Brevet FR2529334A1 — publié le 19831230

La présente invention concerne un microtome et, en particulier, un ultramicrotome. Dans un microtome connu, par exemple, celui qui est décrit dans le brevet DE N O 2 246 853, un bras porteur de spécimen peut être utilisé pour effectuer un mouvement à course oscillante au moyen d'un mécanisme utilisant un moteur électrique et une manivelle Un système de commande d'entraînement pour le moteur subdivise la course du bras porteur de spécimen en un mouvement comparativement lent de coupe, pendant lequel le bras porteur du spécimen est guidé le long d'un couteau pour trancher une coupe mince du spécimen porté par le bras, et en un mouvement de retour plus rapide pendant lequel le bras porteur du spécimen est ramené en arrière, sans contact avec le couteau, vers sa position de départ. En règle générale, les microtomes du type précité ont un moteur d'entraînement à courant continu, couplé avec un générateur tachymètre et le moteur entraîne la manivelle du bras porteur de spécimen par l'intermédiaire d'une courroie d'entraînement et d'une poulie qui sert de volant La subdivision en un mouvement comparativement lent de coupe et en un mouvement de retour rapide est effectuée pour ramener le bras porteur de spécimen aussi rapidement que possible vers sa position de départ après le mouvement de coupe qui est réglé de manière appropriée pour produire des coupes minces optimales, ce mode de fonctionnement ayant pour but de gagner du temps. Les deux mouvements sont commandés en réduisant convenablement la tension de commande lors de la transition entre Je mouvement comparativement rapide et le mouvement plus lent et en réaugmentant cette tension à la transition entre le mouvement plus lent et le mouvement rapide. Du fait que les mécanismes d'entraînement des microto- mes, et en particulier des ultramicrotomes, comportent des éléments élastiques pour les isoler des perturbations provenant de l'extérieur et occasionnées par des vibrations, l'arbre d'entraînement du moteur commence à osciller pendant la variation de vitesse précitée ce qui provoque la vibration de la courroie d'entraînement et du volant Dans un tel cas, le moteur d'entraînement, qui est commandé au moyen du générateur tachymètre, peut également en venir à résonner par ledit générateur Des vibrations de cette nature sont cependant gênantes du fait qu'elles se tradui- sent par un mouvement vibratoire du bras porteur de spécimen, ce mouvement ayant un effet néfaste sur la qualité de la coupe mince en cours de production Dans le cas des microtomes connus, il est par suite nécessaire de régler le changement entre le mouvement de retour comparativement rapide vers le mouvement de coupe plus lent à un moment qui est suffisamment en avance par rapport au début de l'opération de coupe pour s'assurer que les vibrations, engendrées dans le système d'entraînement mécanique par la secousse du changement de vitesse, se sont déjà amorties. Naturellement, cela réduit la vitesse à laquelle le microtome fonctionne. La présente invention a pour but d'apporter un système de commande d'entraînement pour microtome qui permette de régler le passage du mouvement de retour rapide au mouvement de coupe lent à un moment précédent immédiatement l'opéra- tion de coupe sans provoquer de vibrations nuisibles dans le système d'entraînement mécanique susceptibles d'affecter la qualité de la coupe mince en cours de production. A cet effet, l'invention apporte un microtome compre- nant un bras porteur de spécimen, un couteau disposé au voisinage dudit bras, des moyens d'entraînement comprenant un moteur à entraînement électrique et un mécanisme à manivelle pour déplacer ledit bras selon une course oscillante, ladite course comprenant un mouvement de coupe selon lequel un spécimen porté par ledit bras est amené d'une position de départ contre un couteau pour produire une coupe mince dudit spécimen et un mouvement de retour selon lequel ledit spécimen est ramené à sa position de départ 1 e long d'une voie écartée dudit couteau, et un système de commande d'entraînement pour faire varier la vitesse dudit moteur de sorte que le mouvement de retour dudit bras est substantiellement plus rapide que ledit mouvement de coupe, ledit système de commande d'entraînement étant adapte à décélérer progressivement le bras porteur de spécimen à la transition entre ledit mouvement de retour et ledit mouvement de coupe. Dans un microtome selon l'invention, le passage de la valeur comparativement plus haute de la tension de commande à la valeur plus faible n'est pas effectué brusquement, comme cela était le cas antérieurement, mais la tension est progressivement réduite à sa valeur plus basse d'une manière telle que la décélération qui résulte de la réduction de tension ne produise pas de vibrations mécaniques dans le système d'entraînement Plus avantageusement, la réduction de tension, et le profil de tension correspondant, sont réglés pour faire en sorte que l'amortissement, qui est inhérent au système d'entraînement mécanique crée un changement apériodique dans le mouvement du bras porteur de spécimen entre le mouvement comparativement plus rapide et le mouvement plus lent (amortissement critique), le bras porteur de spécimen étant empêché, pendant cette variation, d'effectuer un mouvement transitoire dans la direction opposée à la direction de coupe. On a constaté qu'il était particulièrement avantageux d'imposer un profil linéaire à la tension de commande entre ces valeurs haute et basse Selon une forme d'exécution spéciale du système de commande d'entraînement, ce profil linéaire peut être obtenu en incorporant dans le système de commande d'entraînement un source de courant constant et un condensateur qui est chargé par la source de courant constant ou qui est déchargé selon le cas. En faisant en sorte que les éléments électriques et/ou électroniques influençant le profil de la tension de commande soient variables, il est possible de réaliser une transition dépourvue de vibration entre le mouvement comparativement rapide du bras porteur de spécimen -et le mouvement plus lent pour toute vitesse de coupe pouvant être fixée Dans chaque cas, le procédé implique le réglage du profil de la tension de commande d'une manière telle que l'on obtienne, dans le mouvement, le changement apériodique précité. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique du mouvement du bras porteur de spécimen d'un ultramicrotome la figure 2 est une représentation schématique du système d'entraînement du bras porteur de spécimen selon la figure 1 et du système de commande d'entraînement selon - l'invention, et la figure 3 est un graphique montrant le profil selon lequel varie la tension de commande, cette tension étant appliquée au moteur d'entraînement par le système de commande d'entraînement selon l'invention. Si l'on se réfère à la figure 1 et à la partie supérieure de la figure 2, on voit schématiquement l'extré- mité frontale d'un bras porteur de spécimen 1 appartenant à un ultramicrotome et le système d'entraînement de ce bras 1, l'ultramicrotome n'étant pas représenté dans son entier Le système d'entraînement comprend, d'une manière connue en soi, un moteur à entraînement électrique 2 qui est du type à courant continu et qui est commandé de manière à tourner à vitesse constante au moyen d'un générateur tachymètre, qui n'est pas représenté, une poulie à courroie 3, une courroie 4 et un volant 5, ce dernier servant en même temps de poulie à courroie La réunion 6 entre le volant 5 et le bras porteur de spécimen I est effectuée au moyen d'un système à manivelle qui n'est pas représenté en détail Jusqu'à ce stade, la construction mécanique de l'ultramicrotomé ne diffère pas de celle des ultramicrotomes connus, par exemple, d'après le brevet DE N O 2 246 853. Le bras porteur de spécimen 1 est guidé, au moyen de dispositifs qui ne sont pas représentés en détail, dans une course de mouvement ascendant et descendant le long d'un circuit fermé 7 Selon ce circuit fermé 7, le bras 1 exécute un mouvement de coupe 8 pendant lequel l'arête de coupe d'un couteau 9 tranche une coupe mince du spécimen porté par le bras A cet égard, le bras porteur de spécimen est de forme classique et le montage du spécimen n'est donc pas représenté en détail Le mouvement de coupe 8 est représenté par une ligne épaisse et il est suivi par un mouvement de retour rapide 10 représenté en trait fin A la figure 2, le secteur 8 ' d'une rotation du volant 5 représente la portion du circuit qui correspond au mouvement de coupe 8 tandis que le mouvement de retour 10 est représenté par le secteur 10 ' d'une rotation du volant. Comme il ressort de la figure 3, la tension de commande U qui est appliquée au moteur d'entraînement 2 est contrôlée selon l'invention d'une manière telle qu'une tension de commande plus élevée U 1 est appliquée au moteur d'entraîne- ment 2 pendant le mouvement de retour comparativement plus rapide 10 et une tension de commande plus basse U 2 est appliquée pendant le mouvement de coupe comparativement plus lent 8, tandis qu'à la transition entre les mouvements 8 et , la tension de commande U s'élève selon un profil linéaire pendant l'intervalle de temps t 2 t 3 ou, selon le cas, chute de la même manière selon un profil linéaire pendant l'intervalle de temps t O tl La vitesse d'élèva- tion ou, selon le cas, la vitesse de chute du profil de tension linéaire est réglée, comme indiqué précédemment, d'une manière telle qu'il y ait une transition sans vibration d'un mouvement à l'autre dans le système d'entraî- nement. La partie inférieure de la figure 2 montre un schéma de circuit pour module de commande électronique 12 au moyen duquel il est possible d'obtenir le profil de tension de commande selon l'invention représenté à la figure 3 Le module de commande électronique 12 comprend une source de courant constante adaptée à alimenter le moteur d'entraîne- ment 2 et un condensateur 14 de résistance de capacité C Le module de commande électronique 12 peut mettre de moteur d'entraînement 2 en deux états commutables indiqués par Ul et U 2. La source de courant constant 13 fournit un courant constant i, tel qu'une variation de tension se produisant pendant un temps déterminé d U suit la relation connue dt d U = i 1 dt C A partir de cette relation, la variation de tension U(t) pendant le temps t entre les tensions de commande Ul et U 2 est donnée par U(t) = i C/C t. La vitesse d'élévation, ou de chute, du profil de tension pendant le temps t peut être fixée en réglant convenablement le courant constant i et/ou la résistance de capacité C du condensateur 14. Pour présélectionner la vitesse du moteur d'entra ne- ment 2, il est prévu deux potentiomètres x et y qui sont alternativement réunis à la source de courant constant 13 au moyen d'un commutateur 15 actionné par la lumière Le commutateur 15 commande le secteur 8 ' pour le mouvement de coupe 8 ou le secteur 10 ' pour le mouvement de retour 10 et il est par exemple actionné au moyen d'un écran fixé au volant 5 mais non représenté. Le signal électrique provenant du potentiomètre x ou selon le cas y, est envoyé à un amplificateur opérationnel Op qui agit comme un transformateur d'impédance et une source de courant continu Le facteur d'amplification est déterminé par la résistance R 2 et le courant ic chargeant le condensateur 14 est déterminé par la résistance Rl La tension appliquée au condensateur 14 est ensuite appliquée à un poste comparateur et sortie de puissance 16 monté en série pour alimenter le moteur d'entraînement 2 Le poste comparateur et sortie de puissance 16 reçoit la-tension UG provenant du générateur tachymètre sur le moteur d'entraîne- ment 2, cette tension qui est analogue à la vitesse de rotation du moteur d'entraînement 2 étant fournie via une ligne séparée UG La tension d'alimentation du moteur d'entraînement 2 est indiquée par UM REVENDICATIONS 1 Microtome comprenant un bras porteur de spécimen, un couteau disposé au voisinage dudit bras, des moyens d'entraînement comprenant un moteur d'entraînement électri- que et un mécanisme à manivelle pour déplacer ledit bras selon une course oscillante, ladite course comprenant un mouvement de coupe selon lequel un spécimen porté par ledit bras passe d'une position de départ le long d'un couteau pour donner une coupe mince dudit spécimen et un mouvement de retour selon lequel ledit spécimen est ramené à sa position de départ le long d'une voie écartée dudit couteau, et un mécanisme de commande de l'entraînement pour faire varier la vitesse dudit moteur de telle sorte que le mouvement de retour dudit bras soit substantiellement plus rapide que ledit mouvement de coupe, caractérisé en ce que ledit système de commande d'entraînement est adapté à décélérer progressivement le bras porteur de spécimen ( 1) pendant la transition entre ledit mouvement de retour ( 10) et ledit mouvement de coupe ( 8). 2 Microtome selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de commande d'entraînement est également adapté à accélérer progressivement le bras porteur de spécimen ( 1) à la transition entre ledit mouvement de coupe ( 8) et ledit mouvement de retour ( 10). 3 Microtome selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de commande d'entraînement est adapté à fournir une tension de commande pour le moteur d'entraîne- ment ( 2) et à régler ladite tension de commande entre-urie première valeur (Ul) qui correspond audit mouvement de retour ( 10) et une seconde valeur (U 2) qui correspond audit mouvement de coupe ( 8) selon un profil de réduction linéaire. 4 Microtome selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de contrôle d'entraînement est également adapté à régler ladite tension de commande entre ladite seconde valeur (U 2) et ladite première valeur (Ul) selon un 9- profil d 'élévation linéaire. Microtome selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit système de commande d'entraînement comprend une source de courant continu ( 13) et un condensateur ( 14) réuni à ladite source, grâce à quoi ledit condensateur ( 14) peut être chargé par ladite source de courant constant ( 13), ledit condensateur ( 14) étant également déchargeable.