连接结构的制作方法

1.本发明涉及根据权利要求1的一般概念的在离心机转子与离心机马达的驱动轴之间的连接结构。


背景技术：

2.在离心机、特别是实验室离心机中使用离心机转子，以通过利用质量惯性将在其中进行离心的样品的成分分离。使用越来越高的旋转速度来实现高分离率。实验室离心机是离心机转子有利地以至少3,000转每分钟、优选地以至少10,000转每分钟、特别地以至少15,000转每分钟进行操作的离心机，并且通常布置在工作台上。为了能够将其布置在工作台上，实验室离心机的外形尺寸特别地小于1m
×
1m
×
1m，因此实验室离心机的安装空间受到限制。有利地，单元深度被限制为最大70cm。然而，形成为立式离心机的实验室离心机也是已知的；也就是说，它们的高度在1m至1.5m之间，使得它们可以布置在房间的地板上。
3.这样的离心机用于医学、制药、生物和化学领域。
4.待离心的样品储存在样品容器中并且这样的样品容器借助于离心机转子被旋转地驱动。在此过程中，离心机转子通常设置成借助于由电动马达驱动的竖向驱动轴进行旋转。离心机转子与驱动轴之间的联接通常借助于离心机转子的毂进行。
5.存在根据应用而使用的不同的离心机转子。由此，样品容器可以直接容纳样品，或者，容纳样品的单独的样品容纳器插入样品容器中，使得能够在一个样品容器中同时对大量样品进行离心。通常，离心机转子以固定角转子和摆出转子等形式为人所知。
6.不管离心机转子的类型如何，这样的离心机转子与离心机马达的驱动轴之间的连接结构——其确保在离心机的操作期间相应的离心机转子在驱动轴上的锁定——在很大程度上是通用的，这使得可以在同一离心机中使用不同类型的离心机转子，而没有任何问题。
7.这种连接结构通常形成为使得在离心机转子和轴之间存在螺纹连接，由此可以建立高度安全且耐用的连接。需要钥匙来锁定及释放连接；如此就可以操作螺纹连接。这种连接结构的缺点在于：使用钥匙，就存在可能被遗失的额外元件；此外，单手操作是不可能的。
8.然而，使用允许单手操作的自动锁现今也是已知的。例如，该系统由位于an der unteren50,37520osterode am harz的sigma laborzentrifugen gmbh公司以的名称销售。然而，该系统的缺点是，作用在偏心元件上的离心力会复杂地重新定向至联接元件，这在锁定及解锁中会非常容易出错，最终使这种联接装置的操作在日常使用中变得不安全。此外，没有向用户反馈锁定已经发生，使得用户不知道实际的操作安全性。


技术实现要素：

9.因此，本发明的目的是至少部分地克服这些缺点。优选地，使不需要额外工具的单手操作成为可能。特别地，连接结构将以始终确保锁定的方式来构造，由此不会发生锁定元
件的卡顿或阻挡。
10.该目的通过根据权利要求1的连接结构来实现。有利的进一步改进在从属权利要求中以及在以下结合了附图的描述中指出。
11.就发明人而言，认识到的是，该目的可以在驱动轴和离心机转子这两个元件中的一者上存在致动装置并且该致动装置使得锁定机构可释放的情况下以非常简单的方式实现，因为这实现真正的单手操作并且致动装置还有效地防止锁定元件的卡顿或类似情况。
12.根据本发明的离心机转子与离心机马达的沿轴线延伸的驱动轴之间的连接结构，其中，第一锁定元件设置在离心机转子和驱动轴的元件中的一者上，并且第二锁定元件设置在离心机转子和驱动轴的元件中的另一者上，其中，第一锁定元件在连接的锁定状态中与第二锁定元件接合，并且在解锁状态中与第二锁定元件断开接合，其特征在于，在离心机转子和驱动轴的元件中的一者上存在致动装置，该致动装置的致动导致第一锁定元件与第二锁定元件断开接合，由此离心机转子能够从驱动轴移除。
13.在有利的进一步改进中提出，第一锁定元件是杠杆。这使得锁定特别容易管控。如果杠杆的杠杆臂可以在平行于轴线的平面中移动，则连接结构可以形成得特别细。如果杠杆臂能够在包括轴线的平面中移动，则情况更是如此。在本文中，“杠杆臂”是指杠杆的进入与第二锁定元件锁定的状态中的部分。
14.在有利的进一步改进中提出，杠杆在未偏转的基本状态下设置成相对于轴线成锐角，该锐角有利地具有1
°
至20
°
的范围内的角度，优选地具有2
°
至15
°
的范围的角度，特别地具有3
°
至10
°
的范围内的角度，这是因为锁定机构随后形成为特别安全且易于致动。
15.在有利的进一步改进中提出，连接结构适应成使得杠杆能够在离心机转子旋转的第一操作状态(离心机转子和离心机马达连接，离心机转子旋转)下由于离心力而相对于离心机转子不旋转的第二操作状态(离心机转子和离心机马达连接，但离心机转子不旋转)偏转，其中，相对于第二操作状态的偏转有利地处于1
°
至5
°
的范围内，优选地处于1
°
至3
°
的范围内，特别地处于1
°
至2
°
的范围内。偏转处于该范围内意味着：对应于下限的至少一次偏转将由于离心力而出现，但这样做时，偏转对上限是受限制的；也就是说，偏转不会超过这样的上限。杠杆和第二锁定元件因此形成为能够由于离心力而偏转，但同时限制偏转。这可以例如通过下述方式变得可能：将杠杆配装在具有用于杠杆的径向止挡部的第二锁定元件上，然而，该径向止挡部相对于第二操作状态在径向方向上具有允许受限偏转的距离。这导致杠杆的自锁。
16.在有利的进一步改进中提出，杠杆设置在接头上。这使得杠杆功能在设计方面更容易实现。接头优选地形成为弹簧加载的，因为这提供了恢复力。接头也可以通过杠杆本身的弹性、弹簧加载设计来实现。
17.在有利的进一步实施方式中提出，第一锁定元件具有立于第二锁定元件上的支脚。因此，锁定是高度安全的并且可以长期重复。
18.在有利的进一步改进中提出，第一连接装置具有用作锁定辅助件的至少一个斜切面，其中，斜切面优选地平行于杠杆的纵向延伸部。这使得连接结构特别容易锁定，因为这意味着当离心机转子配装到驱动轴上时第一锁定装置不会存在障碍。
19.在另一有利的实施方式中提出，第一锁定元件在与第二锁定元件接合的方向上被预加载。这允许锁定自动发生，而不管离心机的操作状态。同时，预加载也可以用作致动装
置的预加载，然而，其中，优选地为致动装置提供单独的预加载。
20.在有利的进一步改进中提出，第一锁定元件设置在驱动轴上。这允许连接结构保持非常紧凑。有利地，接着提出，存在至少四个第一锁定元件，优选地存在六个第一锁定元件。这使得锁特别安全。
21.在有利的进一步改进中提出，第二锁定元件是离心机转子上的突出部，第一锁定元件在锁定状态下支撑在该突出部上。因此，连接结构被构造得特别简单。
22.在有利的进一步改进中提出，致动装置具有用于第一锁定元件的配对接触表面的接触表面，其中，接触表面和配对接触表面的两个表面中的一者在致动装置的致动方向上具有倾斜路线，至少在连接结构的锁定状态下在致动装置的致动方向上具有倾斜路线，使得致动装置的致动导致第一锁定元件枢转。这使得解锁特别容易实现。
23.在有利的进一步改进中提出，配对接触表面在锁定状态下以相对于轴线的方向倾斜的方式伸延。例如，这使得对设置在接头上的杠杆进行解锁变得非常容易。接触表面则优选地在轴线方向上是直的，但也可以具有斜面，然而，斜面的尺寸必须设定成使得当致动装置在致动方向上移位时，在第一锁定元件上施加解锁力。
24.在有利的进一步改进中提出，第一锁定元件和第二锁定元件具有在连接结构的锁定状态下相互抵靠并实现锁定的接触表面，其中，这样的接触表面相对于绕轴线的径向表面倾斜。这允许当离心机转子被推动到驱动轴上时，锁定状态提前接合，使得离心机转子与驱动轴之间的竖向间隙被最小化。
25.在有利的进一步改进中提出，致动装置形成为逆着致动方向被预加载的按钮。这使得解锁特别容易且符合人体工程学。
26.在有利的进一步改进中提出，致动装置存在于离心机转子上。由此，驱动轴可以被设计得紧凑。然而，替代性地，致动装置也可以存在于驱动轴上。
27.在有利的进一步改进中提出，连接结构提供卡扣连接，其中，在被设计为可释放的卡持连接的框架内发生锁定。这使得锁定机构特别安全，并且用户可以听到锁定机构卡扣到位的声音，从而非常容易验证所提供的安全性。
附图说明
28.本发明的特征和进一步的优点将在下面结合附图从优选的示例性实施方式的描述中变得明显。因此，仅示意性地示出了以下内容：
29.图1为在第一优选实施方式中处于解锁及分离状态的根据本发明的连接结构的截面图，
30.图2为处于锁定状态的根据图1的连接结构的截面图，
31.图3为处于解锁状态的根据图1的连接结构的截面图，
32.图4为根据图1的连接结构的离心机转子的毂的截面立体图，
33.图5为根据图1的连接结构的离心机转子的驱动轴的立体图，
34.图6为根据图1的连接结构的详细截面图；以及
35.图7为具有根据图1的根据本发明的连接结构的实验室离心机。
具体实施方式
36.在图1至图6中，根据本发明的连接结构10在优选实施方式中以各种视图示出。
37.可以看出，在离心机转子12(仅部分示出)与离心机马达(未进一步示出)的驱动轴14(仅部分示出)之间的连接结构10具有作为第一锁定元件的八个弹簧元件16，所述八个弹簧元件16设置在共用的弹簧冠部18上。
38.该弹簧冠部18借助于螺栓20同轴地螺栓连接至驱动轴14，使得弹簧元件16等距地从驱动轴14的筒形部段22延伸。因此，弹簧元件16具有形成支脚26的突出部24，在图6所示的弹簧元件16的松弛状态下，支脚26的基部28相对于关于轴线w的径向平面倾斜。此外，突出部24具有斜切面30，该斜切面30相对于相应弹簧元件16的纵向延伸部倾斜。
39.弹簧元件16通过接头32连接至弹簧冠部18，接头32允许支脚26朝向轴线w弹性可逆地位移。为了提供弹性，弹簧元件16与弹簧冠部18成一体并且例如由热塑性塑料或弹簧钢制成。
40.弹簧元件16因此形成用作第一锁定元件的杠杆臂，第一锁定元件形成为经由相应的接头32而相对于弹簧冠部18枢转。
41.径向延伸的台阶部36位于驱动轴14的筒形部段22与锥形部段34之间的过渡部处，台阶部36的径向深度至少对应于支脚26的径向宽度，使得支脚26可以完全移动到锥形部段34的锥形轮廓的路线之上或之后。
42.离心机转子12的毂38具有用于驱动轴14的接纳空间39，该接纳空间39结合有内六角部40，内六角部40与驱动轴14的对应的外六角部42相对应并用于传递扭矩。优选地，这种内六角部40由比毂38硬的材料制成并且固定在该毂38中、例如拧入或收进该毂38中。
43.扭矩从驱动轴14到离心机转子12的传递因此经由强制锁定连接部40、42进行。作为所示的六角部设计的替代方案，也可以存在另一种多边形设计(例如八边形设计)，或者，强制锁定连接部可以通过舌
‑
槽连接部或者也可以通过驱动销
‑
槽连接部或允许扭矩传递的其他强制锁定连接部来实现。
44.毂38还包括内锥形部44，内锥形部44对应于驱动轴14的锥形部段34并且用于提供离心机转子12在驱动轴14上的完美对准配合以及摩擦配合。这样的内锥形部44融合到内筒形部46中，内筒形部46的直径至少等于台阶部36的外径，但优选地更大，其中，内筒形部46的直径小于弹簧元件16的处于松弛状态的支脚26的外径。
45.此外，在内筒形部46上方，存在环形台阶部48，环形台阶部48在径向外侧由竖向边缘50界定，竖向边缘50属于围绕台阶部48的周向凸起部52。该台阶部48形成第二锁定元件。边缘50围绕出一内径，该内径仅略大于处于松弛状态的支脚26的外径。这确保了安全锁定，同时仍允许突出部24在弹簧元件16突然松弛期间撞击边缘50。
46.此外，毂38在凸起部52上方具有筒形腔54，筒形腔54在顶部处由盖状封闭元件56界定。在这种可以拧入到毂38中的封闭元件56中例如存在开孔58，致动元件60以可滑动地移位的方式容纳在该开孔中。
47.致动元件60具有呈按钮62形式的本体62，本体62在其下部部段中具有环圈64，该环圈64径向向外突出并且在致动元件60的未受压状态下搁置在封闭元件56上。
48.凸起部52径向向外融合到凹部66中。螺旋弹簧68一方面设置在这样的凹部66中并且另一方面设置在本体62相对于环圈64突出的部段69与腔54的外周之间，并且使致动元件
60在向上方向上、即逆着致动元件60的致动方向b预加载。螺旋弹簧68由此提供致动元件60从被致动状态到未被致动状态的自动返回。
49.该连接结构10现在如下运作：
50.在图1所示的状态下，离心机转子12被布置为，其毂38在离心机马达的驱动轴14上。由此，弹簧元件16的突出部24借助于斜切面30而与毂38的锥形部段44接触，其中，斜切面30和锥形部段44因此提供锁定辅助件，因为它们防止突出部24倾斜或卡持在毂38上。
51.同时，通过使毂38进一步稳定地移位到驱动轴14上，弹簧元件16向内移位到它们可以进入内筒形部46的程度，其中，在极端情况下，弹簧元件16可以摆动直到筒形部段22中，使得支脚26可以完全移位到锥形部段34和台阶部36的锥形轮廓的路线之上或之后。
52.在毂38已经在驱动轴14上被推动到突出部24不再与内筒形部46接触的程度之后，弹簧元件16可以松弛，其中，突出部24由于它的预加载而自行向外移位，直到突出部24与边缘50接触为止。由此，支脚26搁置在台阶部48上，使得驱动轴14不能再从毂38中拉出。由于作用的离心力，具有支脚26的弹簧元件16在操作期间相对于轴线w被径向向外驱动，使得这种锁定机构在操作期间自锁。
53.在图6中，可以看出，突出部48具有与支脚26的基部28的斜面相对应的斜面。这允许支脚26在将离心机转子12推动到驱动轴14上的过程中提前移动，使得防止支脚26与突出部48之间过大的竖向间隙，从而防止毂38在驱动轴14上的竖向“晃动”。
54.当弹簧元件16突然松弛时，突出部24撞击边缘50，引起可清晰听见的咔嗒声，这清楚地向用户发信号告知毂38与驱动轴14之间已经牢固地锁定(参见图2和图6)。
55.更具体地，在图1所示的未偏转的基本状态下，杠杆臂16中的每个杠杆臂16设置成相对于轴线(w)成锐角，其中，该角度为α＝5
°
。在图2所示的锁定状态下，该角度也为α＝5
°
，其中，该角度在操作期间由于作用的离心力而增加至7
°
，结果，锁定机构在操作期间自锁，并且在图3所示的解锁状态下，该角度α＝1
°
。这使得锁定机构特别安全且易于操作，并且咔嗒声可靠地表示出锁定。
56.为了释放锁定机构，必须使按钮62在致动方向b上(即向下)移位。结果，本体62的相对于环圈64突出的部段69上的接触表面72——该接触表面72在轴线w的方向上伸延——与设置在弹簧元件16上并因此相对于轴线w以一角度伸延的配对接触表面74接触(参见图3，出于绘图相关原因，弹簧元件16朝向驱动轴14的筒形部段22的向内枢转此处未示出，但实际上已发生)。
57.随着按钮62在致动方向b上被进一步下压，配对接触表面74抵靠接触表面72滑动，由此，力施加在弹簧元件16上，通过该力，支脚26径向向内移位，直到支脚26能够完全移位到锥形部段34的锥形轮廓的路线之上或之后为止。结果，支脚26不再搁置在台阶部48上并且毂38可以从驱动轴14中拉出，其中，按钮62在其释放之后在螺旋弹簧68的驱动下向上滑动，直到环圈64搁置在封闭元件56上为止(见图1)。
58.还可以看出，开孔58包括具有锥形斜面的部段76，该部段76对应于致动元件60的锥形配对部段78。结果，当致动元件60通过螺旋弹簧68逆着致动方向b移位时，有效地防止致动元件60的倾斜。
59.尽管第一锁定元件16已被描述为具有突出部24和由此形成的支脚26的杠杆臂16，但这仅包括一种可能的示例性设计。弹簧元件16也可以形成为没有突出部24和支脚26。这
在弹簧元件16由弹簧钢制成的情况下是有利的，因为此时突出部24和支脚26的设计与没有这些元件的设计相比在制造方面更加复杂。与第二锁定元件48的锁定于是会通过杠杆臂16的笔直延伸端部(未示出)非常简单地实现。
60.图7示出了配备有根据本发明的连接结构10的实验室离心机100。
61.可以看出的是，这种实验室离心机100以通常的方式形成，因此具有壳体102和用于封闭离心容器110的盖108，在壳体102的前侧部104处设置有控制面板106。外摆转子12作为可以由离心机马达的驱动轴(均未示出)驱动的离心机转子设置在离心机容器110中。
62.尽管上面示出了弹簧元件16用在驱动轴14上的示例，但也可以使用设置在毂中的弹簧元件。
63.此外，致动元件60也不一定必须设置在离心机转子12的毂38上；致动元件60也可以设置在驱动轴14上。
64.从前述说明中已经变得清楚的是，本发明提供了实验室离心机100的驱动轴14与离心机转子12之间的连接结构10，该连接结构10允许不需要任何额外工具的单手操作。就此，连接结构10构造成使得始终确保锁定状态16、48，其中，锁定元件16、48不会发生卡顿或阻挡。此外，用户通过可清晰听见的咔嗒声接收到对锁定状态16、48的可靠指示。
65.除非另有说明，否则本发明的所有特征可以自由组合。此外，除非另有说明，否则在对图的说明中描述的特征可以与作为本发明的特征的其他特征自由组合。将示例性实施方式的单个特征限制为与示例性实施方式的其他特征的组合并不是明确的意图。此外，还可以将主题的特征重新阐述为方法特征，并且将方法特征重新阐述为主题的特征。这样的重新阐述因此被自动公开。
66.附图标记列表
67.10
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依据第一优选实施方式的根据本发明的连接结构
68.12
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离心机转子
69.14
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驱动轴
70.16
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第一锁定元件、弹簧元件、杠杆臂
71.18
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弹簧冠部
72.20
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螺栓
73.22
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驱动轴的筒形部段
74.24
ꢀꢀꢀꢀꢀ
突出部
75.26
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支脚
76.28
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基部，第一连接元件16的接触表面
77.30
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斜切面
78.32
ꢀꢀꢀꢀꢀ
接头
79.34
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驱动轴14的锥形部段
80.36
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径向伸延的台阶部
81.38
ꢀꢀꢀꢀꢀ
离心机转子12的毂
82.39
ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动轴14的接纳空间
83.40
ꢀꢀꢀꢀꢀ
毂38的内六角部
84.42
ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动轴14的外六角部
85.44
ꢀꢀꢀꢀꢀ
毂38的内锥形部
86.46
ꢀꢀꢀꢀꢀ
毂38的内筒形部
87.48
ꢀꢀꢀꢀꢀ
环形台阶部、第二锁定元件、第二连接元件48的接触表面
88.50
ꢀꢀꢀꢀꢀ
竖向边缘
89.52
ꢀꢀꢀꢀꢀ
周向凸起部
90.54
ꢀꢀꢀꢀꢀ
毂38的筒形腔
91.56
ꢀꢀꢀꢀꢀ
盖状封闭元件
92.58
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开孔
93.60
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致动元件
94.62
ꢀꢀꢀꢀꢀ
按钮、致动元件60的本体
95.64
ꢀꢀꢀꢀꢀ
环圈
96.66
ꢀꢀꢀꢀꢀ
凹部
97.68
ꢀꢀꢀꢀꢀ
螺旋弹簧
98.69
ꢀꢀꢀꢀ
本体62的相对于环圈64突出的部段
99.72
ꢀꢀꢀꢀ
接触表面
100.74
ꢀꢀꢀꢀ
配对接触表面
101.76
ꢀꢀꢀꢀ
开孔58的具有锥形斜面的部段
102.78
ꢀꢀꢀꢀ
致动元件60的锥形对应部段
103.100
ꢀꢀꢀ
实验室离心机
104.102
ꢀꢀꢀ
壳体
105.104
ꢀꢀꢀ
壳体102的前侧部
106.106
ꢀꢀꢀ
控制面板
107.108
ꢀꢀꢀ
盖
108.110
ꢀꢀꢀ
离心机容器
109.α
ꢀꢀꢀꢀ
杠杆16与轴线w之间的角度
110.b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
致动元件60的致动方向
111.w
ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴线