DE2161396C3 - Verstellbares Stativ für ein optisches Beobachtungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verstellbares Stativ für ein optisches Beobachtungsgerät, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

,o Aus der Druckschrift »Operationsmikroskop OPMi I, 30-311.0-d« der Firma C. Zeiss, Oberkochen (Württemberg), S. 17, ist ein verstellbares Stativ für ein Operationsmikroskop bekannt, das in einem vorbestimmten räumlichen Gebiet hinsichtlich seiner Lage und Orien tiening frei verstellbar und in jeder Einstellung fest stellbar ist Es ist gelenkig an einem Zwischenträger eines Gestänges befestigt, das seinerseits mit zueinander parallelen und voneinander distanzierten Lagerachsen relativ zu einer vertikalen Trägersäule räumlich verstellbar ist. Für die Verstellung ist unter anderem wenigstens eine geradlinige Verschiebebewegung eines entsprechenden Schiebegelenks vorgesehen. Sowohl das Schiebegelenk als auch andere Gelenke sind mit einer Mehrzahl von Hand zu betätigender Schraubkne bei zu arretieren. Zur Scharfeinstellung des Mikroskop tubus ist im Zusammenhang mit dem bekannten Stativ die übliche Tubusverstellung vorgesehen.

Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 19 04 778 ist eine Vorrichtung zur Aufhängung eines Brillenbe- Stimmungsgeräts bekannt, die ein lediglich zweiachsi ges Kardangelenk aufweist, das seinerseits an einem wiederum durch Hin- und Herverschiebung verstellbaren Träger befestigt ist. Aus L u e g e r, »Lexikon der Technik«, Bd. 13: Lexi kon der Feinwerktechnik, A-K, Deutsche Verlagsan stalt, Stuttgart, 1968, S. 489, ist eine dreiachsige Kar danlagerung für einen Kreiselläufer bekannt. Diese« Kardangelenk ist lediglich so ausgebildet, daß Achsdre hungen gegenüber der Kreiselläuferachse ausgeglicher werden. Translatorische Bewegungen, wie sie von ge·

radlinigen Verschiebegelenken ausgeführt werden, las sen sich mit dem aus dieser Druckschrift bekannter

Kardangelenk nicht erkennbar ausführen. Aus dem Stand der Technik sind noch weitere Stati

_4S ve bekannt, die z. B. mit Spindelantrieben in den dre Koordinatenrichtungen translatorisch verstellbar sind Sie haben eine Gelenkkonstruktion als Mittel zur Dre hung des Beobachtungsgeräts in eine gewünscht« Orientierung. Deren Gelenke sind für ausgewählt!

Orientierungsänderungen, z. B. für solche auf einen Kegelmantel um einen bestimmten Beobachtungsor herum, ausgebildet. Bei solchen Stativen ist es nich möglich, die translatorisch-räumliche Verstellung de: Beobachtungsgeräts schnell auf direktem Wege vorzu nehmen, sondern die Verstellbewegung muß in drei zi den Achsen eines räumlich feststehenden Koordinaten systems parallelen Bewegungskomponenten vorge nommen werden. Bei diesen bekannten Stativkonstruk tionen ist zusätzlich zu der Orientierung des Beobach

tungsgeräts noch eine Scharfeinstellung für das Beob achtungsgerät vorgesehen.

Es sind auch noch andere Stative für bewegliche Or gane, z. B. für Radioskopiegeräte, bekannt, bei denei das zu verstellende Gerät über mehrachsige Kardange lenke an einem seinerseits räumlich verstellbaren Trä ger abgestützt ist. Auch ist die Verwendung eines Ge lenkparallelogramms mit Gewichtsausgleich zur räum liehen Verstellung einer Röntgenröhre bekannt. Wei

terhin besteht ein Vorschlag für die Ausbildung eines Stativs für ein Binokularmikroskop, um dieses in Lage und Orientierung frei verstelli-n zu können und durch Betätigung von Blockiervorrichtungen unbeweglich zu machen. Bei all diesen bekannten Stativkonstruktionen sind aber außer Drehgelenken zwingend noch axialvsrschiebbar gelagerte Teile vorhanden. Schiebelager haben aber bei schräger Krafteinwirkung je nach Situation die Neigung zu wenigstens zeitweiligem Klemmen und neigen zu unkontrollierbarem plötzlichem Lösen.

Es ist eins Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verstellbares Stativ für ein optisches Beobachtungsgerät zu finden, wobei das Stativ mit einem einzigen Verstellorgan praktisch ohne Kraftanwendung von Hand oder mit einem im Mund gehaltenen Gegenstand aus jeder momentanen Lage und Orientierung in jede neu gewollte Lage und Orientierung versteilt werden kann, und zwar wahlweise schnell über relativ große translatorische Wege und/oder Winkelbewegungen oder langsam und behutsam über relativ kleine Wege und/oder Winkelbewegungen.

Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen verstellbaren Stativ erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist. _2J

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das für ein optisches Beobachtungsgerät vorgesehene erfindungsgemäße Stativ ist über ein dreiachsiges, Stangen aufweisendes Vollkardan beweglich, das seine frei kombinierbare Verdrehung um drei zueinander senkrechte Achsenrichtungen mit einem Handgriff ermöglicht. Das Beobachtungsgerät ist an einem räumlich frei versttllbaren Ende eines in einem feststehenden Träger gelagerten Gelenkgestänges befestigt.

Mit der Erfindung ist ein Stativ für ein Fernrohr, einen Feldstecher, eine Kamera, z. B. auch eine Fernsehkamera, vorzugsweise aber für ein Operationsmikroskop und/oder ein Binokularmikroskop geschaffen. Außer im medizinischen Bereich, vor allem für die Durchführung von chirurgischen Eingriffen, insbesondere von Gehirnoperationen, werden Binokularmikroskope zur Bearbeitung oder Montage von feinmechanischen, optischen oder elektronischen Bauelementen verwendet. Ein erfindungsgemäßes Stativ hat nun den großen Vorteil, daß mit seiner Hilfe des Beobachtungsgeräts schnell und ausreichend genau in gewünschter Orientierung auf jeden Ortspunkt eines größeren Raumgebiets eingestellt werden kann und nach Erreichung der gewollten Lage durch Feineinstellung scharfgestellt und gegebenenfalls festgestellt werden kann.

Insbesondere für die Durchführung von Gehirnoperationen ist der Chirurg auf ein solches Stativ für das Operationsmikroskop angewiesen, das er zum Überblick auf das Operationsfeld an eine Stelle, wo ihn das Mikroskop nicht stört, verstellen und zur mikroskopischen Beobachtung von bestimmten Ausschnitten des Operationsfeldes, z. B. zur Ausführung von operativen Feineingriffen, ebenso rasch und zielsicher in die gewünschte Lage verstellen kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Stativ liegt vor allem auch der Vorteil vor, daß an dem Stativ keine den motorischen Reflexbahnen des Menschen nicht angepaßte Betätigungsweise auszuführen ist, die den Arzt in seiner Arbeit behindern würde, bei der oft rasch wechselnde Situationen auftreten, die entsprechend schnelle und zielbewußte Einstellmaßnahmen erfordern. Ein erfindungsgemäßes Stativ ist leicht und praktisch krintefrei verstellbar, wie eine von Hand gehaltene Lupe, und is dennoch in jeder erreichten Position feststellbar bzw bleibt es zumindest in der erreichten Lage und Positior ortsfest stehen.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Stativ diejenige Stange des gelenkigen Gestänges, an der da; Beobachtungsgerät befestigt ist, eine Stange eines Ge lenkparallelogramms oder eines anderen Parallelfüh rungsgelenks, das über eine quer zu seiner Ebene orientierte Gelenkachse an einer ihrerseits im feststehender Träger drehbar gelagerten Trägersäule abgestützt ist Sofern alle Gelenke der ganzen Stativkonstruktion ein achsig und als reibungsarme Rollkörperlager ausgebildet sind, ergeben sich beste Voraussetzungen für eine simultane, elektrisch von einem Schalter aus steuerbare Blockierung bzw. Deblockierung aller Dreh- und Verstellbewegungen des für das Beobachtungsgerät vorge sehenen erfindungsgemäßen Stativs, wobei für einachsige Drehgelenke elektromagnetisch betätigbar« Bremsvorrichtungen bekannter Art verwendbar sind.

Es ist auch möglich, elektromagnetisch betätigbarer Bremsvorrichtungen für einachsige Gelenke in einer Zwischenstellung des vorzugsweise am Handgriff angeordneten Betätigungsschalters einen periodisch unterbrochenen Betätigungsstrom zuzuführen, was an schließend an eine unter voller Deblockierung aller Gelenke erreichte Grobeinstellung eine verlangsamte Feineinstellung des Beobachtungsgeräts erleichtert.

Das erfindungsgemäße Stativ läßt ohne Schwierigkeiten den Ausgleich aller Schweredrehmomente des dreiachsigen Vollkardangelenks und des daran befestigten Beobachtungsgeräts in bezug auf den gemeinsamen Schnittpunkt seiner drei Drehachsen und auch der Ausgleich aller Schweredrehmomente des ganzen Stativs in bezug auf die Drehachse seines Parallelogrammgestänges an einer im feststehenden Träger um ihre senkrechte Längsachse drehbaren Trägersäule zu. der art, daß nach Deblockierung der Drehlager das Beobachtungsgerät seine Lage und Orientierung nur untei Einwirkung von äußeren Verstellkräften ändert.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstand! ist in der Zeichnung halbschematisch dargestellt. Ei zeigt

F i g. 1 ein haibschematisches Schaubild des ganzer Stativs,

F i g. 2 ein elektromagnetisch blockierbares Drehlager für zwei Hebelarme im Schnitt,

F i g. 3 ein elektrisches Schema zur Betätigung dei Lagerblockierung,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel eines hilfsweise zui Verstellung des Beobachtungsgeräts verwendbarer Mundknebels mit Deblockierschalter.

Im halbschematisch gezeichneten Schaubild nach F i g. 1 ist in einem feststehenden Hauptträger 10 eine Trägersäule 11 um ihre Vertikalachse AX drehbar gela gert. Das entsprechende Lager BLX ist ein einachsige; Rollkörperlager mit elektromagnetisch betätigbarei Blockiervorrichtung. Ein Ausführungsbeispiel eines sol chen blockierbaren Lagers BL ist in F i g. 2 der Zeich nung dargestellt und wird später in bezug darauf be schrieben.

Am Ende eines Querarms 12 der Trägersäule 11 is ein zweites blockierbares horizontalachsiges Lagei BL2, orientiert in bezug auf eine Horizontalachse Al die aber um die Vertialachse Al drehbar ist, angenrd net. In diesem horizontalachsigen Lager BL2 ist die eine Stange 21 eines Gelenkparallelogramms 2 um die Achse A2 schwenkbar gelagert. Die andern Stanger

des Gelenkparallelogramrns 2 sind mit 22, 23, 24 bezeichnet. Von den vier je in Richtung der Achse -42 bzw. -43 orientierten Verbindungslager dieser Parallelogrammstangen ist das eine, BL3, ebenfalls blockierbar, während die andern, je mit L bezeichnet, nicht blockierbar sind.

Auf der Verlängerung 230 der Parallelogrammstange 23 ist eine Gewichtsausgleichsvorrichtung G so einstellbar, daß die Schwerkraft-Drehmomente aller beweglich gelagerten Stativteile in bezug auf die Achse -42 des Drehlagers BLl ausgeglichen sind.

An dem Zwischenträger 240 der Parallelogrammstange 24 ist ein weiteres blockierbares Drehlager BLA, orientiert in der Achse A4 dieser Stange 24, angeordnet. Dieses Lager BLA ist also an jeden Punkt eines die Trägersäule 11 ringförmig umgebenden Raumgebiets R, das in der Zeichnung punktiert dargestellt ist, verstellbar, wobei die Orientierung jener Achse -44 funktionell vom erreichten Ort abhängig ist.

Im Lager BLA ist um dessen Achse A4 drehbar ein Ende einer Kardanstange 31 gelagert. Das andere Ende dieses Teilrahmens trägt ein blockierbares Drehlager BL5, dessen Achse A5 stets senkrecht zur Achse A4 orientiert ist und diese schneidet. Um diese Achse -45 ist im Lager BL5 das eine Ende einer zweiten Kardanstange 32 drehbar, an dessen anderem Ende ein blokkierbares Drehlager BUa so angeordnet ist, daß dessen Drehachse Λ6 stets auf den Schnittpunkt Z der Achsen A4 up.d /45 der Drehlager BLA bzw. BLS gerichtet ist.

Im Drehlager BLß ist eine Kardanstange 33 für das optische Beobachtungsgerät 4, vorzugsweise ein Binokularmikroskop, koaxial dazu drehbar gelagert, und diese Kardanstange 33 ist mit einem Griffbügel 34, an dessen Enden zwei Handgriffe als Verstellorgan 35 ausgebildet sind, fest verbunden. An einem dieser Handgriffe ist ein auf die Blockiervorrichtungen aller Lager BLi, BL2, BL3. BLA, BLS, BLB, einwirkender Deblokkierschalter 350 angeordnet, mit welchem zum Verstellen des Beobachtungsgeräts 4 alle Bewegungsmöglichkeiten freigegeben werden können.

Das Beobachtungsgerät 4 ist auf seiner Kardanstange 33 so einstellbar, daß alle Schwere-Drehmomente des dreiachsigen Vollkardangelenks mit den Kardanstangen 31, 32,33 in bezug auf dessen drei Drehachsen A4, /45, -46 ausgeglichen sind, derart, daß der gemeinsame Schwerpunkt der im Lager BLA abgestützten Teile im Schnittpunkt Z dieser drei Achsen liegt.

Anderseits ist, z. B. durch eingebaute, aber nicht gezeichnete Verlängerungsvorrichtungen oder Ausgleichgewichte, die Gewichtsausgleichsvorrichtung G an der Parallelogrammstange 23 so einstellbar, daß der Schwerpunkt aller im Lager BL2 beweglich abgestützten Teile des ganzen Stativs in der Achse /42 dieses Lagers liegt Damit verstellt sich das Beobachtungsgerät 4 auch bei Freigabe aller Lagerblockierungen nur unter Einwirkung von äußeren Verstellkräften, welche nur die Massenbeschleunigungen bewirken und die Reibungskräfte in den Lagern überwinden müssen.

Es kann also der Beobachter bzw. der Chirurg das Beobachtungsgerät 4 über die Handgriffe des Verstellorgans 35 unter Betätigung des Deblockierschahers 350 direkt und zielbewußt in jeder gewünschten Orientierung auf jeden gewünschten Punkt seines räumlichen Tätigkeitsgebiets einstellen, und es ist das Mikroskop nach dem Loslassen des Deblockierschahers 350 in der vorher erreichten Einstellung blockiert. Sofern das Mikroskop in bekannter Weise mit einer Vorrichtung zur Beleuchtung seines Blickfeldes 40 versehen ist. wird dadurch das Aufsuchen der gewünschten Einstellung noch erleichtert.

Zum Ersatz des dargestellten Gelenkparallelogramms 2 können vielerlei andere Parallelführungsgelenke mit analoger Wirkungsweise dienen.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines unter Bremswirkung blockierbaren Drehlagers BL, wie es in F i g. 1 in verschiedenen Größen mehrfach verwendet ist, dargestellt und als Ganzes mit dem Bezugsze'chen 5 bezeichnet. Es dient dazu, die beiden Hebel 51 und 52 nach Deblockierung relativ zueinander um deren Verbindungsachse /45 zu verschwenken.

Das Lagerteil 53 ist im Hebel 51 drehstarr befestigt. Ein mit dem anderen Hebel 52 starr verbundenes Lagerteil 54 ist auf dem Lagerteil 53 über die beiden Rollkörperlager 55, 56 drehbar gelagert. Eine Trägerscheibe 57 für einen oder mehrere Elektromagnete 58 mit eingebauten Spulen 580 ist drehfest am Lagerteil 53 montiert. Eine über den Mitnehmerzapfen 590 drehfest mit dem Lagerteil 54 verbundene, aber axial verschiebbare Weicheisenscheibe 59 mit Bremswirkung liegt dem Elektromagnet 58 gegenüber. Bei Stromdurchfluß durch die Magnetspulen 580 wird die Weicheisenscheibe 59 an den Magnet 58 angezogen und blockiert jede Drehbewegung des Hebels 52 relativ zum Hebel 51.

In F i g. 3 ist schematisch ein Beispiel für die Deblokkierung der Lager BL gemäß F i g. 2 in F i g. 1 dargestellt.

Beim Drücken der am Handgriff des Verstellorgans 35 gelagerten Taste 350 wird in einer ersten Phase der Kontakt S3 geöffnet, so daß die Magnetspulen 580 nicht mehr dauernd im Arbeitsstromkreis der Batterie B liegen, sondern nur noch intermittierend über den Pulsgeber /G. Damit werden die mit Blockiervorrichtungen nach F i g. 2 ausgerüsteten Lager BL nur internii'tierend zur Feinverstellung des Beobachtungsgeräts 4 gelöst. Bei völligem Drücken des Schalters 350 wird auch der Kontakt S2 vom Kontakt si abgehoben, so daß die Spulen 580 dauernd stromlos werden und alle Verstellbewegungen des Mikroskops ungehindert frei werden.

Beim Loslassen des Schalters 350 werden die Lager wieder blockiert.

In F i g. 4 der Zeichnung ist ein hilfsweise als Verstellorgan für das Beobachtungsgerät 4 benutzbarer Mundknebel mit eingebautem Deblockierschalter sowie eine damit zusammenwirkende Stirnstütze 41 dargestellt. Die Haltevorrichtung für den Mundknebel als Verstellorgan 42 und die Stimstüize 41 des Beobachters 400 ist am optischen Beobachtungsgerät 4 mit dem Stützfuß 441 befestigt. Um die Achse A12 des an der Stütze 44 befestigten Stützrollenzapfens 440 ist die Welle 43 drehbar und axial verschiebbar gelagert Ebenfalls drehbar um die Achsen AU und Ai3 und axial verschiebbar auf den zugehörigen Wellen angeordnet ist die Stirnstütze 41. Der Mundknebel ist aul der Welle 43 drehbar und axial verschiebbar angeordnet. Zum Feststellen des Mundknebels und der Stirn stütze 41 in der gewünschten Lage sind die Feststell schrauben 411,412,413 und 420 vorgesehen.

Zwischen zwei gegen Rückstellfederkräfte zusam menbeißbaren Mundknebelteilen als Verstellorgam 422, 423 sind Kontakte von Deblockierschaltern 422 bzw. 423' als Schalterteile eingesetzt, die zusammei einen dem im Handgriff des Verstellorgans 35 (F i g. 1 eingebauten Deblockierschalter 350 (s. F i g. 3) parallel geschalteten Deblockierschalter bilden.

Durch Zusammenbeißen der beiden Mundstücke de Verstellorgans 422, 423 des Schalters des Verstellor

gans 42 werden also die Lagerblockierungen am Stativ aufgehoben, und der Beobachter 400 kann aas Beobachtungsgerät 4 im Zusammenwirken von Stirnstütze 41 und Mundknebel als Verstellorgan 42 direkt und zielbewußt in jeder gewünschten Orientierung auf jeden gewünschten Punkt seines räumlichen Täligkeits-

gebiets einstellen. Nach dem Erreichen der gewünsch ten Einstellung wird der Druck auf die beiden federela stischen Teile des Verstellorgans 422, 423 freigegebei und somit der Blockierzustand der Stativlager wiede hergestellt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verstellbares Stativ für ein optisches Beobachtungsgerät, vorzugsweise für ein Operationsmikroskop, das in einem vorbestimmten räumlichen Gebiet hinsichtlich seiner Lage und Orientierung frei verstellbar und in jeder Einstellung feststellbar ist, indem es gelenkig an einem Zwischenträger eines Gestänges befestigt ist, das seinerseits mit zueinander parallelen und voneinander distanzierten Lagerachsen relativ zu einer vertikalen Trägersäule räumlich verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge von eine.m Gelenkparallelogramm (2) mit Stangen (21, 22, 23, 24) mit horizontalachsigen Lagern (BLZ, BL3) sowie einer Gewichtsausgleich vorrichtung (G) zur Kompensation der in bezug auf die Horizontalachse (-4 2) der Lager einwirkenden Schweredrehmomente gebildet und über eines seiner Horizontallager (BL2) mit der Trägersäule (11) verbunden ist, die ihrerseits in einem feststehenden Hauptträger (10) über ein Lager (BLi) um ihre Vertikalachse (A 1) drehbar gelagert ist, und daß ferner das mit einem Verstellorgan (35, 42) ausgerüstete Beobachtungsgerät (4) am Zwischenträger (240) des Gestänges (21, 22, 23, 24) über ein dreiachsiges Kardangestänge mit Stangen (31, 32, 33) abgestützt ist, in bezug auf dessen drei Achsen (-4 4, AS, A6) die Schweredrehmomente der am Zwischenträger (240) abgestützten Teile ausgeglichen sind.

2. Stativ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem vertikalachsigen Lager (BLi) zwischen dem feststehenden Hauptträger (10) und der Trägersäule (11), mindestens zwei horizontalachsigen Lagern (BL2, BLS) des Gelenkparallelogramms (21,22,23,24) und drei, je einer Kardangelenkachse (A4, AS, AG) zugeordneten Kardanlagern (BLA, BLS, BUo), je eine elektromagnetisch deblockierbare Feststellkupplung (5) zugeordnet ist, die über einen gemeinsamen, am Verstellorgan (35, 42) des Beobachtungsgeräts (4) angebrachten Deblockierschalter (350) betätigbar sind.

3. Stativ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Beobachtungsgerät (4) ein als Mundknebel ausgebildetes Verstellorgan (42, 422, 423), enthaltend einen durch Beißwirkung betätigbaren Deblockierschalter (422', 423') für alle den Lagern (BLi, BL2, BLZ, BLA, BLS, BUo) zugeordneten Feststellkupplungen, befestigt ist (F i g. 4).

4. Stativ nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blockierschalter (350) vorgesehen ist, der zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung noch eine Zwischenstellung aufweist, in der der Magnetspule (580) der Blockiervorrichtung (58,59) der Lager jeweils ein periodisch unterbrochener Betätigungsstrom (IG) zuzuführen ist.

5. Stativ nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Beobachtungsgerät (4) eine relativ zu dem Mundknebel einstellbare Stirnstütze (41) für die Bedienungsperson angeordnet ist.

6. Stativ nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die blockierbaren Drehlager (BLi, BL2, BL3, BLA, BLS, BUS) je am einen Lagerteil (53) eine Trägerscheibe (57) für mindestens zwei Elektromagnete (58) und am anderen Lagerteil (54) eine axial in Richtung zur gemeinsamen Polebene der Elektromagnete bewegliche Weicheisenscheibe (59) als Blockierorgan tragen (F i g. 2).