Устройство для изготовления стеклянных микроинструментов

(54 С 03 В 23/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ йай .3 ФФЭу(Ъу (. ;", гУ0 ПИСДНИК ИЗОБРКТВниЯН АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторскоебюро биологического приборостроенияАН СССР(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ МИКРОИНСТРУМЕНТОВ,содержащее механизм закрепления иподачи заготовки с держателем заготовки, червячный механизм поворотазаготовки, микроскоп, установленныйна трехкоординатном столике, блок.нагрева и отрезания заготовки с поворотной шайбой с отверстиями спроходящими через них обрезным приспособлением и нагревателями, закрепленными в держателях, вставляемыхв цанговые зажимы штоков, а также.фотодатчик, регулирующий потенциометр, регулятор тока накала и кнопку "Пуск-стоп", о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества и производительности, оноснабжено зеркалом, установленным подоуглом 45 к оптической оси микроскопа, узлом регулирования заданнойстепени накала нагревателей и механизмом отвода червяка из зацепленияс червячным колесом, при этом последний выполнен в виде опор червяка,одна из которых поворотная вокругоси, а другая выполнена 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 2 И, одновибратора и двух концевых выключателей, причем выход фотодатчика подключен к первому входу усилителя сигнала фотодатчика, выход которого подключен к входуС регулирующего потенциометра и к вхо- щ ду регулятора тока накала, выход которого подключен к нагревателям, второй вход усилителя сигнала фото- С датчика подключен. к выходу элемента 2 И, первый вход которого подклю- Я чен к выходу первого триггера, а второй вход - к выходу второго триггера, вход С первого триггера соединен с кнопкой "Пуск-стоп", вход С второго триггера соединен с первым концевым выключателем, который ме,ханически связан с ручкой регулирующего потенциометра, вход К второго триггера подключен к выходу одновиб- ФО ратора, вход которого подключен к второму концевому выключателю, при этом .поворотная шайба выполнена с выступами, взаимодействующими с вторым концевымвыключателем.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что механизм . закрепления и подачи заготовки снабжен механизмом поворота заготовки вокруг оси, выполненным в виде закрепленных на держателе заготовки ,двух магнитов с ручкой,1183469 3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабже но установленным на червячном колесе под углом к оптичес - кой оси микроскопа кронштейном для установки держателя заготовки. 1Изобретение относится к производству изделий из стекла и может быть использовано в биологии и медицине.Цель изобретения - повышение качества и производительност 5На 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 1 и 17) и горизонтальной (положение 11, 111, Ч и Ч 1) плоскостях в поле зрения микроскопа, на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2," на фиг. 5 - вид В на фиг.2, :15 на фиг. 6 - узел 1 на фиг, 2, на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 2," на фиг, 8 " функциональная схема узла регулирования заданной степени накала нагревателей, 20Устройство для изготовления стеклянных микроинструментов содержит корпус 1 с днищем 2, механизм 3 вытягивания стеклянной заготовки (вытягивания микропипетки), червячный меха низм 4 поворота заготовки с жестко закрепленным на нем механизмом 5. закрепления и,подачи заготовки с механизмом 6 поворота заготовки вокруг оси, механизм 7 микроподачи, микро- З 0 скоп 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 элементами блока нагрева и отрезания заготовки и питающий трансформатор (не показаны). Шток 12 (фиг. 1) механизма 3 вытягивания стеклянной заготовки имеетзажимное устройство для закрепленияв нем нижнего конца заготовки во 4, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый нагреватель снабжен механизмом продольного перемещения, выполненным в виде гайки, взаимодействующей торцом с держателем нагревателя, а посредством резьбового соединения - со штоком. время ее вытяжки и для закреплениязеркала 13, которое устанавливается неподвижно ниже рабочей зоны подуглом 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 17и червяк 18. Механизм отвода червяка 18 иэ зацепления с червячным колесом 14 выполнен на опорах, однаиз которых (опора 19) имеет возможность поворота вокруг оси 20, а другая выполнена в виде ползуна 21,имеющего возможность перемещенияв 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(не показан) управляемый сооснымиручками 27 и 28 для перемещениядержателя 29 заготовки по двум направлением (вверх-вниэ и вправо-влево).Узел регулирования заданной степени накала нагревателей (фиг. 8)содержит фотодатчик 30 усилитель 31сигнала фотодатчика , два триггера 32 и 33 (первый и второй), элемент 2 И 34, одновибратор 35, регулятор 36 тока канала, регулирующийпотенциометр 37 и два концевых выключателя 38 и 39,Выход фотодатчика 30 подключенк первому входу усилителя 31 сигнала3 11834фотодатчика, выход которого подключен к входу регулирующего потенциометра 37 и к входу регулятора 36тока накала. Второй вход усилителясигнала фотодатчика подключен к выходу элемента 2 И 34, первый вход которого подключен к выходу первоготриггера 32, а второй вход - к выходу второго триггера 33. Вход Спервого триггера 32 соединен с кнопкой 40 "Пуск-стоп", а вход С второготриггера 33 соединен с первым концевым выключателем 38, связанным механически с ручкой регулирующего потенциоментра 37. 15Вход К второго триггера 33 подключен к выходу одновибратора 35, входкоторого подключен к второму концевому выключателю 39, срабатывающемупри повороте поворотной шайбы 41,имеющей отверстия 42,Механизм 6 поворота заготовки вок.руг оси содержит гайку 43 (фиг, 7)и резиновую втулку 44 для жесткогокрепления заготовки во втулке 45,имеющей постоянный магнит 46. Дру гой постоянный магнит 47 жестко связан с ручкой 48. Втулка 45 установлена в ручке 48 с возможностью поворота,Механизм 7 микроподачи (фиг. 2)30служит для перемещения блока 10 нагре.ва и отрезания заготовки по двум направлениям в вертикальной плоскостии жестко крепится к вертикальной направляющей 49. Последняя установлена З 5на шариках 50 в горизонтальной направляющей 51, которая установлена вшариковых направляющих 52 корпуса 1.ФДля осуществления микроподачи служат сдвоенные ручки 53, вынесенныена боковые стороны устройства, приводящие винтовые и цилиндрические зубчатые передачи (не показаны).Блок 10 нагрева и отрезания 45(фиг. 2) заготовки имеет пять нагревателей 54 (фиг. 5) и одно обрезноеустройство 55, закрепленные в держателях 56, вставляемых в цанговые зажимы 57 штоков 58. Подача очередного 50нагревателя 54 в зону нагрева происходит при вращении ручки 59 со штоками 58 и 60. При этом поворачивается поворотная шайба 41 и очереднойшток 58, расположенный в одном из 55отверстий 42, поворачиваясь вместес поворотной шайбой 41, одновременноперемещается в зону нагрева, поскольб 9 4ку поворачивается ручка 59, Блок 10нагрева 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 закрепленфотодачтик 30 инфракрасного излучения, Наружная поверхность поворотнойшайбы 41 выполнена в виде кулачка 63 (фиг. 5) с шестью выступами 64,воздействующими на второй концевойвыключатель 39,Механизм продольного перемещениянагревателя 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 ноле зрения микроскопа 8перед началом ковки на одинаковомрасстоянии,Трехкоординатное перемещение микроскопа 8 обеспечивается трехкоординатным столиком 9, содержащим рееч-ные и винтовые передачи (не показаны), при вращении ручек 66-68.1 ронштейн 69, расположенный подуглом 20-30 о к оптической оси микроскопа, служит для установки нанем, например, с помощью направляющих 70 типа ласточкин хвост кронштейна 71 с держателем 29 заготовкимикропипетки и микропипеткой, чтобыиметь возможность обработки торцакончика микропипеткипри визуальномконтроле под микроскопом.Ручка 72 служит для перемещенияблока 10 нагрева и отрезания с нагревателями 54 вдоль оптической осимикроскопа.Устройство работает следующимобразом,Заготовку 73 (стеклянная трубка)верхней частью устанавливают в механизме 5 закрепления и подачи .заготовки, а нижней частью - в штоке 12механизма 3 вытягивания стекляннойзаготовки. Включением тумблера СЕТЬподают напряжение на один из нагревателей 54, имеющий спиральную форму, и осветитель 11, заготовка 73под действием веса штока 12 в местеразогрева начинает медленно растяги 1183469ваться и при достижении заданнойдлины кончика производят резкий рывок нижней части заготовки 73 с помощью электромагнитного устройства(не показано). Из одной заготовкиполучают две заготовки микропипеткис оттянутыми кончиками. Нижнюю заготовку убирают, а на ее место устанавливают зеркало 13. С помощью ручек 66-68 наводят микроскоп 8 накончик микропипеток так, что он находится в центре его поля зрения.Вводят поочередно нагреватели 54 взону нагрева, вращением гаек 65 штоков 58 вводят их и обрезное устройство 55 в поле зрения микроскопа,а затем устанавливают каждый на. нужном расстоянии от кончика заготовкимикропипетки. 20Поворотом ручки 59 вводят в полезрения микроскопа выбранный нагреватель (положение Е, фиг. 3). Опускаямикроскоп вращением ручки 66 наводят его на зеркало 13 и видят положение нагревателя и кончика заготовкимикропипетки (положение 11, фиг, 3).Вращением ручки 72 перемещаютнагреватель в положение 111 (фиг, 3),При горизонтальном положении заготовки микропипетки взаимное положение нагревателя и заготовки микропипетки в вертикальной плоскости соответствует положению 1 Ч, в горизонтальной плоскости - положению Ч, 35после корректировки ручкой 72 - полокению Ч 1.Грубый поворот заготовки микропипетки осуществляют вращением червячного колеса 14 вручную при выведенном40посредством рукоятки 25 червяка 18из зацепления, при этом пружина 26растяжения расслаблена,Для осуществления точного поворота заготовки микропипетки червяк 1845вводят в зацепление с червячньв. колесом 14, для чего поворачивают рукоятку 25 с рычагом 24 в крайнееправое положение (фиг. 2). При этомпружина 26 пройдя мертвую точкуФ50,(ось вала 23), растягивается и поджи.мает ползун 21 с червяком 18 к чер- .вячному колесу 14, обеспечивая беззазорное зацепление. Узел регулирования заданной.сте пени накала нагревателей (цветовой температуры) работает следующим образом,При включении напряжения питания на вход К 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 установочный импульс, поступающий на вход К второго триггера 33, устанавливающий его выход также в "нулевое" состояние. На входах элемента 2 И 34 при этом присутствуют нулевые сигналы, на вы- ходе 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 единичный сигнал, а затем с помощью регулирующего потенциометра 37, вал которогомеханически 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 2 И 34 меняет свое состояниес 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 нагрева теля 54, в результате чего цветовая7 11температура нагревателя 54 остаетсяпостоянной,Вращая ручку регулирующего потенциометра 37 вправо, оператор устанавливает требуемую степень накаланагревателя 54. Таким образом, привключении устройства или смене нагревателя 54 установка тока возможна лишь после вывода ручки регулирующего потенциометра 37 в крайнеелевое положение, т.е. плавно от минимальной степени нагрева до требуемой, что исключает возможность поломки изготавливаемого микроинструмента, которая возникает в случаеброска тока при произвольном положении ручки регулирующего потенциометра 37 или смене нагревателя 54,вызывающего значительную механическую его деформацию (удлинение) вмомент включения, При изготовленииоднотипных микроинструментов безсмены нагревателя 54 и степени нагрева оператор при смене заготовокиспользует лишь кнопку 40 "Пускстоп", обеспечивающую включение ивыключение заданного тока нагревателя. Наличие обратной связи в цепи регулятора тока накала обеспечивает постоянство цветовой температуры (накала) нагревателя при изменении условий эксплуатации (наличиевоздушных потоков, изменение сетевого напряжения и др.) и его линейные размеры в процессе ковки, особенно при ковке микроинструментов,когда рабочим движением являетсяпрецизионный поворот заготовки, Кроме того, поддержание постояннойстепени накала обеспечивает равномерное местное освещение рабочегополя нагревателем, что имеет местов процессе подготовки устройства к 83469работе при определении и корректировке взаимного положения нагревателя в вертикальной и горизонтальнойплоскостях.5 Ковку микроинструмента производятперемещением 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 исправления15 кривизны кончика заготовки микропипетки последнюю поворачивают ручкой 48 (фиг, 1), чтобы кривизна была в плоскости, перпендикулярной оптической оси микроскопа, и, мани 20 пулируя сдвоенными ручками 53, привключенном нагревателе выпрямпяюткончик заготовки микропипетки.При изготовлении некоторых микроинструментов, например микропри 25 соса, требующих обработки торца кончика заготовки микропийетки, держатель 29 заготовки микронипетки устанавливают в кронштейн 69 и в проходящем свете наблюдают за обработкой30 торцафПри изготовлении микропетель имикрокрючков целесообразно осуществлять прецизионный поворот заготовкимикропипетки вращением червяка 18.ДлЯ этого поворотом РукОЯтки 25 вводят его в зацепление с червячнымколесом 14.Пружина 26 растяжения (при положе нии рычага 24 - правое) ликвидируетзазоры в зацеплении, что способствует осуществлению безлюфтового поворота заготовки .микропипетки.