DE2122749A1 - Feed for a microtome - Google Patents
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Description
2122749 Patentanwalt Dipi.-Phys. Gerhard Lied! 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 842122749 Patent attorney Dipi.-Phys. Gerhard Lied! 8 Munich 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84
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LKB-Produkter AB S-161 25 Bromma 1, SCHWEDENLKB-Produkter AB S-161 25 Bromma 1, SWEDEN
Vorschub für ein MikrotomFeed for a microtome
Die Erfindung "betrifft einen Vorschub, insbesondere für ein Mikrotom, zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen einem Werkstück und einem Schneidwerkzeug.The invention "relates to a feed, in particular for a Microtome, for generating a relative movement between a workpiece and a cutting tool.
Das Trennen eines Werkstücks in einem Mikrotom wird zweckmäßigerweise in der Weise ausgeführt, daß ein Werkstückarm,Separating a workpiece in a microtome is expedient designed in such a way that a workpiece arm,
weh/hl 209812/0879weh / hl 209812/0879
an dessen Ende das Werkstück "befestigt ist, auf- und abwärts "bewegt wird, während der Werkstückarm mit extrem geringer konstanter Vorschubgeschwindigkeit voranbewegt wird, so daß mit Hilfe eines am Ende des Werkstückarm angebrächten Messers sehr dünne Schnitte des Werkstücks hergestellt werden, die für elektronenmikroskopische Untersuchungen geeignet sind. Palis Schnitte einer Dicke von 500 S. hergestellt werden sollen und die Schnittfrequenz 25 Schnitte pro Minute nicht überschreiten darf, sollte die Vorschubgesc,hwindigkeit in der G-rößenordnung von 12 500 Ji pro Minute liegen. Ein üblicherweise angewendetes Mittel zum Erzielen eines solchen Vorschubs besteht darin, den Werkstückarm, beispielsweise mittels einer um den Werkstückarm gewickelten Spule, langsam zu erhitzen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß man bei längerer Erhitzung eine nichtlineare Ausdehnung des Werkstückarms erhältj außerdem ist eine entsprechend lange Zeit erforderlich, um den Werkstückarm nach dem Erhitzen zurückzustellen. at the end of which the workpiece is "attached, up and down" is moved while the workpiece arm is advanced at an extremely low constant feed rate, so that with the help of a knife attached to the end of the workpiece arm, very thin cuts of the workpiece are made, which are suitable for electron microscopy Investigations are appropriate. Palis cuts 500 p . A commonly used means of achieving such a feed is to slowly heat the workpiece arm, for example by means of a coil wound around the workpiece arm. The disadvantage of this method is that with prolonged heating a non-linear expansion of the workpiece arm is obtained, and a correspondingly long time is required to reset the workpiece arm after heating.
Durch, die Erfindung soll daher ein Vorschub, insbesondere für ein Mikrotom, zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen einem Werkstück und einem Schneidwerkzeug geschaffen werden, der eine konstante Vorsohubgeachwindigkeit liefern und in möglichst kurzer Zeit in seine Ausgangslage zurückgestellt werden kann. Dies wird durch die im Anspruch 1 angegebenenBy, the invention is therefore intended to provide a feed, in particular for a microtome, for generating a relative movement between a workpiece and a cutting tool, which deliver a constant advance stroke speed and return to its starting position in the shortest possible time can be. This is indicated by that in claim 1
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Merkmale erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Features achieved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschub läßt sich aufgrund der Verformung des aus rheologischem Material bestehenden Verformungskörpers eine im wesentlichen konstante Vorschubgeschwindigkeit erzielen. Der Vorschub kann in der Weise angeordnet und ausgebildet werden, daß der Verformungskörper verdichtet, ausgedehnt oder abgeschert wird.Due to the deformation of the deformation body made of rheological material, the feed according to the invention achieve a substantially constant feed rate. The feed can in the way be arranged and designed that the deformation body is compressed, expanded or sheared.
Anhand der Zeichnung werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 in schematischer Weise ein Mikrotom mit einem erfindungsgemäßen Vorschub,FIG. 1 schematically shows a microtome with a feed according to the invention,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vorschubs,Figure 2 shows a second embodiment of the feed according to the invention,
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vorschubs,Figure 3 shows a third embodiment of the feed according to the invention,
Figuren ein Schaubild, das die Dehnung eines bei demFigures a graph showing the elongation of a
4 a und 4"b4 a and 4 "b
erfindungsgemäßen Vorschub verwendeten Verformungskörpers in Abhängigkeit von der Zeit bei konstant ausgeübter Spannung darstellt.feed according to the invention used deformation body as a function of time constant applied stress.
α ςι=Α 209812/0879α ςι = Α 209812/0879
Das in Figur 1 dargestellte Mikrotom weist eine blockförmige Basis 1 auf, an der ein Schneidwerkzeug 3 in Form eines Messers in einer Werkzeugstufe 2 angebracht ist. Die Werkzeugstufe ist längs der Basis verschiebbar, beispielsweise mittels einer Gleitführung (nicht gezeigt). Die Basis ist außerdem mit einem elastisch befestigten Support 4 ausgerüstet, der mittels eines plastischen Verformungskörpers 5 an einem Vorschubarm 6 befestigt ist. Der Vorschubarm 6 ist über ein Federblatt 7 mit der Basis verbunden.. Der Vorschubarm 6 ist mittels eines Federblatts 10 an einem Werkstückarm 8 befestigt, an dessen Ende ein Werkstück 9 in geeigneter Weise befestigt ist. Der Werkstückarm 8 läßt sich mittels eines Seiles 11, das mit einem Antrieb (nicht gezeigt) verbunden ist, auf- und abwärtsbewegen. Eine Feder 13 ist zwischen dem Vorschubarm 6 und einer in den Support 4 eingeschraubten Verstellschraube 12 angebracht, durch die der auf den Vorschubarm 6 ausgeübte Federdruck verändert werden kann. Die Basis 1 ist ferner mit einem Anschlagkörper 14 ausgerüstet, in den eine Verstellschraube 16 eingeschraubt ist. Mit Hilfe der Verstellschraube 16 läßt sich die Federvorspannung einer Feder 15 verändern, die zwischen der Verstellschraube 16 und dem Support 4 angeordnet ist. Der Jinschlagkörper 14 weist außerdem einen Magneten 17 mit einer Spule 18 auf.The microtome shown in Figure 1 has a block-shaped base 1 on which a cutting tool 3 in the form of a Knife is attached in a tool stage 2. The tool stage is displaceable along the base, for example by means of a sliding guide (not shown). The base is also equipped with an elastically attached support 4, which is attached to a feed arm 6 by means of a plastic deformation body 5. The feed arm 6 is connected to the base via a spring leaf 7. The feed arm 6 is connected to a workpiece arm by means of a spring leaf 10 8 attached, at the end of which a workpiece 9 is attached in a suitable manner. The workpiece arm 8 can be by means of a rope 11, which is connected to a drive (not shown), move up and down. A spring 13 is between the feed arm 6 and an adjusting screw 12 screwed into the support 4, through which the on the feed arm 6 exerted spring pressure can be changed. The base 1 is also equipped with a stop body 14, into which an adjusting screw 16 is screwed. With With the help of the adjusting screw 16, the spring preload of a spring 15 can be changed between the adjusting screw 16 and the support 4 is arranged. The jin striker 14 also has a magnet 17 with a coil 18.
Die Betriebsweise des beschriebenen Mikrotoms ist wie folgt. Zunächst wird eine Grobeinstellung des Messers 3 relativ zuThe operation of the described microtome is as follows. First, a rough adjustment of the knife 3 is relative to
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dem Werkstück 9 durchgeführt, indem die Werkzeugstufe 2 verschoben wird. Anschließend wird die Auf- und Abwärtsbewegung des Werkstückarms 8 mit Hilfe des mit dem Seil 11 verbundenen Motors eingeleitet. Während der Aufwärtsbewegung des Werkstückarms wird der Magnet 17 erregt, indem ein Erregerstrom an die Spule 18 angelegt wird. Der Support 4 wird somit von dem Magneten angezogen, so daß sich das Werkstück 9 von dem Messer 3 entfernt, damit das Messer das Werkstück bei der Aufwärtsbewegung nicht beschädigen kann. Während des Schneidvorgangs wird der plastische Verformungskörper 5 unter dem Einfluß der Feder 13 verformt, damit der Vorschubarm 6 mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit verschoben wird. Das Material des plastischen,Verformungskörpers, seine Abmessungen und die Kraft der Feder 13 werden derart gewählt, daß die Verformung während des gesamten Sohneidvorgangs in einem Bereich erfolgt, in dem der plastische Verformungskörper eine lineare Dehnungskurve aufweist, so daß man eine möglichst lineare Bewegung des Vorschubarms 6 erhält. Der Zweck der Verstellschraube 16 und der Feder 15 besteht darin, eine größere Vorschubgeschwindigkeit erzielen zu können, wenn beispielsweise dickere Schnitte hergestellt werden sollen,, Das Mikrotom gemäß Figur 1 ist außerdem mit einem Exzenter versehen, durch den der Vorschubarm 6 von dem Support 4 getrennt werden kann, um den plastischen Verformungskörper 5 ersetzen zu können. Da der plastische Verformungskörper eine the workpiece 9 carried out by the tool stage 2 is moved. The upward and downward movement of the workpiece arm 8 is then initiated with the aid of the motor connected to the cable 11. During the upward movement of the workpiece arm, the magnet 17 is excited by applying an exciting current to the coil 18. The support 4 is thus attracted by the magnet, so that the workpiece 9 moves away from the knife 3 so that the knife cannot damage the workpiece during the upward movement. During the cutting process, the plastic deformation body 5 is deformed under the influence of the spring 13, so that the feed arm 6 is displaced at a substantially constant speed. The material of the plastic deformation body, its dimensions and the force of the spring 13 are selected such that the deformation takes place during the entire child process in an area in which the plastic deformation body has a linear expansion curve, so that the movement of the feed arm is as linear as possible 6 receives. The purpose of the adjusting screw 16 and the spring 15 is to be able to achieve a higher feed speed, for example if thicker cuts are to be made. The microtome according to FIG can be to replace the plastic deformation body 5 can. Since the plastic deformation body is a
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Zeit in der Größenordnung von drei- "bis fünfmal der Verformungszeit benötigt, um seine ursprüngliche Gestalt wiederzugewinnen, sollte der Verformungskörper in einfacher Weise ausgewechselt werden können. Die Auswechselmöglichkeit wird beispielsweise dadurch erzielt, daß eine Anzahl von plastischen Verformungskörpern in einem Revolver angeordnet werden, der nach dem Trennen des Vorschubarms 6 von dem Support 4 einen neuen plastischen Verformungskörper liefern kann.Time on the order of three "to five times the deformation time required to regain its original shape, the deformation body should be able to be exchanged in a simple manner. The substitution option will be for example achieved by arranging a number of plastic deformation bodies in a turret, which after separating the feed arm 6 from the support 4 can deliver a new plastic deformation body.
Bei dem oben beschriebenen Vorschub erfolgt die Vorschubbewegung dureh Verformung eines plastischen Verformungskörpers. Die ITachteile des thermischen Vorschubs werden dadurch vermieden. Bei dem in Figur 1 gezeigten Vorschub erfolgt die Verformung des plastischen Verformungskörpers dadurch, daß auf den Verformungskörper eine Druckkraft ausgeübt wird. Ähnliche Ergebnisse lassen sich jedoch dadurch erzielen, daß auf den Verformungskörper eine Zugspannung oder eine Scherspannung ausgeübt wird. Ausführungsbeispiele solcher Vorrichtungen sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt.In the case of the feed described above, the feed movement takes place by deformation of a plastic deformation body. The disadvantages of the thermal advance are thereby avoided. In the feed shown in Figure 1, the deformation of the plastic deformation body takes place in that a compressive force is exerted on the deformation body. However, similar results can be achieved in that a tensile stress or a shear stress is exerted on the deformation body. Embodiments of such devices are shown in FIGS. 2 and 3.
In Figur 2 ist der Vorschubarm 6 an derjenigen Seite des Supports 4 angeordnet, die dem Schneidwerkzeug zugewandt ist, und der plastische Verformungskörper ist am Support und am Vorschubarm befestigt. Die Feder 13 erzeugt somit in dem Verformungskörper eine Zugspannung.In Figure 2, the feed arm 6 is on that side of the Supports 4 arranged, which faces the cutting tool, and the plastic deformation body is on the support and on Attached to the feed arm. The spring 13 thus generates a tensile stress in the deformation body.
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Bei dem in Figur 3 gezeigten Vorschub ist der Vorschubarm 6 unterhalb des Supports 4 angeordnet, und der Verformungskörper 5 ist zwischen dem Support und dem Vorschubarm angeordnet. Die Feder 13 ruft somit eine Scherspannung in dem Verformungskörper hervor. Kombinationen der in den Figuren 1f 2 und 3 gezeigten Anordnungen sind natürlich ebenfalls möglich. In the feed shown in Figure 3, the feed arm 6 is arranged below the support 4, and the deformation body 5 is arranged between the support and the feed arm. The spring 13 thus causes a shear stress in the deformation body. Combinations of the arrangements shown in Figures 1 f 2 and 3 are of course also possible.
In den Figuren 4a und 4b ist als Funktion der Zeit die Dehnung s eines plastischen Verformungskörpers dargestellt, der von einer über der Zeit konstanten Spannung σ1 beeinflußt wird. Wenn eine konstante Spannung auf ein Polymer ausgeübt wird, erhält man eine Verformung, die von der Zeit abhängt. Man erhält somit ein Kriechen. Der Kriechvorgang weist eine momentane Dehnung β auf, die im elastischen Bereich liegt. Anschließend erfolgt eine verzögerte elastische Dehnung längs der auf der linken Seite der Figur 4b gezeigten Exponentialkurve, deren erster Teil durch eine Gerade angenähert werden kann. Die viskoselastische Dehnung ändert sich bei bestimmten plastischen Werkstoffen nach einer Zeit t in ein viskoses Fließen, das im wesentlichen linear über der Zeit ist. Bei dem erfindungsgemäßen Vorschub wird zweckmäßigerweise der viskoselastische Bereich verwendet, in dem die Verformung reversibel ist und in dessen ersten Teil die Exponentialkurve durch eine Gerade angenähert werden kann.In FIGS. 4a and 4b, the elongation s of a plastic deformation body is shown as a function of time, which is influenced by a stress σ 1 that is constant over time. When a constant tension is applied to a polymer, a deformation is obtained which is a function of time. Creep is thus obtained. The creep process has an instantaneous elongation β which is in the elastic range. A delayed elastic stretching then takes place along the exponential curve shown on the left-hand side of FIG. 4b, the first part of which can be approximated by a straight line. The visco-elastic strain changes in certain plastic materials after a time t in a viscous flow that is essentially linear over time. In the feed according to the invention, the visco-elastic range is expediently used in which the deformation is reversible and in the first part of which the exponential curve can be approximated by a straight line.
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Bei dem oben beschriebenen Vorschub ist eine Vorschubbewegung des Vorschubarms 6 von etwa 0,1 mm innerhalb 15 Minuten erwünscht. Ein geeigneter Wert der Kraft der Feder 13 ist 5 kp. Beispiele für Werkstoffe, die unter den oben erwähnten Bedingungen derart dimensioniert werden können, daß man eine im wesentlichen lineare viskoselastische Dehnung erhält, sind geweichte Epoxydharze.With the feed described above, a feed movement of the feed arm 6 of about 0.1 mm within 15 minutes is desired. A suitable value of the force of the spring 13 is 5 kp. Examples of materials that can be used under the conditions mentioned above can be dimensioned in such a way that an essentially linear viscoelastic elongation is obtained softened epoxy resins.
Durch geeignete Ausgleichsmaßnahmen ist es ferner möglich, eine Dehnungskurve zu erzielen, die in dem viskoselastischen Bereich sehr genau einer Geraden folgt. Wenn beispielsweise der Druck oder die Temperatur fortschreitend verringert wird, nimmt die Biegung der Kurve ab. Der Ausgleich kann ferner dadurch erzielt werden, daß der plastische Verformungskörper aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt wird, die mit hoher Genauigkeit eine lineare resultierende Dehnungskurve ergeben. Wie aus Figur 4b ersichtlich, weist die Dehnungskurve hinter dem viskoselastischen Dehnungsbereich ein "Plateau" auf, dem ein linearer Dehnungsbereich folgt. Dies rührt daher, daß einige plastische Materialien nach einer gewissen Zeit zu fließen beginnen, was eine lineare Dehnung hervorrufto Es ist natürlich möglich, bei dem erfindungsgemäßen Vorschub diesen Teil der Kurve zu verwenden. Der Nachteil besteht Jedoch darin, daß der Fließvorgang irreversibel ist. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Werk-By means of suitable compensatory measures, it is also possible to achieve a strain curve that is similar to that of the visco-elastic Area follows a straight line very precisely. For example, if the pressure or temperature is gradually decreased, the curvature of the curve decreases. The compensation can also be achieved in that the plastic deformation body is composed of different materials, the resulting linear strain curve with high accuracy result. As can be seen from FIG. 4b, the expansion curve points behind the viscoelastic expansion range "Plateau", which is followed by a linear expansion area. This is because some plastic materials after a begin to flow for a certain time, which causes linear stretching. It is of course possible with the invention Feed to use this part of the curve. The disadvantage, however, is that the flow process is irreversible is. It should also be noted that the factory
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stoff, der während der Vorschubbewegung verformt wird, nicht notwendigerweise ein plastisches Material zu sein braucht. Im Prinzip kann jedes Material, dessen Dehnung eine Funktion der Zeit ist (ein sogenanntes rheologisches Material), verwendet werden. So kann beispielsweise Lehm verwendet werden.material that is deformed during the feed movement does not necessarily have to be a plastic material. In principle, any material whose expansion is a function of time (a so-called rheological material) can be used will. For example, clay can be used.
Es versteht sich, daß die anhand der Zeichnung beschriebenen Vorschubeinrichtungen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen. Beispielsweise kann die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug natürlich auch in der Weise erzielt werden, daß das Schneidwerkzeug die Vorschubbewegung ausführt.It goes without saying that the feed devices described with reference to the drawing are merely exemplary embodiments of the Represent invention. For example, the relative movement between the workpiece and the tool can of course also be in be achieved in such a way that the cutting tool performs the feed movement.
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Claims (6)
Material bestehenden'formungskörper (5), der zwischen dem bewegbaren (6) und dem fixierbaren (4) Bauteil angeordnet istjUnd durch kr afterzeugende Mittel (13), die auf das bewegbare Bauteil (6) eine im wesentlichen konstante Kraft in Vorschubrichtung ausüben, um durch die Verformung des Verformungskörpers eine im wesentlichen konstante Vorschubgeschwindigkeit zu erzielen«Ver
Material existing'forming body (5), which is arranged between the movable (6) and the fixable (4) component and by means (13) generating a force which exert an essentially constant force in the feed direction on the movable component (6) to achieve an essentially constant feed rate by deforming the deformation body «
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |