WO1999034245A1 - Device for displacing the stage of a measuring microscope - Google Patents

Device for displacing the stage of a measuring microscope Download PDF

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WO1999034245A1 PCT/EP1998/008369 EP9808369W WO9934245A1 WO 1999034245 A1 WO1999034245 A1 WO 1999034245A1 EP 9808369 W EP9808369 W EP 9808369W WO 9934245 A1 WO9934245 A1 WO 9934245A1
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Reinhard Lihl
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Leica Mikrosysteme Aktiengesellschaft
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    • G01B9/04—Measuring microscopes
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/26—Stages; Adjusting means therefor

Definitions

  • the invention relates to a device for rapid adjustment of the measuring table on a measuring microscope, according to the preamble of patent claim 1.
  • Measuring microscopes are used for length measurements on an object.
  • the microscope is equipped with a crosshair and the object to be measured is positioned under this crosshair on a measuring table.
  • the measuring table has table tops arranged one above the other and displaceable in the X or Y direction.
  • Drive spindles are provided as the drive device for this table displacement. These spindles are equipped with a handle and are rotatably arranged on a table top.
  • a nut runs on each spindle and is connected to another table top or a fixed table element.
  • the rotational movement of the spindle results in a longitudinal movement of the nut on the spindle or, when the nut is arranged on a fixed table element, a corresponding movement of the spindle. In both cases, the corresponding table top is moved.
  • a length measuring system that is independent of the spindle drive is also provided.
  • the measuring table is equipped with the length measuring system in the X and Y directions.
  • the spindle adjustment mechanism is designed so that a fine adjustment of an object point to the crosshairs and a quick adjustment between distant points in the measuring range of the table are possible. This is achieved in that the measuring table is driven by a low pitch spindle and a split nut. For quick adjustment, this split nut is opened so that the spindle is decoupled from the nut and can be pushed through the entire spindle length together with the table top.
  • a drive for a linearly movable component of a microscope with a screw thread is known.
  • the thread has a semicircular cross section of the threads.
  • a ball engages in the threads, which is mounted in a guide on the movable part.
  • connection of the ball with a spring plate allows easy mounting of the spring plate on one of the table tops, while the ball engages in the thread of the coil spring. By simply pressing the spring plate, the ball can be lifted off the thread of the coil spring and the quick adjustment can be carried out.
  • Fig. 1 a view of the stored spindle
  • FIG. 2 shows a section along the line A - B from FIG. 1
  • Fig. 3 a view of the coil spring
  • Figure 1 shows a measuring table 6, the two arranged one above the other
  • the table top 1 a is designed to be movable in the double arrow direction relative to the table top 1 b.
  • the table top 1 b has a bearing block 11 on which a rotatably mounted spindle 2, which is secured against locking against axial displacement, is provided.
  • the spindle 2 has a rotary knob 5 at one end and is guided at its other end in two bores 14 on the table top 1a.
  • the spindle 2 is designed as a helical spring 7, in the thread 9 of which a nut part 3 designed as a spring-mounted ball 8 engages.
  • the ball 8 is via a spring plate 4 with the table top 1a firmly connected.
  • FIG. 2 shows a section along the line A - B from FIG. 1 with the spindle 2 and the table top 1 a, which can be moved in the guide 13 of the table top 1 b.
  • the ball 8 is prestressed via the spring plate 4 and firmly connected to the table top 1a.
  • the ball 8 engages in the thread of the spindle 2.
  • the connection between the ball 8 and the spindle 2 is canceled. This allows the table top 1 a to move freely relative to the table top 1 b for quick adjustment.
  • FIG. 3 shows a special embodiment of the spindle as a helical spring 7, which is pushed onto a rigid rod 10 for stabilization.
  • the flanks of the thread 9 are rounded in this coil spring 7. This ensures that the ball engages securely in the thread 7 even with an irregular pitch.
  • the table top 1 a is designed to be displaceable in the X direction. It is of course possible to arrange a further spindle drive perpendicular to the first drive on the base bed of the measuring table. So that the table top 1 b would be perpendicular to the direction of movement of the plate 1 a movable.
  • This Y-spindle drive can of course also have a coil spring and a spring-mounted ball.

Abstract

The invention relates to a method for displacing the stage (6) of a measuring microscope. The stage (6) consists of plates (1a, 1b) which are arranged on top of each other and can move in direction X or Y. A spindle (2), which can rotate in each direction of movement, is mounted on the stage. A ball is connected to the plate (1b) of the stage and travels along said spindle. The spindle is designed as a helical spring (7). The ball engages with the thread (9) thereof. The ball (8) is made in such a way that it can be raised from the spindle (2) to enable the stage (6) to be displaced quickly.

Description

Einrichtung zur Verstellung des Meßtisches an einem Meßmikroskop Device for adjusting the measuring table on a measuring microscope
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schnellverstellung des Meßtisches an einem Meßmikroskop, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for rapid adjustment of the measuring table on a measuring microscope, according to the preamble of patent claim 1.
Meßmikroskope werden für Längenmessungen an einem Objekt verwendet. Dazu ist das Mikroskop mit einem Fadenkreuz ausgestattet und das zu vermessende Objekt wird unter diesem Fadenkreuz auf einem Meßtisch positioniert. Der Meßtisch weist übereinander angeordnete und in X- bzw. Y- Richtung gegeneinander verschiebbare Tischplatten auf. Als Antriebseinrichtung für diese Tischverschiebung sind Antriebsspindeln vorgesehen. Diese Spindeln sind mit einer Handhabe ausgestattet und drehbar an einer Tischplatte angeordnet. Auf jeder Spindel läuft eine Mutter, die mit einer anderen Tischplatte bzw. einem feststehenden Tischelement verbunden ist. Je nach Ausführungsform resultiert aus der Drehbewegung der Spindel eine Längsbewegung der Mutter auf der Spindel, bzw. bei der Anordnung der Mutter an einem feststehenden Tischelement eine entsprechende Bewegung der Spindel. In beiden Fällen wird dabei die entsprechende Tischplatte bewegt.Measuring microscopes are used for length measurements on an object. For this purpose, the microscope is equipped with a crosshair and the object to be measured is positioned under this crosshair on a measuring table. The measuring table has table tops arranged one above the other and displaceable in the X or Y direction. Drive spindles are provided as the drive device for this table displacement. These spindles are equipped with a handle and are rotatably arranged on a table top. A nut runs on each spindle and is connected to another table top or a fixed table element. Depending on the embodiment, the rotational movement of the spindle results in a longitudinal movement of the nut on the spindle or, when the nut is arranged on a fixed table element, a corresponding movement of the spindle. In both cases, the corresponding table top is moved.
Ferner ist ein vom Spindelantrieb unabhängiges Längenmeßsystem vorgesehen. Zur Längenmessung zwischen zwei Objektpunkten wird das Objekt unter dem Fadenkreuz positioniert und mittels des Spindelantriebs in X- und Y- Richtung bewegt. Der Meßtisch ist in X- und Y- Richtung mit dem Längenmeßsystem ausgestattet. Der Spindel-Verstellmechanismus ist so ausgelegt, daß ein feinfühliges Justieren eines Objektpunktes zum Fadenkreuz und eine schnelle Verstellmöglichkeit zwischen entfernten Punkten im Meßbereich des Tisches möglich sind. Dies wird dadurch erreicht, daß der Meßtisch über eine Spindel geringer Steigung und eine geteilte Mutter angetrieben wird. Zur Schnellverstellung wird diese geteilte Mutter geöffnet, so daß die Spindel von der Mutter entkoppelt und zusammen mit der Tischplatte über die ganze Spindellänge durchschiebbar ist.A length measuring system that is independent of the spindle drive is also provided. To measure the length between two object points, the object under the Crosshairs are positioned and moved in the X and Y directions using the spindle drive. The measuring table is equipped with the length measuring system in the X and Y directions. The spindle adjustment mechanism is designed so that a fine adjustment of an object point to the crosshairs and a quick adjustment between distant points in the measuring range of the table are possible. This is achieved in that the measuring table is driven by a low pitch spindle and a split nut. For quick adjustment, this split nut is opened so that the spindle is decoupled from the nut and can be pushed through the entire spindle length together with the table top.
Derartige Antriebe haben sich in der Praxis bewährt. Nachteilig ist jedoch, daß bei diesen bekannten Antrieben mit Schnellverstellung ein hoher mechanischer Aufwand getrieben werden muß. Durch die mechanische Entkopplung von Mutter und Spindel bei der Schnellverstellung, besteht außerdem die Gefahr einer schnellen Abnutzung der Gewinde. Das resultierende Gewindespiel führt dann zwangsläufig zu einer ungenauen Positionierung des Objektes bzw. einer ungenauen Längenmessung.Such drives have proven themselves in practice. It is disadvantageous, however, that a high mechanical effort has to be made in these known drives with quick adjustment. Due to the mechanical decoupling of the nut and spindle during quick adjustment, there is also the risk of the thread wearing out quickly. The resulting thread play then leads inevitably to an inaccurate positioning of the object or an inaccurate length measurement.
Aus der FR 1 340 514 A ist ein Antrieb für ein linear bewegliches Bauteil eines Mikroskops mit einem Schraubengewinde bekannt. Das Gewinde weist einen halbkreisförmigen Querschnitt der Gewindegänge auf. In die Gewindegänge greift eine Kugel ein, die am beweglichen Teil in einer Führung gelagert ist.From FR 1 340 514 A a drive for a linearly movable component of a microscope with a screw thread is known. The thread has a semicircular cross section of the threads. A ball engages in the threads, which is mounted in a guide on the movable part.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend vom bekannten Stand der Technik, den mechanischen Aufbau einer derartigen Schnellverstellung zu vereinfachen und dabei die mechanische Abnutzung der Verbindung zu minimieren.It is an object of the present invention, based on the known prior art, to simplify the mechanical structure of such a quick adjustment and to minimize the mechanical wear of the connection.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Mit der Erfindung wurde der mechanische Aufbau eines derartigen Spindelantriebs wesentlich vereinfacht. Durch die Verwendung einer vorzugsweise oberflächengehärteten Schraubenfeder und der in das Gewinde der Schraubenfeder eingreifenden Kugel wurde die Abnutzung minimiert und die mechanische Stabilität erhöht. Dabei hat es sich außerdem von Vorteil erwiesen, daß die Gewindeflanken der Schraubenfeder abgerundet ausgebildet sind, da so ein sicheres Eingreifen der Kugel in das Gewinde ermöglicht wird. Unabhängig von möglichen Toleranzen in der Steigung des Gewindes, liegt die Kugel immer an zwei Punkten im Gewindegang an.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Further advantageous developments are the subject of the dependent claims. With the invention, the mechanical structure of such a spindle drive has been significantly simplified. By using a preferably surface-hardened coil spring and the ball engaging in the thread of the coil spring, wear was minimized and mechanical stability increased. It has also proven advantageous that the thread flanks of the helical spring are rounded, since this enables the ball to engage securely in the thread. Regardless of possible tolerances in the pitch of the thread, the ball always lies at two points in the thread.
Die Verbindung der Kugel mit einem Federblech erlaubt eine einfache Lagerung des Federbleches an einer der Tischplatten, während die Kugel in das Gewinde der Schraubenfeder eingreift. Durch einfaches Drücken des Federbleches läßt sich die Kugel vom Gewinde der Schraubenfeder abheben und die Schnellverstellung durchführen.The connection of the ball with a spring plate allows easy mounting of the spring plate on one of the table tops, while the ball engages in the thread of the coil spring. By simply pressing the spring plate, the ball can be lifted off the thread of the coil spring and the quick adjustment can be carried out.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with the aid of the schematic drawing. Show it:
Fig. 1 : eine Ansicht der gelagerten SpindelFig. 1: a view of the stored spindle
Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie A - B aus der Fig. 1FIG. 2 shows a section along the line A - B from FIG. 1
Fig. 3: eine Ansicht der SchraubenfederFig. 3: a view of the coil spring
Die Figur 1 zeigt einen Meßtisch 6, der zwei übereinander angeordneteFigure 1 shows a measuring table 6, the two arranged one above the other
Tischplatten, bzw. mit den Tischplatten verbundene Bauteile, 1a und 1 b aufweist. Die Tischplatte 1a ist in Doppelpfeilrichtung gegenüber der Tischplatte 1 b bewegbar ausgebildet. Die Tischplatte 1 b weist einen Lagerbock 11 auf, an dem eine drehbar gelagerte und über Sicherungsscheiben 12 gegen axiale Verschiebung gesicherte Spindel 2 vorgesehen ist. Die Spindel 2 weist an einem Ende einen Drehknopf 5 auf und ist an ihrem anderen Ende in zwei Bohrungen 14 an der Tischplatte 1a geführt. Die Spindel 2 ist als Schraubenfeder 7 ausgebildet, in deren Gewinde 9 ein als federnd gelagerte Kugel 8 ausgebildetes Mutterteil 3 eingreift. Die Kugel 8 ist über ein Federblech 4 mit der Tischplatte 1a fest verbunden. Durch Drehen am Drehknopf 5 wird die Tischplatte 1a in Doppelpfeilrichtung gegenüber der Tischplatte 1 b in einer aus der Figur 2 ersichtlichen Führung bewegt.Table tops, or components connected to the table tops, 1a and 1b. The table top 1 a is designed to be movable in the double arrow direction relative to the table top 1 b. The table top 1 b has a bearing block 11 on which a rotatably mounted spindle 2, which is secured against locking against axial displacement, is provided. The spindle 2 has a rotary knob 5 at one end and is guided at its other end in two bores 14 on the table top 1a. The spindle 2 is designed as a helical spring 7, in the thread 9 of which a nut part 3 designed as a spring-mounted ball 8 engages. The ball 8 is via a spring plate 4 with the table top 1a firmly connected. By turning the rotary knob 5, the table top 1a is moved in the double arrow direction relative to the table top 1b in a guide shown in FIG.
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A - B aus der Figur 1 mit der Spindel 2 und der Tischplatte 1 a, die in der Führung 13 der Tischplatte 1 b bewegbar ist. Die Kugel 8 ist über das Federblech 4 vorgespannt und mit der Tischplatte 1a fest verbunden. Die Kugel 8 greift in das Gewinde der Spindel 2 ein. Durch Drücken des Federbleches 4 in Pfeilrichtung wird die Verbindung zwischen der Kugel 8 und der Spindel 2 aufgehoben. Dadurch läßt sich die Tischplatte 1 a gegenüber der Tischplatte 1 b zur Schnellverstellung frei verschieben.FIG. 2 shows a section along the line A - B from FIG. 1 with the spindle 2 and the table top 1 a, which can be moved in the guide 13 of the table top 1 b. The ball 8 is prestressed via the spring plate 4 and firmly connected to the table top 1a. The ball 8 engages in the thread of the spindle 2. By pressing the spring plate 4 in the direction of the arrow, the connection between the ball 8 and the spindle 2 is canceled. This allows the table top 1 a to move freely relative to the table top 1 b for quick adjustment.
Die Figur 3 zeigt eine besondere Ausgestaltung der Spindel als Schraubenfeder 7, die zur Stabilisierung auf eine starre Stange 10 aufgeschoben ist. Die Flanken des Gewindes 9 sind bei dieser Schraubenfeder 7 abgerundet ausgebildet. Damit ist ein sicheres Eingreifen der Kugel in das Gewinde 7 auch bei unregelmäßiger Steigung gewährleistet.FIG. 3 shows a special embodiment of the spindle as a helical spring 7, which is pushed onto a rigid rod 10 for stabilization. The flanks of the thread 9 are rounded in this coil spring 7. This ensures that the ball engages securely in the thread 7 even with an irregular pitch.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Tischplatte 1a in X-Richtung verschiebbar ausgebildet. Es ist selbstverständlich möglich einen weiteren Spindelantrieb senkrecht zum ersten Antrieb an dem Grundbett des Meßtisches anzuordnen. Damit wäre die Tischplatte 1 b senkrecht zur Bewegungsrichtung der Platte 1 a bewegbar ausgebildet. Dieser Y-Spindelantrieb kann selbstverständlich auch eine Schraubenfeder und eine federnd gelagerte Kugel aufweisen. In this exemplary embodiment, the table top 1 a is designed to be displaceable in the X direction. It is of course possible to arrange a further spindle drive perpendicular to the first drive on the base bed of the measuring table. So that the table top 1 b would be perpendicular to the direction of movement of the plate 1 a movable. This Y-spindle drive can of course also have a coil spring and a spring-mounted ball.
BezugszeichenlisteReference list
a - Tischplatte b - Tischplatte - Spindel - Mutterteil - Federblech - Antriebsknopf - Meßtisch - Schraubenfeder - Kugel - Gewinde von 2; 7 - Stange - Lagerbock - Sicherungsscheiben - Führung - Bohrung a - table top b - table top - spindle - nut part - spring plate - drive button - measuring table - coil spring - ball - thread of 2; 7 - rod - bearing block - lock washers - guide - bore

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zur Verstellung des Meßtisches (6) an einem Meßmikroskop, wobei der Meßtisch (6) übereinander angeordnete Tischplatten (1a, 1 b) aufweist, die in X- bzw. Y-Richtung bewegbar ausgebildet sind und der Meßtisch (6) als Antrieb eine drehbar gelagerte Spindel (2) aufweist, auf der Spindel (2) ein mit der Tischplatte (1 a) verbundenes Mutterteil (3) läuft und Mittel zur Entkopplung des Mutterteils (3) von der Spindel (2) zur Schnellverstellung des Meßtisches (6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) als Schraubenfeder (7) und das Mutterteil (3) als federnd gelagerte Kugel (8) ausgebildet sind, wobei die Kugel (8) in das Gewinde (9) der Schraubenfeder (7) eingreift und zur Schnellverstellung des Meßtisches (6) von dem Gewinde (9) abhebbar ausgebildet ist.1. Device for adjusting the measuring table (6) on a measuring microscope, the measuring table (6) having table tops (1a, 1b) arranged one above the other, which are designed to be movable in the X and Y directions and the measuring table (6) as Drive has a rotatably mounted spindle (2), on the spindle (2) a nut part (3) connected to the table top (1 a) runs and means for decoupling the nut part (3) from the spindle (2) for quick adjustment of the measuring table ( 6) are provided, characterized in that the spindle (2) is designed as a coil spring (7) and the nut part (3) as a spring-mounted ball (8), the ball (8) being screwed into the thread (9) of the coil spring ( 7) engages and is designed for quick adjustment of the measuring table (6) from the thread (9).
2. Einrichtung zur Verstellung des Meßtisches (6) an einem Meßmikroskop nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Schraubenfeder (7) in deren Innern eine starre Stange (10) vorgesehen ist.2. Device for adjusting the measuring table (6) on a measuring microscope according to claim 1, characterized in that a rigid rod (10) is provided to stabilize the helical spring (7) in the interior thereof.
3. Einrichtung zur Verstellung des Meßtisches (6) an einem Meßmikroskop nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (8) mit einem Federblech (4) verbunden ist. 3. Device for adjusting the measuring table (6) on a measuring microscope according to claim 1, characterized in that the ball (8) is connected to a spring plate (4).
PCT/EP1998/008369 1997-12-23 1998-12-21 Device for displacing the stage of a measuring microscope WO1999034245A1 (en)

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