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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgelenk für ein Mikroskopstativ, wobei das Drehgelenk ein um eine Drehachse drehbares Rotationselement und ein konzentrisch zu diesem angeordnetes Trageelement aufweist, wobei das Rotationselement drehbar an dem Trageelement gelagert ist und wobei das Rotationselement ein Anschlagselement aufweist, und wobei das Drehgelenk weiterhin ein konzentrisch zu dem Trageelement und dem Rotationselement angeordnetes Rotationsbeschränkungselement aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Mikroskopstativ mit einem solchen Drehgelenk.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 1 434 076 A1 ist ein Stativ für ein Operationsmikroskop mit einem gattunsgemäßen Drehgelenk bekannt. An dem Rotationselement ist ein Operationsmikroskop angeordnet, das um die genannte Drehachse drehbar ist. Das Mikroskop soll um mehr als 360° um die Drehachse drehbar sein, nach einem vorgegebenen Drehwinkel soll jedoch keine weitere Drehmöglichkeit bestehen. Dies ist notwendig, um bestehende Kabelverbindungen zwischen dem Stativ und dem Operationsmikroskop durch mehrfaches Drehen zu beschädigen. Hierzu wird in dieser Schrift ein Rotationsbeschränkungselement vorgeschlagen. Dieses Rotationsbeschränkungselement ist ebenfalls konzentrisch zu einem rohrförmigen Abschnitt (entsprechend dem oben genannten Trageelement) eines Tragearms und zu einem Rotationskörper (entsprechend dem oben genannten Rotationselement) angeordnet, an dem wiederum das Operationsmikroskop befestigt ist. Der Rotationskörper ist drehbar um den rohrförmigen Abschnitt gelagert. Das Rotationsbeschränkungselement ist zwischen dem Rotationskörper und dem rohrförmigen Abschnitt um die selbe Drehachse drehbar angeordnet. Ein erster Pin (entsprechend einem ersten Anschlagselement), der sich am rohrförmigen Abschnitt befindet, greift in eine erste Nut des Rotationsbeschränkungselements. Ein zweiter Pin (entsprechend einem zweiten Anschlagselement) greift in eine zweite Nut des Rotationsbeschränkungselements. Das Rotationsbeschränkungselement bildet eine kreisrunde Platte mit einer zentralen runden Öffnung zur Aufnahme des rohrförmigen Abschnitts des Tragearms. Die erste Nut befindet sich auf der Oberseite der Platte, während die zweite Nut sich auf der Plattenunterseite befindet. Beide Nuten verlaufen konzentrisch zu einander in unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse. Bezogen auf die Drehachse als Mittelpunkt beschreiben die Bögen der Nuten in einem Ausführungsbeispiel in dieser Schrift jeweils einen Winkel (Mittelpunkts- oder Zentriwinkel) von 270°.
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Zur Drehung des an dem Drehkörper befestigten Mikroskops kann gemäß dieser
EP 1 434 076 A1 zunächst der Rotationskörper relativ zu dem Rotationsbeschränkungselement und dem rohrförmigen Abschnitt des Tragearms des Stativs um die Drehachse gedreht werden. Hierbei bewegt sich das zweite Anschlagselement in der Nut auf der Unterseite des Rotationsbeschränkungselements um einen Winkel von maximal 270°. Anschließend erfolgt die weitere Drehung des Mikroskops dadurch, dass der Rotationskörper zusammen mit dem Rotationsbeschränkungselement relativ zu dem genannten rohrförmigen Abschnitt gedreht wird, wobei hierbei das erste Anschlagselement in der ersten Nut auf der Oberseite des Rotationsbeschränkungselements geführt wird, bis das Ende dieser Nut erreicht ist. Hierdurch erfolgt ebenfalls eine Drehung von maximal 270°. Insgesamt ist somit eine Drehung von bis zu 540° möglich. In einer anderen Ausgestaltung sind zwei, in Richtung der Drehachse übereinander angeordnete Rotationsbeschränkungsplatten vorgesehen, die ihrerseits über einen weiteren Pin und eine entsprechende weitere Nut in Wirkverbindung stehen, sodass der Rotationswinkel um weitere 270° auf insgesamt 810° erweitert werden kann.
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Nachteilig an einem derartigen bekannten Drehgelenk für ein Mikroskopstativ ist zum einen die relativ komplizierte Form der dort verwendeten Rotationsbeschränkungsplatte mit jeweils einer Nut auf der Ober- und Unterseite sowie zum anderen die hierdurch verursachte Dicke dieser Platte, also Abmessung in Drehachsenrichtung. Ein solches Drehgelenk verwendet komplexe Bauteile und kann die Anforderung nach einer kompakten Bauweise nicht erfüllen.
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Es besteht daher ein Bedarf nach einem Drehgelenk für ein Mikroskopstativ, das eine möglichst geringe Anzahl an benötigten Komponenten und weniger komplexe Komponenten verwendet und eine kompakte Bauweise des Mikroskopstativs ermöglicht.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schlägt ein Drehgelenk für ein Mikroskopstativ 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 weist das Rotationsbeschränkungselement eine spiralförmige Bahn auf, die um die Drehachse verläuft. Am Rotationselement ist das Anschlagselement verschiebbar befestigt und ist bei einer relativen Drehung zwischen Rotationselement und Trageelement um die Drehachse in der spiralförmigen Bahn geführt. Mit anderen Worten greift das Anschlagselement, das beispielsweise als Mitnehmer oder Pin oder dergleichen ausgebildet sein kann, in die spiralförmige Bahn des Rotationsbeschränkungselements ein und wird bei einer Drehung des Rotationselements relativ zu dem Trageelement in der spiralförmigen Bahn zwangsgeführt, so dass entsprechend dem Winkel der spiralförmigen Bahn ein entsprechender Drehwinkel zwischen Rotations- und Trageelement beschrieben werden kann.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit soll im Folgenden von einer Drehung des Rotationselements um das relativ dazu feststehende Trageelement ausgegangen werden. Dem Fachmann ist klar, dass Trageelement und Rotationselement mechanisch vertauscht werden können; es kommt lediglich auf die Möglichkeit der relativen Drehung von Trage- und Rotationselement an.
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Vorteile der Erfindung
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Das Rotationsbeschränkungselement ist zweckmäßigerweise eine kreisrunde Scheibe, die konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und in der die genannte spiralförmige Bahn, vorteilhafterweise als ebene spiralförmige Bahn, ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Vorteil, dass das Rotationsbeschränkungselement am Trageelement ausbildet ist, wobei es am Trageelement befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet sein kann. Das Rotationsbeschränkungselement muss somit seinerseits nicht drehbar um die Drehachse ausgebildet sein. Insgesamt handelt es sich somit um eine einfache Bauteilkonstruktion, insbesondere im Vergleich zu dem bekannten, in der Beschreibungseinleitung genannten Rotationsbeschränkungselement aus dem Stand der Technik. Das Rotationsbeschränkungselement enthält keinen Nuten auf der Ober- und Unterseite einer Platte, so dass die Abmessung des Rotationsbeschränkungselements in einer Richtung parallel zur Drehachse im Vergleich zu dem bekannten Element verringert werden kann. Die relative Drehung zwischen Rotations- und Trageelement wird dadurch begrenzt, dass das Anschlagselement einerseits den Anfang der spiralförmigen Bahn oder andererseits das Ende der spiralförmigen Bahn erreicht. Da das Anschlagselement bei Führung in der spiralförmigen Bahn je nach Drehrichtung sich von der Drehachse entfernt oder sich dieser annähert, ist es zweckmäßig, das Anschlagselement radial verschiebbar am Rotationselement anzuordnen.
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Unter ”spiralförmiger Bahn” sei im Sinne dieser Anmeldung eine Bahn verstanden, die eine Kurve beschreibt, die um einen auf der Drehachse liegenden Punkt (ebene Spirale) oder um die Drehachse (dreidimensionale Spirale) verläuft und sich je nach Betrachterperspektive von diesem Punkt bzw. dieser Achse entfernt oder sich diesem Punkt bzw. dieser Achse annähert. Beispielsweise sind als verschiedene Spiralenformen die archimedische, die logarithmische und die hyperbolische Spirale bekannt. Eine ebene Spirale (bzw. die Projektion einer dreidimensionalen Spirale auf eine Ebene) wird in der Regel in Polarkoordinaten beschrieben. Bei einem Winkel von 360° hat die Spirale eine Umrundung (auch Windung oder Wicklung) zurückgelegt. Für das erfindungsgemäße Drehgelenk wird zweckmäßigerweise eine spiralförmige Bahn mit einem Winkel von mindestens 360° eingesetzt. Entsprechend beträgt der Drehwinkel beispielsweise des Rotationselements um das Trageelement ebenfalls mindestens 360°. Eine Obergrenze von 720° ist ebenfalls vorteilhaft. Geeignete Winkel der spiralförmigen Bahn betragen weiterhin 450°, 540° oder 630°.
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Es ist vorteilhaft, wenn die spiralförmige Bahn eine das Rotationsbeschränkungselement durchbrechende Bahn ist. ”Durchbrechende Bahn” meint, dass die Bahn das Rotationsbeschränkungselement in einer Richtung parallel zur Drehachse durchsetzt, so dass die Bahn das Rotationsbeschränkungselement zu beiden Richtungen (bezogen auf eine Richtung parallel zur Drehachse) hin öffnet.
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Beispielsweise ist das Rotationsbeschränkungselement am Tragelement ausgebildet und weist die eben beschriebene durchbrechende spiralförmige Bahn auf. In diesem Fall kann ein Anschlagselement in einer Richtung parallel zur Drehachse durch die Bahn hindurch gesteckt sein und in einem sich in radialer Richtung erstreckendem Lager, das am Rotationselement befestigt ist, radial verschiebbar sein In einer anderen Alternative ist die spiralförmige Bahn im Rotationsbegrenzungselement als Nut ausgebildet. In diesem Fall ist das Rotationsbeschränkungselement somit zu einer Seite in einer Richtung parallel zur Drehachse hin geschlossen und die spiralförmige Bahn ist als Vertiefung ausgebildet. In diese Vertiefung ragt dann das Anschlagselement, das wiederum radial verschiebbar am Rotationselement befestigt ist. Das Anschlagselement kann dann beispielsweise über eine Auskragung in eine entsprechende Vertiefung (oder Rille) in die Nut eingehängt werden.
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Es sei in diesem Zusammenhang nochmals darauf hingewiesen, dass die Funktionen von Rotationselement und Trageelement mechanisch vertauschbar sind, ohne das erfindungsgemäße Drehgelenk verändern zu müssen. Mit anderen Worten kann ein um die Drehachse drehbares Mikroskop auch mit dem Trageelement verbunden sein, wobei das Trageelement dann relativ zum Rotationselement gedreht werden kann. Der Aufbau des Drehgelenks bleibt bei dieser mechanischen Umkehr 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 eine Ansicht eines Mikroskopstativs mit daran angeordnetem Mikroskop
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2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehgelenks schematisch in Explosionsansicht
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3 zeigt das Rotationsbeschränkungselement aus 2 in schematischer Form.
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Die Figuren werden im Folgenden übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Bauelemente.
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In der 1 ist ein Mikroskopstativ 100 mit einem daran angeordnetem Mikroskop 101 dargestellt. Das Mikroskop 101 ist über ein Drehgelenk 10 mit dem Mikroskopstativ 100 verbunden und um die Drehachse 6 drehbar gelagert.
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Die dargestellte Ausführungsform des Drehgelenks 10 in der 2 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 101 verbunden ist. Das Rotationselement 1 ist zum Zwecke der Drehung des Mikroskops 101 relativ zum (feststehenden) Trageelement 4 um eine Drehachse 6 drehbar. Dem Fachmann ist klar, dass eine Konstruktion umfasst 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 Rotationselement 1 ein Lager 8 ausgebildet, in dem sich ein Anschlagselement 2 in radialer Richtung bewegen kann. Das Anschlagselement ist in Form eines Mitnehmerstiftes ausgebildet, wobei ein Ende des Stiftes in die spiralförmige Bahn 7 eines in 2 dargestellten Rotationsbeschränkungselements 5 eingreift.
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Das Trageelement 4 weist ein zylindrisches Stativteil eines Mikroskopstativs 100 auf.
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Das Rotationsbeschränkungselement 5 ist in seiner Grundform als Kreisscheibe ausgebildet und konzentrisch zu Trageelement 4 und Rotationselement 1 angeordnet. In zusammengesetzter Form greift der zylindrische Stativteil des Trageelements 4 durch die zentrale Öffnung des Rotationsbeschränkungselements 5 sowie durch die zentrale Öffnung des Rotationselements 1 hindurch. Das Rotationselement 1 ist drehbar an das Trageelement 4 gelagert, entsprechende Lager befinden sich zwischen Trageelement 4 und Rotationselement 1 (in den Figuren nicht gesondert bezeichnet).
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Aus 3 ist ersichtlich, dass das Rotationsbeschränkungselement 5 eine ebene spiralförmige Bahn mit einem Anfang 71 und einem Ende 72 aufweist. Der Winkel (in Polarkoordinaten) der spiralförmigen Bahn beträgt 540°, so dass das Anschlagselement 2 in dieser Bahn maximal 1,5 Umrundungen beschreiben kann. Hierbei bewegt sich das im Lager 8 radial verschiebbare gelagerte Anschlagselement 2 in radialer Richtung um eine Strecke, die dem radialen Abstand derjenigen Kreise um die Drehachse 6 entspricht, auf denen der Anfang 71 und das Ende 72 der spiralförmigen Bahn 7 liegen.
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Im Vergleich zur 2 ist das Rotationsbeschränkungselement in 3 folglich umgedreht (”upside-down”) dargestellt. Die Spirale der spiralförmigen Bahn 7 entspricht einer archimedischen Spirale. Auch andere Spiralformen sind prinzipiell möglich.
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Auf Grund der konstruktiv einfachen und in der Bauhöhe sehr niedrigen Ausführungsform des Rotationsbeschränkungselements 5 erlaubt die Erfindung eine einfach und kompakte Bauweise eines Drehgelenks für ein Mikroskopstativ 100.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationselement
- 2
- Anschlagselement
- 4
- Trageelement
- 5
- Rotationsbeschränkungselement
- 6
- Drehachse
- 7
- spiralförmige Bahn
- 8
- Lager
- 10
- Drehgelenk
- 71
- Anfang der Bahn
- 72
- Ende der Bahn
- 100
- Mikroskopstativ
- 101
- Mikroskop
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1434076 A1 [0002, 0003]
