Mikrotom'
Die Erfindung betrifft ein Mikrotom mit einer Grundplatte, ei¬ nem von der Grundplatte getragenen Gestell, einer ein Handrad aufweisenden Antriebseinrichtung, einem von der Antriebsein¬ richtung beaufschlagten, vertikal geführten Mikrometerwerk für den linearen Vorschub einer Objekthalteeinrichtung und einer ein Messer aufweisenden Messerhalteeinrichtung, wobei das Hand¬ rad auf einer von außen in das Gestell hineinragenden, am Ge¬ stell drehbar gelagerten Welle befestigt und je Umdrehung des Handrads ein die Objekthalteeinrichtung tragender Zylinder des Mikrometerwerks um einen einstellbaren Betrag in Richtung der Messerhalteeinrichtung bewegbar ist. Folglich handelt es sich hier um ein sog. Rotationsmikrotom, welches der Herstellung von ganz überwiegend Parafin-Schnitten im Bereich der Biologie, Me¬ dizin und industriellen Forschung dient.
Die Grundplatte des Mikrotoms dient als Basisteil und nimmt das Gestell, den Messerhalter sowie andere Baugruppen auf. Das Ge¬ stell ist auf der Grundplatte befestigt und wird u.a. zur Lage¬ rung verschiedener Baugruppen verwendet. Die Antriebseinrich¬ tung realisiert das eigentliche Rotationsprinzip, wobei sich der Zylinder im Mikrotomwerk bei einer Umdrehung des mit dem Antrieb wirkverbundenen Handrades um einen einstellbaren Winkel nach vorne bewegt (Horizontalvorschub) . Vor allem aber sorgt der Antrieb für den Vertikalhub des Mikrometerbereiches und der Objekthalteeinrichtung, der zum Schneiden erforderlich ist. Das Mikrometerwerk selbst ist das Herz des Mikrotoms und sorgt für Vorschub pro Umdrehung, wobei das Mikrometerwerk von dem An¬ trieb beaufschlagt ist.
Ein Mikrotom der in Rede stehenden Art ist bspw. aus der DE 34 36 531 AI bekannt. Dieses Mikrotom weist einen das zu schnei-
dende Objekt gegenüber einem Messer periodisch bewegenden Ob¬ jektschlitten auf, dessen Bewegung mittels einer Antriebswelle steuerbar ist. Des weiteren ist ein zum Vorschub des Messers horizontal verschiebbarer Messerschlitten vorgesehen, wobei der Schneidvorgang während der Bewegung des Objektschlittens in Richtung auf das Messer und ein Messerrückzug in der entgegen¬ gesetzten Bewegungsrichtung durch Betätigung einer an den Mes¬ serschlitten gekoppelten Welle mittels der Antriebswelle für den Objektschlitten erfolgt. Bei dem bekannten Mikrotom erfolgt die zum Schneiden erforderliche Vertikalbewegung der Objekthal¬ teeinrichtung mittels einer Antriebswelle durch Betätigung ei¬ nes auf der Antriebswelle montierten Handrades. Die Antriebs¬ welle bewegt dabei über eine Zwischenscheibe und einen exzen¬ trischen Bolzen mittels einer Pleuel-Stange den Objektschlitten periodisch auf und ab. Die hier zur Vertikalbewegung des Ob¬ jektschlittens - und auch des Mikromterwerkes - erforderliche Mimik unterliegt aufgrund ungünstiger Hebelarme einem ganz er¬ heblichen Verschleiß und ist aufgrund der geradezu filigranen Wirkverbindung zwischen Handrad und die Objekthalteeinrichtung sowie das Mikrometerwerk tragendem Objektschlitten nur wenig robust.
Folglich liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mikrotom der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß bei einfachster Konstruktion die Funk¬ tionsweise durch robuste Auslegung verbessert ist.
Das erfindungsgemäße Mikrotom löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist das ein¬ gangs genannte Mikrotom derart ausgebildet, daß am freien der Welle - innerhalb des Gestells - ein die Drehachse der Welle umlaufendes Betätigungsorgan vorgesehen ist, daß das Betäti¬ gungsorgan verschiebbar auf eine dem Mikrometerwerk zugeordnete Horizontalführung greift und daß das Mikrometerwerk gemeinsam
mit der Objekthalteeinrichtung entsprechend der Exzentrizität des Betätigungsorgans vertikal bewegbar ist.
Erfindungsgemäß ist demnach erkannt worden, daß der Antrieb, d.h. die Wirkverbindung zwischen dem Handrad und dem vertikal zu bewegenden Mikrometerwerk, zur Gewährleistung einer einwand¬ freien Funktion robust und somit betriebssicher auszulegen ist. Des weiteren ist von der bekannten Hebelverbindung abgewichen worden, wurde nämlich ein die Drehachse der das Handrad tragen¬ den Welle umlaufendes Betätigungsorgan vorgesehen, welches ver¬ schiebbar auf eine dem Mikrometerwerk zugeordnete Horizontal¬ führung greift. Die Exzentrizität des Betätigungsorgans bewirkt den Vertikalhub und die Horizontalführung gestattet die beim Drehen erfolgende Radialverschiebung des Betätigungsorgans in horizontaler Ebene. Diese Anordnung hat gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Hebelverbindung den ganz besonderen Vorteil, daß die zur vertikalen Bewegung des Mikrometerwerkes erforderlichen Kräfte nicht punktuell, sondern vielmehr flächig auf die Horizontalführung greifen. Eine Beschädigung ist in¬ soweit weitgehend vermieden, wodurch die Funktionssicherheit des hier beanspruchten Mikrotoms gegenüber dem Stand der Tech¬ nik ganz erheblich erhöht ist.
In vorteilhafter Weise umfaßt das Betätigungsorgan einen vor¬ zugsweise an einem Schwenkarm exzentrisch zur Drehachse der Welle angeordneten, in eine Führung greifenden Stift. Die Füh¬ rung läuft wiederum auf der Horizontalführung, wobei diese mit ihrer gesamten Lauffläche an der Horizontalführung aufliegt. Auf jeden Fall ist hier ein die Kraftaufnahme begünstigender Flächenkontakt geschaffen. Die Führung könnte als Führungs¬ buchse und die Horizontalführung als vorzugsweise gehärtete Führungswelle ausgebildet sein, wobei die Führung bzw. die Füh¬ rungsbuchse die Führungswelle zumindest weitgehend umgreift, wodurch ein nahezu spielfreies Lagersystem geschaffen ist.
Diese Führungsbuchse wandert während der 360°-Umdrehung des Handrads auf der Führungswelle hin und her. Dadurch wird die Vertikalbewegung des Mikrometerwerks nebst Objekthalteein¬ richtung realisiert.
Des weiteren könnte die Führungswelle mit vorzugsweise zwei La¬ gerarmen am Mikrometerwerk gehalten sein. Dadurch ergibt sich eine ganz besonders robuste Anlenkung der Führungswelle an dem Mikrometerwerk, wodurch die Funktionssicherheit des Mikrotoms abermals begünstigt ist. Die Horizontalführung könnte als vor¬ zugsweise gehärteter Führungsstab ausgebildet sein, wobei es sich hier konkret um einen geschliffenen Vierkantstab handeln könnte. Die Führung bzw. die Führungsbuchse würde dann den Füh¬ rungsstab zumindest weitgehend umgreifen. Des weiteren wäre es denkbar, daß der Führungsstab direkt an die Zylinderführung an¬ geschraubt ist.
Zwischen dem Lager der das Handrad tragenden Welle und dem Be¬ tätigungsorgan ist in weiter vorteilhafter Weise eine dem Hand¬ rad zugeordnete Ausgleichsmasse zur Kompensation der Masse des Mikrometerwerks nebst Objekthalteeinrichtung gegenüber dem Handrad vorgesehen. Diese Ausgleichsmasse dient zur Gewährlei¬ stung einer positionsgenauen Vertikaleinstellung des Mikrome¬ terwerkes, ohne daß dies sich aufgrund seines Eigengewichts verändert bzw. ungewollt einen Vertikalhub - von der oberen in die untere Position - ausführt. Die Ausgleichsmasse könnte der dem Stift gegenüberliegenden Seite des Schwenkarms zugeordnet sein, wodurch sich die Vorkehrung besonderer Gegengewichte im Handrad selbst - zumindest weitgehend - erübrigt. Ohne weiteres könnte dem Handrad jedoch ebenfalls eine Ausgleichsmasse bzw. ein Gegengewicht zugeordnet sein, so daß eine Gewichtsvertei¬ lung beidseits des Gestells stattfindet.
Das zuvor bereits erwähnte Handrad dient der eigentlichen Betä¬ tigung des Mikrotoms und könnte eine Radscheibe und einen von der Radscheibe vorzugsweise orthogonal abragenden Ring bzw. Rand aufweisen. Der Ring bzw. Rand könnte in eine im Gestell ausgebildete Ringnut eingreifen bzw. darin mehr oder weniger laufen. Ebenso könnte das Handrad auf der dem Gestell zugewand¬ ten Seite vorzugsweise orthogonal zu dem Gestell verlaufende Nuten zum formschlüssigen Eingreifen eines Arretierungsmecha¬ nismus aufweisen, so daß das Mikrotom bzw. der Antrieb arre¬ tierbar ist. Jedenfalls ist wesentlich, daß die das Handrad tragende Welle die Drehbewegung des Handrads über die zuvor er¬ wähnte Buchse auf die Horizontalführung bzw. Führungswelle des Mikrometerwerkes überträgt, wodurch sich die Vertikalbewegung des Mikrometerwerks ergibt. Der bereits zuvor angesprochene Zy¬ linder ist in ganz besonders vorteilhafter Weise aus rostfreiem Stahl, vorzugsweise aus Edelstahl, hergestellt, so daß eine er¬ hebliche Standzeit gewährleistet ist. Wie bereits zuvor er¬ wähnt, sorgt das Mikrometerwerk für den horizontalen Vorschub der Objekthalteeinrichtung. Dazu weist das Mikrometerwerk eine innerhalb des Zylinders in einer Mikrometermutter geführte, von einem Vorschubmechanismus drehbeaufschlagte Mikrometerspindel auf. Die Mikrometerspindel weist wiederum ein Außengewinde mit einer Steigung von etwa 1 mm auf. Zum Ausgleich eines Spiels zwischen der Mikrometermutter und der Mikrometerspindel ist die Mikrometermutter in ganz besonders vorteilhafter Weise zweitei¬ lig ausgeführt. Zwischen den beiden Mutterteilen wirkt ein die Mutterteile auseinanderdrückendes Federpaket, so daß die Gewin¬ deflanken der Mikrometermutter stets an den Gewindeflanken der Mikrometerspindel anliegen und ein Spiel durch den so aufge¬ brachten Federdruck vermeiden. Durch diese Maßnahme wird auch ein Verschleiß an den Flanken kompensiert. m_f
~ Des weiteren kann der der Objekthalteeinrichtung abgewandte Teil der Mikrometermutter mit dem Zylinder verschraubt sein, so
daß sich der der Objekteinrichtung zugewandte Teil der Mikrome¬ termutter unter Kraftbeaufschlagung durch das Federpaket frei ausrichten bzw. orientieren kann. Aufgrund dieser Maßnahme tre¬ ten keinerlei Verspannungen auf. Des weiteren ist der Zylinder auf der der Objekthalteeinrichtung zugewandten Seite durch eine die Mikrometerspindel zentrierende Lagerscheibe geschlossen, wodurch die Mikrometerspindel eindeutig positioniert ist.
Hinsichtlich einer Führung des Zylinders ist es von besonderem Vorteil, wenn dieser horizontal in einer Buchse läuft, wodurch sich ein Horizontalhub bzw. Arbeitsweg von bis zu 40 mm ergibt. Des weiteren könnte der Zylinder eine ganz besondere Verdrehsi¬ cherung aufweisen, die einen in eine Nut an der Zylinderführung im Bereich des Horizontalhubs greifenden Führungsbolzen umfaßt. Ebenso könnte ein am Zylinder befestigter Einsatz in eine an der Zylinderführung ausgebildete Nut ragen und somit einerseits als Verdrehsicherung und andererseits als horizontaler Anschlag dienen.
Das Mikrometerwerk ist in weiter vorteilhafter Weise derart ausgebildet, daß der Vorschubmechanismus eine an dem der Ob¬ jekthalteeinrichtung abgewandten Ende des Zylinders vorgesehene Friktionsscheibe aufweist, die über einen mit einem Zustellhe¬ bel verbundenen Friktionsring zusammenwirkt. Der Zustellhebel ist bei vertikaler Bewegung der Mikrometereinrichtung über eine einstellbare Zustellkurve beaufschlagbar, so daß der Zustellhe¬ bel über den Freilauf auf die Mikrometerspindel greift. Mit an¬ deren Worten dient die Friktionsscheibe als Freilauf und er¬ laubt einen durch den Mechanismus bedingten Vorschub in eine Richtung. Bei der hier realisierbaren Friktion könnte es sich um eine Vier-Punkte-Friktion handeln, wobei zur Friktion die¬ nende Druckrollen oder Stifte über Kugeln oder Druckstücke und Druckfedern druckbeaufschlagt sind. Im übrigen könnte die Frik- tionsscheibe des weiteren als Lagerung für ein Grobtriebzahnrad
dienen. Hinsichtlich des Grobtriebs wird an dieser Stelle je¬ doch auf spätere Erläuterungen verwiesen.
Hinsichtlich der Funktion des Zustellhebels ist es wesentlich, daß dieser einerseits der Feinzustellung und andererseits einem Trimmvorgang dienen könnte, wobei unter Trimmen das Annähern des Objekts an das Messer in kleinen Schritten - im Gegensatz zum Grobtrieb - zu verstehen ist. Jedenfalls dient der Zustell¬ hebel vor allem der Schnittdickenzustellung.
Zum ständigen Rückstellen des Zustellhebels nach erfolgter Zu¬ stellung ist dieser federkraftbeaufschlagt, nämlich mittels ei¬ ner horizontal verlaufenden Zugfeder rückstellbar. Entspre¬ chende Halteeinrichtungen sind einerseits am Zustellhebel und andererseits am Gestell vorgesehen.
Zur abermaligen Vermeidung eines Veschleißes an kritischen Stellen ist das zur Kontaktierung der Zustellkurve dienende Ende des Zustellhebels mit einem Kunststoffeinsatz zum Linien¬ kontakt mit der Zustellkurve ausgestattet. Somit wird ein er¬ höhter abrassiver Verschleiß durch aneinanderreibende Metall¬ teile wirksam vermieden, der im hier vorliegenden Falle nämlich auf einer zunehmenden Ungenauigkeit der Schnittdickenzustellung führen würde. Hinsichtlich der Schnittdickenzustellung ist es des weiteren wesentlich, daß die Zustellkurve in jeder Position exakt vorgegebene Zustellwerte am Mikrometerwerk hat, die auf den Zustellhebel übertragen werden. Die Position der Zustell¬ kurve und somit die Zustellwerte sind über eine mit der Zu¬ stellkurve verbundene Welle vorzugsweise von der Vorderseite des Gestells her, insbesondere über ein Stellrad, einstellbar. Über endseitige Abflachungen an der Welle und entsprechende Bohrungen einerseits am Zustellhebel und andererseits am Stell¬ rad ist der Zustellhebel mit dem Stellrad zwangsgekoppelt. Zur
sicheren Verbindung könnte eine zusätzliche Verschraubung vor¬ gesehen sein.
In weiter vorteilhafter Weise ist die Welle auf der Vorderseite des Mikrotoms an einer Skalenscheibe drehbar, an der die ein¬ stellbare Schnittdickenzustellung ablesbar ist. Die Welle könn¬ te sich durch die Skalenscheibe hindurch erstrecken und die Drehung der Welle könnte durch beidseitige Anschläge begrenzt sein. Im konkreten könnte in der Skalenscheibe ein Langloch ausgebildet sein. Dieses diente dem Anschlag der Zustellungs¬ werte bspw. zwischen 0 und 60 μm. Im vorderen Bereich könnte die Position der Schnittdickenzustellung über ein Zahnrad auf die Welle mit einem zweiten Zahnrad fixiert und über ein Sicht¬ fenster über der Skalenscheibe wiedergegeben werden. Durch ge¬ eignete Unterbringung der Zahnräder im Zustellsystem könnte eine definierte Untersetzung erreicht werden.
Eine Zylinderführung bewegt sich bei jeder Rotationsbewegung des Handrades am Gestell vertikal, d.h. auf und ab. Diese Zy¬ linderführung ist in vorteilhafter Weise mit einem Kreuzrollen- führungssystem am Gestell befestigt. Neben dem Zylinder mit der Mikrometerspindel lagert die Zylinderführung auch den gesamten Vorschubmechanismus, d.h. den Mechanismus zum horizontalen Vor¬ schub der Objekthalteeinrichtung. Zur Gewährleistung einer hin¬ reichenden Stabilität und eines gleichmäßigen Vertikalhubs ist die Kreuzrollenführung bewußt überdimensioniert und erhöht die Funktionssicherheit des hier beanspruchten Mikrotoms ein wei¬ teres Mal. Der im konkreten realisierte Vertikalhub beträgt etwa 70 mm, kann jedoch auch anders ausgelegt sein. Schließlich könnten für die Kreuzrollenführung mit Stahlbuchsen versehene Befestigungsbohrungen vorgesehen sein, um nämlich das Fließver¬ halten im sonst verwendeten Aluminium zu vermeiden.
Nachfolgend sei auf die Trimmeinrichtung Bezug genommen, die zum Heranbringen des Objektes an das Messer in kleinen vorgege¬ benen bzw. vorgebbaren Schritten dient. Diese Trimmeinrichtung könnte direkt am Gestell mit einem vorzugsweise vorne links vorgesehenen Trimmhebel angeordnet sein, durch den die Trimm¬ funktion aktivierbar ist. Hinsichtlich der Funktionsweise der Trimmeinrichtung ist es von besonderem Vorteil, wenn diese wäh¬ rend des Rückzugs, vorzugsweise am unteren Zustellpunkt, akti¬ vierbar ist. Des weiteren könnte die Trimmeinrichtung fest vor¬ gegebene Trimmstufen aufweisen, nämlich bspw. Trimmstufen mit 10, 20 und 30 μm. Somit würde der Trimmvorschub von 10, 20 oder 30 μm um den Rückzugsbereich von 100 μm verringert werden, da der Trimmvorgang während des Rückzugs stattfindet.
In konkreter konstruktiver Hinsicht könnte die Trimmeinrichtung eine den Trimmhebel mit einer eine Trimmkurve aufweisenden drehbaren Rastscheibe verbindende Trimmwelle umfassen. Die Rastscheibe bzw. Trimmkurve dient zur Anlage des Zustellhebels, wobei dieser als etwa mittig gelagerter Hebel mit beidseitigen Armen ausgebildet sein kann.
Wie bereits im voranstehenden Abschnitt erwähnt, könnte das Mi¬ krometerwerk einen Rückzugsmechanismus zum Rückzug von vorzugs¬ weise 100 μm nach dem Schneiden aufweisen. Dieser Rückzug ist erforderlich, um eine Beschädigung des Messers und/oder des Ob¬ jektes beim Hochfahren des Objektes nach dem Schneiden zu ver¬ meiden. Im konkreten befindet sich das Objekt nach dem Schneid¬ vorgang unterhalb des Messers und wird - entsprechend des vor¬ gegebenen Rückzugs - vor oder bei dem Aufwärtsfahren zurückge¬ zogen.
Im konkreten ist der Rückzug der Objekthalteeinrichtung durch ein sich vertikal bewegendes Schiebeelement in einer vorgegebe¬ nen Position auslösbar. Mittels einer Achse mit Lager ist eine
Rückzugsgabel gegen die Mikrometerspindel schiebbar, wodurch die Mikrometerspindel gegen die Kraft des Federpakets - zwi¬ schen den Mutterteilen der Mikrometerspindel - entgegen der Zu¬ stellrichtung nach hinten gedrückt wird. Die Rückzugsgabel ist mit zwei abgeflachten, oben und unten am Mikrometerwerk gela¬ gerten Bolzen formschlüssig verbunden. Durch geringe Verdrehung wird der Rückzug mit einfachen Mitteln erreicht.
Des weiteren ist ein Grobtrieb vorgesehen, der der schnellen Überbrückung des Horizontalhubs bzw. zur groben Annäherung an das Messer dient. Dieser Grobtrieb wirkt direkt auf die Mikro¬ meterspindel. Vorzugsweise auf der linken Seite der Grund¬ platte, insbesondere in der vordersten Position, ist hierzu ein Lagerblock mit einem Grobtriebrad vorgesehen. Die Drehbewegung des Grobtriebrades kann über einen sich in zwei Kreuzgelenken bewegenden Vierkantenstab zum Längenausgleich vorzugsweise auf ein Riemenrad übertragen werden. Die Drehbewegung des Riemenra¬ des wird dann - ebenfalls in vorteilhafter Weise - über einen Zahnriemen auf ein zweites, am Mikrometerwerk befestigtes Zahn¬ riemenrad auf die Mikrometerspindel übertragen.
Ebenso könnte die Drehbewegung des Grobtriebrades über einen Zahnriemen auf eine biegsame Welle übertragen werden. Die biegsame Welle weist endseitig ein in eine Vierkantführung greifendes Vierkantprofil zum Längenausgleich auf, so daß eine Dehnung und Stauchung der Welle wirksam vermieden ist. Die Drehbewegung der biegsamen Welle ist über eine endseitig am Mi¬ krometerwerk vorgesehene Kegelradpaarung auf die Mikrometer¬ spindel übertragbar. Zur Vermeidung einer Beschädigung des End¬ anschlags auf der Achse am Grobtriebrad ist des weiteren eine Rutschkupplung vorgesehen. Diese Rutschkupplung kann mit feder¬ gelagerten Kugeln arbeiten und gleichzeitig eine Anti-Blockier- Einrichtung darstellen, falls nämlich ein Überbrücken (Grob¬ triebrad nach innen drücken und in die gewünschte Drehrichtung
drehen) der Rutschkupplung notwendig ist. Bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments bleibt somit das Drehen am Grob¬ triebrad ohne Wirkung, so daß eine Beschädigung bei Erreichen des Endanschlags ausgeschlossen ist.
Ein besonderer Kollisionsschutz schützt schließlich das Mikro¬ meterwerk vor Zerstörung bei Erreichen des Endanschlags, d.h. nach Ausführung des maximalen Horizontalhubs, und setzt die ei¬ gentliche Zustellung außer Betrieb. Dazu weist der Kollisions¬ schutz in weiter vorteilhafter Weise ein auf das Mikrometerwerk wirkendes Hebelsystem auf. Das Hebelsystem schwenkt den Zu¬ stellhebel aus der Zustellzone. Dazu ist auf der Unterseite der Zylinderführung eine Schiebeelement befestigt. Ein Mitnehmer an dem Schiebeelement ragt in eine Nut an dem Zylinder und über¬ trägt die Horizontalbewegung über einen vorzugsweise gefederten Zahnriemen auf ein Zahnriemenrad. Ebenso könnte auf der Unter- seits der Zylinderführung eine Führungsnut ausgebildet sein, in die ein am Zylinder vorgesehener Einsatz ragt und die Horizon¬ talbewegung auf den Hebelmechanismus in der vorderen Endlage überträgt. Ein am Zahnriemenrad ausgebildeter Auslöser schiebt dann einen am Zustellhebel vorgesehenen Bolzen zur Seite, wo¬ durch der Zustellhebel aus dem Bereich der Zustellkurve ge¬ drückt wird. Nach Aktivierung des Kollisionsschutzes ist auch bei drehendem Handrad kein Horizontalvorschub mehr möglich. Durch Zurückfahren des Zylinders mittels des Grobtriebs ist der zuvor erörterte Kollisionsschutz deaktivierbar, wobei der Zu¬ stellhebel dann wieder in seine Arbeitsstellung gelangt.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie¬ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei¬ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er¬ läuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungs¬ beispiel eines erfindungsgemäßen Mikrotoms von der Rückseite, wobei sich das Mikrometerwerk in einer un¬ teren Position des Vertikalhubs befindet,
Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 unter einem anderen Winkel, wobei sich das Mikrometerwerk in einer oberen Posi¬ tion des Vertikalhubs befindet,
Fig. 3 in einer schematischen Darstellung den Zylinder mit Mikrometermutter und Spindel des Mikrometerwerks,
Fig. 4 in einer schematischen Darstellung, vergrößert, einen Teil des Vorschubmechanismus nebst Zustellhebel und Freilauf,
Fig. 5 in einer vergrößerten Draufsicht die von der Vorder¬ seite des Mikrotoms über ein Stellrad vorzunehmende Schnmittdickeneinstellung,
Fig. 6 in einer schematischen Seitenansicht einen zur Ver¬ meidung einer Beschädigung an Objekt und Messer die¬ nenden Rückzugmechanismus,
Fig. 7 ein Detail des in Fig. 6 gezeigten Rückzugmechanismus in vergrößerter Darstellung,
Fig. 8 in einer schematischen Darstellung die einen Grob¬ trieb betreffenden Bauteile und
Fig. 9 in einer schematischen Darstellung die einen Kollisi¬ onsschutz betreffenden Bauteile.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Mikrotom mit einer Grundplatte 1, einem von der Grundplatte 1 getragenen Gestell 2, einer ein Handrad 3 aufweisenden Antriebseinrichtung 4, einem von der An¬ triebseinrichtung 4 beaufschlagten Mikrometerwerk 5 für den li¬ nearen Vorschub einer in den Fig. nicht gezeigten Objekthalte¬ einrichtung und einer ein ebenfalls in den Fig. nicht gezeig¬ ten, ein Messer aufweisenden Messerhalteeinrichtung auf der Vorderseite des Mikrotoms. Das Handrad 3 ist auf einer von außen in das Gestell 2 hineinragenden, am Gestell 2 drehbar ge¬ lagerten Welle 6 befestigt.
Erfindungsgemäß ist am freien Ende der Welle 6 - innerhalb des Gestells 2 - ein die Drehachse der Welle 6 umlaufendes Betäti¬ gungsorgan 7 vorgesehen. Das Betätigungsorgan 7 greift ver¬ schiebbar auf eine dem Mikrometerwerk 5 zugeordnete Horizontal¬ führung 8. Entsprechend der Exzentrizität des Betätigungsorgans 7 ist das Mikrometerwerk 5 gemeinsam mit der nicht gezeigten Objekthalteeinrichtung vertikal bewegbar, so daß ein Schnitt an dem Objekt erfolgen kann.
In den Fig. 1 und 2 ist des weiteren angedeutet, daß das Betä¬ tigungsorgan 7 einen an einem Schwenkarm exzentrisch zur Drehachse der Welle 6 angeordneten, in eine Führung 10 greifen¬ den Stift 11 umfaßt und daß die Führung 10 auf der Horizontal¬ führung 8 läuft. Diese Horizontalführung ist als gehärtete Füh¬ rungswelle ausgebildet, wobei die Führung 10 die Führungswelle insgesamt umgreift. Des weiteren ist die Führungswelle bzw. Ho¬ rizontalführung 8 mit zwei nicht gezeigten Lagerarmen am Mikro¬ meterwerk 5 gehalten.
Die Fig. 1 und 2 lassen des weiteren erkennen, daß zwischen dem Lager der das Handrad 3 tragenden Rolle 6 und dem Betätigungs¬ organ 7 eine dem Handrad 3 zugeordnete Ausgleichsmasse 12 vor¬ gesehen ist. Hinsichtlich deren Funktion wird auf den allgemei¬ nen Teil der Beschreibung verwiesen. Fig. 2 läßt jedenfalls weiter erkennen, daß die Ausgleichsmasse 12 der dem Stift 11 gegenüberliegenden Seite des Schwenkarms 9 zugeordnet ist.
Das Handrad 3 besteht aus einer Radscheibe 13 und einem von der Radscheibe 13 orthogonal abragenden Rand 14, der in eine im Ge¬ stell 2 ausgebildete Ringnut 15 eingreift. Das Handrad 3 weist auf der dem Gestell 2 zugewandten Seite orthogonal zu dem Ge¬ stell 2 verlaufende Nuten 16 zum formschlüssigen Eingreifen ei¬ nes Arretiermechanismus 17 auf.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 weist das Mikrometerwerk eine innerhalb des Zylinders 18 in einer Mikrometermutter 19 ge¬ führte, von einem Vorschubmechanismus drehbeaufschlagte Mikro¬ meterspindel 20 auf. Die Mikrometerspindel 20 verfügt wiederum über ein Außengewinde mit einer Steigung von 1 mm. Die Mikrome¬ termutter 19 ist gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungs¬ beispiel zweiteilig ausgeführt. Zwischen den beiden Muttertei¬ len wirkt ein die Mutterteile auseinanderdrückendes Federpaket 21, so daß die Gewindeflanken der Mikrometermutter 19 stets an den Gewindeflanken der Mikrometerspindel 20 anliegen und ein Spiel vermeiden. Der der Objekthalteeinrichtung abgewandte Teil der Mikrometermutter 19 ist mit dem Zylinder 18 verschraubt, so daß sich der der Objekteinrichtung zugewandte Teil der Mikrome¬ termutter 19 unter Kraftbeaufschlagung durch das Federpaket 21 stets ausrichten kann. Fig. 3 zeigt des weiteren, daß der Zy¬ linder 18 auf der der Objekthalteeinrichtung zugewandten Seite durch eine die Mikrometerspindel 20 zentrierende Lagerscheibe 22 geschlossen ist. Schließlich läßt Fig. 3 erkennen, daß der
Zylinder 18 eine Verdrehsicherung aufweist und daß die Verdreh¬ sicherung eine in eine Nut 23 an der Zylinderführung im Bereich des Horizontalhubs greifenden, in Fig. 3 nicht gezeigten Füh¬ rungsbolzen umfaßt.
Fig. 4 zeigt in einer vergrößerten Detaildarstellung, daß der Vorschubmechanismus 24 eine an dem der Objekthalteeinrichtung abgewandten Ende des Zylinders 18 vorgesehene Friktionsscheibe 25 aufweist, die über einen mit einem Zustellhebel 26 verbun¬ denen Friktionsring 27 zusammenwirkt. Der Zustellhebel 26 ist bei vertikaler Bewegung des Mikrometerwerks 5 über eine ein¬ stellbare Zustellkurve 28 beaufschlagbar, so daß der Zu¬ stellhebel 26 über den Freilauf auf die Mikrometerspindel 20 greift. Wie bereits zuvor erwähnt, dient die Anordnung von Friktionsscheibe 25 und Friktionsring 27 sowohl als Freilauf als auch zum eigentlichen Vorschub in eine definierte Richtung. Des weiteren ist in Fig. 4 angedeutet, daß es sich bei der Friktion um eine Vier-Punkte-Friktion handelt, wobei mittels Druckfedern 29 beaufschlagte Kugeln 30 in den Fig. nicht ge¬ zeigte Druckrollen beaufschlagen. Des weiteren dient die Frik¬ tionsscheibe 25 als Lagerung für eine Grobtriebzahnrad 31.
Wie bereits zuvor erwähnt, dient der in Fig. 3 besonders deut¬ lich erkennbare Zustellhebel 26 einerseits der Feinzustellung und andererseits dem Trimmvorgang. Dieser Zustellhebel ist mit¬ tels einer horizontal verlaufenden Zugfeder 32 rückstellbar. Das zur Kontaktierung der Zustellkurve 28 dienende Ende des Zu¬ stellhebels 26 weist einen Kunststoffeinsatz 33 zum Linienkon¬ takt mit der Zustellkurve 28 auf. Die Zustellkurve 28 hat in jeder Position exakt vorgegebene Zustellwerte, die über den Zu¬ stellhebel 26 auf das Mikrometerwerk 5 übertragen werden.
Die Position der Zustellkurve 28 und somit die Zustellwerte sind über eine mit der Zustellkurve 28 verbundene Welle 34 von
der Vorderseite des Mikrotoms her über ein in Fig. 5 gezeigtes Stellrad 35 einstellbar.
Die Fig. 4 und 5 zeigen gemeinsam, daß der Zustellhebel 26 mit dem Stellrad 35 über endseitige Abflachungen 36 und entspre¬ chende Bohrungen zwangsgekoppelt ist.
Fig. 5 zeigt des weiteren, daß die Welle 34 an bzw. in einer Skalenscheibe 37 drehbar ist. Die Welle 34 erstreckt sich durch die Skalenscheibe 37 hindurch, wobei die Drehung der Welle 34 durch beidseitige Anschläge aufgrund eines in der Skalenscheibe 37 ausgebildeten Langlochs 38 begrenzt ist. Die Position der Schnittdickenzustellung wird gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Schnittdickeneinstellung über ein Zahnrad 39 auf der Welle 34 mit einem zweiten Zahnrad 40 fi¬ xiert und über ein nicht gezeigtes Sichtfenster über der Ska¬ lenscheibe wiedergegeben. Aufgrund der hier gewählten Anordnung der Zahnräder 39, 40 wird eine definierte Untersetzung er¬ reicht, die ein einfaches Einstellen der Schnittdicke mittels Drehknopf 41 ermöglicht.
Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen zumindest Teile einer Trimmvorrich¬ tung zur Annäherung der Objekthalteeinrichtung an das Messer in kleinen vorgebbaren Schritten. Diese Trimmeinrichtung 42 weist einen direkt am Gestell 2 vorne links vorgesehenen, in Fig. 1 lediglich angedeuteten Trimmhebel 43 auf. Die Trimmeinrichtung 42 ist während des Rückzugs am oberen Zustellpunkt der Mikrome¬ tereinrichtung aktivierbar und weist drei fest vorgegebene Trimmstufen mit 10, 20 und 30 μm auf. Die Trimmeinrichtung um¬ faßt des weiteren eine den Trimmhebel mit einer eine Trimmkurve aufweisenden drehbaren Rastscheibe 44 verbindende Trimmwelle 45, die insbesondere in Fig. 1 erkennbar ist. Die Rastscheibe 44 bzw. Trimmkurve dient zur Anlage des Zustellhebels 26, wobei
es sich hier um den dem zur Anlage an die Zustellkurve 28 ge¬ genüberliegenden Teil des Zustellhebels 26 handelt.
Gemäß den Darstellungen in den Fig. 6 und 7 weist das erfin¬ dungsgemäße Mikrometerwerk einen Rückzugmechanismus zum Rückzug von etwa 100 μm nach dem Schneiden auf. Der Rückzug ist durch ein sich vertikal bewegendes Schiebeelement 46 in einer vorge¬ gebenen Position auslösbar. Mittels einer Achse mit Lager ist eine Rückzuggabel 47 gegen die Mikrometerspindel 20 schiebbar, wodurch die Mikrometerspindel 20 gegen die Kraft des in Fig. 3 gezeigten Federpakets 21 - entgegen der Zustellrichtung, d.h. nach hinten - gedrückt wird. Die Rückzuggabel 47 ist mit zwei abgeflachten, oben und unten am Mikrometerwerk 5 gelagerten Bolzen 48 formschlüssig verbunden, so daß durch geringe Verdre¬ hung bereits der Rückzug erreicht wird.
Zur schnellen Überbrückung des Horizontalhubs und zur groben Annäherung an das Messer ist ein in Fig. 8 angedeuteter Grob¬ trieb vorgesehen. Auf der linken Seite der Grundplatte 1 ist dazu ein auch in den Fig. 1 und 2 erkennbarer Lagerblock 49 vorgesehen, der insbesondere in Fig. 8 detailliert dargestellt ist. Der Lagerblock 49 weist ein Grobtriebrad 50 auf, dessen Drehbewegung über einen Zahnriemen 51 auf eine biegsame Welle 52 übertragen wird. Die biegsame Welle 52 weist endseitig ein in eine Vierkantführung greifendes Vierkantprofil 53 zum Län¬ genausgleich auf, d.h. das Vierkantprofil 53 kann sich über seine Länge hinweg axial durch das Lager hindurch bewegen.
Die Drehbewegung der biegsamen Welle 52 wird über eine endsei¬ tig am Mikrometerwerk 5 vorgesehene Kegelradpaarung 54 auf die Mikrometerspindel 20 übertragen. Zur Vermeidung einer Beschädi¬ gung bei Erreichen des Endanschlags ist auf der Achse am Grob¬ triebrad 50 eine Rutschkupplung 55 vorgesehen. Die Rutschkupp¬ lung 55 arbeitet mit federgelagerten Kugeln 56.
Zur Vermeidung einer Zerstörung des Mikrometerwerks bei Errei¬ chen des Endanschlags nach maximalem Horizontalhub ist schlie߬ lich ein in Fig. 9 dargestellter Kollisionsschutz vorgesehen, der die weitere Zustellung außer Betrieb setzt. Der Kollisions¬ schutz weist ein auf das Mikrometerwerk 5 wirkendes Hebelsystem 57 auf, welches den Zustellhebel 26 aus der Zustellzone schwenkt. Dazu ist auf der Unterseite der Zylinderführung ein Schiebeelement 58 befestigt. Ein Mitnehmer 59 an dem Schiebe¬ element 58 ragt in eine Nut am Zylinder 18, so daß die Horizon¬ talbewegung über einen gefederten Zahnriemen 60 auf ein Zahn¬ riemenrad 61 übertragen wird. Ein am Zahnriemenrad 61 ausgebil¬ deter Auslöser schiebt dann einen am Zustellhebel 26 vorgese¬ henen Bolzen zur Seite, wodurch der Zustellhebel 26 aus dem Be¬ reich der Zustellkurve gedrückt wird. Nach Aktivierung des in Fig. 9 dargestellten Kollisionsschutzes ist demnach auch bei drehendem Handrad 3 kein Horizontalvorschub mehr möglich. Der Kollisionsschutz wird erst durch Zurückfahren des Zylinders 18 mittels Grobtrieb deaktiviert, wodurch der Zustellhebel 26 wie¬ der in seine Arbeitsstellung gelangt.