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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mikrometerschraubeneinrichtung
mittels eines in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen treibbaren Elektromotors
über eine Stellmechanikeinrichtung verstellbar ist, wobei die Mikrometerschraubeneinrichtung
beim Schneiden der Proben mittels der Stellmechanikeinrichtung in Abhängigkeit von
der Drehrichtung des Elektromotors vor dem Schnitt eine Schnittdickenzustellbewegung
sowie zusätzlich eine Kompensationsbewegung um ein einem Rückhub entsprechendes
Maß und vor der zurückgehenden Bewegung des Objektschlittens einen Messerrückhub
ausführt. Dabei sind in den Endstellungen des Objektschlittens Endschalter angeordnet,
die jeweils die Drehrichtung des Elektromotors umsteuern und gleichzeitig auf die
Stellmechanik-
einrichtung einwirken.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die Grobeinstellung der Messerhalterung in weiten Grenzen in der Größenordnung
um 70 mm sehr einfach durch Betätigung elektrischer Schalter sowohl in der einen
als auch in der entgegengesetzten Richtung möglich ist, und daß die Schnittdickenzustellung
der eingestellten Schnittdickeneinstellung entsprechend und der Rückhub jeweils
automatisch entsprechend der Stellung des Objektschlittens erfolgen.
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Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß durch den Rückhub der Messerschaltung
während der Rückwärtsbewegung des Objektschlittens das Messer vom Objekt abgehoben
ist und nicht am Objekt schleift. Dadurch wird die Standzeit des Mikrotommessers
in vorteilhafter Weise wesentlich erhöht und stets ein ausgezeichnetes Schnittbild
erhalten.
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Die Stellmechanikeinrichtung kann eine Welle aufweisen, die zwischen
dem Elektromotor und einer der beiden Mikrometerschraubeneinnchtungen ein Bindeglied
bildet. Auf der Welle sind ein mit einer Magnetkupplung ankuppelbarer Anker und
ein den Anker koaxial umgebender, zwischen zwei das Maß der Schnittdickenzustellung
bestimmenden Anschlägen verstellbarer Stellring angeordnet. Zwischen dem Anker und
dem Stellring ist mindestens ein Mitnehmerglied angeordnet, mit dem der Anker in
der der Schnittdickenzustellung entsprechenden Drehrichtung um den durch die beiden
Anschläge festgelegten Winkel und in beiden Drehrichtungen zusätzlich um einen durch
das Mitnehmerglied festgelegten Winkel verstellbar ist, um welchen sich des Mitnehmerglied
frei von einer zwischen dem Anker und dem Stellring gegebenen selbsthemmenden Position
in die andere selbsthemmende Position bewegen kann.
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Durch einen derartigen Aufbau ist es möglich, den durch die beiden
mit dem Objektschlitten zusammenarbeitenden Endschalter gesteuerten Elektromotor
sowohl zur Grobeinstellung der Messerhalterung als auch zur automatischen Schnittdickenzustellung
bzw. zum Rückhub des Messerhalters zu verwenden, wobei der Messerhalter entsprechend
der hin- und zurückgehenden Bewegung der Objekthalterung eine Bewegung in »Pilgerschritten«
ausführt, d. h. eine Bewegung, die in Richtung vom Objekt weg aus dem Rückhub besteht
und die in Richtung zum Objekt hin aus einer dem Rückhub entsprechenden und diesen
eliminierenden Länge und zusätzlich aus der Schnittdickenzustellung besteht. Dieser
Bewegungsablauf wird durch die beiden, die Bewegung des Stellringes begrenzenden
Anschläge und dadurch erzielt, daß der Anker die Bewegung des Stellringes und zusätzlich
eine Bewegung zwischen den beiden selbsthemmenden Positionen durchführen kann.
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Von den beiden das Maß der Schnittdickenzustellung bestimmenden Anschlägen
kann der eine ein ortsfester Anschlag und der zweite ein durch die Schnittdickeneinstellung
festlegbarer, verstellbarer Anschlag sein, zwischen denen der Stellring schwenkbar
ist. Durch diese Ausführungsform kann die Schnittdicke sehr einfach und sehr genau
vorgewählt werden und stellt sich das Maß der Schnittdickenzustellung automatisch
stets genau auf das Maß der vorgewählten Schnittdickenzustellung ein.
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Der verstellbare Anschlag kann mittels einer Schnekke, die in ein
auf der Welle angeordnetes Schneckenrad eingreift, auf eine gewünschte Schnittdicke
einstellbar sein. Auf diese Weise kann die gewünschte Schnittdicke sehr genau und
einfach beispielsweise mittels einer Rändelschraube, die mit der Schnecke verbunden
ist, eingestellt werden. Dadurch, daß die Schnecke mit einem Schneckenrad zusammenwirkt,
ergibt sich eine große Übersetzung und somit eine äußerst feine Einstellbarkeit
der gewünschten Schnittdicke.
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Der Stellring kann eine elastische Spanneinrichtung aufweisen, mittels
der er während der zur Messerhalterung hingehenden Bewegung des Objektschlittens
und bei zugestellter Messerhalterung bei inaktiver Magnetkupplung gegen den festen
Anschlag zurückstellbar ist.
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Durch diese Zurückstellung des Stellringes wird infolge der Selbsthemmung
auch der Anker entsprechend zurückgestellt, so daß der Anker im darauffolgenden
aktiven Zustand, d. h. wenn nachfolgend durch den einen Endschalter ausgelöst die
Magnetkupplung wirksam wird, die Selbsthemmung sofort aufhebt und sich spielfrei
in die zweite selbsthemmende Lage umstellt.
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Der im Stellring angeordnete Anker kann am Umfang gleichwinkelig
verteilte Ausnehmungen aufweisen, deren radiale Tiefe zwischen zwei Endstellen derart
zunimmt, daß das in jeder Ausnehmung angeordnete Mitnehmerglied nur in der Nähe
der beiden Endstellen den Stellring und den Anker selbsthemmend miteinander verbindet.
Im Winkelbereich zwischen den selbsthemmenden Stellen ist das Mitnehmerglied frei
beweglich.
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Durch die Anordnung von mehr als einem Mitnehmerglied ist die mechanische
Stabilität und die Standzeit der Stellmechanikeinrichtung in vorteilhafter Weise
wesentlich erhöht.
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In vorteilhafter Weise kann jedes Mitnehmerglied eine auf einer Achse
drehbar gelagerte Walze aufweisen, wobei die Achsen der gleichwinkelig verteilten
Walzen auf einer um die Welle drehbar gelagerten Scheibe gefestigt sind. Derartige
Walzen haben den Vorteil, daß sie einfach aufgebaut sind und eine definierte Selbsthemmung
zwischen dem Stellring und dem Anker ergeben bzw. daß sie aus dieser Selbsthemmung
sehr einfach freigegeben werden, wenn der Stellring gegen einen der beiden Anschläge
stößt.
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Die Stellmechanikeinrichtung kann mit dem Elektromotor über eine
Rutschkupplung verbunden sein, welche in vorteilhafter Weise die über die beiden
Anschläge hinausgehende Bewegung des Elektromotors aufnimmt und unschädlich macht,
so daß die Dauer der den Elektromotor steuernden Impulse beliebig gewählt sein kann,
ohne daß diese Impulslänge auf die Genauigkeit der Zustellung der Messerhalterung
einen Einfluß hat.
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Am Umfang der Scheibe kann eine gegen die Scheibe drückende Federeinrichtung
angeordnet sein. Damit ergibt sich der Vorteil, daß bei einsetzender Drehbewegung
des Elektromotors, der ein Getriebemotor sein kann, sofort der Stellvorgang einsetzt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der wichtigsten Teile
eines erfindungsgemäßen Mikrotoms, F i g. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Stellmechanikeinrichtung, Fig.3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 111-111 aus
F i g. 2, und Fig.4 eine schematische Darstellung des Bewegungsablaufes der Messerhalterung
in bezug zur Bewegung des Objektschlittens.
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Die F i g. 1 zeigt ein schematisches Blockbild der wichtigsten Teile
eines Mikrotoms mit einem in einer ersten Raumrichtung eine hin- und zurückgehende
Bewegung ausführenden Objektschlitten 2 mit einem Ob-
jekthalter
4 und einem vom Objekthalter 4 gehaltenen Objekt 6, von dem Dünnschnitte angefertigt
werden sollen.
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Seitlich neben dem Objektschlitten 2 sind zwei Mikrometerschraubeneinrichtungen
8 angeordnet, mittels welchen die ein Messer 9 festklemmende Messerhalterung 10
in einer zur ersten Raumrichtung senkrechten zweiten Raumrichtung höhenverstellbar
ist Die beiden Mikrometerschraubeneinrichtungen 8 weisen je eine Schraubspindel
12 und je eine entlang der Schraubspindel 12 bei einer Drehung der Schraubspindeln
12 in der Höhe verstellbare Gewindebuchse 14 auf. Die Schraubspindeln 12 weisen
an ihren unteren Enden je eine Riemenscheibe 16 auf, auf denen ein Riemen 18 angeordnet
ist, der die beiden Riemenscheiben 16 und damit die beiden Schraubspindeln 12 miteinander
verbindet Die eine Schraubspindel 12 weist außerdem noch eine zweite Riemenscheibe
20 auf, die über einen Riemen 22 mit einer Riemenscheibe 24 der Stellmechanikeinrichtung
26 verbunden ist. Auf der die Riemenscheibe 24 tragenden Welle 28 der Stellmechanikeinrichtung
26 ist eine zweite Riemenscheibe 30 befestigt, die über einen Riemen 32 mit der
Riemenscheibe 34 des Elektromotors 36 in Form eines Getriebemotors verbunden ist
Der Getriebemotor 36 ist mit einem Tastenfeld 38 verbunden, das für den Grobvorschub
der Messerhalterung 10 eine Taste 40 zum Anheben, eine Taste 42 zum Absenken und
eine Taste 44 zum schnellen bzw. zum langsamen Vorschub aufweist. Außerdem weist
das Tastenfeld 38 eine Taste 45 auf, die zur Schnittdickenzustellung dient und die
bei Betätigung den Grobvorschub der Messerhalterung sperrt.
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Mit den Pfeilen 46 und 48 sind die beiden Endschalter angelenkt,
die in der vorderen und in der hinteren Endstellung des Objektschlittens 2 angeordnet
sind und von denen über die Leitungen 60 je ein elektrischer Impuls in den Getriebemotor
36 und gleichzeitig in die Magnetkupplung 52 der Stellmechanikeinrichtung 26 eingegeben
wird, wenn der Objektschlitten 2 eine der Endstellungen erreicht. Die Stellmechanikeinrichtung
26 weist außer der Magnetkupplung 52 auch noch eine Einrichtung 54 zur Schnittdickeneinstellung
und eine Rutschkupplung 56 auf, die weiter unten noch ausführlicher beschrieben
werden.
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Die Wirkungsweise des mit dem erfindungsgemäßen Mikrotom durchführbaren
Grobvorschubes der Schnittdickeneinstellung und der der Schnittdickeneinstellung
entsprechenden Schnittdickenzustellung bzw.
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des Messerrückhubes wird nachfolgend an Hand der F i g. 1 in Verbindung
mit den F i g. 2 und 3 beschrieben.
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Beim Grobvorschub des Mikrotommessers 9 zum Objekt 6 hin oder vom
Objekt 6 weg, wird entweder die Taste 40 oder die Taste 42 des Tastenfeldes 38 betätigt,
wodurch der Getriebemotor 36 in die eine oder in die andere Richtung angetrieben
wird. Die Drehbewegung des Getriebemotors 36 wird mittels der Riemenscheibe 34,
die beispielsweise eine Zahnriemenscheibe sein kann, auf den Riemen 32, der ein
Zahnriemen sein kann, und von dort über die Scheibe 30 auf die Welle 28 der Stellmechanikeinrichtung
26 und über den Riemen 22 auf die Riemenscheibe 20 übertragen. Die Magnetkupplung
52 ist während der Betätigung der Taste 40 oder der Taste 42 inaktiv, so daß der
Anker 58 nicht mit der Welle 28 zusammengekuppelt ist. Die Riemenscheibe 20 führt
somit eine der Drehung des Getriebemotors 36 entsprechende Drehung aus, die über
die Riemenscheibe 16 und den Riemen 18 simultan auch auf die zweite Riemenscheibe
16 der linken Mikrometerschraubenein-
richtung 8 übertragen wird. Auf diese Weise
werden die Schraubenspindel 12 der beiden Mikrometerschraubeneinrichtungen 8 über
die Gewindebuchsen 14 gleichzeitig im gleichen Drehsinn jeweils um den gleichen
Betrag verschoben und das in der Messerhalterung 10 eingespannte Mikrotommesser
9 grob gegen das Objekt 6 vorgeschoben.
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Zur Einstellung der Schnittdicke wird zunächst die Taste 45 gedrückt,
wodurch die Tasten 40, 42 und 44 außer Funktion gebracht werden. Durch die Betätigung
der Taste 45 wird die Magnetkupplung 52 betätigt und der Anker 58 mit der Welle
28 der Stellmechanikeinrichtung 26 fest verbunden. Die Magnetkupplung 52 ist jeweils
auch dann geschlossen, wenn der Objektschlitten 2 sich in einer seiner beiden Endstellungen
befindet, in denen von den Endschaltern 46 oder 48 über die Leitungen 60 je ein
elektrischer Impuls in den Getriebemotor 36 und gleichzeitig in die Magnetkupplung
52 eingegeben wird.
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Die Einstellung der gewünschten Schnittdicke ist ein mechanischer
Vorgang. Dabei wird über eine Rändelschraube, mit der ein die Schnittdicke in um
anzeigendes Zählwerk gekuppelt ist, eine Schnecke 60 gedreht Die Schnecke 60 verstellt
über ein Schneckenrad 62, das auf der Welle 28 drehbar gelagert ist, einen Anschlag
64 derart, daß ein mit dem Stellring 68 verbundener Anschlag 66 zwischen diesem
veränderbaren Anschlag 64 und einem festen Anschlag 70 einen bestimmten Drehwinkel
zurücklegen kann. Die diesem Drehwinkel entsprechende Bewegung der Welle 28 bei
geschlossener Magnetkupplung 52 wird über den Riemen 22 auf die Mikrometerschraubeneinrichtung
8 übertragen und verstellt die Messerhalterung 10 gegen den Objektschlitten 2 und
damit gegen das Objekt 6.
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Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, weist der Stellring 68 eine elastische
Spanneinrichtung 72 auf, mit welcher der Stellring 68 während der hingehenden Bewegung
des Objektschlittens 2, d. h. wenn die Magnetkupplung 52 inaktiv und der Anker 58
wieder von der Welle 28 gelöst ist, nach jedem Zustellschritt wieder gegen den festen
Anschlag 70 zurückgezogen wird. Der Winkelabstand zwischen dem festen Anschlag 70
und dem veränderbaren Anschlag 64 legt somit die Schnittdicke des Mikrotoms fest
Bei der einer gewünschten Schnittdickeneinstellung entsprechenden Schnittdickenzustellung
befindet sich das Objekt 6 vor dem Mikrotommesser 9, d. h. der Objektschlitten 2
ist in der vorderen Endstellung, so daß der Endschalter 46 den Getriebemotor 36
mit einem elektrischen Impuls beaufschlagt. Dieser Impuls beaufschlagt gleichzeitig
auch die Magnetkupplung 52 und kuppelt den Anker 58 fest an die Welle 28 an. Durch
den Impuls wird der Getriebemotor 36 in Drehbewegung versetzt und diese Drehbewegung
über den Riemen 32 auf die Welle 28 der Verstellmechanikeinrichtung 26 übertragen.
Durch die geschlossene Magnetkupplung wird die Drehbewegung auf den Anker 58 und
durch die Selbsthemmung der Walzen 74 zwischen dem Anker 58 und dem Stellring 68
vom Anker 58 auf den Stellring 68 übertragen. Der Stellring 68 stellt sich also
mit dem Anker 58 bis der Stellring 68 mit seinem Anschlag 66 am verstellbaren Anschlag
64 anschlägt. Damit ist die gewünschte und eingestellte Schnittdicke zugestellt.
Die weiterführende Restbewegung des Getriebemotors 36 wird von der an sich bekannten,
auf der Welle 28 angeordneten Rutschkupplung 56 aufgenommen, so daß tatsächlich
nur genau die Schnittdicke zugestellt wird.
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Im nachfolgenden Arbeitsschritt, d. h. wenn die
Schnittdicke
zugestellt ist, bewegt sich der Objektschlitten 2 von der vorderen Endstellung am
Mikrotommesser vorbei, so daß vom Objekt 6 ein Streifen in der gewünschten Schnittdicke
abgeschnitten wird. Während dieser Bewegung von der vorderen in die hintere Endstellung
ist die Magnetkupplung 52 inaktiv, d. h. sie wird nicht mit einem elektrischen Impuls
beaufschlagt und ist der Anker 58 von der Welle 28 der Einstellmechanikeinrichtung
26 gelöst. In diesem gelösten Zustand zieht die elastische Federeinrichtung 72 den
Stellring 68 in die Ausgangslage zurück, bis sein Anschlag 66 am festen Anschlag
70 anschlägt.
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Wenn der Objektschlitten 2 in der hinteren Endstellung ankommt, wird
über den Endschalter 48 wieder ein Impuls an den Getriebemotor 36 abgegeben, der
dem Impuls entgegengesetzt ist, den der Getriebemotor 36 in der vorderen Endstellung
vom Endschalter 46 bekommen hat. Die durch den zuerst genannten Impuls ausgelöste
Drehbewegung des Getriebemotors 36 wird wieder über den Riemen 32 auf die Welle
28 der Stellmechanikeinrichtung 26 und über den Riemen 22 auf die Mikrometerschraubeneinrichtung
8 übertragen. Dieser Impuls beaufschlagt gleichzeitig auch wieder die Magnetkupplung
52 in der Stellmechanikeinrichtung 26, so daß der Anker 58 wieder mit der Welle
28 fest verbunden ist. Der Anker 58 dreht sich mit der Welle 28 nun in entgegengesetzter
Richtung und löst sich aus der zwischen dem Stellring 68, den Walzen 74 und dem
Anker 58 gegebenen selbsthemmenden Stellung. Der Anker 58 dreht sich weiter, bis
die Walzen 74 in der gegenüberliegenden Position zwischen dem Stellring 68 und dem
Anker 58 die zweite selbsthemmende Stellung einnehmen.
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Dadurch, daß der im Stellring 68 angeordnete Anker 58 am Umfang gleichwinkelig
verteilte achsparallele Ausnehmungen 76 aufweist, deren zum Stellring 68 hin gerichtete
radiale Tiefe zwischen zwei Endbereichen 78 derart zunimmt, daß die in jeder Ausnehmung
76 achsparallel angeordnete drehbare und auf einer Achse 80 gelagerte Walze 74 in
der Nähe der beiden Endbereiche 78 den Stellring 68 und den Anker 58 selbsthemmend
miteinander verbindet und im Winkelbereich dazwischen frei beweglich ist, kann der
Anker 58 in beiden Drehrichtungen der Welle 28 einen um den zwischen den beiden
selbsthemmenden Stellungen vorhandenen Winkelbereich größeren Winkelbereich zurücklegen
als der Stellring 68, der sich nur genau zwischen den beiden Anschlägen 64 und 70
bewegen kann. Auf diese Weise ergibt sich für die Messerhalterung 10 in Abhängigkeit
von der hin- und zurückgehenden Bewegung des Objektschlittens 2 ein Bewegungsablauf,
wie er in Fig. 4 dargestellt ist und der sich aus einem Grobvorschub G, Schnittdickenzustellungen
Z, Rückhüben R und den Rückhüben R entsprechenden Ausgleichshüben zusammensetzt
und die Form von »Pilgerschritten« aufweist.
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Wenn der an die Welle 28 angekuppelte Anker 58 sich so weit gedreht
hat, daß die Walzen 74 die zweite selbsthemmende Stellung erreicht haben, wird die
überschüssige Drehbewegung des Getriebemotors 36 wieder in der Rutschkupplung 56
abgearbeitet, so daß der Messerrückhub wie die Messerzustellung in genau definierten
Wegstrecken durchgeführt wird.
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Anschließend bewegt sich der Objektschlitten 2 wieder in Richtung
zur vorderen Endstellung, d. h. in Richtung zum Endschalter 46. Dort angekommen
wird durch den nächsten elektrischen Impuls wieder eine Teildrehung entsprechend
dem Rückhub und außerdem die nächste Schnittdicke zugestellt.
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Damit bei einer einsetzenden Drehbewegung des Getriebemotors 36 sowohl
in der einen wie in der entgegengesetzten Drehrichtung jeweils sofort der Stellvorgang
einsetzt, ist eine Federeinrichtung 82 vorgesehen, die gegen den Umfang einer Scheibe
84 drückt, auf welcher die Achsen 80 der Walzen 74 befestigt sind. Auf diese Weise
wird die Scheibe 84 jeweils in einer der beiden selbsthemmenden Stellungen gehalten,
bis sie durch einen der oben beschriebenen Verstellvorgänge aus einer dieser selbsthemmenden
Stellungen gelöst wird.
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