DE1960401A1

DE1960401A1 - Fine adjustment device for a micromanipulator

Info

Publication number: DE1960401A1
Application number: DE19691960401
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Manfred
Original assignee: Elektromat VEB
Current assignee: Elektromat VEB
Priority date: 1969-01-27
Filing date: 1969-12-02
Publication date: 1970-07-30
Also published as: DE1960401B2; SU376969A3; HU164733B

Description

Feninstellvorrichtung für einen Mikromanipulator Die Erfindung betrifft eine Feinstellvorrichtung für einen Mikromanipulator, bei dem unter Einsatz eines Pantographen ein großer Bewegungsbereich und gleichzeitig über den gesamten Bewegungsbereich eine hohe Untersetzung wirksam wird.Adjustment device for a micromanipulator The invention relates to a fine adjustment device for a micromanipulator, in which using a Pantograph a large range of motion and at the same time over the entire range of motion a high reduction is effective.

Es sind Mikromanipulatoren bekannt, deren Sinstellung entweder mit einer niedrigen Untersetzung und einem großen Bewegungsbereich oder mit einer hohen Untersetzung und einem kleinen Bewegungsbereich erfolgt, bzw.There are known micromanipulators whose setting either with a low gear reduction and a large range of motion or with a high one Reduction and a small range of motion, or

bei denen ein kompromiß aus beiden Varainten möglich ist.where a compromise between both variants is possible.

Weiterhin sind Mikromanipulatoren bekannt, die einen kleinen Bewegungsbereich bei hoher Untersetzung schrittweise vervielfachen, um zu einem großen Bewegungsbereich zu gelangen. Ebenso gibt es Vorrichtungen, die Schraubgetriebe für eine Bewegungsrichtung verwenden, um somit hohe Untersetzung mit großen Bewegungsbereich zu kombinieren.Furthermore, micromanipulators are known which have a small range of motion at a high reduction, multiply it gradually to achieve a large range of motion to get. There are also devices that use helical gears for one direction of movement use to thus high reduction ratio with large range of motion to combine.

Alle beknannten Lösungen für die Kombination hohe Untersetzung mit großer Bewegungsbereich sind jedoch in ihrer Einstellung @ahr material- uni zeitaufwandig. Bei der schrittweisen Vervielfachung eines kleinen Bewegungsbereiches müsseu viele Zwischenschritte getätigr werich, um von einer Stelle eine weit von dieser entferate Stelle zu erreichen. Bei Schraubenspindeln müsseu z.B. viele Umdrehungen für einen größeren Verschiebeweg aufgebracht werden. Obendrein sind für die Einstellung eines Mikromanipulators in zwei Koordinaten zwei Hünde gleichzeitig oder eine Kand zweimal nacheihander erforderlich, um eine gewünschte Verstellung vorzungelmen.All known solutions for combining high gear reduction with However, large areas of movement are time-consuming in their setting @ahr material- uni. With the gradual multiplication of a small range of motion, there must be many Intermediate steps are carried out in order to remove one point far from it Place to reach. With screw spindles, for example, many turns have to be made for one larger displacement can be applied. On top of that are for hiring one Micromanipulator in two coordinates two dogs at the same time or one Kand twice Nacheihander required in order to advance a desired adjustment.

In eihem bek@anted Mikro @@nipulator mit einer stufe@ler verstellbare. Untersetzung und einem großen Arbeitsbereich ist der Objekttisch durch einen Elektomagneteh an ein Parallelogrammbewegungssystem ankuppelbar sowie durch zusätzliche Elektromagneten auf einer Grundplatte zu blockieren. Das Parallelogrammbewegungssystem wird durch einen in einer kugelpfanne gelagerten Steuerhebel betätigt, welcher in seinem Griff einen Schalter zum Ein-bzw. Ausschalten der Elektromagnete aufweist. Diese Einrichtung ist insofern von Vorteil, als damit zum Manipulieren nur noch eine Hand notwendig ist. Jedoch ist auch mit dieser Anordnung eine Grob- und Feinverstellung in kurzen Zeit nicht möglich.In a well-known micro nipulator with one step adjustable. Reduction and a large work area is the object table by an Elektomagneteh can be coupled to a parallelogram movement system as well as by additional electromagnets to block on a base plate. The parallelogram movement system is through actuates a control lever mounted in a ball socket, which is in its handle a switch for on or. Has switching off the electromagnets. This facility is advantageous in that it only requires one hand to manipulate it is. However, even with this arrangement, a coarse and fine adjustment is possible in a short time Time not possible.

Der zweck der Erfindung besteht darin, den technischen und manuellen Aufwand für den Einstellprozeß zu verringeru sowie die Einstellgenauigkeit zu erhöhen.The purpose of the invention is the technical and manual To reduce the effort for the setting process and to increase the setting accuracy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feilstellvorrichtung für einen Mikromakipulator für zweidimensionale Bewegung durch Einhandbediegung zu entwickeln, bei der ein großer Bewegungsbereich schnell einstellbar und an jeder beliebigen Stelle eine Feineistellung mit hoher Untersetzung möglich ist.The invention is based on the object of a filing device for a micromakipulator for two-dimensional movement by one-hand bending to develop with a large range of motion quickly adjustable and at each fine adjustment with high reduction is possible at any point.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die Kombination folgender ausich bekaunter Merkmale gelöst: a) einem Pantographen für zweidimensionale bewegung, der zwischen dem Griffelement für die Haudbetätigung und dem untersetzten Bewegu@gsteil, n. B. einem Objekttisch, ein Mikroskop oder dergleicheu, eine relativ kleine Untersetzung Um aufweist; b) von in dem Griffelement des Pantographen angeordneten Mitteln zum wahlweisen Kuppelndes Griffelementes mit den Lenkersystem des Fantographen oder mit einer als Unterlage für das Griffelement dienenden Grundplatte: c) einem im Griffelement allseitig schwenkbar gelagerten Hebel als zuschaltbares Untersetzungsgetriebe UF zur Fein-einstellung mit einer Gesamtuntersetzung U UF.According to the invention, the object is achieved through the combination of the following known features solved: a) a pantograph for two-dimensional movement, the one between the grip element for the hand control and the reduced moving part, e.g. an object table, a microscope or the like new, a relatively small reduction To has; b) arranged in the handle element of the pantograph means for optionally coupling the handle element with the handlebar system of the Fantograph or with a base plate serving as a base for the handle element: c) an im Handle element pivoted on all sides as a switchable reduction gear UF for fine adjustment with an overall reduction U UF.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht das Griffelement aus einem dosenförmigen Gehäuse mit einem Deckel, der eine zentrische Ausnehmung für den im Gehäuse eingesetzten Hebel zur Feineinstellung aufweist.In a particular embodiment of the invention, there is the handle element from a can-shaped housing with a Lid, the one centric Has recess for the lever used in the housing for fine adjustment.

Unterhalb des Deckels befindet sich eine radial verschiebbare, am Lenkersystem des Pautographen durch einen Schlitz im Gehäuse mittels einer Blattfeder befestigte Gleitplatte. Als Mittel zum Kuppel des Griffelementes mit dem Lenkersystem bzw. mit der Grundplatte sind je ein ringförmiger Elektromagnet, und zwar in die Unterseite des Gehäuses und in die Oberseite der Gleitplatte eine setzt welche über eine in der Mantelfläche des Gehäuses alteordnete Umschaltdruckstaste derart an eine Spaenungsquelle angeschlossen sind, daß beim Betätigen der Drucktaste der Elektromagnet in der Gleitplattenoberseite mit dem Deckel und beim Loslassen der Drucktaste der Elekt;romagnet iu der Gehäuseunterseite mit der Grundplatte in Wirkungsverbindung steht. Schließlich ist der im Griffelement eingesetzte Hebel an seinem dem Griffende entgegengesetzten Ende mit zwei halbkugelförmigen Lagerteilen und einer dazwischen liegenden Druckfeder versehen, deren gekrümmte Flächen einander abgewandt sind, und von denen der eine Teil in ein im Boden des Gehäuses befindliches festes Lager und der andere Teil in das von der leitplatte gebildete bewegliche Gegenlager eingreift.Below the lid there is a radially displaceable, am Steering system of the pautograph through a slot in the housing by means of a leaf spring attached sliding plate. As a means of coupling the handle element to the handlebar system or with the base plate are each a ring-shaped electromagnet, namely in the Underside of the housing and in the top of the sliding plate one sets over a toggle push button arranged in the outer surface of the housing in this way a voltage source are connected that when the push button is pressed the electromagnet in the top of the sliding plate with the lid and when the push button is released Electromagnet on the underside of the housing with the base plate in operative connection stands. Finally, the lever used in the handle element is at the end of the handle opposite end with two hemispherical bearing parts and one in between provided lying compression spring, the curved surfaces of which are facing away from each other, and one part of which is in a fixed bearing located in the bottom of the housing and the other part engages in the movable counter bearing formed by the guide plate.

Der erfindungsgemäße Mikromanipulator ermöglicht bei Einhandbetätigung ein schnells Manipulieren über einen großen Bewegungsbereich und gestattet durch Zuschalten einer weiteren Hebeluntersetzung an jedem beliebigen Ort eine exakte Feineinstellung vorzunehmen.The micromanipulator according to the invention enables one-handed operation rapid manipulation over a large range of motion and allows through Activation of a further lever reduction at any location one make exact fine adjustments.

Die Erfindung ist in einen Ausführungsbeispiel und an Hand einer Zeichnung näher beschrieben.The invention is shown in an exemplary embodiment and on the basis of a drawing described in more detail.

In Big. 1 ist eine schamatische Darstellung in Grundriß und in Fig. 2 ein Schnitt durch das Griffelement in Seitenansicht gezeigt.In big. 1 is a shamatic representation in plan and in Fig. 2 shows a section through the handle element in side view.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist ein Pantograph 1 mit seinem Festpunkt F an der Unterlage 18 befestigt. An seinem freien Lenkersystem 2 ist ein Griffelement 3 angeschlosseu. Der untersetzte Bewegungsteil 4 ist nicht weiter ausgeführt.As can be seen from FIG. 1, there is a pantograph 1 with its fixed point F attached to the base 18. On his free handlebar system 2 is a grip element 3 connected The reduced moving part 4 is not carried out further.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch das Griffelement 3 dar£estellt. Dieses besteht aus einem dosenförmigen Gehäuse 3.1, welches einen Deckel 10 mit einer Ausnehmung 11 besitzt.In Fig. 2 is a section through the handle element 3 is £ estellt. This consists of a box-shaped housing 3.1, which has a lid 10 with a recess 11 owns.

Unterhalb des Deckels 10 befindet sich eine radial verschiebbare, mittels einer Feder 16 durch einen Schlitz 17 im Gehäuse 3.1 vom Lenkersystem 2 befestigte Gleitplatte 9-Zum Kuppeln des Griffelementes 3 an das Lenkersystem 2 oder an die Grundplatte 18 sind zwei ringförmige Elektromagnete 6; 7 und eine Umschaltdrucktaste 8 vorgesehen.Below the cover 10 there is a radially displaceable, by means of a spring 16 through a slot 17 in the housing 3.1 of the handlebar system 2 Fixed sliding plate 9-For coupling the grip element 3 to the handlebar system 2 or on the base plate 18 are two ring-shaped electromagnets 6; 7 and a toggle button 8 provided.

Der Elektromagnet 6 ist in die Unterseite des Gehäuses 3.1 und der Elektromagnet 7 in die Oberseite der Gleitplatte 9 eingesetzt, Die Umschaltdrucktaste 8 ist an der Mantelfläche des Gehäuses 31 angebracht und derart mit den Elektromagnete 6; 7 und einer Spannungsquelle verbunden, daß sie bei Handhabung des Griffelementes 3 gleichzeitig betätigt wird, wodurch der Elektromagent 7 SpannuRy erhält und damit die Gleitplatte 9 magnetisch an dein aus ferromagnetischem Material bestehenden Deckel 9 gekoppelt ist, und daß andererseits beim Loslassen des Griffel@@entes 3 bzw. der Umschaltlrucktaste 8 der Elektromagnet # Spannung erhält und dadurch das Griffelement 3 magnetisch an lie aus ferromagnetischem Material bestehends Grundplatte 18 gekuppelt ist Zentrisch in Gehäuse 3.1 des Griffelementes 3 ist allseitig bewegbar ein Hebel 5 so eingesetzt, daß sein Griffende aus der Ausnehmung 11 des Deckels 10 vorsteht. An entgegensgesetzten Ende weist der Hebel 5 in Abstand a zwei Halbkugelförmige Lagerteile 13;14 mit dazwischenliegender Druckfeder 15 auf, deren gekrümmte Flächen einander abgewandt sind, und von denen der eine Teil 13 in ein im Boden des Gehäuses 3.1 eingesetztes festes Lager 12 und der andera Teil 14 in das von der Gleitplatte 9 gebildete bewegliche Gegenlager eingreift.The electromagnet 6 is in the underside of the housing 3.1 and the Electromagnet 7 inserted into the top of the slide plate 9, the toggle button 8 is attached to the outer surface of the housing 31 and in such a way with the electromagnet 6; 7 and a voltage source connected that they are handling the handle element 3 is actuated at the same time, whereby the electromag 7 receives tension and so that the sliding plate 9 is magnetically attached to your made of ferromagnetic material Lid 9 is coupled, and that on the other hand, when you let go of the stylus @@ duck 3 or the shift button 8 the electromagnet # receives voltage and thereby the Grip element 3 magnetically on a base plate made of ferromagnetic material 18 is coupled centrically in the housing 3.1 of the handle element 3 is movable on all sides a lever 5 inserted so that its handle end out of the recess 11 of the lid 10 protrudes. At the opposite end, the lever 5 has two hemispherical ones at a distance a Bearing parts 13; 14 with an intermediate compression spring 15, the curved surfaces of which facing away from each other, and of which one part 13 in a in the bottom of the housing 3.1 inserted fixed bearing 12 and the other part 14 in that of the sliding plate 9 formed movable counter bearing engages.

Der Hebel 5 dient somit zur Feineinstellung des Pantographen 1 an jeden beliebiges Ort des Arbeitsbereiches, was durch Lösen der magnetischen Kupplung zwischen der Gleitplatte 9 und den Deckel 10 des Griffelementes 3 ermöglicht wird. Sein Untersetzungsverhältnis UF ist von dem Verhättis der Gesamtlänge b zum Abstand a abhängig. Die Gesamtunterstzung Uges ergibt sich aus dem Produkt der Untersetzung Up des Pantographen 1 mit der Untersetzung UF des Hebels 5 für Feineinstellung. Bei Betätigung der Feinstellvorrichtung über den Hebel 5 wird somit das Griffelement 3 elektromagnetisch auf der Grundplatte 18 arretiert und Mikromanipulator arbeitet mit dem Untersetzungsverhältnis Uges = UP . UF.The lever 5 thus serves to fine-tune the pantograph 1 any location in the work area, which can be achieved by releasing the magnetic coupling between the sliding plate 9 and the cover 10 of the handle element 3 is made possible. Its reduction ratio UF is the ratio of the total length b to the distance a dependent. The total support Uges results from the product of the reduction Up of the pantograph 1 with the reduction UF of the lever 5 for fine adjustment. When the fine adjustment device is actuated via the lever 5, the grip element becomes 3 electromagnetically on the base plate 18 locked and micromanipulator works with the reduction ratio Uges = UP. UF.

Eine derartige Feinstellvorrichtung für einen Mikromanipulator ermöglicht simoit die optimale Anpassung in Bezug auf Bewegungsbereich und Untersetzungsverhältnis ohne Kompromiß zwischen beiden Größen.Such a fine adjustment device for a micromanipulator is made possible simoit the optimal adjustment in terms of range of motion and reduction ratio without compromising between the two sizes.

Claims

t e n t a n s p r ü c h e:

Filing device for micromanipulator, characterized by the Combination of the following, per se known features: a) a pantograph (1) for two-dimensional movement with a relatively small reduction ratio UP between the handle element (3) and the reduced moving part (4); b) arranged in the handle element (3) Means for optionally coupling the top with the Leukersystem of the pantograph (1) or with a base plate (18) serving as a base for the grip element; c) a lever (5) pivoted on all sides in the handle element (3) as a switchable lever Reduction gear UF for fine adjustment with an overall reduction ratio UP. UF.

3. fine adjustment device according to claim 1, characterized in that that the handle element (3) consists of a box-shaped housing (3.1) with a lid (10) consists of a centric recess (11) and radial on its underside a sliding plate attached to the handlebar system (2) by means of a spring (16) (9) has that, furthermore, as a means for coupling the handle element (3) each an annular Electromagnet (6: 7) in the bottom of the housing (3.1) and in the top the intermediate plate (9) and a toggle button (8) in the outer surface of the Housing (3.1) are inserted and switched in such a way that when the switching pressure