質(zhì)量平衡裝置和采用該裝置的切片的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種質(zhì)量平衡裝置，包括：預張緊的可調(diào)彈簧件;可樞轉(zhuǎn)安裝的杠桿，用于與彈簧件相結(jié)合而補償不同慣性力；第一拉動件，用于將可移動質(zhì)量連接至杠桿；第二拉動件，用于將彈簧件連接至杠桿；以及第一滑輪，用于使第一拉動件偏轉(zhuǎn)，其中，杠桿具有上杠桿臂和下杠桿臂,上杠桿臂和下杠桿臂中的一個是扇形的，而上杠桿臂和下杠桿臂中的另一個是凸輪形的，上杠桿臂通過第一拉動件連接至可移動質(zhì)量，而下杠桿臂則通過第二拉動件連接至彈簧件，其中，彈簧件在其第一端可調(diào)節(jié)地固定，而在第二端通過第二拉動件連接至下杠桿臂，以及其中，在杠桿的兩側(cè)產(chǎn)生的力矩保持相互平衡。本發(fā)明還提供了包括上述質(zhì)量平衡裝置的切片機。
【專利說明】質(zhì)量平衡裝置和采用該裝置的切片機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的涉及切片機，特別是涉及用于切片機的質(zhì)量平衡裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]切片機用于從樣品切割薄片。這些切片隨后被放置在蓋玻片上，適當?shù)乇惶幚?，并然后在顯微鏡下檢查。切片機，特別是旋轉(zhuǎn)式切片機通常包括載物臺。載物臺攜帶有樣品架，需切割的樣品保持在樣品架上。載物臺可由驅(qū)動裝置驅(qū)動而沿著旋轉(zhuǎn)式切片機上的垂直路徑上下移動。在垂直移動的過程中，樣品會經(jīng)過固定地布置在旋轉(zhuǎn)式切片機上的切刀。
[0003]在傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式切片機中，通常借助由手輪驅(qū)動的傳動機構(gòu)來對垂直的切割運動進行控制。傳動機構(gòu)將手輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成載物臺的垂直移動。在此類裝置中，旋轉(zhuǎn)式切片機的可移動質(zhì)量(movable mass)包括樣品以及切片機的所有可動的構(gòu)件，所述可移動質(zhì)量交替地并且是反復地加速和加速。在手輪的前半圈轉(zhuǎn)動過程中(此時載物臺向下移動)，重力會使可移動質(zhì)量加速，而在手輪的后半圈轉(zhuǎn)動過程中(此時載物臺向上移動)，重力會使可移動質(zhì)量加速。因此，在載物臺向下移動的過程中，只需要在手輪上施加一個減去重力之后的力，而在向上移動的過程中，則需要一個加上重力之后的力。
[0004]為對這些不希望有的加速和減速加以平衡，旋轉(zhuǎn)式切片機包括了質(zhì)量平衡裝置。該質(zhì)量平衡裝置通常包括集成在手輪中的不對稱的平衡重塊。然而，在旋轉(zhuǎn)式切片機的可移動質(zhì)量相對較大的情況下，相應地就需要增大平衡重塊的尺寸，這樣就會使切片機變得笨重。此外，不對稱形成的平衡重塊會在載物臺相對較快地上下移動的過程中產(chǎn)生不希望有的振。切片機中的振動不可避免地會導致樣品在不穩(wěn)定的狀態(tài)下被切割。
[0005]US5881626揭不了一種用于平衡切片機的可移動質(zhì)量的質(zhì)量平衡裝置。這種質(zhì)量平衡裝置具有預張緊的可調(diào)彈簧件和可樞轉(zhuǎn)安裝的杠桿，該杠桿與彈簧件相結(jié)合而補償切片機的不同慣性力。有拉動件將杠桿連接至載物臺。該質(zhì)量平衡裝置通過拉動件間接地連接至驅(qū)動機構(gòu)。特別是，杠桿具有分別從一個樞轉(zhuǎn)銷延伸出去的上杠桿臂和下杠桿臂，它們布置成彼此之間形成一角度。由杠桿臂和作用在下杠桿臂上的拉簧所提供的杠桿作用可以使作用在載物臺上的力在各個位置上都能得到合適的平衡。
[0006]然而，在US5881626中，當載物臺向下移動時，彈簧被進一步拉緊，下杠桿臂的有效長度(力矩)逐漸減小，同時彈簧力會隨著移動的距離和角度的變化而增大，這種增大實質(zhì)上是按照三角函數(shù)的規(guī)律來實現(xiàn)的。因此，不可能使力臂與彈簧力的乘積保持不變。另一方面，載物臺的重量或作用力保持不變，但載物臺的力臂發(fā)生變化，因此載物臺力臂與和載物臺作用力也不可能保持不變。在此情況下，不可能在杠桿的兩側(cè)實現(xiàn)完全的平衡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的一個總的目的在于，提供一種能使上述缺陷被消除或最小化的質(zhì)量平衡裝置和切片機。
[0008]本發(fā)明的一個特別的目的在于，提供一種切片機，其具有能使可移動質(zhì)量實現(xiàn)完全平衡的質(zhì)量平衡裝置。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種質(zhì)量平衡裝置，包括:預張緊的可調(diào)彈簧件；可樞轉(zhuǎn)安裝的杠桿，用于與彈簧件相結(jié)合而補償不同慣性力；第一拉動件，用于將可移動質(zhì)量連接至所述杠桿；第二拉動件，用于將所述彈簧件連接至所述杠桿；以及第一滑輪，用于使所述第一拉動件偏轉(zhuǎn)，其中，所述杠桿具有上杠桿臂和下杠桿臂，所述上杠桿臂和所述下杠桿臂中的一個是扇形的，而所述上杠桿臂和所述下杠桿臂中的另一個是凸輪形的，所述上杠桿臂通過所述第一拉動件連接至所述可移動質(zhì)量，而所述下杠桿臂則通過所述第二拉動件連接至所述彈簧件，其中，所述彈簧件在其第一端可調(diào)節(jié)地固定，而在第二端通過所述第二拉動件連接至所述下杠桿臂，以及其中，在所述杠桿的兩側(cè)產(chǎn)生的力矩保持相互平衡。
[0010]較佳的是，還包括用于使所述第二拉動件偏轉(zhuǎn)的第二滑輪。
[0011]較佳的是，所述上杠桿臂是扇形的，并具有呈圓形形狀的第一外端面，而所述下杠桿臂是凸輪形的，并具有呈凸輪面形狀的第二外端面。
[0012]較佳的是，所述第一拉動件固定地連接至所述上杠桿臂的第一外端面的遠端，而所述第二拉動件固定地連接至所述下杠桿臂的第二外端面的遠端。
[0013]較佳的是，所述上杠桿臂是凸輪形的，并具有呈圓形形狀的第三外端面，而所述下杠桿臂是扇形的，并具有呈圓形形狀的第四外端面。
[0014]較佳的是，所述第一拉動件固定地連接至所述上杠桿臂的第三外端面的遠端，而所述第二拉動件固定地連接至所述下杠桿臂的第四外端面的遠端。
[0015]較佳的是，所述可移動質(zhì)量是切片機的載物臺。
[0016]較佳的是，所述彈簧件在其第一端通過可調(diào)張緊螺釘連接至基礎框架。
[0017]較佳的是，所述上杠桿臂或所述下杠桿臂的凸輪的輪廓設計成能使相應杠桿臂的力臂隨所述彈簧件的彈簧力成線性地變化。
[0018]本發(fā)明還提供了一種切片機，包括:載物臺，其安裝有樣品架；驅(qū)動裝置，用于使載物臺沿垂直路徑上下移動；以及如前所述的質(zhì)量平衡裝置，用于平衡所述切片機的可移動質(zhì)量。
[0019]本發(fā)明的原理是，通過用杠桿-簧系統(tǒng)產(chǎn)生一個相等的、較大的力來抵消有垂直的載物臺的質(zhì)量所產(chǎn)生的恒定的重力作用。尤其是，借助可調(diào)節(jié)的張緊彈簧以及專門設計的(即凸輪和扇形的組合)杠桿，可以使杠桿兩側(cè)所產(chǎn)生的兩個力矩相互之間保持完全平衡的狀態(tài)。
[0020]這種布置可以實現(xiàn)這樣的效果:當沒有附加的加速力作用于載物臺時，可以使載物臺可以在沿其移動路徑的每個位置上都保持靜止。例如，在更換制備物時，載物臺不會不可避免地下落到下方的停止位置。因此，不會由于載物臺的移動不好控制(例如突然地垂直下落)而存在對操作者造成傷害的危險。
[0021]另外，通過以下結(jié)合附圖對較佳實施例的描述，可以使本發(fā)明的特征和優(yōu)點變得更佳清楚。附圖中相同的標號表示相同的元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的旋轉(zhuǎn)切片機的質(zhì)量平衡裝置的示意圖，其中載物臺處于最高位置；
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的質(zhì)量平衡裝置的示意圖，其中載物臺處于中間位置；
[0024]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的質(zhì)量平衡裝置的示意圖，其中載物臺處于最低位置；
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的旋轉(zhuǎn)切片機的質(zhì)量平衡裝置的示意圖，其中載物臺處于最高位置；
[0026]圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的質(zhì)量平衡裝置的示意圖，其中載物臺處于中間位置；以及
[0027]圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的質(zhì)量平衡裝置的示意圖，其中載物臺處于最低位置；

【具體實施方式】
[0028]圖1 一 3示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的質(zhì)量平衡裝置10。
[0029]雖然在圖中沒有詳細示出，但熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，切片機總的包括:載物臺，其安裝有樣品架；驅(qū)動裝置，用于使載物臺沿垂直路徑上下移動；以及質(zhì)量平衡裝置，用于平衡切片機的可移動質(zhì)量。術(shù)語“可移動質(zhì)量”涵蓋切片機的所有可移動構(gòu)件，特別是包括載物臺、樣品架、樣品以及諸如手輪、飛輪之類的其它可移動構(gòu)件。
[0030]參見圖1，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的質(zhì)量平衡裝置10包括:預張緊的可調(diào)彈簧件14 ;可樞轉(zhuǎn)安裝的杠桿16，該杠桿與彈簧件14相結(jié)合而補償切片機的不同慣性力；第一拉動件24，用于將載物臺11連接至杠桿16 ;第二拉動件17，用于將彈簧件14連接至杠桿16 ；以及第一滑輪15，用于使第一拉動件24偏轉(zhuǎn)。較佳的是，還包括用于使得第二拉動件17偏轉(zhuǎn)的第二滑輪18。借助第二滑輪18，可以縮短彈簧件14和杠桿16之間的距離。
[0031]杠桿16例如通過一個樞轉(zhuǎn)銷21可樞轉(zhuǎn)地安裝到支座上。杠桿16具有上杠桿臂19和下杠桿臂20。在第一實施例中，上杠桿臂19是扇形的，并具有呈圓形形狀的第一外端面，而下杠桿臂20是凸輪形的，并具有呈凸輪面形狀的第二外端面。另外，例如繩子、金屬絲或鏈條之類的第一拉動件24固定地連接至上杠桿臂19的第一外端面的遠端22(圖1中的右端)，因此在圖1中第一拉動件24與整個第一外端面相接觸。
[0032]彈簧件14例如是拉簧，其第一端連接至切片機的基礎框架12，而其第二端則通過第二拉動件17 (例如繩子、金屬絲或鏈條)連接至下杠桿臂20。較佳的是，彈簧件14的第一端可通過可調(diào)張緊螺釘13來連接，因此可以使彈簧件14按需被張緊。將第二拉動件17與彈簧件14的第二端形成一體也是可行的。另外，第二拉動件17 (或彈簧件14的第二端)固定地連接至下杠桿臂20的第二外端面的遠端23 (圖1中的右端)。
[0033]應該理解的是，除了連接至上、下杠桿臂的外端面的遠端之外，第一拉動件24和第二拉動件17還可以連接至其它特別設計的位置，只要能使分別在杠桿16兩側(cè)所產(chǎn)生的兩個力矩相等即可。
[0034]參見圖2，當載物臺11向下移動時，杠桿16圍繞樞轉(zhuǎn)銷21逆時針轉(zhuǎn)動或樞轉(zhuǎn)，從而使彈簧件14被拉伸。應該理解，在上杠桿臂19 一側(cè)，由于上杠桿臂19的第一外端面的圓形形狀，力臂保持不變，而作用力(即載物臺11等的重量)也保持不變。然而，在下杠桿臂20—側(cè)，由于下杠桿臂20的第二外端面的凸輪面形狀，力臂減小，而作用力(即彈簧件14的彈簧力)則由于彈簧被拉伸而增大。下杠桿臂20的凸輪的輪廓設計成能使下杠桿臂20的力臂隨彈簧力線性地變化。
[0035]因此，在圖2所示的載物臺的中間位置，在上杠桿臂19 一側(cè)的力臂和作用力的乘積保持不變，而在下杠桿臂20 —側(cè)的力臂和彈簧力的乘積也保持不變。也就是說，在杠桿16兩側(cè)產(chǎn)生的兩個力矩保持相互平衡。在此情況下，可以實現(xiàn)完全平衡的狀態(tài)。
[0036]參見圖3，當載物臺移動至最下方位置時，出于和上述相同的原因，在杠桿16兩側(cè)產(chǎn)生的兩個力矩也保持相互平衡，從而實現(xiàn)完全平衡的狀態(tài)。
[0037]圖4 一 6示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的質(zhì)量平衡裝置30。
[0038]該第二實施例類似于圖1-3所示的第一實施例，只是在杠桿的設計方面有區(qū)別。為簡明起見，下文中將只對涉及杠桿的區(qū)別之處作詳細的描述。
[0039]根據(jù)第二實施例，杠桿31具有上杠桿臂32和下杠桿臂33。然而，與第一實施例不同的是，上杠桿臂32是凸輪形的，并具有呈凸輪面形狀的第三外端面，而下杠桿臂33是扇形的，并具有呈圓形形狀的第四外端面。
[0040]雖然第二實施例的杠桿31不同于第一實施例的杠桿16，但與第一實施例類似的是，第一拉動件24固定地連接至上杠桿臂32的第三外端面的遠端22 (圖4中的右端)，因此在圖4中第一拉動件24與整個第三外端面相接觸。另外，第二拉動件17 (或彈簧件14的第二端)固定地連接至下杠桿臂33的第四外端面的遠端23 (圖4中的右端)。
[0041]參見圖5，當載物臺11向下移動時，杠桿31圍繞樞轉(zhuǎn)銷21逆時針轉(zhuǎn)動或樞轉(zhuǎn)，從而使彈簧件14被拉伸。應該理解，在上杠桿臂32 —側(cè)，由于上杠桿臂32的第三外端面的凸輪面形狀，力臂增大，而作用力(即載物臺11等的重量)保持不變。然而，在下杠桿臂33一側(cè)，由于下杠桿臂33的第四外端面的圓形形狀，力臂保持不變，而作用力(即彈簧件14的彈簧力)則由于彈簧被拉伸而增大。上杠桿臂32的凸輪的輪廓設計成能使下杠桿臂32的力臂隨彈簧力成線性地變化。
[0042]因此，在圖5所示的載物臺的中間位置，在上杠桿臂32 —側(cè)的力臂和作用力的乘積以及在下杠桿臂33 —側(cè)的力臂和彈簧力的乘積能保持彼此相等。也就是說，在杠桿31兩側(cè)產(chǎn)生的兩個力矩保持相互平衡。在此情況下，可以實現(xiàn)完全平衡的狀態(tài)。
[0043]參見圖6，當載物臺移動至最下方位置時，出于和上述相同的原因，在杠桿31兩側(cè)產(chǎn)生的兩個力矩也保持相互平衡，從而實現(xiàn)完全平衡的狀態(tài)。
[0044]雖然以上結(jié)合兩個特定的實施例對本發(fā)明進行了描述，但應該理解的是，在不偏離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的情況下還可能作出其它的實施例和變化形式。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附權(quán)利要求書來限定。
[0045]附圖標記列表
[0046]10, 30 質(zhì)量平衡裝置
[0047]11載物臺
[0048]12基礎框架
[0049]13可調(diào)張緊螺釘
[0050]14彈簧件
[0051]15第一滑輪
[0052]16，31杠桿
[0053]17第二拉動件
[0054]18第二滑輪
[0055]19，32上杠桿臂
[0056]20, 33下杠桿臂
[0057]21樞轉(zhuǎn)銷
[0058]22，23遠端
[0059]24第一拉動件。
【權(quán)利要求】
1.一種質(zhì)量平衡裝置，包括: 預張緊的可調(diào)彈簧件(14); 可樞轉(zhuǎn)安裝的杠桿(16; 31 )，用于與彈簧件(14)相結(jié)合而補償不同慣性力； 第一拉動件(24 )，用于將可移動質(zhì)量連接至所述杠桿(16 ); 第二拉動件(17)，用于將所述彈簧件(14)連接至所述杠桿(16);以及 第一滑輪(15)，用于使所述第一拉動件(24)偏轉(zhuǎn)， 其中，所述杠桿(16;31)具有上杠桿臂(19;32)和下杠桿臂(20;33)，所述上杠桿臂和所述下杠桿臂中的一個是扇形的，而所述上杠桿臂和所述下杠桿臂中的另一個是凸輪形的，所述上杠桿臂通過所述第一拉動件(24)連接至所述可移動質(zhì)量，而所述下杠桿臂則通過所述第二拉動件(17)連接至所述彈簧件(14)， 其中，所述彈簧件(14)在其第一端可調(diào)節(jié)地固定，而在第二端通過所述第二拉動件(17)連接至所述下杠桿臂，以及 其中，在所述杠桿(16 ；31)的兩側(cè)產(chǎn)生的力矩保持相互平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，還包括用于使所述第二拉動件(17)偏轉(zhuǎn)的第二滑輪(18)。
3.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，所述上杠桿臂(19)是扇形的，并具有呈圓形形狀的第一外端面，而所述下杠桿臂(20)是凸輪形的，并具有呈凸輪面形狀的第二外端面。
4.如權(quán)利要求3所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，所述第一拉動件(24)固定地連接至所述上杠桿臂(19)的第一外端面的遠端(22)，而所述第二拉動件(17)固定地連接至所述下杠桿臂(20)的第二外端面的遠端(23)。
5.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，所述上杠桿臂(32)是凸輪形的，并具有呈圓形形狀的第三外端面，而所述下杠桿臂(33)是扇形的，并具有呈圓形形狀的第四外端面。
6.如權(quán)利要求5所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，所述第一拉動件(24)固定地連接至所述上杠桿臂(32)的第三外端面的遠端(22)，而所述第二拉動件(17)固定地連接至所述下杠桿臂(33)的第四外端面的遠端(23)。
7.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，所述可移動質(zhì)量是切片機的載物臺。
8.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，所述彈簧件(14)在其第一端通過可調(diào)張緊螺釘(13)連接至基礎框架(12)。
9.如權(quán)利要求1所述的質(zhì)量平衡裝置，其特征在于，所述上杠桿臂或所述下杠桿臂的凸輪的輪廓設計成能使相應杠桿臂的力臂隨所述彈簧件(14)的彈簧力成線性地變化。
10.一種切片機，包括: 載物臺，其安裝有樣品架； 驅(qū)動裝置，用于使載物臺沿垂直路徑上下移動；以及 如權(quán)利要求1 一 9中任一項所述的質(zhì)量平衡裝置(10)，用于平衡所述切片機的可移動質(zhì)量。
【文檔編號】G01N1/06GK104422598SQ201310364613
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】范哲光, 周嘯 申請人:徠卡顯微系統(tǒng)(上海)有限公司