DE69207044T2 - Einfangvorrichtung und Gerät zum Aufhängen einer beliebigen Probe aus mehreren Proben - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung zum lösbaren Aufhängen von Gegenständen und eine Anwendung dieser Einrichtung auf eine Vorrichtung zum Wiegen von Proben, die einer kontrollierten bzw. gesteuerten Atmosphäre ausgesetzt sind.
• Es gibt mehrere herkömmliche Einrichtungen zum Aufhängen eines Gegenstands, wie beispielsweise eines Papierstreifens. Unter den üblichsten können Haken und Klemmen genannt werden. Bei einem automätisierten Aufhängungssystem für leichte Gegenstände, sind diese Einrichtungen schwierig auszuführen, weil die Kupplungs- und Entkupplungsbewegungen zu kompliziert sind. Bei einigen Anwendungen ist es wünschenswert, die Masseveränderungen von Proben zu bestimmen, die einer kontrollierten bzw. gesteuerten Atmosphäre ausgesetzt sind, welche beispielsweise eine kontrollierte Feuchtigkeit besitzt. Herkömmlicherweise wird eine Probe in einer luftdichten Kammer an einer Waage aufgehängt, die Kammer wird einer bekannten Feuchtigkeit ausgesetzt und die Massenänderungen werden von der Waage abgelesen.
• Im Fall, daß mehrere Proben getestet werden, kann eine gemeinsame luftdichte Kammer, die mit einer Waage für jede Probe ausgerüstet ist, nicht vorgesehen werden, weil die Waagen zu teuer sind. Zusätzlich ist beim Kuppeln und Entkuppeln von Proben ein manuelles Eingreifen notwendig zum Aufhängen der Proben an einer Waage mit herkömmlichen einfachen Einrichtungen, was es nicht gestattet, mehrere Proben in der Kammer zu plazieren und sie aufeinanderfolgend zu wiegen, ohne die Atmosphäre der Kammer zu beeinträchtigen, außer wenn komplizierte und schwerfällige Systeme vorgesehen werden, wie beispielsweise mit Handschuhen versehene Kästen, elektromagnetische Steuereinrichtungen oder Roboter. Daher wird herkömmlicherweise jede Probe individuell getestet, wäs zeitaufwendig und lästig ist.
• Ein Ziel der Erfindung liegt darin, eine einfache Vorrichtung vorzusehen zum Wiegen jeder Probe aus einer Anzahl von Proben, die in einer luftdichten Kammer mit einer kontrollierten Atmosphäre plaziert sind.
• Ein allgemeineres Ziel der Erfindung liegt darin, eine einfache Vorrichtung zum lösbaren Aufhängen einer Probe vorzusehen, welche ein leichtes Lösen ermöglicht.
• Ein weiteres allgemeines Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung vorzusehen um zu ermöglichen, jegliche Probe aus einer Anzahl von Proben in einer luftdichten Kammer plazierten Proben an einem Träger aufzuhängen und davon zu lösen.
• Eine Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: ein nicht-magnetisches, negatives bzw. weibliches Teil bzw. Aufnahmeelement, das eine Öffnung, die in einer Kupplungsoberfläche des Teils bzw. Elements endet, und einen Magneten aufweist, der in einer Ausnehmung in einer versetzten Position bezüglich der Kupplungsöffnung befestigt ist; und ein positives bzw. männliches Teil bzw. Einsteck-Element, welche einen Teil mit einem kreisförmigen Abschnitt aus einem ferromagnetischen Material aufweist, dessen Durchmesser größer ist als das geringste Maß der Öffnung, und wobei der Teil von dem Magneten gegen die Kupplungsoberfläche gezogen werden soll, während er in der Öffnung zentriert ist.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Teil mit dem kreisförmigen Abschnitt ein kugelförmiger bzw. sphärischer Teil und die Ausnehmung ist zylindrisch.
• Gemäß einem Ausführungbeispiel der Erfindung ist entweder das Aufnahme-Element oder das Einsteck-Element mit einer Feder mit dem Träger verbunden.
• Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung vor, zum Aufhängen irgendwelcher aus einer Vielzahl von Objekten bzw. Gegenständen an einem Träger. Der Träger ist entweder mit dem Aufnahme-Element oder mit dem Einsteck-Element gekuppelt. Die Vorrichtung weist folgendes auf: eine Drehplatte, die vertikal beweglich ist und Löcher in einem Kreis nahe ihres Randes bzw. ihrer Kanten aufweist; Kupplungselemente, die jeweils dem anderen Element aus Aufnahme-Element und Einsteck-Element entsprechen und in den Löchern aufgenommen sind ünd an denen die Gegenstände aufgehängt sind; und ein Anschlag, der an jedem der erwähnten anderen Elemente unter der Drehplatte befestigt ist.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Träger ein Arm bzw. Wiegeelement einer Waage.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Muster bzw. Proben einer Atmosphäre ausgesetzt, deren Feuchtigkeit gesteuert bzw. kontrolliert ist.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung folgendes auf: Mittel zum drehmäßigen Antrieb der Platte; Mittel zum Detektieren der Drehposition der Platte; und Mittel zum vertikalen Versetzen der Platte zwischen einer niedrigen, ungekuppelten Position und einer hohen gekuppelten Position.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung Mittel auf zum Heizen der gesteuerten bzw. kontrollierten Atmosphäre.
• Die oben genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele deutlich, wie sie in den beigefügten Figuren gezeigt sind, in denen:
• Fig. 1A und 1B ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigen, und zwar in gekuppelten bzw. entkuppelten Positionen;
• Fig. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufhängen irgendwelcher von mehreren Gegenständen an einem Träger unter der Verwendung der Kupplung seinrichtung gemäß Fig. 2; und
• Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zum Wiegen irgendwelcher von mehreren Mustern bzw. Proben, die einer gesteuerten bzw. kontrollierten Atmosphäre ausgesetzt sind, und zwar mit einer einzigen Waage.
• In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente.
• Die Fig. 1A und 1B zeigen die Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung, die zwei Teile aufweist, nämlich ein negativ bzw. weibliches Teil bzw. Aufnahme-Element 1 und ein positives bzw. männliches Teil bzw. Einsteck-Element 3. Das Aufnahmeelement 1 weist einen hohlen vertikalen Zylinder 5 aus einem nicht-magnetischen Material auf, in dem ein Permanentmagnet 7 in einer versetzten Position bezüglich des unteren Endes des Zylinders befestigt ist. Der Magnet kann in den Zylinder gepreßt oder geklebt sein. Der Zylinder ist an einem (nicht gezeigten) Träger gekuppelt, und zwar auf verschiedene mögliche Arten. Der obere Teil des Zylinders wird beispielsweise auf den Träger gepreßt oder in den Träger geklebt oder der obere Teil weist ein Außengewinde auf, das in den Träger geschraubt wird; es ist möglich, in den oberen Teil des Zylinders eine Stange zu schrauben, die an ihrem oberen Teil einen Haken aufweist, der Zylinder kann mittels eines Seils oder Kabels aufgehängt werden, der durch zwei diametral gegenüberliegende Löcher im oberen Teil des Zylinders hindurchgeht, etc.
• Das Einsteck-Element 3 weist eine flexible oder starre Stange 9 auf, die an ihrem unteren Ende mit einer Einrichtung zum Greifen eines Gegenstandes versehen ist, wie beispielsweise einem Haken, einem Gewinde oder jeglichen anderen geeigneten Mitteln. Eine Kugel 11 aus einem ferromagnetischen Material mit einem Durchmesser, der größer ist als das Innere des Zylinders 5, ist auf dem oberen Teil der Stange 9 befestigt. Die Stange kann in ein Loch der Kugel gepreßt oder geklebt sein, oder die Stange kann ein Außengewinde aufweisen, das in ein Innengewinde der Kugel geschraubt wird.
• Wie in Fig. 1B gezeigt ist, wird, wenn sich der Zylinder der Kugel 11 nähert, diese durch den Magneten angezogen und gegen das untere Ende des Zylinders 5 gedrückt, während sie in dem Innenteil des Zylinders zentriert wird. Die höchste Magnetkraft wird erhalten, wenn die Kugel 11 den Magneten kontaktiert. Diese Kraft kann vermindert werden, indem der Magnet 7 so weit angehoben wird, daß die Kugel 11 den Magneten nicht kontaktiert. Die Kraft kann erhöht werden durch Auswahl einer Kugel oder eines Magneten mit einem größeren Durchmesser oder durch einen längeren Magneten.
• Die Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung besitzt mehrere Vorteile. Diese Vorteile bildet eine Schwenkkupplung, die eine automatische Ausrichtung gewährleistet, wenn daran gezogen wird, beispielsweise wenn sie verwendet wird zum Aufhängen eines Gegenstands an einem Träger. Die Kupplungskraft ist begrenzt und einstellbar, was den Schutz des Trägers gewährleistet, wenn letzterer beispielsweise eine sehr empfindliche Waage ist.
• Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes praktisches Ausführungsbeispiel der Einrichtung von Fig. 1. Die Stange 9 ist dargestellt mit einem Haken 13 an ihrem unteren Ende. Die innere Kante bzw. der Innenrand des Zylinders 5 weist eine Fase bzw. Abschrägung 15 auf, um die Zentrierung der Kugel 11 und ihre Drehung zu erleichtern. Der Zylinder 5 ist an seinem (nicht gezeigten) Träger durch eine Feder 17 verbunden, welcher mit einer Achse 18 verbunden ist, die durch den oberen Teil des Zylinders hindurchgeht, was ein unbeabsichtiges Lösen der kugel 11 verhindert, wenn die Einrichtung Erschütterungen ausgesetzt ist. Die Feder 17 kann auch zwischen der Kugel 11 und dem auf zuhängenden Gegenstand angeordnet sein. Der obere Teil der Stange 9 weist einen Konus bzw. Kegel 19 auf, in den die Kugel eingesetzt ist.
• Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Aufhängen irgendwelcher aus einer Vielzahl von Gegenständen an einem Träger, wobei die Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird. Diese Vorrichtung weist eine Drehplatte 20 auf, die mit einem Antriebsmechanismus 22 mittels einer Achse 24 gekuppelt ist. Dieser Antriebsmechanismus ermöglicht, daß die Platte gedreht wird oder vertikal bewegt wird. Die Platte 20 weist konische bzw. verjüngte Löcher 25 auf, die kreisförmig nahe dem Umfang der Platte angeordnet sind. In jedem Loch 25 ist ein Einsteck-Element 3 aufgenommen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wobei der Konus 19 des Einsteck-Elements in dem Loch 25 zentriert ist. Auf jeder Stange 9 ist eine (Unterleg-) Scheibe 26 oder irgendein anderer, radial vorstehender Anschlag befestigt.
• Oberhalb der Radialposition, die dem Loch 25 entspricht, ist ein Aufnahme-Element 1 der Kupplungseinrichtung von Fig. 2 mit einem festen Träger 28 verbunden.
• Der Betrieb der Vorrichtung ist wie folgt. Die Platte 20 ist anfangs in einer niedrigen Position. Mittels der Antriebseinrichtung 22 wird die Platte rotiert, so daß das gewünschte Loch 25 mit dem Aufnahme-Element 1 ausgerichtet ist. Die Platte 20 wird dann in eine hohe Position bewegt, in der die Kugel 11 des in dem Loch 25 aufgenommenen Einsteck-Elements 3 gegen das Aufnahme- Element 1 gedrückt wird. Die Kugel haftet an dem Magneten des Aufnahme-Elements, und die Platte wird in eine mittlere oder Zwischenposition abgesenkt, in der der Konus 19 von dem Loch 25 ausreichend getrennt ist. Somit ist ein an dem Haken 13 dieses Einsteck-Elements 3 aufgehängter Gegenstand an dem Träger 28 befestigt und von der Platte 20 unabhängig.
• Um das Einsteck-Element 3 von dem Träger 28 zu trennen bzw. zu lösen, wird die Platte 20 in ihre niedrige Position abgesenkt, so daß wie gegen die Scheibe 26 des aufgehängten Einsteck-Elements 3 anstößt. Somit fällt dieses Einsteck-Element zurück und sein Konus 19 wird in dem Loch 25 zentriert.
• Fig. 4 zeigt eine Anwendung der Vorrichtung der Fig. 3 zum Wiegen von irgendwelchen von mehreren Mustern bzw. Proben 30, beispielsweise Papierstreifen, die jeweils an einem der Teile bzw. Elemente 3 aufgehängt sind und einer kontrollierten Atmosphäre ausgesetzt sind, beispielsweise einem Luft strom mit einem ausgewählten Feuchtigkeitsgrad und einer ausgewählten Temperatur. Die Vorrichtung von Fig. 3 sowie die Muster bzw. Proben sind in einer luftdichten Kammer angeordnet, die von einem vorzugsweise transparenten bzw. durchsichtigen vertikalen Zylinder 32 und oberen und unteren Platten 34 bzw. 36 begrenzt ist. Hier ist der Träger 28, mit dem das Aufnahme-Element 1 der Kupplungseinrichtung verbunden ist, ein Arm bzw. Wiege-Element einer Waage vorzugsweise einer elektronischen Waage, die auf der Platte 36 angebracht ist. Das Teil bzw. Element 1 ist mit der Waage 28 mittels eines Seils oder Kabels verbunden, das durch ein Loch 37 der Platte 36 hindurchgeht. Das Loch 37 steht, wie gezeigt ist, mit einer Öffnung 38 in Verbindung, die nach außen führt. Die Öffnung 38 gewährleistet eine vorzugsweise Evakuierung von Luftleckage von der Kammer durch das Loch 37, um zu verhindern, daß diese Leckage, die manchmal heiß und korrosiv ist, mit. der Waage 28 in Kontakt kommt.
• Die Muster- bzw. Probenhalteplatte 20 ist mit einer unteren Platte 40 gekoppelt, die in einer Basis bzw. einem Sockel 42 mit einer Achse 24 angeordnet ist, welche durch die untere Platte 34 hindurchgeht. Die untere Platte 40 weist an ihrem Umfang Positionsmarkierungen 44 entsprechend der Löcher 25 auf.
• Der Betrieb der Vorrichtung ist wie folgt. Die Musterbzw. Probenhalteplatte 20 wird durch einen Motor 46 gedreht, welcher in dem Sockel 42 angeordnet ist. Sobald eine Markierung 44 von einem Detektor 48 detektiert wird, wird die Drehung angehalten und ein Loch 25 liegt ungefähr dem Aufnahme-Element 1 der magnetischen Kupplungseinrichtung gegenüber. Ein Zylinder 50 wirkt auf die untere Platte 40, hebt dann die Probenhalteplatte 20 auf eine hohe Position, in der die Kugel 11 des Einsteck- Elements der Kupplungseinrichtung, die in dem Loch 25 angeordnet ist, gegen das Aufnahme-Element 1 gedrückt wird. Um eine genauere Drehposition der Platte zu erreichen, ist die Oberseite des Kolbens des Zylinders 50 verjüngt und ist in einem verjüngten, entsprechenden Loch 51 der Platte 40 aufgenommen.
• Um die Probe zu wiegen, wird der Luftstrom in der Kammer angehalten, um das Wiegen nicht durch eine Bewegung der Probe oder durch Leckagen aus dem Loch 37 zu beeinträchtigen, und die Platte 20 wird abgesenkt, wobei die Probe an der Waage aufgehängt bleibt. Die Platte 20 kann auf eine mittlere oder Zwischenposition abgesenkt werden. Vorzugsweise ist aber der Luftausstoß des Zylinders 50 langsam, was bewirkt, daß sich der Kolben langsam unter der Wirkung des Gewichts der beweglichen Anordnung absenkt, wobei das Wiegen während des Weges nach unten erreicht werden kann, bevor die Platte 20 die aufgehängte Probe löst oder entkoppelt.
• Wenn die Platte 20 die (Unterleg-)Scheibe 26 der Stange des Einsteck-Elements 3 erreicht, wird die Probe gelöst bzw. entkoppelt und der Konus 19 des Einsteck-Elements fällt zurück in sein Loch 25. Um die nächste Probe zu wiegen, wird die Platte 20 wieder in Drehung versetzt, bis der Sensor 48 die gewünschte Markierung 44 detektiert.
• Die Vorrichtung von Fig. 4 ist auch versehen mit einer Einrichtung zum Liefern von klimatisierter Luft, wobei die Einrichtung um die Achse 24 angeordnet ist. Diese Einrichtung weist eine obere Platte 52 und eine untere Platte 54 auf, die an der Platte 34 befestigt ist, und die Enden der drei äußeren 56, mittleren 58 und inneren 60, hohlen, konzentrischen Zylinder schließt. Die Zylinder 56 und 58 sind Zylinder, die klimatisierte Luft verteilen und sind als durchlöcherte oder gitterartige Zylinder ausgebildet.
• Die Kammer, die die Proben 30 enthält, wird entlang eines durch Pfeile dargestellten Pfades mit klimatisierter Luft versorgt. Die klimatisierte Luft kommt durch die Löcher in der Platte 54 zwischen den Zylindern 58 und 60 an und tritt in die Kammer ein, indem sie durch die Zylinder 58 und 56 hindurchgeht. Die klimatisierte Luft strömt dann zurück in dem Zylinder 60 durch die Löcher in der oberen Platte 52 und wird durch die Löcher in der unteren Platte 54 evakuiert. Zwischen den Zylindern 56 und 58 sind Heizwiderstände 62 vorgesehen, die beispielsweise ermöglichen, die Proben zur Bestimmung ihres Trockengewichtes zu trocknen.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen zur Verwendung mit einer Luftquelle mit elektronisch geregelter Feuchtigkeit, die von dem Anmelder entwickelt wurde. Somit kann die Anordnung der Vorrichtung gemäß der Erfindung und die Luftquel.le mit geregelter Feuchtigkeit vollständig von einem Computer gesteuert werden, welcher Gewichtsmessungen und Anzeigen von den Sensoren 48 speichert, die den Motor 46 und den Zylinder 50 steuern und die Feuchtigkeit des Luftstromes in der Kammer einstellt, und zwar in Stufen, die für eine ausreichende Zeitperiode eingehalten werden.
• Die Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung wurde anhand einer Aufhängung für Gegenstände beschrieben, ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt. Wie dem Fachmann deutlich ist, können verschiedene Abweichungen und Modifikationen gemacht werden, beispielsweise kann die Kugel 11 durch einen Zylinder ersetzt werden und die Ausnehmung für den Magneten kann rechteckig sein, um ein Scharnier anstatt einer Schwenkanordnung zu bilden.

Claims (8)

1. Kupplungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist:

- ein nicht-magnetisches, negatives bzw. weibliches Teil bzw. Aufnahme-Element (1), das eine Öffnung, die in einer Kupplungsoberfläche des Teils bzw. Elements endet, und einen Magneten (7) aufweist, der in einer Ausnehmung in einer versetzten Position bezüglich der Kupplungsöffnung befestigt ist; und

- ein positives bzw. männliches Teil bzw. Einsteck- Element (3), welches einen Teil mit einem kreisförmigen Abschnitt (11) aus einem ferromagnetischen Material aufweist, dessen Durchmesser größer ist als das geringste Maß der Öffnung, und wobei der Teil von dem Magneten gegen die Kupplungsoberfläche gezogen werden soll, während er in der Öffnung zentriert ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil mit dem kreisförmigen Abschnitt (11) ein kugelförmiger bzw. sphärischer Teil ist und wobei die Ausnehmung zylindrisch ist.

3. Vorrichtung gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das Aufnahme-Element oder das Einsteck- Element mittels einer Feder (17) mit einem Träger (28) verbunden ist.

4. Vorrichtung zum Aufhängen irgendwelcher aus einer Vielzahl von Objekten bzw. Gegenständen (30) an einem Träger (28), dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (28) entweder mit dem Aufnahme-Element oder mit dem Einsteck-Element gemäß Anspruch 1 gekuppelt ist, und daß die Vorrichtung folgendes aufweist:

- eine Drehplatte (20), die vertikal beweglich ist und Löcher (25) in einem kreis nahe ihres Randes bzw. ihrer Kanten aufweist;

- Kupplungselemente, die jeweils dem anderen Element aus Aufnahme-Element und Einsteck-Element gemäß Anspruch 1 entsprechen und in den Löchern (25) aufgenommen sind und an denen die Gegenstände (30) aufgehängt sind; und

einen Anschlag (26), der an jedem der erwähnten anderen Elemente unter der Drehplatte (20) befestigt ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Arm bzw. Wiege-Element (28) einer Waage ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Muster bzw. Proben (30) einer Atmosphäre ausgesetzt sind, deren Feuchtigkeit gesteuert bzw. kontrolliert ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist:

- Mittel (46) zum drehmäßigen Antrieb der Platte (20);

- Mittel (44, 48) zum Detektieren der Drehposition der Platte (20); und

- Mittel (50) zum vertikalen Versetzen der Platte (20) zwischen einer niedrigen, ungekuppelten Position und einer hohen, gekuppelten Position.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (62) zum Heizen der gesteuerten bzw. kontrollierten Atmosphäre aufweist.