DE19633398B4 - Vorrichtung zur Feineinstellung eines Mikro-Manipulators - Google Patents

Vorrichtung zur Feineinstellung eines Mikro-Manipulators Download PDF

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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00Micromanipulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

Vorrichtung zur Feineinstellung eines Mikro-Manipulators, die folgendes aufweist:
ein Einstellglied (47), das in Vertikalrichtung beweglich in eine erste Verschiebeplatte (43) eines Zwei-Koordinatensystems eingeschraubt ist, wobei eine Kugel (50) an einem Halsteil des Einstellgliedes (47) befestigt ist;
eine bewegliche Kugel (57) mit einer zylindrischen Innenwand, die in Kontakt mit der Außenfläche der am Einstellglied (47) befestigten Kugel (50) steht, und mit einer Längsnut (57a), die in Vertikalrichtung an einer Außenfläche der beweglichen Kugel (57) vorgesehen ist;
einen Halter (52) zur Aufnahme der beweglichen Kugel (57) mit einem Stift (56), der mit der Längsnut (57a) der beweglichen Kugel (57) in Eingriff steht, wobei der Halter (52) drehbar in einer Öffnung (45a) einer zweiten Verschiebeplatte (45) des Zwei-Koordinatensystems aufgenommen ist;
einen am Umfang des drehbaren Halters (52) angeordneten Zahnkranz (55), der mit einem Zahnrad (61) in Eingriff steht, welches an einer Schraubenwelle (64) befestigt ist, die in ein Schraubenloch...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Einstellmechanismus für das Feinsteuerverhältnis in einer Mikro-Manipulationsvorrichtung, wenn die Feinsteuerbetätigung unter einem Mikroskop ausgeführt wird.
  • Auf dem Gebiet der grundlegenden medizinischen Wissenschaft oder Biotechnologie werden Mikro-Manipulationsvorrichtungen bzw. Manipulatoren für die Zellbehandlung auf unterschiedliche Weise, wie beispielsweise Halten, Aufsaugen, Gießen, Teilen oder ähnliches von Organen von Lebewesen, Zelltexturen, Eizellen oder ähnlichem, angeboten. Es ist sehr wichtig, die Zellen ordnungsgemäß zu steuern, und zwar entsprechend dem Vergrößerungsverhältnis, wenn die Steuerung unter einem Mikroskop ausgeführt wird.
  • In der DD 60 443 ist eine Vorrichtung zur Feineinstellung optischer Instrumente angegeben, bei der ein Bedienungshebel eine Bewegung eines plattenförmigen Trägers in drei Dimensionen ermöglicht. Der Bedienungshebel weist einen kugeligen Lagerteil auf, der in einer aus Ringsegmenten gebildeten Lagerpfanne aufgenommen ist. Eine Drehung des Betätigungshebels wird über einen Reibungseingriff zwischen dem kugeligen Lagerteil und der Lagerpfanne auf eine Spindel übertragen, um eine Höhenverstellung des Trä gers vorzunehmen. Ein Verschwenken des Betätigungshebels, insbesondere des kugeligen Teils innerhalb der Lagerpfanne ermöglicht eine horizontale Verschiebung eines Schlittens, in dem der kugelige Teil des Betätigungshebels aufgenommen ist. Der kugelige Teil des Betätigungshebels und die Lagerpfanne befinden sich in einer festgelegten Beziehung zueinander.
  • 3 zeigt schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Zellbehandlungsvorrichtung, wie sie beispielsweise aus der auf dieselbe Anmelderin zurückgehenden DE 36 11 140 A1 bekannt ist.
  • In 3 weist die Zellbehandlungsvorrichtung folgendes auf: eine Bühne bzw. einen Objektträger 3, um eine Laborschale 2 darauf anzuordnen, wobei die Laborschale 2 die Eizellen aufweist, die darin in einem Reagenz- bzw. Trägermittel eingetaucht sind, einen festen Halteteil 4, um die Zellen 1 festzuhalten, einen Mikro-Manipulator bzw. eine Manipulationsvorrichtung, um die praktische Behandlung der Zellen auszuführen und ein optisches System, um die Bilder der Zellen 1 durch Beleuchtung zu betrachten. Alle diese Teile sind integral ausgebildet und auf einer vibrationsfesten Matte 7 angeordnet.
  • Der Mikro-Manipulator 5 ist mit verschiedenen Arten von Mikro-Werkzeugen 8 ausgerüstet, die der jeweiligen Verwendung zur Zellbehandlung entsprechen. Der Mikro-Manipulator ist auch an seinem vordersten Ende mit einem Drei-Dimensions-Verschiebungsmechanismus bzw. einen Verschiebungsmechanismus für drei Dimensionen versehen. Der Drei-Dimensions-Verschiebungsmechanismus wird mittels ei ner hydraulischen Presse oder ähnlichem durch Betätigung eines Joysticks bzw. Hebels 9 bedient.
  • Der Joystick bzw. Hebel 9 weist einen Bedienungshandgriff 12 auf, der vertikal vom vordersten Endteil eines Tragrahmens 11 mit Schirmform und einem Übertragungsteil 14 aufgehängt ist, um eine Schwenk- bzw. Auslenkungsbewegung 13 von zweidimensionalen Bewegungsrichtungen bzw. Bewegungsrichtungen in zwei Dimensionen zu übertragen (von Pfeilen angezeigt), die sich im rechten Winkel relativ zueinander kreuzen, und zwar auf den vorangegangenen Drei-Dimensions-Verschiebungsmechanismus mittels der hydraulischen Presse oder ähnlichem. Der Bediener schwenkt den Bedienungshandgriff 12, um die Feinsteuerbetätigung in der Horizontalebene voranzutreiben bzw. zu bewirken.
  • Der Bedienungshandgriff 12 weist einen Umwandlungsteil 15 auf, um die Schwenkbewegung 13 in zwei Richtungen (durch Pfeile angezeigt), die sich in einem rechten Winkel kreuzen, in eine mechanische Verschiebung in der Horizontalebene umzuwandeln. Der Umwandlungsteil 15 ist am Verbindungspunkt vorgesehen, wo der Bedienungshandgriff 12 mit dem Tragrahmen 11 verbunden ist.
  • Bei herkömmlichen Vorrichtungen gab es ein Modell, den Bedienungshandgriff 12 vom Umwandlungsteil 15 nach oben stehen zu lassen. Zur einfacheren Handhabung werden jedoch die Modelle am meisten verwendet, die den Bedienungshandgriff 12 unten haben.
  • Es gab auch Modelle, einen Feinsteuermechanismus in Vertikalrichtung in der Nachbarschaft des Umwandlungsteils 15 vorzusehen, um ein zu behandelndes Objekt in vertikaler Richtung in dem Drei-Dimensions-Verschiebungsmechanismus zu verschieben.
  • 4 ist eine Veranschaulichung, um einen Umwandlungsteil des Hebels in 3 zu erklären.
  • In 4 weist der Umwandlungsteil des Hebels bzw. Joysticks eine (nicht gezeigte) Grundtafel auf, auf der eine Y-Koordinatenverschiebungstafel 22 beweglich in Längsrichtung montiert ist, und zwar mit Hilfe von (nicht gezeigten) Linearweglagern bzw. Linearführungen auf der Grundtafel. Auf der anderen Seite ist dort eine X-Koordinatenverschiebungstafel 23 beweglich in Breiten- bzw. Querrichtung montiert, und zwar mit Hilfe von (nicht gezeigten) Linearweglagern bzw. Linearführungen am unteren Teil der Grundtafel.
  • Zum Einstellen des Ausmaßes der Verschiebung ist ein Tragglied 25 in ein Durchgangsloch von größerem Durchmesser der X-Koordinatenverschiebungstafel in Vertikalrichtung beweglich eingeschraubt. Ein Flansch 25a ist am unteren Teil des Tragglieds 25 vorgesehen. Der Flansch 25a ist an seinem Umfang mit Nuten versehen bzw. geriffelt. Eine gekrümmte Oberfläche 25b ist am oberen Teil der Innenfläche des Zylinders des Tragglieds 25 vorgesehen. Zum Schutz vor einem Entweichen nach oben hält diese gekrümmte Oberfläche 25b den oberen Teil der beweglichen Kugel 26. Ein bewegliches Kugelbefestigungsglied 27 bzw. ein Befestigungsglied für die bewegliche Kugel ist in die Innenwand am unteren Teil des Zylinders des Traggliedes 25 zum Halten, des unteren Teils der beweglichen Kugel 26 eingeschraubt.
  • Das bewegliche Kugelbefestigungsglied 27 stellt eine ungefähr zylindrische Form dar. Das bewegliche Kugelbefestigungsglied 27 weist ein Durchgangsloch, dessen Innendurchmesser sich nach unten erstreckt auf. Ein Flansch 27a ist am unteren Teil des Zylinders des beweglichen Kugelbefestigungsgliedes 27 vorgesehen. Der Flansch 27a ist an seinem Umfang mit Nuten versehen bzw. geriffelt. Eine gekrümmte Oberfläche 27b ist am oberen Teil der Innenfläche des Zylinders des beweglichen Kugelbefestigungsgliedes 27 vorgesehen. Zum Schutz vor einem Entweichen nach unten hält die gekrümmte Oberfläche 27b den unteren Teil der beweglichen Kugel 26.
  • Der Umfang einer befestigten bzw. festen Kugel 29, die von der Y-Koordinatenverschiebungstafel 22 herabhängt, kommt in Kontakt mit der zylindrischen Innenwand, die in der beweglichen Kugel 26 vorgesehen ist. Der Basisoberendteil des Bedienungshandgriffs 31 ist in den unteren Teil des zylindrischen Durchgangslochs der beweglichen Kugel 26 eingeschraubt.
  • Das Bezugszeichen O zeigt auch die Mitte der befestigten Kugel 29 und das Bezugszeichen C zeigt die Mitte der beweglichen Kugel 26 an (Mitte des Kippbetriebs des Bedienungshandgriffs 31). Wenn O und C in die gleiche Position kommen, dreht sich die bewegliche Kugel 26 nur um die Mitte O und es tritt keine Veränderung sowohl der Beziehungen zwischen der festen Kugel 29 und der beweglichen Kugel 26 als auch zwischen der X-Koordinatenverschiebungstafel 23 bzw. der Y-Koordinatenverschiebungstafel 22 auf.
  • Wenn jedoch O und C innerhalb eines gewissen Abstandes gelegen sind, beispielsweise wenn der Bedienungshandgriff 31 zur X-Koordinatenrichtung (links und rechts) gekippt ist, bewegt sich die bewegliche Kugel 26 zusammen mit dem Bedienungshandgriff 31 selbst um die Mitte O, da die feste Kugel 29 in X-Koordinatenrichtung festgelegt ist, und die X-Koordinatenverschiebungstafel 23 wird sanft in Kipprichtung gegen die Mitte O verschoben.
  • Wenn auf der anderen Seite der Bedienungshandgriff 31 zur Y-Koordinatenrichtung (vorwärts und rückwärts) gekippt wird, bewegt sich die feste Kugel 29 um die Mitte C, da die feste Kugel 29 sich in Y-Koordinatenrichtung bewegen kann, und die Y-Koordinatenverschiebungstafel 22 wird sanft in Kipprichtung gegen die Mitte C verschoben.
  • Durch Vergrößern oder Verkleinern der Einschraubmenge bzw. Einschraubtiefe des Traggliedes 25 in die X-Koordinatenverschiebungstafel 23 des Traggliedes 25, wenn das bewegliche Kugelbefestigungsglied 27 und die bewegliche Kugel 26 in einer Einheit montiert werden, bewegt die feste Kugel 29 nach oben und nach unten entlang der zylindrischen Innenwand 26a der beweglichen Kugel 26, um den Mittenabstand zwischen der festen Kugel 29 und der beweglichen Kugel 26 zu variieren. Somit wird der Einstellmechanismus für das Feinsteuerverhältnis gebildet.
  • Dementsprechend wird zum Einstellen der Verschiebungsmenge zuerst die bewegliche Kugel 26 in das Tragglied 25 eingeführt. Als nächstes wird zum integralen Anordnen das bewegliche Kugelbefestigungsglied 27 bzw. das Befestigungsglied für die bewegliche Kugel in den unteren Teil des Traggliedes 25 eingeschraubt. Schließlich wird ein derart angeordnetes bzw. montiertes Tragglied 25 in die X-Koordinatenverschiebungstafel 23 eingeschraubt.
  • Die Herstellung des Tragglieds 25 benötigt Zeit beim Präzisionsschneidevorgang der Schraube am Umfang des Zylinders und beim Ausbilden der Schraubennuten im Umfang des Zylinders mit größerem Durchmesser. Die Montagereihenfolge dieser Teile ist auch ein wichtiger Faktor.
  • Der Einstellvorgang wird im folgenden beschrieben:
    Beispielsweise ist es erforderlich, einen Grob/Fein-Steuervorgang auszuwählen, um die Objekt- und Startposition des Betriebs schnell in einem weniger vergrößerten Verhältnis bzw. kleineren Vergrößerungsverhältnis des Mikroskops zu bestätigen. Zum Behandeln der Zellen ist als nächstes die Auswahl eines Feinsteuervorgangs mit vergrößertem Verhältnis oder mit der speziellen Position erforderlich.
  • Dementsprechend stellt ein Bediener schnell das Feinsteuerverhältnis des Mikroskops und die Veränderung des Vergrößerungsverhältnis desselben so schnell wie möglich ein. Er betätigt auch das Mikroskop in Vertikalrichtung und beleuchtet dabei ebenfalls das Objekt.
  • In anderen Worten gibt es die Befürchtung, daß der Bediener manchmal die tatsächliche Position der zu behandelnden Objekte verschieben kann, und zwar durch unachtsames Verschieben der einmal festgelegten tatsächlichen Position des gekippten Bedienungshandgriffs 31.
  • Um die bewegliche Kugel 26 davon abzuhalten bewegt zu werden und somit die einmal eingestellte Position beizubehalten ist es manchmal erforderlich, zuvor das bewegliche Ku gelbefestigungsglied 27 in das Tragglied 25 einzuschrauben.
  • Beim Einsatz eines herkömmlichen Einstellmechanismus mit einem Feinsteuerhebel für die Bedienung des Mikro-Manipulators oder von ähnlichem sind jedoch die folgenden Probleme aufgetreten:
    • (1) Ein zu behandelndes Objekt wird in der Horizontalebene in zwei Dimensionen bewegt, jedoch ist es nicht möglich, es in einem Drei-Dimensionsbetrieb durch nur einen Bedienungshandgriff zu verschieben. Der Drei-Dimensionsbetrieb durch einen Bedienungshandgriff gleichzeitig existiert nicht.
    • (2) Das Tragglied, welches gleichzeitig die Verschiebungsmengen bzw. -wege einstellt, benötigt genug Größe und Glätte bzw. Anpassungsfähigkeit, um die bewegliche Kugel zu halten. Zum in Eingriff bringen des Tragglieds mit dem beweglichen Kugelbefestigungsglied ist auch eine komplizierte Gewindeausbildung erforderlich. Somit sind die Herstellungskosten natürlich höher.
    • (3) Die Konstruktionsreihenfolge bzw. Montagereihenfolge des Traggliedes ist aufgrund der Beziehung der beweglichen Kugel und dem Befestigungsglied für die bewegliche Kugel eingeschränkt. Es ist auch schwierig, eine solch große und schwere zusammengebaute Einheit handzuhaben und erhöht die Herstellungskosten.
    • (4) Zum Einstellen des Feinsteuerverhältnis ist es erforderlich einige vom Hebel benachbart angeordnete Instrumente einschließlich des Mikroskopes zu bedienen. Während der Handhabung des Einstellmechanismus kann es aufgrund von Sorglosigkeit vorkommen, dass der Bediener die tatsächliche Position, die einmalig durch Kippen des Bedienungshandgriffs eingestellt worden ist, und somit die tatsächliche Position des zu behandelnden Objektes verschiebt. Diese Probleme sollen durch die vorliegende Erfindung überwunden werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist vor dem vorgenannten Hintergrund gemacht worden und ihr Ziel ist es einen einfachen und kostengünstigen, jedoch bedienbaren Einstellmechanismus in einem Drei-Dimensions-Steuerhebel mit verschiedener Anwendbarkeit vorzusehen.
  • Die vorliegende Erfindung weist eine Vorrichtung zur Feineinstellung eines Mikro-Manipulators gemäß Anspruch 1 auf. Insbesondere weist die Vorrichtung Folgendes auf: ein Einstellglied, welches beweglich in Vertikalrichtung auf einer Verschiebungstafel in Richtungen von zwei Koordinaten einer Horizontalebene getragen wird; das Aufhängen einer befestigten Kugel durch einen Hals des Einstellgliedes; eine bewegliche Kugel, die eine zylindrische Innenwand bildet, und die einen Bedienungshandgriff nach außen aufhängt, wobei die zylindrische Innenwand die Außenfläche der befestigten Kugel berührt, wobei die bewegliche Kugel eine lange Nut aufweist, die in vertikaler Richtung an ihrer Außenseite ausgeschnitten ist; einen beweglichen Kugelhalter, der einen Eingriffsstift vorstehen läßt, um mit der langen Nut mit der beweglichen Kugel in Eingriff zu stehen, wobei der bewegliche Halter drehbar die bewegliche Kugel in einem Durchgangsloch des Zylinders davon trägt, wobei der bewegliche Kugelhalter drehbar in einem Loch mit größerem Durchmesser getragen wird, welches in Vertikalrichtung in einer Verschiebungstafel von zwei Achsenrichtungen ausgebildet ist; Übertragungsmittel, um die Drehung des beweglichen Kugelhalters in der vertikalen Richtung umzuwandeln und zu übertragen und jede der Zwei-Wege-Verschiebungstafeln wird fein durch die Bedienung eines Bedienungshandgriffes bewegt, die befestigte Kugel wird nach oben und nach unten entlang der zylindrischen Innenwand der beweglichen Kugel bewegt, und zwar durch die Bedienung des Einstellgliedes, wobei das Feinsteuerbewegungsverhältnis durch Variieren des Mittelabstandes zwischen der befestigten Kugel und der beweglichen Kugel eingestellt wird, wobei der bewegliche Kugelhalter durch Drehung des Bedienungshandgriffes gedreht wird, und durch feines Steuern der Verschiebungstafeln in vertikaler Richtung durch Drehen des Bedienungshandgriffes. Der Feineinstellmechanismus ist vorgesehen zum Manipulieren von Objekten zur vergrößerten Beobachtung unter dem Mikroskop.
  • Eine Feineinstellung kann mit einem Bedienungshandgriff getätigt werden, wobei das Einstellglied in ein Durchgangsloch eingeschraubt wird, welches an der Montageseite der festen Kugel in Vertikalrichtung auf den Verschiebungstafeln vorgesehen ist, , um sich über der Gegenseite der festen Kugel zu drehen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Vorderansicht, die den auseinandergebauten Feineinstellmechanismus des Hebels bzw. Joysticks gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine perspektivische Rückansicht, die den auseinandergebauten Feineinstellmechanismus des Hebels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine Veranschaulichung, um kurz die herkömmliche Zellenbehandlungsvorrichtung zu erklären.
  • 4 ist ein Seitenquerschnitt, um die Zusammensetzung eines Umwandlungsteils des Hebels der 3 zu zeigen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die Begleitzeichnungen erklärt. Die 1 und 2 sind eine Perspektivansicht, die den auseinandergebauten Einstellmechanismus für das Feinsteuerverhältnis eines Feinsteuer-Joysticks bzw. -hebels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • In 1 und 2 weist ein Umwandlungsteil 41 eines Joysticks bzw. Steuerhebels eine X-Y-Tafel 42 auf. Eine Y-Koordinaten-Verschiebungstafel bzw. Verschiebeplatte 43 ist gleitend in Längsrichtung mit Hilfe von (nicht gezeigten) Linearweglagern bzw. Linearführungen in einer Nut 42a montiert, die in der X-Y-Tafel 42 vorgesehen ist. Auf der anderen Seite ist eine X-Koordinaten-Verschiebungstafel bzw. Verschiebeplatte 45 gleitend am unteren Ende der X-Y-Tafel 42 in Querrichtung mit Hilfe von (nicht gezeigten) Linearführungen in einer Nut 42b montiert.
  • Ein Einstellglied 47 ist in ein Durchgangsloch 43a der Y-Koordinaten-Verschiebungstafel 43 eingeschraubt. Das Einstellglied 47 weist eine Schraube 48 auf, die in das Durchgangsloch 43a der Y-Koordinaten-Verschiebungstafel 43 einzuschrauben ist, einen Halteteil 49, der mit einer oberen Kante der zu drehenden Schraube 48 verbunden ist, wobei deren Umgang zur leichten Handhabung mit Nuten versehen ist bzw. geriffelt ist, und eine befestigte Kugel 50, die am untersten Ende der Schraube 48 aufgehängt ist.
  • Ein Zylinderteil eines beweglichen Kugelgehäuses bzw. eines Gehäuses 52 für eine bewegliche Kugel 57 ist drehbar im Durchgangsloch 45a mit größerem Durchmesser der X-Koordinaten-Verschiebungstafel 45 eingepaßt, und eine Einstellschraube 54, die in der X-Koordinaten-Verschiebungstafel 45 vorgesehen ist, berührt eine Nut 53a, die am Umfang des Zylinderteils 53 vorgesehen ist, um das bewegliche Kugelgehäuse 52 davon abzuhalten, sich zu drehen.
  • Das Oberteil der beweglichen Kugel 57 wird durch eine Biegeoberfläche 53b, die am oberen Teil der Innenfläche des zylindrischen Teils 53 des beweglichen Kugelgehäuses 52 vorgesehen ist getragen, um die bewegliche Kugel davon abzuhalten, nach oben zu entweichen. Ein bewegliches Kugelbefestigungsglied bzw. ein Befestigungsglied für die bewegliche Kugel 59 ist in den unteren Teil der Innenfläche des Zylinderteils eingeschraubt, um den Unterteil der beweglichen Kugel 57 zu tragen. Ein Flansch ist am vordersten Ende des Zylinders 53 vorgesehen, wobei ein Zahnrad bzw. eine Zahnreihe 55 an seinem Umfang vorgesehen ist. Das bewegliche Kugelgehäuse 52 weist den Zylinder 53 und das Zahnrad bzw. die Zahnreihe 55 auf.
  • Ein Stift 56 steht im wesentlichen in der Mitte der Innenfläche des Zylinders 53 des beweglichen Kugelgehäuses 52 vor. Der Stift 56 steht mit einer Längsnut 57a in Ein griff, die in Vertikalrichtung in der Außenfläche der beweglichen Kugel 57 eingeschnitten ist. Durch Drehung der beweglichen Kugel 57 werden der Stift 56 und das bewegliche Kugelgehäuse 52 gedreht. Die bewegliche Kugel 57 wird drehbar in Vertikal- und Horizontalrichtungen entlang bzw. um den Stift 56 vorgesehen.
  • Das bewegliche Kugelbefestigungsglied 59 ist von fast zylindrischer Form und es weist ein Durchgangsloch auf, dessen Innenfläche sich nach unten erstreckt. Am unteren Ende des Zylinders ist ein Flansch 59a vorgesehen, dessen Umfang mit Nuten bzw. Riffeln versehen ist. Der untere Teil der beweglichen Kugel 57 wird durch eine am oberen Ende des Zylinders ausgebildete Biegeoberfläche 59b gehalten, um die bewegliche Kugel 57 davon abzuhalten, nach unten zu entweichen.
  • Eine Umfangsfläche der befestigten Kugel 50, die nach unten von der Y-Koordinaten-Verschiebungstafel 43 herab aufgehängt ist, berührt ein zylindrisches Durchgangsloch, welches in der beweglichen Kugel 57 vorgesehen ist. Das obere Ende eines Bedienungshebels 60 ist in den unteren Teil des zylindrischen Loches der beweglichen Kugel 57 eingeschraubt.
  • Wie in 2 gezeigt, steht ein Zahnrad bzw. eine Zahnreihe 61 in Eingriff mit dem Zahnrad bzw. der Zahnreihe 55 und ein Einsatz 62 mit einer Innenschraube 62a ist in einem Lagerblock des Zahnrades 61 aufgenommen.
  • Eine runde konkave Nut 45b ist in der X-Koordinaten-Verschiebungstafel 45 vorgesehen und ein Durchgangsloch 45c von kleinerem Durchmesser ist in der Mitte der runden konkaven Nut 45b gelegen. Eine Welle 63 von kleinerem Durchmesser wird durch das Durchgangsloch 45c eingefügt, und eine Schraube 63a am vordersten Ende der Welle 63 wird in die innere Schraube 62a des Einsatzes 62 eingeschraubt. Ein Ende einer Schraubenwelle 64 mit größerem Durchmesser ist fest am oberen Ende der Welle 63 vorgesehen.
  • Das untere Ende der Schraubenwelle 64 mit größerem Durchmesser steht in Kontakt mit dem Boden der runden konkaven Nut 45b und die Schraubenwelle 64 wird davon abgehalten, sich nach unten zu bewegen. Ein Schraubenloch der Z-Koordinaten-Verschiebungstafel 65 ist auf die Schraubenwelle 64 aufgesetzt. Die Z-Koordinaten-Verschiebungstafel 65 ist gleitend in Vertikalrichtung entlang einer Nut 67a einer Führung 67 durch (nicht gezeigte) Linearführungen montiert. Die Führung 67 ist aufrecht auf der X-Koordinaten-Verschiebungstafel 45 mittels Bolzen bzw. Schrauben 68, 68 montiert.
  • Wenn sich das Zahnrad 61 dreht ist die Z-Koordinaten-Verschiebungstafel 65 in Vertikalrichtung entlang der Nut 67a der Führung 67 verschiebbar. Wenn die Z-Koordinaten-Verschiebungstafel 65 nach unten bewegt wird, bewegt sich die Schraubenwelle 64 mit größerem Durchmesser in den Freiraum der runden konkaven Nut 45b, bis sie deren Boden berührt, so daß die Z-Koordinaten-Verschiebungstafel 65 daran gehindert wird, sich weiter nach unten zu bewegen.
  • Wenn der Bedienungshandgriff 60 in die X-Koordinatenrichtung (links und rechts) gekippt wird, dreht sich die bewegliche Kugel 57 um die Mitte O der befestigten Kugel 50 zusammen mit dem Bedienungshandgriff 60, da die befestigte Kugel in X-Koordinatenrichtung fest ist. Die X-Koordinaten-Verschiebungstafel 45 wird sanft weg in Kipp- bzw. Verschiebungsrichtung gegen die Mitte O geschoben. Wenn der Stift 56 innerhalb des Bereiches der Längsnut 57a der beweglichen Kugel 57 in Eingriff zu bringen ist, wird eine Schwenkbedienung der beweglichen Kugel 57 ohne Hinderung ausgeführt.
  • Wenn andererseits der Bedienungshandgriff 60 in die Y-Koordinatenrichtung (vorwärts und rückwärts) gekippt wird, dreht sich die befestigte Kugel 50 um die Mitte C der beweglichen Kugel 57, da die befestigte Kugel 50 in der Y-Koordinatenrichtung beweglich ist. Die Y-Koordinaten-Verschiebungstafel 43 wird sanft in Kipprichtung gegen die Mitte C weggedrückt. Wenn der Stift 56 im Bereich der Längsnut 57a der beweglichen Kugel 57 in Eingriff zu bringen ist, wird die Kippbedienung der beweglichen Kugel 57 ohne Hinderung ausgeführt.
  • Wenn eine Veränderung des Feinsteuerverhältnisses erforderlich ist, wird ein Halter 49 des Einstellgliedes 47 gedreht, um die befestigte Kugel 50 in das zylindrische Loch der beweglichen Kugel 57 zu schieben, um eine Positionsbeziehung zwischen der Mitte O der befestigten Kugel 50 und der Mitte C der beweglichen Kugel 57 einzustellen. Je mehr sich die Mitten O und C annähern, desto geringer wird das Feinsteuerverhältnis. Andererseits gilt je weiter die Mitten O und C getrennt sind, desto größer ist das Feinsteuerverhältnis.
  • Dementsprechend wird ein Steuerbetrieb des Feinsteuerverhältnisses oberhalb des Hebels bzw. Joysticks ausgeführt, wo nichts zu Hindernissen werden kann. Es besteht keine Befürchtung, daß der Bediener die einmal festgelegte Posi tion durch Kippen des Bedienungshandgriffes während seiner Bedienung verschiebt und somit wird die einmal festgelegte Position der Objekte sicher gehalten.
  • Wenn als nächstes der Bedienungshandgriff 60 gedreht wird, wird die bewegliche Kugel 57 auch gedreht. Wenn der Stift 56 des beweglichen Kugelgehäuses 52 mit der Längsnut 57a der beweglichen Kugel 57 in Eingriff gebracht wird, dreht sich das bewegliche Kugelgehäuse 52 durch Drehung der beweglichen Kugel 57. Dann wird die Drehung des Bedienungshandgriffs auf die Welle 63 und die Schraubenwelle 64 durch das Zahnrad 55 und 61 übertragen. Die Z-Koordinaten-Verschiebungstafel 65 bewegt sich vertikal entlang der Führung 67 durch Drehung der Schraubenwelle 64.
  • Wenn die Einstellschraube 54 befestigt wird, berührt die Einstellschraube 54 die Nut 53a des beweglichen Kugelgehäuses 52, um sowohl das bewegliche Kugelgehäuse 52 als auch den Bedienungshandgriff 60 von einer Drehung abzuhalten. Die Z-Koordinaten-Verschiebungstafel 65 wird auch von einer Verschiebung in Vertikalrichtung abgehalten.
  • Dementsprechend wird die Zwei-Weg-Dimensions-Verschiebung in der Horizontalebene ausgeführt. Eine weitere Verschiebung in Vertikalrichtung gegen die Horizontalebene wird durch einen Bedienungshandgriff ausgeführt.
  • Im vorangegangenen Beispiel wird die befestigte Kugel von der Y-Koordinaten-Verschiebungstafel aufgehängt, wobei es natürlich zulässig ist, die befestigte Kugel an der X-Koordinaten-Verschiebungstafel zu tragen.
  • Im vorangegangenen Beispiel ist das Einstellglied in das Durchgangsloch der Y-Koordinaten-Verschiebungstafel eingeschraubt, wobei es natürlich möglich ist, das Einstellglied in Vertikalrichtung mittels eines anderen bevorzugten Verfahrens aufzuhängen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde oben mit Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben, es soll durch dieses nicht eingeschränkt werden, vielmehr können verschiedene Veränderungen oder Modifikationen in jeglicher annehmbaren Weise vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
    • (1) Die mechanische Konstruktion des Umwandlungsteils wird vereinfacht. Sie kann einen gewissen Raum für die mechanische Konstruktion bereitstellen. Der Drei-Wege-Feinsteuerbetrieb der Horizontalebene zur Vertikalebene kann durch einen Bedienungshandgriff ausgeführt werden.
    • (2) Der neue Feinsteuerteil wird im Vergleich mit den herkömmlichen kompakt. Es ist keine komplizierte mechanische Verarbeitung erforderlich. Somit werden Herstellungskosten verringert.
    • (3) Da der Steuerbetrieb in einem Raum stattfinden kann, wo kein störendes Teil oberhalb des Joysticks bzw. Hebels existiert, gibt es nicht die Befürchtung, daß der Bediener die einmal festgelegte Position des gekippten Bedienungshandgriffes und auch die festgelegte Position der zu behandelnden Objekte verschiebt.
  • Wie oben erklärt, ist der Drei-Koordinaten-Feinsteuerhebel einfach, kostengünstig und doch sehr bedienungsfreundlich. Der Bedienungshandgriff bietet einen sehr effektiven Einstellmechanismus in Drei-Wege-Steuerhebeln.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Feineinstellung eines Mikro-Manipulators, die folgendes aufweist: ein Einstellglied (47), das in Vertikalrichtung beweglich in eine erste Verschiebeplatte (43) eines Zwei-Koordinatensystems eingeschraubt ist, wobei eine Kugel (50) an einem Halsteil des Einstellgliedes (47) befestigt ist; eine bewegliche Kugel (57) mit einer zylindrischen Innenwand, die in Kontakt mit der Außenfläche der am Einstellglied (47) befestigten Kugel (50) steht, und mit einer Längsnut (57a), die in Vertikalrichtung an einer Außenfläche der beweglichen Kugel (57) vorgesehen ist; einen Halter (52) zur Aufnahme der beweglichen Kugel (57) mit einem Stift (56), der mit der Längsnut (57a) der beweglichen Kugel (57) in Eingriff steht, wobei der Halter (52) drehbar in einer Öffnung (45a) einer zweiten Verschiebeplatte (45) des Zwei-Koordinatensystems aufgenommen ist; einen am Umfang des drehbaren Halters (52) angeordneten Zahnkranz (55), der mit einem Zahnrad (61) in Eingriff steht, welches an einer Schraubenwelle (64) befestigt ist, die in ein Schraubenloch einer vertikalen dritten Verschiebeplatte (65) eingreift, um durch Drehung eines mit der beweglichen Kugel (57) verbundenen Bedienhebels (60) eine Drehung des Halters (52) in eine vertikale Bewegung der dritten Verschiebeplatte (65) zu übertragen; wobei die Verschiebeplatten (43, 45) des Zwei-Koordinatensystems durch Kippen des Bedienungshebels (60) bewegt werden; und wobei die am Einstellglied (47) befestigte Kugel (50) durch Betätigung des Einstellgliedes (47) vertikal entlang der zylindrischen Innenwand der beweglichen Kugel (57) bewegbar ist, um die Feineinstellung durch Verändern eines Abstandes zwischen den Mittelpunkten der am Einstellglied (47) befestigten Kugel (50) und der am Bedienungshebel (60) angeordneten beweglichen Kugel (57) zu verändern.
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