[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für eine Laborzentrifuge entsprechend
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
[0002] Laborzentrifugen sind in der Regel mit auswechselbaren Rotoren ausgerüstet, die in
umfangsseitig angeordneten Aufnahmen wiederum auswechselbare Trenngefäße tragen, die
jeweils mit dem, durch Zentrifugalkräfte in seine Bestandteile zu zerlegenden Stoffgemisch
befüllt sind. Hierbei kommen auch eine Vielzahl unterschiedlicher Trenngefäße zum
Einsatz, die sich in ihrer Gestalt, jedoch auch hinsichtlich ihrer Masse unterscheiden.
Entsprechend der unterschiedlichen Beschaffenheit der einzusetzenden Rotoren gelten
für diese unterschiedliche zulässige Höchstdrehzahlen, welches im Rahmen des Zentrifugenantriebs
berücksichtigt werden muß. Laborzentrifugen sind aus diesem Grunde mit Systemen zur
automatischen Rotoridentifikation ausgerüstet, welche ein Erkennen des jeweiligen
Rotortyps und damit dessen jeweils rotorspezifischer Höchstdrehzahl ermöglichen, um
insoweit Bedienfehler mit den damit verbundenen Gefahrensituationen zu vermeiden.
Diese Systeme bestehen aus einem, an dem Rotor angebrachten Informationsträger, durch
den die jeweils rotorspezifischen Betriebsdaten kodiert sind und einer Einrichtung
zur Rotoridentifikation, die zum Lesen dieser Betriebsdaten bestimmt ist.
[0003] Die Festlegung der zulässigen Höchstdrehzahl nach Maßgabe lediglich des jeweils eingesetzten
Rotortyps ist jedoch unvollständig. Denn es kommen durchaus Trenngefäße zum Einsatz,
die aufgrund ihrer hohen Masse weitere Drehzahleinschränkungen erforderlich machen,
um das Trenngefäß selbst, seine Aufhängung bzw. Befestigung in der Rotoraufnahme und
auch den Rotor vor mechanischen Überlastungen zu schützen. Durch die Trenngefäße als
solche bedingte weitere Drehzahlreduzierungen muß der Benutzer der Laborzentrifuge
manuell eingeben, wobei naturgemäß Bedienfehler nicht auszuschließen sind.
[0004] Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Rotor der eingangs bezeichneten Gattung in
einfacher Weise mit Hinblick auf seine Betriebssicherheit hin auszugestalten. Gelöst
ist dies Aufgabe bei einem solchen Rotor durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils
des Anspruchs 1.
[0005] Erfindungswesentlich ist hiernach, daß durch eine bestimmte Gestaltung der Aufnahmen
des Rotors, die jeweils trenngefäßspezifisch eingerichtet sind bzw. einrichtbar sind,
der Informationsträger des Rotors zwangsläufig mit den, auf die jeweils eingesetzten
Trenngefäße hin zugeschnittenen Betriebsdaten kodiert ist, d.h. insbesondere der für
den Rotor einschließlich der eingesetzten Trenngefäße geltenden Höchstdrehzahl. Über
die ohnehin vorhandene Einrichtung zur Rotoridentifikation wird diese Höchstdrehzahl
der Steuerung des Zentrifugenantriebs übertragen. Indem die Aufnahmen trenngefäßspezifisch
eingerichtet sind, wird zugleich verhindert, daß versehentlich in einer Aufnahme ein
Trenngefäß eingesetzt wird, welches aus Sicherheitsgründen nur mit einer niedrigeren
als der jeweils kodierten zulässigen Höchstdrehzahl betrieben werden darf. Indem erfindungsgemäß
über die Einstellung einer bestimmten Aufnahmeform entweder nur bestimmte, individuell
vorgebbare Trenngefäße oder Gruppen von Trenngefäßen in eine Aufnahme einsetzbar sind,
die der dieser Aufnahmeform entsprechenden, durch deren Einstellung kodierten Höchstdrehzahl
entsprechen, jedoch auch durch die zwangsläufige Verknüpfung der Einstellung einer
bestimmten Aufnahmeform mit der dieser entsprechenden Kodierung des Informationsträgers
des Rotors werden die gefährlichen Folgen von Bedienfehlern praktisch ausgeschlossen,
da ein versehentliches Einsetzen eines für die jeweils kodierte Höchstdrehzahl nicht
geeigneten Trenngefäßes ausgeschlossen ist, welches in einfachster Weise durch geometrische
Kriterien erreichbar ist und dadurch, daß mit der Veränderung der Aufnahmeform zwangsläufig
eine Veränderung der jeweils kodierten Höchstdrehzahl verknüpft ist. Vorausgesetzt
wird somit lediglich, daß jeder eingestellten Aufnahmeform bestimmte Betriebsdaten
entsprechen, die durch Einstellung der Aufnehmeform unmittelbar mittels des genannten
Informationsträgers in einer, für die Einrichtung zur Rotoridentifikation maschinell
lesbaren Weise kodiert werden.
[0006] Im Regelfall sind entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 sämtliche Aufnahmen
des Rotorgrundkörpers gleich beschaffen und können nur gemeinsam in gleicher Weise
verändert werden. Soweit dies mit auftretenden Unwuchten vereinbar ist, können jedoch
durchaus auch unterschiedliche Trenngefäße in die Aufnahmen eingesetzt werden. Eine
unzulässige Unwucht führt jedoch in jedem Fall zum Abschalten der Zentrifuge.
[0007] Die Merkmale des Anspruchs 3 sind beispielhaft auf eine konstruktive Ausbildung des
Informationsträgers des Rotors sowie der Einrichtung zur Rotoridentifikation gerichtet.
Im Regelfall werden die zum Betrieb der Laborzentrifuge erforderlichen Betriebsdaten
durch eine bestimmte Anordnung magnetisch oder optisch wirksamer Elemente kodiert
und es ist die Einrichtung zur Rotoridentifikation demzufolge als magnetisch oder
optisch wirksamer Sensor ausgebildet. Die genannten optisch oder magnetisch wirksamen
Elemente sind vorzugsweise auswechselbar angeordnet, so daß in einfacher Weise eine
Änderung der Kodierung möglich ist. Erfindungswesentlich ist hierbei, daß die Anordnung
der genannten Elemente mit der Einstellung einer bestimmten Form der Aufnahme des
Rotors verbunden ist, um die Verknüpfung zwischen einer Aufnahmeform und der Kodierung
der genannten Betriebsdaten herzustellen.
[0008] Die Merkmale der Ansprüche 4 bis 7 sind auf eine konstruktiv einfach zu realisierende
Ausbildungsform der Verknüpfung von Aufnahmeform einerseits und Kodierung des genannten
Informationsträgers andererseits gerichtet. Es ist hiernach wenigstens eine, als scheibenförmiger
Grundkörper ausgebildete Kulisse vorgesehen, an der Verriegelungslaschen angeformt
sind, die in die einzelnen Aufnahmen des Rotors hineinreichen. Die Kulisse ist in
geeigneter Weise an dem Rotor befestigt und eine Einstellung der Aufnahmeform wird
durch die geometrische Gestaltung der Verriegelungslaschen in Abhängigkeit von beispielsweise
den Konturen der eingesetzten Trenngefäße erreicht. Insbesondere durch Staffelung
mehrerer Kulissen und damit Verriegelungslaschen sind nahezu beliebige geometrische
Formen von in die jeweilige Aufnahme eingreifenden Strukturen herstellbar, die an
bestimmte Formen von Trenngefäßen angepaßt sind, um die gewünschte Anzahl unterschiedlicher
Aufnahmeformen bereitstellen zu können. Mit der Kulisse in fester, jedoch auswechselbarer
Verbindung stehen die eingangs genannten magnetischen oder auch optischen Elemente,
so daß mit dem Einsetzen der Kulisse eine Kodierung des Informationsträgers zwangsläufig
verbunden ist. Diese Kodierung kann wiederum durch mehrere Kulissen, die miteinander
zusammenwirken, derart verändert werden, daß durch das Hinzufügen einer weiteren Kulisse
die Kodierung in einem definierten Sinne verändert wird. Der Betrieb der Laborzentrifuge
bei Entfernung der oder aller Kulissen sollte stets derart ausgelegt sein, daß dann
nur ein Betrieb mit der niedrigst möglichen Höchstdrehzahl möglich ist.
[0009] Die Merkmale des Anspruchs 8 sind auf eine alternative Lösung der eingangs dargelegten
Aufgabenstellung gerichtet. Wesentlich ist hiernach, daß jedes der Trenngefäße mit
maschinell lesbaren, jeweils trenngefäßspezifische Daten kodierenden Einrichtungen
ausgerüstet ist, die beim Einsetzen des Trenngefäßes in die jeweilige Aufnahme de
Rotors durch rotoreigene Leseeinrichtungen automatisch eingelesen und zur Kodierung
des Informationsträgers des Rotors benutzt werden. Es entfallen hierbei somit beispielsweise
formschlüssig wirksame Systeme, welche ein Einsetzen solcher Trenngefäße verhindern,
deren zulässige Höchstdrehzahl niedriger als die augenblicklich kodierte ist. Es kann
somit auch mit jeder Einsetzung eines Trenngefäßes eine automatisch ausgelöste Änderung
der Kodierung des Informationsträgers ausgelöst werden.
[0010] Gemeinsam ist allen Ausführungsformen der Erfindung jedoch, daß weitgehend von ohnehin
vorhandenen Einrichtungen, so der genannten Einrichtung zur Rotoridentifikation Gebrauch
gemacht wird, so daß Veränderungen im Sinne des Erfindungsgedankens praktisch nur
den Rotor betreffen.
[0011] Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnerischen
Darstellungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Rotors einer Laborzentrifuge in teilweise
geschnittener Darstellung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rotor entsprechend Pfeil II der Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Rotors einer Laborzentrifuge in teilweise
geschnittener Darstellung mit geänderter Kodierung;
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Rotor entsprechend Pfeil IV der Fig. 3;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer Laborzentrifuge in
teilweise geschnittener Darstellung;
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Rotor entsprechend Pfeil VI der Fig. 5.
[0012] Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 der Rotor einer Laborzentrifuge bezeichnet, der um
eine Achse 2 drehbar gelagert ist. Der Rotor 1 steht zu diesem Zweck mit einer, sich
in Richtung der Achse 2 erstreckenden Antriebswelle 3 in Schraubverbindung, die ihrerseits
in zeichnerisch nicht dargestellter Weise mit einem Motor in Verbindung steht. Mit
4 ist ein feststehender Gehäuseteil bezeichnet, der von der Antriebswelle 3 durchdrungen
wird.
[0013] Die Fig. 1 und 2 zeigen einen herkömmlich ausgebildeten Rotor, der - in gleichmäßiger
Umfangsverteilung - mit vier, untereinander gleich beschaffenen Gehängeplätzen 5 versehen
ist, welche - bezogen auf den scheibenartigen Grundkörper des Rotors 1 durch in der
Draufsicht U-förmige, radial außenseitig offene Ausnehmungen gebildet werden. Der
gezeigte Rotor ist somit als Schwenkbecherrotor ausgebildet und es sind mit 6 die
beiden, zum Einhängen jeweils eines Schwenkbechers bestimmten, zueinander koaxial
verlaufenden Einhängezapfen eines jedes Gehängeplatzes 5 bezeichnet.
[0014] Die einzelnen Gehängeplätze 5 nebst Einhängezapfen 6 sind derart bemessen, daß unterschiedliche
Typen von Schwenkbechern eingesetzt werden können. Lediglich beispielhaft zeigen die
Fig. 1 und 2 in diesem Zusammenhang in einander diametral gegenüberliegenden Einhängepositionen
einen Rundbecher 7 einerseits und einen Rechteckbecher 8 andererseits.
[0015] Diese Schwenkbecher sind in der eingehängten Position um die jeweiligen Achsen der
Einhängezapfen 6 schwenkbar.
[0016] Für jeden Rotor 1 gilt zunächst einmal eine jeweils rotorspezifische Höchstdrehzahl
und es ist der Rotor 1 zu diesem Zweck mit einer maschinell lesbaren, beispielsweise
den Rotortyp und die zulässige Höchstdrehzahl beinhaltenden Kodierung versehen. Diese
wird durch eine Anordnung von Magnetkörpern 9 gebildet, die in gleichmäßiger Verteilung
entlang eines, zu der Achse 2 koaxialen Teilkreises 10 angeordnet sind. Dieser Teilkreis
befindet sich auf der Unterseite eines Nabenabschnitts 11 des Rotors 1. Dem Magnetkörper
unmittelbar gegenüberliegend, und zwar durch das zugekehrte Gehäuseteil 4 gehalten
befindet sich ein magnetisch bzw. induktiv wirksamer Sensor 12, der zur Aufnahme einer
von der Anordnung der Magnetkörper 9 abhängigen, die obengenannten Informationen beinhaltenden
Impulsfolge geeignet ist. Praktisch kann die Kodierung über die Magnetkörper 9 in
vielfältiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Folge von Magnetkörpern
9 wechselnder Polarität, jedoch auch durch eine Folge von Magnetkörpern und Leerstellen
im Rahmen der Magnetkörperanordnung des Teilkreises 10. Auch können die Magnetkörper
9 gegebenenfalls auf mehreren, zueinander koaxialen Teilkreisen vorgesehen sein.
[0017] In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gilt für den Rundbecher 7 eine höhere zulässige
Höchstdrehzahl als für den Rechteckbecher 8. Die über den Nabenabschnitt 11 vorgenommene
Kodierung bezieht sich jedoch zunächst einmal auf eine feste zulässige Höchstdrehzahl.
Ist diese höchstzulässige Drehzahl beispielsweise mit derjenigen des Rundbechers 7
identisch, muß bei einem Einsetzen von Rechteckbechern 8 die Kodierung des Nabenabschnitts
11 dahingehend geändert werden, daß die zulässige Höchstdrehzahl nunmehr auf diejenige
der Rechteckbecher 8 eingestellt wird. Diese Einstellung kann bei herkömmlichen Rotoren
manuell vorgenommen werden und es wird zur Erläuterung dieses Vorgangs im folgenden
auf die Zeichnungsfiguren 3 und 4 Bezug genommen, in denen Funktionselemente, die
mit denjenigen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen, entsprechend beziffert sind. Die einzelnen
Magnetkörper 9 sind in zylindrischen Halterungen aufgenommen, die ihrerseits in durchgehende
Bohrungen 13 des Nabenabschnitts 11 eingesetzt sind. Diese Bohrungen 13 befinden sich
auf dem genannten Teilkreis 10 und erstrecken sich senkrecht zur Zeichenebene der
Fig. 4, somit parallel zu der Achse 2. Indem nunmehr durch Entfernung der genannten
Halterungen einzelne der Magnetkörper 9 entfernt werden, ändert sich die, über den
Sensor 12 aus der Folge der Anordnung der Magenetkörper lesbare Information, so daß
auf diese Weise eine geänderte, an die Rechteckbecher 8 angepaßte höchstzulässige
Drehzahl vorgebbar ist. Durch diese manuelle Änderung der Kodierung des Nabenabschnitts
11 wird somit eine rotor- und schwenkbecherspezifische Höchstdrehzahl vorgegeben,
welche derjenigen der Rechteckbecher 8 entspricht. Würde nunmehr bei unveränderter
Kodierung jedoch der Rotor 1 mit Rundbechern 7 betrieben werden, hätte dies einen
Leistungsverlust zur Folge, da in diesem Fall die höchstzulässige Drehzahl der Rundbecher
7 nicht ausgenutzt werden könnte.
[0018] Zur Vermeidung von Fehlbedienungen, insbesondere des Betriebs des Rotors 1 bei Drehzahlen
oberhalb derjenigen, für die die jeweils eingesetzten Schwenkbecher zulässig sind,
wird nunmehr erfindungsgemäß eine Kulisse 14 vorgeschlagen, die zusammen mit dem Rotor
1 mit der Antriebswelle 3 verschraubt ist. Die Kulisse 14 ist global als plattenartiges
Bauteil ausgebildet und trägt unterseitig an definierten Positionen des Teilkreises
10 Halterungen 15, die mit den genannten Magnetkörpern 9 bestückt sind. Diese Halterungen
15 können in geeigneten Positionen entlang des Teilkreises mit der Kulisse 14 - wie
an der Stelle 16 angedeutet - verschraubt sein. Eine Entfernung der Kulisse 14 hat
somit zur Folge, daß mit dieser auch die in den Bohrungen 13 befindlichen Halterungen
15 nebst Magenetkörpern 9 entfernt werden, so daß der, in den Fig. 3 und 4 dargestellte
Kodierungszustand hergestellt wird. Die Befestigung der Halterungen 15 an der Kullisse
14 erfolgt somit in einer, für die Darstellung einer Höchstdrehzahl spezifischen Weise,
welche im Ergebnis durch die Folge der Magnetkörper 9 entlang des Teilkreises 10 wiedergegeben
wird. Der Rotorantrieb, insbesondere dessen Steuerung ist hierbei dahingehend ausgelegt,
daß bei entfernter Kulisse 14 die Zentrifuge nur mit der niedrigstmöglichen zulässigen
Drehzahl betrieben werden kann, so daß insoweit zumindest ein Sicherheitsrisiko eliminiert
ist.
[0019] Die Kulisse 14 ist im peripheren Bereich mit Verriegelungslaschen 17 ausgerüstet,
die sich parallel zu der Achse 2 erstrecken und in einer charakteristischen Weise
in die Gehängeplätze 5 hineinragen. Die Kulisse 14 in Verbindung mit ihren Verriegelungslaschen
17 ist hierbei derart bemessen, daß bei montierter Kulisse 14 Rechteckbecher 8 nicht
in die Gehängeplätze 5 eingesetzt werden können, da dies durch die Verriegelungslaschen
17 räumlich verhindert wird. Eine weitere Funktion der Kulisse 14 neben derjenigen
eines Informationsträgers besteht somit darin, daß auf formschlüssigem Wege ein Einsetzen
bestimmter Typen von Schwenkbechern verhindert wird, wobei es sich um solche Schwenkbecher
handelt, deren höchstzulässige Drehzahl niedriger ist als diejenige, die durch ein
Montieren der Kulisse 14 vorgegeben ist. Durch diese Ausgrenzungsfunktion der Kulisse
14 wird somit ein bedeutender Beitrag zur Vermeidung von Bedienungsfehlern geleistet,
welche in einem Betrieb der Zentrifuge bei solchen Drehzahlen ansonsten bestehen würden,
die den eingesetzten Schwenkbechern nicht engepaßt wären.
[0020] Der Erfindungsgegenstand wurde anhand eines Schwenkbecherrotors vorgestellt. Sein
Prinzip ist naturgemäß bei sämtlichen Typen von Rotoren für Laborzentrifugen einsetzbar,
bei denen ein, durch Zentrifugalkräfte zu behandelndes Stoffgemisch in auswechselbaren
Gefäßen untergebracht ist, die in einen Rotor der gezeigten Art eingesetzt werden.
1. Rotor (1) für eine Laborzentrifuge mit einem, im Umfangsbereich mit Aufnahmen für
Trenngefäße versehenen, um eine Achse (2) antreibbaren Rotorgrundkörper, an dem ein,
Betriebsdaten des Rotors (1) kodierender Informationsträger angebracht ist, wobei
die kodierten Betriebsdaten zumindest die höchstzulässige Drehzahl des Rotors (1)
betreffen, mit einer Einrichtung zur Rotoridentifikation, die mit einer Steuerung
des Zentrifugenantriebs in Wirkverbindung steht und zum Lesen der kodierten Betriebsdaten
bestimmt und ausgestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Aufnahmen gestaltlich veränderbar ausgebildet sind, und zwar derart, daß
in eine bestimmte Aufnahmeform nur Trenngefäße mit definierter Gestaltung einsetzbar
sind,
- daß eine Änderung der Aufnahmeform mit der Maßgabe durchführbar ist, daß mit der
Änderung eine Änderung der kodierten Betriebsdaten verknüpft ist, insbesondere eine
Änderung der zulässigen Höchstdrehzahl und
- daß jeder eingestellten Aufnahmeform jeweils trenngefäßspezifische Betriebsdaten
des Rotors entsprechen, die durch den Informationsträger kodiert sind und durch die
genannte Einrichtung zur Rotoridentifikation maschinell lesbar sind.
2. Rotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß alle Aufnahmen des Rotorgrundkörpers gleich beschaffen sind und nur gemeinsam
in gleicher Weise veränderbar sind.
3. Rotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Betriebsdaten des Informationsträgers durch eine Folge induktiv bzw. magnetisch
oder optisch wirksamer Elemente kodiert sind und
- daß die Einrichtung zur Rotoridentifikation ein magnetisch oder optisch wirksamer
Sensor (12) ist, der an einem feststehenden Gehäuseteil (4) angeordnet ist.
4. Rotor (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Aufnahmen durch wenigstens eine Kulisse (14) gestaltlich veränderbar sind,
die mit dem Rotorgrundkörper austauschbar in Verbindung bringbar ist und
- daß die Kulisse (14) mit wenigstens einem Teil der genannten magnetisch oder optisch
wirksamen Elemente in fester, jedoch lösbarer Verbindung steht.
5. Rotor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Kulisse (14) als scheibenförmiger Grundkörper ausgebildet ist, an dem Verriegelungslaschen
(17) angeformt sind, die in die jeweilige Aufnahme hineinragen.
6. Rotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
- daß sich die Verriegelungslaschen (17) mehrerer gleichzeitig eingesetzter Kulissen
(17) zur trenngefäßspezifischen Gestaltung einer Aufnahme komplettieren.
7. Rotor (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
- daß sich die magnetisch oder optisch wirksamen Elemente mehrerer gleichzeitig eingesetzter
Kulissen zur trenngefäßspezifischen Kodierung der genannten Betriebsdaten komplettieren.
8. Rotor (1) für eine Laborzentrifuge, mit einem, im Umfangsbereich mit Aufnahmen für
Trenngefäße versehenen, um eine Achse (2) antreibbaren Rotorgrundkörper, an dem ein,
Betriebsdaten des Rotors (1) kodierender Informationsträger angebracht ist, wobei
die kodierten Betriebsdaten zumindest die zulässige Höchstdrehzahl des Rotors (1)
betreffen, mit einer Einrichtung zur Rotoridentifikation, die mit einer Steuerung
des Zentrifugenantriebs in Wirkverbindung steht und zum Lesen der kodierten Betriebsdaten
bestimmt und ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Trenngefäße mit maschinell lesbaren Einrichtungen zur Kodierung jeweils
trenngefäßspezifischer Daten ausgerüstet sind,
- daß der Rotorgrundkörper, insbesondere die genannten Aufnahmen mit Einrichtungen
zum Lesen der genannten trenngefäßspezifischen Daten ausgerüstet sind und
- daß die Einrichtung zum Lesen der trenngefäßspezifischen Daten mit dem Informationsträger
des Rotorgrundkörpers mit der Maßgabe in Wirkverbindung steht, daß die zum Betrieb
des Rotors erforderlichen Betriebsdaten erst nach Einlesen trenngefäßspezifischer
Daten komplettiert sind.