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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leitungsreservoir zum Aufnehmen eines elektrischen oder optischen Kabels oder eines Schlauchs oder einer anderen Leitung zum Leiten oder Übertragen zumindest entweder eines Fluids, eines Signals oder von Leistung.
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Mit der Anzahl elektrisch betriebener Geräte und zunehmender Vernetzung von Geräten zum Datenaustausch steigt die Anzahl der erforderlichen Leitungen zum Übertragen elektrischer Leistung, elektrischer und optischer Signale. Dies gilt in besonderem Maße auch für medizinische Behandlungsräume, in denen ferner Druckluft, Wasser oder andere Fluide übertragen werden. Das Ergebnis wird umgangssprachlich als „Kabelsalat“ bezeichnet, ist ohne ästhetischen Wert, erschwert die Wartung, stellt ein Unfallrisiko dar und ermöglicht eine Schädigung von Leitungen durch auf diese tretende Personen.
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In der
DE 20 2007 016 599 U1 ist eine Kabelaufwicklung beschrieben, bei der ein Hauptkabel um den oberen Teil einer Aufwickelspule und ein gleichlanges Komplementärkabel um den unteren Teil der Aufwickelspule gewickelt ist.
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In der
DE 31 28 545 A1 ist eine Kabelaufrolleinrichtung beschrieben, bei der eine Trennwand einen Wickelzylinder in einen ersten Teil mit einem ersten, größeren Durchmesser und einen zweiten Teil mit einem zweiten, kleineren Durchmesser unterteilt. Ein aufzuwickelndes Kabel tritt durch einen entsprechenden Einschnitt in der Trennwand zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Wickelzylinders. Im aufgewickelten Zustand befinden sich auf dem zweiten Teil des Wickelzylinders wenige, lose Lagen eines nicht ausziehbaren Teils des Kabels und auf dem ersten Teil des Wickelzylinders mehrere aneinander anliegende Lagen. Im abgewickelten Zustand ist der erste Teil des Wickelzylinders leer und der nicht ausziehbare Teil des Kabels im zweiten Teil des Wickelzylinders in einigen eng aneinanderliegenden Lagen aufgewickelt.
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In der
DE 20 2007 006 899 U1 ist ein auf Zug ansprechender Kabelaufwickler beschrieben, bei dem ein aus dem Kabelaufwickler nicht entnehmbarer Abschnitt eines Kabels innerhalb einer kreiszylindrischen Trennwand lose oder fest aufgewickelt ist. Wenn außen auf die kreiszylindrische Trennwand ein aufwickelbarer Abschnitt des Kabels aufgewickelt ist, ist der nicht entnehmbare Abschnitt des Kabels eng gewickelt. Wenn der außerhalb der kreiszylindrischen Trennwand aufgewickelte Abschnitt des Kabels abgewickelt bzw. entnommen wird, wird die Wicklung des im Kabelaufwickler verbleibenden Abschnitts gelockert.
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In der
DE 1 574 306 ist eine Vorrichtung zum Aufbewahren und zum Betrieb von elektrischen Verbindungskabeln beschrieben, bei dem ein elektrischer Kontakt zu einem mit einer Wickelspule rotierenden Ende eines Kabels durch „elektrische Schleifberührung“ zwischen feststehenden Kontakthülsen und mit dem Kabelende rotierenden Gegenschleifhülsen hergestellt wird.
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Ein Schleifkontakt, wie er in der
DE 1 574 306 A beschrieben ist, ist für viele Anwendungen unbefriedigend. Insbesondere ist eine ausreichend zuverlässige Übertragung von elektrischer Leistung oder elektrischen Signalen für viele Anwendungen allenfalls mit hohem Aufwand möglich. Entsprechende Einrichtungen zur Übertragung optischer Signale oder von Lichtleistung (beispielsweise Beleuchtungslicht für endoskopische Anwendungen) erfordern noch deutlich höheren Aufwand und sind nur befriedigend möglich, wenn an der Koppelstelle die optische Achse der Rotationsachse entspricht.
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Auch die in der
DE 31 28 545 A1 und einigen anderen erwähnten Druckschriften beschriebenen Einrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Insbesondere ist eine insgesamt vergleichsweise große Leitungslänge erforderlich, da ja ein Teil der Leitung immer in der Kabelaufrolleinrichtung verbleibt. Die Bewegungen dieses Teils innerhalb der Kabelaufrolleinrichtung sind allenfalls in Grenzen vorherbestimmbar und stellen eine Fehlerquelle dar.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Leitungsreservoir zum Aufnehmen eines elektrischen oder optischen Kabels oder eines Schlauchs oder einer anderen Leitung zum Leiten oder Übertragen zumindest entweder eines Fluids, eines Signals oder von Leistung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Idee, ein Leitungsreservoir bzw. eine Leitungsaufrollvorrichtung, bei der eine Leitung durch Rotieren eines Trägers in einen Leitungspfad eingelegt bzw. aus diesem entnommen werden kann, so auszubilden, dass die Leitung entlang des Leitungspfads bewegbar bzw. verschiebbar ist. Dies ermöglicht insbesondere eine im Wesentlichen symmetrische Ausgestaltung des Leitungspfads, bei der eine Leitung ausgehend von einem mittleren Bereich gleichzeitig in zwei Abschnitte des Leitungspfads eingelegt bzw. aus diesem entnommen wird. Das resultierende gleichzeitige Verkürzen bzw. Verlängern beider Enden der Leitung kann durch die Bewegbarkeit der Leitung entlang des Leitungspfads dahin gehend modifiziert werden, dass nur ein Ende der Leitung – jedoch mit der doppelten Geschwindigkeit – verkürzt oder verlängert wird.
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Ein Leitungsreservoir zum Aufnehmen eines elektrischen oder optischen Kabels oder eines Schlauchs oder einer anderen Leitung zum Leiten oder Übertragen zumindest entweder eines Fluids, eines Signals oder von Leistung umfasst einen Träger, der um eine vorbestimmte Rotationsachse rotierbar ist, Leiteinrichtungen an dem Träger und einen durch die Leiteinrichtungen definierten Leitungspfad mit einem ersten Abschnitt, einem zweiten Abschnitt und einem dritten Abschnitt, wobei der Leitungspfad durch die Leiteinrichtungen so definiert ist, dass eine anfänglich in den zweiten Abschnitt des Leitungspfads eingelegte Leitung bei einer Rotation des Trägers in einer ersten Rotationsrichtung um die Rotationsachse gleichzeitig in den ersten Abschnitt und in den dritten Abschnitt des Leitungspfads eingelegt wird, und wobei die Leiteinrichtungen ausgebildet sind, um eine Bewegung einer Leitung entlang des Leitungspfads zu ermöglichen.
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Das Leitungsreservoir ist wie eine herkömmliche Kabelaufrollvorrichtung in der Lage, eine Leitung durch Aufrollen aufzunehmen, wobei die Leitung von einem mittleren Abschnitt zu beiden Enden hin gleichzeitig verkürzt oder verlängert wird. Die aufgenommene Menge bzw. Länge der Leitung kann durch Rotation des Trägers in einer zweiten Richtung, die zur ersten Richtung entgegengesetzt ist, wieder abgegeben werden. Im Gegensatz zu einfachen Vorrichtungen, wie sie beispielsweise für Telefonleitungen in der Vergangenheit in zahlreichen Haushalten große Verbreitung hatten, ist eine in dem Leitungsreservoir aufgenommene Leitung jedoch entlang des Leitungspfads bewegbar bzw. verschiebbar, und zwar insbesondere sowohl bei ruhendem als auch bei gleichzeitig rotierendem Träger und weitgehend oder vollständig unabhängig von der Menge der vom Leitungsreservoir momentan aufgenommenen Menge. Mit einer Bewegung einer Leitung entlang des Leitungspfads ist dabei eine Bewegung der straffen oder gespannten Leitung und ohne Erzeugung von losen Schlaufen undefinierter Gestalt und Anordnung gemeint.
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Ein Vorteil des Leitungsreservoirs besteht darin, dass keine Drehdurchführung erforderlich und trotzdem eine einseitige Verlängerung oder Verkürzung der Leitung möglich ist. Das Leitungsreservoir ist deshalb auch für mehr- oder vieladrige elektrische oder optische Leitungen, zum Übertragen von elektrischen oder optischen Signalen mit hoher Bandbreite, für Lichtleitkabel zur Übertragung von Licht hoher Leistung (beispielsweise Beleuchtungslicht für Endoskopie), für Leitungen für Druckluft, Wasser, Blut oder anderer Fluide geeignet, bei denen Drehdurchführungen allenfalls mit hohem Aufwand realisierbar sind. Das Leitungsreservoir kann ferner für Hybridleitungen zur gleichzeitigen Übertragung elektrischer und/oder optischer Signale und/oder Leistung und/oder von Fluiden geeignet sein.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, umfassen die Leiteinrichtungen insbesondere eine relativ zum Träger rotierbare Rolle.
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Eine oder mehrere den Leitungspfad definierende Rollen können eine besonders leichtgängige Verschiebbarkeit bzw. Bewegbarkeit einer Leitung entlang des Leitungspfads ermöglichen.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, bei dem die Leiteinrichtungen eine relativ zum Träger rotierbare Rolle umfassen, ist die Rotationsachse der Rolle insbesondere parallel zur Rotationsachse des Trägers.
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Die Rotationsachse der Rolle ist insbesondere exakt oder im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Trägers, wobei ein von der Rotationsachse der Rolle und der Rotationsachse des Trägers eingeschlossener Winkel beispielsweise nicht größer als 5 Grad oder nicht größer als 2 Grad oder nicht größer als 1 Grad ist. Eine kleine Winkelabweichung bzw. ein kleiner Winkel zwischen der Rotationsachse des Trägers und der Rotationsachse der Rolle kann bei einer nachfolgend beschriebenen Ausführungsform vorteilhaft sein, um die Reibung einer entlang des Leitungspfads bewegten Leitung zu mindern.
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Die Leiteinrichtungen umfassen insbesondere zumindest drei Rollen im ersten Abschnitt des Leitungspfads und zumindest drei Rollen im dritten Abschnitt des Leitungspfads.
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Wie im Folgenden beschriebene Ausführungsformen zeigen, können jeweils vier und noch besser jeweils drei Rollen in jedem Abschnitt des Leitungspfads gleichzeitig einen verhältnismäßig großen Durchmesser der einzelnen Rollen und eine verhältnismäßig gute Annäherung der Gestalt eines Abschnitts des Leitungspfads an eine Kreisform ermöglichen. Große Durchmesser der einzelnen Rollen und eine geringe Anzahl der Rollen sind hinsichtlich der bei jedem Biegewechsel in einer realen Leitung entstehenden Reibung vorteilhaft. Hinsichtlich eines möglichst konstanten Übersetzungsverhältnisses zwischen einem Drehmoment am Träger und einer Zugkraft an der Leitung ist eine möglichst weitgehende Annäherung der Gestalt des ersten Abschnitts und des dritten Abschnitts des Leitungspfads an die Kreisform vorteilhaft.
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Ein Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine erste ortsfeste Führungseinrichtung an einem Bereich des Leitungspfads, der an den ersten Abschnitt des Leitungspfads angrenzt, und eine zweite ortsfeste Führungseinrichtung an einem Bereich des Leitungspfads, der an den dritten Abschnitt des Leitungspfads angrenzt, wobei die Rollen am Träger und die ortsfesten Führungseinrichtungen so angeordnet sind, dass bei einer vorbestimmten Position des Trägers ein erster Abstand zwischen einer Tangente durch die erste Führungseinrichtung an den ersten Abschnitt des Leitungspfads von der Rotationsachse des Trägers im Wesentlichen maximal und ein zweiter Abstand zwischen einer Tangente durch die zweite Führungseinrichtung an den dritten Abschnitt des Leitungspfads von der Rotationsachse des Trägers im Wesentlichen minimal sind.
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Ein ortsfeste Führungseinrichtung kann eine oder mehrere Rollen oder Gleitflächen zum Führen einer Leitung in einer oder insbesondere in zwei zu einander senkrechten Richtungen umfassen, beispielsweise in Form oder Art einer Klüse. Entweder die erste oder die zweite ortsfeste Führungseinrichtung kann eine Klemme oder ein anderes Befestigungsmittel zum zumindest punktuellen Befestigen bzw. Festlegen einer Leitung umfassen.
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Die Abstände der Tangenten durch die Führungseinrichtungen an die zugeordneten Abschnitte des Leitungspfads sind die Hebelarme bzw. die Längen der Hebelarme, mit denen eine Zugkraft an der Leitung in ein Drehmoment auf den Träger (bzw. umgekehrt) übersetzt wird. Bei der beschriebenen Anordnung fällt ein maximaler Hebelarm am ersten Abschnitt des Leitungspfads mit einem minimalen Hebelarm am dritten Abschnitt des Leitungspfads (im Wesentlichen) zusammen. Dadurch kann die Welligkeit des gesamten Übersetzungsverhältnisses zwischen Zugkraft an der Leitung und Drehmoment am Träger reduziert werden, insbesondere wenn bei einer gleichmäßigen Verteilung der Rollen abwechselnd ein Maximum des Hebelarms am ersten Abschnitt mit einem Minimum des Hebelarms am dritten Abschnitt und ein Minium des Hebelarms am ersten Abschnitt mit einem Maximum des Hebelarms am dritten Abschnitt zusammenfallen.
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Ein Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere eine erste ortsfeste Führungseinrichtung an einem Bereich des Leitungspfads, der an den ersten Abschnitt des Leitungspfads angrenzt, und eine zweite ortsfeste Führungseinrichtung an einem Bereich des Leitungspfads, der an den dritten Abschnitt des Leitungspfads angrenzt, wobei die Rollen am Träger und die ortsfesten Führungseinrichtungen so angeordnet sind, dass ein erster Winkel zwischen einer ersten Position des Trägers, in der eine von der ersten ortsfesten Führungseinrichtung geführte Leitung eine erste Rolle am ersten Abschnitt des Leitungspfads gerade berührt, und einer zweiten Position des Trägers, in der die von der zweiten ortsfesten Führungseinrichtung geführte Leitung eine erste Rolle am dritten Abschnitt des Leitungspfads gerade berührt und ein zweiter Winkel zwischen der zweiten Position des Trägers und einer dritten Position des Trägers, in der die von der ersten ortsfesten Führungseinrichtung geführte Leitung eine zur ersten Rolle benachbarte zweite Rolle am ersten Abschnitt des Leitungspfads gerade berührt, im Wesentlichen gleich sind.
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Der erste Winkel und der zweite Winkel sind exakt oder im Wesentlichen gleich, wobei insbesondere ein Winkel um höchstens 20 Grad oder um höchstens 10 Grad oder um höchstens 5 Grad vom anderen Winkel abweicht. Die Winkelabstände zwischen den Positionen des Trägers, in denen die von den ortsfesten Führungseinrichtungen geführte Leitung eine Rolle im ersten Abschnitt bzw. eine Rolle im dritten Abschnitt des Leitungspfads gerade berührte, wechseln einander also periodisch bzw. im Wesentlichen periodisch ab. Dies kann eine besonders geringe Variation des Übersetzungsverhältnisses zwischen Zugkraft an der Leitung und Drehmoment am Träger ermöglichen.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, können die Leiteinrichtungen eine Gleitfläche umfassen.
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Eine Gleitfläche ist insbesondere eine Oberfläche eines Körpers oder einer Beschichtung aus Teflon, Keramik, einem anderen Sintermaterial oder einem anderen Material, das einen geringen Reibungswiderstand bzw. eine geringe Haft- und Gleitreibung erzeugt. Die Gleitfläche ist insbesondere auf die Eigenschaften der Oberfläche der Leitung, für deren Verwendung das Leitungsreservoir vorgesehen ist, optimiert. Wie im Folgenden dargestellte Ausführungsformen zeigen, können Gleitflächen insbesondere im zweiten Abschnitt des Leitungspfads oder in den Bereichen des Übergangs zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Leitungspfads und des Übergangs zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt des Leitungspfads hinsichtlich des erforderlichen Bauraums und der erzielbaren Krümmungsradien vorteilhaft sein.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, umfasst der Träger insbesondere ein plattenförmiges Bauteil, das sich in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Trägers erstreckt.
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Ein plattenförmiges Bauteil ist insbesondere eine Platte, ein Blech oder ein anderes Bauteil, dessen Abmessungen innerhalb der Ebene senkrecht zur Rotationsachse wesentlich größer als senkrecht zur Ebene bzw. parallel zur Rotationsachse sind. Der Träger kann mehrere plattenförmige Bauteile umfassen. Insbesondere sind der erste Abschnitt des Leitungspfads zwischen einem ersten plattenförmigen Bauteil und einem zweiten plattenförmigen Bauteil und der dritte Abschnitt des Leitungspfads zwischen dem zweiten plattenförmigen Bauteil und einem dritten plattenförmigen Bauteil angeordnet.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, umfasst der Träger insbesondere ein plattenförmiges Bauteil mit einer Öffnung, wobei der zweite Abschnitt des Leitungspfads durch die Öffnung hindurch verläuft.
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Insbesondere liegt das plattenförmige Bauteil zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt des Leitungspfads.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, sind insbesondere der erste Abschnitt des Leitungspfads in einer ersten Ebene und der dritte Abschnitt des Leitungspfads in einer zweiten Ebene angeordnet, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene parallel zueinander und senkrecht zu der Rotationsachse des Trägers sind.
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Insbesondere weisen der erste Abschnitt des Leitungspfads innerhalb der ersten Ebene und der dritte Abschnitt des Leitungspfads innerhalb der zweiten Ebene jeweils die Gestalt eines Polygons mit abgerundeten Ecken auf. Der erste und der dritte Abschnitt des Leitungspfads sind jeweils insbesondere exakt oder im Wesentlichen in der ersten Ebene bzw. in der dritten Ebene angeordnet. Wie anhand einer nachfolgend beschriebenen Ausführungsform deutlich wird, kann eine geringe Abweichung des ersten bzw. dritten Abschnitts von der ersten bzw. dritten Ebene vorteilhaft sein, um den Leitungspfad beispielsweise durch eine schraubenartige Gestalt zu verlängern.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, ist der Träger insbesondere zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene angeordnet.
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Dies gilt insbesondere, wenn der Träger ein einziges plattenförmiges Bauteil umfasst bzw. aus diesem besteht. Dies ermöglicht einen besonders einfachen und kompakten Aufbau des Leitungsreservoirs.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, sind der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt des Leitungspfads zumindest bereichsweise parallel zueinander angeordnet, wobei der zweite Abschnitt den ersten Abschnitt und den dritten Abschnitt so miteinander verbindet, dass eine entlang des Leitungspfads sich bewegende Leitung im ersten Abschnitt und im dritten Abschnitt sich in entgegengesetzter Richtung bewegt.
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Ein Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, umfasst ferner insbesondere eine Drehmomentquelle, die mit dem Träger gekoppelt ist, um ein Drehmoment in der ersten Rotationsrichtung auf den Träger auszuüben.
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Die Drehmomentquelle umfasst insbesondere eine Spiralfeder oder eine andere Feder oder einen Elektromotor oder ein Gewicht im Schwerefeld der Erde. Die Kraft einer Feder oder die Gewichtskraft eines Gewichts wird beispielsweise mittels eines teilweise auf eine Welle des Trägers gewickelten Seils in ein Drehmoment gewandelt. Insbesondere die konstante Gewichtskraft eines Gewichts im homogenen Schwerefeld der Erde ermöglicht die Erzeugung eines konstanten Drehmoments. Die Drehmomentquelle bewirkt ein Einziehen der Leitung in das Leitungsreservoir bzw. ein Aufnehmen der Leitung in dem Leitungsreservoir, solange eine von außen an der Leitung anliegende Zugkraft einen Schwellenwert nicht erreicht.
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Ein Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, kann ferner eine Arretierungs- oder Bremseinrichtung zum lösbaren Arretieren des Trägers oder einer in das Leitungsreservoir aufgenommenen Leitung aufweisen.
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Die Arretierungs- oder Bremseinrichtung kann ausgebildet sein, um unmittelbar auf den Träger oder eine die Rotationsachse des Trägers definierende Welle zu wirken. Alternativ kann die Arretierungs- oder Bremseinrichtung ausgebildet sein, um das von der Drehmomentquelle erzeugte Drehmoment zu beeinflussen, insbesondere die Drehmomentquelle steuerbar zu blockieren oder auf andere Weise ein- und auszuschalten. Alternativ kann die Arretierungs- oder Bremseinrichtung ausgebildet sein, um unmittelbar auf eine in das Leitungsreservoir aufgenommene Leitung zu wirken, beispielsweise durch Festlegen der Leitung an einer der erwähnten ortsfesten Führungseinrichtungen.
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Eine unmittelbare Wirkung der Arretierungs- und Bremseinrichtung auf den Träger oder die Welle des Trägers oder die Drehmomentquelle kann einfacher realisierbar sein als eine unmittelbare Wirkung auf die Leitung. An einer unmittelbaren Wirkung der Arretierungs- und Bremseinrichtung auf die Leitung kann vorteilhaft sein, dass die Leitung innerhalb des Leitungsreservoirs ständig unter Zugspannung steht und deshalb nicht den durch die Leiteinrichtungen vorgegebenen Leitungspfad verlassen kann.
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Die Arretierungs- oder Bremseinrichtung kann ausgebildet sein, um mittels eines Druckknopfs, eines Hebels, eines Schiebers oder einer anderen Benutzerschnittstelle zumindest entweder aktiviert oder deaktiviert zu werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Arretierungs- oder Bremseinrichtung ausgebildet sein, um durch Bewegen der Leitung zumindest entweder aktiviert oder deaktiviert zu werden. Beispielsweise ist die Arretierungs- oder Bremseinrichtung ausgebildet, um aktiviert zu werden, wenn die Leitung und der Träger nach einem Entnehmen aus dem Leitungsreservoir durch Zug an der Leitung ruhen, und um durch einen weiteren, insbesondere ruckartigen, Zug an der Leitung deaktiviert zu werden.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, können die Leiteinrichtungen am ersten Abschnitt des Leitungspfads und die Leiteinrichtungen am dritten Abschnitt des Leitungspfads jeweils so angeordnet und ausgebildet sein, dass der erste Abschnitt des Leitungspfads und der dritte Abschnitt des Leitungspfads die Rotationsachse des Trägers jeweils mehr als einmal umschlingen.
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Insbesondere umschlingen der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt des Leitungspfads die Rotationsachse des Trägers jeweils mindestens eineinhalbmal, zweimal, dreimal oder viermal. Wenn der erste und der dritte Abschnitt des Leitungspfads die Rotationsache des Trägers jeweils mehr als einmal umschlingen, kann das Leitungsreservoir entsprechend mehr Leitung aufnehmen.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, umschlingen der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt des Leitungspfads die Rotationsachse des Trägers jeweils insbesondere spiralartig oder schraubenartig.
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Ein Abschnitt des Leitungspfads umschlingt die Rotationsachse des Trägers spiralartig, wenn er in einer Ebene liegt und mehr als eine Windung aufweist, so dass mehrere Windungen parallel zueinander innerhalb der Ebene liegen. Der spiralartige Abschnitt des Leitungspfads weist dabei insbesondere nicht die Gestalt einer archimedischen Spirale r(φ) = a·φ auf, sondern genügt beispielsweise näherungsweise der Funktion r(φ) = a·φ·f(φ), wobei f(φ) beispielsweise ein Polygon mit abgerundeten Ecken beschreibt.
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Ein Abschnitt des Leitungspfads umschlingt die Rotationsachse des Trägers insbesondere dann schraubenartig, wenn sie die Gestalt einer Kurve mit konstanter Steigung um die Mantelfläche eines Zylinders aufweist, wobei der Zylinder insbesondere keinen kreisförmigen Querschnitt, sondern einen Querschnitt in der Gestalt eines Polygons mit abgerundeten Ecken aufweist.
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Bei einem Leitungsreservoir, wie es hier beschrieben ist, bei dem der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt des Leitungspfads die Rotationsachse des Trägers jeweils schraubenartig mit einer vorbestimmten Ganghöhe umschlingt, ist der Träger insbesondere so gelagert, dass eine Rotation des Trägers um 360 Grad mit einer axialen Verschiebung des Trägers um eine vorbestimmte Ganghöhe einhergeht.
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Eine derartige Lagerung des Trägers ermöglicht es, die Leitung während der Rotation des Trägers an im Wesentlichen unveränderlichen Orten in den Leitungspfad einzulegen bzw. aus dem Leitungspfad zu entnehmen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung medizinischer Geräte, die durch eine Leitung verbunden sind;
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2 eine schematische Darstellung eines Leitungsreservoirs;
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3 eine weitere schematische Darstellung des Leitungsreservoirs aus 2;
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4 eine weitere schematische Darstellung des Leitungsreservoirs aus den 2 und 3;
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5 eine weitere schematische Darstellung des Leitungsreservoirs der 2 bis 4;
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6 eine weitere schematische Darstellung des Leitungsreservoirs der 2 bis 5;
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7 eine schematische Darstellung eines weiteren Leitungsreservoirs;
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8 eine schematische Darstellung eines weiteren Leitungsreservoirs;
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9 eine schematische Darstellung von Abschnitten eines Leitungspfads eines weiteren Leitungsreservoirs;
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10 eine schematische Darstellung einer Rolle;
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11 eine schematische Darstellung von Abschnitten eines weiteren Leitungspfads;
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12 eine weitere schematische Darstellung der Abschnitte des Leitungspfads aus 11;
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13 eine schematische Darstellung eines weiteren Leitungsreservoirs;
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14 eine schematische Darstellung von Abschnitten eines Leitungspfads des Leitungsreservoirs der 13;
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15 eine weitere schematische Darstellung der Abschnitte des Leitungspfads aus den 13 und 14.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Leitung 10, die ein stationäres medizinisches Gerät 18 mit einem mobilen medizinischen Gerät 19 verbindet. Das stationäre medizinische Gerät 18 umfasst beispielsweise eine Lichtquelle zum Erzeugen von Beleuchtungslicht und/oder eine Quelle, die ein Spülfluid bereitstellt, und/oder eine Schaltung zum Erfassen, Speichern und/oder Auswerten von Bildsignalen. Das mobile medizinische Gerät 19 ist beispielsweise ein Endoskop für medizinische Anwendungen. Die Leitung 10 umfasst beispielsweise mehrere elektrisch leitfähige Adern zum Übertragen von Bild- und/oder Steuersignalen, ein Lichtleitkabel zum Übertragen von Beleuchtungslicht und ein Lumen bzw. einen Schlauch zum Übertragen bzw. Leiten eines Spülfluids. Das stationäre medizinische Gerät 18 umfasst ferner ein Leitungsreservoir 20, wie es nachfolgend anhand der weiteren Figuren im Detail beschrieben wird.
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Die Leitung 10 muss eine ausreichende Länge aufweisen, um medizinischem Personal eine freie Bewegung am Patienten zu ermöglichen. Idealerweise ist die Leitung 10 lang genug, dass medizinisches Personal das mobile medizinische Gerät am Patienten von allen Seiten aus einsetzen kann. Ohne das Leitungsreservoir 20 hätte die dazu erforderliche Länge der Leitung 10 zur Folge, dass die Leitung 10 in vielen Situationen am Boden liegt. Dort ist die Leitung 10 dem Risiko einer Beschädigung ausgesetzt, wenn medizinisches Personal versehentlich auf die Leitung 10 tritt oder die Leitung 10 mit rollbaren bzw. fahrbaren Geräten überfährt. Ferner stellt die Leitung 10 am Boden liegend in besonderem Maße ein Unfallrisiko dar.
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Das Leitungsreservoir 20 ist vorgesehen und ausgebildet, um eine veränderbare Menge bzw. eine veränderbare Länge der Leitung 10 aufzunehmen. Die Leitung 10 kann deshalb in vielen Situationen vom Leitungsreservoir 20 teilweise oder weitgehend aufgenommen werden statt am Boden des medizinischen Behandlungsraums zu liegen. Das Leitungsreservoir 20 kann in das stationäre medizinische Gerät 18 integriert oder als separates Bauteil vorgesehen sein.
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2 zeigt eine schematische axonometrische Darstellung eines Leitungsreservoirs 20, das bei dem oben anhand der 1 dargestellten Beispiel einsetzbar ist. Das Leitungsreservoir umfasst einen Träger 40, der im Wesentlichen aus einem kreisförmigen plattenförmigen Bauteil 42 besteht. Das plattenförmige Bauteil 42 weist eine Öffnung 44 auf und ist mit einer Welle 46 mechanisch verbunden, die eine Rotationsachse 48 senkrecht zum plattenförmigen Bauteil 42 definiert.
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An dem Träger 40 bzw. dem plattenförmigen Bauteil 42 sind Rollen 51, 52, 53 angebracht. Jede Rolle 51, 52, 53 ist relativ zum Träger 40 um eine Rotationsachse 56, 57, 58 rotierbar. Die Rotationsachsen 56, 57, 58 der Rollen 51, 52, 53 sind parallel zueinander und zur Rotationsachse 48 des Trägers 40. Die Rotationsachsen 56, 57, 58 der Rollen 51, 52, 53 sind in einem gleichseitigen Dreieck symmetrisch zur Rotationsachse 48 des Trägers 40 angeordnet.
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Drei weitere, in 2 nicht sichtbare Rollen sind an einer gegenüberliegenden, vom Betrachter abgewandten Seite des Trägers 40 und bezüglich der durch das plattenförmige Bauteil 42 definierten Ebene spiegelsymmetrisch zu den in 2 sichtbaren Rollen 51, 52, 53 angeordnet. Ferner sind an der Öffnung 44 im plattenförmigen Bauteil 42 Rollen 61, 62 angeordnet. Die Rollen 61, 62 sind um in 2 nicht gesondert dargestellte und gekennzeichnete Rotationsachsen parallel zu der durch das plattenförmige Bauteil 42 definierten Ebene rotierbar.
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Die Rollen 51, 52, 53 weisen jeweils eine umfängliche Rille auf, deren Querschnitt an den Querschnitt der Leitung 10 angepasst ist. Die in 2 sichtbaren Rollen 51, 52, 53, 61, 62 und die in 2 nicht sichtbaren Rollen definieren einen Leitungspfad, entlang dessen die Leitung 10 bewegt werden kann. Durch einfache Pfeile ist in 2 eine Bewegung der Leitung entlang des durch die Rollen 51, 52, 53, 61, 62 definierten Leitungspfads angedeutet, die entsteht, wenn am zweiten Ende 12 der Leitung 10 eine größere Zugkraft wirkt als an deren ersten Ende 11. Wenn eine auf das erste Ende 11 der Leitung wirkende Zugkraft größer ist als eine auf das zweite Ende 12 der Leitung 10 wirkende Zugkraft, kann eine Bewegung der Leitung 10 in entgegengesetzter Richtung bewirkt werden.
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Der durch die Rollen 51, 52, 53, 61, 62 definierte Leitungspfad umfasst mehrere Abschnitte. Durch die Rollen 51, 52, 53, deren Rotationsachsen 56, 57, 58 senkrecht zum plattenförmigen Bauteil 42 und parallel zur Rotationsachse 48 des Trägers 40 sind, wird ein erster Abschnitt 31 des Leitungspfads definiert, der im Wesentlichen in einer Ebene parallel zum plattenförmigen Bauteil 42 und senkrecht zur Rotationsachse 48 des Trägers 40 liegt. Der erste Abschnitt 31 des Leitungspfads wird in der Darstellung der 2 vor allem durch den darin befindliche Bereich der Leitung 10 sichtbar.
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Durch die in 2 nicht sichtbaren und zu den Rollen 51, 52, 53 symmetrischen Rollen wird ein dritter Abschnitt des Leitungspfads definiert. Der dritte Abschnitt des Leitungspfads liegt symmetrisch zum ersten Abschnitt in einer Ebene, die ebenfalls parallel zum plattenförmigen Bauteil 42 und senkrecht zur Rotationsachse 48 des Trägers 40 ist. Der dritte Abschnitt des Leitungspfads verläuft insbesondere weitgehend parallel zum ersten Abschnitt des Leitungspfads.
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Der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt des Leitungspfads weisen jeweils näherungsweise die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit entsprechend den Radien der Rollen 51, 52, 53 abgerundeten Ecken auf.
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Der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt des Leitungspfads sind durch einen zweiten Abschnitt des Leitungspfads verbunden, der im Wesentlichen durch die Rollen 61, 62 an der Öffnung 44 im plattenförmigen Bauteil 42 definiert ist und sich im Wesentlichen zwischen diesen beiden Rollen 61, 62 erstreckt. Dieser zweite Abschnitt des Leitungspfads liegt nicht in einer Ebene parallel zum plattenförmigen Bauteil 42, sondern ist gegenüber diesem geneigt.
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Wenn die Leitung 10 durch in 2 nicht dargestellte ortsfeste Führungseinrichtungen geführt ist, kann sie durch Rotation des Trägers 40 mit den Rollen 51, 52, 53 um die Rotationsachse 48 gleichzeitig in den ersten Abschnitt und in den dritten Abschnitt des Leitungspfads bzw. bei Rotation in entgegengesetzter Richtung aus dieser entnommen werden. Insbesondere bewirkt eine Rotation des Trägers 40 mit den Rollen 51, 52, 53 in der in 2 durch Pfeile 49 angedeuteten ersten Rotationsrichtung ein Einlegen der Leitung 10 in den ersten und den dritten Abschnitt des durch die Rollen 51, 52, 53, 61, 62 definierten Leitungspfads bis zu dem in 2 gezeigten Zustand. Bei einer Rotation in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung kann die Leitung aus dem ersten und dem dritten Abschnitt des Leitungspfads wieder entnommen werden.
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3 zeigt eine weitere schematische axonometrische Darstellung des Leitungsreservoirs aus 2. Im Unterschied zu der Darstellung in 2 ist keine Leitung in den durch die Rollen am Träger 40 definierten Leitungspfad eingelegt. Ferner ist der Träger 40 in einer gegenüber der Position in 2 um einen kleinen Winkel rotierten Position dargestellt. Im Gegensatz zur 2 sind in 3 zumindest zwei Rollen 71, 73 an der vom Betrachter abgewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 zumindest teilweise erkennbar.
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4 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Leitungsreservoirs aus den 2 und 3. Die Zeichenebene der 4 ist parallel zur Rotationsachse 48 des Trägers 40 und zu den Rotationsachsen 56, 57, 58, 76, 78 der Rollen 51, 52, 53, 71, 72, 73.
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In 4 sind alle Rollen 51, 52, 53, 71, 72, 73 an beiden Seiten des plattenförmigen Bauteils 42 erkennbar. In der Darstellung der 4 sind die Rotationsachsen zweier Rollen 52, 72 hinter der Welle 46 des Trägers 40 verborgen. Die Rotationsachsen 56 und 76 bzw. 58 und 78 zweier gegenüberliegender bzw. symmetrisch angeordneter Rollen 51 und 71 bzw. 53 und 73 liegen jeweils auf einer Geraden. Die zwei gegenüberliegenden bzw. bezogen auf das plattenförmige Bauteil 42 symmetrisch angeordneten Rollen 51 und 71; 52 und 72; 53 und 73 sind unabhängig voneinander rotierbar, da sie, wie insbesondere in 2 erkennbar ist, bei Bewegung der Leitung 10 entlang des durch die Rollen 51, 52, 53, 61, 62, 71, 72, 73 definierten Leitungspfads in entgegengesetzten Richtungen rotieren.
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Über bereits in den 2 und 3 erkennbare Merkmale hinaus sind in 4 ein Gehäuse 22 und in Bezug auf das Gehäuse ortsfeste Führungsrollen 26 mit Rotationsachsen in zwei zu einander senkrechten Richtungen erkennbar. Anstelle der ortsfesten Führungsrollen 26 oder zusätzlich zu diesen kann eine andere Einrichtung zum Führen einer Leitung vorgesehen sein, beispielsweise in der Art einer Klüse. Diese Einrichtung weist insbesondere eine Oberfläche auf, an der die Leitung mit geringer Reibung gleiten kann. Dazu weist die Oberfläche insbesondere große Krümmungsradien und eine hinsichtlich einer geringen Reibung an die vorgesehene Leitung angepasste Beschichtung auf.
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Ferner sind in 4 Lager 24, 25 für die Welle 46 am Träger 40 erkennbar. Das Lager 25 umfasst eine Drehmomentquelle zum Erzeugen eines Drehmoments in der in 2 dargestellten ersten Rotationsrichtung 49, beispielsweise eine Spiralfeder oder einen Elektromotor. Die Drehmomentquelle ist in dem Lager 25 insbesondere gekapselt. An dem Lager 25 kann eine Kupplung zur Aufnahme des dem Lager 25 zugewandten Endes der Welle 46 vorgesehen sein. Diese Kupplung weist insbesondere eine nichtrotationssymmetrische Gestalt (beispielsweise einen polygonalen Querschnitt oder Zähne) auf, um eine formschlüssige Übertragung eines Drehmoments zwischen der Kupplung und dem entsprechend ausgebildeten Ende der Welle 46 zu ermöglichen. Durch eine lösbare Kopplung zwischen der Kupplung am Lager 25 und dem Ende der Welle 46 kann der Zusammenbau des Leitungsreservoirs 20 vereinfacht werden.
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Ferner sind in 4 in gestrichelten Linien die Ebenen 37, 38 angeordnet, in denen der erste Abschnitt 31 bzw. der dritte Abschnitt des durch die Rollen 51, 52, 53, 71, 72, 73 definierten Leitungspfads liegen. Die Ebenen 37, 38 sind senkrecht zur Zeichenebene der 4 und zu der Rotationsachse 48 des Trägers 40.
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Die 5 und 6 zeigen weitere schematische Darstellungen des Leitungsreservoirs aus den 2 bis 4. Die Zeichenebenen der 5 und 6 sind senkrecht zur Rotationsachse 48 des Trägers 40 und zur Zeichenebene der 4 und parallel zum plattenförmigen Bauteil 42. Die 5 und 6 zeigen das plattenförmige Bauteil 42 von zwei gegenüberliegenden Seiten. In 5 sind die den ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads definierenden Rollen 51, 52, 53 sichtbar, in 6 sind die den dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads definierenden Rollen 71, 72, 73 sichtbar. In den 5 und 6 sind ferner durch Pfeile eine Bewegungsrichtung der Leitung 10 und die resultierenden Rotationsrichtungen der Rollen 51, 52, 53, 71, 72, 73 angedeutet.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Leitungsreservoirs, das in einigen Merkmalen dem oben anhand der 2 bis 6 dargestellten Leitungsreservoir ähnelt. Insbesondere umfasst das Leitungsreservoir der 7 ein plattenförmiges Bauteil 42. An der dem Betrachter zugewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 sind vier Rollen 51, 52, 53, 54 relativ zum plattenförmigen Bauteil 42 um Rotationsachsen senkrecht zur Zeichenebene der 7 rotierbar gelagert, die einen ersten Abschnitt eines Leitungspfads definieren. An einer Öffnung 44 sind ähnlich wie bei dem Leitungsreservoir der 2 bis 6 Führungsrollen angeordnet, von denen eine durch die Leitung 10 verdeckt ist. Die zweite Führungsrolle 62 an der Öffnung 44 ist in 7 sichtbar.
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Bezogen auf die Ebene des plattenförmigen Bauteils 42 symmetrisch zu den Rollen 51, 52, 53, 54 sind vier weitere Rollen an der vom Betrachter abgewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 angeordnet, die in 7 nicht sichtbar sind. Diese vier weiteren Rollen definieren einen dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads, der in 7 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, soweit er sich in der dargestellten Projektion nicht mit dem ersten Abschnitt 31 deckt.
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Der erste und der dritte Abschnitt des Leitungspfads weisen jeweils im Wesentlichen die Gestalt eines Quadrats mit entsprechend dem Radius der Rollen 51, 52, 53, 54 abgerundeten Ecken auf. Der erste und der dritte Abschnitt des Leitungspfads sind ähnlich wie bei dem Leitungsreservoir der 2 bis 6 im Wesentlichen parallel zueinander.
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In 7 sind ferner stationäre bzw. ortsfeste Führungsrollen 26, 27 für die Leitung 10 dargestellt, wie sie bereits in 4 angedeutet sind. Anders als beim Leitungsreservoir der 2 bis 6 sind die ortsfesten Führungsrollen 26, 27 für die Leitung 10 einander gegenüberliegend bzw. bezogen auf die Rotationsachse des plattenförmigen Bauteils 42 im Wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnet.
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Durch Pfeile an der Leitung 10 ist die durch eine Rotation des Trägers 40 in der ersten Rotationsrichtung 49 hervorgerufene Bewegung der Leitung 10 angedeutet. Dabei wird die Leitung 10 gleichzeitig in den durch die Rollen 51, 52, 53, 54 definierten ersten Abschnitt des Leitungspfads und in den symmetrisch angeordneten und in 7 nicht sichtbaren dritten Abschnitt des Leitungspfads eingelegt. Bei rotierendem Träger 40 kann diese Bewegung durch eine Bewegung der Leitung 10 entlang des durch die Rollen 51, 52, 53, 54, 62 definierten Leitungspfads von den ortsfesten Führungsrollen 26 zu den ortsfesten Führungsrollen 27 oder umgekehrt überlagert werden. Diese Bewegung der Leitung 10 entlang des durch die Rollen 51, 52, 53, 54, 62 definierten Leitungspfads kann auch bei stillstehendem Träger 40 erfolgen.
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8 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Leitungsreservoirs, das in einigen Merkmalen den oben anhand der 2 bis 7 dargestellten Leitungsreservoirs ähnelt. Das Leitungsreservoir der 8 unterscheidet sich von dem Leitungsreservoir der 7 insbesondere dadurch, dass an jeder Seite des plattenförmigen Bauteils 42 nur drei statt vier Rollen 51, 52, 53 angeordnet sind. Die Rollen 51, 52, 53 sind in Form eines gleichseitigen Dreiecks symmetrisch zur Rotationsachse des Trägers 40 angeordnet. Die Rollen 51, 52, 53 definieren einen ersten Abschnitt eines Leitungspfads, der im Wesentlichen die Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks mit entsprechend dem Radius der Rollen 51, 52, 53 abgerundeten Ecken aufweist. Im Vergleich der 7 und 8 ist erkennbar, dass bei Verwendung von drei statt vier Rollen auf einer Seite des plattenförmigen Bauteils 42 die einzelne Rolle 51, 52, 53 einen größeren Radius aufweisen kann, wodurch die Reibung durch Biegewechsel reduziert werden kann.
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Die an der vom Betrachter abgewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 angeordneten Rollen und der durch diese Rollen definierte dritte Abschnitt 33 des Leitungspfads sind in 8 nicht sichtbar, jedoch durch gestrichelte Linien angedeutet. Auch der dritte Abschnitt 33 des Leitungspfads weist näherungsweise die Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks mit entsprechend dem Radius der Rollen abgerundeten Ecken auf.
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Der dritte Abschnitt des Leitungspfads und die Anordnung der diesen definierenden Rollen sind gegenüber dem ersten Abschnitt und der Anordnung der Rollen 51, 52, 53 um 60 Grad gedreht. Diese Anordnung trägt zusammen mit der Verwendung von Gleitflächen 65, 66 anstelle von Rollen am zweiten Abschnitt 32 des Leitungspfads dazu bei, dass für den zweiten Abschnitt 32 mehr Bauraum vorhanden und im zweiten Abschnitt 32 größere Krümmungsradien realisierbar sind. Die Gleitflächen 65, 66 sind an der dem Betrachter zugewandten bzw. an der vom Betrachter abgewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 symmetrisch zur Öffnung 44 im plattenförmigen Bauteil 42 angeordnet.
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Das in 8 dargestellte Leitungsreservoir unterscheidet sich von den oben anhand der 2 bis 7 dargestellten Leitungsreservoirs ferner dadurch, dass an einer Seite ortsfeste Führungsrollen 26 und an einer gegenüberliegenden Seite eine Befestigung 28 in Form einer schraubbaren Klemme für die Leitung 10 vorgesehen sind. Auch bei den Leitungsreservoirs der 2 bis 7 können jeweils die ortsfesten Führungsrollen 27 durch eine Befestigung ersetzt werden. Die Befestigung 28 bewirkt, dass bei ruhendem Träger 40 die Leitung 10 nicht mehr entlang des durch die Rollen 51, 52, 53 und die Gleitflächen 65, 66 definierten Leitungspfads 31, 32, 33 verschoben werden kann. Ferner bewirkt die Befestigung 28, dass das nicht durch die Befestigung 28 festgelegte Ende der Leitung 10 bei Rotation des Trägers 40 mit doppelter Geschwindigkeit eingezogen bzw. in den ersten und den dritten Abschnitt des Leitungspfads eingelegt oder bei umgekehrter Rotationsrichtung aus diesem entnommen wird.
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In gestrichelten Linien ist in 8 eine alternative Befestigung 29 bzw. eine Befestigung der Leitung 10 an einem alternativen Ort dargestellt, auf die unten Bezug genommen wird.
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Bei den Leitungsreservoirs aus den 7 und 8 liegen die Öffnungen 44 im plattenförmigen Bauteil 42 jeweils in der Mitte desselben. Bei diesen Leitungsreservoirs können die plattenförmigen Bauteile 42 deshalb nicht einfach mittels einer durchgehenden Welle rotierbar gelagert sein, wie dies in 4 dargestellt ist. Stattdessen sind beispielsweise weitere plattenförmige Bauteile vom Betrachter aus gesehen vor dem ersten Abschnitt des Leitungspfads und hinter dem dritten Abschnitt des Leitungspfads angeordnet und mit dem plattenförmigen Bauteil 42 starr verbunden, wobei die weiteren plattenförmigen Bauteile rotierbar gelagert sind. Ein Beispiel für eine Anordnung dreier starr verbundener plattenförmiger Bauteile, die einen rotierbaren Träger bilden, ist unten mit Bezug auf die 13 bis 15 beschrieben.
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Bei allen hier dargestellten Ausführungsformen kann die Öffnung 44 deutlich größer als in den Figuren jeweils angedeutet ausgebildet sein. Insbesondere ist die Öffnung 44 jeweils so groß ausgebildet, dass ein Steckverbinder am Ende einer Leitung 10 durch die Öffnung 44 hindurchgeführt werden kann. Dies kann die Verwendung des Leitungsreservoirs 20 mit einer bereits fertig konfektionierten und mit Steckverbindern oder anderen Einrichtungen an beiden Enden dauerhaft verbundenen Leitung 10 ermöglichen.
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Bei allen hier dargestellten Leitungsreservoirs wird eine Zugkraft an der Leitung 10 in ein Drehmoment am rotierbaren Träger 40 übersetzt und umgekehrt. Das Übersetzungsverhältnis wird durch die Länge der effektiven Hebel, also die Abstände der Geraden, entlang derer die Leitung 10 zwischen den ortsfesten Führungsrollen 26, 27 bzw. der ortsfesten Befestigung 28 einerseits und den Rollen 51, 52, 53, 54, 71, 72, 73 andererseits verläuft, und der Rotationsachse 48 des Trägers 40 bestimmt. Diese Abstände bzw. Hebelarme variieren während der Rotation des Trägers 40 periodisch.
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9 zeigt ein einfaches Beispiel eines Leitungsreservoirs mit nur vier Rollen 51, 52, 71, 72 an einem rotierbaren Träger 40. Die beiden Rollen 51, 52, an der dem Betrachter zugewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 definieren einen ersten Abschnitt 31 eines Leitungspfads. Die beiden an der vom Betrachter abgewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 angeordneten Rollen 71, 72 und der durch diese definierte dritte Abschnitt 33 des Leitungspfads sind nicht sichtbar und deshalb nur in gestrichelten Linien angedeutet. Bei dem in 9 dargestellten Leitungsreservoir sind die Anordnung der Rollen 71, 73 und der von diesen definierte dritte Abschnitt 33 des Leitungspfads gegenüber den Rollen 51, 52 und dem ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads um 90 Grad gedreht. Zwischen den ortsfesten Führungsrollen 26, 27 einerseits und dem ersten Abschnitt 31 bzw. dem dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads andererseits verläuft eine Leitung entlang im Wesentlichen gerader Bereiche 34, 35 des Leitungspfads. Diese geraden Bereiche 34, 35 sind zur Unterscheidung von dem ersten Abschnitt 31 und dem zweiten Abschnitt 33 ebenfalls gestrichelt mit einer anderen Strichlänge dargestellt.
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In 9 ist erkennbar, dass der Abstand des Bereichs 34 von der Rotationsachse 48 des Trägers 40 und damit der an dieser Stelle wirkende Hebelarm einerseits und der Abstand des Bereichs 35 von der Rotationsachse 48 und damit der an dieser Stelle wirkende Hebelarm andererseits sich deutlich unterscheiden. Während einer Rotation des Trägers 40 um die Rotationsachse 48 schwenken die Bereiche 34, 35 periodisch in einem vorbestimmten Winkelbereich hin und her, und die Hebelarme variieren entsprechend. Bei der in 9 gezeigten, gegenseitig um 90 Grad verdrehten Anordnung des ersten Abschnitts 31 und des dritten Abschnitts 33 des Leitungspfads und der im Wesentlichen punktsymmetrischen Anordnung der ortsfesten Führungsrollen 26, 27 sind die beiden Hebelarme näherungsweise abwechselnd minimal und maximal. Das in der Summe wirkende Übersetzungsverhältnis zwischen einer Zugspannung an der Leitung 10 und einem Drehmoment am rotierbaren Träger 40 variiert deshalb schwächer als dies bei einer parallelen Anordnung des ersten Abschnitts 31 und des dritten Abschnitts 33 des Leitungspfads der Fall wäre.
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Bei dem oben anhand der 7 dargestellten Leitungsreservoir ist eine ähnliche Minderung der Variation des Übersetzungsverhältnisses zwischen Zugspannung und Drehmoment erzielbar, indem die Anordnung der Rollen an der vom Betrachter abgewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 gegenüber der Anordnung der Rollen 51, 52, 53, 54 an der dem Betrachter zugewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 um 45 Grad verdreht wird. Alternativ können die ortsfesten Führungsrollen 27 bezogen auf die Rotationsachse des rotierbaren Trägers 40 um 45 Grad verschoben sein.
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Bei dem anhand der 8 dargestellten Leitungsreservoir ist eine ähnliche Minderung der Variation des Übersetzungsverhältnisses zwischen Zugspannung und Drehmoment erzielbar, wenn die Rollen an der vom Betrachter abgewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 anders als in 8 dargestellt, symmetrisch zu den Rollen 51, 52, 53 an der dem Betrachter zugewandten Seite des plattenförmigen Bauteils 42 angeordnet sind, ähnlich wie dies bei dem Leitungsreservoir der 2 bis 6 der Fall ist. Alternativ kann die Befestigung 28 durch eine bezogen auf die Rotationsachse des Trägers 40 um 60 Grad verschoben bzw. geschwenkt angeordnete Befestigung 29 ersetzt werden. Eine weitere Alternative besteht in einer Anordnung der Führungsrollen bzw. Befestigungen am gleichen Ort – ähnlich wie das bei dem Leitungsreservoir der 2 bis 6 der Fall ist – bei Verwendung des rotierbaren Trägers 40 aus 8 mit um 60 Grad gegeneinander verdrehten Anordnungen der des ersten Abschnitts 31 und des dritten Abschnitts 33 des Leitungspfads.
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In den 2 und 6 ist erkennbar, dass bei der dargestellten Position des Trägers 40 die Leitung 10 zweimal über die Rolle 73 läuft. Um zu verhindern, dass die zweite Lage der Leitung 10 auf der Rolle 73 von der ersten Lage in Richtung der Achse der Rolle abgleitet, können zusätzliche, in den Figuren nicht dargestellte Führungseinrichtungen vorgesehen sein. Alternativ kann die Rolle 73 eine umlaufende Rille mit einer ausreichenden Tiefe zur Aufnahme mehrerer Lagen der Leitung 10 aufweisen.
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10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Variante der Rolle 72, die mehrere Lagen der Leitung 10 führen kann. Die dargestellte Schnittebene enthält die Rotationsachse 77 der Rolle 72. Es ist erkennbar, dass die umlaufende Rille 75 der Rolle 72 so tief ausgebildet ist, dass sie gleichzeitig bis zu drei Lagen der Leitung 10 führen kann.
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Die 11 und 12 zeigen schematische Darstellungen eines Leitungspfads, der mit jeweils vier Rollen, die wie in 10 angedeutet, jeweils gleichzeitig drei Lagen der Leitung 10 führen können, im ersten und im dritten Abschnitt des Leitungspfads realisierbar ist. Die Zeichenebenen der 11 und 12 sind parallel zu den beiden Ebenen, in denen der erste bzw. der dritte Abschnitt des Leitungspfads liegt, und senkrecht zu den Rotationsachsen des Trägers 40 und der Rollen. Im Sinne der Übersichtlichkeit der Darstellung sind nur der erste Abschnitt 31 (durchgezogene Linie), der zweite Abschnitt 32 (gestrichelte Linie) und ein an den ersten Abschnitt 31 angrenzender Bereich 34 (gestrichelte Linie) des Leitungspfads, nicht jedoch die Rollen selbst dargestellt. Die zur Definition des ersten Abschnitts 31 des Leitungspfads erforderlichen Positionen der Rollen sind offensichtlich. Der dritte Abschnitt des Leitungspfads ist insbesondere – ähnlich wie bei dem Leitungsreservoir aus 7 – symmetrisch und weitgehend parallel zum ersten Abschnitt 31, jedoch in den 11 und 12 nicht dargestellt. Zur Unterscheidung des ersten Abschnitts 31, des zweiten Abschnitts 32 und des Bereichs 34 des Leitungspfads sind diese, wie erwähnt, in zwei verschiedenen Texturen dargestellt.
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Die 11 und 12 zeigen den Träger 40 in zwei verschiedenen Positionen und Situationen. Bei der in 11 gezeigten Position ist eine maximale Menge einer Leitung in dem Leitungsreservoir aufgenommen. Die Leitung ist in dem gesamten ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads aufgenommen, und jede Rolle führt drei Lagen der Leitung. Entsprechend ist die Leitung in dem gesamten in 11 nicht dargestellten dritten Abschnitt des Leitungspfads aufgenommen, wobei auch im dritten Abschnitt jede Rolle drei Lagen der Leitung führt.
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Die in 12 dargestellte Situation wird durch Rotation des Trägers 40 ausgehend von der in 11 dargestellten Situation um fast drei (genauer: zwei ganze und 7/8) volle Umdrehungen im Uhrzeigersinn erreicht. Die Leitung ist fast vollständig aus dem ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads entnommen und verläuft nur noch in einem kurzen Bereich des ersten Abschnitts 31 zwischen dem zweiten Abschnitt 32 und dem Bereich 34 des Leitungspfads. Die Leitung wird in der in 12 gezeigten Situation nur von einer einzigen Rolle im ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads geführt. Entsprechend ist die Leitung fast vollständig aus dem in 12 nicht dargestellten dritten Abschnitt des Leitungspfads entnommen. Ausgehend von der Situation in 12 kann der Träger 40 noch um ca. ein Achtel einer ganzen Umdrehung im Uhrzeigersinn weiter rotiert werden, bis die Leitung auch von der letzten, bei der Situation in 12 die Leitung noch führenden Rolle vollständig abgehoben wird.
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Das Beispiel der 11 und 12 zeigt, dass mit Rollen der Art, wie sie in 10 dargestellt ist, und die mehrere Lagen der Leitung 10 führen kann, die Aufnahmekapazität des Leitungsreservoirs vervielfacht werden kann. Die Vorteile der so erhöhten Aufnahmekapazität des Leitungsreservoirs kommen insbesondere bei Verwendung einer Leitung 10 mit einer Oberfläche, die eine geringe Reibung zwischen den Lagen der Leitung 10 gewährleistet, zur Geltung.
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Die 13 bis 15 zeigen eine alternative Ausgestaltung eines Leitungsreservoirs, bei der die Aufnahmekapazität ebenfalls deutlich erhöht ist.
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13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Rolle 52 im ersten Abschnitt 31 (vergleiche 14, 15) und einer Rolle 74 im zweiten Abschnitt 33 des Leitungspfads des Leitungsreservoirs. Jede der Rollen 52, 74 weist jeweils drei parallele Rillen auf. Die Rolle 52 am ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads ist zwischen einem ersten plattenförmigen Bauteil 41 und einem zweiten plattenförmigen Bauteil 42 angeordnet, die Rolle 74 im dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads ist zwischen dem zweiten plattenförmigen Bauteil 42 und einem dritten plattenförmigen Bauteil 43 angeordnet. Die plattenförmigen Bauteil 41, 42, 43 sind starr miteinander verbunden, insbesondere über die Rotationsachsen 57, 79 der Rollen 52, 74 definierenden Wellen, und bilden zusammen einen rotierbaren Träger 40.
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Die 14 und 15 zeigen – ähnlich wie die 11 und 12 – lediglich die Abschnitte und Bereiche 31, 32, 33, 34, 35 des Leitungspfads und die kreisförmige Kontur des Trägers 40 (14) bzw. der plattenförmigen Bauteile 41, 42, 43 (15). Die zur Definition dieses Leitungspfads erforderlichen Positionen der Rollen sind offensichtlich. Zur Unterscheidung sind die Abschnitte und Bereiche 31, 32, 33, 34, 35 des Leitungspfads in unterschiedlichen Texturen dargestellt. Die Zeichenebene der 14 ist parallel zu den plattenförmigen Bauteilen 41, 42, 43 und senkrecht zur Rotationsachse des Trägers 40. Die Zeichenebene der 15 ist parallel zur Schnittebene der 13 und zur Rotationsachse des Trägers 40 und senkrecht zur Zeichenebene der 14.
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Insbesondere in 15 ist erkennbar, dass der erste Abschnitt 31 und der dritte Abschnitt 33 des Leitungspfads jeweils eine schraubenartige Gestalt aufweisen. Der erste Abschnitt 31 und der dritte Abschnitt 33 des Leitungspfads sind also jeweils näherungsweise Kurven konstanter Steigung auf einer Mantelfläche eines Zylinders, der jedoch keinen kreisförmigen, sondern einen näherungsweise quadratischen Querschnitt mit entsprechend dem Radius der Rollen abgerundeten Ecken aufweist. Der zweite Abschnitt 32 des Leitungspfads verbindet den ersten Abschnitt 31 und den dritten Abschnitt 33 durch eine Öffnung im zweiten plattenförmigen Bauteil 42 hindurch. In 13 ist erkennbar, dass die Rollen 52, 74 bzw. ihre Rotationsachsen 57, 79 um einen kleinen Winkel gekippt sind, um eine reibungsarme Führung der Leitung 10 in den spiralartigen ersten und dritten Abschnitten 31, 33 des Leitungspfads zu ermöglichen.
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Bei der in 15 dargestellten Situation ist die Leitung an jeder Rolle in die obere und die mittlere, nicht jedoch die untere Rille eingelegt. Die jeweils unterste Windung des ersten Abschnitts 31 und des dritten Abschnitts 33 des Leitungspfads ist nicht durch die Leitung 10 belegt. Durch den Pfeil 85 über dem ersten plattenförmigen Bauteil 41 ist angedeutet, dass das Leitungsreservoir bei Rotation des aus den plattenförmigen Bauteilen 41, 42, 43 gebildeten Trägers um eine Umdrehung gegen den Uhrzeigersinn (bezogen auf die Darstellung in 14) durch Einlegen der Leitung in die jeweils unteren Rillen der Rollen eine maximale Menge der Leitung 10 aufnehmen kann. Umgekehrt kann während zweier durch den Pfeil 86 angedeuteten Umdrehungen des Trägers im Uhrzeigersinn die Leitung 10 nahezu vollständig aus dem ersten Abschnitt 31 und dem dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads entnommen werden.
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Der Träger ist insbesondere so gelagert, dass eine Rotation des Trägers 40 um 360 Grad mit einer Verschiebung des Trägers parallel zu seiner Rotationsachse um den Abstand zweier benachbarter Rillen in einer der Rollen 52, 74 einher geht. Diese schraubenartige bzw. helikale Bewegung ist auch durch die Pfeile 85, 86 angedeutet. Durch diese helikalen Bewegungen des Trägers kann vermieden werden, dass beim Einlegen der Leitung in den ersten Abschnitt 31 und den dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads oder beim Entnehmen der Leitung 10 aus denselben Schwenkbewegungen der an den ersten Abschnitt 31 bzw. den dritten Abschnitt 33 angrenzenden Bereiche 34, 35 des Leitungspfads in der Zeichenebene der 15 erforderlich werden.
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Ferner können zur Führung der Leitung Führungsbleche 81, 83 vorgesehen sein, die in 13 angedeutet sind. Die Führungsbleche weisen am ersten Abschnitt 31 und am dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads jeweils eine spiralartige Gestalt auf.
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Die hier beschriebenen Leitungsreservoirs
20 können jeweils mit einem schlauchförmigen sterilen Überzug bzw. mit einer sterilen Umhüllung für die Leitung
10 versehen werden. Sterile Überzüge bzw. sterile Umhüllungen sind beispielsweise in den Druckschriften
DE 39 20 513 A1 und
DE 10 2007 026 235 A1 beschrieben. Beim Entnehmen der Leitung
10 aus dem Leitungsreservoir
20 wird die Leitung
10, soweit sie aus dem Leitungsreservoir entnommen wird, automatisch mit dem sterilen Überzug bzw. der sterilen Umhüllung versehen. Die Leitung
10 und das Innere des Leitungsreservoirs
20 müssen deshalb nicht steril sein, um einen Einsatz in einer sterilen Umgebung zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leitung
- 11
- erstes Ende der Leitung 10
- 12
- zweites Ende der Leitung 10
- 14
- Bewegungsrichtung der Leitung 10
- 18
- stationäres medizinisches Geräte
- 19
- mobiles medizinisches Geräte
- 20
- Leitungsreservoir
- 22
- Gehäuse der Leitungsreservoir 20
- 24
- Lager für Träger 40
- 25
- Lager mit Antriebsfeder für Träger 40
- 26
- ortsfeste Führungsrolle am Gehäuse 22
- 27
- ortsfeste Führungsrolle am Gehäuse 22
- 28
- Befestigung für die Leitung 10 am Gehäuse 22
- 29
- alternative Befestigung für die Leitung 10 am Gehäuse 22
- 31
- erster Abschnitt des Leitungspfads
- 32
- zweiter Abschnitt des Leitungspfads
- 33
- dritter Abschnitt des Leitungspfads
- 34
- an den ersten Abschnitt 31 angrenzender Bereich des Leitungspfads
- 35
- an den dritten Abschnitt 33 angrenzender Bereich des Leitungspfads
- 37
- erste Ebene
- 38
- zweite Ebene
- 40
- Träger
- 41
- erstes plattenförmiges Bauteil des Trägers 40
- 42
- zweites plattenförmiges Bauteil des Trägers 40
- 43
- drittes plattenförmiges Bauteil des Trägers 40
- 44
- Öffnung im zweiten plattenförmige Bauteil 42
- 46
- Welle am Träger 40
- 48
- Rotationsachse des Trägers 40
- 49
- erste Rotationsrichtung
- 51
- erste Rolle im ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads am Träger 40
- 52
- zweite Rolle im ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads am Träger 40
- 53
- dritte Rolle im ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads am Träger 40
- 54
- vierte Rolle im ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads am Träger 40
- 56
- Rotationsachse der ersten Rolle 51
- 57
- Rotationsachse der zweiten Rolle 52
- 58
- Rotationsachse der dritten Rolle 53
- 59
- Rotationsachse der vierten Rolle 54
- 61
- erste Rolle im zweiten Abschnitt 32 des Leitungspfads am Träger 40
- 62
- zweite Rolle im zweiten Abschnitt 32 des Leitungspfads am Träger 40
- 65
- erste Gleitfläche im zweiten Abschnitt 32 des Leitungspfads am Träger 40
- 66
- zweite Gleitfläche im zweiten Abschnitt 32 des Leitungspfads am Träger 40
- 71
- erste Rolle im dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads am Träger 40
- 72
- zweite Rolle im dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads am Träger 40
- 73
- dritte Rolle im dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads am Träger 40
- 74
- vierte Rolle im dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads am Träger 40
- 75
- Rille in der Rolle 72
- 76
- Rotationsachse der ersten Rolle 71
- 77
- Rotationsachse der zweiten Rolle 72
- 78
- Rotationsachse der dritten Rolle 73
- 79
- Rotationsachse der vierten Rolle 74
- 81
- Führungsblech am ersten Abschnitt 31 des Leitungspfads
- 83
- Führungsblech am dritten Abschnitt 33 des Leitungspfads
- 85
- helikale Bewegung gegen Uhrzeigersinn
- 86
- helikale Bewegung im Uhrzeigersinn
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007016599 U1 [0003]
- DE 3128545 A1 [0004, 0008]
- DE 202007006899 U1 [0005]
- DE 1574306 [0006]
- DE 1574306 A [0007]
- DE 3920513 A1 [0116]
- DE 102007026235 A1 [0116]
