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Die Erfindung betrifft. einen Objekt-Tisch, insbesondere einen XY-Objekt-Tisch, das heißt, einen in X- und Y-Richtung beweglichen Objekt-Tisch.
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Bei einem Mikroskop gelangt ein Objekt-Tisch zum Einsatz. Er enthält eine an dem Mikroskop befestigte Basisplatte, eine in Y-Richtung (bezüglich des Mikroskops nach vorn und nach hinten) relativ zu der Basisplatte bewegliche Zwischenplatte und eine obere Platte, auf der eine Probe plaziert wird, und die in X-Richtung senkrecht zur Y-Achse (bezüglich des Mikroskops nach rechts und nach links) beweglich ist. Die obere Platte ist derart ausgebildet und angeordnet, daß sie nicht nur in X-Richtung, sondern zusammen mit der Zwischenplatte auch in Y-Richtung bewegbar ist.
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Die Zwischenplatte besitzt eine einachsige Handhabe, und der Objekt-Tisch läßt sich unabhängig in X- und Y-Richtungen bewegen.
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Ein Objekt-Tisch, bei dem ein Betätigungshandgriff zum Bewegen eines Tisches in X- und Y-Richtungen an der Basisplatte angeordnet ist, ist aus der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichung Hei
9-127427 ) bekannt.
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Bei diesem Tisch wird eine Zwischenplatte (eine sich in Y-Richtung bewegende Platte) von einer Zahnstangen-Ritzel-Anordnung bewegt, eine obere Platte (die sich in X-Richtung bewegt) wird zusammen mit der Zwischenplatte in Y-Richtung bewegt. Ein zwischen dem Betätigungshandgriff und der oberen Platte angeordneter Antriebsmechanismus zum Bewegen der oberen Platte enthält zwei Hebel und einen Verbindungspunkt, so daß er der Bewegung der oberen Platte in Y-Richtung folgen kann.
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Wenn allerdings in dem zuerst geschilderten Fall ein Beobachter die obere Platte in Y-Richtung bewegt, wenn sich eine Probe auf der oberen Platte befindet, so muß der Betrachter seine Hand mit dem einachsigen Handgriff bewegen, da der einachsige Handgriff sich ebenfalls in Y-Richtung bewegt.
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Üblicherweise ist es so, daß ein Betrachter den Objekt-Tisch bewegt, während er gleichzeitig Beobachtungen (durch das Okular) vornimmt.
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Wenn ein Betrachter seine Hand erst einmal von dem Handgriff genommen hat, muß er nach dem Handgriff tasten, wenn dieser Handgriff, wie oben erläutert, nicht ortsfest angebracht ist. Folglich ist es in diesem Fall schwierig, den Handgriff zu finden, und die Bedienungsfreundlichkeit des Objekt-Tisches läßt zu wünschen übrig. Insbesondere bei Beobachtung eines Wafers, eines Fadenkreuzes, eines Flüssigkristallsubstrats etc. sollte der Objekt-Tisch groß bemessen sein, und dementsprechend würde sich in dem obigen Fall der Handgriff über größere Strecken bewegen, so daß er dann besonders schlecht aufzufinden ist.
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Die Handhabung eines solchen Mikroskops ist äußerst unbequem, bei einem Betrachter, der stundenlang mit dem Mikroskop arbeitet, ist allein die Bedienung des Objekt-Tisches schon eine ermüdende Arbeit.
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Bei dem zweiten oben geschilderten Fall ist der Handgriff ortsfest, und dementsprechend läßt sich der Objekt-Tisch einfach handhaben. Allerdings ist der Objekt-Tisch von seiner Struktur her kompliziert und läßt sich nur mit großem Aufwand fertigen, sobald ein hohes Maß an Präzision gefordert ist (zum Beispiel eine Verringerung des Totgangs). Außerdem muß beträchtlicher Raum zur Verfügung gestellt werden.
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DE 197 35 492 A1 offenbart einen Koaxialtrieb für den Objekttisch eines Mikroskops, mit einer ortsfesten Führung, die einen ersten, in einer ersten Verschieberichtung horizontal verschiebbaren Tischteil lagert, der seinerseits einen in einer zweiten Verschieberichtung horizontal und vorzugsweise senkrecht zur ersten Verschieberichtung verschiebbaren, zweiten Tischteil lagert, mit einem ersten, am ersten Tischteil angreifenden Bedienelement zur Verschiebung des ersten Tischteils in der ersten Verschieberichtung und einem zweiten Bedienelement zur Verschiebung des zweiten Tischteils in der zweiten Verschieberichtung, wobei die beiden Bedienelemente um eine koaxiale Achse drehbar sind und bei einer Verschiebung des ersten oder zweiten Tischteils ihre Lage ortsfest im Raum beibehalten.
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DE 35 28 343 C2 offenbart einen Antrieb für einen Kreuztisch mit Antriebsmitteln zur Verschiebung eines ersten gerade geführten Schlittens, bestehend aus einer am ersten Schlitten befestigten Zahnstange und einem Ritzel, das fest auf einer Vollwelle sitzt, mit der ein erster Betätigungsknopf fest verbunden ist, mit Antriebsmitteln zur Verschiebung eines zweiten gerade geführten Schlittens, bestehend aus einer am zweiten Schlitten befestigten Zahnstange und einem Ritzel, das fest auf einer Hohlwelle sitzt mit der ein zweiter Betätigungsknopf fest verbunden ist, wobei die Vollwelle und die Hohlwelle koaxial auf einer zwischen beiden Wellen befindlichen, auf zweiten Schlitten befestigten Hülse geführt werden.
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DE 35 21 047 C1 offenbart ein Mikroskop mit einem Tischträger, einem am Tischträger verschiebbar angeordneten Zwischenträger und einem am Zwischenträger verschiebbar angeordneten Objekttisch, wobei der Zwischenträger mittels einer ersten Verstelleinrichtung in einer ersten Raumrichtung relativ gegen den Tischträger verschiebbar ist, der Objekttisch mittels einer zweiten Verstelleinrichtung in einer zur ersten Raumrichtung senkrechten zweiten Raumrichtung verschiebbar ist, die mit der ersten Raumrichtung eine Verstellebene bildet, und die erste Verstelleinrichtung und die zweite Verstelleinrichtung am Tischträger ortsfest angeordnet ist
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Und
DE 34 00 265 C2 offenbart einen Arbeitstisch für ein Gerät zur Bearbeitung von Halbleiterplättchen, mit einem bewegbar gelagerten Halbleiterplättchenträger, auf dem ein Halbleiterplättchen ruht, einem Führungsglied zur Führung der Bewegung des Halbleiterplättchenträgers und einer zur Bewegung des Halbleiterplättchenträgers entlang des Führungsglied dienenden Antriebseinheit.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Objekt-Tisches, der bei einfachem Aufbau einfach zu handhaben ist.
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Erfindungsgemäß besitzt ein Objekt-Tisch zur Lösung der obigen Aufgabe die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche betreffen Weiterentwicklungen.
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Wenn die erste Drehbetätigungseinrichtung gedreht wird, wird die Drehkraft über die erste Antriebseinrichtung auf das erste Bewegungselement übertragen, und das erste Bewegungselement bewegt sich in die erste Richtung. Wenn die zweite Drehbetätigungseinrichtung gedreht wird, wird die Drehkraft über die Drehwelle, die Übertragungseinrichtung und die zweite Antriebseinrichtung auf das zweite Bewegungselement übertragen, und das zweite Bewegungselement bewegt sich senkrecht zu der ersten Richtung in die zweite Richtung. Die Übertragungseinrichtung bewegt sich zusammen mit dem ersten Bewegungselement und dem zweiten Bewegungselement in die erste Richtung. Weil die erste Drehbetätigungseinrichtung und die zweite Drehbetätigungseinrichtung auf der Basisplatte angeordnet sind, bewegen sie sich dabei auch dann nicht, wenn das erste Bewegungselement und das zweite Bewegungselement bewegt werden. Außerdem ist der Objekt-Tisch im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen baulich einfach gestaltet.
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In dem Objekt-Tisch können die zweite Drehbetätigungseinrichtung und die erste Drehbetätigungseinrichtung an der Drehwelle angeordnet sein, welche sich entlang der ersten Richtung erstreckt, bzw. an einer Betätigungswelle angeordnet sein, die senkrecht zu der Drehwelle verläuft.
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Weil die zweite Drehbetätigungseinrichtung an der Drehwelle angeordnet ist, verringert sich die Anzahl der Bauteile.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Objekt-Tisches nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 eine Ansicht entlang dem Pfeil A in 1;
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3 eine Ansicht entlang dem Pfei B in 1:
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4 eine perspektivische Ansicht eines Kugelumlauflagers, das in Verbindung mit einer Drehwelle und einem Übertragungselement dargestellt ist; und
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5 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Mikroskop-Objekt-Tisches, bei dem eine zweite Ausführungsform der Erfindung realisiert ist.
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Nach den 1 bis 3 enthält der Mikroskop-Objekt-Tisch eine Basisplatte (ein Basiselement 10), eine Zwischenplatte (als erstes Bewegungselement) 20, eine Oberplatte (als zweites Bewegungselement) 30, einen ersten Drehbetätigungsteil (erste Drehbetätigungseinrichtung) 40, einen zweiten Drehbetätigungsteil (zweite Drehbetätigungseinrichtung) 50, eine Drehwelle 60 und ein Übertragungselement (eine Übertragungseinrichtung) 70.
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Ein Führungsteil 12, der die Zwischenplatte 20 in Y-Richtung führt (der Richtung senkrecht zur Zeichenebene der 1), ist an der an dem Hauptgerätekörper eines Mikroskops fixierten Basisplatte 10 angeordnet. Dieser Führungsteil 12 wird gebildet durch Nuten 12a an der Basisplatte 10, Nuten 21a an der Zwischenplatte 20 und durch Kugeln 21b.
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Außerdem ist ein Führungsteil 22, der die Oberplatte 30 in X-Richtung führt (der Richtung senkrecht zur Zeichenebene der 2), an der Zwischenplatte 20 angeordnet. Dieser Führungsteil 22 wird gebildet durch Nuten 22a in der Zwischenplatte 20, Nuten 32a an der Oberplatte 30 und Kugeln 32b.
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An der Basisplatte 10 ist eine Basisträgerplatte 12 einstückig angebracht.
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Der erste Drehbetätigungsteil 40 zum Bewegen der Zwischenplatte 20 in Y-Richtung, und der zweite Drehbetätigungsteil 50 zum Bewegen der Oberplatte 30 in X-Richtung sind an einem Ende einer Bedienwelle 30 angeordnet.
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Obschon der zweite Drehbetätigungsteil 50 an der gleichen Bedienwelle 13 angebracht ist wie der erste Drehbetätigungsteil 40, können die beiden Drehbetätigungsteile 40 und 50 unabhängig voneinander gedreht werden.
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Bei Drehung des Drehbetätigungsteils 40 dreht sich eine Riemenscheibe 14. Diese Riemenscheibe 14 ist über einen Riemen 14a mit einer Riemenscheibe 15 gekoppelt, die in Y-Richtung einen vorbestimmten Abstand von der ersten Riemenscheibe hat. Die Riemenscheibe 15 ist an einem Ende einer Welle 15a angebracht, die drehbar in der Basisträgerplatte 11 angeordnet ist.
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Ein Ritzel 16 steht mit einer Zahnstange 23 am anderen Ende der Welle 15a in Eingriff. Die Zahnstange 23 befindet sich an der Zwischenplatte 20 und erstreckt sich in Y-Richtung. Die Zahnstange 23 und das Ritzel 16 bilden eine erste Antriebseinrichtung.
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Wenn andererseits der Drehbetätigungsteil 50 gedreht wird, überträgt sich die Drehung über die Basisträgerplatte 11 auf eine Drehwelle 16, die in Y-Richtung verläuft, wobei die Übertragung über ein Universalgelenk 61 stattfindet. Die Drehwelle 60 ist drehbar von Lagern 17a und 17b an der Basisträgerplatte 11 gelagert.
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Ein zylindrisches Übertragungselement 70 befindet sich an der Drehwelle 60 und läßt sich in Richtung der Achse der Drehwelle 60 (in Y-Richtung) bewegen und dreht sich zusammen mit der Drehwelle 60.
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An einem Ende des Übertragungselements 70 ist ein Ritzel 71 ausgebildet, an dem anderen Ende ist ein Flansch 72 vorhanden.
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Das Ritzel 71 kämmt mit einer Zahnstange 31 an der oberen Platte 30. Diese Zahnstange 31 erstreckt sich in X-Richtung. Die Zahnstange 31 und das Ritzel 71 bilden eine zweite Antriebseinrichtung.
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Der Flansch 72 wird drehbar von einem Block 24 gehaltert, der an der Zwischenplatte 20 befestigt ist und das Übertragungselement 70 als Folge der Bewegung der Zwischenplatte 20 in Y-Richtung bewegen kann.
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Ein Probenhalter 35 ist auf der Oberplatte 30 beispielsweise mit einer (nicht gezeigten) Klemmschraube fixiert. Durch bloßes Lösen der Klemmschraube läßt sich also der Halter 35 durch einen anderen Probenhalter ersetzen, abhängig von der zu betrachtenden Probe.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Kugelumlaufmechanismus, gebildet durch eine Drehwelle und ein Übertragungselement, wobei das Übertragungselement teilweise weggebrochen ist.
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In der Außenoberfläche der Drehwelle 60 und an der Innenfläche des Übertragungselements 70 sind Nuten 60a bzw. 70a ausgebildet. Stahlkugeln 75 zirkulieren beim Abrollen entlang der Nut 70a. Das Übertragungselement 70 kann zusammen mit der Drehwelle 60 drehen und läßt sich linear entlang der Drehwelle 60 bewegen.
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Der oben beschriebene Objekt-Tisch arbeitet folgendermaßen:
Wenn der erste Drehbetätigungsteil 40 gedreht wird, wird die Drehkraft über die Riemenscheibe 14, den Riemen 14a, die Riemenscheibe 15, die Welle 15a, das Ritzel 16 und die Zahnstange 23 auf die Zwischenplatte 20 übertragen. Deshalb bewegt sich die Zwischenplatte 20 in Y-Richtung.
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Wenn der zweite Drehbetätigungsteil 50 gedreht wird, wird die Drehkraft über das Universalgelenk 61, die Drehwelle 60, das Übertragungselement 70, das Ritzel 71 und die Zahnstange 31 auf die obere Platte 30 übertragen. Deshalb bewegt sich die obere Platte 30 in X-Richtung.
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Bei dieser Gelegenheit stehen das Ritzel 71 und die Zahnstange 31 miteinander in Eingriff, weil das Übertragungselement 70 sich zusammen mit der Zwischenplatte 20 und der oberen Platte 30 in Y-Richtung bewegen kann. Das Übertragungselement 70 ist in Y-Richtung zusammen mit der Zwischenplatte 20 und der oberen Platte 30 in einem Bereich hin und her bewegbar, der durch die Lager 17a und 17b begrenzt wird, welche an der Basisträgerplatte 11 befestigt sind.
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Durch die erste Ausführungsform werden folgende Effekte erzielt:
- (1) Da sich die Betätigungswelle 13 an der Basisplatte befindet, bewegen sich der erste Drehbetätigungsteil 40 und der zweite Drehbetätigungsteil 50 auch dann nicht, wenn die Zwischenplatte 20 und die obere Platte 30 bewegt werden. Deshalb läßt sich dieser Mikroskop-Objekt-Tisch leicht handhaben, die Objekt-Tisch-Bewegung läßt sich in einfacher Weise unter gleichzeitiger Beobachtung einer Probe steuern (während die Probe durch ein Okular betrachtet wird). Daher ermüdet der Beobachter weniger schnell.
- (2) Da der Objekt-Tisch einen einfachen Aufbau hat, verglichen mit dem herkömmlichen Mikroskop-Objekt-Tisch (Zeiss) erfordert der Objekt-Tisch nicht viel Raum, läßt sich kompakt bauen und kann billig mit hoher Präzision gefertigt werden.
- (3) Da die Drehkraft von dem Drehbetätigungsteil 40 auf die Welle 15a über den Riemen 14a übertragen wird, kann die Betätigungwelle auf der Seite des Betrachters angeordnet werden. Die Zahnstange steht nicht zu der Seite des Betrachters hin vor, der Drehbetätigungsteil 40 läßt sich ebenso leicht betätigen wie der Drehbetätigungsteil 50, auch wenn der Objekt-Tisch relativ groß bemessen ist, um einen Wafer, ein Fadenkreuz, ein Flüssigkristallsubstrat oder dergleichen betrachten zu können.
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Es sei angemerkt, daß zwar das Universalgelenk 61 zum Koppeln der Betätigungswelle 13 mit der Drehwelle 60 bei obigem Ausführungsbeispiel verwendet wird, daß aber statt des Universalgelenks 61 auch eine Kegelradanordnung, ein Schneckengetriebe, ein Riemen oder eine Drahtführung verwendet werden kann.
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5 ist eine Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Mikroskop-Objekt-Tisches zeigt, der einer zweiten Ausführungsform der Erfindung entspricht. In 5 sind für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform gleiche Bezugszeichen verwendet. Die betreffenden Teile werden nicht noch einmal erläutert.
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Eine Betätigungswelle 113 eines ersten Drehbetätigungsteils 140 zum Bewegen einer Zwischenplatte 20 ist einstückig mit einer Welle 15a ausgebildet.
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Durch Drehen des ersten Drehbetätigungsteils 140 wird das Drehmoment über die Betätigungswelle 113, ein Ritzel 16 und eine Zahnstange 23 auf die Zwischenplatte 20 übertragen, die sich dadurch in Y-Richtung bewegt.
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Ein zweiter Drehbetätigungsteil 150 zum Bewegen einer oberen Platte 30 befindet sich am Ende der Drehwelle 60, die in Y-Richtung verläuft.
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Durch Drehen des zweiten Drehbetätigungsteils 150 wird das Drehmoment über die Drehwelle 60, ein Ritzel 71 und eine Zahnstange 31 auf die obere Platte 30 übertragen, die sich folglich in X-Richtung bewegt.
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Die zweite Ausführungsform weist die gleichen oder ähnliche Effekte auf, wie sie für die erste Ausführungsform oben unter (1) und (2) angegeben wurden. Darüberhinaus läßt sich die Anzahl der Bauteile um eine Anzahl verringern, die denjenigen Bauteilen entspricht, die für den Einbau des Universalgelenks 61 erforderlich sind, damit die Achsenrichtung bei der ersten Ausführungsform geändert wird, bei der zweiten Ausführungsform ist also noch eine weitere Vereinfachung des Aufbaus möglich, so daß das Gerät noch billiger bei hoher Präzision gefertigt werden kann.
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Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird, damit das Übertragungselement 70 der Zwischenplatte 20 und der oberen Platte 30 korrekt folgen kann und keine Drehung des Flansches 72 stattfindet, bevorzugt, wenn der Block 24 aus einem Material gefertigt ist, das einen geringen Reibungskoeffizienten hat, oder das Schmieröl auf die Gleitfläche des Übertragungselements an dem Flansch 72 aufgebracht wird.
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Während bei den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen die Drehwelle 60 und das Übertragungselement 70 durch den Kugelumlaufmechanismus gebildet werden, kann auch irgendein anderer Mechanismus eingesetzt werden, der die Möglichkeit bietet, daß sich das Übertragungselement zusammen mit der Drehwelle 60 dreht und sich gleichzeitig entlang der Drehwelle 60 bewegen kann. Beispielsweise kann die Anordnung derart ausgebildet sein, daß ohne den Einsatz von Stahlkugeln gearbeitet wird und statt dessen Vorsprünge vorgesehen werden, welche in die in der Drehwelle 60 vorhandenen Nuten eingreifen, wozu die Vorsprünge an der Innenfläche des Übertragungselements 70 angebracht werden.
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Bei jedem der oben erläuterten Ausführungsbeispiele geht es um einen Mikroskop-Objekt-Tisch. Allgemein ist die Erfindung jedoch auf sogenannte Kreuztische anwendbar, die zum Beispiel zu einer Meßvorrichtung gehören.
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Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, läßt sich der erfindungsgemäße verschiebbare Tisch einfach handhaben und hat einen kompakten Aufbau im Vergleich zu dem herkömmlichen Mikroskop-Objekt-Tisch.
