DD242106B5

DD242106B5 - Elektromagnetische wechseleinrichtung

Info

Publication number: DD242106B5
Application number: DD28231985A
Authority: DD
Inventors: Juergen Tappert
Original assignee: Zeiss Carl Jena Gmbh
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1985-11-01
Publication date: 1994-04-07
Also published as: DD242106A1; DE3627185A1

Description

ist in bestimmten Arbeitsgebieten, z.B. in der Halbleiterindustrie, ein Schadstoff im Arbeitsprozeß >und muß durch entsprechende Maßnahmen, die zusätzlichen technisch-ökonomischen Aufwand erfordern, eingedämmt bzw. beseitigt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei einem nichtmotorischen Drehen des Objektivrevolvers der Antrieb ausgerastet, eine Kupplung gelöst oder der Antrieb mit durchgedreht werden muß. Dieses hat entweder einen erhöhten technischen Aufwand oder einen verringerten Bedienkomfort zur Folge.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Antrieb für eine Wechseleinrichtung mit einem Revolver zu schaffen, welcher keine mechanische Wirkverbindung zwischen dem Antrieb und dem drehbeweglichen Teil des Revolvers aufweist und eine nicht motorische Drehung in beiden Drehrichtungen gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Wechseleinrichtung mit einem Revolver für die Aufnahme von optisch wirksamen Elementen oder Systemen insbesondere von Filter, Objektiven, Kondensoren oder Blenden, vorzugsweise von Mikroskopen, zu schaffen, bei der mittels eines an sich bekannten Wirkprinzips eines elektromagnetischen Schrittantriebes in Verbindung mit einer Ansteuereinheit, eines an sich bekannten, im Revolver befindlichen, genauen Rastsystemes und mit oder ohne Wegmeßsystem die Drehung des drehbeweglichen Teiles des Revolvers ohne mechanische Wirkverbindung zwischen dem Antrieb und dem drehbeweglichen Teil des Revolvers erfolgt und auch eine nicht motorische Drehung in beiden Drehrichtungen möglich ist.

Die Aufgabe wird'durch eine elektromagnetische Wechseleinrichtung, umfassend einen elektromagnetischen Schrittantrieb, eine Ansteuereinheit und einen Revolver für die Aufnahme von optisch wirksamen Elementen oder Systemen, insbesondere von Filter, Objektiven, Kondensoren oder Blenden, vorzugsweise von Mikroskopen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der drehbewegliche Teil des Revolvers selbst als Rotor des elektromagnetischen Schrittantriebes so ausgebildet ist, daß Abschnitte der äußeren oder der inneren Mantelfläche oder Abschnitte einer ringförmigen Planfläche Pole des elektromagnetischen Schrittantriebes sind, und daß der drehbewegliche Teil des Revolvers selbst, mindestens jedoch ein Ringteil des drehbeweglichen Teiles aus weichmagnetischem Material besteht.

Der drehbewegliche Teil des Revolvers kann als Rotor derart ausgebildet sein, daß die äußere oder innere Mantelfläche parallel zur Drehachse des drehbeweglichen Revolvers verlaufende Stege und Nuten enthält, oder derart, daß mindestens eine ringförmige Planfläche gleichmäßig wechselnde radial zur Drehachse des drehbeweglichen Revolvers verlaufende Stege und Nuten enthält, wobei die Stege die Pole des elektromagnetischen Schrittantriebes sind.

Die Mittel zur automatischen Entrastung des Rastsystemes sind entweder eine kreisförmige polylaminare Piezobiegeplatte, ein Elektrozugmagnet oder andere Mittel, die mit der Rastfeder des an sich bekannten Rastsystemes in Wirkverbindung stehen.

Wird die elektromagnetische Wechseleinrichtung mit einem an sich bekannten Wegmeßsystem versehen, bilden die am drehbeweglichen Teil des Revolvers angeordneten Stege und Nuten erfindungsgemäß den Maßstab des Wegmeßsystemes.

In dem der drehbewegliche Teil des Revolvers selbst, erfindungsgemäß als Rotor ausgebildet, integrierter Bestandteil eines elektromagnetischen Schrittantriebes ist, werden die Nachteile der bekannten Lösungen, die mechanische Wirkverbindung zwischen Antrieb und Revolver und der dadurch verursachte Abrieb beseitigt und auch eine nicht motorische Drehung in beiden Drehrichtungen ohne zusätzlichen Aufwand möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig.1: eine schematische Darstellung eines Mikroskopes, bei dem der Objektivrevolver mit einer

erfindungsgemäßen elektromagnetischen Wechseleinrichtung versehen ist, in

Fig.2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Objektivrevolvers mit elektromagnetischer Wechseleinrichtung in Bezug auf Fig.1, in

Fig.3 und eine schematische Darstellung einer automatischen Entrastung eines Rastsystemes einer

Fig.4: erfindungsgemäßen elektromagnetischen Wechseleinrichtung in Bezug auf Fig.1 und

Fig.5 und eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Gestaltung eines Revolvers

Fig.6: einer elektromagnetischen Wechseleinrichtung.

In Fig.1 ist an einem Träger 2 eines Mikroskopes 1 ein Revolver 3, der in seinem drehbeweglichen Teil 6 die Objektive 5 aufnimmt, und vorzugsweise die Form einer Kalotte besitzt und um die Drehachse 4 drehbar ist, angeordnet und mit einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Wechseleinrichtung versehen. Die elektromagnetische Wechseleinrichtung ist so gestaltet, daß erfindungsgemäß der drehbewegliche Teil 6 des Revolvers 3, in Fig.1 beispielhafterweise seine äußere Mantelfläche, als Rotor eines elektromagnetischen Schrittantriebes ausgebildet ist und der Stator 7 des elektromagnetischen Schrittantriebes, bestehend aus einem Elektromagnetsystem mit den Elektromagneten 7a, 7b und 7c, dem drehbeweglichen Teil 6 des Revolvers 3 zugewandt am Träger fest angeordnet ist.

Die nähere Ausgestaltung des elektromagnetischen Schrittantriebes wird anhand der Fig.2 erläutert. Der Rotor in Form des drehbeweglichen Teiles 6 des Revolvers 3, einschließlich des im drehbeweglichen Teil 6 angeordneten Rastsystems, und der Stator 7 sind aus Fig.1 herausgelöst in Draufsicht dargestellt. Die äußere Mantelfläche des drehbeweglichen Teiles 6 ist mit gleichmäßig wechselnden Stegen 16 und Nuten 17, die parallel zur Drehachse 4 angeordnet sind, versehen. Der drehbewegliche Teil 6 selbst, mindestens jedoch sein Ringteil, der erfindungsgemäß als Rotor ausgebildet, mit Stegen 16 und Nuten 17 versehen ist, besteht aus weichmagnetischem Material. Die Stege 16 bilden die Pole des Rotors des elektromagnetischen Schrittantriebes. Der Stator 7, bestehend aus dem Elektromagnetsystem mit den Elektromagneten 7a, 7b und 7c ist so angeordnet, daß die Polschuhe der Elektromagneten 7a, 7b und 7c den Polen des Rotors, den Stegen 16, zugewandt und nur durch einen geringen Luftspalt von diesen getrennt sind. Die Elektromagneten 7a, 7b und 7c sind in einer for elektromagnetische Schrittantriebe bekannten Weise in einer Ebene nebeneinander angeordnet.

Das Rastsystem besteht aus einer Blattfeder 10, die mit einem Schlitz 11 für die Rastung versehen ist, und einer Vielzahl von Kugeln 12, die der Anzahl der Aufnahmen 9 entsprechen, und ist in bekannter Weise angeordnet.

Die Dimensionierung der Stege 16, der Nuten 17 und der Elektromagneten 7a, 7b und 7c wird nach den für elektromagnetische Schrittantriebe bekannten Prinzipien vorgenommen. Vorgegeben werden dabei die notwendig aufzubringende Kraft und die erforderliche Schrittgröße, um ein selbständiges Einrasten einer Kugel 12 in den Schlitz 11 zu garantieren.

Die elektromagnetische Wechseleinrichtung funktioniert in der Art und Weise, daß mittels eines nicht dargestellten Bedienelementes und einer nicht dargestellten Ansteuereinheit, welche intern oder extern mit dem Mikroskop gekoppelt ist, die Elektromagneten 7a, 7b und 7c des elektromagnetischen Schrittantriebes in vorgegebener Weise angesteuert werden und dadurch der drehbewegliche Teil 6 des Revolvers 3, der Rotor des elektromagnetischen Schrittantriebes, um die Drehachse 4 gedreht und somit von einer Raststellung in die folgende Raststellung bewegt wird. Durch die Anwendung von mindestens drei Elektromagneten kann der drehbewegliche Teil 6 in beiden Drehrichtungen bewegt werden. Damit besteht keine mechanische Verbindung zwischen Antrieb und Revolver. Die Ansteuerung für die Elektromagneten 7a, 7b und 7c ist so gewählt, daß bei Erreichung der Raststellung die Elektromagneten 7a, 7b und 7c stromlos und erst nach einer erneuten Ansteuerung stromführend sind. Dadurch kann der drehbewegliche Teil 6 auch manuell bewegt werden. Das Rastsystem ist in Bezug auf die Aufnahmen 9 so justiert, daß in jeder Raststellung eine der Aufnahmen 9 und damit das in dieser Aufnahme 9 befindliche Objektiv 5 in den optischen Strahlengang eingeschwenkt ist und die optische Achse des jeweiligen Objektives 5 mit der optischen Achse 8 des Mikroskopes fluchtet. Das erläuterte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Wechseleinrichtung kann hinsichtlich einer vollautomatischen Funktionsweise ergänzt werden. Dieses kann z.B. durch eine Ergänzung der elektromagnetischen Wechseleinrichtung mit einem bekannten Wegmeßsystem und dessen Kopplung mit der Ansteuereinheit erfolgen. Die am drehbeweglichen Teil 6 des Revolvers 3 befindlichen Stege 16 sind neben ihrer Funktion als Pole des Rotors des elektromagnetischen Schrittantriebes erfindungsgemäß der Maßstab für das Wegmeßsystem. Die Fig.2 zeigt, daß ein Abtastelement 13 des bekannten Wegmeßsystems dem Maßstab, den Stegen 16, und ein Nullpunktsensor 14 des bekannten Wegmeßsystems einer Marke 15, die am drehbeweglichen Teil 6 angebracht ist, zugewandt angeordnet sind.

Das Abtastelement 13 und der Nullpunktsensor 14 sind an einem feststehenden Teil des Mikroskopes befestigt, zum Beispiel am festen Teil des Revolvers 3 oder am Träger 2. Mittels des Abtastelementes 13 und des Nullpunktsensors 14 in Verbindung mit der Marke 15 wird die Position des drehbeweglichen Teiles 6 erfaßt und entsprechende Signale dem Wegmeßsystem zugeleitet, in diesem verarbeitet und in Verbindung mit der Ansteuereinheit entsprechende Steuersignale an den elektromagnetischen Schrittantrieb ausgegeben.

Eine weitere Möglichkeit einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ausführungsbeispieles hinsichtlich einer günstigen konstruktiven Gestaltung und Dimensionierung des elektromagnetischen Schrittantriebes besteht darin, daß das an sich bekannte Rastsystem zu Beginn der Drehung des drehbeweglichen Teiles 6 erfindungsgemäß automatisch entrastet wird. Vorteilhafte konstruktive Gestaltungen von Mitteln zur automatischen Entrastung sind in Fig.3 und Fig.4 dargestellt.

In Fig.3 ist eine kreisförmige polylaminare Piezobiegeplatte 18 unterhalb der Blattfeder 10 angeordnet und steht mit dieser in Wirkverbindung. Die polylaminare Piezobiegeplatte 18 wird durch einen Tragarm 19, der mit dem feststehenden Teil des Revolvers 3 verbunden ist, gehalten. Die polylaminare Piezobiegeplatte 18 wird ebenfalls durch die Ansteuereinheit angesteuert. Kurz vor Beginn und mindestens in der ersten Phase des Wirkens des elektromagnetischen Schrittantriebes wird durch die angesteuerte polylaminare Piezobiegeplatte 18 die Blattfeder 10 angehoben und die im Schlitz 11 arretierte Kugel 12 freigegeben. In Fig.4 ist oberhalb der Blattfeder 10 ein Elektromagnet 20, der mit dem feststehenden Teil des Revolvers 3 verbunden ist, angeordnet, wird ebenfalls durch die Ansteuereinheit angesteuert und steht in Wirkverbindung mit der Blattfeder 10. Kurz vor Beginn und mindestens in der ersten Phase des Wirkens des elektromagnetischen Schrittantriebes wird durch den angesteuerten Elektromagnet 20 die Blattfeder 10 angehoben und die im Schlitz 11 arretierte Kugel 12 freigegeben.

Anhand eines weiteren Ausführungsbeispieles wird eine weitere vorteilhafte Gestaltung eines Revolvers als erfindungsgemäßer Rotor eines elektromagnetischen Schrittantriebes einer elektromagnetischen Wechseleinrichtung erläutert. In den Figuren 5 und 6 sind herausgelöst aus einem Gerät die wesentlichen Bauteile eines elektromagnetischen Schrittantriebes schematisch dargestellt, Fig.5 zeigt eine Draufsicht und Fig.6 eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt A-A.

Der drehbewegliche Teil 24 eines Revolvers, der vorzugsweise ein Filterrevolver eines Mikroskopes sein kann, enthält auf seiner oberen Planfläche 27 und seiner unteren Planfläche 28 jeweils einen ringförmigen Planflächenteil, die erfindungsgemäß mit gleichmäßig wechselnden radial zur Drehachse 26 verlaufenden Stegen 22 und Nuten 23 versehen sind. Die Stege 22 bilden die Pole des Rotors des elektromagnetischen Schrittantriebes. Die äußeren Durchmesser der ringförmigen Planflächenteile der oberen Planfläche 27 und der unteren Planfläche 28 fallen mit dem äußersten Durchmesser des drehbeweglichen Teiles 24 zusammen. Die inneren Durchmesser der ringförmigen Planflächenteile werden entsprechend der konstruktiven Dimensionierung des gesamten Systemes gewählt. Der Stator 21, bestehend aus einem bekannten Elektromagnetsystem mit den Elektromagneten 21a, 21b und 21c, ist so angeordnet, daß die Polschuhe der Elektromagneten 21a, 21b und 21c die Stege 22, den Polen des Rotors, überdecken und zwischen den Stegen 22 und den Polschuhen der Elektromagneten 21a, 21b und 21c ein geringer Luftspalt vorhanden ist.

Eine weitere, nicht dargestellte, Gestaltung eines drehbeweglichen Teiles eines Revolvers, der erfindungsgemäß Rotor eines elektromagnetischen Schrittantriebes ist, besteht darin, daß anstatt der äußeren Mantelfläche des drehbeweglichen Teiles 6, siehe Fig.1 und 2, die innere Mantelfläche des drehbeweglichen Teiles 6 mit Stegen und Nuten, versehen ist. Der Stator des elektromagnetischen Schrittantriebes, bestehend aus einem Elektromagnetsystem, ist entsprechend der konstruktiven Gestaltung innerhalb des Revolvers anzuordnen.

Claims

1. Elektromagnetische Wechseleinrichtung, umfassend einen elektromagnetischen Schrittantrieb, eine Ansteuereinheit und einen Revolver für die Aufnahme von optisch wirksamen Elementen oder Systemen, insbesondere von Filter, Objektiven, Kondensoren oder Blenden, vorzugsweise von Mikroskopen, gekenn zeichnet dadurch, daß der drehbewegliche Teil des Revolvers selbst als Rotor des elektromagnetischen Schrittantriebes so ausgebildet ist, daß Abschnitte der äußeren oder der inneren Mantelfläche oder Abschnitte einer ringförmigen Planfläche Pole des elektromagnetischen Schrittantriebes sind und daß der drehbewegliche Teil des Revolvers selbst, mindestens jedoch ein Ringteil des drehbeweglichen Teiles aus weichmagnetischem Material besteht.

2. Elektromagnetische Wechseleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere oder innere Mantelfläche des drehbeweglichen Teiles des Revolvers gleichmäßig wechselnde, parallel zur Drehachse des Revolvers verlaufende Stege und Nuten enthält, wobei die Stege die Pole des elektromagnetischen Schrittantriebes sind.

3. Elektromagnetische Wechseleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine ringförmige Planfläche des drehbeweglichen Teiles des Revolvers gleichmäßig wechselnde, radial zur Drehachse des Revolvers verlaufende Stege und Nuten enthält, wobei die Stege die Pole des elektromagnetischen Schrittantriebes sind.

4. Elektromagnetische Wechseleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß Mittel zur automatischen Entrastung eines im Revolver angeordneten Rastsystemes vorgesehen sind.

5. Elektromagnetische Wechseleinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Mittel zur automatischen Entrastung des Rastsystemes eine kreisförmige polylaminare Piezobiegeplatte vorgesehen ist und mit einer an sich bekannten Rastfeder des Rastsystemes in Wirkverbindung steht.

6. Elektromagnetische Wechseleinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Mittel zur automatischen Entrastung des Rastsystemes ein Elektromagnet vorgesehen ist und mit einer an sich bekannten Rastfeder des Rastsystemes in Wirkverbindung steht.

7. Elektromagnetische Wechseleinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß zur Positionserfassung ein an sich bekanntes Wegmeßsystem vorgesehen ist, wobei die am drehbeweglichen Teil des Revolvers angeordneten Stege und Nuten der Maßstab des Wegmeßsystemes sind.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Wechseleinrichtung, umfassend einen elektromagnetischen Schrittantrieb, eine Ansteuereinheit und einen Revolver für die Aufnahme von optisch wirksamen Elementen oder Systemen insbesondere von Filter, Objektiven, Kondensoren oder Blenden, vorzugsweise von Mikroskopen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind verschiedene Varianten von Wechseleinrichtungen mit einem Revolver für die Aufnahme von optisch wirksamen Elementen oder Systemen, insbesondere von Filter, Objektiven, Kondensoren oder Blenden, vorzugsweise von Mikroskopen, welche motorisch angetrieben, einen Positionswechsel der Elemente oder Systeme vornehmen können.

In der DE-OS 3 240 401 wird der Objektivrevolver von einem Motor durch ein Ritzel über eine Antriebsplatte bewegt, und unmittelbar vor Erreichung der Positionsrast wird über einen Positionssensor der Motor abgeschaltet. Eine lose zwischen der Antriebsplatte und dem drehbeweglichen Teil des Objektivrevolvers gleicht den Nachlauf des Motors aus, und der drehbewegliche Teil des Objektivrevolvers rastet in die Positionsrast ein.

Eine weitere, der vorgenannten Lösung ähnliche Variante wird in der DE-OS 3 410 201 beschrieben, bei der ein Objektivrevolver ebenfalls von einem Motor angetrieben und durch ein Signal, erzeugt mittels eines optoelektronischen Sensors und Schlitzen im drehbeweglichen Teil des Objektivrevolvers, positioniert wird. In der DE-PS 3 332 788 ist ein Objektivrevolver ebenfalls mit einem Motor antriebsmäßig verbunden. Bei Erreichung der Raststellung wird der Motor abgeschaltet, es ist jedoch möglich, die Drehung des Objektivrevolvers zwischen zwei Raststellungen anzuhalten.

Bei den genannten Wechseleinrichtungen mit motorischem Antrieb sind die Objektivrevolver über eine mechanische Verbindung mit dem Motor verbunden und werden über diese gedreht. Diesen mechanischen Verbindungen haftet der Nachteil an, daß auf Grund der auftretenden Reibung Abrieb entsteht. Dieser Abrieb