Устройство для изготовления стеклянных микроинструментов Советский патент 1985 года по МПК C03B23/00 

3. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что оно снабжено установленным на червячном колесе под углом к оптичес кой оси микроскопа кронштейном для установки держателя заготовки.

4, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый нагреватель снабжен механизмом продольного перемещения, выполненным в виде гайки, взаимодействующей торцом с держателем нагревателя, а посредством резьбового соединения - со штоком.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ МИКРОИНСТРУМЕНТОВ, содержащее механизм закрепления и подачи заготовки с держателем заготовки, червячньй механизм поворота заготовки, микроскоп, установленньй на трехкоординатном столике, блок нагрева и отрезания заготовки с поворотной шайбой с отверстиями с проходящими через них обрезным приспособлением и нагревателями, закрепленными в держателях, вставляемых в цанговые зажимы штоков, а также. фотрдатчик, регулирующий потенциометр, регулятор тока накала и кнопку Пуск-стоп, отличающеес я тем, что, с целью повышения качества и производительности, оно снабжено зеркалом, установленным под углом 45 к оптической оси микроскопа, узлом регулирования заданной степени накала нагревателей и механизмом отвода червяка из зацепления с червячным колесом, при этом последний выполнен в виде опор червяка, одна из которых поворотная вокруг оси, а другая вьшолнена в виде ползуна с отверстием для червяка, установленного с возможностью перемещения между неподвижными щеками, через одну из которых пропущен вал с рукояткой и рычагом, который посредством пружины взаимодействует с ползуном, а узел регулирования заданной степени накала нагревателей выполнен в виде усилителя сигнала фотодатчика, двух триггеров, элемента 2И, одновибратора и двух концевых выключателей, причем выход фотодатчика подключен к первому входу усилителя сигнала фотодатчика, выход которого подключен к входу регулирующего потенциометра и к входу регулятора тока накала, выход ко(Л торого подключен к нагревателям, второй вход усилителя сигнала фото- датчика подключен, к выходу элемента 2И, первый вход которого подключен к выходу первого триггера, а второй вход - к выходу второго триггера, вход С первого триггера соединен с кнопкой Пуск-стоп, вход С 00 второго триггера соединен с первым со 4; концевым выключателем, который ме,ханически связан с ручкой регулирую9 щего потенциометра, вход R второго i;o триггера подключен к выходу одновибратора, вход которого подключен к второму концевому выключателю, при этом -поворотная шайба выполнена с выступами, взаимодействуюрдими с вторым концевым выключателем. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что механизм. закрепления и подачи заготовки снабжен механизмом поворота заготовки вокруг оси, выполненным в виде закрепленных на держателе заготовки .двух магнитов с ручкой.

1

Изобретение относится к производству изделий из стекла и может быть использовано в биологии и медицине.

Цель изобретения - повьш1ение качества и производительности.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - взаимное положение нагревателей и заготовки (микропипетки или микроиглы) в вертикальной (положение I и IV) и горизонтальной (положение II, III, V и VI) плоскостях в поле зрения микроскопа на фиг.. 4 - разрез Б-В на фиг. 2; на фиг. 5 - вид В на фиг.2; на фиг. 6 - узел I на фиг, 2} на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 2, на фиг. 8 - функциональная схема узла регулирования заданной степени накала нагревателей.

Устройство для изготовления стеклянных микроинструментов содержит корпус 1 с днищем 2, механизм 3 вытягивания стеклянной заготовки (вытягивания микропипетки), червячный механизм 4 поворота заготовки с жестко закрепленным на нем механизмом 5 закрепления и .подачи заготовки с механизмом 6 поворота заготовки вокруг оси, механизм 7 микроподачи, микроскоп 8 с трехкоординатным столиком 9 блок 10 нагрева и отрезания заготовки, осветитель 11 проходящего света и осветитель отраженного света (не показан)« Внутри корпуса 1 размещены плата управления исполнительными эле.ментами блока нагрева и отрезания заготовки и питаюпщй.трансформатор (не показаны).

Шток 12 (фиг. 1) механизма 3 вытягивания стеклянной заготовки имеет зажимное устройство для закрепления в нем нижнего конца заготовки во

время ее вытяжки и для закрепления зеркала 13, которое устанавливается неподвижно ниже рабочей зоны под углом 45 к оптической оси микроскопа (при нижнем положении штока 12

Червячный механизм 4 поворота (фиг. 2) заготовки (микропипетки, микроиглы) содержит червячное колесо 14, установленное на подшипниках 15 основания 16, к которым прижато подпружиненными подшипниками 17 и червяк 18. Механизм отвода червяка 18 из зацепления с червячным колесом 14 выполнен на опорах, одна из которых (опора 19) имеет возможность поворота вокруг оси 20, а другая выполнена в виде ползуна 21, имеющего возможность перемещения в вертикальной плоскости между неподвижными щеками 22 (фиг. 4) основания 16. На основании 16 расположен вал 23 с рычагом 24 и рукояткой 25, пружина 26 растяжения связывает рычаг 24 с ползуном 21.

Механизм 5 закрепления и подачи (фиг. 2) заготовки в зону нагрева содержит реечно-винтовой механизм (не показан) управляемьм соосными ручками 27 и 28 для перемещения держателя 29 заготовки по двум направлением (вверх-вниз и вправо-влево) . I

Узел регулирования заданной степени накала нагревателей (фиг. 8) содержит фотодатчик 30 усилитель 31 сигнала фотодатчика , два триггера 32 и 33 (первьш и второй), элемент 2И 34, одновибратор 35, регулятор 36 тока нанала, регулирукяций потенциометр 37 и два концевых выключателя 38 и 39. . Выход фотодатчика 30 подключен к первому входу усилителя 31 сигнала фотодатчика, выход которого подключен к входу регулирующего потенциометра 37 и к входу регулятора 36 тока накала. Второй вход усилителя сигнала фотодатчика подключен к выходу элемента 2И 34, первый вход которого подключен к выходу первого триггера 32, а второй вход - к выходу второго триггера 33. Вход С первого триггера 32 соединен с кнопкой 40 Пуск-стоп, а вход С второго триггера 33 соединен с первым концевым выключателем 38, связанным механически с ручкой регулирующего потен диоментра 37, Вход R второго триггера 33 подклю чен к выходу одновибратора 35, вход которого подключен к второму концевому выключателю 39, срабатывающему при повороте поворотной шайбы 41, имеющей отверстия 42. Механизм 6 поворота заготовки вок руг оси содержит гайку 43 (фиг. 7) и резиновую втулку 44 для жесткого крепления заготовки во втулке 45, имеющей постоянньй магнит 46. Другой постоянный магнит 47 жестко связан с ручкой 48. Втулка 45 установлена в ручке 48 с возможностью поворота. Механизм 7 микроподачи (фиг. 2) служит для перемещения блока 10 нагр ва и отрезания заготовки по двум нап равлениям в вертикальной плоскости и жестко крепится к вертикальной нап равляющей 49. Последняя установлена на щариках 50 в горизонтальной направляющей 51, которая установлена в шариковых направляющих 52 корпуса 1 Для осуществления микроподачи слу жат сдвоенные ручки 53, вынесенные на боковые стороны устройства, приводящие винтовые и цилиндрические зу чатые передачи (не показаны). Блок 10 нагрева и отрезания (фиг. 2) заготовки имеет пять нагрев телей 54 (фиг. 5) и одно обрезное устройство 55, закрепленные в держа- телях 56, вставляемых в цанговые зажимы 57 штоков 58. Подача очередного нагревателя 54 в зону нагрева происходит при вращении ручки 59 со штоками 58 и 60. При этом поворачивается поворотная шайба 41 и очередной шток 58, расположенньм в одном из отверстий 42, поворачиваясь вместе с поворотной шайбой 41, одновременно перемещается в зону нагрева, посколь ку поворачивается ручка 59. Блок 10 нагрева и отрезания имеет направляющую 61 типа ласточкин хвост, на которой вдоль оптической оси может перемещаться кронштейн 62 с закрепленными на нем ручкой 59 и шайбой 41. На кронштейне 62 закреплен фотодачтик 30 инфракрасного излучения. Наружная поверхность поворотной шайбы 41 вьшолнена в виде кулачка 63 (фиг. 5) с шестью выступами 64, воздействующими на второй концевой выключатель 39. Механизм продольного перемещения нагревателя относительно микроинструмента выполнен следующим образом. На конце штока 58 (фиг. 6) нарезана резьба и установлена гайка 65 передним торцом воздействующая при вращении на держатель 56 нагревателя 54, который перемещается в цанговом зажиме 57 штока. Наличие такой винтовой пары позволяет выставить все нагреватели 54 относительно кончика заготовки в поле зрения микроскопа 8перед началом ковки наодинаковом расстоянии. Трехкоординатное перемещение мик-, роскопд 8 обеспечивается трехкоординатным столиком 9, содержащим реечные и винтовые передачи (не показаны) , при вращении ручек 66-68. Кронштейн 69, расположенный под углом 20-30 к оптической оси микроскопа, служит дпя установки на нем, например, с помощью направляющих 70 типа ласточкин хвост кронштейна 71 с держателем 29 заготовки микропипетки и микропипеткой, чтобы иметь возможность обработки торца кончика микропипеткипри визуальном контроле под микроскопом. Ручка 72 служит для перемещения блока 10 нагрева и отрезания с нагревателями 54 вдоль оптической оси микроскопа. Устройство работает следуншщм образом. Заготовку 73 (стеклянная трубка) верхней частью устанавливают в механизме 5 закрепления и подачи .заготовки, а нижней частью - в штоке 12 механизма 3 вытягивания стеклянной заготовки. Включением тумблера СЕТЬ подают напряжение на один из нагревателей 54, имеющий спиральную фор- му, и осветитель 11, заготовка 73 под действием веса штока 12 в месте разогрева начинает медленно растягиваться и при достижении заданной длины кончика производят резкий рывок нижней части заготовки 73 с помощью электромагнитного устройства (не показано). Из одной заготовки получают две заготовки микропипетки с оттянутыми кончиками. Нижнюю заго товку убирают, а на ее место устанавливают зеркало 13. С помощью ручек 66-68 наводят микроскоп 8 на кончик микропипеток так, что он находится в центре его поля зрения. Вводят поочередно нагреватели 54 в зону нагрева, вращением гаек 65 што ков 58 вводят их и обрезное устройство 55 в поле зрения микроскопа, а затем устанавливают каждый на нуж ном расстоянии от кончика заготовки микропипетки. Поворотом ручки 59 вводят в поле зрения микроскопа выбранный нагрева тель (положение I, фиг. 3). Опуская микроскоп вращением ручки 66 наводят его на зеркало 13 и видят полож ние нагревателя и кончика заготовки микропипетки (положение II, фиг. 3) Вращением ручки 72 перемещают нагреватель в положение III (фиг. 3 При горизонтальном положении заготовки микропипетки взаимное похгожение нагревателя и заготовки микропи петки в вертикальной плоскости соот ветствует положению IV, в горизонтальной плоскости - положению V, после корректировки ручкой 72 - пол йсению VI. Грубый поворот заготовки мшсропи петки осуществляют вращением червяч ного колеса 14 вручную при выведенн посредством рухоятки 25 червяка 18 из зацепления, при этом пружина 26 растяжения расслаблена. Для осуществления точного поворота заготовки микропипетки червяк вводят в зацепление с червячньп.: колесом 14, для чего поворачивают рукоятку 25 с рычагом 24 в крайнее правое положение (фиг. 2). При этом пружина 26, пройдя мертвую точку .(ось вала 23), растягивается и подж мает ползун 21 с червяком 18 к червячному колесу 14, обеспечивая беззазорное зацепление. . Узел регулирования заданной степени накала нагревателей (цветовой температуры) работает следующим образом. При включении напряжения питания на вход R первого триггера 32 пода- ; ется установочный импульс, устанавливающий его выход в нулевое состояние. Далее оператор вводит в зону заготовки микропипетки один из нагревателей 54 при повороте поворотной шайбы 41 (фиг. 5), что приводит к срабатыванию второго концевого выключателя 39. При этом на выходе одновибратора 35 формируется установочньш импульс, поступающий на вход R второго триггера 33, устанавливающий его выход также в нулевое состояние. На входах элемента 2И 34 при этом присутствуют нулевые сигналы, на Bbfходе при этом имеется также нулевой сигнал, запрещающий работу регулятора 36 тока накала. Для установки тока накала нагревателя 54 оператор нажимает кнопку 40 Пуск-стоп, подключенную к входу С первого триггера 32, устанавливая на его выходе единичньй сигнал, а затем с помощью регулирующего потенциометра 37, вал которого механически связан с первым концевым выключателем 38, выводит его в крайнее левое положение, которое соответствует минимальному значению тока нагревателя 54. При этом срабатывает первый концевой выключатель 38, связанный с входом С второго триггера 33, выход которого устанавливается при этом в единичное состояние. Выход элемента 2И 34 меняет свое состояние с нулевого на единичное, разрешая работу регулятора 36 тока накала, при. которой сигнал обратной связи от фотодатчика 30 поступает на вход регулятора 36 тока накала через усилитель 31 сигнала фотодатчика. Сигнал обратной связи на входе регулятора 36 тока накала вычитается из сигнала уставки. При изменении степени накала нагревателя 54 вызванном, например, изменением скорости воздушного потока фотодатчик 30 вырабатывает измененный по сравнению с первоначальным сигнал, этот сигнал усиливается усилителем 31 сигнала фотодатчика и поступает нА вход регулятора 36 тока накала, что приводит к изменению тока накала на величину, пропорциональную изменению яркости нагревателя 54, в результате чего цветовая

7

температура нагревателя 54 остается постоянной.

Вращая ручку регулирующего потенциометра 37 вправо, оператор устанавливает требуемую степень накала нагревателя 54. Таким образом, при включении устройства или смене нагревателя 54 установка тока возможна лишь после вывода ручки регулирующего потенциометра 37 в крайнее левое положение, т.е. плавно от минимальной степени нагрева до требуемой, что исключает возможность поломки изготавливаемого микроинструмента, которая возникает в случае броска тока при произвольном положении ручки регулирующего потенциометра 37 или смене нагревателя 54, вызывающего значительную механическую его деформацию (удлинение) в момент включения. При изготовлении однотипных микроинструментов без смены нагревателя 54 и степени нагрева оператор при смене заготовок использует лишь кнопку 40 Пускстоп, обеспечивающую включение и выключение заданного тока нагревателя. Наличие обратной связи в цепи регулятора тока накала обеспечивает постоянство цветовой температуры (накала) нагревателя при изменении условий эксплуатации (наличие воздушных потоков, изменение сетевого напряжения и др,).и его линейные размеры в процессе ковки, особенно при ковке микроинструментов, когда рабочим движением является прецизионньш поворот заготовки. Кроме того, поддержание постоянной степени накала обеспечивает равномерное местное освещение рабочего поля нагревателем, что имеет место в процессе подготовки устройства к

834698

работе при определении и корректировке взаимного положения нагревателя в вертикальной и горизонтальной плоскостях

5 Ковку микроинструмента производят перемещением одного из нагревателей, введенных в рабочую зону, относительно кончика заготовки микропипетки, вращением сдвоенных ручек 53,

10 Нагреватель нужной конфигурации заранее устанавливают в держатель 56 (фиг, 6) и вводят в рабочую зону поворотом ручки 59,

При необходимости исправления

15 кривизны кончика заготовки микропипетки последнюю поворачивают ручкой 48 (фиг, 7), чтобы кривизна была в плоскости, перпендикулярной оптической оси микроскопа, и, манипулируя сдвоенными ручками 53, при включенном нагревателе вьшрямляют кончик заготовки микропипетки, При изготовлении некоторых мик-. роинструментов, например микропри25 coca, требующих обработки торца кончика заготовки микропийетки, держатель 29 заготовки микропипетки устанавливают в кронштейн 69 и в проходящем свете наблюдают за обработкой

30 торца.

При изготовлении микропетель и микрокрючков целесообразно осуществлять прецизионный поворот заготовки микропипетки вращением червяка 18,

- Для этого поворотом рукоятки 25 вводят его в зацепление с червячным колесом 14,

Пружина 26 растяжения (при положеп НИИ рычага 24 - правое) ликвидирует зазоры в зацеплении, что способствует осуществлению безлюфтового поворота заготовки .микропипетки.

1 39 { Ч

в

5(5152

(Риг.1 В ид А

/4

J

фиг. 2

Кончик MVHponunemHu

Нагре8атеаь

Ж

0

Ж

Нончик микропипетки

Фиг.6 Г-Г (put.в XI