嚙合原理在超高倍顯微鏡機(jī)械系統(tǒng)故障維修中的應(yīng)用

郝冉，柴娟

河北省中醫(yī)院 設(shè)備科，河北 石家莊 050011

嚙合原理在超高倍顯微鏡機(jī)械系統(tǒng)故障維修中的應(yīng)用

郝冉，柴娟

河北省中醫(yī)院 設(shè)備科，河北 石家莊 050011

齒輪齒條傳動(dòng)是超高倍顯微鏡機(jī)械傳動(dòng)部分的主要傳送方式。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中的齒輪齒條嚙合原理，齒輪齒條正確嚙合，超高倍顯微鏡才能正常工作。本文介紹了以齒輪齒條嚙合原理為指導(dǎo)進(jìn)行超高倍顯微鏡故障診斷維修的方法，可使故障排除簡(jiǎn)單易行。

齒輪；齒條；嚙合原理；超高倍顯微鏡；故障維修

1 超高倍顯微鏡齒輪齒條嚙合原理

超高倍顯微鏡是集機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)和多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的超高倍光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各大醫(yī)院的臨床檢驗(yàn)。超高倍顯微鏡的構(gòu)成有三部分：機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)又包括：鏡筒傳動(dòng)部分、物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)部分、載物臺(tái)、壓片夾和遮光器的轉(zhuǎn)換部分、鏡架和底座的轉(zhuǎn)動(dòng)部分等。機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)傳遞主要靠齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中帶動(dòng)齒條所在的部件作直線運(yùn)動(dòng)，使操作過程中旋鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為儀器部件的垂直、水平及沿軸向等不同方向的直線運(yùn)動(dòng)。其中鏡筒升降、載物臺(tái)升降、玻片標(biāo)本推進(jìn)器的移動(dòng)都是由齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

常見的齒輪齒條的嚙合情況如圖1所示：

圖 1 齒輪齒條嚙合圖

根據(jù)機(jī)械原理，齒輪與齒條的最佳嚙合狀態(tài)應(yīng)該是齒條的分度線與齒輪的分度圓相切[1]。這種狀態(tài)下, 運(yùn)動(dòng)傳遞平穩(wěn)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)輕松,齒條的磨損最小，傳遞效率最高，運(yùn)動(dòng)傳遞準(zhǔn)確性最高。圖2所示為圖1中中間一組斜齒齒輪齒條的嚙合結(jié)構(gòu)圖（點(diǎn)劃線為齒輪分度圓和齒條分度線，二者相切）。

圖 2 斜齒齒輪齒條嚙合結(jié)構(gòu)圖

2 故障分析與排除

超高倍顯微鏡在使用過程中，由于長(zhǎng)時(shí)間磨損、外界震動(dòng)碰撞或操作者使用習(xí)慣的影響，齒輪齒條的嚙合狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，使齒輪分度圓與齒條分度線相交或相離，導(dǎo)致這個(gè)部位發(fā)生故障，影響其正常使用?，F(xiàn)利用齒輪齒條嚙合原理，對(duì)超高倍顯微鏡使用過程中鏡筒升降、載物臺(tái)升降、玻片標(biāo)本推進(jìn)器移動(dòng)時(shí)的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，并提出解決的方法。

2.1 鏡筒升降故障

故障現(xiàn)象：主要故障是自動(dòng)下滑或升降時(shí)松緊不一。這也是各類顯微鏡經(jīng)常發(fā)生的故障之一。自動(dòng)下滑是指鏡筒、鏡臂或載物臺(tái)在靜止時(shí)，由于本身重力作用，自動(dòng)緩慢下落的現(xiàn)象。

錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)及做法：鏡筒自動(dòng)下滑，容易讓人誤以為粗調(diào)手輪軸的齒輪與鏡筒的齒條配合太松，于是在齒條下面加墊片,使齒條緊緊壓住齒輪。這樣，雖然能暫時(shí)止住下滑，但卻使齒輪和齒條處于非正常咬合狀態(tài)。這時(shí)齒條分度線與齒輪分度圓相交,齒輪和齒條的齒尖緊緊地頂住對(duì)方的齒根，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),相互間會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨削。由于一般齒條選用的材質(zhì)比齒輪材質(zhì)軟,所以齒條上的牙齒會(huì)磨損磨壞，同時(shí)產(chǎn)生許多金屬屑，阻礙運(yùn)動(dòng)傳遞的準(zhǔn)確性。如果墊得不平整，齒條變形會(huì)更厲害，會(huì)使一部分咬得緊，一部分咬得松，造成升降時(shí)松緊不一。因此在徹底搞清造成鏡筒自動(dòng)下滑的原因之前，不能盲目用墊高齒條的方法來阻止鏡筒下滑。

正確做法：解決自動(dòng)下滑的辦法是增大靜摩擦力，使之大于下滑部位本身的重力。對(duì)于像DZ-530型多媒體顯微成像儀這樣的斜筒雙目顯微鏡（軸套式結(jié)構(gòu)的顯微鏡），可加大粗調(diào)手輪和偏心軸套間的摩擦力。用兩手分別握住位于粗調(diào)手輪內(nèi)側(cè)的止滑輪，反方向用力擰緊即可。若還不能解決問題，就旋下一個(gè)粗調(diào)手輪，加一片摩擦片。手輪擰緊后，如果轉(zhuǎn)動(dòng)很費(fèi)勁，說明摩擦片太厚，可換一片薄的。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪不費(fèi)力，鏡筒可以輕松上下移動(dòng),而又不下滑時(shí)即為最佳狀態(tài)。摩擦片可用照相底片或軟塑料片自制。

特殊情況：還有一種情況，就是無論怎樣加大粗調(diào)手輪和偏心軸套間的摩擦力，仍然不能改變鏡筒的自動(dòng)下滑，這時(shí)則需要檢查齒輪與齒條嚙合狀態(tài)。因?yàn)楫?dāng)齒條的分度線與齒輪的分度圓相離時(shí)，通過調(diào)整粗調(diào)手輪的偏心軸套，無法調(diào)整齒輪與齒條的嚙合狀態(tài)，這時(shí)只能加墊片來解決。調(diào)整好齒輪與齒條嚙合狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是:轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪不費(fèi)勁,但也不空轉(zhuǎn)。調(diào)整好后,在齒輪與齒條間加一些中性潤滑脂，讓鏡筒上下移動(dòng)幾下。最后把偏心軸套上的兩只壓緊螺絲旋緊，以免轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪時(shí),偏心軸套跟著轉(zhuǎn)動(dòng),而把齒條卡死,使鏡簡(jiǎn)無法上下移動(dòng)[2]。

2.2 載物臺(tái)升降故障

載物臺(tái)升降時(shí)的故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為自動(dòng)下滑，其造成原因和排除方法與鏡筒部分相同。

2.3 玻片標(biāo)本推進(jìn)器故障

以DZ-530型多媒體顯微成像儀為例，玻片標(biāo)本推進(jìn)器（推片器）調(diào)節(jié)輪在鏡臺(tái)下面，安裝在調(diào)節(jié)輪軸上另一端的齒輪與鏡臺(tái)邊緣的齒條嚙合。旋動(dòng)調(diào)節(jié)輪，輪軸另一端齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏡臺(tái)邊緣的齒條移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整玻片坐標(biāo)位置的水平方向運(yùn)動(dòng)。這一部分由于承載力較小，所以一般不會(huì)出現(xiàn)齒輪齒條非正常嚙合狀態(tài)。

2.4 微調(diào)部分故障

微調(diào)部分最常見的故障是卡死或失效。微調(diào)部分安裝在儀器內(nèi)部，其機(jī)械零件細(xì)小、緊湊，是顯微鏡中最精細(xì)復(fù)雜的部分。所以微調(diào)部分的故障一般由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行修理[3]。

以上用嚙合原理解釋了超高倍顯微鏡機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)傳遞原理，又以嚙合原理為指導(dǎo)分析故障原因，使故障診斷簡(jiǎn)單化，故障排除方法也簡(jiǎn)單易行。儀器操作人員掌握了這些技能，就可以自己進(jìn)行故障排除，既節(jié)約了聘請(qǐng)專業(yè)維修人員的時(shí)間，又節(jié)省了費(fèi)用。

[1] 沈世德,徐光忠.機(jī)械原理[M].第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[2] 曲淑賢,崔穎,呂廣艷,等.奧林巴斯BX51系統(tǒng)顯微鏡使用中常見故障排除與日常維護(hù)[J].醫(yī)學(xué)信息,2007(7):127-128.

[3] 楊芳,劉利兵,劉芳娥,等.Nikon YS2生物顯微鏡常見故障排除及保養(yǎng)[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版),2004(2):191-192.

Application of Engagement Theory in Troubleshooting to Ultramicroscope

HAO Ran,CHAI Juan
Equipment Department,Chinese Medicine Hospital of Hebei Province,Shijiazhuang Hebei 050011,China

TG115.21+5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.08.048

1674-1633(2010)08-0115-02

2010-03-11

作者郵箱：wytxzlsq@163.com