- 81
- Grundkörper
- 82
- Aufnahmetasche
- 83
- Inspektionsaussparung
- 84
- Angriffslasche
- 90
- Zentrifuge
- 91
- Zentrifugenbecher
- 95
- Handhabungs-Vorrichtung
- 96
- Förderer
- 97
- Ladestation
- 98
- Entladestation
- 99
- Gehäuse
- 100
- Probenbehälter
- 101
- Deckel
- 200
- Roboter
- 201
- Roboterarm
- 300
- Roboter
- A
- Eingangsspeicherbereich
- B
- erster Zwischenspeicherbereich
- C
- zweiter Zwischenspeicherbereich
- D
- dritter Zwischenspeicherbereich
- E
- vierter Zwischenspeicherbereich
- F
- Zentrifugierbereich
- G
- Entdecklungsbereich
- H
- fünfter Zwischenspeicherbereich
- I
- sechster Zwischenspeicherbereich
- L
- siebter Zwischenspeicherbereich
- K
- Ausgangsspeicherbereich
- Z
- Zentralbereich
- E1
- Ringebene
- L1
- Längsachse
- R1
- Aufnahmeraum
- R2
- Einführbereich
- M1
- Mittelpunkt
- LR
- Längsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009015111 A1 [0123]