DE3531833A1

DE3531833A1 - Vorrichtung zur einstellung des spiels zwischen einem halteelement und einem linear bewegbaren element

Info

Publication number: DE3531833A1
Application number: DE19853531833
Authority: DE
Inventors: Michael H. Webster N.Y. Dobner
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1986-03-27
Also published as: US4712890A; JPS61129615A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung des Spiels zwischen einem Halteelement und einem linear bewegbaren Element, insbesondere des Spiels zwischen relativ zueinander bewegbaren Teilen von optischen Geräten, wie Mikroskopen.

Bisher haben Hersteller von optischen Präzisionsgeräten, etwa Mikroskopen üblicherweise Schlittenelemente mit Schwalbenschwanzverbindungen oder Kugellagern ausgestattet, um eine Relativbewegung zwischen zwei Teilen zu ermöglichen, etwa zwischen der ·* Stützsäule und einem Objektträger oder Kopf. Dabei wurde eine Seite der Schwalbenschwanzverbindung oder des Kugellagers als Teil der Stützsäule ausgebildet, während das andere Teil eine

gesonderte Anordnung war, die beispielsweise mittels mehrerer 25

Schrauben einstellbar an der Stützsäule befestigt wurde. Um die Einstellung des Spiels zwischen dem bewegbaren und dem stationären Teil zu bewirken, mußten alle Schrauben gelöst werden. Die einstellbare Schwalbenschwanz- oder Lageranordnung hatte überdimensionierte Öffnungen, durch die die Schrauben hindurch befestigt wurden, so daß die Anordnung beispielsweise durch Hammerschläge bewegt werden konnte. Beginnend an einem Ende wurde auf die Anordnung geschlagen und eine Schraube eingestellt, bis alle Schrauben richtig angezogen und das passende Spiel zwischen den Teilen erreicht war. Diese Vorrichtung erfordert jedoch die spanabhebende Bearbeitung eines besonderen

Teils für die Schwalbenschwanz- oder Lageranordnung, das die überdimensionierten Löcher für die Schrauben aufweist. Systeme dieser Art sind somit teuer in der Herstellung und zeitaufwendig zu montieren und zu betätigen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung des Spiels zwischen einem Halteelement und einam an diesem befestigten, mit geringer Reibung linear bewegbaren Element, insbesondere in einem optischen Gerät, die erfindungsgeraäß dadurch gekennzeichnet durch im Halteelement vorgesehene Einstellmittel zur Änderung der Lage des Halteelementes bezüglich der Führung des linear bewegbaren Elementes sowie bezüglich des linear bewegbaren Elementes.

15

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

20

Figur 1 zeigt eine Vorderansicht eines optischen Gerätes, teilweise im Schnitt mit einer Einstelleinrichtung.

Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Figur 1.

25

Figur 3 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie 3-3 aus Figur 1.

Figur 4 zeigt eine Ansicht des Gerätes aus Figur 1 von unten, wobei die Abdeckplatte entfernt ist.

30

Figuren

5 und 6 zeigen schematisch die eine geschlossene Schleife aufweisende Einstelleinrichtung.

In Figur 1 ist ein optisches Gerät 10, beispielsweise ein Mikroskop dargestellt, das eine Stützsäule 12, ein an dieser für eine Bewegung mit geringer Reibung befestigtes Schlittenelement 14, ein Antriebssystem 16 mit geschlossener Schleife zur Bewegung des Schlittenelementes 14 bezüglich der Stützsäule 12 und einer Federanordnung 18 zur Aufbringung eines Drehmomentes auf das Antriebssystem, um das Gewicht des Schlittenelementes 14 und an diesem befestigter Einrichtungen, etwa eines Mikroskopkopfes oder Objekttisches auszugleichen, aufweist. Die Stützsäule 12 ist an einer Basis 13 befestigt, die eine Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15 und eine Hilfs-Einstelleinrichtung 17 trägt.

Wie am deutlichsten in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, weist die Stützsäule 12 ein längliches, kastenförmiges Teil 20 5

mit einer Vorderwand 22, einer Rückwand 24 und Seitenwänden 26 und 28 auf. In der Vorderwand 22 ist eine vertikale Aussparung 30 vorhanden, die von einem Paar einander gegenüberliegender Seiten 32 und 34 begrenzt wird. Eine Kugellaufbahn 36 befindet sich in der Seite 32, während eine entsprechende Kugellaufbahn 38 in der Seite 34 ausgebildet ist. Die Vorderwand 22 hat eine zweite vertikale Aussparung 48 mit Seiten 50 und 52, die im wesentlichen parallel zu den Seiten 32 und 34 verlaufen.

Die Vorderwand enthält zwischen der Seitenwand 26 und der 25

Seite 32 einen L-förmigen Schlitz 40. Wie am deutlichsten in Figur 2 zu erkennen ist, erstreckt sich der Fuß 42 des Schlitzes 40 vom Schenkel 44 zur Seite 32, um einen verhältnismäßig dünnen Abschnitt zwischen Fuß 42 und Seite 32 und

angelenktem Bereich 161 zu bilden. In der Seitenwand 26 sind 30

mehrere Gewindelöcher 54 vorhanden (Figur 1), die Einstellschrauben 56 aufnehmen.

Das Schlittenelement 14 hat eine Vorderseite 60, eine Rückseite 62 und Außenseiten 64 und 66. In der Außenseite 64 ist eine Kugellaufbahn 68 ausgebildet und in der Außenseite 66 befindet sich eine entsprechende Kugellaufbahn 70. Das Schlittenelement 14 ist über Kugellager 72 und 74 (Figuren 1 und 2) an der Stützsäule 12 befestigt.

Aus Figur 1 ergibt sich, daß die Stützsäule 12 in nicht gezeigter, geeigneter Weise an der Basis 13 befestigt ist, die die Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15 enthält, wie sie in der DE-OS 33 45 326 beschrieben ist. Diese Einrichtung 15 weist eine Grob-Fokussierachse 80 auf, die von Lagern 81, 83 und 96 drehbar in der Basis 82 gehalten ist. Ein Paar Einstellknöpfe 82 und 84 sind an gegenüberliegenden Enden der Grob-Fokussierachse vorgesehen. Eine Fein-Einstellachse 86 ist koaxial innerhalb der Grob-Fokussierachse 80 befestigt und weist ein Paar einander gegenüberliegender Einstellknöpfe 88 und 90 auf. Das Lagerteil 96 ist auf einem Vorsprung 98 abgestützt. Zu einem später zu beschreibenden Zweck hält die Grob-Fokussierachse 80 auch eine Rolle 100, eine Bandaufwickelspule 104 und die Federeinrichtung 18. Die Rolle 100 ist mittels einer Klemmschraube 102 zwischen dem Lager 81 und dem Vorsprung 98 an der Grob-Fokussierachse 80 befestigt. Die Bandaufwickelspule 104 ist mittels einer Klemmschraube 106 benachbart zum

Lager 96 an der Grob-Fokussierachse 80 angebracht, und sie 25

enthält eine wendeiförmige Nut 105.

Die Federeinrichtung 18 enthält eine Torsionsfeder 108, die um ein Buchsenelement 110 gelegt ist, das auf der Grob-Fokussierachse 80 befestigt ist. Wie in Figur 1 dargestellt, ist das Ende 112 der Torsionsfeder 108 an einer Öffnung 113 der Basis 13 befestigt, während das andere Ende 114 an einer Öffnung 115 eines Bundes 116 angebracht ist, der, wie später beschrieben werden wird, mittels einer Klemmschraube 118 benachbart zur Bandaufwickelspule 104 auf der Grob-Fokussierachse 80 befestigt ist.

Wie den Figuren 1 und 3 zu entnehmen ist und wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, enthält das Antriebssystem 16 mit geschlossener Schleife eine erste Achse 120, die drehbar auf einer Achse 122 befestigt ist, die in einer Aussparung 48 der

Stützsäule 12 sitzt. Mittels einer Achse 128 an der Rückseite 5

62 des Schlittenelementes 14 sind drehbar zweite und dritte Rollen 124 und 126 gehalten, und ein nicht elastisches, flexibles Antriebsband 130 koppelt die ersten, zweiten und dritten Rollen mit der Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15. Ein Ende 132 des Bandes 130 ist an einem Zapfen 134 befestigt, der in der Aussparung 48 der Stützsäule 12 angebracht ist und sich aus dieser erstreckt. Wie am deutlichsten in den Figuren 5 und 6 zu erkennen ist, verläuft das Band 130 vom Zapfen 134 nach unten und mit etwa 180° um die Rolle 126 am Schlittenelement

und zurück nach oben um die Rolle 120 an der Stützsäule. Das ο

Band 130 ist etwa 180 um die Rolle 120 gelegt und erstreckt sich nach unten in Eingriff mit der Bandaufwickelspule 104, um die es mehrfach gelegt ist. Das Band 130 läuft von der Bandaufwickelspule 104 nach oben und in Eingriff mit der Rolle

124, um die es sich etwa 180° erstreckt, und dann nach unten, 20

wo das Ende 136 an einer Schraubenfeder 138 befestigt ist. Die Schraubenfeder 138 ist an einem Zapfen 140 gehalten, der in der Stützsäule 12 befestigt ist, und sie bewirkt eine zwangsweise Zugspannung auf das Band 130, um sicherzustellen, daß

dieses gespannt gehalten wird.
25

Auf der Basis 13 ist benachbart zur Grob-Fein-Einstelleinrichtung 115 eine Hilfs-Einstelleinrichtung 17 befestigt (Figur 4). Diese enthält eine mittels einstellbarer Lager- und

Halteanordnungen 146 und 148 drehbar an der Basis 13 befestig-30

te Achse 144. An gegenüberliegenden Enden der Achse 144 sind Knöpfe 150 und 152 befestigt, und auf der Achse 144 sitzt eine Rolle 154, die in etwa bezüglich der Rolle 100 ausgerichtet ist, die in der Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15 vorgesehen

ist. Ein Gurt 156 koppelt die Rollen 100 und 154 miteinander. 35

Der Gurt 156 ist vorzugsweise ebenso mit Zähnen versehen, wie

die Rollen 100 und 154.

Im Betrieb kann der Benutzer einen der Einstellknöpfe 82, 84, 88 oder 90 greifen und drehen, um die Grob-Fokussierachse 80 zu drehen, die ihrerseits das Band 130 um die Bandaufwickelspule 104 wickelt. Aus den Figuren und der vorstehenden Beschreibung ergibt sich jedoch, daß das Band 130 mit seinen Enden 132 und 136 an der Stützsäule 12 befestigt ist, um eine geschlossene Schleife zu bilden. Es ist daher nicht möglich, die Länge des Bandes 130 zu verändern, so daß durch die Drehung lediglich an einer Seite der Bandaufwickelspule 104 eine gewisse Länge Band 130 aufgenommen und genau die gleiche Länge am anderen Ende abgewickelt wird. Aus den Figuren 5 und 6 ist beispielsweise zu entnehmen, daß bei Drehung der Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15 im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 158 angedeutet, Band 130 und Rollen 124 und 126 nach unten gezogen werden. Das Band 130 wird außerdem durch die Abwärtsbewegung der Rolle 126 an der linken Seite über die Rolle 120 nach oben gezogen. Da das Band eine geschlossene Schleife bildet und da die Rollen 124 und 126 am Schlittenelement 14 befestigt sind, bewirkt eine Drehung im Uhrzeigersinn eine Abwärtsbewegung des Schlittenelementes 14. Durch Drehung im Gegenuhrzeigersinn wird das Band zwischen der Bandaufwickelspule 104 und der Rolle 120 nach unten gezogen und übt auf die Rolle 126 und damit auf das Schlittenelement 14 eine nach oben gerichtete Kraft aus.

Das Schlittenelement 14 ist so aufgebaut, daß wahlweise unterschiedliche Anordnungen an ihm befestigt und von ihm gelöst werden können. So kann beispielsweise der teilweise in *

Figur 2 dargestellte Objektträger 160 am Schlittenelement 14 angebracht werden oder abhängig vom Verwendungszweck läßt sich ein Kopf mit geeigneten Optiken anbringen. Um die unterschiedlichen Gewichte derartiger Anordnungen zu kompensieren, ermöglicht die Federanordnung 18 einfach durchzuführende Einstellungen. Mit einem derartigen Aufbau des Schlittenelementes 14

und der darauf angebrachten Anordnung, beispielsweise des Objektträgers 160 kann etwa im Mittelbereich der Bewegungsbahn des Schlittenelementes 14 ein statischer Gleichgewichtszustand erreicht werden. Dies wird durch Einstellung des Drehmomentes möglich, das von der Federanordnung 18 auf die Einstelleinrichtung 15 ausgeübt wird.

Bei Austausch des Objektträgers 160 gegen eine andere Anordnung, die schwerer oder leichter ist, wird das System vorzugsweise erneut abgeglichen. Hierzu hat der Benutzer durch eine entfernbare Abdeckung 162 der Basis 13 Zugang zum Boden des Gerätes 10, so daß er die Klemmschraube 106 der Bandaufwickelspule 104 lösen kann. Der Benutzer hält dann die von der Grob-Fokussierachse 80 gelöste Bandaufwickelspule 104 mit einer Hand in einer verhältnismäßig festen Stellung, während 5

er mit der anderen Hand entweder den Grob-Einsteliknopf 82 oder den Grob-Einstellknopf 84 dreht. Abhängig von der Drehrichtung der Grob-Fokussierachse 80 wird die Feder 108 entweder stärker gespannt oder mehr entspannt. Durch Drehung der Grob-Fokussierachse 80 in einer Richtung ergibt sich somit eine Vergrößerung oder Verringerung des von der Feder 108 auf die Grob-Fokussierachse 80 ausgeübten Drehmomentes um einen entsprechenden Betrag. Durch Erhöhung des vom Schlittenelementes 14 getragenen Gewichtes wird es selbstverständlich

erforderlich, das von der Feder 108 erzeugte Drehmoment zu 25

vergrößern. Der Benutzer erhöht daher die Spannung der Feder um einen entsprechenden Betrag. Nach Einstellung des Drehmomentes wird die Klemmschraube 106 wieder in klemmenden Eingriff mit der Grob-Fokussierachse 80 gebracht, um das

statische Gleichgewicht des Systems wieder herzustellen. 30

Die Hilfs-Einstelleinrichtung 17 gibt dem Benutzer eine weitere Möglichkeit, den Fokussiervorgang zu beginnen. Da sich die Einstelleinrichtung 15 näher an der Rückseite des Gerätes 10 befindet, ist sie für einige Benutzer schwierig zu erreichen. Die Einrichtung 17 befindet sich näher an der

Vorderseite des Gerätes 10, und ihre Knöpfe 150 oder 152 können daher leichter zugänglich sein. Durch Drehung der Achse 144 wird der Gurt 156 entsprechend gedreht, und er dreht die Rolle 100 und damit die Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15.

Da der Gurt 156 gespannt zwischen der Rolle 100 und der Rolle 154 angeordnet ist, kann normalerweise eine gewisse Verstellung der Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15 eintreten. Das Lager 96, das die Grob-Fokussierachse 80 der Einrichtung 15 umgibt, verhindert jedoch derartige Verstellungen. Wenn die Grob-Fein-Einstelleinrichtung 15 mit der Basis 13 verbunden wird, wird das Lager 96 mittels Schrauben 97 am Vorsprung 98 befestigt (Figur 4). Die Hilfs-Einstelleinrichtung 17 wird dann durch Lösen der Schrauben 147 und 149, die in Schlitze 151 und 153 der Lager- und Halteanordnungen 146 und 148 eingesetzt sind, 5

positioniert. Die Hilfs-Einstelleinrichtung 17 wird so bewegt, daß der auf den Rollen 100 und 154 liegende Gurt 156 gespannt wird und dadurch die entsprechende Zugspannung ausübt. Befindet sich die Einrichtung 17 in der richtigen Lage, werden die

Schrauben 147 und 149 wieder gegen die Lager- und Halteanord-20

nungen 146 und 148 geschraubt.

Wie Figur 2 zeigt, kann der dünne Abschnitt 46 benachbart zum L-förmigen Schlitz so ausgebildet sein, daß er bei Betätigung

der Stellschrauben 56 ähnlich einem Scharnier wirkt. Sollte 25

beispielsweise im Schlittenelement 14 zu viel Spiel vorhanden sein, können die Schrauben 56 gegen ein im Schenkel 44 eines Schlitzes 40 befindliches Element 57 geschraubt werden, das seinerseits an einem Teil der Stützsäule benachbart zur

Kugellaufbahn 36 anliegt. Durch Anziehen der Schrauben 56 wird 30

der Abschnitt 46 verbogen und dient als Scharnier zum Verschwenken des die Kugellaufbahn 36 aufweisenden Teils 161 der Stützsäule 12 in Richtung auf das Schlittenelement 14. Die gegenüberliegende Seite des Schlittenelementes 14 wird starr vom Kugellager 74 und einem nicht flexiblen Bereich 163 der

Stützsäule 112 abgestützt. Somit kann der Sitz zwischen den

Kugellaufbahnen und den Kugellagern so eingestellt werden, daß kein Spiel vorhanden ist. Um das Spiel in der Anordnung zu vergrößern, werden die Schrauben 56 gelöst, wodurch der Druck vermindert wird, der auf den verschwenkbaren Bereich 161 der _ Stützsäule 12 wirkt. Eine Platte 57 besteht aus einem

geeigneten Material, um auf den Bereich 161 der Stützsäule 12 eine gleichförmig verteilte Kraft auszuüben. Die Platte 57 verhindert außerdem, daß sich die Schrauben 5 6 in den verschwenkbaren Bereich 161 der Stützsäule 12 eingraben und diese verformen.

- Al- - Leersei te

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Einstellung des Spiels^ zwischen einem Halteelement und einem an diesem befestigten mit geringer Reibung linear bewegbaren Element, insbesondere in einem optischen Gerät, gekennzeichnet durch im Halteelement vorgesehene Einstellmittel zur Änderung der Lage des Halteelementes bezüglich der Führung des linear bewegbaren Elementes sowie bezüglich des linear bewegbaren Elementes.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Halteelement und linear bewegbarem Element ein Lager ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel ein am Haltelement ausgebildetes Schwenkelement sowie Mittel zum Bewegen des Schwenkelementes aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkelement einen angelenkten Bereich aufweist, der von einem Schlitz im Halteelement gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz L-förmig ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkelement mindestens ein einstellbar vom Halteelement gehaltenes Teil aufweist, das zur Bewegung des angelenkten Bereiches bezüglich des Halteelementes mit diesem in Eingriff bringbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlitz Mittel zur gleichmäßigen Verteilung der von dem mindestens einen Einstellteil auf den angelenkten Bereich ausgeübten Kraft in Längsrichtung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch , gekennzeichnet, daß das Lager aus Kugellaufbahnen und

Kugeln besteht.