DE19712645C1 - Kupplung zum Kuppeln zweier optischer Einrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zum Kuppeln zweier optischer Einrichtungen, umfassend einen Kupplungsgrundkörper und ein damit zusammenwirkendes Kupplungsgegenstück, wobei der Kupplungsgrundkörper derart ausgeführt ist, daß das Kupplungsgegenstück beim Einführen in den Kupplungsgrundkörper automatisch mit diesem gekuppelt wird.

Derartige Kupplungen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und werden in der Medizintechnik verwendet, um optische Einrichtungen, wie beispielsweise eine Videokamera und ein Endoskop miteinander zu kuppeln. Die Kupplung ist deshalb derart ausgeführt, daß das Kupplungsgegenstück beim Einführen in den Kupplungsgrundkörper automatisch mit diesem gekuppelt wird, damit die Kupplung einhändig bedient werden kann, was insbesondere oftmals in Operationssälen notwendig ist.

Eine derartige Kupplung ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 37 10 648 C2 beschrieben. Die hierin beschriebene Kupplung weist einen Kupplungsgrundkörper und ein Kupplungsgegenstück auf, wobei das Kupplungsgegenstück mit einem Flansch versehen ist, der beim Einführen in den Kupplungsgrundkörper automatisch von Greifern umfaßt wird, die das Kupplungsgegenstück durch das Umgreifen des Flansches im Kupplungsgrundkörper kuppeln. Um den Umgreifvorgang realisieren zu können, ist jeder der Greifer mit einer balligen Fläche versehen, über die dieser gegenüber dem Kupplungsgrundkörper derart geführt ist, daß das Kupplungsgegenstück im entkuppelten Zustand an den Greifern vorbei bewegt werden kann, während im gekuppelten Zustand der Flansch des Kupplungsgegenstückes von den Greifern umfaßt wird. Um den Kupplungsvorgang zu realisieren sind die Greifer in Richtung der entkuppelten Stellung vorgespannt und über einen Stift in der Nut eines ebenfalls über Federn vorgespannten Verschlußringes geführt. Die Nut ist hierbei so ausgeführt, daß der Verschlußring, nachdem die Greifer sich in der gekuppelten Stellung befinden, durch die Federn verdreht wird und die Greifer hierüber in ihrer Stellung fixiert werden. Zum Entkuppeln wird der Verschlußring wieder entgegen der Federvorspannung verdreht, bis die Greifer ausrücken können.

Die deutsche Patentschrift 27 57 358 zeigt eine andere Kupplung zum Kuppeln von optischen Bauteilen, bestehend aus Kupplungsgrundkörper und Kupplungsgegenstück. Zum Kuppeln ist im Kupplungsgrundkörper ein durch eine Feder vorgespannter Kipphebel vorgesehen, der beim Einführen des Kupplungsgegenstückes zunächst gegen seine Vorspannung verdreht wird, bis er auf der konisch ausgeformten Rückseite des Kupplungsgegenstücks zurückschnappt und hierdurch das Kupplungsgegenstück kuppelt. Entkuppelt wird das Kupplungsgegenstück, indem der Kipphebel durch einen Verschlußring wieder entgegen seiner Vorspannung verdreht wird.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 30 14 116 C2 zeigt ebenfalls eine Kupplung, bei der das Kupplungsgegenstück vollkommen analog zu obiger Beschreibung über einen durch eine Feder vorgespannten Kipphebel gekuppelt wird. Auch die Entkupplung erfolgt durch einen Verschlußring, der bei Betätigung den Kipphebel entgegen seiner Vorspannrichtung verdreht. Zusätzlich ist noch ein Fixierring vorgesehen, über den der Kipphebel im gekuppelten Zustand zusätzlich auf die konische Rückseite des Kupplungsgegenstückes aufgepreßt werden kann.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 31 18 990 zeigt eine Kupplung, bei der im Kupplungsgrundkörper durch Drücker über Federn vorgespannte Klemmleisten aufgespreizt werden können, die in der aufgespreizten Stellung durch einen Sperrhaken arretieren. Beim Einführen des Kupplungsgegenstücks, wird der Sperrhaken automatisch entriegelt, so daß die Klemmleisten wieder in ihre ursprüngliche Position zurückschnappen und sich die Klemmleisten zum Kuppeln des Kupplungsgegenstücks hinter das Kupplungsgegenstück schieben.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 296 16 666 zeigt ebenfalls eine Kupplung zum Kuppeln optischer Bauteile. Nach dem Einführen des Kupplungsstückes in den Kupplungsgrundkörper wird ein Verschlußring zum Verriegeln der Kupplung verdreht. Der Verschlußring weist dazu Exzenter auf, die derart mit Greiferelementen zusammenwirken, daß beim Verdrehen des Verschlußringes bedingt durch die Exzenter die Greiferelemente auf das Kupplungsgegenstück zubewegen und dieses hierbei hintergreifen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Lösung für eine Kupplung der oben genannten Art anzugeben.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Kupplung weist eine Vielzahl von besonderen Vorteilen auf. Durch die drehbare Aufhängung der Greiferelemente stehen diese im entkuppelten Zustand nicht mehr über die Außenkontur des Kupplungsgrundkörpers hinaus, so daß hierdurch auch im entkuppelten Zustand keinerlei scharfkantige Ecken an dem Kupplungsgrundkörper entstehen. Durch die drehbare Lagerung der Greiferelemente kann auch weitestgehend verhindert werden, daß die Greiferelemente in einer unzugänglichen Führung geführt werden müssen, so daß sich hierdurch das Risiko der Ablagerung unerwünschter Keime stark verringert. Da weiterhin auf die ballige Ausbildung der Greiferelemente verzichtet werden kann, können die Greiferelemente wesentlich einfacher hergestellt werden, als dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Außerdem ergibt sich eine Kupplung, mit sehr geringem Abrieb, sodaß sich hierdurch eine hohe Lebensdauer ergibt.

Bevorzugt werden dabei drei Greiferelemente verwendet, da hierdurch einerseits der Kupplungsgrundkörper beim Kuppeln gleichmäßig von Greiferelementen umfaßt wird und andererseits der Kupplungsgrundkörper beim Kuppeln in eine fest definierte Stellung von den Greiferelementen gebracht wird.

Die Erfindung wird gemäß den Ansprüchen 2-6 weitergebildet.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben.

Hierin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Kupplungsgrund­ körpers (1);

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den Kupplungsgrundkörper (1) gemäß Fig. 1, wobei sich der Kupplungsgrundkörper (1) im entkuppelten Zustand befindet und das Kupplungsgegenstück (2) gerade eingekuppelt wird;

Fig. 3 den Kupplungsgrundkörper (1) und das Kupplungsgegenstück (2) gemäß Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie III-III mit aufgebrochenem Verschlußring (7a, 7b).

Fig. 4 zeigt den Schnitt gemäß Fig. 2, wobei das Kupplungsgegenstück (2) mit dem Kupplungsgrundkörper (1) gekuppelt ist.

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V durch den Kupplungsgrundkörper (1) gemäß Fig. 4 im gekuppelten Zustand;

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch den Kupplungskörper (1) gemäß Fig. 1 entlang der Linie VI-VI;

Fig. 1 zeigt den Kupplungsgrundkörper (1) einer erfindungsgemäßen Kupplung in der perspektivischen Ansicht. Der Kupplungsgrundkörper (1) und dessen genaue Funktionsweise soll im folgenden anhand der Fig. 2-6 näher erläutert werden, in denen verschiedene Schnitte des Kupplungsgrundkörpers (1) gemäß Fig. 1 in unterschiedlichen funktionellen Positionen dargestellt werden.

Die erfindungsgemäße Kupplung (vgl. Fig. 2) weist einen Kupplungsgrundkörper (1) auf, der derart ausgeführt ist, daß ein Kupplungsgegenstück (2) beim Einführen in den Kupplungsgrundkörper automatisch mit diesem gekuppelt wird. Der Kupplungsgrundkörper (1) weist dazu drei um eine Achse (14a, 14b, 14c) drehbar gelagerte Greiferelemente (3a, 3b, 3c) auf, die beim Einführen des Kupplungsgegenstücks (2) in den Kupplungsgrundkörper (1) automatisch einen Teil des Kupplungsgegenstücks (2) umfassen und das Kupplungsgegenstück (2) hierdurch kuppeln. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem umfaßten Teil um einen Flansch (4). Selbstverständlich können anstelle dessen auch andere Varianten gewählt werden. Beispielsweise kann im Kupplungsgegenstück (2) auch eine Nut vorgesehen werden, in die die Greiferelemente dann eingreifen.

Der konkrete Kupplungsvorgang soll hierbei näher anhand von Fig. 2 erläutert werden. Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 3 durch den Kupplungsgrundkörper (1), wobei sich der Kupplungsgrundkörper (1) im entkuppelten Zustand, befindet und das Kupplungsgegenstück (2) gerade zum einkuppeln in den Kupplungsgrundkörper (1) eingeführt wird. Die Erläuterungen werden exemplarisch für das in Fig. 2 gezeigte Greiferelement (3a) gemacht und gelten selbstverständlich für die beiden anderen, jeweils um 120° versetzt angeordneten Greiferelemente (3b, 3c) vollkommen analog. Die Anordnung der Greiferelemente (3a, b, c) wurde hierbei beispielhaft wie gezeigt festgelegt, weil die gezeigte Anordnung den besonderen Vorteil hat, daß hierdurch die Position des Kupplungsgegenstücks (2) im gekuppelten Zustand eindeutig definiert ist. Selbstverständlich können jedoch auch mehr oder weniger als drei Greiferelemente eingesetzt werden und auch die Position der Greiferelemente verändert werden.

Das Greiferelement (3a), welches nach dem Einführen automatisch den Flansch (4) des Kupplungsgegenstückes (2) umfassen wird, ist um eine Welle (14a) drehbar gelagert und stützt sich gegenüber dem Grundteil (11) über eine Feder (5a) derart ab, daß das Greiferelement (3a) in seine derzeitige Position gegen die Außenseite eines Verschlußringes (7a, 7b) gepreßt wird.

Wird das Kupplungsgegenstück (2) weiter in den Kupplungsgrundkörper (1) eingeführt, so hat dies zur Folge, daß durch das Anstoßen des Kupplungsgegenstückes (2) am Vorsprung (16a) des Greiferelementes (3a) das Greiferelement (3a) entgegen der Federspannung der Feder (5a) in Richtung des Pfeils (15a) rotiert wird. Wird das Greiferelement (3a) immer weiter in Richtung des Pfeils (15a) rotiert, so wird ab einer festdefinierten Drehstellung des Greiferelements (3a) das Greiferelement (3a) automatisch durch eine nachfolgend näher beschriebene Mechanik in seiner Stellung eingerastet, so daß es dann den Flansch (4) des Kupplungsgegenstückes (2) umfaßt und das Kupplungsgegenstück (2) hierdurch kuppelt.

Zum Einrasten des Greiferelements (3a) weist der Kupplungsgrundkörper (1) einen um die Längsachse (8) des Kupplungsgrundkörpers (1) drehbar am Grundteil (21) gelagerten Verschlußring (7a, 7b) auf, der die Greiferelemente (3a, 3b, 3c) umschließt und im gekuppelten Zustand eine erste Drehstellung sowie im entkuppelten Zustand eine zweite Drehstellung gegenüber dem Grundteil (12) einnimmt.

Der drehbar gelagerte Verschlußring (7a, 7b) weist mit den Greiferelementen (3a, 3b, 3c) zusammenwirkende rampenartige Exzenter (9a, 9b, 9c) auf, wobei zwischen den besagten Exzentern (9a, 9b, 9c) Aussparungen (10a, 10b, 10c) vorgesehen sind, in die sich die Greiferelemente (3a, 3b, 3c) im entkuppelten Zustand eindrehen können, wie dies in Fig. 2 der Fall ist und insbesondere durch Fig. 3 besonders deutlich gezeigt wird. In Fig. 3 ist ein Kupplungsgrundkörper (1) und ein Kupplungsgegenstück (2) gemäß Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie III-III mit aufgebrochenem Verschlußring (7a, 7b) gezeigt.

Der Verschlußring (7a, 7b) ist in der in Fig. 2 und 3 gezeigten Stellung ferner über Federn (6a, 6b, 6c) derart vorgespannt, daß er durch die Federn (6a, b, c) in Richtung des Pfeiles (17) gezogen wird. Die genaue Anordnung der Federn (6a, 6b, 6c) kann aus Fig. 5 ersehen werden. Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V durch den Kupplungsgrundkörper (1), wobei sich der Kupplungsgrundkörper (1) im gekuppelten Zustand befindet. Die Federn (6a, b, c) sind jeweils über einen Bolzen (19a, b, c) mit dem Grundteil (11) verbunden und über einen weiteren Bolzen (18a, b, c) mit dem Verschlußring (7a, 7b).

Das Einrasten der Greiferelemente (3a, b, c) beim Einführen des Kupplungsgegenstückes (2) in den Kupplungsgrundkörper (1) ergibt sich nun dadurch, daß die Greiferelemente (3a, 3b, 3c) soweit in Richtung der Pfeile (15a, b, c) verdreht werden, bis die rampenartigen Exzenter (9a, 9b, 9c) bedingt durch die Federkraft der Federn (6a, 6b, 6c) hinter die Greiferelemente (3a, 3b, 3c) geschoben werden und hierdurch die Greiferelemente (3a, 3b, 3c) in ihrer Drehstellung fixiert werden. Der Verschlußring (7a, b) wird nun weiter in Richtung des Pfeiles (17) verdreht, wobei bedingt durch die Form der rampenartigen Exzenter (9a, b, c) die Greiferelemente (3a, b, c) immer weiter in Richtung des Pfeiles (15a, b, c) rotiert werden, sodaß die Greiferelemente (3a, b, c) den Flansch (4) vollständig umfassen und das Kupplungsgegenstück (2) gegen den Kupplungsgrundkörper (1) pressen. Der Verschlußring (7a, b) wird solange rotiert, bis das durch die Federn (6a, b, c) erzeugte Drehmoment am Verschlußring (7a, b) und das durch das Aufpressen der Greiferelemente (3a, b, c) auf die Rückseite des Flansches (4) verursachte Gegendrehmoment sich die Waage halten.

Anstelle der in Fig. 5 gezeigten Federn (6a, 6b, 6c) kann selbstverständlich nur eine Feder, z. B. die Feder (6a) verwendet werden oder alternativ eine oder mehrere Drehfedern bzw. Schenkelfedern verwendet werden.

Zusätzlich kann im gekuppelten Zustand manuell die Kraft verstellt werden, mit der das Kupplungsgegenstück (2) auf den Kupplungsgrundkörper (1) gepreßt wird. Hierzu wird der Verschlußring (7a, 7b), und damit auch die rampenförmigen Exzenter (9a, 9b, 9c), die die Drehstellung der Greiferelemente (3a, b, c) bestimmen, manuell weiter in Richtung des Pfeiles (17) verdreht.

Die besagte Kraftverstellung hat den besonderen Vorteil, daß das Drehmoment, das nötig ist, um den Kupplungsgrundkörper (1) und das Kupplungsgegenstück (2) gegeneinander zu verdrehen, sehr variabel eingestellt werden kann. Befindet sich beispielsweise an dem Kupplungsgegenstück eine abgewinkelte Optik mit einem daran angeschlossenen Lichtleiter, so kann hierdurch verhindert werden, daß der Lichtleiter die Optik verdreht.

Eine vollständig gekuppelte Kupplung ist in Fig. 4 dargestellt. Hierin ist derselbe Schnitt der Kupplung gemäß Fig. 2 zu sehen, wobei das Kupplungsgegenstück (2) mit dem Kupplungsgrundkörper (1) gekuppelt ist.

Die Bedienung der erfindungsgemäßen Kupplung ergibt sich somit wie folgt. Durch das Einführen des Kupplungsgegenstückes (2) in den Kupplungsgrundkörper (1) werden die besagten Komponenten automatisch gekuppelt und der Verschlußring (7a, b) schnappt in die in Fig. 4 und 5 gezeigte Stellung. Zum Öffnen der Kupplung wird der Verschlußring (7a, b) manuell entgegen der Richtung des Pfeils (17) solange verdreht, bis die Greiferelemente (3a, b, c) bedingt durch die Federn (5a, b, c) in die Aussparungen (10a, b, c) einschnappen, der Verschlußring (7a, b) hierdurch in der in Fig. 2 und 3 gezeigten Stellung arretiert und das Kupplungsgegenstück (2) hierdurch wieder freigegeben wird.

Die optischen Elemente, die in der hier gezeigten Ausführungsform miteinander gekuppelt werden, sind ein hier nicht näher gezeigtes Endoskop, das an dem Kupplungsgegenstück (2) befestigt ist sowie zwei hier nicht gezeigte Mini- Videokameras, die in Aussparungen (21a, b) des Kupplungsgrundkörpers (1) untergebracht sind und die durch das Endoskop gelieferte optische Inforamtion stereoskopisch aufzeichnen sollen. Die konkrete Ausgestaltung des Kupplungsgrundkörpers (1) zur Aufnahme der Mini-Videokameras ist insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich, in der ein Schnitt durch den Kupplungskörper (1) gemäß Fig. 4 entlang der Linie VI-VI ohne das Kupplungsgegenstück (2) gezeigt ist.

Die Abdeckplatte (12), die Linsen (13a, b) und die Strahlumlenker (20a, b) sind optische Bauteile, die die Mini- Videokameras mit dem am Kupplungsgegenstück (2) befestigten Endoskop kuppeln sollen. In den Aussparungen (21a, b) des Kupplungsgrundkörpers (1) befinden sich die Mini-Videokameras, während das Kupplungsgegenstück (2) mit einem in den menschlichen Körper eingeführten Endoskop gekoppelt ist, so daß zwischen dem Endoskop und den Mini-Videokameras eine optische Kopplung über die besagten optischen Bauteile (12, 13a, b, 20a, b) erfolgen kann. Selbstverständlich können anstelle des Endoskops und der Mini-Videokameras auch andere optische Elemente, wie beispielsweise ein Endoskop und ein Operationsmikroskop oder eine Kamera und ein Objektiv etc. miteinander gekuppelt werden.

Claims (5)

1. Kupplung zum Kuppeln zweier optischer Einrichtungen mit einem Kupplungsgrundkörper an der einen optischen Einrichtung und einem Kupplungsgegenstück an der anderen optischen Einrichtung, wobei

• a) der Kupplungsgrundkörper mindestens ein drehbar gelagertes, durch eine erste Feder belastetes Greiferelement und einen drehbaren, durch mindestens eine zweite Feder belasteten Verschlußring aufweist,
• b) der Verschlußring mit einem Exzenter zur Führung des mindestens einen Greiferelements beim Drehen des Verschlußringes versehen ist und eine Aussparung pro Greiferelement aufweist, in die das Greiferelement beim Aufdrehen des Verschlußringes eindreht und den Verschlußring dadurch arretiert, wobei die erste Feder dann entspannt und die mindestens eine zweite Feder gespannt ist,
• c) das Kupplungsgegenstück beim Ankuppeln an den Kupplungsgrundkörper mit einem Vorsprung des Greiferelementes zur Anlage kommt, das Greiferelement dabei aus der Aussparung ausdreht, die Arretierung des Verschlußringes sich dadurch löst und der Verschlußring sich unter Entspannung der mindestens einen zweiten Feder zudreht.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genau drei Greiferelemente vorgesehen sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring über genau drei Federn vorgespannt ist.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der optischen Einrichtungen ein Endoskop ist.

5. Kupplung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der optischen Einrichtungen eine Mini-Videokamera ist.