啮合原理在超高倍显微镜机械系统故障维修中的应用

郝冉，柴娟

河北省中医院 设备科，河北 石家庄 050011

啮合原理在超高倍显微镜机械系统故障维修中的应用

郝冉，柴娟

河北省中医院 设备科，河北 石家庄 050011

齿轮齿条传动是超高倍显微镜机械传动部分的主要传送方式。根据机械设计中的齿轮齿条啮合原理，齿轮齿条正确啮合，超高倍显微镜才能正常工作。本文介绍了以齿轮齿条啮合原理为指导进行超高倍显微镜故障诊断维修的方法，可使故障排除简单易行。

齿轮；齿条；啮合原理；超高倍显微镜；故障维修

1 超高倍显微镜齿轮齿条啮合原理

超高倍显微镜是集机械、光学、电子学、医学影像学和多媒体计算机技术于一体的超高倍光学显微镜系统，现已广泛应用于各大医院的临床检验。超高倍显微镜的构成有三部分：机械系统、光学系统、图像处理系统。机械系统又包括：镜筒传动部分、物镜转动部分、载物台、压片夹和遮光器的转换部分、镜架和底座的转动部分等。机械系统的运动传递主要靠齿轮齿条传动实现，齿轮在转动过程中带动齿条所在的部件作直线运动，使操作过程中旋钮的转动转换为仪器部件的垂直、水平及沿轴向等不同方向的直线运动。其中镜筒升降、载物台升降、玻片标本推进器的移动都是由齿轮转动带动齿条移动实现的。

常见的齿轮齿条的啮合情况如图1所示：

图 1 齿轮齿条啮合图

根据机械原理，齿轮与齿条的最佳啮合状态应该是齿条的分度线与齿轮的分度圆相切[1]。这种状态下, 运动传递平稳，齿轮转动轻松,齿条的磨损最小，传递效率最高，运动传递准确性最高。图2所示为图1中中间一组斜齿齿轮齿条的啮合结构图（点划线为齿轮分度圆和齿条分度线，二者相切）。

图 2 斜齿齿轮齿条啮合结构图

2 故障分析与排除

超高倍显微镜在使用过程中，由于长时间磨损、外界震动碰撞或操作者使用习惯的影响，齿轮齿条的啮合状态会发生变化，使齿轮分度圆与齿条分度线相交或相离，导致这个部位发生故障，影响其正常使用。现利用齿轮齿条啮合原理，对超高倍显微镜使用过程中镜筒升降、载物台升降、玻片标本推进器移动时的故障现象进行分析，并提出解决的方法。

2.1 镜筒升降故障

故障现象：主要故障是自动下滑或升降时松紧不一。这也是各类显微镜经常发生的故障之一。自动下滑是指镜筒、镜臂或载物台在静止时，由于本身重力作用，自动缓慢下落的现象。

错误认识及做法：镜筒自动下滑，容易让人误以为粗调手轮轴的齿轮与镜筒的齿条配合太松，于是在齿条下面加垫片,使齿条紧紧压住齿轮。这样，虽然能暂时止住下滑，但却使齿轮和齿条处于非正常咬合状态。这时齿条分度线与齿轮分度圆相交,齿轮和齿条的齿尖紧紧地顶住对方的齿根，当齿轮转动时,相互间会产生严重的磨削。由于一般齿条选用的材质比齿轮材质软,所以齿条上的牙齿会磨损磨坏，同时产生许多金属屑，阻碍运动传递的准确性。如果垫得不平整，齿条变形会更厉害，会使一部分咬得紧，一部分咬得松，造成升降时松紧不一。因此在彻底搞清造成镜筒自动下滑的原因之前，不能盲目用垫高齿条的方法来阻止镜筒下滑。

正确做法：解决自动下滑的办法是增大静摩擦力，使之大于下滑部位本身的重力。对于像DZ-530型多媒体显微成像仪这样的斜筒双目显微镜（轴套式结构的显微镜），可加大粗调手轮和偏心轴套间的摩擦力。用两手分别握住位于粗调手轮内侧的止滑轮，反方向用力拧紧即可。若还不能解决问题，就旋下一个粗调手轮，加一片摩擦片。手轮拧紧后，如果转动很费劲，说明摩擦片太厚，可换一片薄的。当转动手轮不费力，镜筒可以轻松上下移动,而又不下滑时即为最佳状态。摩擦片可用照相底片或软塑料片自制。

特殊情况：还有一种情况，就是无论怎样加大粗调手轮和偏心轴套间的摩擦力，仍然不能改变镜筒的自动下滑，这时则需要检查齿轮与齿条啮合状态。因为当齿条的分度线与齿轮的分度圆相离时，通过调整粗调手轮的偏心轴套，无法调整齿轮与齿条的啮合状态，这时只能加垫片来解决。调整好齿轮与齿条啮合状态的标准是:转动粗调手轮不费劲,但也不空转。调整好后,在齿轮与齿条间加一些中性润滑脂，让镜筒上下移动几下。最后把偏心轴套上的两只压紧螺丝旋紧，以免转动粗调手轮时,偏心轴套跟着转动,而把齿条卡死,使镜简无法上下移动[2]。

2.2 载物台升降故障

载物台升降时的故障现象主要表现为自动下滑，其造成原因和排除方法与镜筒部分相同。

2.3 玻片标本推进器故障

以DZ-530型多媒体显微成像仪为例，玻片标本推进器（推片器）调节轮在镜台下面，安装在调节轮轴上另一端的齿轮与镜台边缘的齿条啮合。旋动调节轮，轮轴另一端齿轮的转动带动镜台边缘的齿条移动，从而实现调整玻片坐标位置的水平方向运动。这一部分由于承载力较小，所以一般不会出现齿轮齿条非正常啮合状态。

2.4 微调部分故障

微调部分最常见的故障是卡死或失效。微调部分安装在仪器内部，其机械零件细小、紧凑，是显微镜中最精细复杂的部分。所以微调部分的故障一般由专业技术人员进行修理[3]。

以上用啮合原理解释了超高倍显微镜机械部分的运动传递原理，又以啮合原理为指导分析故障原因，使故障诊断简单化，故障排除方法也简单易行。仪器操作人员掌握了这些技能，就可以自己进行故障排除，既节约了聘请专业维修人员的时间，又节省了费用。

[1] 沈世德,徐光忠.机械原理[M].第2版.北京:机械工业出版社,2009.

[2] 曲淑贤,崔颖,吕广艳,等.奥林巴斯BX51系统显微镜使用中常见故障排除与日常维护[J].医学信息,2007(7):127-128.

[3] 杨芳,刘利兵,刘芳娥,等.Nikon YS2生物显微镜常见故障排除及保养[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),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

作者邮箱：wytxzlsq@163.com