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Antriebsvorrichtung für verstellbare Teile von Mikroskopen od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für verstellbare Teile von
Mikroskopen oder ähnlichen Geräten, insbesondere für einen an senkrechten Gleitführungen
verschiebbaren Auflegetisch von Mikroskopen.
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Es ist bekannt, den Auflegetisch von Mikroskopen freitragend an einer
senkrechten Gleitführung verschiebbar zu lagern und mittels eines für Grob- und
Feinverteilung - eingerichteten Getriebes -in unterschiedliche Höhenlagen einzustellen.
Solche Stellgetriebe weisen bisher eine komplizierte Ausführung auf, sind umständlich
und teuer und arbeiten in der Feinzustellung .nicht immer befriedigend, insbesondere
bei auftretender Abnutzung in den Lagerungen der Gleitführung und in den Einstellgetrieben:
Die Antriebsvorrichtung nach der Erfindung weist diese Nachteile nicht auf. Bei
ihrer Anwendung zum Verstellen des Auflegetisches von Mikroskopen kennzeichnet sich
die Erfindung dadurch, daß der Antrieb zum Verstellen des Auflegetisches längs seiner
senkrechten Gleitführung mittels eines über Führungsrollen auf eine Aufwickelvorrichtung
laufenden biegsamen Stehbandes erfolgt.
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Die Aufwickelvorrichtung für das Stellband weist vorzugsweise ein
für Grob- und Feinverstellung ausgebildetes Aufwickelgetriebe mit gesonderten Betätigungsmitteln
für die Grob- und Feinverstellung auf. Das Aufwickelgetriebe ist zweckmäßig auch
mit einer Vorrichtung für den Gewichtsausgleich der zu . verstellenden Teile und
mit einer mit dieser Vorrichtung zusammenwirkenden Reibungsbremse versehen.
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Um ein sehr feinfühliges Arbeiten der Antriebsvorrichtung zu sichern
und eine Beeinträchtigung durch Reibung oder Klemmung in den Führungen des zu verstellenden
Teils zu vermeiden, die insbesondere bei einem an senkrechten Gleitführungen freitragend
gelagerten Auflegetisch von Mikroskopen leicht eintreten, ist die Gleitführung des
Auflegetisches zweckmäßig mit an einem Träger angebrachten parallelen Führungsstäben
versehen, die vorzugsweise einen Rundquerschnitt aufweisen und denen als Gegenlager
je zwei geneigt zueinander angeordnete Führungsrollen zugeordnet sind. Diese Führungsrollenpaare
sind in ihren Neigungen und in ihrer Höhenlage in besonderer Weise so angeordnet,
daß sich die durch das Gewicht des freitragenden Auflegetisches bedingten Lagerdrücke
auf die Füh= rungsrollen verteilen, wobei eine zur Seitenführung dienende Führungsrolle
zweckmäßig zur seitlichen Druckübertragung beweglich gelagert und federnd vorgespannt
ist, damit kein seitliches Spiel in den Führungen eintreten kann. Die Zeichnung
zeigt ein Beispiel für die Ausführung des Mikroskopgetriebes nach der Erfindung,
und zwar zeigt F i g. 1 die Seitenansicht eines Mikroskops, das einen mit der Antriebsvorrichtung
nach der Erfindung verstellbaren Auflegetisch aufweist, F i g. 2 einen waagerechten
Schnitt durch das Gestell nach Linie A -A von F i g. 1.
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Gemäß F i g. 1 ist das Mikroskop mit einer schematisch dargestellten
Optik 2 versehen, deren. Okular 3 auch durch eine photographische Kamera, eine-Fernsehaufnahmekamera
od. dgl. ersetzt sein kann. Ein optisches Beleuchtungssystem. 4 mit einem Spiegel
5 ist im Mikroskopständer angeordnet, und ein Kondensator 6 mit zugeordnetem Stellknopf
7 ist an einer Tischführung 15 unter einem Auflegetisch 14. angebracht. Der Auflegetisch
14 weist eine Öffnung 8 für den Lichtdurchlaß auf, so daß ein auf den Tisch aufgelegtes
Objekt gesehen werden kann. Der Auflegetisch ist mit Vorrichtungen zum Bewegen des
Objektes in horizontaler Ebene versehen, die zur besseren Deutlichkeit in der Zeichnung
jedoch fortgelassen sind.
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Die Optik ist an einem Halter 10 angebracht, der am oberen Ende eines
!-förmigen Gestellteils 11 befestigt ist. Der Gestellteil weist eine Grundplatte
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und einen senkrechten Träger 13 auf, an dem die Tischführung
15 angebracht ist. In dieser Führung ist der Auflegetisch 14 verschiebbar. An dem
Träger 13 ist üblicherweise eine Schutzkappe befestigt, die die Tischführung und
das zugeordnete Getriebe gegen Staub und zufällige Beschädigung schützt, in F i
g. 1 aber gleichfalls fortgelassen ist.
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Die Tischführung 15 weist drei Lager auf, nämlich ein unteres Lager
_16 und zwei obere Lager 17 und 18, an denen drei aus Stahl gefertigte Rundstäbe
16a, 17a und 18a geführt sind. Das untere Lager 16 ist gegen die oberen Lager 17
und 18 in senkrechter Richtung versetzt, und die oberen Lager liegen zu beiden Seiten
des unteren Lagers. Die drei Rundstäbe 16a, 17a und 18a sind mittels eines rechtwinklig
zum Tisch angeordneten Halters 19 fest am Auflegetisch 14 angebracht und liegen
parallel zueinander. Die Grundplatte 12 weist einen Anschlag 20 -auf; der
eine zufällige Verlagerung -der Tischfüh= rung verhindert. Die Lager 16, 17 und=18
weisen mit Kugellagern ausgerüstete Führungsrollen auf. Das untere Lager 16 ist
V-förmig ausgebildet und mit zwei Führungsrollen 21 und 22 versehen, die an einem
Block 23 angebracht sind. Die Achsen der Führungsrollen liegen horizontal und sind
unter 45° gegen die durch die Achsen der Rundstäbe 16a, 17a und 18a gelegte Ebene
geneigt. Der Stab 16a stützt sich an den Umfangsflächen der Führungsrollen 21 und
22 ab. Das obere Lager 17 weist eine an seinem Halter 26 angebrachte Führungsrolle
24 auf, deren-' Achse horizontal und parallel zu der gemeinsamen Ebene der Rundstäbe
16a, 17a und 18a liegt. Ferner ist das Lager 17 mit einer zur seitlichen
Abstützung dienenden Führungsrolle 25 versehen, deren Achse horizontal liegt und
zur Achse der Führungsrolle 24 in einem Winkel von 60° geneigt ist. Der Rundstab
17a ist an den Führungsrollen 24 und 25 abgestützt. Das andere obere Lager
18 ist spiegelbildlich symmetrisch zum Lager 17 an einem Halter 29
angeordnet. Es weist eine Führungsrolle 27 auf, deren Achse horizontal und parallel
zur gemeinsamen Ebene der Achsen der Rundstäbe 16a, 17a und 18ä liegt, ferner eine
Führungsrolle 28, deren Achse horizontal und in einem Winkel von etwa 60° zur Achse
der Führungsrolle 27 liegt. Die Dreh-' achsen der Rollen 21, 22, 24, 25 und 27 sind
bezüglich des Trägers 13 ortsfest. Die Führungsrolle 28 ist am Halter 29 mit einer
abgefederten beweglichen Einspannung 30 jedoch so gelagert, daß sie sich um eine
senkrechte Achse geringfügig drehen kann, wobei sie durch die Abfederung gegen den
Rundstab 18 a gedrückt wird, so daß sie seitliches Spiel oder etwa entstehende Abnutzung
in der Tischführung ausgleichen kann.
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Der Auflegetisch 14 ist ziemlich schwer und übt daher durch sein Gewicht
einen Druck gegen die hinter der gemeinsamen Ebene der Rundstäbe 16a,
17a
und 18a liegende Fläche des Trägers 13 aus, so daß sich ein Drehmoment an den Lagern
ergibt. Die Führungsrollen 21 und 22 des unteren Lagers übertragen demgemäß auf
den Rundstab 16a einen Reaktionsdruck, der vom Träger 13 gegen den Rundstab 16a
gerichtet ist, während die Führungsrollen 24 und 27 der oberen Lager Reaktionsdrücke
in Richtung zum Träger 13 auf die Rundstäbe 17a und 18a übertragen. Diese Reaktionsdrücke
nehmen .das vorerwähnte Drehmoment auf. Die Führungsrollen 21, 22, 25 und 28 stützen
die Rundstäbe der Tischführung sowohl gegen die Führungsrollen 24 und 27 als auch
in der Querrichtung der Rundstäbe ab. Hierzu trägt insbesondere die abgefederte
Füh-@ rungsrolle 28 bei. Die Führungsrollen 24 und 27 verhindern überdies eine Drehung
des Auflegetisches um eine senkrechte Achse.
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Das Getriebe zur Bewegung des Auflegetisches relativ zum Gestellteil
12, 13 und zur Optik 2 ist in F i g. 1 dargestellt. Ein biegsames Stahlband 31,
das etwa 6 mm breit und 0,05 mm dick ist, ist an einem Ende 32 mit einer Schraube
33 an einem Ansatz 34 des Trägers 13 befestigt, und zwar auf der dem Tisch zugekehrten
Seite. Das Stahlband 31 läuft von dieser Befestigungsstelle aus- zunächst nach unten
um eine Rolle 35, die gemäß F i g. 1 bei 36 an der Seite des Halters 19 der Tischführung
gelagert ist. Von der Rolle 35 aus läuft das Stahlband 31 senkrecht nach oben über
eine Rolle 37 und von dort waagerecht zu einer Rolle 38. Die beiden Rollen 37 und
38 sind an einem Rollenhalter 39 gelagert, der am oberen Ende des Trägers 13 befestigt
ist. Von der Rolle 38 läuft das Stahlband dann nach unten zu einer Bandstellvorrichtung
41, die auf der dem Auflegetisch abgewendeten Seite des Trägers 13 befestigt ist.
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Die Bandstellvorrichtung 41 ist in F i g. 2 im waagerechten Längsschnitt
dargestellt. Sie ist in einen am Träger 13 befestigten Lagerblock
42 eingebaut. Das Stahlband 31 läuft hier auf eine Au£ wickelwehe 43, an
der es mit seinem Ende 44 mit einem Nietzapfen 45 befestigt ist. Die Aufwickelwelle
43 ist in dem Lagerblock 42 mit Kugellagern 46 und' 47 gelagert, die mit einer am
Lagerblock verschraubten Deckelplatte 48 gesichert sind. Das Stahlband 31 läuft
zwischen der Aufwickelwelle 43 und dem Träger 13 hindurch. Zum Anheben des Auflegetisches
wird die Welle 43 gemäß F i g.1 in Uhrzeigerrichtung gedreht. Hierfür ist die Aufwickelwelle
43 an einem Ende mit einem geriffelten Griffknopf 49 ver-. sehen. Die Tischführung
an den in Kugellagern laufenden Führungsrollen ist im wesentlichen reibungsfrei.
Damit der Tisch nicht unter Wirkung seines Gewichts niedersinken kann, ist gemäß
F i g. 1 eine Vorrichtung 51 für den Gewichtsausgleich vorgesehen, die mit einer
Reibungsbremse 52 (F i g. 2) zusammenwirkt. Diese Ausgleichvorrichtung weist ein
Stahlband 53 auf, das mit einem Ende an der Aufwickelwelle 43 befestigt ist. Das
Stahlband ist gegenläufig zum Stahlband 31 um die Welle gewickelt und läuft an der
dem Träger 13 abgekehrten Seite der Welle 43 nach oben. Das obere Ende des Stahlbandes
53 ist mit dem unteren Ende einer Zugfeder 54 verbunden, die mit ihrem oberen Ende
an. einer Tragstange 55 des Halters 10 aufgehängt ist. Die Zugfeder 54 ist so bemessen,
daß ihre Spannung ungefähr dem halben Gewicht des Auflegetisches und seiner Gleitführung
entspricht, da infolge der Führung des Stahlbandes 31 um die Rolle 35 der von dieser
Rolle ablaufende Teil des Stahlbandes nur die Hälfte des Gewichts aufzunehmen braucht.
Vorzugsweise ist die Zugfeder 54 auch so bemessen, daß sie bei unterschiedlicher
Dehnung eine konstante Spannung aufweist. Die Reibungsbremse 52 kompensiert etwaige
Unterschiede zwischen den Spannungen der Stahlbänder 31 und 53 bzw. zwischen den
von diesen Stahlbändern auf die Welle 43 übertragenen Drehmomenten.
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Für die Aufwickelwelle 43 ist eine Feinbetätigung vorgesehen. Das
dem Griffknopf 49 gegenüberliegerade
Wellenende trägt ein Zahnrad
56 mit sechsundsiebzig Zähnen, das einen Teil eines Planetenräder-Differentialgetriebes
57 bildet. Dieses Getriebe ist teilweise in einer Ausnehmung 58 des Lagerblocks
42 untergebracht. In der Verlängerung der Aufwickelwelle 43 ist eine Hilfswelle
59 im Lagerblock angeordnet, die an ihrem der Aufwickelwelle zugekehrten Ende ein
Zahnrad 61 trägt. Dieses Zahnrad hat den gleichen Teilkreis wie das Zahnrad 56,
weist jedoch nur fünfundsiebzig Zähne auf, also einen Zahn weniger als das Zahnrad
56. Beide Wellen 43 und 59 sind hohl und enthalten eine Feinstellspindel 62, die
zwischen den Zahnrädern 56 und 61 mit einem fest angebrachten Planetenräderträger
63 versehen ist. Zwei Planetenräder 66 und 67 sitzen an den Enden einer kurzen Welle
68, die in Kugellagern 64 und 65 des Planetenräderträgers umläuft, Die Planetenräder
66 und 67 haben gleiche Zahnzahlen. Die Hilfswelle 59 trägt an ihrem äußeren Ende
einen zusätzlichen Griffknopf 77. Die Reibungsbremse 52, die zwischen dem Griffknopf
77 und dem Lagerblock 42 angeordnet ist, weist eine Reibscheibe 69 auf, die von
Federn 71 axial gegen -eine zweite Reibscheibe 72 gedrückt wird. Diese zweite Reibscheibe
ist mit einer Gewindenabe 73 am Lagerblock 42 verschraubt und durch eine querliegende
Madenschraube 74 gegen Drehen gesichert. Die Feinstellspinde162 ist an jedem Ende
mit einem äußeren Griffknopf 75 bzw. 76 versehen.
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Die in F i g. 2 dargestellte Bandstellvorrichtung wirkt folgendermaßen:
Wird die Hilfswelle 59 mit dem Griffknopf 77 unmittelbar gedreht, so wird über die
Planetenräder 66, 67 des stillstehenden Planetenräderträgers 63 die Aufwickelwelle
fest um den gleichen Betrag gedreht. Die Aufwickelwelle 43 kann auch mit ihrem Griffknopf
49 unmittelbar gedreht werden. Wird die Feinstellspindel 62 mit einem ihrer Griffknöpfe
75 oder 76 gedreht, so dreht sie den Planetenträger 63, so daß die Planetenräder
66 und 67 an den Zahnrädern 61 bzw. 56 abrollen. Die Reibscheiben 69, 72 halten
dabei die Hilfswelle 59 und das Zahnrad 61 im Stillstand. Durch die unterschiedlichen
Zahnzahlen der Zahnräder 56 und 61 treibt das Planetenrad 67 das Zahnrad 56 geringfügig
an, und zwar um ein Fünfundsiebzigstel des Betrages, um den die Feinstellspindel
62 gedreht wird. Die Griffknöpfe 75 und 76 bewirken somit eine Feinverstellung des
Stahlbandes 31 und des Auflegetisches.
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Die Reibungsbremse 52 wirkt über die Hilfswelle 59 und die Zahnräder
61, 66, 67 und 56 auch auf die Aufwickelwelle 43 und somit auf die Vorrichtung 51
für den Gewichtsausgleich, indem sie das Stahlband 31 und den Auflegetisch festhält,
wenn die Aufwickelwelle 43 nicht mit einem der Griffknöpfe 76, 77, 49 und 75 gedreht
wird.
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Das beschriebene Mikroskoptischgetriebe hat den Vorteil, daß die Verstellung
mit den Griffknöpfen 49 oder 77 besonders gleichmäßig vor sich geht, weil der Tischantrieb
mit dem Stahlband 31 unmittelbar und nicht über Zahnräder erfolgt. Auch die Feinverstellung
mit den Griffknöpfen 75 oder 76 ist gleichmäßig und feinfühlig, da die Tischführung
nicht durch Reibung behindert ist. Da die Einstellbewegung durch ein biegsames Stahlband
übertragen wird, kann das Stehgetriebe 41 unabhängig von der Tischführung an beliebiger
Stelle angeordnet werden. Dabei werden keine gesonderten Stellschlitten für die
Grobverstellung und die Feinverstellung benötigt, womit sich die Ausführung vereinfacht.
Die Feinverstellung ist insoweit endlos, als sie an jeder Stelle im ganzen Bereich
der Tischführung vorgenommen werden kann. Die Feinverstellung erfolgt in ihrem ganzen
Bereich beim Drehen der Griffknöpfe 75 und 76 nahezu linear. Die Tischführung stellt
eine Dreipunktlagerung dar, so daß ihre Herstellung einfach ist. Dabei werden die
geführten Teile durch das Gewicht des Auflegetisches zusammengehalten. Die abgefederte
Führungsrolle 28 nimmt seitliches Spiel auf. Das Gewicht des Auflegetisches wird
von dem Stahlband 52 ausgeglichen, das um die Aufwickelwelle 43 gegensinnig zum
Stahlband 31 gewickelt ist und an der Ausgleichfeder 54 angreift.
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Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der beschriebenen Ausführung
beschränkt. An Stelle von Stahlbändern kann das Stehgetriebe z. B. auch Drahtseile,
Kunststoffbänder, Ketten od. dgl. aufweisen. Das -Stellgetriebe 41 kann mit der
Aufwickelwelle 43 und der darin gelagerten Feinstellspindel auch senkrecht angeordnet
sein, wenn die Bänder 31 und 53 entsprechend umgelenkt werden. Für die Grob- und
Feinverstellung braucht nur je ein Griffknopf vorgesehen zu sein, wobei diese beiden
Griffknöpfe entweder an einem Ende zusammenliegen oder getrennt je an einem Ende
des Stehgetriebes angeordnet sein können.
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Das Planetenräder-Differentialgetriebe 57 kann °auch als Reibrollengetriebe
oder Keilriemengetriebe ausgebildet sein, wobei dann die Planetenräder 66, 67 durch
Keilnutenrollen und die Zahnräder 56 und 61 durch entsprechende Reib- und Riemenscheiben
ersetzt sind, die geringfügig unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Bei einem
Reibrollengetriebe ist dann zweckmäßig die am Planetenradträger gelagerte Welle
der äußeren Reibrollen in einer abgefederten Halterung angeordnet, so daß die Rollen
gegen die an der Aufwickelwelle sitzenden Reibscheiben angedrückt werden. Mit solchen
Getrieben kann eine noch höhere Einstellgenauigkeit in der Größenordnung von etwa
0,001 mm erzielt werden.
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Die für den Auflegetisch von Mikroskopen beschriebene Antriebsvorrichtung
kann auch zur Verstellung anderer beweglicher Teile von Mikroskopen oder ähnlichen.
Geräten verwendet werden, bei ortsfester Anordnung des Auflegetisches, z. B. zur
Verstellung der optischen Ausrüstung.