DE3710648C2 - Kupplung zum Kuppeln zweier optischer Geräte miteinander - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zum Kuppeln zweier optischer Geräte miteinander gemäß dem Patent­ anspruch 1.

In der Endoskopietechnik ist es Industriestandard, Endos­ kopteile und insbesondere optische Geräte mit einem Flansch zu versehen, dessen der Anlagefläche gegenüberlie­ gende Fläche konisch ausgebildet ist. Beispielsweise ist aus der DE 33 41 876 A1 eine derartige, bekannte Kupplung vorgestellt. Das Teil, an dem dieses Gerät angebracht werden soll, weist eine Kupplung mit Klauen auf, die den Flansch umgreifen. Diese Klauen sind nach dem Stand der Technik in Radialrichtung elastisch, so daß sie beim Einsetzen des Flansch nach außen gedrückt werden und so ein Einsetzen des Flansches gestatten. Nach dem der Flansch eingesetzt ist, wird in der Regel ein Sicherungs­ ring über die Klauen geschoben, so daß eine weitgehend starre Verbindung realisiert ist.

Nachteilig bei diesen bekannten Kupplungen mit elastischen Klauen, die mittels eines Sicherungsrings gesichert wer­ den, ist jedoch, daß sie sich nicht zur Einhandbedienung eignen. Dies bedeutet, daß während einer Operation der Operateur beim Wechseln der Geräte beide Hände benötigt, um die Kupplung zu öffnen und ein neues Teil mit einem gleichartig ausgebildeten Flansch in die Kupplung einzu­ setzen.

Verbindungskupplungen der vorstehend beschriebenen Gattung sind ferner aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 69 26 837 sowie der deutschen Offenlegungsschrift 27 23 652 zu entnehmen. Zur Betätigung eines in Schließrichtung vorgespannten Verschlußrings ist ein Handhebel vorgesehen. Sowohl das Bestücken als auch die Entnahme des zu verbindenden optischen Gerätes mit der Kupplungseinheit bedarf einer Zweihandbetätigung, so daß der Wechselvorgang den Operateur in seiner Arbeit unnötig unterbricht. Aus der DE-AS 27 57 358 geht eine lösbar an einem Endoskop befestigbare Kamerahaltung hervor, die das Problem der Zweihandbedienung während eines Wechselvorganges zwar be­ schreibt und mit der darin angegebenen Lösung zu vermeiden sucht, indem ein federbelasteter Kipphebel an die Gegenfläche des Flansches des anzukuppelnden optischen Gerätes geschwenkt wird. Der Aufbau und die Wirkungsweise des Kupplungssystems ist jedoch sehr aufwendig ausgeführt, so daß die Herstellungskosten eines derartigen Elementes sehr hoch sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zum Kuppeln zweier optischer Geräte miteinander anzugeben, die mit einer Hand bedient werden kann.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Merkmalskombination wird er­ reicht, daß die Kupplung durch eine einfache Drehbewegung des Verschlußrings gelöst werden kann. Bei einer Drehung des Verschlußrings werden die mit dem Grundteil der Grei­ ferelemente verbundenen Radialstifte mitgenommen, bis sie zu dem in Einsetzrichtung parallelen ersten Abschnitt der Nut gelangen. Durch die Vorspannung der Greiferelemente entgegen der Einsetzrichtung werden die Greiferelemente in diesen Abschnitt gedrückt. Gleichzeitig werden sie aufgrund der am Kupplungs-Grundkörper anliegenden Seitenfläche mit kreisförmiger Kontur nach außen geschoben, so daß die Greiferelemente den von ihnen in der Grundstellung der Kupplung festgehaltenen Flansch freigeben, ohne selbst elastisch sein zu müssen.

Die Verriegelung erfolgt durch einfaches Eindrücken des Flansches in die Greiferelemente. Hierdurch werden die Radialstifte aus dem ersten Abschnitt der Nut in den Be­ reich des zweiten Abschnitts überführt. Da der Verschluß­ ring mit einer Drehkraft in Richtung der Steigung des zweiten Abschnitts beaufschlagt ist, dreht sich der Ver­ schlußring und verriegelt so die Kupplung.

Zum öffnen der Kupplung und zum Schließen der Kupplung sind demnach nur Betätigungsvorgänge erforderlich, die mit einer Hand ausgeführt werden können, so daß die erfin­ dungsgemäße Kupplung einhandbedienbar ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 2 sind die Auflageflächen des Grundkörpers der Greifer­ elemente (in Einsetzrichtung) hinter die Anlagefläche des Kupp­ lungsgrundkörpers zurückziehbar. Damit können Flansche unterschiedlicher Dicke spielfrei gespannt werden, so daß die erfindungsgemäße Kupplung auch Herstelltoleranzen bzw. von Hersteller zu Hersteller schwankende Maße ausgleichen kann.

Die Bedienung des Verschlußrings kann entweder durch Dre­ hen am Verschlußring oder eines den Verschlußring umgeben­ den Betätigungsrings erfolgen (Anspruch 3). Ferner kann auch eine Schwenkbewegung eines Hebels über die im An­ spruch 4 gekennzeichneten Merkmale auf den Verschlußring übertragen werden, so daß sich dieser dreht. Eine derar­ tige Schwenkbewegung eines Hebels ist in einer Reihe von Einsatzfällen für die Bedienungsperson leichter zu reali­ sieren als eine Drehbewegung.

Die erfindungsgemäße Kupplung ermöglicht eine derart feste Verbindung, daß es ausreichend ist, die Kupplung mit drei um 120° versetzten Greiferelementen zu versehen. Selbst­ verständlich ist es aber auch möglich, mehr Greiferelemen­ te - gegebenenfalls sogar weniger Greiferelemente - zu verwenden.

Die im Anspruch 6 gekennzeichnete Abschrägung der oberen Anlagefläche der Klaue ermöglicht auch bei großen Her­ stelltoleranzen der konischen Gegenfläche des Flansches des anzukuppelnden optischen Gerätes ein sicheres Spannen der Geräte.

Durch die im Anspruch 7 gekennzeichnete Weiterbildung ist gewährleistet, daß sich die Kupplung weich bedienen läßt, was insbesondere bei Geräten, die bei Operationen verwen­ det werden, von besonderem Vorteil ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplung ist, daß sie vergleichsweise wenig Platz benötigt und dennoch einen großen lichten Durchmesser hat. Darüberhinaus können durch die Betätigungs- bzw. Verschlußringe Elemente durch­ geführt werden, wie es beim Stand der Technik nicht ohne weiteres möglich ist. Deshalb kann die erfindungsgemäße Kupplung beispielsweise einen Strahlteiler (Anspruch 8) aufweisen, der einen Teil des von dem angekuppelten opti­ schen Geräts durchtretenden Lichts seitlich umlenkt.

An den seitlichen Lichtaustritt kann beispielsweise eine Fernsehkamera angeflanscht werden, so daß bei einem Endos­ kop gleichzeitig eine Beobachtung durch ein okular und über eine Fernsehkamera möglich wird. Die hohe Stabilität der erfindungsgemäßen Kupplung ermöglicht es, den seit­ lichen Lichtaustritt nicht nur drehbar zu gestalten, son­ dern auch den Strahlenverlauf abzuknicken, da der Sitz der Kupplung durch exentrische Belastung nicht beeinträchtigt wird.

Andererseits ist durch die drehbare und seitliche Ab­ knickung ein ergonomisches Anflanschen einer Mini-Fernseh­ kamera möglich, wobei es dem Operateur freigestellt ist, eine Bedienung der Einrichtung mit der linken oder rech­ ten Hand vorzunehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupp­ lung zeigt, und

Fig. 2 eine Ansicht des Verschlußrings.

Die erfindungsgemäße Kupplung weist einen Kupplungsgrund­ körper 1 sowie drei Greiferelemente 2 auf, von denen in der Fig. 1 allerdings nur zwei dargestellt sind. Die Grei­ ferelemente bestehen aus einem Grundkörper 21 und einer Klaue 22 und liegen an dem Kupplungsgrundkörper 1 mit einer Seiten­ fläche 23 mit "kreisförmiger Kontur" an einer komplementär ausgebildeten Gegenfläche 11 des Kupplungsgrundkörpers 1 an. An den Greiferelementen 2 ist ein Radialstift 3 angebracht, der in eine Nut 4 eines Verschlußrings 5 eingreift. Der Ver­ schlußring 5 ist in Fig. 2 dargestellt. Aus dieser Figur ist zu erkennen, daß die Nut 4 aus einem Abschnitt 41, der zu Einsetzrichtung parallel ist und einem Abschnitt 42 besteht, der mit dem Abschnitt 42 einen Winkel ≈ 96° ein­ schließt, so daß bei einer Bewegung des Radialstifts 3 in dem Abschnitt 42 das Greiferelement 2 "zurückgezogen" wird. Die Greiferelemente 2 sind jeweils durch eine Feder 6 entgegen der Einsetzrichtung des Flanschteils vorge­ spannt.

Ferner ist ein Betätigungsring 7 vorgesehen, mit Hilfe dessen der Verschlußring 5 gedreht werden kann. Weiterhin weist der Kupplungsgrundkörper einen Strahlteiler 8 auf, der einen Teil des Lichts, daß von einem nicht dargestellten ange­ kuppelten optischen Geräts her eintritt um 90° seitlich in einen Rohransatz 9 auslenkt. An dem Rohransatz 9 ist dreh­ bar ein Element 10 angebracht, das das ausgespiegelte Licht ca. 120° umlenkt. Das Element 10 weist einen Flansch 101 auf, dessen Außenkontur α des nicht dargestellten Flansches entspricht, der in die erfindungsgemäße Kupplung eingesetzt wird. An den Flansch 101 kann beispielsweise mit einer ähnlichen Kupplung wie der in der Fig. 1 veran­ schaulichten Kupplung einen Minifernsehkamera oder der­ gleichen angesetzt werden.

Darüberhinaus sind eine Reihe von O-Ringen vorgesehen, die die einzelnen Teile halten und abdichten. Hierauf wie auch auf den weiteren Detailaufbau mit optischen Elementen usw. soll jedoch nicht näher eingegangen werden. Hierzu wird ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen.

Im folgenden soll die Funktionsweise der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kupplung erläutert werden:

Im Grundzustand der Kupplung, d. h., wenn ein ähnlich dem Flansch 101 ausgebildeter Flansch in die Klauen eingesetzt ist, liegt die der Fläche 102 entsprechende Anlagefläche des Flansches an der Auflagefläche 12 des Kupplungs­ grundkörpers 1 an. Die Klauen 22 sind durch den Eingriff des Radialstifts 3 in den Nut-Abschnitt 42 soweit zurückgezogen, daß die abgeschrägte Klauenfläche 24 an der der Fläche 103 des Flansches 101 entsprechende Fläche anliegt. Hierdurch wird der eingesetzte Flansch spielfrei gehalten.

Zum Lösen des Kupplungseingriffs wird der Betätigungsring 7 gedreht. Hierdurch bewegt sich der Radialstift 3 in dem Nutabschnitt 42 auf den Abschnitt 41 zu. Sobald dieser erreicht ist, wird das Greiferelement 2 durch die Feder 6 nach unten (in Fig. 1) gedrückt. Durch die Bewegung der Fläche 23 auf der Fläche 11 erfolgt gleichzeitig eine Bewegung nach außen, so daß die Klauen 22 den eingesetzten Flansch 3 freigeben.

Zum Einsetzen eines neuen Flansches wird dieser einfach in die geöffneten Klauen 22 eingesetzt. Sobald die der Fläche 102 entsprechende Fläche des eingesetzten Flansches an der Anlagefläche 25 des Grundkörpers 21 anliegt, wird das Greiferelement 2 entgegen der Vorspannung der Feder 6 nach oben gedrückt. Wenn der Radialstift in den Bereich des Nutabschnitts 42 kommt, wird der Verschlußring 5 entrie­ gelt, und beispielsweise durch die Kraft einer nicht dar­ gestellten Feder, die den Verschlußring 5 zu einer Drehbe­ wegung beaufschlagt, in Richtung der Steigung des Nutab­ schnitts 42 gedreht. Hierdurch werden die Greiferelemente 2 zurückgezogen und der (nicht dargestellt) eingesetzte Flansch verriegelt.

Die vorstehende Beschreibung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kupplung zeigt, daß zum Einsetzen eines Teils in die Kupplung und zum Lösen des Kupplungseingriffs jeweils nur Bewegungen erforderlich sind, die von einer Bedienungsperson mit einer Hand ausgeführt werden können.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens beschrieben worden, innerhalb dessen selbstverständ­ lich die verschiedensten Modifikationen möglich sind:

So ist es beispielsweise möglich, mehr als drei Greifer­ elemente 2 oder gegebenenfalls auch weniger vorzusehen.

Ferner kann der Betätigungsring 7 auch nur teilweise vor­ handen sein oder durch einen schwenkbaren Hebel ersetzt werden, dessen Achse senkrecht auf der Drehachse des Ver­ schlußrings 5 steht und der mit dem Verschlußring 5 in einem Zahnstangen/Gewinde-Eingriff steht.

Damit ist zum Lösen der Kupplung nur noch ein Schwenken eines Hebels erforderlich, was in vielen Anwendungsfällen zweckmäßig sein kann.

Claims (10)

1. Kupplung zum Kuppeln zweier optischer Geräte miteinan­ der mit folgenden Merkmalen:

• a) das erste optische Gerät hat einen Flansch (101) mit einer dem zweiten optischen Gerät im gekuppelten Zu­ stand zugewandten Anlagefläche (102) und einer dem zweiten optischen Gerät abgewandten Gegenfläche (103);
• b) das zweite optische Gerät weist einen Kupplungsgrund­ körper (1), längs dessen Außenumfangs angeordnete Greiferelemente (2) und einem um Kupplungsgrundkörper (1) und Greiferelemente (2) angeordneten Verschlußring (5) auf;
• c) jedes Greiferelement (2) besteht aus einem Grundkörper (21) und einer Klaue (22) und ist entgegen der Kuppel­ richtung vorgespannt;
• d) der Grundkörper (21) der Greiferelemente (2) besitzt jeweils eine innere Seitenfläche (23), die im in Kuppel­ richtung verlaufenden Längsschnitt eine kreisförmige Kontur aufweist und die an eine komplementär ausgebil­ dete Gegenfläche (11) des Kupplungsgrundkörpers (1) ver­ schiebbar anliegt;
• e) der Grundkörper (21) der Greiferelemente (2) und der Kupplungsgrundkörper (1) weisen jeweils eine Anlage­ fläche (12 und 25) zur Anlage der Anlagefläche (102) des Flansches (101) des ersten optischen Geräts auf;
• f) die Klauen (22) der Greiferelemente (2) liegen im ge­ kuppelten Zustand an der Gegenfläche (103) des Flansches (101) des ersten optischen Gerätes an;
• g) der Verschlußring (5) weist den einzelnen Greiferele­ menten (2) zugeordnete Nuten (4) auf, in die jeweils ein mit dem Grundkörper (21) der Greiferelemente (2) verbundener Radialstift (3) eingesetzt ist, wobei die Nuten (4) einen zur Kuppelrichtung parallelen ersten Abschnitt (41) und einen zweiten Abschnitt (42) haben und die beiden Abschnitte (41, 42) einen Winkel größer 90° und kleiner 180° einschließen;
• h) der Verschlußring ist in die Richtung vorgespannt, in die der zweite Abschnitt der Nuten (4) verläuft.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen (25) der Grundkörper (21) der Greiferelemente (2) hinter die Anlagefläche (12) des Kupplungsgrundkörpers (1) zurückziehbar sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (5) wenigstens teilweise als Betätigungsring ausgebildet oder von einem Betätigungsring (7) umgeben ist.

4. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Drehen des Verschlußrings (5) dieser eine Zahnstange aufweist, in die ein Zahnrad ein­ greift, dessen Achse senkrecht auf der Achse des Ver­ schlußrings steht, und das mit einem Betätigungselement verbunden ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei um 120° versetzte Grei­ ferelemente (2) vorgesehen sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im gekuppelten Zustand an der Gegenfläche (103) des Flansches (101) des ersten optischen Gerätes anliegende Anlagefläche (24) der Klaue abgeschrägt ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (42) mit dem ersten Abschnitt (41) der Nut einen Winkel von etwa 96° einschließt.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kupplungsgrundkörper ein Strahlteiler (8) eingesetzt ist, der einen Teil des von dem angekuppelten Gerät kommenden Lichts um 90° umlenkt und aus dem Grundkörper (1) austreten läßt.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler das umgelenkte Licht in einen Rohransatz (9) auslenkt, an dem ein Element (10) drehbar angelenkt ist, in dem das ausgespiegelte Licht um ca. 120° umgelenkt wird.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eines der optischen Geräte ein Endoskop ist.