JP3667462B2 - クランク伝動機構を有する回転ミクロトーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転ミクロトームに関し、特に請求項１の前置部に記載の、クランク伝動機構を有する回転ミクロトームに関する。即ち、本発明は、クランク伝動機構と、薄片試料のための物体ホルダの受けを有し垂直路を昇降自在な物体スライダを駆動する駆動装置とを有する回転ミクロトームであって、運動質量を補償する質量補償装置が設けてあり、質量補償装置が、旋回自在に軸支されたレバーを介して異った慣性力を補償する調節自在に構成され予圧されたバネ要素を有する形式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回転ミクロトームの場合、物体スライダは、被切断試料のために上記スライダに設けた物体ホルダとともに、回転ミクロトームの垂直路を昇降する。試料は、この運動時、回転ミクロトームに固定された刃上を案内される。
【０００３】
公知のミクロトームの場合、垂直な切断運動の制御は、一般に、手動ホイルによって駆動されるクランク伝動機構を介して行われる。このようなクランク伝動機構は、手動ホイルの回転運動を物体スライダの垂直運動に変換する。この種の駆動装置の場合、回転ミクロトーム内を可動な物体（試料）は、交互に、加速、減速され、この場合、手動ホイルの最初の半回転中、重力が、運動（即ち運動物体の質量）を加速する（物体スライダの下降運動）。手動ホイルの第２半回転において、運動質量は、重力によって減速される（物体スライダの上昇運動）。即ち、手動ホイルには、物体スライダの下降運動中には重力分だけ減少した力が必要であるに過ぎず、一方、上昇運動中には対応して大きい力が必要である。
【０００４】
上記の望ましくない加速および減速の補償のため、手動ホイルに組込んだ非対称の補償おもりからなる質量補償装置（カウンターバランス装置）が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
回転ミクロトームの運動物体の質量が比較的大きい場合、補償おもりを対応して大きく設計しなければならない。更に、非対称の形状の補償おもりを用いるとこれは、物体スライダの高速の昇降時に回転ミクロトーム内に振動を誘起する。しかしながら、ミクロトームの振動は、必然的に、不均一の厚さないし不均一な表面に切断された、従って、使用できない試料を生ずることになる。
【０００６】
手動ホイルに設けた非対称形状のおもりを用いないようにした装置は、ドイツ特許第３３４７２３８号から公知である。この公報には、クランク伝動機構の駆動シャフトに固定されたカム要素を有する質量補償装置が記載されている。カム要素には、旋回自在に枢支されバネ要素を介して押圧力を形成するレバーが作用する。レバーによって形成されるトルクは、カム要素の当該接点位置に依存する。
【０００７】
かくして、レバーによって形成されたトルクは、クランク伝動装置の各位置における運動質量のトルクに逆比例し、従って、手動ホイルをその全回転角度にわたって均一に作動できる。
【０００８】
しかしながら、実際に、この場合もなお、高速の切断運動時、カム要素によって振動が現れ、従って、駆動速度を比較的低速としなければ、均一な切片を形成できない。
【０００９】
従って、本発明の課題は、公知の先行技術から出発して、高速の駆動速度または切断速度においてもミクロトームに振動が現れないよう、ミクロトーム駆動装置を構成することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１の前置部に記載の特徴を有する回転ミクロトームにおいて、本発明にもとづき、請求項１の特徴記載部分に開示の特徴によって解決される。すなわち、本発明は、レバーが、引張手段を介して物体スライダに結合され、質量補償装置が、レバーおよび引張手段によって駆動装置から実質的に遮断されるよう（換言すれば機械的に解離された如くに）構成されたことを特徴とする。
【００１１】
なお請求項に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図しない。
【００１２】
このように構成した回転ミクロトームによって、質量補償装置をレバーおよび位置手段によって駆動装置からあたかも機械的に完全に解離（デカップルentkoppeln）したように機能する。本発明の原理の本質は、垂直スライダの質量によって形成される重力には、レバー・バネ系の等大の力が対抗（バランス）するという点にある。この際手動ホイル駆動装置は、質量補償には寄与しない。かくて偏心的に作用する質量を駆動系から除いたことによって、高速の切断速度においても、振動がミクロトームに伝達されることはない。換言すれば、駆動系の動力伝達ラインの再末端に位置する物体スライダの質量の上下往復動によって派生する慣性力の変動は、直接物体スライダの所で、これに作用するレバー・バネ系の対抗的補償作用力によって補償ないしバランス吸収されるので、駆動系に変動トルクが逆伝達されることはなく、実質的に”デカップル”される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
有利な実施態様は、従属請求項の対象であるが、以下に代表的な点について概説する。
【００１４】
好ましい実施態様において、レバーは、相互に角度をなして配置された２つのレバーアームを備えている。てこ作用および１つのレバーアームに作用する引張バネによって、物体スライダに作用する力をすべての位置において対応して適合させることができる。
【００１５】
引張バネの調節自在の予圧によって、ミクロトームの変化する質量状態を補償できる。かくして、偏平な標本、カセットなどのための物体ホルダに物体ホルダを簡単に切換えることができる。
【００１６】
調節自在の引張バネおよびレバーの特殊構造によって、可変の力を加えることができる。クランク伝動機構の位置に依存して変化する上記の力から、質量補償装置の可変のトルクが生じ、運動質量のトルクに重畳する。かくして生ずる合計トルクは、全回転角度にわたって一定である。
【００１７】
この装置によって、物体スライダに更に加速力が作用しない場合は、物体スライダをその運動路に沿うすべての位置において停止できる。例えば、標本交換時、スライダが、その下部当接位置に強制的に走行されることはなく、各位置に保持される。かくして、ランダムなスライダ運動による破損の危険性はない。
【００１８】
好ましくは、レバーの一端には、引張手段を設け、他端には、バネ要素が設けてある。引張手段が、方向変更ロールを介して物体スライダに結合されていることが好ましい。また、引張手段が、歯付ベルトとして構成されること、さらに歯付ベルトが、その平滑な背面で方向変更ロール上を走行するよう、配置されていることが好ましい。他の態様として引張手段は、ロープないしワイヤであってもよいし、またリンクチェインでもよい。バネ要素は、引張バネとすることができるがもちろん圧縮バネでも同様なバネ特性を得ればよい。バネ要素は、両側で、ネジ込スリーブによって固定できる。この場合バネ応力は、ネジ込スリーブおよび締付ネジによって変更できるように構成する。特に、締付ネジは、バネ応力の調節のため外部から触手できるよう回転ミクロトームの凹みに設けることが好ましい。
【００１９】
以下本発明の実施例を略図を参照して詳細に説明する。
【００２０】
【実施例】
図１に、物体スライダ４を駆動するクランク伝動機構２を有する回転ミクロトーム１の断面図を示した。駆動のため、手動ホイル１６は、取手１７を備えており、この場合、手動ホイル１６は、駆動シャフト１８に結合されている。駆動シャフト１８は、２つのころがり軸受２０を介して軸受台１９に回転自在に軸支されている。軸受台１９は、回転ミクロトーム１の基礎架台２３に固定されている。駆動シャフト１８は、軸受台１９の範囲に、大きい質量慣性にもとづき振れ性質を安定化する対称的回転質量（フライホイール）２１を有する。全駆動装置の制動作用の調節または停止のために、回転質量２１には、基礎架台２３に結合されたブレーキ２２が配してある。
【００２１】
駆動シャフト１８は、手動ホイル１６に対向するシャフト端において、クランクアーム２４に固定されている。クランクアーム２４の他端には、クランクピン２５が固定されている。クランクピン２５は、ころがり軸受３０を介してピストンロッド２６に結合されている。ピストンロッド２６の他端には、クランク頸軸２７を軸支した別のころがり軸受２８が設けてある。クランク頸軸２７は、ネジ２９によって物体スライダ４に固定されている。
【００２２】
物体スライダ４には、被切断試料を受容する物体ホルダ５が着脱自在に取付けてある。物体スライダ４は、架台３１の垂直案内路３に沿って可動に設けてある。
【００２３】
取手１７による手動ホルダ１６の回転運動は、駆動シャフト１８とクランクアーム２４とピストンロッド２６とクランク頸軸２７とを有するクランク伝動機構２を介して物体スライダ４に伝達され、かくして、物体スライダ４は、垂直路３に沿って昇降される。
【００２４】
上記説明から明らかな如く、回転ミクロトーム１内を運動する質量は交互に加速、減速される。手動ホイル１６の第１半回転中、運動質量は重力によって加速され（物体スライダの下降運動）、手動ホイル１６の第２半回転中、運動質量は減速される（物体スライダの上昇運動）。
【００２５】
手動ホイル１６に作用する上記の不等な力は、質量補償装置（ないし質量バランス装置）６によって物体スライダ４の所でほぼ完全に補償される。このため、図１、２を参照すると、（物体スライダ４の架台３１の後方の）基礎架台２３にはレバー８が設けてあり、基礎架台２３から上方に形成された架台３１には回転自在に支持された方向変更ロール１３が設けてある。レバー８および物体スライダ４に樞着された引張手段９は、方向変更ロール１３を経て走行する。図示の実施例の場合、この引張手段は、歯付ベルトとして構成されている。レバー８の他端には、引張バネとして構成されたバネ要素７が作用する（図２）。バネ要素７の予圧は、ネジ機構１５，１５´によって調節できる。上記予圧は、物体スライダ４の上部位置において質量補償のために十分に強い引張応力が存在するよう調節される。
【００２６】
図２に、質量補償装置６を有する回転ミクロトーム１の側面図を示した。レバー８は、旋回軸１０によって軸受台３２に旋回自在に軸支され、上記旋回軸１０から出発して上部レバーアーム１１および下部レバーアーム１２を一体に形成して有する。レバーアーム１１の端部には、引張手段９がロール３４を介して係止されている。下部レバーアーム１２の端部には、バネ要素７がピン結合部材３６を介して係止されている。双方のレバーアーム１１，１２は、相互に折曲げて構成してあり（図中でくの字形）、この場合、上部レバーアームの方向に対する短いレバーアームの折曲度は、以下に説明する作用にもとづき特に重要である。
【００２７】
バネ要素７は、図面上の理由から、架台２３の範囲では単に破線で示してある。バネ要素の両端には、スリーブ（バネのリテイナ）１５がネジ込まれている。スリーブの一端（図中右側）には、下部レバーアーム１２に達するピン結合部材３６がネジ込まれている。スリーブ他端には、バネ７の予圧を調節できる締付ネジ１５´が設けてある。触手し易いよう、基礎架台２３は、締付ネジ１５´の範囲に凹み３５を備えており、従って、ミクロトーム１の運転中も、バネ要素７を調節できる。これは、クランク伝動機構２の運動質量が、例えば、物体ホルダ５の交換時に、変化する場合に常に必要である。
【００２８】
引張手段９の一端は、ループ３７によってロール３４に結合されており、歯付ベルトとして構成するのが好ましい。歯付ベルトは、その平滑な背面１４で、方向変更ロール１３上を走行し、懸架部材３３によって物体スライダ４に結合されている。
【００２９】
レバー８は、クランク伝動機構２に直接に連結されてはおらず、引張手段９の懸架手段３３を介して物体スライダ４に連結されている（即ち、クランク伝動機構の動力伝達系の末端たる物体スライダ４に対してレバー８は機能的に結合している）。物体スライダ４の上部位置では、引張バネ７は、既に強く負荷されて（引張られて）おり、従って、物体スライダの質量に対応する重力が補償される。物体スライダ４が下降されると、下部レバーアーム１２が矢印方向へ外へ旋回する。同時に、引張バネ７が、更に大きく負荷される。この場合、下部レバーアーム１２のバネ負荷に有効な長さは、有効なレバーアーム長とバネ力との積が、ほぼ一定に保持されるよう長い上部レバーアーム１１よりも短く設定される。この場合、下部レバーアームの適切な有効短縮度は、明らかに、長い上部レバーアームに対する角度位置に依存する。物体スライダ４の上昇運動中、系は、対応する挙動を示す。即ち、下部レバーアーム１２が矢印と反対方向に旋回し、それに応じて有効なレバーアームが延長され、バネ力は対応して減少する。このようにして、有効なレバーアーム長とバネ力の積はほぼ一定に保たれる。
【００３０】
この基本的な構成原理に基づき、クランク伝動機構の動力伝達系の最末端にある物体スライダに対し、直接にレバー・バネ系の補償力（カウンタバランス力）が作用しそこで、補償は完全に行われる。従って物体スライダの上下動に伴って本来生ずる回転トルクの変動は、クランク伝動機構に対しては伝達されることはなく、つまり、物体スライダの所で、質量補償装置によって吸収解消され、実質的にクランク伝動機構に対しては遮断する効果がある。これをいわば「機械的なデカップリング」或いは「機能的ないしダイナミックに遮断」と表現することができる。
【００３１】
双方のレバーアーム１１，１２を所定の角度をなすよう配置したことによって、更に、双方のアーム位置の死点は、物体スライダ４の上部終点位置および下部終点位置と一致しないようにできる。上記終点位置においてクランク伝動機構２または物体スライダ４に作用する力は、角度をなすアーム位置およびバネ要素７の増減する張力によって合計でほぼゼロとなる。
【００３２】
引張手段９を選択する場合、多数のバリエーションが可能である。引張手段は、引張強度の前提を満足すればよく、即ち、引張手段は、伸張してはならない。
【００３３】
図３に、質量補償装置６を有するミクロトーム１の平面図を示した。レバー８は、ロール３４とともに、旋回軸１０によって軸受台３２に固定されている。レバー８は、引張手段９を介して、懸架部材３３によって物体スライダ４に結合されている。垂直案内路３と物体スライダ４との間には、リニアコロ軸受（スライドベアリング）または交差コロ軸受３８が設けてある。引張手段９の方向変更ロール１３には、ころがり軸受３９を配するのが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の質量補償装置により、回転ミクロトームの所要回転トルクが平滑化され、高速回転（即ち高速の切断操作）時にも、ミクロトームに振動を生ずることがなく、所定の高精度の切断試料の厚さ及び切断面の平滑一様さを確保できる（請求項１以下）。特に、互いに角度をなして形成されたレバーアームをバネと組合わせて用いることにより、物体ホルダの上昇、下降に伴う運動質量の変化に対応した補償力が得られ、有効に補償（バランス）できる（請求項２）。請求項３以下の従属請求項によってさらに付加的な利点が得られるが、詳細は、実施の態様及び実施例に記載のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】クランク伝動機構を有するミクロトームの断面図である。
【図２】質量補償装置を有するミクロトームの側面図である。
【図３】質量補償装置を有するミクロトームの平面図である。
【符号の説明】
１ 回転ミクロトーム
２ クランク伝動機構
３ 垂直路
４ 物体スライダ
５ 物体ホルダ
６ 質量補償装置
７ バネ要素
８ レバー
９ 引張手段（歯付ベルト、ロープ、リンクチェイン）
１０ ８の旋回軸
１１ ８の上部レバーアーム
１２ ８の下部レバーアーム
１３ 方向変更ロール
１４ ９の背面
１５ ネジ込スリーブ
１５´ 締付ネジ
１６ 手動ホイル
１７ 取手
１８ 駆動シャフト
１９ 軸受台
２０ 軸受
２１ 回転質量
２２ ブレーキ
２３ 基礎架台
２４ クランクアーム
２５ クランクピン
２６ ピストンロッド
２７ クランク頸軸
２８ ころがり軸受
２９ ネジ
３０ ころがり軸受
３１ ４の架台
３２ ８の軸受台
３３ ４に設けた９の懸架部材
３４ ロール
３５ 凹み
３６ ピン結合部材
３７ ループ
３８ リニアコロ軸受
３９ ころがり軸受

Claims (12)

1. クランク伝動機構（２）と、薄片試料のための物体ホルダ（５）の受けを有し垂直路（３）を昇降自在な物体スライダ（４）を駆動する駆動装置（１６，１８）とを有する回転ミクロトーム（１）であって、運動質量を補償する質量補償装置（６）が設けてあり、質量補償装置（６）が、旋回自在に軸支されたレバー（８）を介して異った慣性力を補償する調節自在に構成され予圧されたバネ要素（７）を有する形式のものにおいて、レバー（８）が、引張手段（９）を介して物体スライダ（４）に結合され、質量補償装置（６）が、レバー（８）および引張手段（９）によって駆動装置（１６，１８）から実質的に遮断されるよう構成されたことを特徴とする、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
2. レバー（８）が、その旋回軸（１０）のまわりに、相互に角度をなすよう配置された２つのレバーアーム（１１，１２）を有する一体の構造要素として構成されていることを特徴とする請求項１の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
3. レバー（８）の一端には、引張手段（９）が設けてあり、他端には、バネ要素（７）が設けてあることを特徴とする請求項１または２の、クランク機構（２）を有する回転ミクロトーム。
4. 引張手段（９）が、方向変更ロール（１３）を介して物体スライダ（４）に結合されていることを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
5. 引張手段（９）が、歯付ベルトとして構成されていることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
6. 歯付ベルト（９）が、その平滑な背面（１４）で方向変更ロール（１３）上を走行するよう、配置されていることを特徴とする請求項５の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
7. 引張手段（９）が、ロープないしワイヤとして構成されていることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
8. 引張手段（９）が、リンクチェインとして構成されていることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
9. バネ要素（７）が、引張バネとして構成されていることを特徴とする請求項１〜８の１つに記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
10. バネ要素（７）が、両側で、ネジ込スリーブ（１５）によって固定されていることを特徴とする請求項１−９の１つに記載の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
11. バネ応力が、ネジ込スリーブ（１５）および締付ネジ（１５´）によって変更できるよう構成されていることを特徴とする請求項１０の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。
12. 締付ネジ（１５´）が、バネ応力の調節のため外部から触手できるよう回転ミクロトーム（１）の凹み（３５）に設けてあることを特徴とする請求項１１の、クランク伝動機構（２）を有する回転ミクロトーム。

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