DE7924781U1

DE7924781U1 - STEP MICROMANIPULATOR

Info

Publication number: DE7924781U1
Application number: DE19797924781U
Authority: DE
Original assignee: BORCHERS ERNST 8022 GRUENWALD
Current assignee: BORCHERS ERNST 8022 GRUENWALD
Priority date: 1979-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1979-11-22

Description

• Ill ·• Ill · Ernst BorchersErnst Borchers B* (I 111) ItB * (I 111) It —- ■ 1■ 1 Dr.-Max-Str- 55Dr.-Max-Str- 55 ■ 1 1 I 111■ 1 1 I 111 JIlJIl 8022 Grünwald8022 Grünwald Jill 3 1Jill 3 1

Stufen-MikrornanipulatorStep micromanipulator

Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft einen Stufen-Mikromanipulator. Field of application: The invention relates to a step micromanipulator.

Zweck: Mikromanipulatoren werden vornehmlich in Verbindung icit optischen Geräten, v/ie z.B. Mikroskope_; Stereomikroskope_r- benützt und dienen dazu, gezielte Fein- und Feinstverstellungen am Objekt durchzuführen. Purpose: Micromanipulators are mainly used in connection with optical devices, eg microscopes _; Stereo microscopes _r - used and are used to carry out targeted fine and very fine adjustments on the object.

Stand der Technik: Für die Verstellung der bekannten Mikromanipulatoren kommen mehrere Techniken in Betracht. Die Verstellbewegungen in den drei Achsen können von Hand unter Inanspruchnahme fester oder verstellbarer Übersetzungen vorgenommen werden. Sie lassen sich motorisch, z.B. durch Schrittmotore, steuern. Für Feinstbewegungen kommen Getriebe mit Reibrädern/ thermische Ausdehnung oder Antrieb mit Hilfe des Piezo-Effektes u.a. zur Anwendung . State of the art: Several techniques can be considered for adjusting the known micromanipulators. The adjustment movements in the three axes can be carried out by hand using fixed or adjustable gear ratios. They can be controlled by a motor, e.g. by stepper motors. For very fine movements, gears with friction wheels / thermal expansion or drive with the help of the piezo effect are used, among other things.

Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikromanipulator verfügbar zu haben, der mehrere abgestufte Antriebstechniken in sich vereint und den störungsfreien Übergang von einer zur anderen ermöglicht. Task: The invention is based on the task of having available a micromanipulator which combines several graded drive technologies and enables the smooth transition from one to the other.

Lösung: Von den drei Bewegungsachsen kommt spezielle Bedeutung der Z-Achse zu, die das Arbeitswerkzeug, z.B. eine Nadel, trägt. Diese Mikromanipulatorachse ist so ausgebildet, daß sie aus mehreren Bewegungsstufen besteht. Die erste Bewegungsstufe ist ein neigbarer Zahntrieb mit Feststellvorrichtung. Er trägt, auswechselbar, die zweite Bewegungsstufe in Form einer Mikrometerspindel. Diese kann von Hand öder mittels Schrittmotor betätigt Solution: Of the three axes of movement, the Z-axis, which carries the work tool, e.g. a needle, is of particular importance. This micromanipulator axis is designed so that it consists of several stages of movement. The first level of motion is a tiltable gear drive with a locking device. It carries the exchangeable second movement level in the form of a micrometer spindle. This can be operated by hand or by means of a stepper motor

werden. Eine dritte Bewegungsstufe in Form eines auswechselbaren Piezo-Antriebes wird von de"r zweiten Bewegungsstufe, der Mikrometerspindel, getragen. Die jeweils letzte Bewegungsstufe ist mit der Haltevorrichtung für das Arbeitswerkzeug versehen.will. A third movement stage in the form of an exchangeable piezo drive is provided by the second movement stage, the micrometer spindle, carried. The last stage of movement is provided with the holding device for the work tool.

Erzielbare Vorteile: Beim Mikromanipulieren, speziell an biologischen Objekten, kennt man das spezifische Verhalten der einzelnen Objektdetails nur selten genau. Selbst bei gleichartigen Objekten treten unterschiedliche Kräfte auf, die im voraus nicht zu bestimmen oder selbst zu erwarten sind. Es ist deshalb von Vorteil, während einer Mikromanipulation über verschiedene Techniken verfügen zu können, die innerhalb der naturgemäß kleinen Bewegungsbereiche eine zweckmäßige Anpassung an das Objektdetail begünstigen. Hierbei kann bei einer bereits begonnenen Mikromanipulation störungsfrei von einer Bewegungstechnik zur anderen gewechselt werden. Achievable advantages: When micromanipulating, especially on biological objects, one rarely knows exactly the specific behavior of the individual object details. Even with objects of the same type, different forces occur which cannot be determined in advance or which cannot be expected. It is therefore advantageous to be able to use various techniques during micromanipulation which, within the naturally small movement areas, favor an appropriate adaptation to the object detail. If micromanipulation has already started, it is possible to switch from one movement technique to the other without any problems.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Description of an exemplary embodiment: An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below:

Grundlage des Stufenmikromanipulators ist eine solide, X-Y-Basis in horizontaler Anordnung (1). Damit ist eine eindeutig definierte Bezugsebene gegeben, die z.B. auch der Lage eines Mikroskopobjekttisches entspricht. Die X- (2) und Y-Bewegung (3) kann manuell oder für Sonderfälle auch mit Schrittmotoren über Mikrometerspindeln betrieben werden. Diese X-Y-Basis ruht auf einem sehr stabilen, um seine Achse drehbaren Fuß (4) auf einer Aufspannplatte (5).The step micromanipulator is based on a solid, X-Y base in a horizontal arrangement (1). This is a clearly defined one The reference plane is given, e.g. also the position of a microscope stage is equivalent to. The X (2) and Y (3) movements can be carried out manually or, in special cases, with stepper motors via micrometer spindles operate. This X-Y base rests on a very stable foot (4) that can be rotated about its axis on a mounting plate (5).

Auf der X-Y-Basis ist ein, innerhalb eines ausreichenden Winkels ; neigbares und fixierbares Gelenk (6) angebracht, das die erste JOn the X-Y basis, is, within a sufficient angle; inclinable and fixable joint (6) attached, which the first J

Bewegungsstufe der Z-Achse trägt. Sie ist ein Zahntrieb mit Klemmung (7) zur Grobeinstellung bzw. Vorpositionierung. Dieser Zahntrieb nimmt - auswechselbar - dia zweite Bewegungsstufe auf, nämlich eine MikroVerschiebung im μΐη-Bereich in Form einer Mikrometerspindel (8). Diese kannMovement level of the Z-axis carries. She is having a pinion Clamp (7) for rough adjustment or prepositioning. This gear drive takes - interchangeably - the second stage of movement on, namely a micro-shift in the μΐη range in the form of a Micrometer spindle (8). This can

a) manuell (9) bedient werden, odera) operated manually (9), or

b)· durch einen Schrittmotor (10).b) · by a stepping motor (10).

Blatt 3Sheet 3

Beim Antrieb durch einen Schrittmotor ist zu berücksichtigen:When driving with a stepper motor, the following must be taken into account:

1. Schrittgröße1. Step size

2. Schrittanzahl2. Number of steps

3. Zeitintervall zwischen den einzelnen Schritten.3. Time interval between the individual steps.

Man hat also nicht nur einen gleichmäßigen Vorschub - manuell sondern kann mit größeren oder kleineren Schritten in zeitlich größeren oder kleineren Intervallen über längere Gesamtdistanzen arbeiten.So you not only have an even feed - manually, but also can with larger or smaller steps in larger or smaller temporal intervals over longer total distances work.

Die nächste Verstellstufe ist an der vorhergehenden, der Mikrometerspindel, angebracht und dient kontrollierten Vorschüben im 0,1 bis 0,01 μΐη-Bereich. Das Element hierfür ist der Piezo-Antrieb (11). Dieser Piezo-Körper trägt als letzte Verstelleinführung das Arbeitsinstrument (12).The next adjustment stage is on the previous one, the micrometer spindle, attached and used for controlled feed rates in the 0.1 to 0.01 μm range. The element for this is the piezo drive (11). This piezo body carries the working instrument (12) as the final adjustment introduction.

Claims

■ * 3 · τ. * Protection claims:

1.) Step micromanipulator, characterized in that for the Z-axis various drive stages are used, which are arranged so that the first, the second and the second carries the third.

2.) Step micromanipulator according to claim 1), characterized in that that the individual drive stages are arranged interchangeably.

3.) Step micromanipulator according to claim 1) and 2), characterized in that that the movements in the X and Y directions take place in a fixed horizontal plane.

4.) Step micromanipulator according to claim 1), 2) and 3), characterized characterized in that a clampable joint is arranged on the X-Y base, which is the first adjustment stage of the Z-axis and this is allowed to lean.