Mikromanipulator

[Werner]

Wirklich spielfreie Lager sind gekreuzte Blattfedern. Eine spielfreie Linearführung geht auch mit 4 parallel montierten Blattfedern. Es gibt erstaunliche Konstruktionen (Stichwort: Maschinenelemente). Heutzutage wird das bei dünnen Blechen komplett aus einem Stück gelasert und aus dickeren Blechen mit Schleifpulver in einem Hochdruck-Wasserstrahl geschnitten (Wasserstrahl-Schneiden).
Sehr große Übersetzungen bekommt man auch mit Reibrad-Getrieben (dünne Achse an große Scheibe gedrückt, ganz oder Teile davon). Damit wurden früher Beugungsgitter geritzt.

Gruß - Werner

[Michael K.]

Hallo zusammen,


Vielen Dank für die Infos, hätte nicht gedacht das es auch in Präzisionsmaschinen einfache Kugeln als Lagerung verbaut werden. Demzufolge werde ich die Variante nutzen. Ein dünnes Stahlblech ist eingelgt.

Die Idee mit den Blattfedern als Linearführung für kurze Wege ist so genial wie einfach ;-). In meinem
Fall sind es ja nur wenige maximal wenige mm.
Man lernt hier nie aus!

Gruss
Michael

[smashIt]

solche lagerunden mit kugeln zwischen 2 taschen findet man auch bei den bildstabilisatoren in der fotografie.
deswegen kann es passieren, dass nach einem sturz die kugeln innen herumpurzeln

[ManK]

ja, eine Googlesuche nach Bildern "Festkörpergelenke" bringt viele neue Ideen, die ich/man so nicht auf dem Schirm hat.
Andere Bonderhersteller nutzen z.B. sowas ähnliches:
https://www.riverhawk.de/WebRoot/Store20/Shops/80995096/MediaGallery/Bilder_Unterkategorien/Linearfederfuehrung_zwei_Fuesse.jpg

[Werner]

Bei Kugeln beachten:
Es gibt sie wie auch die Lager in verschiedenen Genauigkeitsklassen, Durchmesser- und Kugelform-Genauigkeit. Seinerzeit waren 0,1µm (100 nm) die unterste Liefergrenze.
Bei den Kugeln für die Stehachse eines Theodoliten bin ich wegen der Verwendung normaler Kugellagerkugeln mal ganz schön reingefallen: Beim Drehen eierte das Bild im Fernrohr deutlich. Erst nach Einbau engtolerierter neuer Kugeln war das in Ordnung.
Beim Mikroskop-Objektivrevolver ist das vermutlich nicht so kritisch.

Gruß - Werner

[Michael K.]

Hallo zusammen,


Ich habe den Mikromanipulator nochmal verbessert.

1.) Ein "Kugellager" wurde unter die senkrechte Führungsstange des Werkzeughalters angebracht.
    So wird das Gewicht, bzw. die Kräfte nach unten angeleitet, das schont auch das obere Linearlager.
    Auch ein freies Schwingen wird verhintert.
    Die Idee von Werner mit Blattfedern als Linearführung werde ich beim nächsten Bau aufgreifen!

2.) Den ersten Werkzeughalter habe ich durch einen komplett neuen ersetzt. Dieser hat jetzt eine
    Linearführung mit Achsen Klemmung, zu besseren und ruckelfreien Einstellung Grundhöhe des Halters. 
    So lässt sich der MMP sowohl für das Stereomikroskop als auch für das normale Mikroskop verwenden.
    Weiterhin habe ich eine Mikrometerschraube zur Feineinstellung der Werkzeughöhe (Legeborste)
    verbaut. So lässt sich die Legeborste sehr genau auf Höhe einstellen.
    Den Legborstenhalter habe ich noch mit einem Kugelkopf versehen. Die Kugelklemmung selbst wurde
    mittels 3D Druck realisiert. Der Halter lässt sich locker in jede Position bewegen und
    feststellen.
    Ein Bild das das "Innenleben" zeigt habe ich beigefügt.

3.) Den Handhebel habe ich weiter in die Mitte versetzt, die Option hatte ich mir schon bei der
    Planung offen gelassen.


Die Feineinstellung des maximalen Bewegungsweges; das Teil an dem rechteckigem Rohr;  braucht man nicht, es reicht da auch eine einfache verstellung. Ich habe es nur geplant und verbaut weil das Teil
vorhanden war und ich nicht wusste wie fein man damit arbeiten kann. Die feinste Einsellung brauche ichdefinitiv nicht.
D.h der nächste Manipulator wird ohne das Teil gebaut, ansonsten bleibt es bei dem jetzigem Aufbau.

Was das anheben bzw. absenken der Legeborste bei aufgenommener Diatomee angeht, kam Kollege Zufall
ins Spiel, unter der; jetzt neuen Aluminiumplatte; war wohl ein Stück dünner Draht. Beim herum probieren des Manipulators unterm Stereomikroskop, bin ich mit dem kleinen Finger auf die Grundplatte  (neben dem Vierkantrohr) gekommen. In dem Moment hob sich die Borste mit der Diatomee etwas vom OT ab, genau so wie man es vom Legen mit der Hand kennt. Oh dachte ich, genau so wie ich es brauche... Also beim Aussuchen einer Diatomee, drückt man mit dem kleinen Finger auf die Platte, verschiebt den OT mit dem eigenlichen Legebild, lässt den kleinen Finger los, und senkt somit die Borste mit der Diatomee ab. Nun kann man diese mit dem Handhebel verschieben und positionieren.
Der Draht selber lag etwa in der Mitte unter der Platte. Diese hatte wohl Gewicht nach vorne und durch drücken mit dem Finger verlagert man das Gewicht nach hinten.
Das Prinzip kann man ja durch 2 kleine Schrauben realisieren die etwa in der Mittellinie in der Platte angebracht werden.



Gruss
Michael

[Wutsdorff Peter]

Hier meine  Meinung als Ingenieur:
Kreuzfedergelenke: in Vakuum (Raumfahrt) verschweißten die Zapfenlager der Meßinstr.. >>> Kreuzfedergelenke.
Wichtig ist, daß der Mittelpunkt nicht allzusehr auswandert.
cf. Murasch P.: Kreuzfedergelenke, Diss. TU-berlin 1970.
Kugellagerung (KL): Für Linearbewegungen: Kugelumlaufspindeln. cf. Spieß,D Kugelumlaufspindeln, Diss. TU-BErlin,1970.
Wichtig bei allen K.Lagerungen bei weitgehend stat. Belastg.: die Bewegung muß mind. größer als ein Überrollweg der Kugel sein. Deshalb kleine Kugeln. Sonst ensteht immer ein bleibender Eindruck.
Man hatte Geschütztürme bei Kriegsschiffen kugelgelagert. Das ging aber nicht auf Dauer.
Weiter: Je nach Belastung entsteht eine sog. Bohrreibg., die einen geringen  Verlust bewirkt.
M.W. sind sog. homokinetische Gelenkwellen kugelgelaget.
cf.  Moser, W., Hom.kin.Gelnkwellen, Diss. TU-Belin 1971
Das sind alles Arbeiten, die am Maschinenelemente-Lehrstuhl der TU-berlin entstanden sind.
Gruß Peter 


 
 
 

[smashIt]

bei dem ganzen aufwand frage ich mich langsam, ob nicht ein arduino, 3 steppermotore und ein joystick einfacher gewesen wären

[Michael K.]

Hallo Chris,

Wie du sicherlich mitbekommen hast, war die Vorlage der Manipulator von Leica. Ich will ja das die Handbewegung unmittelbar ohne Verzögerung auf die Legeborste übertragen wird.
Bei den Manipulatoren die mittels Hydraulik funktionieren, ist die Bewegung ebenfalls verzögerungsfrei.
Bei Steppern muss man Rampen fahren, damit die sanft anlaufen und das bei jeder weiteren Handbewegung.
Mit der Drehgeschwindigkeit verhält es sich ähnlich. Das brauch etwas Zeit.
Wenn ich einen mit Steppern baue, würde ich keinen Joystick nehmen, sondern Drehgeber, für jede Achse einen. Die haben im inneren einen Lichtschranke und ein in vielen Sektionen unterbrochenes Rad. Bei jeder kleinen Drehung wird ein Impuls ausgelöst der wiederum ein Schritt des Steppers auslösen kann.
Bei Joysticks; wenn es die mit 8 oder mehr Tastern im inneren sind; kann man nur eine Geschwindigkeit
fahren. Anders sieht es aus wenn man Joysticks verwendet die im Innern Wiederstandsbahnen; ähnlich eines Potis; haben. 
Der mechanische Bauaufwand mag u U. geringer sein, aber dann hat man ein weiteres Gehäuse, Kabel und den Joystick auf den Tisch stehen, da geht Platz verloren.
Es mag alles seine Vor- und Nachteile haben


Gruss
Michael

[ManK]

der Arduino tut auch nix gscheids ohne entsprechende Mechanik. Und ein 3-Achsen Joystick könnte auch eine Herausforderung sein.

[rlu]

Hallo Michael,

das sieht echt aufwendig und edel aus mit der schwarzen Steinplatte.

Ich überlege gerade, wie das funktioniert.
Die lange Stange ist unten gelagert und wird oben über den Mechanismus rechts von der langen Stange nach vorne/hinten und links/rechts manipuliert.
Man könnte also den Joystick und den Mechanismus weglassen und nur die Stange oben bewegen?

Der Halter unten für die Nadel kann über die Mikrometerschraube und grob über eine Inbusschraube in der Höhe verstellt werden?
Ansonsten gibt es links keine Übersetzung?

Ich glaube, ich liege falsch...die Stange bewegt sich nicht  ?

Liebe Grüße
Rudolf

[Siegfried]

Hallo Michael
Du Kannst was, meine Anerkennung. Bin gespannt auf die Legepräparate, welche damit bestimmt entstehen werden.
  Gruß von Siegfried

[smashIt]

Bei Steppern muss man Rampen fahren, damit die sanft anlaufen und das bei jeder weiteren Handbewegung.
Mit der Drehgeschwindigkeit verhält es sich ähnlich. Das brauch etwas Zeit.

da malst du viel zu schwarz.
mit steppern haben z.b. olympus und casio die bildstabilisatoren in ihren kompaktkameras gemacht.
die sprechen schnell genug an, um dein gezittere auszugleichen.

Und ein 3-Achsen Joystick könnte auch eine Herausforderung sein.

es gibt auch solche dinger mit 6 achsen: (übrigens eine DLR-erfindung )

[Michael K.]

Hallo zusammen

@ Rudolf,

Die Steinplatte habe ich nur fürs Foto genommen, das beige Teil ist die Grundplatte aus Alu.
Man könnte den Mechanismus oben weg lassen aber dann hat man die selbe Bewegung wie wenn man direkt
mit Hand legt. Der Mechanismus untersetzt ja die Handbewegung, das ist ja der Sinn eines Mikromanipulators.
Ein paar Antworten vorher hatte ich ein Schaubild eingestellt, welches die Funktion erklärt.
Die Höhe der Nadel wird nur über die Mikrometerschraube eingestellt. Im innern ist eine starke Feder die nach oben drückt.

@ smashIt
bei dem gezeigten Joystick muss man glaube die Achsen nach einander anwählen und erst dann durch drehen bewegen oder ?


@ Siegfried,
Ja, jetzt werden Präparate gelegt, bin selber gespannt wie es läuft.


Gruss
Michael

[rlu]

Hallo Michael,

ok jetzt ist es klar.
Aber bei deinem stop motion gif, hast du die Manipulation vmtl. direkt vorgenommen und
sie kommt nicht über den Joystick und der linken Stange zum besseren zeigen.
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?msg=351969
* MP-neu-Kugelkopf-Bewegung.gif

Zuvor sieht man die Bewegung von dem Stab und dem Joystick simultan.
* Mikromanipulator-Video-2.gif

Tolle Sache. Danke fürs Zeigen.

Liebe Grüße
Rudolf