DE19742048B4 - Stativ mit einer Linearschlitten/Schwenkeinheit als Verstellvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Stativ (1) für ein bewegbar aufzuhängendes Gerät (3) mit einem Halterungsarm (15) und mit einer an dem Halterungsarm (15) angebrachten Verstellvorrichtung (16), an welcher das Gerät (3) anordenbar und relativ zum Halterungsarm (15) verstellbar ist, wobei die Verstellvorrichtung (16) ein Basisteil (145), einen an dem Basisteil (145) verschiebbaren Linearschlitten (139) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Linearschlitten (139) angeordnetes und relativ zum Linearschlitten (139) um eine Schwenkachse (147) verschwenkbares Schwenkelement (141) vorgesehen ist, an welchem das Gerät (3) befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Stativ nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Ein derartiges Stativ ist z.B. aus der EP 0 433 426 B1 bekannt. Dieses bekannte Stativ trägt ein Operationsmikroskop, wobei zwischen einem Halterungsarm des Stativs und dem Operationsmikroskop eine Verstellvorrichtung angeordnet ist, mit der das Operationsmikroskop relativ zum Halterungsarm verstellbar ist. Dadurch kann der Schwerpunkt des Operationsmikroskops relativ zum Stativ verschoben werden, um das Stativ-Operationsmikroskop-System auszubalancieren.
  • Bei einem derartigen Stativ wird nämlich ein Gewichtsausgleich durchgeführt, d.h. das Stativ wird bezüglich seiner Dreh- und Schwenkachsen ausbalanciert bzw. das Gewicht der jeweils bewegten Stativkomponenten und des am Stativ aufgehängten Geräts derart ausgeglichen, daß beim Bewegen des Geräts nur die Trägheit der bewegten Massen aber keine Gewichtskräfte überwunden werden müssen.
  • Bei dem bekannten Stativ umfaßt die Verstellvorrichtung einen in zwei zueinander orthogonalen Richtungen verschiebbaren Linearschlitten, welcher in einem den Verstellbereich des Linearschlittens begrenzenden Rahmen angeordnet ist. Diese Verstellvorrichtung ist damit vergleichsweise voluminös und schwer. Da das Gerät stets zusammen mit der Verstellvorrichtung bewegt wird, kann eine voluminöse Verstellvorrichtung die Bewegungsmöglichkeiten des Geräts einschränken und eine hohe Masse der Verstellvorrichtung die Trägheit der Gerätebewegung erhöhen und die Ausbalancierung des Stativs erschweren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein im Hinblick auf seine Ausbalancierbarkeit verbessertes gattungsgemäße Stativ bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Stativ der eingangs genannten Art gelöst, bei dem ein an dem Linearschlitten angeordnetes und relativ zum Linearschlitten um eine Schwenkachse verschwenkbares Schwenkelement vorgesehen ist, an welchem das Gerät befestigbar ist. Damit bildet die Verschwenkvorrichtung in dem Stativ eine Linearschlitten/Schwenkeinheit. Durch diese Maßnahme kann die Verstellvorrichtung kompakter, z. B. ohne verstellbereichbegrenzenden Rahmen, und damit das Stativ insgesamt leichter ausgebildet sein, wodurch seine Ausbalancierung erleichtert wird.
  • In vorteilhafter Weise kann der Linearschlitten an dem Basisteil mittels einer Schraubspindel verschoben werden (Anspruch 2).
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei die Drehachse der Schraubspindel orthogonal zur Schwenkachse des Schwenkelements und schneidet diese (Anspruch 3). Dadurch ist die Verstellkinematik der Linearschlitten/Schwenkeinheit für den Benutzer des Stativs besonders übersichtlich.
  • Mit der Linearschlitten/Schwenkeinheit kann der Schwerpunkt des Geräts besonders rasch und gezielt in eine Drehachse des Stativs gebracht werden, wenn die Verstellvorrichtung an dem Halterungsarm um diese Drehachse drehbar angeordnet ist und die Schwenkachse parallel zu dieser Drehachse ist (Anspruch 4).
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Schwenkelement über ein Schneckenradgetriebe verschwenkbar, (Anspruch 5), wobei der Benutzer dieses Schneckenradgetriebe über einen Drehknopf manuell betätigen kann. Dadurch kann der Benutzer des Stativs die Richtung, in welcher das Schwenkelement im Sinne des Gewichtsausgleichs bzw. der Ausbalancierung zu verschwenken ist, unmittelbar am Drehknopf durch das Drehmoment spüren, welches das am Schwenkelement befestigte Gerät erzeugt.
  • Das im folgenden beschriebene Stativ ist im Hinblick auf die Ausbalancierung eines Stativs eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Das Zusammenwirken der Linearschlitten/Schwenkeinheit mit den übrigen Komponenten, insbesondere Ausgleichsgewichten, Gelenkparallelogrammen, etc., dieses beschriebenen Stativs ist also ein besonders vorteilhafter Aspekt der Erfindung.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stativs;
  • 2 eine in Richtung des Pfeils II von 1 gesehene Detailansicht des Stativs von 1;
  • 3 eine 2 entsprechende, teilweise aufgeschnittene Detailansicht; und
  • 4 eine in Richtung des Pfeils IV von 3 gesehene Draufsicht auf die Linearschlitten/Schwenkeinheit mit aus der Vertikalen verschwenktem Schwenkelement.
  • In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stativs schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Das mit 1 bezeichnete Stativ trägt als Gerät ein Operationsmikroskop 3, welches durch das Stativ 1 frei positionierbar ist.
  • Das Stativ 1 umfaßt ein Basisteil 7, welches auf einem mittels Rollen 4 verschiebbaren Fußteil 5 um eine vertikale Drehachse A1 drehbar gelagert ist. An dem Basisteil 7 ist ein Schwenkarm 9 angelenkt, welcher um eine orthogonal zur Zeichenebene von 1 verlaufende Schwenkachse A2 schwenkbar ist.
  • An dem oberen Ende des Schwenkarms 9 ist ein Tragarm 11 angelenkt, welcher relativ zum Schwenkarm 9 um eine zur Schwenkachse A2 parallele Drehachse A3 schwenkbar ist. Ein Verbindungsstück 22 ist am geräteseitigen Ende des Tragarms 11 um eine zur Drehachse A3 parallele Drehachse A3' derart angelenkt, daß das Verbindungsstück 22, wie im weiteren dargelegt, seine Ausrichtung stets beibehält. Ferner ist zwischen dem Verbindungsstück 22 und einem Gerätearm 13 ein einachsiges Drehgelenk 24 angeordnet, welches die Drehbarkeit des Gerätearms 13 um eine Drehachse A6 erlaubt.
  • Am geräteseitigen Ende des Gerätearms 13 ist ein Halterungsarm 15 um eine Drehachse A5 verschwenkbar angelenkt. Die Drehachse A5 liegt in der Zeichenebene von 1 und muß sich mit der stets vertikalen Drehachse A6 im allgemeinen nicht schneiden. Der Gerätearm 13 ist aus Platzgründen abgeknickt und weist an seinem halterungsarmseitigen Ende ein Drehgelenk 14 auf, welches die Drehung des Halterungsarms 15 um die Drehachse A5 ermöglicht.
  • An dem geräteseitigen Ende des Halterungsarms 15 ist über eine Verstellvorrichtung 16 das Operationsmikroskop 3 um die Drehachse A4 verschwenkbar angebracht. Die Drehachse A4 verläuft in der Stellung des Stativs 1 gemäß 1 orthogonal zur Zeichenebene von 1, wobei der Halterungsarm 15 derart ausgebildet ist, daß sich die Drehachsen A4 und A5 orthogonal schneiden.
  • Die freie Bewegbarkeit des Operationsmikroskops 3 bedeutet, daß bei einer Bewegung des Operationsmikroskops 3 allenfalls Trägheitsmomente und/oder Lagerreibungen nicht jedoch Gewichtskräfte bzw. Gewichtsdrehmomente überwunden werden müssen, d.h. das Stativ 1 muß sich bezüglich jeder seiner Dreh- bzw. Schwenkachsen in einem indifferenten Gleichgewicht befinden. Dies ist erfüllt, wenn der Schwerpunkt der zu verschwenkenden Massen auf der jeweiligen Schwenkachse liegt, d.h. dann, wenn das Stativ um diese Schwenkachse ausbalanciert ist.
  • Bei nicht auf der Schwenkachse liegendem Massenschwerpunkt kann als Alternative ein Energiespeicher vorgesehen werden, welcher die durch eine Änderung der Höhenlage der bewegten Masse im Schwerefeld der Erde frei werdende bzw. aufzubringende Gravitationsenergie speichert bzw. liefert und dadurch das Drehmoment des Schwerpunkts ausgleicht.
  • Das Stativ 1 macht, wie es im folgenden beschrieben wird, von beiden Möglichkeiten Gebrauch, wobei der Schwenkachse A2 und der Drehachse A5 jeweils ein Energiespeicher zugeordnet ist und wobei das Stativ 1 um die Drehachsen A3 und A4 auszubalancieren ist. Bei den Drehachsen A1 und A6 ist es nicht notwendig, den Schwerpunkt der jeweiligen bewegten Massen in die Drehachsen selbst zu legen, da bei einer Drehung um die stets vertikal ausgerichteten Drehachsen A1 und A6 Gravitationsenergie weder frei wird noch aufgewendet werden muß.
  • Mit der zwischen den Halterungsarm 15 und das Operationsmikroskop 3 geschalteten Verstellvorrichtung 16 kann der Schwerpunkt des Operationsmikroskops 3 auf die Drehachse A4 gebracht werden und damit das Stativ 1 um die Drehachse A4 ausbalanciert werden.
  • 2 zeigt die Verstellvorrichtung 16 in einer Seitenansicht gesehen in Richtung des Pfeils II von 1.
  • Die Verstellvorrichtung 16 ist als Linearschlitten/Schwenkeinheit ausgebildet, welche einen Linearschlitten 139 und ein Schwenkelement 141 umfaßt. Der Linearschlitten 139 ist in Richtung des Doppelpfeils 143 an einem Basisteil 145 der Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 verschiebbar. Auf dem Linearschlitten 139 und deshalb mit diesem in Richtung des Doppelpfeils 143 verschiebbar ist das Schwenkelement 141 um eine Schwenkachse 147 verschwenkbar angeordnet. An dem Schwenkelement 141 ist dann das in 2 nur teilweise dargestellte Operationsmikroskop 3 fest angeordnet. Da das Basisteil 145 am Halterungsarm 15 um die Drehachse A4 drehbar angelenkt ist, kann das Operationsmikroskop 3 zusammen mit der Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 um die Drehachse A4 gedreht werden.
  • In 2 ist ferner ein Drehknopf 149 zum Verschieben des Linearschlittens 143 und ein weiterer Drehknopf 151 zum Verschwenken des Schwenkelements 141 um die Schwenkachse 147 dargestellt. Der Drehknopf 151 wirkt auf ein auf dem Schwenkelement 141 ausgebildetes Schneckenrad 153 mit Schrägverzahnung ein.
  • 3 zeigt die Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 in einer die Drehachsen A4 und 147 enthaltenden teilweise geschnittenen Seitenansicht in Richtung des Pfeils II von 1.
  • In 3 ist zu erkennen, daß mit dem Drehknopf 149 eine Schraubspindel 155 um eine in der Zeichenebene von 3 liegende Drehachse 156 verdreht werden kann. Die Schraubspindel 155 durchsetzt eine Gewindebohrung 158 des Linearschlittens 139, welcher in der Ausnehmung 157 des Basisteils 145 in Richtung des Doppelpfeils 143 verschiebbar geführt ist. Durch Drehen am Drehknopf 149 können der Linearschlitten 139 und damit das Operationsmikroskop 3 also relativ zur 3 nach oben oder nach unten bewegt werden.
  • An dem Linearschlitten 139 ist eine weitere Schraubspindel 159 drehbar um eine orthogonal zur Zeichenebene von 3 verlaufende Drehachse 161 angeordnet. Die weitere Schraubspindel 159 kämmt dabei mit dem Schräggewinde des Schneckenrads 153 des Schwenkelements 141. Da das Schneckenrad 153 über das Drehlager 163 relativ zum Linearschlitten 139 um die Drehachse 147 verdrehbar ist, können das Schwenkelement 141 und damit das Operationsmikroskop 3 durch eine Drehung der Schraubspindel 159 verschwenkt werden. Eine derartige Drehung der Schraubspindel 159 wird durch den in 2 zu sehenden, fest mit der Schraubspindel 159 verbundenen Drehknopf 151 bewirkt.
  • In 3 ist ferner das die Drehung der Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 um die Drehachse A4 ermöglichende Drehlager 165 zu sehen.
  • 4 ist eine in Richtung des Pfeils IV von 3 gesehene Draufsicht auf die Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 mit aus der Vertikalen verschwenktem Schwenkelement 141.
  • In 4 ist der die Schraubspindel 159 aufnehmende Abschnitt 167 des Linearschlittens 139 deutlich zu erkennen und es sind am Schwenkelement 141 ausgebildete Befestigungslöcher 169 zu erkennen, mit deren Hilfe das in den 3 und 4 aus Darstellungsgründen nicht eingezeichnete Operationsmikroskop am Schwenkelement 141 befestigt ist. Die Drehachse A4 verläuft genauso wie die Drehachse 147 orthogonal zur Zeichenebene von 4.
  • Zu 1 zurückkommend wird im folgenden erläutert, warum die Drehachse A6 stets vertikal ausgerichtet ist und damit auf einen der Drehachse A6 zugeordneten Energiespeicher bzw. auf eine Einjustierung des Schwerpunkts der um die Drehachse A6 verschwenkten Massen auf die Drehachse A6 verzichtet werden kann.
  • Zentrisch zur Drehachse A3 ist am oberen Ende des Schwenkarms 9 eine fest mit einem stets horizontal ausgerichteten Horizontalarm 23 verbundene Umlenkrolle 17 gelagert. Am gerätearmseitigen Ende des Tragarms 11 ist eine weitere relativ zum Tragarm 11 drehbare Umlenkrolle 19 zentrisch um eine zur Drehachse A3 parallele Drehachse A3' gelagert, wobei ein geschlossener Seilzug 21 schlupffrei um die Umlenkrollen 17 und 19 herum verläuft. Dabei ist an der Umlenkrolle 19 das Verbindungsstück 22 drehfest angeordnet.
  • Der an der Umlenkrolle 17 unverdrehbar angeordnete Horizontalarm 23 ist über ein einachsiges Drehgelenk 25 mit einem Ende einer Parallelogrammstange 27 verbunden, wobei die Parallelogrammstange 27 an ihrem anderen Ende über ein einachsiges Drehgelenk 29 an dem Basisteil 7 des Stativs 1 angelenkt ist. Dabei verlaufen die Drehachsen der Gelenke 25 und 29 parallel zur Drehachse A2 bzw. A3.
  • Der zwischen den Drehachsen A2 und A3 gelegene Abschnitt des Schwenkarms 9 bildet zusammen mit der Parallelogrammstange 27 sowie dem Horizontalarm 23 und der gedachten, und deshalb in 1 gestrichelt dargestellten Verbindungslinie 31 zwischen der Schwenkachse A2 und dem Gelenk 29 ein Gelenkparallelogramm. Es ist also der Abstand zwischen der Schwenkachse A2 und der Drehachse A3 gleich dem Abstand zwischen der Drehachse des Drehgelenks 25 und der Drehachse des Drehgelenks 29. Ferner ist der Abstand zwischen der Schwenkachse A2 und der Drehachse des Gelenks 29 gleich dem Abstand zwischen der Drehachse A3 und der Drehachse des Gelenks 25. Da sich zudem die horizontale Lage der gestrichelt dargestellten Verbindungslinie 31 bei einer Verschwenkung des Stativs 1 um die Achsen A1 bis A6 nicht ändert, ist der Horizontalarm 23 unabhängig von der jeweiligen Stellung des Schwenkarms 9 stets horizontal ausgerichtet.
  • Bei einer Verschwenkung des Tragarms 11 um die Drehachse A3 oder bei einer Verschwenkung des Schwenkarms 9 um die Schwenkachse A2 drehen sich die Umlenkrollen 17 und 19 gegenüber dem Tragarm 11 stets so, daß die Orientierung der Umlenkrollen 17 und 19 relativ zur Vertikalrichtung konstant bleibt, da ja der Horizontalarm 23 fest mit der Umlenkrolle 17 verbunden ist und die Umlenkrolle 17 über den ein Seilparallelogramm bildenden, geschlossenen Seilzug 21 mit der Umlenkrolle 19 gekoppelt ist.
  • Da der Gerätearm 13 über das Verbindungsstück 22 fest mit der Umlenkrolle 19 verbunden ist, bleibt auch seine Orientierung relativ zur Vertikalrichtung immer konstant. Deshalb bleibt die Drehachse A6 selbst bei einer Verschwenkung des Schwenkarms 9 oder des Tragarms 11 stets vertikal ausgerichtet.
  • Im folgenden wird der Gewichtsausgleich des Stativs 1 um die Drehachse A3 erläutert.
  • Mittels eines einachsigen Drehgelenks 33 ist ein zum Schwenkarm 9 paralleler Parallelogrammarm 35 an dem gerätefernen Ende des Tragarms 11 angelenkt. Ferner ist eine Verbindungsstange 37 über ein einachsiges Drehgelenk 39 am tragarmfernen Ende des Schwenkarms 9 und über ein einachsiges Drehgelenk 41 am tragarmfernen Ende des Parallelogrammarms 35 angelenkt. Dabei sind die Drehachsen der Gelenke 33, 39 und 41 parallel zur Drehachse A3 und es ist sowohl der Abstand zwischen der Drehachse A3 und der Drehachse des Gelenks 33 gleich dem Abstand zwischen den Drehachsen der Gelenke 39 und 41 als auch der Abstand zwischen der Drehachse A3 und der Drehachse des Gelenks 39 gleich dem Abstand zwischen den Drehachsen der Gelenke 33 und 41. Schwenkarm 9, Parallelogrammarm 35, Tragarm 11 und Verbindungsstange 37 bilden also ein weiteres Gelenkparallelogramm.
  • Auf der Verbindungsstange 37 bzw. dem Parallelogrammarm 35 ist jeweils ein Ausgleichsgewicht 43 bzw. 44 verschiebbar angeordnet, um das Stativ 1 bezüglich seiner Drehachse A3 auszubalancieren.
  • Dazu ist es lediglich notwendig, das verschiebbare Ausgleichsgewicht 43 bzw. 44 so zu dimensionieren bzw. anzuordnen, daß das weitere Gelenkparallelogramm mit dem Schwenkarm 9 und dem Parallelogrammarm 35 wie in 1 dargestellt stabil und offen ist, d.h. eine von Null verschiedene Fläche einschließt. Dann ist das Stativ 1 bezüglich der Drehachse A3 in dem gewünschten indifferenten Gleichgewicht.
  • Bei einer Gewichtsveränderung des Operationsmikroskops 3, z.B. infolge des Einsatzes von Operationsmikroskopzubehör, kann die Ausbalancierung bezüglich der Drehachse A3 durch entsprechendes Verschieben der Ausgleichsgewichte 43 und 44 wiederhergestellt werden.
  • Aufgrund der Ausgleichsgewichte 43 und 44 sowie des weiteren Gelenkparallelogramms wirken die Massen von Operationsmikroskop 3, Halterungsarm 15, Gerätearm 13 und Tragarm 11 bezüglich der Schwenkachse A2 und des Schwenkarms 9 so, als ob auf dem Schwenkarm 9 oder in Verlängerung des Schwenkarms 9 eine verringerte "effektive Masse" säße.
  • Zum Ausgleich des durch die verringerte "effektive Masse" auf den Schwenkarm 9 um die Schwenkachse A2 ausgeübten Restdrehmoments, d.h. zum Gewichtsausgleich um die Schwenkachse A2, ist der Energiespeicher 45 vorgesehen. Der Energiespeicher 45 ist bei 47 an dem Schwenkarm 9 und bei 49 an dem Basisteil 7 des Stativs 1 angelenkt. Die bei einer Verschwenkung des Schwenkarms 9 um die Schwenkachse A2 durch die Änderung der Höhenlage der "effektiven Masse" im Schwerefeld der Erde frei werdende bzw. aufzubringende Energie wird vom Energiespeicher 45 gespeichert bzw. geliefert.
  • Durch den Energiespeicher 45 kann also die Masse der Ausgleichsgewichte 43 und 44 relativ gering gehalten werden bzw. auf weitere Ausgleichsgewichte verzichtet werden, da die Ausgleichsgewichte 43 und 44 das gewünschte indifferente Gleichgewicht nur bezüglich der Drehachse A3 herstellen müssen und da hierzu durch die relativ große Entfernung der Ausgleichsgewichte 43 und 44 von der Drehachse A3 günstige Hebelverhältnisse vorliegen.
  • Der Gewichtsausgleich um die Drehachse A5 wird durch einen im Gerätearm 13 angeordneten, weiteren Energiespeicher bewirkt, welcher das gewünschte indifferente Gleichgewicht um die Drehachse A5 herstellt.

Claims (5)

  1. Stativ (1) für ein bewegbar aufzuhängendes Gerät (3) mit einem Halterungsarm (15) und mit einer an dem Halterungsarm (15) angebrachten Verstellvorrichtung (16), an welcher das Gerät (3) anordenbar und relativ zum Halterungsarm (15) verstellbar ist, wobei die Verstellvorrichtung (16) ein Basisteil (145), einen an dem Basisteil (145) verschiebbaren Linearschlitten (139) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Linearschlitten (139) angeordnetes und relativ zum Linearschlitten (139) um eine Schwenkachse (147) verschwenkbares Schwenkelement (141) vorgesehen ist, an welchem das Gerät (3) befestigt ist.
  2. Stativ nach Anspruch 1, wobei der Linearschlitten (139) an dem Basisteil (145) mittels einer Schraubspindel (155) verschiebbar ist.
  3. Stativ 1 nach Anspruch 2, wobei die Drehachse (156) der Schraubspindel (155) orthogonal zur Schwenkachse (147) des Schwenkelements (141) ist und die Schwenkachse (147) schneidet.
  4. Stativ 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verstellvorrichtung (16) an dem Halterungsarm (15) um eine Drehachse (A4) drehbar angeordnet ist und die Schwenkachse (147) parallel zur Drehachse (A4) ist.
  5. Stativ 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Schwenkelement (141) über ein Schneckenradgetriebe (153, 159) verschwenkbar ist.
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EP0433426B1 (de) * 1989-07-04 1994-02-02 Leica AG Mit zusatzvorrichtungen ausgestattetes stativ für die halterung eines frei positionierbaren gerätes

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