DE19501027A1 - Schwenkarm zur beweglichen Aufhängung von Einrichtungen aller Art, insbesondere zur Aufhängung von Instrumententischen im Dentalbereich - Google Patents

Description

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Schwenkarm, der die Aufgabe hat, angehängte Einrichtun­ gen (Nutzlasten) zu tragen und deren Bewegung im Raum ohne besonderen Kraftauf­ wand zuzulassen.

Der Schwenkarm wird hierzu mit mehreren, vorzugsweise drei, Drehgelenken ausgerü­ stet, die sich jeweils um eine in etwa vertikale Achse drehen lassen, wobei z. B. zwischen dem ersten und zweiten Drehgelenk ein horizontales Verbindungsstück angeordnet ist, während sich zwischen dem zweiten und dritten Drehgelenk eine Parallelführung mit vertikaler Bewegungsrichtung und Gewichtsausgleich befindet. An die Parallelführung schließt sich ein weiteres Drehgelenk an, das schließlich einen Adapter zur Aufnahme der Nutzlast trägt.

Der erfindungsgemäße Schwenkarm verfügt im Bereich des Adapters zur Aufnahme der Nutzlast über eine selbstsichernde Nachstelleinrichtung, die es gestattet, den Adapter und die Nutzlast um eine horizontale Achse in einem bestimmten Winkelbereich waagerecht auszurichten. Die genannte horizontale Achse steht senkrecht auf einer vertikalen Ebene, in der die Hauptachse des Adapters liegt.

Der Schwenkarm wird vorzugsweise aus Rohrabschnitten mit kreisförmigem Querschnitt und Rohrbiegeteilen mit einem oder mehreren 90° Rohrbögen aufgebaut und entweder an einem vertikalen Standrohr (Bodenbefestigung) oder einem entsprechenden Hänge­ rohr (Deckenbefestigung) mittels dem ersten Drehgelenk gehalten. Die Drehgelenke sind so ausgebildet, daß sie in Teilen entweder in dem Stand- bzw. Hängerohr untergebracht werden können oder sich in die senkrechten Abschnitte von 90° Rohrbögen einbauen lassen. Durch die Kombination des senkrecht angeordneten Stand- bzw. Hängerohrs mit einem 90° Rohrbogen, bzw. durch die paarweise Verwendung von jeweils zwei 90° Rohrbögen wird erreicht, daß einerseits die Drehgelenke um vertikale Achsen drehbar sind und andererseits zwischen den Drehgelenken horizontale Abschnitte des Schwenk­ arms angeordnet werden können.

Durch die Unterbringung der Drehgelenke in Rohren von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt läßt sich erreichen, daß die Außenkontur des Schwenkarms glatt und ohne Vorsprünge ist (er ähnelt einer Rohrleitung mit Bögen), was insbesondere im Hinblick auf die Verwendung des Schwenkarms im medizinischen Bereich wichtig ist, da hier gute Reinigungs- und Desinfektionsmöglichkeiten von großer Bedeutung sind.

Während der Schwenkarm, wie erwähnt, mit dem ersten Drehgelenk an einem Stand- bzw. Hängerohr um eine vertikale Achse drehbar befestigt ist, folgt auf das letzte vertika­ le Drehgelenk ein 90° Rohrbogen, an dessen waagerechtem Schenkel ein weiteres Dreh­ gelenk montiert ist, das in diesem Fall jedoch um eine horizontale Achse drehbar ist, die senkrecht auf der zugehörigen Stirnfläche des 90° Rohrbogens steht. Dieses Drehgelenk mit horizontaler Achse dient ebenfalls dem waagerechten Ausrichten der am Schwenk­ arm angehängten Nutzlast in der anderen Ebene und verfügt über eine Feststellschraube zum Sichern gegen unerwünschtes Verdrehen nach dem Ausrichten.

Durch die Befestigung des Schwenkarms mittels einem ersten Drehgelenk mit vertikaler Achse an einem Stand- bzw. Hängerohr und der Anordnung mindestens zwei weiterer Drehgelenke mit vertikalen Achsen, zwischen denen sich im wesentlichen horizontale Rohrabschnitte und eine Parallelführung befinden, wird erreicht, daß die am Schwenkarm befestigte Nutzlast auf Kreisflächen in horizontalen Ebenen in beliebige Positionen ge­ schwenkt werden kann, wobei der maximale Radius der Kreisfläche abhängt von der gestreckten Länge des Schwenkarms.

Verschiedene horizontale Ebenen bzw. Kreisflächen ergeben sich dann, wenn die Nutz­ last mittels der Parallelführung angehoben oder abgesenkt wird. Die Bewegungsmöglich­ keiten an den Drehgelenken bzw. an der Parallelführung sind dabei völlig unabhängig voneinander, so daß die Nutzlast auf großen oder kleinen Radien mit verschiedenen Drehpunkten entsprechend den gerade aktiven Drehgelenken bewegt werden kann. Bremseinrichtungen an den Drehgelenken sorgen dafür, daß sich eine feine Abstimmung von Gelenk zu Gelenk einstellen läßt, damit bei den unterschiedlichen Hebellängen alle Drehgelenke mit vertikaler Achse gleich leicht ansprechen, wenn die Nutzlast bewegt wird. Für den praktischen Betrieb bedeutet dies, daß die Bremse des Drehgelenks am Stand- bzw. Hängerohr am stärksten angezogen wird, da hier die Entfernung vom Dreh­ gelenk zur Nutzlast, und damit der Hebelarm, am größten ist, während das der Nutzlast unmittelbar vorgeschaltete Drehgelenk mit vertikaler Achse am wenigsten abgebremst wird, da hier der Hebelarm am kürzesten ist.

Abgrenzung zum Stand der Technik

Schwenkarme oder auch Schwebearme der beschriebenen Art sind zwar grundsätzlich bekannt, weisen jedoch einige Nachteile auf, die mit der nachfolgend beschriebenen Er­ findung vermieden werden sollen. So sind z. B. Schwenkarme bekannt geworden, bei denen die Drehgelenke mit den zugehörigen 90° Rohrbögen so angeordnet sind, daß die Befestigungsstelle des Schwenkarms am Stand- bzw. Hängerohr der tiefste Punkt im System ist, das heißt, daß der Schwenkarm von Drehgelenk zu Drehgelenk ansteigt und die Nutzlast schließlich am höchsten Punkt des Schwenkarms befestigt ist. Dies hat ins­ besondere dann Nachteile, wenn der Schwenkarm als Halterung für einen Instrumenten­ tisch im Dentalbereich eingesetzt wird, da in diesem Fall das erste waagerechte Rohr des Schwenkarms möglichst hoch anzuordnen ist, damit man über den Patientenstuhl hin­ wegschwenken kann, ohne den Patienten in seiner Bewegungsfreiheit zu beeinträchtigen. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Schwenkarm dadurch erreicht, daß das erste Drehgelenk bzw. der zugehörige 90° Rohrbogen, mit dem der Schwenkarm an dem Stand- bzw. Hängerohr befestigt ist, den höchsten Punkt des Systems bildet und die nachfolgenden Drehgelenke mit den 90° Rohrbögen zu einem stufenweisen Absenken führen, so daß die Nutzlast schließlich am tiefsten Punkt des Systems befestigt ist. Da durch die genannte Anordnung der Drehgelenke an diesen außer den entsprechenden Drehmomenten auch axiale Zugkräfte auftreten, muß eine dafür geeignete Konstruktion der Drehgelenke gewählt werden.

Ein weiterer Nachteil bei den bekannt gewordenen Konstruktionen besteht in der auf­ wendigen Ausführung der Drehgelenke. So werden z. B. für die Drehgelenke entspre­ chend der Patentschrift EP 0 185 30 aufwendige Formteile mit einem Nut-Feder-System benötigt. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion werden für die Lagerung handelsübli­ che Gleitlager benutzt, die in rotationssymmetrische Lagerträger eingepreßt werden, die ihrerseits in die 90° Rohrbögen eingepaßt sind. Die Lagerträger werden mittels Senk­ schrauben in den 90° Rohrbögen gehalten, so daß sie in den Bögen jede beliebige Win­ kellage einnehmen können. Dies ist wichtig, da jedes Drehgelenk über einen Anschlag verfügt, der verhindert, daß das Gelenk mehrere Drehungen in gleicher Richtung ausfüh­ ren kann, da dies im Hinblick auf etwaige Versorgungsleitungen, die durch das Lager hindurchführen können, nicht zweckmäßig wäre. Durch Verdrehen der Lagerträger in beliebige Winkellage und Fixierung mit den genannten Senkschrauben kann die Lage dieser Anschläge zum Gesamtsystem festgelegt werden. Da außerdem zwischen dem ersten und zweiten Drehgelenk mit vertikaler Achse entweder ein U- oder ein S-förmig gebogenes Rohrstück angebracht werden kann (anstelle von 90° Rohrbögen, die an ein gerades Rohrstück anzubringen sind), kann sowohl die Boden- wie auch die Deckenbe­ festigung realisiert werden, ohne daß aufwendige Konstruktionen mit Nut- und Feder-Elementen nötig sind, wie in Patentschrift 0 185 230 beschrieben. Die genannten Nut- und Feder-Elemente sind dort nötig zur Verbindung einzelner Rohrkörper untereinander. Als Lagerzapfen dient ein Rohrstück, durch das ggf. auch die genannten Versorgungslei­ tungen zum Anschluß an die Nutzlast geführt werden können. Eine Reibungsbremse ist in die rotationssymmetrischen Lagerträger eingebaut. Diese Bremse besteht aus einer Schraube mit vorzugsweise Feingewinde, einer Druckfeder (z. B. Paket aus Tellerfedern) und einem Reibzeug, das von der vorgenannten Anordnung gegen den Lagerzapfen ge­ drückt wird und dieses dadurch abbremst. Der für den Bau des gesamten Drehgelenks erforderliche Aufwand ist nur gering.

Ausführungsbeispiel

Der Aufbau des Schwenkarms soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläu­ tert werden. Hierzu gehören auch drei Abbildungen.

Es zeigen:

Abb. 1 eine Gesamtansicht des Schwenkarms,

Abb. 2 einen Schnitt durch ein Drehgelenk mit vertikaler Achse und

Abb. 3 einen Schnitt durch das Drehgelenk mit horizontaler Achse.

Die Abb. 1 zeigt eine Gesamtansicht des Schwenkarms für die Verwendung im Dentalbereich, wobei dort als Nutzlast ein Instrumententisch (15) in Frage kommt. Der Schwenkarm wird im Bereich des Behandlungsstuhls montiert, so daß der Instrumenten­ tisch (15) bei der Behandlung immer in den bequemen Griffbereich des Arztes gezogen werden kann.

Aufgebaut ist der Schwenkarm im wesentlichen aus Rohren und Rohrbiegeteilen mit kreisförmigem Querschnitt. Gehalten wird er entweder von einem Standrohr (1) oder alternativ von einem Hängerohr (2), an das sich das erste Drehgelenk (3) mit vertikaler Achse anschließt. Der erste waagerechte Teil des Schwenkarms wird entweder von ei­ nem U-förmigen Rohrabschnitt (4) oder alternativ einem S-förmigen Rohrabschnitt (5) gebildet. Auf dieses Teil folgt das zweite Drehgelenk (6) mit vertikaler Achse, an das sich ein 90° Rohrbogen (7) anschließt, der die Parallelführung (8) trägt. Die Lagerungen am linken und rechten Ende der Parallelführung (8) und ebenso die Nachstelleinrichtung (16) sind mit Gummimanschetten (9) umschlossen. Der von der Parallelführung (8) ge­ tragene weitere Teil des Schwenkarms besteht aus den 90° Rohrbögen (10, 11), zwi­ schen denen das dritte Drehgelenk (12) mit vertikaler Achse angeordnet ist. An den 90° Rohrbogen (11) schließt sich das Drehgelenk (13) mit horizontaler Achse an, das den Adapter (14) trägt, an dem seinerseits der Instrumententisch (15) befestigt ist. Das Dreh­ gelenk (13) mit horizontaler Achse mit Sicherungsschraube (18) in Verbindung mit der dort vorhandenen selbstsichernden Nachstelleinrichtung (16) erlaubt es, den Instrumen­ tentisch (15) waagerecht auszurichten. Die Drehgelenke (3, 6, 12) gestatten es, den In­ strumententisch (15) auf verschiedenen Kreisbögen in praktisch jede Position innerhalb einer horizontalen, kreisförmigen Fläche zu schwenken, wobei der Durchmesser dieser Fläche vom Abstand des Stand- bzw. Hängerohrs (1, 2) zum Instrumententisch (15) ab­ hängt. Die Parallelführung (8) erlaubt es dabei, den Instrumententisch (15) in verschiede­ ne Höhen zu schwenken, so daß sich mehrere horizontale, kreisförmige Flächen ergeben, die übereinander liegen und innerhalb derer der Instrumententisch (15) bewegt werden kann. Es ist damit eine gewisse Raumbewegung des Instrumententisches (15) möglich, soweit dies der Hub der Parallelführung (8) und die gestreckte Länge des Schwenkarms zulassen.

Wie man in Abb. 1 erkennt, ist der U-förmige Rohrabschnitt (4) bzw. der S-förmige Rohrabschnitt (5) der höchste waagerechte Teil des Schwenkarms, so daß darunter ge­ nügend Platz für den zahnärztlichen Behandlungsstuhl bleibt. Da sich an jedem Drehge­ lenk (3, 6, 12) mit vertikaler Achse eine Bremse befindet, die mittels Einstellschraube (17) eingestellt werden kann, und da auch die Parallelführung (8) über eine Bremse ver­ fügt, die mittels Einstellschraube (17) einstellbar ist, kann der gesamte Schwenkarm so einjustiert werden, daß sich der Instrumententisch (15) bequem in jede gewünschte Posi­ tion bringen läßt und dort auch stehen bleibt.

In Abb. 2 ist ein Schnitt durch ein Drehgelenk (3, 6, 12) mit vertikaler Achse dar­ gestellt. Die Lagerträger (19, 20) sind in Rohrabschnitte (21) eingepaßt, die entweder zu dem Standrohr (1), dem Hängerohr (2), dem U- oder S-förmigen Rohrabschnitt (4, 5) oder den 90° Rohrbögen (7, 10, 11) gehören. Gehalten werden die Lagerträger (19, 20) von Senkschrauben (22). In die Lagerträger (19, 20) sind handelsübliche Gleitlager (23, 24) eingepreßt, wobei das Gleitlager (24) außer Radialkräften auch axiale Zug- und Druckkräfte übertragen kann. Als Lagerzapfen (25) dient ein Rohr, das an seinem einen Ende einen Bund (26) aufweist, der sich auf das Gleitlager (24) abstützt und so die axia­ len Zugkräfte trägt, während an seinem anderen Ende ein Gewinde (27) vorhanden ist, das mit dem Lagerträger (20) verschraubt ist und so das gesamte Drehgelenk (3, 6, 12) in axialer Richtung zusammenhält. Eine Kunststoffscheibe (28) mindert die dabei auftre­ tenden Reibungskräfte. Das Gewinde (27) wird nach dem Anziehen in geeigneter Weise gesichert. Durch die Verwendung eines Rohres als Lagerzapfen (25) können alle benötig­ ten Versorgungsleitungen durch das Drehgelenk (3, 6, 12) hindurchgeführt werden. Zur Begrenzung des Verdrehwinkels an dem Drehgelenk (3, 6, 12) ist ein Anschlagbolzen (29) in den Lagerträger (19) eingepreßt, der in einer Ringnut (30) läuft, bis er an einem zweiten Anschlagbolzen (31), der in den Lagerträger (20) eingepreßt ist, anschlägt.

Zum Abbremsen des Drehgelenks (3, 6, 12) befindet sich in dem Lagerträger (19) eine Bohrung zwischen den beiden Gleitlagern (23, 24), die ein Reibzeug (32) aufnimmt, das von einer Schraube (33) mit zwischengeschalteten Federelementen (34) gegen den La­ gerzapfen (25) gepreßt wird. Die zwischengeschalteten Federelemente (34) haben den Vorteil, daß die Bremswirkung auch dann noch erhalten bleibt, wenn sich das Reibzeug (32) etwas abgenutzt hat.

Der gesamte Aufbau des Drehgelenks (3, 6, 12) besteht aus einfachen Teilen, einige da­ von sind gängige Serienteile. Das Drehgelenk (3, 6, 12) kann sehr hohe Drehmomente übertragen, aber auch Radial- und insbesondere Axialkräfte. Bei der vorliegenden Bau­ weise des Schwenkarms ist es besonders wichtig, daß das Drehgelenk (3, 6, 12) insbe­ sondere auch relativ große axiale Zugkräfte aufnimmt. Mit einfachen Mitteln wurde ein Anschlag realisiert, ebenso eine Bremse. Durch das Gewinde (27) an dem Lagerzapfen (25) und dem Lagerträger (20) läßt sich das gesamte Drehgelenk (3, 6, 12) spielfrei zu­ sammenbauen, bevor es in die Rohrabschnitte (21) eingesetzt wird.

In Abb. 3 ist ein Schnitt durch das Drehgelenk (13) mit horizontaler Achse darge­ stellt, welches zum waagerechten Ausrichten des Instrumententischs (15) dient. Der prinzipielle Aufbau des Drehgelenks (13) mit horizontaler Achse entspricht demjenigen des Drehgelenks (3, 6, 12) mit vertikaler Achse. In einen Lagerträger (35) sind wieder Gleitlager (36, 37) eingepreßt, wobei das Gleitlager (36) auch axiale Kräfte aufnehmen kann. Der Lagerträger (35) ist in einen Rohrabschnitt (38) von 90° Rohrbogen (11) ein­ gepaßt und mittels Senkschrauben (39) dort befestigt. Von den Gleitlagern (36, 37) wird ein Lagerzapfen (40) geführt, der dabei die radialen Kräfte und das Drehmoment über­ trägt. Zur Aufnahme der axialen Kräfte dient einerseits eine Scheibe (41), die sich gegen das Gleitlager (36) bzw. einen Sicherungsring (42) abstützt und andererseits eine Kunst­ stoffscheibe (43), die sich zwischen der vorderen Stirnseite des Lagerträgers (35) und dem Lagerschild (44) befindet. Der Adapter (45) zur Aufnahme des Instrumententischs (15) bildet zusammen mit dem Lagerschild (44) und dem Lagerzapfen (40) eine Einheit. Durch Verdrehen dieser Einheit zusammen mit dem Instrumententisch (15) wird dieser ausgerichtet und anschließend ein ungewolltes Verstellen durch Anziehen der Siche­ rungsschraube (18) verhindert. Durch das Verwenden des gleichen Bauprinzips und glei­ cher oder ähnlicher Bauteile ist auch dieses Drehgelenk (11) mit horizontaler Achse sehr kostengünstig herzustellen.

Claims (5)

1. Schwenkarm bestehend aus einem Tragrohr (1), alternativ einem Hängerohr (2), einem U-förmigen Rohrabschnitt (4) alternativ einem S-förmigen Rohrabschnitt (5), mindestens drei Drehgelenken (3, 6, 12) mit vertikaler Achse, mindestens drei 90° Rohrbögen (7, 10, 11) und einer Parallelführung (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgelenke (3, 6, 12) mit vertikaler Achse außer Drehmomenten und radialen Kräften auch axiale Kräfte, insbesondere axiale Zugkräfte aufnehmen können, im Bereich des Adapters (14) zur Aufnahme der Nutzlast (15) sowohl eine selbstsi­ chernde Nachstelleinrichtung (16) als auch ein Drehgelenk (13) mit horizontaler Achse vorhanden sind und die selbstsichernde Nachstelleinrichtung (16) sowie das Drehgelenk (13) mit horizontaler Achse zum waagerechten Ausrichten des Adapters (14) mit Nutzlast (15) dienen und außerdem an den Drehgelenken (3, 6, 12) mit vertikaler Achse und der Parallelführung (8) Bremseinrichtungen vorhanden sind, die mit den Einstellschrauben (17) eingestellt werden können.

2. Schwenkarm nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß alle auf den waagerech­ ten Teil des U-förmigen bzw. S-förmigen Rohrabschnitts (4, 5) in Richtung Nutzlast (15) folgenden Bauelemente räumlich tiefer angeordnet sind als dieser waagerechte Teil.

3. Schwenkarm nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Schwenkarms entweder mittels einem Standrohr (1) am Boden bzw. an boden­ nahen Strukturen oder mittels einem Hängerohr (2) an der Decke des Aufstellungs­ raums erfolgt.

4. Schwenkarm nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzlast (15) mittels einem Adapter (14) an dem Schwenkarm befestigt ist.

5. Schwenkarm nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke an den beiden Enden der Parallelführung (8) mit Gummimanschetten (9) abgedeckt sind.