CN108731967A - 质量平衡装置及具有其的旋转式切片机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种质量平衡装置及具有其的旋转式切片机。质量平衡装置包括：连接件，所述连接件的第一端用于与所述旋转式切片机的移动质量相连；齿轮组，所述齿轮组具有预定传动比，且所述齿轮组的第一端与所述连接件的第二端相连；以及弹性件，所述弹性件为预张紧的且可调节的，所述弹性件的第一端与所述齿轮组的第二端相连，以随着所述齿轮组的旋转而运动，从而平衡所述移动质量。

Description

质量平衡装置及具有其的旋转式切片机

技术领域

本发明涉及显微技术领域，具体涉及一种质量平衡装置以及具有该质量平衡装置的旋转式切片机。

背景技术

切片机用于从样品切割薄片。这些切片随后被放置在盖玻片上，被适当地处理，然后被放置在显微镜下进行检查。切片机，特别是旋转式切片机通常包括载物台。载物台携带有样品架，待切割的样品保持在样品架上。载物台可由驱动装置驱动而沿着旋转式切片机上的竖直路径上下移动。在竖直移动的过程中，样品会经过固定地布置在旋转式切片机上的切刀。

在传统的旋转式切片机中，通常借助由手轮驱动的传动机构来对竖直的切割运动进行控制。传动机构将手轮的旋转运动转换成载物台的竖直移动。在此类装置中，旋转式切片机的移动质量包括样品以及切片机的所有可动的构件，移动质量被交替地并且反复地加速和加速。在手轮的前半圈转动过程中(此时载物台向下移动)，重力会使移动质量加速，而在手轮的后半圈转动过程中(此时载物台向上移动)，重力会使移动质量减速。因此，在载物台向下移动的过程中，只需要在手轮上施加一个减去重力之后的力，而在向上移动的过程中，则需要一个加上重力之后的力。

为平衡这些不希望有的加速和减速，旋转式切片机设有质量平衡装置。质量平衡装置通常包括集成在手轮中的不对称的平衡重块。然而，在旋转式切片机的移动质量相对较大的情况下，相应地就需要增大平衡重块的尺寸，这样就会使切片机变得笨重。此外，不对称形成的平衡重块会在载物台相对较快地上下移动的过程中产生不希望有的振动。切片机中的振动不可避免地会导致样品在不稳定的状态下被切割，致使被切割的样品不可用。

US5881626揭示了一种用于平衡切片机的移动质量的质量平衡装置。这种质量平衡装置具有杠杆，杠杆配备有彼此成角度地布置的两个杠杆臂。通过杠杆臂的杠杆作用以及作用于下方杠杆臂的预张紧弹簧，在任何位置均能够适当地调整作用于载物台上的力。

在US5881626中，杠杆的作用是减小在平衡装置运转时弹簧的移动距离。但是杠杆仅具有很小的杠杆比，因此弹簧的位移仅少量减小。如果需要较大的杠杆比，则平衡装置需要更大的空间，由此增加旋转式切片机的体积和重量。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于旋转式切片机的质量平衡装置，该质量平衡装置可以在旋转式切片机的有限空间内实现较大的传动比，进而在平衡切片机的移动质量的同时减小切片机的重量和体积。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述质量平衡装置的旋转式切片机。

根据本发明实施例的质量平衡装置，用于旋转式切片机，包括连接件，所述连接件的第一端用于与所述旋转式切片机的移动质量相连；齿轮组，所述齿轮组具有预定传动比，且所述齿轮组的第一端与所述连接件的第二端相连；以及弹性件，所述弹性件为预张紧的且可调节的，所述弹性件的第一端与所述齿轮组的第二端相连，以随着所述齿轮组的旋转而运动，从而平衡所述移动质量。

根据本发明实施例的质量平衡装置，可以以较小的体积实现较大的传动比，即在旋转式切片机的有限空间内实现较大的传动比，由此当移动质量在一定范围内移动时，弹性件的位移相对较小。因此，根据本发明实施例的质量平衡装置可以在平衡切片机的移动质量的同时减小切片机的重量和体积，降低制造成本也便于对切片机进行操作。

另外，根据本发明上述实施例的质量平衡装置还可以具有如下附加的技术特征。

在本发明的一些实施例中，所述齿轮组包括：驱动盘，所述驱动盘与所述连接件的第二端相连；以及至少两个齿轮，所述至少两个齿轮中邻近所述驱动盘的一个齿轮与所述驱动盘同轴固定，所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮与所述弹性件的第一端相连。

在本发明的一些实施例中，所述至少两个齿轮包括：第一齿轮，所述第一齿轮与所述驱动盘同轴固定；以及第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合并与所述弹性件的第一端连接。

在本发明的一些实施例中，所述驱动盘的直径大于所述第一齿轮的直径，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径，且所述齿轮组的传动比为所述第二齿轮的直径与所述第一齿轮的直径的比值。

在本发明的一些实施例中，所述至少两个齿轮包括：第一齿轮，所述第一齿轮与所述驱动盘同轴固定；第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；第三齿轮，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴固定；以及第四齿轮，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合并与所述弹性件的第一端连接。

在本发明的一些实施例中，所述驱动盘的直径大于所述第一齿轮的直径，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径，所述第二齿轮的直径大于所述第三齿轮的直径，所述第四齿轮的直径大于所述第三齿轮的直径，且所述齿轮组的传动比为所述第二齿轮的直径与所述第一齿轮的直径的比值和所述第四齿轮的直径与所述第三齿轮的直径的比值的乘积。

在本发明的一些实施例中，所述弹性件的第一端与所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮的连接点位于所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮的边缘。

在本发明的一些实施例中，所述连接点与所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮的中心的连线相对于竖直方向具有夹角α，在所述质量平衡装置的运转期间，夹角α处于20°至60°的范围内。

在本发明的一些实施例中，所述质量平衡装置还包括支承件，所述支承件用于支承和偏转所述连接件。

在本发明的一些实施例中，所述弹性件为弹簧。

在本发明的一些实施例中，所述连接件为传送带。

在本发明的一些实施例中，所述弹性件的第二端通过可调张紧螺钉连接至所述旋转式切片机的基础框架。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的质量平衡装置的示意图。

图2是根据本发明第二实施例的质量平衡装置的示意图。

图3是根据本发明实施例的旋转式切片机的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1-图2示出根据本发明实施例的质量平衡装置。

本领域的技术人员应该理解，旋转式切片机通常包括：载物台，其上安装有样品架；刀架，其上放置用于切割样品的刀具；驱动装置，用于使载物台沿竖直路径上下移动；以及质量平衡装置，用于平衡切片机的移动质量。术语“移动质量”涵盖切片机的所有可移动构件，特别是包括载物台、样品架、样品以及诸如手轮、飞轮之类的其它可移动构件。

根据本发明实施例的质量平衡装置包括：连接件、齿轮组、弹性件和支承件。连接件的第一端与旋转式切片机的移动质量相连。齿轮组具有预定传动比，且齿轮组的第一端与连接件的第二端相连。在本发明的一些实施例中，齿轮组的传动比为2-10，但是本发明并不限于此，并且齿轮组的传动比可根据实际要求进行相应设置。弹性件为预张紧的且可调节的，弹性件的第一端与齿轮组的第二端相连，以随着所述齿轮组的旋转而运动，从而平衡所述移动质量。

在本发明实施例中，齿轮组包括：驱动盘以及至少两个齿轮。驱动盘与连接件的第二端相连。至少两个齿轮中邻近驱动盘的一个齿轮与驱动盘同轴固定，而至少两个齿轮中邻近弹性件的一个齿轮与弹性件的第一端连接。

根据本发明实施例的质量平衡装置，可以以较小的体积实现较大的传动比，即在旋转式切片机的有限空间内实现较大的传动比，由此当移动质量在一定范围内移动时，弹性件的位移相对较小。因此，根据本发明实施例的质量平衡装置可以在平衡切片机的移动质量的同时减小切片机的重量和体积，降低制造成本也便于对切片机进行操作。

下面结合附图描述根据本发明具体实施例的质量平衡装置。

图1示出了根据本发明第一实施例的质量平衡装置10，包括：连接件12、齿轮组20、弹性件14以及支承件13。连接件12的第一端(即图1中连接件12的下端)与旋转式切片机的移动质量11相连，以随移动质量11一起运动。在本实施例中，连接件12为传动带，弹性件14为弹簧，支承件13为滑轮，但本发明并不限于此。连接件12向上延伸并被支承件13偏转，由此支承件13支承被偏转的连接件12以及与连接件12相连的移动质量11。齿轮组20的第一端(即图1中齿轮组20的上端)与偏转后的连接件12的第二端(即图1中连接件12的右端)相连，齿轮组20的第二端(即图1中齿轮组20的下端)与弹性件14的第一端(即图1中弹性件14的左端)相连，其中弹性件14为预张紧且可调节的，由此可以按照实际需要进行调节以提供适当的弹性力。

具体地，齿轮组20包括：驱动盘21、第一齿轮22和第二齿轮23。驱动盘21与连接件12的右端相连，以与连接件12一起运动。第一齿轮22与驱动盘21同轴固定，即第一齿轮22的中心与驱动盘21的中心位于同一轴线上，且第一齿轮22与驱动盘21固定连接，由此驱动盘21和第一齿轮22可以相同角速度转动。

进一步如图1所示，第二齿轮23位于第一齿轮22下方且与第一齿轮22啮合。当然，本领域技术人员可以理解的是，第二齿轮23也可以不位于第一齿轮22的下方，换言之第二齿轮23的中心与第一齿轮22的中心的连线相对于竖直方向倾斜，甚至与竖直方向垂直，而不是与竖直方向重合，这可以根据旋转式切片机的具体内部空间而定。

第二齿轮23与弹性件14的左端相连。弹性件14的左端与第二齿轮23的连接点位于第二齿轮23的边缘。所述连接点与第二齿轮23的中心的连线相对于竖直方向具有夹角α。在质量平衡装置的运转期间，夹角α处于20°至60°的范围内，由此可以实现更好的平衡效果。

驱动盘21的直径为D21，第一齿轮22的直径为D22，第二齿轮23的直接为D23。驱动盘21的直径D21大于第一齿轮22的直径D22，第二齿轮23的直径D23大于第一齿轮22的直径D22。齿轮组20的传动比为第二齿轮23的直径D23与第一齿轮22的直径D22的比值，即D23/D22。

在驱动盘21、第一齿轮22和第二齿轮23的直径满足上述关系的情况下，可以在有限空间内实现较大的传动比。因此在质量平衡装置的运转期间，弹性件14的位移较小，即弹性件14的弹性力变化较小，减小弹性件14的疲劳损耗，延长弹性件14的使用寿命。另外，在不增加质量平衡装置10所占用的空间的情况下，即可实现较大的传动比，避免增加旋转式切片机的体积和重量，降低了旋转式切片机的制造成本并且便于操作旋转式切片机。

弹性件14的第二端(即图1中所示的弹性件14的右端)连接至旋转式切片机的基础框架15。例如，弹性件14的右端可通过可调张紧螺钉16连接至基础框架15，因此弹性件14可以按照实际需要被张紧。

下面参照图1详细描述根据本发明第一实施例的质量平衡装置10的工作过程。

当施加外力使移动质量11向下运动时，连接件12随移动质量11一起运动，并带动驱动盘21逆时针转动。进而，与驱动盘21固定连接的第一齿轮22也逆时针转动，而与第一齿轮22啮合的第二齿轮23则顺时针转动，并带动弹性件14的左端向左运动。结果，弹性件14的弹性力相对于第二齿轮23的中心的力臂减小，但是由于弹性件14被进一步张紧，因此弹性件14的弹性力增大，所以弹性力与相应力臂的乘积基本不变，进而抵消作用于移动质量11上的重力，避免重力对移动质量11的不期望的加速。

当施加外力使移动质量11向上运动时，第二齿轮23在弹性件14的弹性力的作用下逆时针转动，并带动与其啮合的第一齿轮22顺时针转动。进而，与第一齿轮22固定连接的驱动盘21也顺时针转动，由此驱动连接件12运动，以对移动质量11施加作用力。虽然在移动质量11的向上运动的过程中，弹性件14的左端向右运动，弹性力相对于第二齿轮23的中心的力臂增大，但是弹性件14的张紧程度被降低，因此弹性力减小。所以弹性力与相应力臂的乘积仍然基本不变，进而抵消作用于移动质量11上的重力，避免重力对移动质量11的不期望的减速。

在上述工作过程中，夹角α处于20°至60°的范围内，由此可以保证质量平衡装置10的正常工作，并实现预期的效果。

然而，如果夹角α太小，当移动质量11向下运动时，弹性件14的弹力增加，相应力臂减小，然而力臂的减小量较小，所以弹性件14的弹力和相应力臂的乘积增大，即大于作用于移动质量11上的重力，从而导致对移动质量11的不期望的减速。

如果夹角α太大，当移动质量11向下运动时，弹性件14的弹力增加，相应力臂减小，然而力臂的减小量较大，所以弹性件14的弹力和相应力臂的乘积减小，即小于作用于移动质量11上的重力，从而无法抵消作用于移动质量11上的重力。因此，重力仍然对移动质量11产生不期望的加速。

图2示出了根据本发明第二实施例的质量平衡装置40。

图2所示的第二实施例类似于图1所示的第一实施例，区别仅在于齿轮组。为简明起见，下文中将只对齿轮组作详细描述。

根据本发明第二实施例的质量平衡装置40包括齿轮组30。齿轮组30包括驱动盘31、第一齿轮32、第二齿轮33、第三齿轮34和第四齿轮35。驱动盘31与连接件12的右端相连，以与连接件12一起运动。第一齿轮32与驱动盘31同轴固定，即第一齿轮32的中心与驱动盘31的中心位于同一轴线上，且第一齿轮32与驱动盘31固定连接，由此驱动盘31和第一齿轮32可以相同角速度转动。

如图2所示，第二齿轮33位于第一齿轮32下方且与第一齿轮32啮合。当然，与本发明的第一实施例类似，第二齿轮33的中心与第一齿轮32的中心的连线相对于竖直方向也可以倾斜，甚至与竖直方向垂直，而不是与竖直方向重合，这可以根据旋转式切片机的具体内部空间而定。

第三齿轮34与第二齿轮33同轴固定，即第三齿轮34的中心与第二齿轮33的中心位于同一轴线上，且第三齿轮34与第二齿轮33固定连接，由此第三齿轮34和第二齿轮33可以相同角速度转动。

进一步如图2所示，第四齿轮35位于第三齿轮34下方且与第三齿轮34啮合。当然，和第二齿轮33与第一齿轮32之间的位置关系类似，第四齿轮35的中心与第三齿轮34的中心的连线相对于竖直方向也可以倾斜，甚至与竖直方向垂直，而不是与竖直方向重合，这可以根据旋转式切片机的具体内部空间而定。

第四齿轮35与弹性件14的第一端(即图2中所示的弹性件14的右端)连接。弹性件14的右端与第四齿轮35的连接点位于第四齿轮35的边缘。所述连接点与第四齿轮35的中心的连线相对于竖直方向具有夹角α。在质量平衡装置的运转期间，夹角α处于20°至60°的范围内，由此可以实现更好的平衡效果。

驱动盘31的直径为D31，第一齿轮32的直径为D32，第二齿轮33的直接为D33，第三齿轮34的直径为D34，而第四齿轮35的直径为D35。驱动盘31的直径D31大于第一齿轮32的直径D32，第二齿轮33的直径D33大于第一齿轮32的直径D32。第二齿轮33的直径D33大于第三齿轮34的直径D34，第四齿轮35的直径D35大于第三齿轮34的直径D34。齿轮组20的传动比为第二齿轮33的直径D33与第一齿轮32的直径D32的比值和第四齿轮35的直径D35与第三齿轮34的直径D34的比值的乘积，即(D33/D32)×(D35/D34)。

在驱动盘31、第一齿轮32、第二齿轮33、第三齿轮34和第四齿轮35的直径满足上述关系的情况下，可以实现进一步增大的传动比。因此在质量平衡装置40的运转期间，弹性件14的位移更小，即弹性件14的弹性力变化更小，进一步减小弹性件14的疲劳损耗，延长弹性件14的使用寿命。由于弹性件14的位移被进一步减小，弹性件14所需的工作空间更小，相当于进一步减小旋转式切片机的体积和重量，降低了旋转式切片机的制造成本。

弹性件14的第二端(即图2中所示的弹性件14的左端)连接至旋转式切片机的基础框架15。例如，弹性件14的左端可通过可调张紧螺钉16连接至基础框架15，因此弹性件14可以按照实际需要被张紧。

根据本发明第二实施例的质量平衡装置40的工作过程与根据本发明第一实施例的质量平衡装置10的工作过程类似，其原理均是利用齿轮组与弹性件相互配合产生的等大的力平衡作用于移动质量上的重力，因此不再详细描述。

本发明实施例还提供一种旋转式切片机100。如图3所示，根据本发明实施例的旋转式切片机100包括：载物台101，刀架102，驱动装置103以及根据本发明上述实施例的质量平衡装置。载物台101上设有待切割的样品104。另外，需要说明的是，尽管图3中所示的质量平衡装置为根据上述第一实施例的质量平衡装置10，但是本领域技术人员可以理解根据本发明实施例的旋转式切片机也可以包括根据本发明第二实施例的质量平衡装置40。

根据本发明实施例的旋转式切片机，在自身有限的空间内配备具有较大传动比的质量平衡装置，而无需增加自身的体积和重量，因此切片机具有体积小，重量轻，便于操作的优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种质量平衡装置，用于旋转式切片机，所述质量平衡装置包括:

连接件，所述连接件的第一端用于与所述旋转式切片机的移动质量相连；

齿轮组，所述齿轮组具有预定传动比，且所述齿轮组的第一端与所述连接件的第二端相连；以及

弹性件，所述弹性件为预张紧的且可调节的，所述弹性件的第一端与所述齿轮组的第二端相连，以随着所述齿轮组的旋转而运动，从而平衡所述移动质量。

2.根据权利要求1所述的质量平衡装置，其特征在于，所述齿轮组包括：

驱动盘，所述驱动盘与所述连接件的第二端相连；以及

至少两个齿轮，所述至少两个齿轮中邻近所述驱动盘的一个齿轮与所述驱动盘同轴固定，所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮与所述弹性件的第一端相连。

3.根据权利要求2所述的质量平衡装置，其特征在于，所述至少两个齿轮包括：

第一齿轮，所述第一齿轮与所述驱动盘同轴固定；以及

第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合并与所述弹性件的第一端连接。

4.根据权利要求3所述的质量平衡装置，其特征在于，所述驱动盘的直径大于所述第一齿轮的直径，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径，且所述齿轮组的传动比为所述第二齿轮的直径与所述第一齿轮的直径的比值。

5.根据权利要求2所述的质量平衡装置，其特征在于，所述至少两个齿轮包括：

第一齿轮，所述第一齿轮与所述驱动盘同轴固定；

第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；

第三齿轮，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴固定；以及

第四齿轮，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合并与所述弹性件的第一端连接。

6.根据权利要求5所述的质量平衡装置，其特征在于，所述驱动盘的直径大于所述第一齿轮的直径，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径，所述第二齿轮的直径大于所述第三齿轮的直径，所述第四齿轮的直径大于所述第三齿轮的直径，且所述齿轮组的传动比为所述第二齿轮的直径与所述第一齿轮的直径的比值和所述第四齿轮的直径与所述第三齿轮的直径的比值的乘积。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的质量平衡装置，其特征在于，所述弹性件的第一端与所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮的连接点位于所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮的边缘。

8.根据权利要求7所述的质量平衡装置，其特征在于，所述连接点与所述至少两个齿轮中邻近所述弹性件的一个齿轮的中心的连线相对于竖直方向具有夹角α，在所述质量平衡装置的运转期间，夹角α处于20°至60°的范围内。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的质量平衡装置，其特征在于，所述质量平衡装置还包括支承件，所述支承件用于支承和偏转所述连接件。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的质量平衡装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的质量平衡装置，其特征在于，所述连接件为传送带。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的质量平衡装置，其特征在于，所述弹性件的第二端通过可调张紧螺钉连接至所述旋转式切片机的基础框架。

13.一种旋转式切片机，包括根据权利要求1-12中任一项所述的质量平衡装置。