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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopstativ-Drehgelenk gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Mikroskopstativ mit einem solchen Drehgelenk.
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Stand der Technik
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1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Operationsmikroskopstativ 100 mit einem gattunsgemäßen Drehgelenk, welches in etwa an Position 102 untergebracht ist. An dem Drehgelenk ist eine Aufhängevorrichtung 104 umfassend ein Operationsmikroskop 106 angeordnet, das um eine Drehachse D des Drehgelenks drehbar ist. Das Mikroskop 106 soll um mehr als 360° um die Drehachse drehbar sein, nach einem vorgegebenen Drehwinkel soll jedoch keine weitere Drehmöglichkeit bestehen. Hierzu wird üblicherweise ein Rotationsbeschränkungselement vorgeschlagen. Derartige Rotationsbeschränkungselemente sind ebenfalls konzentrisch gelagert und verhindern somit ein Drehen der Aufhängevorrichtung 104 über einen vorbestimmten Winkel hinaus. Eine solche Beschränkung des Drehwinkels der Aufhängevorrichtung 104 ist erwünscht, um beispielsweise ein Beschädigung von den in dem Stativ 100 geführten Kabeln zu verhindern. Insbesondere die Kabel, welche zwischen der Aufhängevorrichtung 104 und einem vertikalen Arm 108 des Statives 100 verlaufen, müssen vor Beschädigung geschützt werden.
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Nachteilig an den bekannten Mikroskopstativ-Drehgelenken ist vor allem die Tatsache, dass diese häufig eine Vielzahl von Bauteilen aufweisen, und somit die Anforderung nach einer kompakten und einfachen Bauweise nicht erfüllen.
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Es besteht daher ein Bedarf nach einem Mikroskopstativ-Drehgelenk, das eine möglichst geringe Anzahl an benötigten Komponenten und weniger komplexe Komponenten verwendet und eine kompakte Bauweise des Mikroskopstativ-Drehgelenkes ermöglicht.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schlägt ein Mikroskopstativ-Drehgelenk sowie ein solches Mikroskopstativ gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Drehgelenk umfasst das Rotationsbeschränkungselement ein Gegenanschlagselement, welches einen ersten Anschlagsbereich und einen zweiten Anschlagsbereich aufweist. Das Gegenanschlagselement ist vorzugsweise einteilig mit dem Rotationsbeschränkungselement ausgebildet. Das Gegenanschlagselement umfasst einen ersten Anschlagsbereich und einen zweiten Anschlagsbereich, welche vorzugsweise an gegenüberliegenden Enden von dem Gegenanschlagselement ausgebildet sind.
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Durch Anschlag des ersten und des zweiten Anschlagselementes an jeweils einem der Anschlagsbereiche wird eine Drehung des Rotationselementes um die Drehachse beschränkt. Demnach schlägt das ersten Anschlagselement an einem der Anschlagsbereiche und das zweite Anschlagselement an dem anderen Anschlagsbereich an, um eine Drehbewegung zu begrenzen. Das Gegenanschlagselement kann entweder an der von der Drehachse abgewandten Außenseite oder Innenseite des Rotationsbeschränkungselements ausgebildet sein, bevorzugt jedoch an der Außenseite.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Rotationbeschränkungselement ringförmig ausgebildet und weist an der von der Drehachse abgewandten Außenseite des Rotationsbeschränkungselements in Umfangsrichtung aufeinander folgende zwei erste Anschläge sowie in Umfangsrichtung aufeinander folgende zwei zweite Anschläge auf, wobei jeder Anschlagsbereich jeweils einen ersten und einen zweiten Anschlag umfasst. Vorzugsweise ist das Rotationsbeschränkungselement in seiner Grundform ringförmig, insbesondere im Wesentlichen als Ring ausgebildet. Ein entsprechendes Mikroskopstativ enthält ein oder mehrere solcher Drehgelenke. Tragelement und Rotationselement können mechanisch vertauscht werden; es kommt nur auf die Möglichkeit der relativen Drehung von Trage- und Rotationselement an.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die vorzugsweise im Wesentlichen ringförmige Grundstruktur des Rotationsbeschränkungselements wird eine einfache Bauteilkonstruktion erzielt. Zur Begrenzung der Drehung des Rotationselements trägt das vorzugsweise ringförmige Rotationsbeschränkungselement an seiner Außenseite, genauer an der von der Drehachse abgewandten Außenseite, beispielsweise zwei erste und zwei zweite Anschläge. Die beiden ersten Anschläge sowie die beiden zweiten Anschläge sind jeweils in Umfangsrichtung des ringförmigen Rotationsbeschränkungselements angeordnet. Die beiden Anschläge eines Anschlagsbereichs können beispielsweise als radial abstehende Zapfen, Pins, Stopper oder dergleichen ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, einen radial abstehenden Bereich einzusetzen, dessen Begrenzungen in Umfangsrichtung die beiden Anschläge eines Anschlagpaares bilden. Die Anschläge sind somit mechanisch und konstruktiv in einfacher Weise an dem ringförmigen Rotationsbeschränkungselement realisierbar.
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Die vorzugsweise beiden ersten Anschläge begrenzen einen ersten Drehwinkel des Rotationselements um die Drehachse, die zweiten Anschläge begrenzen einen zweiten Drehwinkel der Kombination von Rotationsbeschränkungselement und Rotationselement um die Drehachse relativ zum feststehenden Trageelement. Liegen folglich die beiden Anschläge des ersten Anschlagpaares in Umfangsrichtung möglichst nahe beieinander, so kann der erste Drehwinkel auf bis knapp unter 360° gewählt werden. Analoges gilt für das Paar der zweiten Anschläge. In Kombination erlaubt das Drehgelenk somit eine Drehung des Rotationselements von bis zu knapp 720°. Um einen möglichst großen Rotationswinkel zu erzielen, wird beispielsweise der genannte radial abstehende Bereich an der Außenseite des ringförmigen Rotationsbeschränkungselements seinerseits zu einem Pin oder Zapfen oder dergleichen in Umfangsrichtung verschmälert, so dass seine beiden in Umfangsrichtung liegenden Begrenzungsseiten das Paar von Anschlägen bilden. Wird hingegen der genannte Bereich in Umfangsrichtung vergrößert, beispielsweise auf einen Bogenwinkel von 90°, oder befinden sich an den entsprechenden Stellen zwei Pins, Stopper oder dergleichen, so kann der entsprechende Drehwinkel, beispielsweise auf 270°, verringert werden.
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Bei einer Verwendung von Pins, Stoppern oder dergleichen, die beweglich an der Außenseite des ringförmigen Rotationsbeschränkungselements angebracht sind, ist es auch denkbar, die entsprechenden Drehwinkel je nach Bedarf zu variieren.
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Die Funktionsweise des Drehgelenks bei einer Drehung eines am Rotationselement befestigten Mikroskops um die Drehachse ist wie folgt: Zunächst wird das Rotationselement zusammen mit dem Mikroskop relativ zu dem Rotationsbeschränkungselement und dem Trageelement um die Drehachse gedreht. Hierbei bewegt sich das erste am Rotationselement ausgebildete Anschlagselement vorzugsweise auf einer gedachten Bahn zwischen den zwei Anschlagsbereichen, vorzugsweise zwischen den beiden ersten Anschlägen. Je nach Drehrichtung wird einer der beiden Anschlagsbereiche, vorzugsweise dessen erster Anschlag im Laufe der Drehung des Rotationselements erreicht. Sodann erfolgt die weitere Drehung dadurch, dass das Rotationselement zusammen mit dem Rotationsbeschränkungselement relativ zu dem feststehenden Tragelement gedreht wird, bis der andere Anschlagsbereich, vorzugweise der zweite Anschlag des anderen Anschlagsbereiches das zweite, am Tragelement ausgeformte Anschlagselement erreicht. Somit wird die Drehung des Rotationselements um die Drehachse durch Anschlag des ersten Anschlagselements an einen der beiden Anschlagsbereiche (je nach Drehrichtung) einerseits sowie durch Anschlag des zweiten Anschlagselements an dem anderen Anschlagsbereich begrenzt.
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Im folgenden seien verschiedene Möglichkeiten der Anordnung der Anschläge am Rotationsbeschränkungselement erläutert.
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Die ersten Anschläge können in radialer Richtung in einem ersten Abstand von der Drehachse und die zweiten Anschläge in radialer Richtung in einem zweiten Abstand von der Drehachse angeordnet sein. Analoges gilt für die entsprechenden Anschlagelemente. Erster und zweiter Abstand sind beispielsweise größer als der Abstand der Außenseite des Rotationsbegrenzungselements von der Drehachse, sind unterschiedlich voneinander und müssen sich um mindestens den Durchmesser eines Anschlagselements unterscheiden, damit eine kollisionsfreie Drehung möglich ist. Bei einer solchen beispielhaften Anordnung ist es zweckmäßig, die Anschläge als Begrenzungen eines, oben bereits genannten vorzugsweise radial abstehenden Bereichs an der Außenseite des Rotationsbeschränkungselements zu realisieren. Ein erster in Umfangsrichtung sich erstreckender radial abstehender Bereich bildet beispielsweise die beiden zweiten Anschläge, ein weiterer sich in Umfangsrichtung erstreckender Bereich, der sich an den ersten Bereich anschließt, bildet die beiden ersten Anschläge. Diese radial abstehende Bereiche bilden somit ein Gegenanschlagselement. Die Erstreckung der jeweiligen Bereiche in Umfangsrichtung legt den noch verbleibenden Drehwinkel fest. Eine Erstreckung in Umfangsrichtung von beispielsweise 90° definiert einen verbleibenden Drehwinkel von 270°. Die Erstreckung des genannten Gegenanschlagselementes in Umfangsrichtung kann unterschiedlich sein, sodass die jeweiligen Drehwinkel ebenfalls unterschiedlich sind. Sind beispielsweise jeweils einer der ersten Anschläge und einer der zweiten Anschläge in radialer Richtung hintereinander angeordnet, so erstrecken sich die genannten Bereiche in Umfangsrichtung über den gleichen Bogenwinkel und die entsprechenden Drehbereiche für die beiden Anschlagselemente sind gleich.
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Soweit konstruktiv realisierbar, können selbstverständlich die genannten Bereiche ersetzt werden durch die bereits genannten Pins, Zapfen, Stopper oder dergleichen, die an den Stellen der jeweiligen Begrenzungen der Bereiche in Umfangsrichtung angeordnet werden und somit die Anschläge bilden.
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Eine weitere Möglichkeit der Anordnung der Anschläge ist eine Anordnung "übereinander". Während bei der oben beschriebenen Anordnung "nebeneinander" die Bauhöhe des Rotationsbeschränkungselements sehr niedrig gehalten werden kann, würde sich bei einer Anordnung "übereinander" die Bauhöhe naturgemäß vergrößern. Je nach Größe und Bauart des Drehgelenks kann aber beispielsweise bei entsprechend geringerer Dimensionierung der Anschlagselemente auch eine Anordnung der Anschläge und somit der Anschlagselemente "übereinander" möglich sein, ohne die Bauhöhe unvorteilhaft zu erhöhen. Bei einer Anordnung "übereinander" sind die ersten und zweiten Anschläge in gleichem Abstand von der Drehachse an der Außenseite des Rotationsbeschränkungselements angeordnet und die ersten Anschläge und die zweiten Anschläge sind in einer Richtung parallel zur Drehachse zueinander beabstandet. Analoges gilt für die entsprechenden Anschlagelemente. Der Abstand ist derart zu wählen, dass die Anschlagselemente kollisionsfrei bei einer Drehung aneinander vorbeilaufen können. Bei einer Anordnung "übereinander" liegt also das Paar der ersten Anschläge in einem unteren (oder oberen) Teil der Außenseite des Rotationsbeschränkungselements, während die beiden zweiten Anschläge in einem oberen (oder unteren) Teil dieser Außenseite liegen. Prinzipiell können die Anschläge in Umfangsrichtung an beliebigen Stellen vorgesehen sein, solange sich hieraus eine sinnvolle Drehmöglichkeit ergibt. Es ist zweckmäßig, wenn jeweils einer der ersten Anschläge und einer der zweiten Anschläge in einer Richtung parallel zur Drehachse hintereinander angeordnet sind, um die zugehörigen Drehwinkel zueinander gleich, also symmetrisch zu gestalten (vgl. Erläuterungen oben für die Anordnung "nebeneinander").
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Wie bereits ausgeführt, begrenzen die ersten Anschläge eine erste (gedachte) Bahn, die bei einer Drehung des Rotationselements das erste Anschlagselement um die Drehachse herum beschreibt, wobei der zugehörige Zentriwinkel (oben auch als Bogen- oder Drehwinkel bezeichnet) θ1 < 360° beträgt. In analoger Weise begrenzen die zweiten Anschläge eine zweite (gedachte) Bahn, die bei einer Drehung des Rotationselements das zweite Anschlagselement um die Drehachse herum beschreibt, wobei der zugehörige Zentriwinkel θ2 < 360° beträgt. Insbesondere liegen die Zentriwinkel θ1 und θ2 jeweils im Bereich von 270° bis unterhalb 360°. Weiter insbesondere sind die beiden Zentriwinkel gleich.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Mikroskopstativ mit einem oben erläuterten Drehgelenk, wobei insbesondere das Rotationselement mit einem Mikroskop mittelbar über weitere Schnittstellen oder unmittelbar verbunden ist.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt schematisch ein bekanntes Mikroskopstativ;
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2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehgelenks schematisch in Explosionsansicht,
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3 zeigt das Drehgelenk aus 2 in zusammengesetzter Form; und
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4a, 4b zeigen schematisch die Endpunkte der Anschläge und das Rotationsbeschränkungselement gemäß 2 und 3.
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Die Figuren werden im Folgenden übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Bauelemente.
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Die dargestellte Ausführungsform des Mikroskopstativ-Drehgelenks 10 zeigt als wesentliche Elemente ein Trageelement 4, ein Rotationselement 1 sowie ein Rotationsbeschränkungselement 5. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Trageelement 4 an einem Mikroskopstativ 100 befestigt, während das Rotationselement 1 über weitere Schnittstellen mit einem Operationsmikroskop 106 verbunden ist. Das Rotationselement 1 ist zum Zwecke der Drehung des Mikroskops relativ zum (feststehenden) Trageelement 4 um eine Drehachse 6 drehbar. Dem Fachmann ist klar, dass eine Konstruktion möglich ist, bei der das Trageelement 4 relativ zu einem (feststehenden) Rotationselement 1 um eine Drehachse 6 drehbar ist. Es kommt lediglich auf die Möglichkeit der relativen Drehung zwischen Trageelement und Rotationselement an.
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Wie aus den Figuren ersichtlich, ist am Tragelement 4 ein zweites Anschlagselement 3 ausgebildet. Das Trageelement 4 weist ein zylindrisches Stativteil auf. Das Rotationselement 1 weist auf der dem zweiten Anschlagselement 3 zugewandten oberen Seite ein erstes Anschlagselement 2 auf. Das Rotationsbeschränkungselement 5 ist in seiner Grundform ringförmig ausgebildet und weist an seiner von der Drehachse 6 abgewandten Außenseite ein Gegenanschlagselement 20 mit einem ersten Anschlagsbereich 22 und einen zweiten Anschlagsbereich 24 auf. Das Gegenanschlagselement 20 ist einteilig mit dem Rotationsbeschränkungselement 5 ausgebildet. Jeder Anschlagsbereich 22, 24 weist ein Anschlagspaar auf, welches jeweils einen ersten Anschlag und einen zweiten Anschlag umfasst. Der erste Anschlagsbereich 22 umfasst einen ersten Anschlag 51 und einen zweiten Anschlag 53. Der andere Anschlagsbereich 24, d.h. der zweite Anschlagsbereich 24, umfasst einen ersten Anschlag 52 und einen zweiten Anschlag 54. Die Anschläge 51 bis 54 sind als hohlzylindersegmentartig Anschläge ausgebildet, um bei Anschlag ein formschlüssiges Anliegen des jeweiligen Anschlagselements 2, 3 zu ermöglichen. Das genannte Gegenanschlagselement 20 ist einstückig ausgebildet und erstreckt sich in Umfangsrichtung auf einen Bogenwinkel von etwa 90°. Die für die jeweiligen Anschlagselemente verbleibenden jeweiligen Drehwinkel betragen somit jeweils 270°.
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In zusammengesetzter Form (vgl. insbesondere 3) greift der zylindrische Stativteil des Trageelements 4 durch die Öffnung des ringförmigen Rotationsbeschränkungselements 5 sowie durch die zentrale Öffnung des Rotationselements 1. Das Rotationselement 1 ist drehbar an dem Trageelement 4 gelagert. Entsprechende Lager befinden sich zwischen Trageelement 4 und Rotationselement 1 (in den Figuren nicht gesondert bezeichnet).
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Zur Funktionsweise: Häufig ist es während einer Operation notwendig, das Operationsmikroskop ausgehend von einer Ist-Position möglichst weit in und/oder gegen den Uhrzeigersinn um die Drehachse 6 zu drehen. Mit dem vorliegend dargestellten Drehgelenk 10 lässt sich insgesamt ein Drehwinkelbereich von 540° abdecken. Ausgehend von der in 3 dargestellten Position erfolgt zunächst beispielsweise eine Drehung des Rotationselements 1 um die Drehachse 6, wobei sich das Anschlagselement 2 beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn vom ersten Anschlag 52 entfernt. Nach einer Drehung von insgesamt 270° erreicht das Anschlagselement 2, das als Pin ausgebildet ist, den anderen ersten Anschlag 51. Das erste Anschlagselement 2 nimmt bei weiterer Drehung des Mikroskops, also des Rotationselements 1, das Rotationsbeschränkungselement 5 mit. Somit ist eine weitere Drehung, insbesondere über einen Drehwinkel von 360° hinaus möglich, bis das zweite Anschlagselement 54 den feststehenden Pin, also das Anschlagselement 3 erreicht.
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Es ist jedoch auch möglich, dass das Rotationselement 1 – ausgehend von der Position gemäß 3 – im Uhrzeigersinn zu drehen. In diesem Fall schlägt das Anschlagselement 2 zuerst gegen den ersten Anschlag 52 des zweiten Anschlagsbereiches 24 an. Bei weiterer Bewegung bzw. Drehung des Rotationselementes 1 im Uhrzeigersinn nimmt der Anschlag 2 das Rotationsbeschränkungselement 5 mit, bis der zweite Anschlag 53 des ersten Anschlagsbereichs 22 gegen den ortsfesten zweiten Anschlag 3 anschlägt.
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4a und 4b veranschaulichen lediglich schematisch die beiden Endstellung des Rotationsbeschränkungselementes 5 gemäß dieser Ausführungsform. Das Gegenanschlagselement 20 ist in beiden Endstellungen an derselben Position angezeigt, welches lediglich zum einfacheren Verständnis dienen soll und nicht der tatsächlichen Benutzung entspricht (tatsächlich ist gemäß dieser Ausführungsform bekanntlich der Anschlag 3 ortsfest angeordnet). Die Figuren zeigen insbesondere das Rotationsbeschränkungselement 5 bei Draufsicht, d.h. gesehen in Richtung des Pfeils S (siehe 2).
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4a zeigt, dass das erste Anschlagelement 2 an dem ersten Anschlag 51 des ersten Anschlagbereichs 22 anliegt, während das Anschlagelement 3 an dem zweitem Anschlag 54 des zweiten Anschlagbereichs 24 anliegt. Demnach liegen die Anschlagselemente 2 und 3 an gegenüberliegenden Ende des Gegenanschlags 20 an. 4a zeigt somit eine der beiden Endlagen des Rotationsbeschränkungselementes 5 an.
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4b zeigt die andere Endlage bei Begrenzung der Drehbewegung. In der dargestellten Endlage nach 4b liegt nun das erste Anschlagselement 2 an dem Anschlag 52 des zweiten Anschlagbereichs 24 an. In dem ersten Anschlagsbereich 22 liegt nun der Anschlag 3 an.
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Aus 4a und 4b ist auch erkennbar, dass die Anschlagselemente 2 und 3 in den Endlagen auf unterschiedlichen Bahnen angeordnet sind, wobei das Anschlagselement 2 in radialer Richtung weitere von der Drehachse des Rotationsbeschränkungselementes 5 entfernt ist, als das zweite Anschlagselement 3.
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Aufgrund der konstruktiv einfachen und in der Bauhöhe sehr niedrigen Ausführungsform des Rotationsbeschränkungselements 5 erlaubt diese Ausführungsform eine einfache und kompakte Bauweise eines Mikroskopstativ-Drehgelenks.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationselement
- 2
- erstes Anschlagselement
- 3
- zweites Anschlagselement
- 4
- Trageelement
- 5
- Rotationsbeschränkungselement
- 6
- Drehachse
- 10
- Drehgelenk
- 20
- Gegenanschlagselement
- 22
- erster Anschlagsbereich
- 24
- zweiter Anschlagsbereich
- 51, 52
- erste Anschläge
- 53, 54
- zweite Anschläge
- 100
- Operationsmikroskopstativ
- 102
- Drehgelenkposition
- 104
- Aufhängevorrichtung
- 106
- Operationsmikroskop
- 108
- Arm
- D
- Drehachse
- S
- Draufsicht
