CN101849132A - 连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连接装置，该连接装置用于将外科器件可调节地连接至位于静止装置上的附接件，所述外科器件优选为头部支撑，所述静止装置优选为手术台，所述外科器件能够连接至所述连接装置的第一端部，所述附接件能够连接至所述连接装置的第二端部，所述连接装置具有：第一保持臂(12.1)；第二保持臂(12.2)，以铰接方式连接至所述第一保持臂，分配给所述第一保持臂的球窝接头容置部(18)和分配给所述第二保持臂的球窝接头球(16)共同形成球窝接头(14)；夹紧器件，用于将所述球窝接头球(16)可松开地夹紧在所述球窝接头容置部(18)中，所述球窝接头容置部(18)具有夹紧式窝部(80)，所述夹紧式窝部(80)分配给所述球窝接头球并通过预张拉元件(68)受到夹紧力作用以实现夹紧；以及能够被致动的第一液压器件(30)，分配给所述夹紧器件，当所述第一液压器件(30)被操作时，所述第一液压器件(30)为所述夹紧器件加载与所述夹紧力相反的力，所述液压器件具有液压缸(42)和液压活塞(46)，所述液压活塞(46)被设置为能够在所述液压缸(42)内移位并连接至所述夹紧器件，其特征在于，夹紧力转换器件(74、82、86)设置在所述预张拉元件(68)与夹紧式窝部(80)之间，并将通过所述预张拉元件(68)施加的力转换为作用在所述夹紧式窝部(80)上的更大的夹紧力。

Description

连接装置
本发明涉及一种连接装置，该连接装置用于将外科器件(surgicalapparatus)可调节地连接至位于静止装置上的附接件，外科器件优选为头部支撑，静止装置优选为手术台，外科器件可连接至连接装置的第一端部，附接件可连接至连接装置的第二端部，连接装置具有：第一保持臂；第二保持臂，以铰接方式连接至第一保持臂，分配给第一保持臂的球窝接头容置部和分配给第二保持臂的球窝接头球共同形成球窝接头；夹紧器件，用于将球窝接头球可松开地夹紧在球窝接头容置部中，球窝接头容置部具有夹紧式窝部，夹紧式窝部分配给球窝接头球并通过预张拉元件受到夹紧力作用以实现夹紧；以及可被致动的第一液压器件，分配给夹紧器件，当第一液压器件被操作时，第一液压器件为夹紧器件加载与夹紧力相反的力，液压器件具有液压缸和液压活塞，液压活塞被设置为可在液压缸内移位并连接至夹紧器件。
上面类型的连接装置是众所周知的。例如，文献DE 102 34 271 A1示出了这种装置。文献FR 2 660 714 A1或EP 0 868 885 A1也示出了具有球窝接头的连接装置。最后，应参考文献DE 10 2005 027 882，该文献同样公开了一种连接装置。文献DE 198 45 625 C1也示出了一种连接装置。
这种连接装置可用于将外科头部支撑固定于附接件，而附接件又接着附接于手术台。头部支撑自身用于在神经外科介入治疗过程中将患者的头部保持在相对于手术台的限定位置。
外科头部支撑一般附接于支撑件，使得外科头部支撑可绕着两个轴线旋转，支撑件又接着附接于连接装置，使得该支撑件可绕着一个旋转轴线旋转。附接于手术台的附接件同样被保持在连接装置上，使得附接件可绕着一个轴线旋转。
在DE 198 46 625 C1(以上所列举的)中，通过使用可以手动致动的杆的夹紧以机械的方式实现将附接件和支撑件夹紧在连接装置内。
同时，例如本申请人的上述DE 10 2005 027 885还公开了液压夹紧装置。
夹紧无论是机械或液压的，其可靠性是非常重要的，因为夹紧的无意解除可能具有致命的后果，这样在最坏的情况下可能导致患者死亡。此外，操作连接装置必须简单，以消除操作者的负担。
在这种背景下，本发明的目的在于，发展最初提到的连接装置，一方面可以实现非常大的夹紧力并因此实现可靠的连接，而另一方面使得该连接装置可由操作者容易地进行操纵。
所述的连接装置通过设置夹紧力转换器件实现该目的，该夹紧力转换器件设置在预拉伸元件与夹紧式窝部之间并将通过预拉伸元件施加的力转换为作用在夹紧式窝部上的更大的夹紧力。
换句话说，这意味着，与现有技术不同，不仅弹簧确保夹紧力大到足以将两个保持臂相对于彼此保持在其设定位置，而且夹紧力转换器件将该夹紧力转换为更大的力，该更大的力接着作用在夹紧式窝部上并因而作用在球窝接头球上。力的转换通常意味着弹簧的路径与夹紧式窝部的路径相比显著增大。
这种夹紧力转换器件的优点在于，可以在弹簧的尺寸没有变得更大并且整个保持臂的尺寸因此没有变得更大的情况下产生作用在球窝接头球上的非常大的夹紧力。因此，连接装置仍具有非常小且紧凑的设计。
第一液压器件被设置为解除这种固定的夹紧；第一液压器件由操作者使用例如脚踏开关来致动并产生与夹紧力相反的力。
由于不必仅通过通常为弹簧的预张拉元件施加夹紧力，因此可实现大的多的夹紧力，因而夹紧自身变得更加可靠。通过使用液压器件可以容易地松开夹紧而无需操作者作用多大的力，因此可以容易且快速地实现头部支撑的重新定位。具体地，操作者不必通过使用杆手动地在连接装置上施加夹紧力，而为了通过使用杆手动地在连接装置上施加夹紧力，所述操作者通常必须使用双手。相反，根据本发明的连接装置使操作者能够仅需要一只手(如果有的话)来致动液压器件。
此外，这确保了即使第一液压器件失效，也不会失去球窝接头球在球窝接头容置部中的夹紧，因为该液压器件仅被设置为用于解除。
在优选的发展中，夹紧力转换器件具有带缸和活塞的第二液压器件，活塞被设置为可在缸内移位，夹紧式窝部形成活塞，夹紧器件具有伸入缸中的致动元件，致动元件的移位引起夹紧式窝部的移位。
换句话说，这意味着夹紧力转换器件在液压缸的基础上进行操作，其中，致动元件和夹紧式窝部通过使用液压流体联接。由于致动元件和夹紧式窝部的尺寸，具有小作用力的致动元件的沿纵向的长路径转变为具有大作用力但具有沿纵向的短路径的夹紧式窝部的移动。通过将致动元件置于缸的内部空间中，夹紧式窝部移动得足够远，从而使得缸的内部空间的容积增加对应于致动元件伸入缸中的体积。
在优选的发展中，第一液压器件具有止动元件，该止动元件伸入液压缸中并限制活塞的移位路径。
换句话说，这意味着解除夹紧式窝部的路径受限于止动元件。其优点在于，由于这种限制，可将解除夹紧式窝部的路径设定为最小值，因此一方面，只有少量液压流体必须流入第一液压器件中，另一方面，如果液压压力被去除则可以非常快速地再次实现夹紧。
这样可以实现非常精确且快速的定位。
在优选的发展中，可以从外部调节止动元件，止动元件包括带有阴螺纹的外侧管状部分和带有阳螺纹的内侧部分，外侧管状部分和内侧部分相互作用，从而内侧部分的旋转使外侧部分沿纵向移位。此外，还优选地设置有蜗杆传动，蜗杆传动的蜗杆可从外部致动并与齿轮相互作用，齿轮附接于止动元件内侧部分。
通过使用这些措施，可以特别简单且精确的方式从外部沿纵向调节止动元件。
在优选的发展中，每个保持臂具有圆筒形壳体，圆筒壳体中容纳有夹紧器件以及第一液压器件和第二液压器件。夹紧器件优选地具有凸缘状部分，具体为弹簧的预张拉伸元件的一端支撑在该凸缘状部分上，而预张拉元件的另一端支撑在壳体上。
发现这些措施从设计观点来看特别有利。
在优选的发展中，球窝接头容置部可以附接、具体地螺纹连接于保持臂的一端。更优选地，球窝接头球可以附接、具体地螺纹连接于保持臂的另一端。
这些措施的优点在于，保持臂可以快速地适于不同的环境，因为例如球窝接头球可由位于保持臂一端的另一构件快速地替换，例如由用于附接头部支撑的构件所替换。
在优选的发展中，至少三个保持臂以铰接方式互连。
可以通过以铰接方式互连的多个保持臂的辅助增加例如头部支撑的可调节程度。
本发明其它优点和改进通过说明书和附图而显见。
毫无疑问，以上所述且将在下面解释的特征不仅可以分别说明的组合方式使用，还可以在不偏离本发明范围的情况下以其它组合方式使用或用于其自身。
在这种情况下，特别参考这样的事实，即还可以在没有根据本发明的夹紧力转换器件的情况下使用第一液压器件中的上述止动元件。也就是说，该致动元件不是夹紧力转换器件的必要构件，而且该致动元件还可以有利地用于没有这种夹紧力转换器件的连接装置中。
现在基于示例性实施方式并参照附图对本发明进行更详细的解释，在附图中：
图1示出了具有以铰接方式互连的三个保持臂的连接装置的示意性立体图；
图2示出了连接装置的处于夹紧状态的保持臂的横截面图；
图3示出了处于打开即未夹紧状态的保持臂的示意性剖视图；以及
图4示出了根据可替换改进的处于打开状态的保持臂的示意性剖视图。
图1示出了由参考标记10表示的连接装置的示意性图示。连接装置10以示例性的方式包括以铰接方式互连的保持臂12.1、12.2和12.3。所使用的保持臂12的数量还可等于两个或多于三个。
连接装置10用于将优选为所谓的头部支撑的外科器件附接于优选为手术台的静止器件的附接件，使得头部支撑可通过单个的保持臂12调节和定位。头部支撑例如可附接于连接装置的一个端部22，而连接装置10的另一端部24接着连接至手术台。
单个的保持臂12的铰接互连通过球窝接头14实现，球窝接头14包括位于相邻保持臂的球窝接头容置部18内的球窝接头球16。保持臂12可既绕着其由圆筒形壳体20所限定的纵向轴线旋转，又通过该球窝接头14全向枢转。在保持臂的圆筒形壳体20的内部设置有一装置，该装置夹紧球窝接头14，使得相应的保持臂被固定地调节并不可再移动。在适当的时候会参照图2和3描该装置。
最后，图1还示出了在每个保持臂12的圆筒形壳体20上设置有连接26，所述连接用作液压连接并允许液压管的附接。该液压元件可实现球窝接头的夹紧或对该夹紧的解除。为此通常设置脚踏开关；然而，这并未在附图中图示。脚踏开关允许连接装置的使用者增加经由液压连接26引入到相应保持臂12中的液压压力，从而解除夹紧。这对于调节和设定附连于连接装置的端部22的外科器件是需要的。一旦液压压力被去除，则球窝接头又接着被夹紧，因此可以维持所设定的位置。通常情况是图1中示出的全部三个液压连接26连接至一个脚踏开关，然而其它的解决方案也是可行的。
在图2和3的基础上，在用于保持臂12.1的下文中将以示例性的方式解释保持臂12的设计。在这种情况下，应该注意，其它保持臂12.2和12.3的设计与保持臂12.1的设计相同。
在图2和3中，以剖视图示出了保持臂12.1并示出了两种不同的状态，即夹紧形态(图2)和调节形态(图3)。
图2示出了保持臂12.1具有圆筒形壳体20，并且液压单元30置于壳体的、处于顶部的端部(在图2中)。该液压单元30包括已经在上面描述的液压连接26并形成液压盖32，液压盖32朝向顶部对圆筒壳体20进行封闭。液压盖32插入、优选地旋入壳体20中的容置部36中并位于壳体20的凸缘状部分38上或与凸缘状部分38以小距离分离。
管状延长部34附接于圆筒形盖32或成为圆筒形盖32的一体部分，并且管状延长部34穿过壳体20的凸缘状部分38的开口伸入壳体的内部空间中。
该管状延长部34在其下端通过盖35封闭并形成液压缸42。除了圆筒形内部空间外，管状延长部34还具有环状空间44，环状空间44与液压连接26和液压内部空间43(见图3)流体连接。
液压缸42的上部通过止动单元50封闭，止动单元50插入、优选地旋入圆筒形盖32的碗状容置部40中。
止动单元50包括蜗杆传动52，蜗杆传动52包括蜗杆54和与其啮合的齿轮56。齿轮56连接至沿纵向L延伸的螺杆58。该螺杆58与伸入液压缸42中的止动衬套59相互作用。可通过旋转蜗杆54使该止动衬套59沿纵向移位，蜗杆54可从外部致动。
止动衬套59用作液压活塞46的止动件，液压活塞46部分地位于液压缸42的内部。液压活塞46可沿纵向L移位，并且通过将液压流体引入环状空间44和内部空间43中实现向上移动。在该过程中，止动衬套59确保液压活塞46不会朝顶部移动太远。因而，所述衬套限制了液压活塞46的调节范围。
凸缘状部分66附接于液压活塞46的相反端部，所述部分的平面视图中的直径对应于圆筒形壳体20的内径。从图2可以清楚地看到，在横截面中，该凸缘状部分66具有碗状的形状，沿纵向L延伸的圆筒形致动元件74附接于该碗的底部。
图2还示出了圆筒形壳体20保持在该情况下为螺旋弹簧的弹簧68，弹簧68在其一端支撑在壳体20的凸缘状部分38上，在其另一端支撑在凸缘状部分66上。弹簧68确保液压活塞46被向下预张拉，并且凸缘状部分66抵靠插入圆筒形壳体20中的下基座70。该基座70相对于纵向轴线L具有共轴的孔72，致动元件74穿过该共轴的孔进行接合。另外，在该孔72中设置有多个环状密封件。
基座70在其下端具有形成液压内部空间87的碗状容置部86。该液压内部空间通过夹紧式窝部80朝向底部被封闭，使得该液压内部空间被密封；可以使夹紧式窝部在容置部86内沿纵向移位，因此所述窝部形成液压活塞82。夹紧式窝部80在其下侧具有与球窝接头球16相互作用的杯状夹紧面84。固定于相邻保持臂12.2的球窝接头球16位于保持臂12.2的球窝接头容置部18内，球窝接头容置部18例如螺纹连接于基座70。
目前通过使用夹紧式窝部80及其夹紧面84可以将球窝接头球16牢固地压入球窝接头容置部18中，使得两个保持臂12.1和12.2不再可能相对于彼此移动。
夹紧所需的力由使致动元件74移入液压内部空间87中的弹簧68提供。由于该内部空间填充有不可压缩的介质而且还被密封，因此致动元件74的移动会引起夹紧式窝部沿相同方向的移动。然而，力的转换是因致动元件74的底部面积与夹紧式窝部80的底部面积相比更小而实现的。通过夹紧式窝部80施加在球窝接头球16上的夹紧力大于弹簧68的弹力。然而，反过来，致动元件74的移位路径相应地比夹紧式窝部80的移位路径长。
为了解除夹紧，即使夹紧式窝部80向上移动，液压流体进入环状空间44，然后接着经由液压连接26进入内部空间43。这使液压活塞46克服弹簧68的弹力向上移动，并将致动元件74拉出液压内部空间87。这又接着使夹紧式窝部80向上移动，但是如在上面已经解释的那样，移动的量与致动元件74不相同。
液压活塞46的向上路径最终受限于止动衬套59，并且夹紧式窝部80的移位路径也受限于止动衬套59，因此在该可调整的止动衬套59的辅助下，可将夹紧面84与球窝接头球16之间的距离设定为最小值。这样的优点在于，尽管保持臂12.1与保持臂12.2之间可以如此移动，但是由于夹紧式窝部80的移位路径最小，因此可非常迅速地再次实现夹紧本身。
图3清晰地示出了夹紧式窝部80的该可调节的位置。在该位置，致动元件74几乎被完全拉出液压内部空间87。在该位置，液压活塞46抵靠止动衬套59。由于凸缘状部分66向上移动，因此弹簧68被压缩，从而一旦液压压力被去除，则弹簧再次向下推动凸缘状部分66。
附图还示出了螺杆将球窝接头球16附接于构件90，附件90被置于、优选地螺纹连接于止动单元50上。在这种情况下，用于附接于构件90的螺杆的纵向轴线与纵向轴线L成一角度。
图4图示了所描述的图3所示的保持臂12.1的可替换改进。不同之处在于，在液压内部空间87中设置了弹簧94，优选为螺旋弹簧。该弹簧94在一端支撑在致动元件74上，在另一端支撑在夹紧式窝部80上。如图4所示，当弹簧68张拉时，弹簧94用于将致动元件74压回到初始位置。
上面的描述示出了保持臂12的上述内部设计对应于连接装置10，连接装置10一方面可被容易地调节，而另一方面提供了所需的夹紧力以实现相邻保持臂之间的固定夹紧。在通过由致动元件74、液压内部空间87和夹紧式窝部80形成的液压器件实现的夹紧力转换器件的作用下，甚至在小尺寸弹簧68的情况下也可以实现非常大的夹紧力。
可理解，图2和3所示的设计完全是示例性的，并且在不偏离由权利要求书所限定的范围的情况下可以通过各种方式进行修改和调适。

Claims (13)

1.一种连接装置，用于将外科器件可调节地连接至位于静止装置上的附接件，所述外科器件优选为头部支撑，所述静止装置优选为手术台，所述外科器件能够连接至所述连接装置的第一端部，所述附接件能够连接至所述连接装置的第二端部，所述连接装置具有：
第一保持臂(12.1)；
第二保持臂(12.2)，以铰接方式连接至所述第一保持臂，分配给所述第一保持臂的球窝接头容置部(18)和分配给所述第二保持臂的球窝接头球(16)共同形成球窝接头(14)；
夹紧器件，用于将所述球窝接头球(16)可松开地夹于所述球窝接头容置部(18)中，所述球窝接头容置部(18)具有夹紧式窝部(80)，所述夹紧式窝部(80)分配给所述球窝接头球并通过预张拉元件(68)受到夹紧力作用以实现夹紧；以及
能够被致动的第一液压器件(30)分配给所述夹紧器件，当所述第一液压器件(30)被操作时，所述第一液压器件(30)为所述夹紧器件加载与所述夹紧力相反的力，所述液压器件具有液压缸(42)和液压活塞(46)，所述液压活塞(46)被设置为能够在所述液压缸(42)内移位并连接至所述夹紧器件，
其特征在于，
夹紧力转换器件(74、82、86)设置在所述预张拉元件(68)与夹紧式窝部(80)之间，并将由所述预张拉元件(68)施加的力转换为作用在所述夹紧式窝部(80)上的更大的夹紧力。
2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述夹紧力转换器件包括带有缸和活塞的第二液压器件，所述活塞被设置为能够在所述缸内移位，所述夹紧式窝部(80)形成所述活塞，
所述夹紧器件具有伸入所述缸中的致动元件(74)，所述致动元件(74)的移位引起所述夹紧式窝部的移位。
3.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于，所述第一液压器件具有止动元件(50)，所述止动元件(50)伸入所述液压缸中并限制所述活塞的移位路径。
4.如权利要求3所述的连接装置，其特征在于，所述止动元件(50)能够从外部调节，所述止动元件包括带有阴螺纹的外侧管状部分和带有阳螺纹的内侧部分，所述外侧管状部分和所述内侧部分相互作用，从而所述内侧部分的旋转使外侧部分沿纵向移位。
5.如权利要求4所述的连接装置，其特征在于，设置了蜗杆传动(52)，所述蜗杆传动(52)的蜗杆能够从外部致动并与齿轮相互作用，所述齿轮附接于所述止动元件的所述内侧部分。
6.如前述权利要求任一项所述的连接装置，其特征在于，所述预张拉元件是弹簧，具体为螺旋弹簧。
7.如前述权利要求任一项所述的连接装置，其特征在于，每个保持臂(12)具有圆筒形壳体，所述圆筒形壳体中容纳有所述夹紧器件、所述第一液压器件和所述第二液压器件。
8.如权利要求6或7所述的连接装置，其特征在于，所述夹紧器件具有凸缘状部分，所述弹簧(68)的一端支撑在所述凸缘状部分上，所述弹簧的另一端支撑在壳体上。
9.如前述权利要求任一项所述的连接装置，其特征在于，所述球窝接头容置部(18)能够附接、具体地螺纹连接于保持臂的一端。
10.如权利要求9所述的连接装置，其特征在于，所述球窝接头球(16)能够附接、具体地螺纹连接于保持臂的另一端。
11.如前述权利要求任一项所述的连接装置，其特征在于，至少三个保持臂以铰接方式互连。
12.如前述权利要求任一项所述的连接装置，其特征在于，所述第一液压器件能够连接至压力器件，所述压力器件能够通过脚部操作进行操作并产生液压压力。
13.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于，在所述致动元件(74)与所述夹紧式窝部(80)之间设置有弹簧(94)。
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