CN1019920C - 显微镜粗微调机构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有同轴式粗微调节和过载打滑保护功能的显微镜调焦机构，其特征在于：粗微动同轴调节，采用了微差齿轮传动，由两对啮合齿轮和一个行星转臂组成，两对啮合齿轮分别选用不同模数值，使两中心轮Z1、Z3之间的分度圆直径形成一个微量差值，以获得较大的减速比；该机构还加有过载保护功能。该机构具有结构紧凑，工艺性好，减速比大，灵敏度高等优点。本机构适用于生物、金相、偏光等多种显微镜。
Description
本发明属于光学显微镜领域，具体地说是一种具有同轴式粗微调节和过载打滑保护功能的显微镜调焦机构。
目前，国外的中高级显微镜已普遍采用了同轴粗微调机构，这种机构通常采用的传动方式有：蜗轮蜗杆、行星轮系、齿轮组等。虽然采用这些传动方式的机构都有较好的性能，但普遍存在结构复杂、工艺要求高、成本较高等不足之处。国内的一种同轴式粗微动调节机构，采用的是日本奥林巴斯的早期产品齿轮组结构，粗动部分包括粗动手轮、转轴、齿轮和齿条;微动部分包括微动手轮、联杆、四对啮合齿轮、三根转轴、齿轮和齿条。由于是齿轮组传动，不可能得到较大的速比，齿轮啮合次数多，灵敏度差，回差也大。同时体积大，结构复杂，加工费时费料。
本发明的目的则是针对上述存在的问题，提出了一种具有体积小、结构紧凑、工艺性好、减速比大、灵敏度高、经济高效的同轴式粗微动调焦机构，并加有过载打滑保护性能。
本发明的技术解决方案：
在转轴（5）外圆上依次装有齿轮（4）、压圈（6）、钢球、衬圈（7）和蝶形弹簧（8）;在转轴（5）右侧依次装有止推轴承（9）、粗动摩擦轮（10）、固定中心轮（3）、钢球、从动中心轮（1）、防动圈（11）和六角螺母（12）;在转轴左侧装有：滑动轴承（13）和粗动手轮（14）。联杆（15）横串在转轴（5）中心孔内，左端用螺钉与微动手轮（16）固定，右端用螺钉与转臂轮（17）固定，重联行星齿轮（2），用螺钉和夹板（18）安装在转臂轮（17）上。整个机构由滑动轴承（13）和止推轴承（9）支撑着，并用螺钉紧固在显微镜镜架上。
为了获得较大的减速比，传动方式采用了微差齿轮传动。微差齿轮传动是由两对啮合齿轮分别选用不同模数值，使两中心轮的分度圆直径形成一个微量差值△D的行星轮传动。即两对行星齿轮分度圆直径相等，D2＝D′ 2。两中心齿轮分度圆直径有一差值，△D＝D1-D3，当转臂H回转时，重联齿轮Z2、Z′ 2围绕两中心齿轮作行星同步运动，其角速度Wz＝Wz′，Z2与从动中心轮Z1啮合，由于两中心轮分度圆直径存在一微量差值△D，而固定中心轮Z3是固定不回转的，那么从动中心轮Z1相对固定中心轮Z3必定有一微量角速度W1的回转运动。这一微量角速度W1可以满足本机构较大减
速比的要求。这样，只需两对啮合齿轮即能实现较大减速比的目的。为了适应这一方法，将本机构在选用不同模数值时，常用的速比和所需的齿轮齿数列于表1、表2、表3中。
为了避免显微镜调焦时物镜筒碰坏被观察切片，本发明加有过载打滑保护功能。随滑板升降构件的总重量作用在齿轮（4）上产生驱动力M，由于齿轮（4）与转轴（5）之间在蝶形弹簧（8）的反作用力下存在着一定的摩擦力，所以齿轮（4）与转轴（5）接触表面是不会滑动的，如果继续增大驱动力M+M′，直至增大到能够克服齿轮（4）与转轴（5）表面间的最大摩擦力对转轴（5）中心所形成的摩擦力距Mf时，齿轮（4）与转轴（5）表面开始等速滑动。则机构起打滑保护作用。这时，后增加的驱动力M′，就是被观察切片所承受的最大压力。调节从动中心轮（1）在转轴（5）右端螺纹上的轴向位置，便可调节蝶形弹簧（8）的反作用力Q的大小和摩擦力距Mf的大小。装校时，可在显微镜工作台上放置一块重量与M′相等的重物，调节从动中心轮（1）的轴向位置，直至工作台能等速下滑为准。调好后，装上防动圈（11），拧紧六角螺母（12），打滑保护功能即调整完毕。粗动摩擦轮（10）与止推轴承（9）
之间以及固定中心轮（3）与从动中心轮（1）之间在蝶形弹簧（8）的作用下，也分别产生滑动摩擦力距Mf′和滚动摩擦力距Mf″。根据摩擦力距计算公式可得Mf′＞Mf+Mf″。
显微镜的粗动调节是通过转动粗动手轮（14）或粗动摩擦轮（10）来实现的。粗动手轮（14）是用止定螺钉紧固在转轴（5）上，形成一体回转，而粗动摩擦轮（10）是通过行星轮系的增速形式与转轴（5）联接，由于行星轮系在增速时一般都具有自锁性，所以转动粗动摩擦轮（10）和粗动手轮（14）一样，都直接通过转轴（5），齿轮（4），齿条（20）等构件实现工作台的粗动调节功能。
微动手轮（16）和转臂轮（17）是用螺钉固定在联杆（15）上成为一体的。根据微差齿轮传动原理，转动转臂轮（17）或微动手轮（16），两中心轮开始相对转动，由于粗动摩擦轮（10）和固定中心轮（3）采用过盈配合，则二构件成为一体。在摩擦力距Mf′的作用下，与止推轴承（9）保持静止状态。而从动中心轮（1）的微量角速度通过转轴（5），齿轮（4），齿条（20）等实现工作台的微动调节功能。
本发明相对目前国内外现有的显微镜同轴式粗、微动调
焦机构有如下优点：由于本机构只用两对啮合齿轮即可达到大减速比的目的，因而传动误差少，速比可靠，灵敏度高;本机构粗、微动调焦和过载打滑保护功能在导轨全程任何位置都能起作用，因而适用范围广，操作方便;本机构左侧粗动手轮部位仍有足够的位置，还可增设预调焦限位等装置;本机构零件形状简单，数量少;对材质、加工工艺、机床设备等各方面都无特殊要求。因而工艺性好，装校容易，实施方便，经济高效;本机构不仅适用于生物、金相、偏光等多种显微镜，也可用于其它精密仪器和精密机械中。
表1是本发明不等模数值m为0.3和0.4，传动比iH1和齿数z对照表。
注：1重联行星齿轮Z2和Z′ 2的齿数取3和4的公倍数，其分度圆直径相等。
2两对啮合齿轮中，齿数多的齿轮模数值为0.3，齿数少的齿轮模数为0.4。
表2是本发明不等模数值m为0.4和0.5，传动比iH1和齿数Z对照表。
＊注：1重联行星齿轮Z2和Z′ 2的齿数取4和5的公倍数，其分度圆直径相等。
2两对啮合齿轮中，齿数多的齿轮模数值为0.4，齿数少的齿轮模数为0.5。
表3是本发明不等模数值m为0.5和0.6，传动比iH1和齿数Z对照表。
注：1重联行星齿轮Z2和Z′ 2的齿数取5和6的公倍数，其分度圆直径相等。
2两对啮合齿轮中，齿数多的齿轮模数值为0.5，齿数少的齿轮模数值为0.6。
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明传动原理图。
实施例：
要求①粗动调节范围20mm。②微动调节范围20mm，微动手轮回转一周，工作台升降值为0.2mm，格值0.002mm。③工作台升降需有过载打滑保护功能。
图1所示的显微镜同轴式粗、微动调焦机构则是根据上述要求而设计的。粗动手轮外径为45mm，微动手轮外径为23mm。内部参数的确定按下列顺序：①选择齿轮（4）模数m4＝0.5齿数Z4＝26，分度圆直径D4＝13mm。②调节时，由于从动中心轮（1）与齿轮（4）是属同步回转，回转一周，工作台
的升降值等于齿轮（4）分度圆的圆周长D4·π≈40.84mm。
转臂轮（17）和微动手轮（16）组合成一体回转，根据设计要求回转一周，工作台升降值为0.2mm，转臂轮（17）和从动中心轮（1）的相对速比等于各自回转一周后工作台相应的升降值之比，即iH1＝ (D4·π)/0.2 ≈204.2。
③微差齿轮传动中两啮合齿轮不同模数值分别取0.4、0.5，参照表2，转臂轮（17）和从动中心轮（1）相对速比iH1就近选用205。在图2中分别选用Z1＝41、Z2＝16、Z′ 1＝20、Z3＝51;D1＝20.5、D2＝8、D′ 2＝8、D3＝20.4;m1＝0.5、m2＝0.5、m′ 2＝0.4、m′ 3＝0.4。其中D1、D2、D′ 2、D3和m1、m2、m′ 2、m3分别为齿轮Z1、Z2、Z′ 2、Z3对应的分度圆直径和模数。
④验算：在图2所示的轮系中，由于Z3为固定轮，（即n3＝0）故该轮系为一行星轮的周转轮系。因而：
i1H＝1-iH 1n＝1-（+ -(Z2……Zn)/(Z1……Zn-1) ）求得为i1H＝1-iH 13，而iH 13＝ (Z2·Z3)/(Z1·Z2 ') ＝ (16×51)/(41×20) ＝ 204/205 ，故i1H＝1- 204/205 ＝ 1/205 或iH1＝205即当转臂H回转一周，Z1才转 1/205 转，其工作台升降值为40.84/205，约等于0.1992mm（与设计理论要
求相差0.0008mm）转臂轮上刻有100等分线，格值约等于0.002mm。（与理论要求相差0.000008mm）
iH1160 165 172 177 184 189 196 201 208 213 220 225
Z140 55 43 59 46 63 49 67 52 71 55 75
Z353 41 57 44 61 47 65 50 69 53 73 56
232 237 244 249 256 261 268 273 280 285 292 297
58 79 61 83 64 87 67 91 70 95 73 99
77 59 81 62 85 65 89 68 93 71 97 74
304 309 316 321 328 333 340 345 352 357 364 369
76 103 79 107 82 111 85 115 88 119 91 123
101 77 105 80 109 83 113 86 117 89 121 92
376 381 388 393 400 405 412 417 424 429 436 441
94 127 97 131 100 135 103 139 106 143 109 147
125 95 129 98 133 101 137 104 141 107 145 110
448 453 460 465 472 477 484 489 496 501 508 513
112 151 115 155 118 159 121 163 124 167 127 171
149 113 153 116 157 119 161 122 165 125 169 128
表1
iH1156 165 176 185 196 205 216 225 236 245 256 265
Z139 33 44 37 49 41 54 45 59 49 64 53
Z331 41 35 46 39 51 43 56 47 61 51 66
276 285 296 305 316 325 336 345 356 365 376 385
69 57 74 61 79 65 84 69 89 73 94 77
55 71 59 76 63 81 67 86 71 91 75 96
396 405 416 425 436 445 456 465 476 485 496 505
99 81 104 85 109 89 114 93 119 97 124 101
79 101 83 106 87 111 91 116 95 121 99 126
516
129
103
表2
iH1156 175 186 205 216 235 246 265 276 295 306 325
Z126 35 31 41 36 47 41 53 46 59 51 65
Z331 29 37 34 43 39 49 44 55 49 61 54
336 355 366 385 396 415 426 445 456 475 486 505
56 71 61 77 66 83 71 89 76 95 81 101
67 59 73 64 79 69 85 74 91 79 97 84
516
86
103
表3
Claims (3)
1、一种具有过载打滑保护功能的显微镜粗微调机构，转轴(5)由支承机构支承，转轴上装有蝶形弹簧(8)，齿轮(4)与滑块上齿条(20)啮合，联杆(15)横串在转轴(5)中心孔内，左端与微动手轮(16)固定，右端与转臂轮(17)固定，转臂轮(17)上装有重联行星齿轮(2)与转轴(5)上的从动中心轮(1)和固定中心轮(3)啮合，固定中心轮(3)与粗动摩擦轮(10)过盈配合成为一体，粗动调节通过粗动手轮(14)直接带动转轴(5)、齿轮(4)和齿条(20)驱动工作台升降；或通过粗动摩擦轮(10)带动固定中心轮(3)重联行星轮(2)、从动中心轮(1)、转轴(5)等一体带动齿轮(4)和齿条(20)驱动工作台升降，其特征在于微动调节通过微动手轮(16)或转臂轮(17)带动重联行星轮(2)转动，从动中心轮(1)与固定中心轮(3)产生微量角速度，通过转轴(5)、齿轮(4)、齿条(20)带动工作台微动。
2、根据权利要求1所述显微镜粗微调机构，其特征在于微动调节由转臂轮、重联行星轮、从动中心轮和固定中心轮组成，重联行星轮与从动中心轮和固定中心轮的啮合分别选用不同模数值，重联行星轮两齿轮分度圆直径相等。D2＝D2′，两中心轮分度圆直径有一差值，△D＝D1-D3。
3、根据权利要求1所述的显微镜粗微调机构，其特征是粗微动调节和过载打滑保护均用一副转轴、齿轮、齿条和导轨。
Priority Applications (1)
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| CN 89102436 CN1019920C (zh) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 显微镜粗微调机构 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 89102436 CN1019920C (zh) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 显微镜粗微调机构 |
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| CN1049413A CN1049413A (zh) | 1991-02-20 |
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ID=4854710
Family Applications (1)
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| CN 89102436 Expired - Fee Related CN1019920C (zh) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 显微镜粗微调机构 |
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Cited By (1)
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1989
- 1989-08-11 CN CN 89102436 patent/CN1019920C/zh not_active Expired - Fee Related
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