JPH09133614A - クランク伝動機構を有する回転ミクロトーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】物体ホルダの高速上下動に際して生ずる回転ト
ルクの変動が、その駆動クランク機構に伝わらないよう
補償する。 【解決手段】薄片試料のための物体ホルダの受けを有し
垂直路（３）を昇降自在な物体スライダ（４）を駆動す
るクランク伝動装置を有する回転ミクロトーム（１）を
記載した。物体スライダの運動質量を補償のため、質量
補償装置（６）が設けてある。質量補償装置（６）は、
調節自在に構成され予圧されたバネ要素（７）を有す
る。バネ要素（７）は、旋回自在に軸支されたレバー
（８）を介して変動する慣性力を補償し、レバー（８）
は、引張手段（９）を介して物体スライダ（４）に結合
されると共にバネ付勢をうけて、補償機能を営む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転ミクロトーム
に関し、特に請求項１の前置部に記載の、クランク伝動
機構を有する回転ミクロトームに関する。即ち、本発明
は、クランク伝動機構と、薄片試料のための物体ホルダ
の受けを有し垂直路を昇降自在な物体スライダを駆動す
る駆動装置とを有する回転ミクロトームであって、運動
質量を補償する質量補償装置が設けてあり、質量補償装
置が、旋回自在に軸支されたレバーを介して異った慣性
力を補償する調節自在に構成され予圧されたバネ要素を
有する形式に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転ミクロトームの場合、物体
スライダは、被切断試料のために上記スライダに設けた
物体ホルダとともに、回転ミクロトームの垂直路を昇降
する。試料は、この運動時、回転ミクロトームに固定さ
れた刃上を案内される。

【０００３】公知のミクロトームの場合、垂直な切断運
動の制御は、一般に、手動ホイルによって駆動されるク
ランク伝動機構を介して行われる。このようなクランク
伝動機構は、手動ホイルの回転運動を物体スライダの垂
直運動に変換する。この種の駆動装置の場合、回転ミク
ロトーム内を可動な物体（試料）は、交互に、加速、減
速され、この場合、手動ホイルの最初の半回転中、重力
が、運動（即ち運動物体の質量）を加速する（物体スラ
イダの下降運動）。手動ホイルの第２半回転において、
運動質量は、重力によって減速される（物体スライダの
上昇運動）。即ち、手動ホイルには、物体スライダの下
降運動中には重力分だけ減少した力が必要であるに過ぎ
ず、一方、上昇運動中には対応して大きい力が必要であ
る。

【０００４】上記の望ましくない加速および減速の補償
のため、手動ホイルに組込んだ非対称の補償おもりから
なる質量補償装置（カウンターバランス装置）が知られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回転ミクロトームの運
動物体の質量が比較的大きい場合、補償おもりを対応し
て大きく設計しなければならない。更に、非対称の形状
の補償おもりを用いるとこれは、物体スライダの高速の
昇降時に回転ミクロトーム内に振動を誘起する。しかし
ながら、ミクロトームの振動は、必然的に、不均一の厚
さないし不均一な表面に切断された、従って、使用でき
ない試料を生ずることになる。

【０００６】手動ホイルに設けた非対称形状のおもりを
用いないようにした装置は、ドイツ特許第３３４７２３
８号から公知である。この公報には、クランク伝動機構
の駆動シャフトに固定されたカム要素を有する質量補償
装置が記載されている。カム要素には、旋回自在に枢支
されバネ要素を介して押圧力を形成するレバーが作用す
る。レバーによって形成されるトルクは、カム要素の当
該接点位置に依存する。

【０００７】かくして、レバーによって形成されたトル
クは、クランク伝動装置の各位置における運動質量のト
ルクに逆比例し、従って、手動ホイルをその全回転角度
にわたって均一に作動できる。

【０００８】しかしながら、実際に、この場合もなお、
高速の切断運動時、カム要素によって振動が現れ、従っ
て、駆動速度を比較的低速としなければ、均一な切片を
形成できない。

【０００９】従って、本発明の課題は、公知の先行技術
から出発して、高速の駆動速度または切断速度において
もミクロトームに振動が現れないよう、ミクロトーム駆
動装置を構成することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項１の
前置部に記載の特徴を有する回転ミクロトームにおい
て、本発明にもとづき、請求項１の特徴記載部分に開示
の特徴によって解決される。すなわち、本発明は、レバ
ーが、引張手段を介して物体スライダに結合され、質量
補償装置が、レバーおよび引張手段によって駆動装置か
ら実質的に遮断されるよう（換言すれば機械的に解離さ
れた如くに）構成されたことを特徴とする。

【００１１】なお請求項に付記した図面参照符号は、専
ら理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様
に限定することを意図しない。

【００１２】このように構成した回転ミクロトームによ
って、質量補償装置をレバーおよび位置手段によって駆
動装置からあたかも機械的に完全に解離（デカップルen
tkoppeln）したように機能する。本発明の原理の本質
は、垂直スライダの質量によって形成される重力には、
レバー・バネ系の等大の力が対抗（バランス）するとい
う点にある。この際手動ホイル駆動装置は、質量補償に
は寄与しない。かくて偏心的に作用する質量を駆動系か
ら除いたことによって、高速の切断速度においても、振
動がミクロトームに伝達されることはない。換言すれ
ば、駆動系の動力伝達ラインの再末端に位置する物体ス
ライダの質量の上下往復動によって派生する慣性力の変
動は、直接物体スライダの所で、これに作用するレバー
・バネ系の対抗的補償作用力によって補償ないしバラン
ス吸収されるので、駆動系に変動トルクが逆伝達される
ことはなく、実質的に”デカップル”される。

【００１３】

【発明の実施の形態】有利な実施態様は、従属請求項の
対象であるが、以下に代表的な点について概説する。

【００１４】好ましい実施態様において、レバーは、相
互に角度をなして配置された２つのレバーアームを備え
ている。てこ作用および１つのレバーアームに作用する
引張バネによって、物体スライダに作用する力をすべて
の位置において対応して適合させることができる。

【００１５】引張バネの調節自在の予圧によって、ミク
ロトームの変化する質量状態を補償できる。かくして、
偏平な標本、カセットなどのための物体ホルダに物体ホ
ルダを簡単に切換えることができる。

【００１６】調節自在の引張バネおよびレバーの特殊構
造によって、可変の力を加えることができる。クランク
伝動機構の位置に依存して変化する上記の力から、質量
補償装置の可変のトルクが生じ、運動質量のトルクに重
畳する。かくして生ずる合計トルクは、全回転角度にわ
たって一定である。

【００１７】この装置によって、物体スライダに更に加
速力が作用しない場合は、物体スライダをその運動路に
沿うすべての位置において停止できる。例えば、標本交
換時、スライダが、その下部当接位置に強制的に走行さ
れることはなく、各位置に保持される。かくして、ラン
ダムなスライダ運動による破損の危険性はない。

【００１８】好ましくは、レバーの一端には、引張手段
を設け、他端には、バネ要素が設けてある。引張手段
が、方向変更ロールを介して物体スライダに結合されて
いることが好ましい。また、引張手段が、歯付ベルトと
して構成されること、さらに歯付ベルトが、その平滑な
背面で方向変更ロール上を走行するよう、配置されてい
ることが好ましい。他の態様として引張手段は、ロープ
ないしワイヤであってもよいし、またリンクチェインで
もよい。バネ要素は、引張バネとすることができるがも
ちろん圧縮バネでも同様なバネ特性を得ればよい。バネ
要素は、両側で、ネジ込スリーブによって固定できる。
この場合バネ応力は、ネジ込スリーブおよび締付ネジに
よって変更できるように構成する。特に、締付ネジは、
バネ応力の調節のため外部から触手できるよう回転ミク
ロトームの凹みに設けることが好ましい。

【００１９】以下本発明の実施例を略図を参照して詳細
に説明する。

【００２０】

【実施例】図１に、物体スライダ４を駆動するクランク
伝動機構２を有する回転ミクロトーム１の断面図を示し
た。駆動のため、手動ホイル１６は、取手１７を備えて
おり、この場合、手動ホイル１６は、駆動シャフト１８
に結合されている。駆動シャフト１８は、２つのころが
り軸受２０を介して軸受台１９に回転自在に軸支されて
いる。軸受台１９は、回転ミクロトーム１の基礎架台２
３に固定されている。駆動シャフト１８は、軸受台１９
の範囲に、大きい質量慣性にもとづき振れ性質を安定化
する対称的回転質量（フライホイール）２１を有する。
全駆動装置の制動作用の調節または停止のために、回転
質量２１には、基礎架台２３に結合されたブレーキ２２
が配してある。

【００２１】駆動シャフト１８は、手動ホイル１６に対
向するシャフト端において、クランクアーム２４に固定
されている。クランクアーム２４の他端には、クランク
ピン２５が固定されている。クランクピン２５は、ころ
がり軸受３０を介してピストンロッド２６に結合されて
いる。ピストンロッド２６の他端には、クランク頸軸２
７を軸支した別のころがり軸受２８が設けてある。クラ
ンク頸軸２７は、ネジ２９によって物体スライダ４に固
定されている。

【００２２】物体スライダ４には、被切断試料を受容す
る物体ホルダ５が着脱自在に取付けてある。物体スライ
ダ４は、架台３１の垂直案内路３に沿って可動に設けて
ある。

【００２３】取手１７による手動ホルダ１６の回転運動
は、駆動シャフト１８とクランクアーム２４とピストン
ロッド２６とクランク頸軸２７とを有するクランク伝動
機構２を介して物体スライダ４に伝達され、かくして、
物体スライダ４は、垂直路３に沿って昇降される。

【００２４】上記説明から明らかな如く、回転ミクロト
ーム１内を運動する質量は交互に加速、減速される。手
動ホイル１６の第１半回転中、運動質量は重力によって
加速され（物体スライダの下降運動）、手動ホイル１６
の第２半回転中、運動質量は減速される（物体スライダ
の上昇運動）。

【００２５】手動ホイル１６に作用する上記の不等な力
は、質量補償装置（ないし質量バランス装置）６によっ
て物体スライダ４の所でほぼ完全に補償される。このた
め、図１、２を参照すると、（物体スライダ４の架台３
１の後方の）基礎架台２３にはレバー８が設けてあり、
基礎架台２３から上方に形成された架台３１には回転自
在に支持された方向変更ロール１３が設けてある。レバ
ー８および物体スライダ４に樞着された引張手段９は、
方向変更ロール１３を経て走行する。図示の実施例の場
合、この引張手段は、歯付ベルトとして構成されてい
る。レバー８の他端には、引張バネとして構成されたバ
ネ要素７が作用する（図２）。バネ要素７の予圧は、ネ
ジ機構１５，１５´によって調節できる。上記予圧は、
物体スライダ４の上部位置において質量補償のために十
分に強い引張応力が存在するよう調節される。

【００２６】図２に、質量補償装置６を有する回転ミク
ロトーム１の側面図を示した。レバー８は、旋回軸１０
によって軸受台３２に旋回自在に軸支され、上記旋回軸
１０から出発して上部レバーアーム１１および下部レバ
ーアーム１２を一体に形成して有する。レバーアーム１
１の端部には、引張手段９がロール３４を介して係止さ
れている。下部レバーアーム１２の端部には、バネ要素
７がピン結合部材３６を介して係止されている。双方の
レバーアーム１１，１２は、相互に折曲げて構成してあ
り（図中でくの字形）、この場合、上部レバーアームの
方向に対する短いレバーアームの折曲度は、以下に説明
する作用にもとづき特に重要である。

【００２７】バネ要素７は、図面上の理由から、架台２
３の範囲では単に破線で示してある。バネ要素の両端に
は、スリーブ（バネのリテイナ）１５がネジ込まれてい
る。スリーブの一端（図中右側）には、下部レバーアー
ム１２に達するピン結合部材３６がネジ込まれている。
スリーブ他端には、バネ７の予圧を調節できる締付ネジ
１５´が設けてある。触手し易いよう、基礎架台２３
は、締付ネジ１５´の範囲に凹み３５を備えており、従
って、ミクロトーム１の運転中も、バネ要素７を調節で
きる。これは、クランク伝動機構２の運動質量が、例え
ば、物体ホルダ５の交換時に、変化する場合に常に必要
である。

【００２８】引張手段９の一端は、ループ３７によって
ロール３４に結合されており、歯付ベルトとして構成す
るのが好ましい。歯付ベルトは、その平滑な背面１４
で、方向変更ロール１３上を走行し、懸架部材３３によ
って物体スライダ４に結合されている。

【００２９】レバー８は、クランク伝動機構２に直接に
連結されてはおらず、引張手段９の懸架手段３３を介し
て物体スライダ４に連結されている（即ち、クランク伝
動機構の動力伝達系の末端たる物体スライダ４に対して
レバー８は機能的に結合している）。物体スライダ４の
上部位置では、引張バネ７は、既に強く負荷されて（引
張られて）おり、従って、物体スライダの質量に対応す
る重力が補償される。物体スライダ４が下降されると、
下部レバーアーム１２が矢印方向へ外へ旋回する。同時
に、引張バネ７が、更に大きく負荷される。この場合、
下部レバーアーム１２のバネ負荷に有効な長さは、有効
なレバーアーム長とバネ力との積が、ほぼ一定に保持さ
れるよう長い上部レバーアーム１１よりも短く設定され
る。この場合、下部レバーアームの適切な有効短縮度
は、明らかに、長い上部レバーアームに対する角度位置
に依存する。物体スライダ４の上昇運動中、系は、対応
する挙動を示す。即ち、下部レバーアーム１２が矢印と
反対方向に旋回し、それに応じて有効なレバーアームが
延長され、バネ力は対応して減少する。このようにし
て、有効なレバーアーム長とバネ力の積はほぼ一定に保
たれる。

【００３０】この基本的な構成原理に基づき、クランク
伝動機構の動力伝達系の最末端にある物体スライダに対
し、直接にレバー・バネ系の補償力（カウンタバランス
力）が作用しそこで、補償は完全に行われる。従って物
体スライダの上下動に伴って本来生ずる回転トルクの変
動は、クランク伝動機構に対しては伝達されることはな
く、つまり、物体スライダの所で、質量補償装置によっ
て吸収解消され、実質的にクランク伝動機構に対しては
遮断する効果がある。これをいわば「機械的なデカップ
リング」或いは「機能的ないしダイナミックに遮断」と
表現することができる。

【００３１】双方のレバーアーム１１，１２を所定の角
度をなすよう配置したことによって、更に、双方のアー
ム位置の死点は、物体スライダ４の上部終点位置および
下部終点位置と一致しないようにできる。上記終点位置
においてクランク伝動機構２または物体スライダ４に作
用する力は、角度をなすアーム位置およびバネ要素７の
増減する張力によって合計でほぼゼロとなる。

【００３２】引張手段９を選択する場合、多数のバリエ
ーションが可能である。引張手段は、引張強度の前提を
満足すればよく、即ち、引張手段は、伸張してはならな
い。

【００３３】図３に、質量補償装置６を有するミクロト
ーム１の平面図を示した。レバー８は、ロール３４とと
もに、旋回軸１０によって軸受台３２に固定されてい
る。レバー８は、引張手段９を介して、懸架部材３３に
よって物体スライダ４に結合されている。垂直案内路３
と物体スライダ４との間には、リニアコロ軸受（スライ
ドベアリング）または交差コロ軸受３８が設けてある。
引張手段９の方向変更ロール１３には、ころがり軸受３
９を配するのが好ましい。

【００３４】

【発明の効果】本発明の質量補償装置により、回転ミク
ロトームの所要回転トルクが平滑化され、高速回転（即
ち高速の切断操作）時にも、ミクロトームに振動を生ず
ることがなく、所定の高精度の切断試料の厚さ及び切断
面の平滑一様さを確保できる（請求項１以下）。特に、
互いに角度をなして形成されたレバーアームをバネと組
合わせて用いることにより、物体ホルダの上昇、下降に
伴う運動質量の変化に対応した補償力が得られ、有効に
補償（バランス）できる（請求項２）。請求項３以下の
従属請求項によってさらに付加的な利点が得られるが、
詳細は、実施の態様及び実施例に記載のとおりである。

【図面の簡単な説明】

【図１】クランク伝動機構を有するミクロトームの断面
図である。

【図２】質量補償装置を有するミクロトームの側面図で
ある。

【図３】質量補償装置を有するミクロトームの平面図で
ある。

【符号の説明】

１ 回転ミクロトーム ２ クランク伝動機構 ３ 垂直路 ４ 物体スライダ ５ 物体ホルダ ６ 質量補償装置 ７ バネ要素 ８ レバー ９ 引張手段（歯付ベルト、ロープ、リンクチェイン） １０ ８の旋回軸 １１ ８の上部レバーアーム １２ ８の下部レバーアーム １３ 方向変更ロール １４ ９の背面 １５ ネジ込スリーブ １５´ 締付ネジ １６ 手動ホイル １７ 取手 １８ 駆動シャフト １９ 軸受台 ２０ 軸受 ２１ 回転質量 ２２ ブレーキ ２３ 基礎架台 ２４ クランクアーム ２５ クランクピン ２６ ピストンロッド ２７ クランク頸軸 ２８ ころがり軸受 ２９ ネジ ３０ ころがり軸受 ３１ ４の架台 ３２ ８の軸受台 ３３ ４に設けた９の懸架部材 ３４ ロール ３５ 凹み ３６ ピン結合部材 ３７ ループ ３８ リニアコロ軸受 ３９ ころがり軸受

フロントページの続き (72)発明者 マンフレット ビール ドイツ連邦共和国、74901 メッケスハイ ム、エッシェルブロナー シュトラーセ 35

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク伝動機構（２）と、薄片試料のた
   めの物体ホルダ（５）の受けを有し垂直路（３）を昇降
   自在な物体スライダ（４）を駆動する駆動装置（１６，
   １８）とを有する回転ミクロトーム（１）であって、運
   動質量を補償する質量補償装置（６）が設けてあり、質
   量補償装置（６）が、旋回自在に軸支されたレバー
   （８）を介して異った慣性力を補償する調節自在に構成
   され予圧されたバネ要素（７）を有する形式のものにお
   いて、レバー（８）が、引張手段（９）を介して物体ス
   ライダ（４）に結合され、質量補償装置（６）が、レバ
   ー（８）および引張手段（９）によって駆動装置（１
   ６，１８）から実質的に遮断されるよう構成されたこと
   を特徴とする、クランク伝動機構（２）を有する回転ミ
   クロトーム。
2. 【請求項２】レバー（８）が、その旋回軸（１０）のま
   わりに、相互に角度をなすよう配置された２つのレバー
   アーム（１１，１２）を有する一体の構造要素として構
   成されていることを特徴とする請求項１の、クランク伝
   動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
3. 【請求項３】レバー（８）の一端には、引張手段（９）
   が設けてあり、他端には、バネ要素（７）が設けてある
   ことを特徴とする請求項１または２の、クランク機構
   （２）を有する回転ミクロトーム。
4. 【請求項４】引張手段（９）が、方向変更ロール（１
   ３）を介して物体スライダ（４）に結合されていること
   を特徴とする請求項１〜３の１つに記載の、クランク伝
   動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
5. 【請求項５】引張手段（９）が、歯付ベルトとして構成
   されていることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載
   の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトー
   ム。
6. 【請求項６】歯付ベルト（９）が、その平滑な背面（１
   ４）で方向変更ロール（１３）上を走行するよう、配置
   されていることを特徴とする請求項５の、クランク伝動
   機構（２）を有する回転ミクロトーム。
7. 【請求項７】引張手段（９）が、ロープないしワイヤと
   して構成されていることを特徴とする請求項１〜４の１
   つに記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミク
   ロトーム。
8. 【請求項８】引張手段（９）が、リンクチェインとして
   構成されていることを特徴とする請求項１〜４の１つに
   記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロト
   ーム。
9. 【請求項９】バネ要素（７）が、引張バネとして構成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜８の１つに記載
   の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトー
   ム。
10. 【請求項１０】バネ要素（７）が、両側で、ネジ込スリ
    ーブ（１５）によって固定されていることを特徴とする
    請求項１−９の１つに記載の、クランク伝動機構（２）
    を有する回転ミクロトーム。
11. 【請求項１１】バネ応力が、ネジ込スリーブ（１５）お
    よび締付ネジ（１５´）によって変更できるよう構成さ
    れていることを特徴とする請求項１０の、クランク伝動
    機構（２）を有する回転ミクロトーム。
12. 【請求項１２】締付ネジ（１５´）が、バネ応力の調節
    のため外部から触手できるよう回転ミクロトーム（１）
    の凹み（３５）に設けてあることを特徴とする請求項１
    １の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトー
    ム。