DE10331094A1

DE10331094A1 - Halteanordnung

Info

Publication number: DE10331094A1
Application number: DE10331094A
Authority: DE
Inventors: Christof Poglitsch; Dorothea Engelfried; Manfred Heymann
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: DE10331094B9; DE10331094B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Halteanordnung (7) zur Halterung einer Last (9) an einem Träger (29) bereit, umfassend: eine Zwischenbaugruppe (8), welche einerseits an einer mit dem Träger (29) verbindbaren Trägerkupplung (49) um eine erste Achse (E) frei schwenkbar angebracht ist und welche andererseits an eine mit der Last (9) verbindbare Lastbasis (57) um eine zu der ersten Achse (E) parallel versetzte zweite Achse (F) schwenkbar angebracht ist; einen ersten Antrieb (31), um einen Abstand d zwischen der ersten Achse (E) und der zweiten Achse (F) zu ändern; einen zweiten Antrieb (33), um eine Schwenkstellung der Lastbasis (57) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) um die zweite Achse (F) zu ändern; und einen ersten Drehmomentsensor (63) zur Erfassung eines Drehmoments zwischen der Lastbasis (57) und der Zwischenbaugruppe (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halteanordnung zur Halterung einer Last an einem Träger.

Eine derartige Halteanordnung wird zum Beispiel in Verbindung mit einem Stativ, welches einen am Stativ angelenkten Haltearm umfasst, verwendet, wobei die Halteanordnung am Haltearm des Stativs angebracht ist und die Halteanordnung dazu dient, zum Beispiel ein Operationsmikroskop, zu halten, wie es zum Beispiel bei chirurgischen Operationen zum genauen Betrachten der Operationsstelle verwendet wird.

Ein derartiges Operationsmikroskop muß von einem Operateur ohne großen Kraftaufwand zu positionieren sein, und es muss in einer vom Operateur einmal eingestellten Position verharren können. Das Operationsmikroskop sollte bezüglich seiner Dreh- und Schwenkachsen deshalb ausbalanciert sein, das heißt die Masse der jeweils bewegten Stativkomponenten und des am Stativ aufgehängten Geräts sollte derart ausgeglichen sein, daß beim Bewegen des Geräts nur die Trägheit der bewegten Massen, aber keine Gewichtskräfte überwunden werden müssen.

Im Stand der Technik wird dieses Ausbalancieren gemäß der Druckschrift US 6,105,909 folgendermassen gelöst: Die Halteanordnung umfasst eine Zwischenbaugruppe, welche einerseits an einer mit dem Träger verbindbaren Trägerkupplung um eine erste Achse frei schwenkbar angebracht ist und welche andererseits an eine mit der Last verbindbaren Lastba sis um eine zu der ersten Achse parallel versetzte zweite Achse schwenkbar angebracht ist; ausserdem umfasst die Halteanordnung einen ersten Antrieb, um einen Abstand zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse zu ändern (Verschieben), und einen zweiten Antrieb, um eine Schwenkstellung der Lastbasis bezüglich der Zwischenbaugruppe um die zweite Achse zu ändern (Verschwenken). Das Verschieben und das Verschwenken wird dabei jeweils manuell ausgeführt, und zwar so lange bis sich das Operationsmikroskop in einem ausbalancierten Zustand befindet, d.h. der Massenschwerpunkt des Operationsmikroskops einen bestimmten Ort einnimmt.

Nun kann der Operateur das Operationsmikroskop praktisch kräftefrei bewegen.

Durch Hinzufügen von Komponenten zum Operationsmikroskop und/oder Austauschen von Okularen, Objektiven, etc., verändert sich die Massenschwerpunktslage des Operationsmikroskops, und die Gleichgewichtsposition des Operationsmikroskops muss erneut durch manuelles Betätigen der beiden Antriebe, d.h. durch Verschieben und Verschwenken des Operationsmikroskops gesucht werden.

Nachteil des Standes der Technik ist es, daß das Auffinden der Gleichgewichtsposition des Operationsmikroskops zeitaufwendig und ungenau ist.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Halteanordnung zur Halterung einer Last, wie zum Beispiel eines Operationsmikroskops, aber auch jeder anderen Last, bereitzustellen.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, eine Halteanordnung zur Halterung einer Last an einem Träger bereitzustellen, wobei die Halteanordnung eine Zwischenbaugruppe, welche einerseits an einer mit dem Träger verbindbaren Trägerkupplung um eine erste Achse frei schwenkbar angebracht ist, und welche andererseits an einer mit der Last verbindbaren Lastbasis um eine zu der ersten Achse parallel versetzte zweite Achse schwenkbar angebracht ist, einen ersten Antrieb, um einen Abstand zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse zu ändern, sowie einen zweiten Antrieb, um eine Schwenkstellung der Lastbasis bezüglich der Zwischenbaugruppe um die zweite Achse zu ändern, umfaßt, wobei die Halteanordnung einen ersten Drehmomentsensor zur Erfassung eines Drehmoments zwischen der Lastbasis und der Zwischenbaugruppe umfaßt.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Ungleichgewichtszustand der Last sowohl bezüglich der ersten Achse als auch bezüglich der zweiten Achse jeweils von einem Drehmomentsensor erfasst wird, und die Last in Abhängigkeit von den erfassten Drehmomenten derart verschoben bzw. verschwenkt wird, daß keine Drehmomente mehr bezüglich der ersten bzw. zweiten Achse wirken, d.h. daß sich die Last in einem Gleichgewichtszustand befindet. Somit wird, z.B. bei einem Okularwechsel, bei welchem sich der Gleichgewichtszustand des Operationsmikroskops ändert, der gewünschte Gleichgewichtszustand wieder schnell und genau wiederhergestellt. Ein manuelles "Suchen" des Gleichgewichtszustandes durch eine Person entfällt somit.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Halteanordnung ferner eine Arretiervorrichtung, um die freie Verschwenkbarkeit der Zwischenbaugruppe bezüglich der Trägerkupplung wahlweise zu blockieren.

Vorteilhafterweise umfaßt die Arretiervorrichtung hierbei einen Motor.

Es wird weiterhin bevorzugt, daß die Halteanordnung ferner einen zweiten Drehmomentsensor zur Erfassung eines Drehmoments zwischen der Zwischenbaugruppe und der Trägerkupplung umfaßt.

In bevorzugter Weise umfassen der erste und zweite Drehmomentsensor jeweils Dehnmessstreifen.

Es wird weiterhin bevorzugt, daß der erste Antrieb oder/und der zweite Antrieb einen Motor umfaßt.

Vorteilhafterweise umfaßt die Halteanordnung einen ersten Drehstellungsmesser, um eine Schwenkstellung der Zwischenbaugruppe bezüglich der Trägerkupplung zu erfassen, und/oder einen zweiten Drehstellungsmesser, um eine Änderung des Winkels zwischen der Zwischenbaugruppe und der Lastbasis zu erfassen.

Zweckmäßigerweise umf aßt die Halteanordnung ein mit der Trägerkupplung fest verbundenes Stativ.

Unter einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mikroskopieanordnung bereitgestellt, welche ein Stativ und ein an dem Stativ mittels einer Halteanordnung angebrachtes Mikroskop umf aßt.

Unter einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ausbalancieren einer Last an einem Träger, wobei die Last mit einer Halteanordnung an dem Träger gehaltert ist, wobei die Halteanordnung umfaßt: eine Zwischenbaugruppe, welche einerseits an dem Träger um eine erste Achse frei schwenkbar angebracht ist, und welche andererseits an der Last um eine zu der ersten Achse parallel versetzte zweite Achse schwenkbar angebracht ist, wobei ein Abstand zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse und eine Schwenkstellung der Last bezüglich der Zwischenbaugruppe um die zweite Achse änderbar ist, und wobei das Verfahren umfaßt: Erfassen eines ersten Drehmoments zwischen der Last und der Zwischenbaugruppe und Schwenken der Last bezüglich der Zwischenbaugruppe um die zweite Achse in Abhängigkeit von dem erfaßten ersten Drehmoment.

Vorteilhafterweise wird die Last bezüglich der Zwischenbaugruppe derart verschwenkt, daß das erste Drehmoment im wesentlichen verschwindet.

Bevorzugterweise umfaßt das Verfahren weiterhin das Erfassen eines zweiten Drehmoments zwischen der Zwischenbaugruppe und dem Träger und das Ändern des Abstands zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse in Abhängigkeit von dem erfaßten zweiten Drehmoment.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Abstand derart verändert, daß das zweite Drehmoment im wesentlichen verschwindet.

Zweckmäßigerweise wird vor dem Erfassen eines zweiten Drehmoments und dem Ändern des Abstands die Zwischenbaugruppe bezüglich des Trägers in eine Schwenkstellung verschwenkt, in der das zweite Drehmoment nicht verschwindet, insbesondere im wesentlichen maximal ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verschwenken der Zwischenbaugruppe bezüglich des Trägers um die erste Achse in eine erste Schwenkstellung und Arretieren der ersten Schwenkstellung, wobei in der ersten Schwenkstellung ein zweites Drehmoment zwischen dem Träger und der Zwischenbaugruppe nicht verschwindet, insbesondere im wesentlichen maximal ist; dann Verschwenken der Last bezüglich der Zwischenbaugruppe um die zweite Achse derart, daß ein erstes Drehmoment zwischen der Last und der Zwischenbaugruppe im wesentlichen verschwindet; dann Verschwenken der Last bezüglich der Zwischenbaugruppe um die zweite Achse um einen Winkel, der einem Winkel zwischen einer Verbindungslinie der ersten Achse und der zweiten Achse und einer Lotrechten entspricht; dann das Ändern des Abstands zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse derart, daß ein zweites Drehmoment zwischen der Zwischenbaugruppe und dem Träger im wesentlichen verschwindet; und dann Lösen der Arretierung der ersten Schwenkstellung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Verfahren das Verschwenken der Last bezüglich der Zwischenbaugruppe um die zweite Achse derart, daß ein erstes Drehmoment zwischen der Last und der Zwischenbaugruppe im wesentlichen verschwindet, während die Zwischenbaugruppe bezüglich des Trägers frei verschwenkbar ist; Verschwenken der Zwischenbaugruppe bezüglich des Trägers um die erste Achse in eine erste Schwenkstellung und Arretieren der ersten Schwenkstellung, wobei in der ersten Schwenkstellung ein zweites Drehmoment zwischen dem Träger und der Zwischenbaugruppe nicht verschwindet, insbesondere im wesentlichen maximal ist; dann Ändern des Abstands zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse derart, daß ein zweites Drehmoment zwischen der Zwischenbaugruppe und dem Träger im wesentlichen verschwindet; und dann Lösen der Arretierung der ersten Schwenkstellung.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt bzw. zeigen
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Mikroskopieanordnung mit einer Halteanordnung,
2 eine teilweise Detailansicht der Halteanordnung, als Schnitt entlang der Linie I-I in 1,
3 eine teilweise Seitenansicht der Halteanordnung von 2,
4a bis 4e eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbalancieren einer Last gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und
5a bis 5d eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbalancieren einer Last gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
1 stellt eine Mikroskopieanordnung 1 dar, welche ein Stativ 3 mit einem Schwenkarm 5 sowie einer Halteanordnung 7 und einem Operationsmikroskop 9 umfaßt, wobei das Operationsmikroskop 9 über die Halteanordnung 7 vom Schwenkarm 5 getragen wird. Anstelle des Operationsmikroskops 9 ist auch jede andere Art von Last vorstellbar.
Das Stativ 3 umfaßt ein Basisteil 4, welches aus drei Stativbeinen 13 gebildet ist, welche jeweils über Rollen 15 mit einer Fußbodenoberfläche 17 in Kontakt sind, so daß die Mikroskopieanordnung 1 entlang der Fußbodenoberfläche 17 fahrbar ist. Als Stativ ist aber auch jede andere Haltevorrichtung vorstellbar, wie z.B. ein an einer (Operationssaal-)Decke befestigtes Stativ.
Vom Basisteil 4 erstreckt sich ein Stativ-Mittelteil 19, an dessen oberen Ende der Schwenkarm 5 über ein Drehgelenk 21 angelenkt ist, wobei der Schwenkarm 5 um eine orthogonal zur Zeichenebene und durch Drehgelenk 21 verlaufende Schwenkachse A in Richtung des Doppelpfeiles P verschwenkbar ist.
Am geräteseitigen Ende des Schwenkarms 5 ist ein Gerätearm 23 über ein Drehgelenk 25 am Schwenkarm 5 angelenkt, so daß der Gerätearm 23 um eine orthogonal zur Zeichenebene und durch das Drehgelenk 25 verlaufende Schwenkachse B verschwenkbar ist. Zwischen Gerätearm 23 und Drehgelenk 25 ist ein Verbindungsstück 27 angeordnet, welches die Verschwenkbarkeit des Gerätearms 23 um eine Schwenkachse C erlaubt.
Am geräteseitigen Ende des Gerätearms 23 ist ein Haltearm 29 über ein Drehgelenk 28 um eine Schwenkachse D verschwenkbar angelenkt.
Am geräteseitigen Ende des Haltearms 29 ist die Halteanordnung 7 mit dem daran befestigten Operationsmikroskop 9 angebracht. Das Operationsmikroskop 9 umfasst, schematisch dargestellt, einen Satz Okulare 10 sowie ein Objektiv 11.
Zum einen ist das Operationsmikroskop 9 über die Halteanordnung 7 um eine Schwenkachse E verschwenkbar angeordnet. Die Schwenkachse E verläuft in der in 1 dargestellten Stellung des Haltearms 29 orthogonal zur Zeichenebene.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 umfasst die Halteanordnung 7 eine Zwischenbaugruppe 8, bestehend aus einem Basisteil 41 und einer Schwenkeinheit 45.
Das Basisteil 41 der Zwischenbaugruppe 8 ist über eine Trägerkupplung 49 mit dem Haltearm 29 des Stativs 3 verbunden, wobei die Zwischenbaugruppe 8 um die Achse E, welche durch die Trägerkupplung 49 verläuft, gegenüber dem Haltearm 29 verschwenkbar ist.
Mit der Schwenkeinheit 45 der Zwischenbaugruppe 8 ist über eine Lastbasis 57 das Operationsmikroskop 9 verbunden, wobei die Lastbasis 57 mit dem daran befestigten Operationsmikroskop 9 um die Achse F verschwenkbar ist.
Die Achsen E und F weisen einen Abstand d voneinander auf, wobei der Abstand d auf folgende Weise veränderbar ist:
Das Basisteil 41 weist eine Ausnehmung 44 auf, in welcher eine Schraubspindel 35 verläuft. Die Schraubspindel 35 ist in dem Basisteil 41 an Stellen 42 und 43 gelagert, und wird von einem auf dem Basisteil 41 festgelegten Motor 37 angetrieben, welcher auch manuell betätigbar ist. Motor 37 und erste Schraubspindel 35 bilden den ersten Antrieb 31. Die erste Schraubspindel 35 weist eine Längsachse S auf, welche im dargestellten Beispiel in 2 vertikal ausgerichtet ist.
Der erste Antrieb 31 ist derartig ausgelegt, dass der Antrieb blockiert, wenn eine unzulässig hohe Last an der Lastbasis 57 angebracht wird.
Die Schwenkeinheit 45 umfasst einen Basiskörper 46 und den zweiten Antrieb 33. Der Basiskörper 46 weist ein Gewindedurchgangsloch 39 auf, welches von der ersten Schraubspindel 35 durchsetzt wird, so daß die Schwenkeinheit 45 in die Richtungen des Doppelpfeiles 47 gegenüber dem Basisteil 41 verlagerbar ist, und zwar indem die erste Schraubspindel 35 durch den Motor 37 angetrieben wird. Somit ist der Abstand d zwischen der Achse E und der Achse F veränderbar.
Der zweite Antrieb 33 umfasst ein Getrieberad 59, welches drehbar um die Achse F in dem Basiskörper 46 gelagert ist. Das Getrieberad 59 wird über eine zweite Schraubspindel 61 angetrieben, welche im Basiskörper 46 drehbar gelagert ist. Mit ihrem Gewinde greift die Schraubspindel 61 in den äußeren Umfang des Getrieberads 59 ein, wobei der äußere Umfang des Getrieberads 59 eine dem Gewinde der zweiten Schraubspindel 61 entsprechende Verzahnung 58 aufweist.
Zwischen dem Getrieberad 59 und der Lastbasis 57 und auf der Schwenkachse F angeordnet ist ein erster Drehmomentsensor 63, welcher dazu dient, ein Drehmoment zwischen der Lastbasis 57 und der Zwischenbaugruppe 8 bezüglich der Achse F zu erfassen. Dieses Drehmoment wird durch die Lastbasis 57 und das daran befestigte Operationsmikroskop 9 erzeugt, wenn sich Lastbasis 57 zusammen mit Operationsmikroskop 9 in einer Ungleichgewichtsposition bezüglich der Achse F befindet.
Ein Drehstellungsmesser 62 dient dazu, die Winkelstellung der Zwischenbaugruppe 8 bezüglich der Lastbasis 57 zu erfassen.
Ein zweiter Drehmomentsensor 54, welcher von der Trägerkupplung 49 umfasst wird, dient zur Erfassung eines Drehmo ments zwischen der Zwischenbaugruppe 8 und der Trägerkupplung 49 bezüglich der Achse E. Dieses Drehmoment wird durch die Zwischenbaugruppe 8 und dem über die Lastbasis 57 daran befestigten Operationsmikroskop 9 erzeugt, wenn sich die Zwischenbaugruppe 8 zusammen mit Operationsmikroskop 9 in einer Ungleichgewichtsposition bezüglich der Achse E befinden.
Der zweite Drehmomentsensor 54 ist in einen Motor 53 integriert, welcher fest in den Haltearm 29 eingebaut und auf der Achse E befindlich ist.
In 2 bezeichnen Bezugszeichen 54a und 63a jeweils Dehnmessstreifen.
Mit Hilfe des Motors 53 ist die Zwischenbaugruppe 8 relativ zum Haltearm 29 bzw. zur Achse E verschwenkbar. Der Motor 53 dient aber auch als Arretiervorrichtung 51, um ein Verschwenken der Zwischenbaugruppe 8 samt Operationsmikroskop 9 bezüglich der Trägerkupplung 49 zu verhindern.
Der Motor 53 treibt eine Welle W an, welche an einem Ende eine Flanschkupplung 52 trägt, die am Basisteil 41 angeflanscht ist.
Am ihrem anderen Ende trägt die Welle W einen Drehstellungsmesser 55, welcher dazu dient, ein Maß einer Schwenkstellung der Zwischenbaugruppe 8 bezüglich der Trägerkupplung 49 zu erfassen.
Ein Gehäuse 56 dient als Aufnahme für den Drehstellungsmesser 55, und auch als Lager für die Welle W.
Die Lastbasis 57, welche im dargestellten Beispiel als eine ovale Platte (vgl. 3) ausgebildet ist, jedoch auch andere geeignete Formen aufweisen kann, umfasst Gewindelöcher 65 zur Befestigung des Operationsmikroskops (in 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) an der Lastbasis 57. Im dargestellten Beispiel in 3 ist eine Mittenlängsachse G der Lastbasis 57 um einen Winkel a gegenüber der Achse S um die Achse F herum verschwenkt. Die Lastbasis 57 (samt Operationsmikroskop) wird durch den zweiten Antrieb 33 um die Achse F verschwenkt, d.h. durch Antreiben der zweiten Schraubspindel 61, welche in Eingriff mit dem Getrieberad 59 steht (siehe 2). Wie in 3 dargestellt ist, wird die zweite Schraubspindel 61 durch einen Motor 67 angetrieben, welcher auch manuell betätigbar ist.
In 3 sind schematisch Massenschwerpunkte m_O für das Operationsmikroskop (hier nicht dargestellt) und m_H für die Halteanordnung 7 dargestellt. Das Größenverhältnis der Kreise m_O bzw. m_H soll in etwa dem Massenverhältnis des Operationsmikroskops (plus Lastbasis 57) zu der Halteanordnung 7 entsprechen. Dabei liegt der Massenschwerpunkt m_H der Halteanordnung 7 auf der Achse S, während eine Verbindungslinie zwischen dem Massenschwerpunkt m_O und dem Durchstosspunkt der Achse F durch die Zeichenebene mit der Achse F einen Winkel β bildet.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf 4a bis 4e ein Verfahren zum Ausbalancieren einer Last bezüglich der Achse E beschrieben, und zwar am Beispiel eines Operationsmikroskops.
4a zeigt eine zunächst gegebene Position in einer auf die Schwerpunkte m_O und m_H und Achsen E und F beschränkte schematische Darstellung der Halteanordnung 7, welche um einen Winkel γ zwischen der lotrechten Linie H und der Achse S verkippt ist. Die in 4a dargestellte Halteanordnung ist bezüglich der Achse E nicht im Gleichgewicht, d.h. es wird bezüglich der Achse E ein Drehmoment erzeugt. Die Position ergibt sich, wenn z.B am Operationsmikroskop Zubehörkomponenten hinzugefügt oder ausgetauscht werden. Dadurch wird die Lage des Massenschwerpunkts m_O bezüglich der Achsen F und E, welche gemeinsam mit Abstand d voneinander auf der Achse S liegen, verändert.
In der in 4a dargestellten Situation erzeugt deshalb die Last mit Massenschwerpunkt m_O ein Drehmoment um die Achse F, da die Verbindungslinie m_O-F einen Winkel β mit der Verbindungslinie E-F bildet. Die Last mit dem Massenschwerpunkt m_O erzeugt sowohl ein Drehmoment bezüglich der Achse F als auch bezüglich der Achse E. Die Halteanordnung 7 hat das Bestreben entlang des Pfeiles 69 um Achse E zu "kippen". Jedoch blockiert die Arretiervorrichtung 51, welche auf der Achse E angeordnet ist, die Halteanordnung 7. Der Winkel β zwischen den Verbindungslinien m_O-F und F-E bleibt bestehen, da der zweite Antrieb 33 ein Verschwenken von m_O um Achse F blockiert.
Es wird nun die Arretiervorrichtung 51 gelöst bzw. der Motor 53 treibt die Welle W langsam an, so daß die in 4a dargestellte Situation in die in 4b dargestellte Situation übergeht. Dabei ist die Halteanordnung 7 einschließlich des Operationsmikroskops (m_O) um die Achse E verschwenkt und pendelt in einer stabilen Gleichgewichtsposition um die Achse E.
Sodann wird, wie in 4c dargestellt ist, die Last m_O um die Achse F um den Winkel β mittels des Motors 67 ver schwenkt, angedeutet durch Pfeil 70, und zwar solange, bis die Last m_O und die Last m_H gemeinsam auf der lotrechten Linie H liegen, d.h. der auf der Achse F angeordnete erste Drehmomentsensor 63 registriert nun ein Drehmoment von im wesentlichen Null. Dabei "wandert" auch die Achse F auf eine Position auf der Lotrechten H, was durch einen Pfeil 70' angedeutet ist.
Dann wird, wie in 4d dargestellt ist, die Halteanordnung 7 mit der Last m_O um die Achse E mittels des Motors 53 um circa 90° (Winkel δ) oder einen anderen geeigneten Winkel verschwenkt, was durch den Pfeil 71 angedeutet ist, und in dieser Position durch die Arretiervorrichtung 51 gehalten. Auf den zweiten Drehmomentsensor 54 wirkt nun ein maximales Drehmoment.
Dann wird, wie in 4e dargestellt ist, durch Verschieben der Last m_O entlang der Verbindungslinie F-E in Richtung des Pfeiles 73 mittels des ersten Antriebs 31 (hier nicht dargestellt) der Abstand d (siehe 4d) verkleinert, bis schließlich ein Abstand d' erreicht wird, bei welchem die Massen m_O und m_H bezüglich der Achse E im Gleichgewicht sind, d.h. der Drehmomentsensor 51 ein Drehmoment von im wesentlichen Null registriert. Das Operationsmikroskop m_O ist nun bezüglich der Achse E ausbalanciert und kann leicht in jede vom Operateur gewünschte Position bezüglich der Achse E verschwenkt werden, wobei das Operationsmikroskop dann in jeder beliebigen Position verharrt.
In 5a bis 5d ist ein weiteres, gegenüber dem in 4a bis 4e dargestellten verbessertes Verfahren zum Ausbalancieren einer Last, hier wieder ein Operationsmikroskop, an einem Träger dargestellt.
Das in den 5a bis 5d dargestellte Verfahren hat gegenüber dem in 4a bis 4e dargestellten Verfahren den Vorteil, daß bei einem Verschwenken der Halteanordnung 7 bezüglich der Achse E elektrische Kabel (hier nicht dargestellt), welche vom Operationsmikroskop 9 zum Träger 29 verlaufen, praktisch nicht auf mechanischen Zug beansprucht werden. Wie in 4a und 4b dargestellt ist, ist der Winkel zwischen den beiden dargestellten Positionen der Halteanordnung relativ groß, wodurch die Gefahr einer Überbeanspruchung der Kabel gegeben ist. Bei dem in 5a bis 5d dargestellten Verfahren wird diese Gefahr dadurch vermieden, daß die Halteanordnung 7 gegenüber dem Träger 29 nur um einen kleinen Winkel γ verschwenkt wird.
5a zeigt eine Position einer schematisch dargestellten Halteanordnung 7, wobei diese Position der in 3 dargestellten Position entspricht, jedoch mit dem Unterschied, daß die Verbindungslinie zwischen den Achsen E und F, d.h. die in 3 dargestellte Achse S der Halteanordnung 7, einen Winkel γ mit der Lotrechten H bildet. Dieser Winkel γ wird vom Drehstellungsmesser 55 auf Achse E erfasst. In 5a bezeichnet m_O wieder den Massenschwerpunkt des Operationsmikroskops, und m_H den Massenschwerpunkt der Halteanordnung 7, also einschließlich Basisteil 41 und Schwenkeinheit 59 (siehe 3). Die Verbindungslinie zwischen Massenschwerpunkt m_O und Achse F bildet wieder einen Winkel β mit der Achse S. Diese Position ergibt sich, wenn z.B. zum Operationsmikroskop neue Zubehörkomponenten hinzugefügt werden. In der in 5a dargestellten Situation erzeugen die Massenschwerpunkte m_O und m_H ein Drehmoment um die Achse E. Es liegt somit eine Ungleichgewichtssituation vor. Die Last mit dem Massenschwerpunkt m_O erzeugt sowohl ein Drehmoment bezüglich der Achse F als auch bezüglich der Achse E. Der Massenschwerpunkt m_O hat das Bestre ben, um die Achse F auf eine Lotrechte H' zu schwenken (angedeutet durch gestrichelten Pfeil 68), wobei der Massenschwerpunkt m_O in dieser lotrechten Position kein Drehmoment auf die Achse F ausüben würde. Jedoch blockiert der zweite Antrieb 33, welcher auf der Achse F angeordnet ist, ein Verschwenken des Massenschwerpunkts m_O in die Lotrechte H'. Die Halteanordnung 7 (m_O + m_H) hat das Bestreben, entlang des gestrichelten Pfeiles 69 um die Achse E zu "kippen". Jedoch blockiert die Arretiervorrichtung 51, welche auf der Achse E angeordnet ist, die Halteanordnung 7.
Dann wird, wie in 5b dargestellt ist, der Massenschwerpunkt m_O mittels des zweiten Antriebs 33 solange verschwenkt bis kein Drehmoment mehr auf die Achse F wirkt. Dann befindet sich der Massenschwerpunkt m_O auf der Lotrechten H'. Die Verbindungslinie zwischen m_O und Achse F (auf der Lotrechten H' liegend) bildet nun mit der Achse S den gleichen Winkel γ wie zwischen der Achse S und der Lotrechten H, da H und H' parallel zueinander sind.
Sodann wird, wie in 5c dargestellt ist, m_O mittels zweitem Antrieb 33 um den Winkel γ um Achse F geschwenkt, so daß m_O auf der Verbindungslinie zwischen Achse E und Achse F liegt, auf welcher auch m_H liegt. Der Winkel γ ist bekannt, da er von dem Drehstellungsmesser 55 auf Achse E erfasst worden ist.
Durch Verschieben der Last m_O entlang der Verbindungslinie F-E in Richtung des Pfeiles 73 mittels des ersten Antriebs 31 (hier nicht dargestellt) wird der Abstand d zwischen Achse F und Achse E (siehe 5c) verkleinert, bis schließlich, wie in 4d dargestellt ist, ein Abstand d' erreicht wird, bei welchem die Massen m_O und m_H bezüglich der Achse E im Gleichgewicht sind, d.h. der Drehmomentsensor 51 ein Drehmoment von im wesentlichen Null registriert.
Das Operationsmikroskop m_O ist nun bezüglich der Achse E ausbalanciert und kann leicht in jede vom Operateur gewünschte Position bezüglich der Achse E verschwenkt werden, wobei das Operationsmikroskop dann in jeder beliebigen Position verharrt.
Die Drehmomentsensoren 54, 63 bzw. die Dehnmessstreifen 54a, 63a sind zweckmäßigerweise mechanisch "überbrückbar", wenn ein unzulässig hohes Drehmoment auf die Drehmomentsensoren 54, 63 bzw. die Dehnmessstreifen 54a, 63a wirkt. Dadurch kann eine plastische Verformung der Sensoren vermieden werden.
Mit den Drehstellungsmesser 55 bzw. 62 kann überprüft werden, ob die Halteanordnung 7 tatsächlich in einen ausbalancierten Zustand gebracht worden ist, wie es in den 4e und 5d dargestellt ist. Sollten die Sensoren nämlich defekt sein, z.B. aufgrund mechanischer Deformation, so kann es sein, daß die Sensoren einen ausbalancierten Zustand angeben, obwohl die Halteanordnung 7 sich tatsächlich nicht in einem ausbalancierten Zustand befindet. In diesem Fall würden die Drehstellungsmesser 55 bzw. 62 eine Bewegung der Zwischenbazgruppe 8 bezüglich der Lastbasis 57 bzw. bezüglich des Trägers 29 erfassen. Der Benutzer ist dadurch vor einem nicht ausbalancierten Zustand "gewarnt" und kann die Balancierung gegebenenfalls manuell korrigieren.

Claims

Halteanordnung (7) zur Halterung einer Last (9) an einem Träger (29), umfassend: eine Zwischenbaugruppe (8), welche einerseits an einer mit dem Träger (29) verbindbaren Trägerkupplung (49) um eine erste Achse (E) frei schwenkbar angebracht ist und welche andererseits an eine mit der Last (9) verbindbaren Lastbasis (57) um eine zu der ersten Achse (E) parallel versetzte zweite Achse (F) schwenkbar angebracht ist; einen ersten Antrieb (31), um einen Abstand (d) zwischen der ersten Achse (E) und der zweiten Achse (F) zu ändern; und einen zweiten Antrieb (33), um eine Schwenkstellung der Lastbasis (57) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) um die zweite Achse (F) zu ändern; gekennzeichnet durch einen ersten Drehmomentsensor (63) zur Erfassung eines Drehmoments (um F) zwischen der Lastbasis (57) und der Zwischenbaugruppe (8).
Halteanordnung (7) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Arretiervorrichtung (51), um die freie Verschwenkbarkeit (um E) der Zwischenbaugruppe (8) bezüglich der Trägerkupplung (49) wahlweise zu blockieren.
Halteanordnung (7) nach Anspruch 2, wobei die Arretiervorrichtung (51) einen Motor (53) umfaßt.
Halteanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen zweiten Drehmomentsensor (54) zur Erfassung eines Drehmoments (um E) zwischen der Zwischenbaugruppe (8) und der Trägerkupplung (49).
Halteanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste und zweite Drehmomentsensor (63; 54) jeweils Dehnmessstreifen umfassen.
Halteanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Antrieb (31) oder/und der zweite Antrieb (33) einen Motor (37; 67) umfaßt.
Halteanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen ersten Drehstellungsmesser (55), um eine Schwenkstellung der Zwischenbaugruppe (8) bezüglich der Trägerkupplung (49) zu erfassen.
Halteanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend einen zweiten Drehstellungsmesser (62), um eine Änderung des Winkels zwischen der Zwischenbaugruppe (8) und der Lastbasis (57) zu erfassen.
Halteanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend ein mit der Trägerkupplung (49) fest verbundenes Stativ (3).
Mikroskopieanordnung (1), umfassend: ein Stativ (3) und ein an dem Stativ (3) mittels der Halteanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angebrachten Mikroskop (9).
Verfahren zum Ausbalancieren einer Last (9) an einem Träger (29), wobei die Last (9) mit einer Halteanordnung (7) an dem Träger (29) gehaltert ist, wobei die Halteanordnung (7) umfaßt: eine Zwischenbaugruppe (8), welche einerseits an dem Träger (29) um eine erste Achse (E) frei schwenkbar angebracht ist und welche andererseits an der Last (9) um eine zu der ersten Achse (E) parallel versetzte zweite Achse (F) schwenkbar angebracht ist, wobei ein Abstand (d) zwischen der ersten Achse (E) und der zweiten Achse (F) änderbar ist und eine Schwenkstellung der Last (9) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) um die zweite Achse (F) änderbar ist; wobei das Verfahren umfaßt: Erfassen eines ersten Drehmoments (um E) zwischen der Last (9) und der Zwischenbaugruppe (8) und Schwenken der Last (9) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) um die zweite Achse (F) in Abhängigkeit von dem erfaßten ersten Drehmoment.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Last (9) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) derart verschwenkt wird, daß das erste Drehmoment im wesentlichen verschwindet.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend Erfassen eines zweiten Drehmoments (um E) zwischen der Zwischenbaugruppe (8) und dem Träger (29) und Ändern des Abstands (d) zwischen der ersten Achse (E) und der zweiten Achse (F) in Abhängigkeit von dem erfaßten zweiten Drehmoment.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Abstand (d) derart verändert wird, daß das zweite Drehmoment im wesentlichen verschwindet.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei vor dem Erfassen eines zweiten Drehmoments und dem Ändern des Abstands (d) die Zwischenbaugruppe (8) bezüglich des Trägers (29) in eine Schwenkstellung verschwenkt wird, in der das zweite Drehmoment nicht verschwindet, insbesondere im wesentlichen maximal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, umfassend: Verschwenken der Zwischenbaugruppe (8) bezüglich des Trägers um die erste Achse (E) in eine erste Schwenkstellung und Arretieren der ersten Schwenkstellung, wobei in der ersten Schwenkstellung ein zweites Drehmoment (um E) zwischen dem Träger (29) und der Zwischenbaugruppe (8) nicht verschwindet, insbesondere im wesentlichen maximal ist; dann Verschwenken der Last (9) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) um die zweite Achse (F) derart, daß ein ersten Drehmoment (um F) zwischen der Last (9) und der Zwischenbaugruppe (8) im wesentlichen verschwindet; dann Verschwenken der Last (9) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) um die zweite Achse (F) um einen Winkel, der einem Winkel zwischen einer Verbindungslinie zwischen der ersten Achse (E) und der zweiten Achse (F) und einer Lotrechten (H) entspricht; dann Ändern des Abstands (d) zwischen der ersten Achse (E) und der zweiten Achse (F) derart, daß ein zweites Drehmoment zwischen der Zwischenbaugruppe (8) und dem Träger (29) im wesentlichen verschwindet; und dann Lösen der Arretierung der ersten Schwenkstellung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, umfassend: Verschwenken der Last (9) bezüglich der Zwischenbaugruppe (8) um die zweite Achse (F) derart, daß ein erstes Drehmoment (um F) zwischen der Last (9) und der Zwischenbaugruppe (8) im wesentlichen verschwindet, während die Zwischenbaugruppe (8) bezüglich des Trägers (29) frei verschwenkbar ist; dann Verschwenken der Zwischenbaugruppe (8) bezüglich des Trägers um die erste Achse (E) in eine erste Schwenkstellung und Arretieren der ersten Schwenkstellung, wobei in der ersten Schwenkstellung ein zweites Drehmoment (um E) zwischen dem Träger (29) und der Zwischenbaugruppe (8) nicht verschwindet, insbesondere im wesentlichen maximal ist; dann Ändern des Abstands (d) zwischen der ersten Achse (E) und der zweiten Achse (F) derart, daß ein zweites Drehmoment zwischen der Zwischenbaugruppe (8) und dem Träger (29) im wesentlichen verschwindet; und dann Lösen der Arretierung der ersten Schwenkstellung.