用于数字显微镜的摆动臂台座的制作方法

用于数字显微镜的摆动臂台座的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于具有可围绕旋转轴摆动的摆动臂的数字显微镜的摆动臂台座。根据本发明，摆动臂运动可通过围绕旋转轴（DA）布置的、由共同摆动部分（MS）和固定部分（ML）组成的高扭矩磁性制动器来锁定，其中，所述锁定可在按键（TS）被按压的持续期间通过松开所述高扭矩磁性制动器来取消，其中，所述按键（TS）如此布置在所述摆动臂（SA）上，使得所述按键（TS）可以使用那只握住所述摆动臂（SA）的、设置用于抓住所述摆动臂（SA）来设定摆动角（w）的以人体工程学方式形成的区域（EB）的手的至少一个手指方便地按压。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有可围绕旋转轴摆动的摆动臂的用于数字显微镜的摆动臂台座。 用于数字显微镜的摆动臂台座

【背景技术】
[0002] 在 Keyence 公司的 JP-2001059599-A2 和 JP-2010102344-A2 中描述了一种用于数 字显微镜的摆动臂台座，该摆动臂台座包括可围绕水平旋转轴摆动的摆动臂。数字显微镜 的特征在于，缺乏在正常的显微镜检查中通常的通过目镜的视觉观察。通过照相机芯片或 者照相机进行摄像，图像信息可以直接进行数字处理。摆动臂包括上聚焦单元，该上聚焦单 元可以为了预设定而沿着支柱粗略地上下移动并通过手轮夹紧。平行于上述提到的简单的 支柱导向部，用于变焦主体一物镜组合的承载体可以更精密地定位用于聚焦。上述说明涉 及到摆动臂的垂直设定，也就是说，在摆动臂围绕旋转轴摆动的情况下发生在对应摆动角 下的聚焦运动。
[0003] 摆动臂的固定通过布置在台座下部的手轮进行，使用手轮可以夹紧可摆动的摆动 臂的可旋转支承的轴。为了确保摆动臂的垂直设定位置，将卡定螺栓插入到台座下部内的 位置固定的孔内，该孔在摆动臂的垂直位置中与可旋转的轴内的另一孔齐平，从而在摆动 臂的垂直位置中的卡定螺栓可以完全移入到该孔，并因此提供在台座下部和摆动臂的旋转 轴之间的形状闭合的连接。在该位置中通过上面提到的夹紧则又固定摆动臂。在卡定螺栓 完全移入时，摆动臂的摆动即使在松开夹紧时也不能进行。
[0004] 属于上述解决方案的摆动臂的操作始终是：通过手轮松开夹紧连接用于离开当前 摆动臂位置、设定期望的摆动角以及将摆动臂通过借助手轮的夹紧固定在期望的摆动臂位 置。
[0005] 开始在摆动臂的明显最经常使用的垂直设定时，必须附加地拉出卡定螺栓并且或 许将其存放。其中，在没有保护以防由于由摆动臂装置的质量和重心位置产生的有效扭矩 而使摆动臂突然倾翻的状态下，松开手轮。因此，摆动臂必须用另一只手支撑。当设定了期 望的摆动角时，应快速地保护该设定。但是使用手轮则持续时间较长。必须使用一只手操 作手轮，并使用另一只手将摆动臂保持就位，这使快速且精确的设定几乎不可能。当又要摆 动回到摆动臂的最经常使用的垂直设定时，应按相反顺序重复该过程。在此非常不利的是， 必须又处理卡定螺栓，以便可以使其移动到相互齐平对准的孔内。此外，在卡定螺栓和两个 孔之间有明显可循迹的较大的配合间隙。实际上，这导致摆动臂的垂直设定的不良的可再 现性，因为在配合间隙内产生一个较大的摆动角区域，该摆动角区域或许会导致的是，尽管 卡定螺栓在垂直设定中完全移入，也使图像在侧边缘显得不清晰。麻烦的操作导致时间需 求增高，由此引起进一步的成本增加。物体在摆动过程期间不可以操作直到最终夹紧，因为 使用者需要双手用于摆动过程。由此，只有在摆动过程之前或之后才可以执行对物体的操 作，这或许使进一步的摆动过程成为必要，因为预先设定的摆动角不适合于进一步的加工。


【发明内容】

[0006] 以这些缺点作为出发点，本发明以这样的任务为基础：对一种具有可摆动的摆动 臂的用于数字显微镜的摆动臂台座作如下改进，即，使包括装置的松开和固定在内的摆动 运动以比较简单的方式来实施，其中，这还包括快速可再现的确定并离开摆动臂的垂直设 定并且可以足够准确地设定各自期望的摆动角。此外，由摆动臂装置的质量和重心位置产 生的有效扭矩应可以通过合适的措施来补偿，其中，总装置由于价格临界状况而必须在数 字显微镜检查中可以尽可能低成本地实现。
[0007] 该任务是通过一种由权利要求1的特征所述的开头描述类型的摆动臂台座来实 现的。有利的设计在从属权利要求2至16中进行说明。
[0008] 根据本发明，所述摆动臂运动可通过围绕旋转轴布置的、由共同摆动部分和固定 部分组成的高扭矩磁性制动器来锁定。此外，所述锁定可在按键被按压的持续期间通过松 开所述高扭矩磁性制动器来取消，其中，所述按键如此布置在所述摆动臂上，使得所述按键 可以使用那只握住所述摆动臂的为了抓住所述摆动臂来设定摆动角而设置的以人体工程 学方式形成的区域的手的至少一个手指方便地按压。
[0009] 有利地，所述磁性制动器的所述共同摆动部分处于轴螺栓上，在那里通过后预旋 紧环和后滚动轴承与所述轴螺栓牢固旋紧并可在该位置中使用螺纹销固定在轴螺栓上，其 中，在所述轴螺栓上也布置有前滚动轴承，所述前滚动轴承也如后滚动轴承一样被支承在 轴承座内，其中，所述磁性制动器的所述固定部分可与所述轴承座旋紧并形成用于所述后 滚动轴承的支座，所述支座用于使所述后滚动轴承通过前预旋紧环相对于在所述轴承座内 支撑的所述前滚动轴承固定，其中，在所述磁性制动器的所述固定部分和所述磁性制动器 的所述共同摆动部分之间存在适合于操作所述磁性制动器的工作间隙。
[0010] 所述轴螺栓通过前环张紧弹簧组以及后环张紧弹簧组与所述铰链部牢固连接，使 得由上述的支承部产生的围绕旋转轴的摆动运动只有在高扭矩磁性制动器被供给电流的 情况下才成为可能，前环张紧弹簧组可通过多个埋头螺钉和前压力盘相对于铰链部固定， 后环张紧弹簧组可通过多个埋头螺钉和后压力盘相对于铰链部固定。此时以通过所述摆动 臂的不借力的调节为前提。所述摆动运动可通过与所述铰链部牢固连接的止挡螺钉和处于 所述轴承座内的止挡槽来限制。
[0011] 有利地，所述以人体工程学方式形成的区域和所述按键与所述旋转轴隔开足够大 的间隔布置在所述摆动臂的上端部，从而所述摆动臂可以以合理的力消耗来运动用于设定 所述摆动角。
[0012] 在一个有利的设计中，所述按键的布置和所述以人体工程学方式形成的区域如此 构成，使得左手操作和右手操作可以同样地进行。
[0013] 合理地，所述摆动臂的以人体工程学方式弯曲的上侧如此形成，使得所述上侧可 不仅使用向右指向的左手、而且使用向左指向的右手方便地握住，其中，所述按键此时可以 使用各自所利用的手的左拇指或者右拇指从前面方便地够到。
[0014] 在根据本发明的另一设计变型例中，所述铰链部针对所述旋转轴具有有效的杠杆 臂，在所述杠杆臂上由以另一端部各自安置在所述台座上的第一牵引弹簧和第二牵引弹簧 产生的牵引力可通过所述牵引弹簧在所述台座上的布置如此被耦合入到所述铰接部内，使 得由使用者为了设定所述摆动角而施加的、由与当前摆动角以及电动化的上Z导向部的当 前Z位置相依存的重心、作用于重心S的所述共同摆动部分的重力、和由支承部产生的摩擦 力矩来确定的扭矩可通过所述牵引弹簧在总摆动角区域内不与所述电动化的上Z导向部 的当前Z位置相依存地明显减少，从而便于使用者操作，其中，在所述摆动臂的垂直设定区 域内存在的、由所述第一牵引弹簧和所述第二牵引弹簧产生并支持在所述垂直设定方向上 的运动的扭矩有助于更迅速且更简单地确定所述摆动臂的垂直设定位置。
[0015] 此时有利的是，所述由第一牵引弹簧和第二牵引弹簧产生的牵引力可通过所述牵 引弹簧在所述台座上的布置如此耦合入所述铰链部内，使得由使用者为了设定所述摆动角 而施加的、由与当前摆动角以及电动化的上Z导向部的当前Z位置相依存的重心、作用于重 心的所述共同摆动部分的重力、和由支承部产生的摩擦力矩来确定的扭矩可以通过所述牵 引弹簧在所述电动化上的Z导向部的最下面的Z位置Z1和至少Z位置之间的总摆动角区 域内完全得到补偿或者过补偿，该极限Z位置是当超过负极限摆动角时有越过边缘的翻转 危险的位置或者当超过正极限摆动角时有越过边缘的翻转危险的位置，其中，所述过补偿 产生更强的复位扭矩，所述复位扭矩便于使用者使所述摆动臂复位到垂直位置。
[0016] 此外还有利的是，所述摆动臂的所述旋转轴由至少两个低摩擦的滚动轴承来确 定，并且在所述铰链部和位置固定的轴承座之间布置有具有可循迹的卡定咬合区域的足够 轻便的卡定装置，其中，由具有弹力的卡定装置和/或已描述的布置在用于支承部和卡定 装置的摩擦损耗少时产生的起作用的复位力使得快速且可靠地确定用于所述摆动臂的垂 直对准的可循迹的且可再现的卡定位置。
[0017] 所述刚性卡定杠杆可在铰链部内围绕旋转轴旋转地被支承并承载具有旋转轴的 卡定球轴承。所述卡定段包括所述卡定球轴承滚动其上的足够耐磨损的罩面和所述卡定 球轴承可以卡定入其内的卡定几何形状。为了产生为此所需要的卡定力，所述卡定杠杆通 过至少一个牵引弹簧或压力弹簧，例如通过三个压力弹簧抵靠所述卡定段的所述罩面被按 压，其中，所述卡定几何形状如此构成，使得所述卡定球轴承从在达到所述摆动臂的垂直对 准之前已可循迹地开始的咬合区域的开始部分起被牵引到与所述摆动臂的垂直对准对应 的稳定的卡定位置。通过所述稳定的卡定位置也向所述摆动臂的垂直对准赋予良好的可再 现性。
[0018] 有利地，所述摆动臂的所述以人体工程学方式形成的区域设置有表面，所述表面 例如通过颜色鲜明对照的软触摸表面作为在所述摆动臂的上端部的抓握表面可识别地被 确定用于抓住。
[0019] 在另一有利的设计中，在按压了按键时所述电动化的上Z导向部的当前Z坐标是 确认的，并且所述摆动运动只有当可靠地不超过所述电动化的上Z导向部的允许极限Z位 置时才被允许。
[0020] 此外还有利的是，在按压了按键时所述电动化的上Z导向部的当前Z坐标是可确 认的，所述摆动臂的角度位置可通过测量系统来确定，并且所述摆动运动与所述电动化的 上Z导向部的所述当前Z坐标相依存地被限制在允许摆动角区域，其中，在不允许摆动角区 域内的所述磁性制动器的锁定是不允许的，并且在与已描述的牵引弹簧装置的协作中存在 用于返回到所述允许摆动角区域内的足够大的复位力，从而在所述不允许摆动角区域内松 开所述按键时摆动角被调节到所述允许摆动角区域内。
[0021] 此时，从所述允许摆动角区域的离开应通过声音信号和/或警告指示显示在操作 和显示单元上。
[0022] 此外还有利的是，所述卡定几何形状的外侧的所述罩面如此弯曲，使得所述卡定 球轴承与所述旋转轴之间的间隔总是相同，由此，所述卡定球轴承在所述卡定段的所述罩 面上的按压力不与所述摆动角相依存地总是保持恒定。
[0023] 此外，在所述卡定球轴承和所述旋转轴之间的间隔可以与所述摆动角相依存地 可改变，由此，所述卡定球轴承在所述卡定段的所述罩面上的按压力同样与所述摆动角相 依存，其中，所述弯曲可如此选择，使得来自所述的牵引弹簧装置的扭矩曲线可以如此被校 正，使得总体上产生与所述摆动角相依存的期望的扭矩曲线。
[0024] 同样有利的是，所述摆动臂在所述上端部围绕在垂直设定中垂直的中轴旋转对称 地构成，从而由此产生所述以人体工程学方式形成的区域，所述以人体工程学方式形成的 区域可以不仅使用向右指向的左手、而且使用向左指向的右手方便地握住，其中，配置在所 述摆动臂的上端面的所述按键此时可以使用各自所利用的手的左拇指或者右拇指从上面 方便地够到。
[0025] 根据本发明的解决方案使所述摆动臂通过短的按键按压的快速松开和固定成为 可能，其中，所述按键定位于在所述摆动臂的设定期间可以使用同一只手够到的合适位置。 [0026] 到目前为止，现有技术必须使用双手进行摆动臂的设定，其中，夹紧部的松开和夹 紧是比较费时间的。
[0027] 此外，相对于现有技术有一种通过牵引弹簧的布置的低成本和有效的减轻负担， 这实际上产生摆动臂的更快速的且在较高质量压入时更精确的摆动角的设定，以及由于可 容易实现的复位扭矩而产生摆动臂向垂直位置的更简单的复位。
[0028] 用于摆动臂的垂直位置的完全集成的卡定装置提供准确的卡定位置，该卡定位置 可以容易识别并提供良好的卡定效率。在两个卡定方向中产生近乎相同的卡定力，其中，不 需要附加的手柄。为了实现良好的卡定效率，以卡定装置和所有支承部的对应精度为前提。
[0029] 特别有利的是由第一牵引弹簧和第二牵引弹簧构成的减轻负担的简单的牵引弹 簧装置，该牵引弹簧装置使更精确的设定成为可能并且通过可容易实现的复位力矩使摆动 臂向垂直位置的返回变得容易。
[0030] 还有利的是所述摆动角的编码，因为可以与所述摆动角相依存地执行各种动作。 不过，所述编码不是绝对必要的。
[0031] 在所述卡定几何形状的外侧的所述罩面也可以鉴于所述弯曲如此改变，使得在所 述卡定球轴承和所述旋转轴之间的间隔与所述摆动角相依存地变化，由此，所述卡定球轴 承在所述卡定段的所述罩面上的按压力同样与所述摆动角相依存，其中，所述弯曲如此可 选择，使得来自所述的牵引弹簧装置的扭矩曲线可以如此被校正，使得总体上产生与所述 摆动角相依存的期望的扭矩曲线。
[0032] 有利的是上Z导向部和下Z导向部的电动化，因为可以与所述Z位置相依存地执 行各种动作。
[0033] 所述卡定装置的几何形状或者所述卡定几何形状可以改变，只要由此所述卡定装 置或者所述卡定几何形状的期望的作用方式微不足道地改变即可。最重要的准则是足够大 的卡定咬合区域，通过卡定装置的复位力或者复位扭矩尽可能大。通过螺纹销和/或多个 压力弹簧和/或牵引弹簧的卡定力或者卡定扭矩的设定可以任意改变。但是，通过螺纹销 的设定不是绝对必要的。
[0034] 另外，所述牵引弹簧可以如此改变，使得所述扭矩曲线对应地改变，但是原则上仍 然对应于用于尺寸确定的有利准则。
[0035] 两个Z导向部的电动化、编码或者手动操作是可设想的。
[0036] 高扭矩磁性制动器的特征在于在无电流状态下的较大的保持力矩。如果有具有 类似的高保持力矩而没有该标号的磁性制动器，则该磁性制动器也适合于根据本发明的应 用。
[0037] 电动化下Z导向部的安置可以或是在台座脚上或是在轴承座上或是在两个构件 上进行。

【专利附图】

【附图说明】
[0038] 下面根据实施例对根据本发明的摆动臂台座进行更详细说明。在附图中：
[0039] 图la和图lb是具有摆动台座的数字显微镜系统的视图；
[0040] 图2是用于根据本发明的支承部包括磁性制动器和卡定装置在内的设计的实施 例的图；
[0041] 图3是用于根据本发明的卡定装置的设计的实施例的图；
[0042] 图4a和图4b是摆动功能的单手操作的前视图；
[0043] 图5a和图5b是用于阐明牵引弹簧装置的摆动座的后视图；
[0044] 图6a?图6c是在垂直位置中的摆动台座在上Z导向部的各种Z位置时的前视 图；
[0045] 图7a?图7c是所摆动的摆动台座在上Z导向部的各种Z位置中的前视图；
[0046] 图8a?图8c是所摆动的摆动台座在上Z导向部的各种Z位置中的其它前视图；
[0047] 图9a?图9d是摆动台座在下Z导向部的各种Z位置中的其它前视图；
[0048] 图10a、图10b是第一和第二牵引弹簧的牵引力曲线图；以及
[0049] 图11是扭矩曲线图。

【具体实施方式】
[0050] 图la和lb示出具有根据本发明的摆动台座SST的数字显微镜系统。图la是包 括根据本发明的摆动台座SST、操作单元BE、以及操作和显示单元BA在内的数字显微镜系 统的从使用者方面观察的前视图，而图lb仅示出根据本发明的摆动台座SST的左侧视图。 [0051 ] 为了取向而导入一种空间坐标系，该坐标系由从使用者方面观察的正向右指向的 X轴、从使用者方面观察的正向后指向的Y轴和从使用者方面观察的正向上指向的Z轴组 成。坐标系的原点位于旋转轴DA与光轴0A的交叉点。
[0052] 摆动台座SST包括台座脚SF，在台座脚SF上安装有轴承座LB，在轴承座LB内集 成有用于可围绕旋转轴DA摆动的铰链部GT的且上面牢固配置有摆动臂SA的支承部。在 摆动臂上配置有电动化的上Z导向部ΖΜ0,通过该电动化的上Z导向部可以改变用于使在Z 位置中的变焦主体ZK相对于摆动臂SA的旋转轴DA适配的承载体TR。在图la和lb中例 示出用于可通过电动化的上Z导向部ΖΜ0运动的部分的Z位置Z2,除了承载体TR和变焦主 体ZK以外，集成在变焦主体ZK内的照明部和照相机、以及物镜0B也属于该部分。在台座 脚SF上安置有电动化的下Z导向部ZMU，其中，电动化的下Z导向部ZMU也可以替代地安置 在轴承座LB上。摆动台座SST的后侧由覆盖罩AH覆盖。
[0053] 在鉴于Z位置可相对于摆动臂SA的旋转轴DA改变的电动化的下Z导向部ZMU上 可以适配优选电动化XY工作台TM，该XY工作台TM包括上工作台板0ΤΡ，在该上工作台板 0ΤΡ内集成有用作载物台的配光嵌入板。根据图la和lb，在电动化的下Z导向部ZMU上设 定有Z位置ΖΚ0,在该Z位置ΖΚ0中，载置在配光嵌入板AE的表面0F上的物体0ΒΤ的上 表面0S0位于摆动臂的旋转轴DA内。图la和lb示出在聚焦状态中的摆动台座SST，即，载 置在配光嵌入板AE的表面0F上的物体0ΒΤ的上表面0S0位于物面0E内。
[0054] 摆动臂SA在上端部包括具有抓握表面G0的以人体工程学方式形成的区域EB，该 区域EB为了在摆动过程期间抓住摆动臂SA而设置。通过颜色鲜明对照的软触摸表面可以 在适宜的手感时可见地识别出要抓住的以人体工程学方式形成的区域EB。在摆动臂SA的 上端部上的以人体工程学方式形成的区域EB和按键TS与旋转轴DA隔开足够大的间距来 配置，从而摆动臂SA可以以合理的力消耗运动用于设定摆动角。
[0055] 图2示出用于根据本发明的支承部包括磁性制动器和卡定装置在内的设计的实 施例。
[0056] 摆动臂运动由围绕旋转轴DA布置的、根据图2所示由共同摆动部分MS和固定部 分 ML 组成的高扭矩磁性制动器、例如 "High Torque-Permanentmagnetbremse400mm Kabel rt/bl8661106P10-024V/Kendrion Binder Magnete Ausfiihrung:RoHS-konform，'来锁定。 该锁定可以在根据图1所示的按键TS的按键按压的持续期间通过松开高扭矩磁性制动器 来取消，其中，按键TS如此布置在摆动臂SA上，使得按键TS可以使用那只握住摆动臂SA 的、设置用于抓住摆动臂SA来设定摆动角的以人体工程学方式形成的区域EB的手的至少 一个手指方便地按压。
[0057] 根据图2所示，磁性制动器的共同摆动部分MS处于轴螺栓ΑΒ0上，在那里通过后 预旋紧环HVR和后滚动轴承HK与轴螺栓ΑΒ0牢固旋紧并可在该位置中使用螺纹销GM固定 在轴螺栓上。在轴螺栓ΑΒ0上也布置有前滚动轴承VK，前滚动轴承VK也如后滚动轴承HK 一样被支承在轴承座LB内，其中，磁性制动器的固定部分ML与轴承座LB旋紧并形成用于 后滚动轴承HK的支座，该支座用于使后滚动轴承HK抵靠在轴承座LB内支撑的前滚动轴承 VK通过前预旋紧环VVR张紧。作为滚动轴承优选使用倾斜球轴承，倾斜球轴承比凹槽球轴 承加载高并由此在需要时可以彼此抵靠张紧得更强。在磁性制动器的固定部分ML和磁性 制动器的共同摆动部分MS之间通过所选择的布置存在适合于操作磁性制动器的工作间隙 SP。前压力盘VD通过多个埋头螺钉SES抵靠前环张紧弹簧组RPV被按压，该前环张紧弹簧 组RPV由此使铰链部GT在前区域内与轴螺栓ΑΒ0连接。与此相似地，后压力盘HD通过多 个埋头螺钉SES抵靠后环张紧弹簧组RPH被按压，该后环张紧弹簧组RPH由此使铰链部GT 在后区域内与轴螺栓ΑΒ0连接。这样，铰链部GT如此牢固地与轴螺栓ΑΒ0连接，使得围绕 从所描述的支承部产生的旋转轴DA的摆动运动实际上只有在高扭矩磁性制动器被供给电 流的情况下才成为可能，其中，以通过摆动臂SA的不借力的调节为前提。摆动运动通过与 铰链部GT牢固连接并啮合到位于轴承座LB内的止挡槽AN内的止挡螺钉AS来限制。
[0058] 图2也示出在图3中详细描述的根据本发明的卡定装置的部分。配置在刚性卡定 杠杆RL内的具有旋转轴DK的卡定球轴承RK啮合到卡定段RS中的卡定几何形状RG内，其 中，卡定段RS固定安装在轴承座LB上。
[0059] 图3示出用于根据本发明的卡定装置的设计的实施例。
[0060] 刚性卡定杠杆RL在铰链部GT中可围绕旋转轴DR旋转地被支承并承载具有旋转 轴DK的卡定球轴承RK。卡定段RS包括卡定球轴承RK滚动其上的足够耐磨损的罩面MF和 卡定球轴承RK可以卡合其内的卡定几何形状RG。为了产生为此所需要的卡定力，卡定杠杆 RL通过至少一个牵引弹簧或压力弹簧，例如通过三个压力弹簧DF1、DF2和DF3抵靠卡定段 RS的罩面MF或者在卡定段RS的卡定几何形状内被按压，其中，卡定几何形状RG如此构成， 使得卡定球轴承RK从在达到摆动臂SA的垂直对准位置之前已可循迹地开始的咬合区域的 开始部分起被牵引到与摆动臂SA的垂直对准位置对应的稳定的卡定位置。通过该稳定的 卡定位置也向摆动臂SA的垂直对准赋予良好的可再现性。
[0061] 在根据图3的实施例中，压力弹簧DF1、DF2和DF3抵靠螺纹销Gl、G2、G3支撑，螺 纹销G1、G2、G3配置在与铰链部GT连接的压力板DP内。使用螺纹销G1、G2、G3可以在需 要时改变按压力。通过覆盖板AP覆盖在铰链部GT内的卡定装置，从而该卡定装置从外面 不可见。
[0062] 图4a和图4b示出用于根据本发明的通过按键TS和以人体工程学方式形成的区 域EB的、摆动臂SA的摆动功能的单手操作的实施例的前视图，该单手操作同样适合于左手 和右手。在图4b中示出使用者的通过左手LHB的操作，而图4a示出使用者的通过右手RHB 的操作。摆动臂SA的以人体工程学方式弯曲的上表面此时如此形成，使得由此产生的以人 体工程学方式形成的区域EB可以不仅使用向右指向的左手LHB、而且使用向左指向的右手 RHB方便地握住，其中，按键TS此时可以使用各自所利用的手的拇指LDB或RDB从上面方便 地够到。
[0063] 为了阐明根据本发明的第一牵引弹簧ZFA和第二牵引弹簧ZFB的功能，图5a示出 根据本发明的摆动台座SST在摆动臂SA的垂直设定中的后视图，并且图5b示出根据本发 明的摆动台座SST在摆动臂SA相对于垂直对准位置以当前摆动角w倾斜时的后视图，其 中，各自示出还包括铰链部GT、摆动臂SA、承载体TR、具有集成的照明部和照相机的变焦主 体ZK、以及物镜0B的可共同摆动结构的重心S。
[0064] 铰链部GT针对旋转轴DA包括有效的杠杆臂H，通过杠杆臂H，由以另一端部各自 安置在台座上的第一牵引弹簧ZFA和第二牵引弹簧ZFB产生的牵引力可通过牵引弹簧在台 座上的布置被耦合入到铰接部GT内。由使用者为了设定摆动角w而施加的、由与当前摆动 角以及电动化的上Z导向部ΖΜ0的当前Z位置相依存的重心S、作用于重心S的共同摆动部 分的重力、和由支承部产生的摩擦力矩来确定的扭矩可以通过牵引弹簧在总摆动角区域内 不与电动化的上Z导向部ΖΜ0的当前Z位置相依存地明显减少，从而便于使用者操作。此 时，在摆动臂SA的垂直设定区域内存在的、由第一牵引弹簧ZFA和第二牵引弹簧ZFB产生 并支持在垂直设定方向上的运动的扭矩有助于更迅速且更简单地确定摆动臂SA的垂直设 定位置。
[0065] 标号通常对应于图la和图lb的标号。
[0066] 为了阐明设定可能性，图6a、6b和6c示出根据本发明的摆动台座SST分别在电动 化的上Z导向部ΖΜ0的相对于旋转轴DA的各种Z位置Z1、Z2、Z3中的前视图，其中，摆动臂 SA处于垂直设定中并且电动化的下Z导向部ZMU的相对于旋转轴DA的Z位置具有值Zb〈0。 标号通常对应于图la和图lb的标号。
[0067] 为了阐明设定可能性，图7a、7b和7c示出根据本发明的摆动台座SST分别在电动 化的上Z导向部ΖΜ0的相对于旋转轴DA的各种Z位置Z1、Z2、Z3中的前视图，其中，摆动臂 SA相对于垂直对准位置以负极限摆动角GWN〈0°向右倾斜并且电动化的下Z导向部ZMU的 相对于旋转轴DA的Z位置具有值Zb〈0。负极限摆动角GWN〈0°的特征在于，如果超过电动 化的上Z导向部的相对于旋转轴DA的极限Z位置Z2,角度超过该值时存在围绕边缘KN的 翻转危险。根据图7b，在那里图示的摆动台座SST处在翻转危险的边缘。根据图7a，在那 里图示的摆动台座SST处于可靠的操作区域。根据图7c，在那里图示的摆动台座SST处于 不可靠状态，这种不安全状态必须绝对避免。例如可以由此进行，使得摆动角区域和电动化 的上Z导向部ΖΜ0的相对于旋转轴DA的最大可达到的Z位置在结构上被约束，使得翻转危 险可以在由摆动角和上Z导向部的Z位置构成的所有组合可能性的情况下被排除，这实际 上意味着有效区域的不利限制。
[0068] 使用根据本发明的布置，在以下情况时可以避免该缺点：在按压了按键TS时电动 化的上导向部ΖΜ0的当前Z坐标由例如包含在根据图la所示的操作和显示单元BA内的相 应的具有软件的控制电子器件确认，并且只有当可靠地不超过电动化的上Z导向部ΖΜ0的 允许极限Z位置Z2时才允许摆动运动。基于根据本发明的布置的另一可能性在于，在按压 了按键TS时电动化的上导向部ΖΜ0的当前Z坐标由例如包含在根据图la所示的操作和显 示单元BA内的相应的具有软件的控制电子器件确认，摆动臂SA的角度位置可通过角度测 量系统来确定，并且摆动运动与电动化的上Z导向部ΖΜ0的当前Z坐标相依存地被限制在 允许摆动角区域，其中，在不允许摆动角区域内的磁性制动器的锁定是不允许的，并且在与 根据图5a和5b所示的牵引弹簧装置的协作中存在足够大的复位力用于返回到允许摆动角 区域内，从而在不允许摆动角区域内松开按键TS时，摆动角被调节到允许摆动角区域内。 [0069] 此时有利的是，从允许摆动角区域的离开通过声音信号和/或警告指示显示在操 作和显示单元上。标号通常对应于图la和图lb的标号。
[0070] 为了阐明设定可能性，图8a、8b和8c示出根据本发明的摆动台座SST分别在电动 化的上Z导向部ΖΜ0的相对于旋转轴DA的各种Z位置Z1、Z2、Z3中的前视图，其中，摆动臂 SA相对于垂直对准位置以正极限摆动角GWP向左倾斜并且电动化的下Z导向部ZMU的相对 于旋转轴DA的Z位置具有值Zb〈0。有关图7a、7b和7c的前面说明按意义也适用于图8a、 8b和8c。只是摆动方向有变化，正极限摆动角GWP实际上意味着具有通过边缘KP的翻转 危险的向左的摆动运动。标号通常对应于图la和图lb的标号。
[0071] 根据图5a和5b中的布置的牵引弹簧装置可以原则上如此确定尺寸，使得为了无 牵引弹簧装置的摆动运动所需要的扭矩可以通过牵引弹簧在电动化的上Z导向部ΖΜ0的最 下面的Z位置Z1和至少可达一个存在当超过负极限摆动角GWN时通过边缘KN的翻转危险 或者当超过正极限摆动角GWP时通过边缘KP的翻转危险的极限Z位置Z2之间的总摆动角 区域内完全得到补偿或者过补偿，其中，过补偿产生更强的复位扭矩，该复位扭矩便于使用 者使摆动臂SA复位到垂直位置。
[0072] 为了阐明设定可能性，图9a、9b和9c示出根据本发明的摆动台座SST分别在电动 化的下Z导向部ZMU的相对于旋转轴DA的各种Z位置Za、Zb、Zc、Zd中的前视图，其中，摆 动臂SA处于垂直设定位置中并且电动化的上Z导向部ΖΜ0的相对于旋转轴DA的Z位置具 有值Z2。标号通常对应于图la和图lb的标号。
[0073] 图10a示出根据本发明的图5a和5b中的布置的第一牵引弹簧ZFA的牵引力相对 于弹簧行程的曲线。与此相似地，图l〇b示出根据本发明的图5a和5b中的布置的第二牵 引弹簧ZFB的牵引力相对于弹簧行程的曲线。
[0074] 以处于未张紧状态中的弹簧长度L0A为出发点，在已安装的已张紧的状态中得出 在摆动臂SA以当前有效摆动角w相对于摆动臂SA的垂直位置偏转时的长度aW，该长度aW 由第一牵引弹簧ZFA的有效长度加上可围绕旋转轴DG旋转地被支承的弹簧收纳部FA的有 效长度而得。标号通常对应于图5a和图5b的标号。
[0075] 图11示出相对于由分别在可共同摆动结构的当前有效重心S起作用的且垂直向 下起作用的重力Fg引起的摆动角w的、针对电动化的上导向部ΖΜ0的对应Z位置Zl、Z2、 Z3的、根据图5a和5b所示的根据本发明的布置下的有效扭矩曲线MZ1、MZ2、MZ3,以及相对 于在根据图5a和图5b所示的根据本发明的牵引弹簧的布置的情况下由根据图10a和10b 所示的牵引力产生的摆动角w的扭矩曲线MZF。
[0076] 由于摆动臂SA及配置于摆动臂SA的可共同摆动部分的重心在根据图5a所示的 摆动臂SA的垂直位置中位于旋转轴附近侧部，因而与扭矩曲线MZ1、MZ2和MZ3相等的扭矩 MAS已经在摆动臂Sa的垂直位置中起作用。根据图5a和图5b所示的牵引弹簧装置如此被 确定尺寸，使得在摆动臂SA的垂直位置中扭矩曲线MZF也取值MAS，因为在垂直位置中必须 存在完全的扭矩补偿，如果不这样的话，会使可共同摆动部分以不期望的方式再从用于摆 动臂SA的垂直设定的期望卡定位置拉出。
[0077] 扭矩曲线例如在结构上被限制在极限摆动角GWN和GWP，此时，通过牵引弹簧产生 最大扭矩MZ2min和MZ2max。扭矩曲线MZF优选地如此被设计，使得用于电动化的上Z导向 部ΖΜ0的相对于旋转轴DA的Z位置Z1和Z2的扭矩曲线MZ1和MZ2始终提供较小的扭矩， 从而通过用于牵引弹簧的较强的扭矩曲线总是存在回到摆动臂SA的垂直设定位置的复位 力矩。如果超过了电动化的上Z导向部ΖΜ0的Z位置Z2,则磁性制动器仅可以锁定直到刚 好仍存在一个足够大的复位力的摆动角。只有当不再超过允许操作区域时，锁定才又成为 可能。此时复位力自动产生在允许摆动角区域的方向上的运动。如果电动化的上Z导向部 ΖΜ0的Z位置向上移动到根本不再有允许摆动角区域的程度，则不能离开用于摆动臂的垂 直设定的卡定位置，即，不可以取消磁性制动器的锁定。
[0078] 由于根据本发明的布置出于安全原因即使在无电流状态下也不会有危险，因而作 为要素使用一种磁性制动器，该磁性制动器在无电流状态下通过集成的永久磁铁锁定摆动 运动。只有在按下按键时才给磁性制动器的励磁线圈加电流并因此使永久磁铁的磁场中性 化，这实际上使摆动运动的锁定松开。为了确保可能的单手操作，按键必须可在按住或者设 定过程期间使用那只握住摆动臂所用的手操作。最大杠杆以为此所需要的最低的力消耗并 以尽量最佳的设定精度提供摆动角的设定。因此，摆动臂的上端部如此被构成，使得其可以 容易地使用右手或左手握住，实际上为此对该上端部作了倒圆。优选地，摆动臂在上侧设置 有这样的表面，该表面例如通过颜色鲜明对照地软触摸表面可识别地设置用于抓住。由于 手现在放在摆动臂上方侧面，因而该手的拇指可以现在没有问题地用于按压摆动臂的前侧 上的按键。
[0079] 优选地，摆动臂SA的旋转轴DA由至少两个低摩擦的滚动轴承VK和HK来确定，并 且在铰链部GT和位置固定的轴承座LB之间布置有具有可循迹的卡定咬合区域的足够圆滑 地动作的卡定装置。由具有弹力的卡定装置和/或由根据图5a和5b所示的布置在用于支 承部和卡定装置的摩擦损耗少时产生的起作用的复位力使得快速且可靠地确定用于摆动 臂SA的垂直对准的可循迹的且可再现的卡定位置。
[0080] 卡定咬合区域此时由摆动角区域规定，在摆动角区域内，专门通过卡定装置起作 用的复位力或者复位扭矩产生朝卡定位置的可靠运动。
[0081] 根据本发明的摆动台座，成立如下的关系式，其中，在参考标号列表中对各个符号 进行更详细说明：

【权利要求】
1. 一种用于数字显微镜的摆动臂台座，该摆动臂台座具有可围绕旋转轴摆动的摆动 臂，其特征在于，摆动臂运动可通过围绕旋转轴（DA)布置的、由共同摆动部分（MS)和固定 部分（ML)组成的高扭矩磁性制动器来锁定，所述锁定可在按键（TS)被按压的持续期间通 过松开所述高扭矩磁性制动器来取消，其中，所述按键（TS)如此布置在所述摆动臂（SA) 上，使得所述按键（TS)可以使用那只握住所述摆动臂（SA)的为了抓住所述摆动臂（SA)来 设定摆动角（w)而设置的以人体工程学方式形成的区域（EB)的手的至少一个手指方便地 按压。
2. 根据权利要求1所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于，所述磁性制动 器的所述共同摆动部分（MS)处于轴螺栓（ABO)上，在那里通过后预旋紧环（HVR)和后滚动 轴承（HK)与所述轴螺栓(ABO)牢固旋紧并可在该位置中使用螺纹销（GM)固定在轴螺栓 (ABO)上，其中，在所述轴螺栓（ABO)上也布置有前滚动轴承（VK)，所述前滚动轴承（VK)也 如后滚动轴承（HK) -样被支承在轴承座（LB)内，其中，所述磁性制动器的所述固定部分 (ML)可与所述轴承座（LB)旋紧并形成用于所述后滚动轴承（HK)的支座，所述支座用于使 所述后滚动轴承（HK)通过前预旋紧环（VVR)相对于在所述轴承座（LB)内支撑的所述前滚 动轴承（VK)固定，其中，在所述磁性制动器的所述固定部分（ML)和所述磁性制动器的所述 共同摆动部分（MS)之间存在适合于操作所述磁性制动器的工作间隙（SP)，并且所述轴螺 栓（ABO)通过前环张紧弹簧组（RPV)以及后环张紧弹簧组（RPH)与所述铰链部（GT)牢固连 接，使得由上述的支承部产生的围绕旋转轴（DA)的摆动运动只有在高扭矩磁性制动器被供 给电流的情况下才成为可能，前环张紧弹簧组（RPV)可通过多个埋头螺钉（SES)和前压力 盘（VD)相对于铰链部（GT)固定，后环张紧弹簧组（RPH)可通过多个埋头螺钉（SES)和后压 力盘（HD)相对于铰链部（GT)固定，其中，以通过所述摆动臂（SA)的不借力的位置调节为前 提，所述摆动运动可通过与所述铰链部（GT)牢固连接的止挡螺钉（AS)和处于所述轴承座 (LB)内的止挡槽（AN)来限制。
3. 根据权利要求1所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于，所述以人体工 程学方式形成的区域（EB)和所述按键（TS)与所述旋转轴（DA)隔开足够大的间隔布置在所 述摆动臂（SA)的上端部，从而所述摆动臂（SA)可以以合理的力消耗来运动用于设定所述 摆动角（w)。
4. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 所述按键（TS)和所述以人体工程学方式形成的区域（EB)布置成使得左手操作和右手操作 可以同样地进行。
5. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 所述摆动臂（SA)的以人体工程学方式弯曲的上表面如此形成，使得所述上表面可不仅使用 向右指向的左手（LHB)、而且使用向左指向的右手（RHB)方便地握住，其中，所述按键（TS) 此时可使用各自所利用的手的左拇指（LDB)或者右拇指（RDB)从前面方便地够到。
6. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 所述铰链部（GT)针对所述旋转轴（DA)具有有效的杠杆臂（H)，通过所述杠杆臂（H)，由以另 一端部各自安置在所述台座（SST)上的第一牵引弹簧（ZFA)和第二牵引弹簧（ZFB)产生的 牵引力可通过所述牵引弹簧（ZFA、ZFB)在所述台座（SST)上的布置被耦合入到所述铰接部 (GT)内，使得由使用者为了设定所述摆动角（w)而施加的、由与当前摆动角（w)以及电动化 的上Z导向部（ZMO)的当前Z位置相依存的重心（S)、作用于重心S的所述共同摆动部分的 重力、和由支承部产生的摩擦力矩来确定的扭矩可通过所述牵引弹簧（ZFA、ZFB)在总摆动 角区域内不与所述电动化的上Z导向部（ZM0)的当前Z位置相依存地明显减少，从而便于使 用者操作，其中，在所述摆动臂（SA)的垂直设定区域内存在的、由所述第一牵引弹簧（ZFA) 和所述第二牵引弹簧（ZFB)产生并支持在所述垂直设定方向上的运动的扭矩有助于更迅速 且更简单地确定所述摆动臂（SA)的垂直设定位置。
7. 根据权利要求6所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于，所述由第一牵 引弹簧（ZFA)和第二牵引弹簧（ZFB)产生的牵引力可通过所述牵引弹簧在所述台座（SST) 上的布置被耦合入到所述铰链部（GT)内，使得由使用者为了设定所述摆动角（w)而施加 的、由与当前摆动角（w)以及电动化的上Z导向部（ZM0)的当前Z位置相依存的重心（S)、作 用于重心（S)的所述共同摆动部分的重力、和由支承部产生的摩擦力矩来确定的扭矩可以 通过所述牵引弹簧（ZFA、ZFB)在所述电动化上的Z导向部（ZM0)的最下面的Z位置Z1和 至少Z位置（Z2)之间的总摆动角区域内完全得到补偿或者过补偿，该极限Z位置（Z2)是当 超过负极限摆动角（GWN)时有越过边缘（KN)的翻转危险的位置或者当超过正极限摆动角 (GWP)时有越过边缘（KP)的翻转危险的位置，其中，所述过补偿产生更强的复位扭矩，所述 复位扭矩便于使用者使所述摆动臂（SA)复位到垂直位置。
8. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 所述摆动臂（SA)的所述旋转轴（DA)由至少两个低摩擦的滚动轴承（VK)和（HK)来确定，并 且在所述铰链部（GT)和位置固定的轴承座（LB)之间布置有具有可循迹的卡定咬合区域的 足够圆滑地动作的卡定装置，其中，由具有弹力的卡定装置和/或由根据权利要求6或7所 述的装置在用于支承部和卡定装置的摩擦损耗少时产生的起作用的复位力使得快速且可 靠地确定用于所述摆动臂（SA)的垂直对准的可循迹的且可再现的卡定位置。
9. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 所述卡定装置由刚性的卡定杠杆（RL)和卡定段（RS)构成，卡定杠杆（RL)在所述铰链部 (GT)中可围绕旋转轴（DR)旋转地被支承并承载具有旋转轴（DK)的卡定球轴承（RK)，卡定 段（RS)具有所述卡定球轴承（RK)滚动其上的罩面（MF)和所述罩面（MF)中的卡定几何形 状（RG)，并且所述卡定杠杆（RL)可通过至少一个牵引弹簧或压力弹簧，例如通过三个压力 弹簧（DF1)、（DF2)和（DF3)抵靠所述卡定段（RS)的所述罩面（MF)被按压，其中，所述卡定 几何形状（RG)如此构成，使得所述卡定球轴承（RK)从在达到所述摆动臂（SA)的垂直对准 位置之前已可循迹地开始的咬合区域的开始部分起被牵引到与所述摆动臂（SA)的垂直对 准位置对应的稳定的卡定位置，其中，通过所述稳定的卡定位置也向所述摆动臂（SA)的垂 直对准赋予良好的可再现性。
10. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 所述摆动臂（SA)的所述以人体工程学方式形成的区域（EB)设置有表面，所述表面例如通 过颜色鲜明对照的软触摸表面作为在所述摆动臂（SA)的上端部的抓握表面（GO)可识别地 被确定用于抓住。
11. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 在按压了按键（TS)时所述电动化的上Z导向部（ZM0)的当前Z坐标可确认，所述摆动运动 只有当可靠地不超过所述电动化的上Z导向部（ZM0)的允许极限Z位置（Z2)时才被允许。
12. 根据上述权利要求中至少一项所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于， 在按压了按键（TS)时所述电动化的上Z导向部（ZMO)的当前Z坐标可确认，所述摆动臂 (SA)的角度位置可通过测量系统来确定，并且所述摆动运动与所述电动化的上Z导向部 (ZMO)的所述当前Z坐标相依存地被限制在允许摆动角区域，其中，在不允许摆动角区域内 的所述磁性制动器的锁定是不允许的，并且在与根据权利要求7所述的牵引弹簧装置的协 作中存在用于返回到所述允许摆动角区域内的足够大的复位力，从而在所述不允许摆动角 区域内松开所述按键（TS)时，摆动角（w)被调节到所述允许摆动角区域内。
13. 根据权利要求12所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于，从所述允许 摆动角区域的离开通过声音信号和/或警告指示显示在操作和显示单元上。
14. 根据权利要求9所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于，所述卡定几何 形状的外侧的所述罩面（MF)如此弯曲，使得所述卡定球轴承（RK)与所述旋转轴（DA)之间 的间隔总是相同，由此，所述卡定球轴承（RK)对所述卡定段（RS)的所述罩面（MF)上的按压 力不与所述摆动角（《)相依存地总是保持恒定。
15. 根据权利要求9所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于，所述卡定几何 形状的外侧的所述罩面（MF)如此弯曲，使得所述卡定球轴承（RK)和所述旋转轴（DA)之间 的间隔与所述摆动角（w)相依存地改变，由此，所述卡定球轴承（RK)对所述卡定段（RS)的 所述罩面（MF)上的按压力同样与所述摆动角（w)相依存，其中，所述弯曲的曲率可如此选 择，使得来自根据权利要求6所述的牵引弹簧装置的扭矩曲线如此被校正，使得总体上产 生与所述摆动角（w)相依存的期望的扭矩曲线。
16. 根据权利要求4所述的用于数字显微镜的摆动臂台座，其特征在于，所述摆动臂 (SA)的所述上端部围绕在垂直设定中垂直的中轴旋转对称地构成，从而由此产生所述以人 体工程学方式形成的区域（EB)，所述以人体工程学方式形成的区域（EB)可以不仅使用向 右指向的左手（LHB)、而且使用向左指向的右手（RHB)方便地握住，其中，配置在所述摆动 臂（SA)的上端面的所述按键（TS)此时可以使用各自所利用的手的左拇指（LDB)或者右拇 指（RDB)从上面方便地够到。
【文档编号】G02B21/26GK104101995SQ201410141088
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2013年4月9日
【发明者】德特勒·海因, 海诺·海斯 申请人:卡尔蔡司显微镜有限公司