嚙合原理在超高倍顯微鏡機械系統故障維修中的應用

郝冉，柴娟

河北省中醫院 設備科，河北 石家莊 050011

嚙合原理在超高倍顯微鏡機械系統故障維修中的應用

郝冉，柴娟

河北省中醫院 設備科，河北 石家莊 050011

齒輪齒條傳動是超高倍顯微鏡機械傳動部分的主要傳送方式。根據機械設計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進行超高倍顯微鏡故障診斷維修的方法，可使故障排除簡單易行。

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械、光學、電子學、醫學影像學和多媒體計算機技術于一體的超高倍光學顯微鏡系統，現已廣泛應用于各大醫院的臨床檢驗。超高倍顯微鏡的構成有三部分：機械系統、光學系統、圖像處理系統。機械系統又包括：鏡筒傳動部分、物鏡轉動部分、載物臺、壓片夾和遮光器的轉換部分、鏡架和底座的轉動部分等。機械系統的運動傳遞主要靠齒輪齒條傳動實現，齒輪在轉動過程中帶動齒條所在的部件作直線運動，使操作過程中旋鈕的轉動轉換為儀器部件的垂直、水平及沿軸向等不同方向的直線運動。其中鏡筒升降、載物臺升降、玻片標本推進器的移動都是由齒輪轉動帶動齒條移動實現的。

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

根據機械原理，齒輪與齒條的最佳嚙合狀態應該是齒條的分度線與齒輪的分度圓相切[1]。這種狀態下, 運動傳遞平穩，齒輪轉動輕松,齒條的磨損最小，傳遞效率最高，運動傳遞準確性最高。圖2所示為圖1中中間一組斜齒齒輪齒條的嚙合結構圖（點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構圖

2 故障分析與排除

超高倍顯微鏡在使用過程中，由于長時間磨損、外界震動碰撞或操作者使用習慣的影響，齒輪齒條的嚙合狀態會發生變化，使齒輪分度圓與齒條分度線相交或相離，導致這個部位發生故障，影響其正常使用。現利用齒輪齒條嚙合原理，對超高倍顯微鏡使用過程中鏡筒升降、載物臺升降、玻片標本推進器移動時的故障現象進行分析，并提出解決的方法。

2.1 鏡筒升降故障

故障現象：主要故障是自動下滑或升降時松緊不一。這也是各類顯微鏡經常發生的故障之一。自動下滑是指鏡筒、鏡臂或載物臺在靜止時，由于本身重力作用，自動緩慢下落的現象。

錯誤認識及做法：鏡筒自動下滑，容易讓人誤以為粗調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，雖然能暫時止住下滑，但卻使齒輪和齒條處于非正常咬合狀態。這時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方的齒根，當齒輪轉動時,相互間會產生嚴重的磨削。由于一般齒條選用的材質比齒輪材質軟,所以齒條上的牙齒會磨損磨壞，同時產生許多金屬屑，阻礙運動傳遞的準確性。如果墊得不平整，齒條變形會更厲害，會使一部分咬得緊，一部分咬得松，造成升降時松緊不一。因此在徹底搞清造成鏡筒自動下滑的原因之前，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（軸套式結構的顯微鏡），可加大粗調手輪和偏心軸套間的摩擦力。用兩手分別握住位于粗調手輪內側的止滑輪，反方向用力擰緊即可。若還不能解決問題，就旋下一個粗調手輪，加一片摩擦片。手輪擰緊后，如果轉動很費勁，說明摩擦片太厚，可換一片薄的。當轉動手輪不費力，鏡筒可以輕松上下移動,而又不下滑時即為最佳狀態。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手輪和偏心軸套間的摩擦力，仍然不能改變鏡筒的自動下滑，這時則需要檢查齒輪與齒條嚙合狀態。因為當齒條的分度線與齒輪的分度圓相離時，通過調整粗調手輪的偏心軸套，無法調整齒輪與齒條的嚙合狀態，這時只能加墊片來解決。調整好齒輪與齒條嚙合狀態的標準是:轉動粗調手輪不費勁,但也不空轉。調整好后,在齒輪與齒條間加一些中性潤滑脂，讓鏡筒上下移動幾下。最后把偏心軸套上的兩只壓緊螺絲旋緊，以免轉動粗調手輪時,偏心軸套跟著轉動,而把齒條卡死,使鏡簡無法上下移動[2]。

2.2 載物臺升降故障

載物臺升降時的故障現象主要表現為自動下滑，其造成原因和排除方法與鏡筒部分相同。

2.3 玻片標本推進器故障

以DZ-530型多媒體顯微成像儀為例，玻片標本推進器（推片器）調節輪在鏡臺下面，安裝在調節輪軸上另一端的齒輪與鏡臺邊緣的齒條嚙合。旋動調節輪，輪軸另一端齒輪的轉動帶動鏡臺邊緣的齒條移動，從而實現調整玻片坐標位置的水平方向運動。這一部分由于承載力較小，所以一般不會出現齒輪齒條非正常嚙合狀態。

2.4 微調部分故障

微調部分最常見的故障是卡死或失效。微調部分安裝在儀器內部，其機械零件細小、緊湊，是顯微鏡中最精細復雜的部分。所以微調部分的故障一般由專業技術人員進行修理[3]。

以上用嚙合原理解釋了超高倍顯微鏡機械部分的運動傳遞原理，又以嚙合原理為指導分析故障原因，使故障診斷簡單化，故障排除方法也簡單易行。儀器操作人員掌握了這些技能，就可以自己進行故障排除，既節約了聘請專業維修人員的時間，又節省了費用。

[1] 沈世德,徐光忠.機械原理[M].第2版.北京:機械工業出版社,2009.

[2] 曲淑賢,崔穎,呂廣艷,等.奧林巴斯BX51系統顯微鏡使用中常見故障排除與日常維護[J].醫學信息,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[J].山西醫科大學學報(基礎醫學教育版),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