DE3814771C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geräteträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Geräteträger werden immer dann benötigt, wenn ein Gerät bzw. eine Geräteinheit zwischen zwei (Grund-)- Stellungen verschoben werden soll, die sich auf gleicher Höhe relativ zum Fußboden bzw. zur Raum- oder einer Zwi­ schendecke befinden.

Eine typische Anwendung ist beispielsweise die Überführung eines Geräts aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstel­ lung. Insbesondere in Arztpraxen werden häufig derartige Geräteträger eingesetzt, um nacheinander unterschiedliche Geräte, beispielsweise ophthalmische Geräte vor einem auf einem Behandlungsstuhl sitzenden bzw. über einen liegenden Patienten bringen zu können.

Bekannte Geräteträger für derartige Anwendungen sind bei­ spielsweise mit einer Linearführung oder einem Teleskop­ auszug mit einem Schlitten versehen, an dem die zu ver­ schiebende Geräteeinheit befestigt ist.

Derartige Geräteträger haben jedoch eine Reihe von Nach­ teilen:

Bei Verwendung einer Linearführung ist ein an einem Grund­ gestell befestigter "Kragarm" erforderlich, der die Li­ nearführung trägt. Ein derartiger "Kragarm" ist nicht nur ästhetisch unschön, sondern insbesondere dann, wenn nach­ einander an unterschiedlichen Geräteträgern befestigte Geräte in die Arbeitsstellung überführt werden sollen, sehr hinderlich.

Teleskopführungen sind vor allem dann, wenn ein motori­ scher Antrieb gewünscht wird, nur vergleichsweise aufwen­ dig zu realisieren. Dennoch kann es bereits nach kurzer Betriebszeit vorkommen, daß das an ihnen befestigte Gerät nicht so "schwingungssicher" gehalten wird, wie dies gera­ de bei medizinischen Geräten unerläßlich ist.

Ferner sind Geräteträger anderer Gattung bekannt, bei denen ein Tragarm zwischen zwei Stellungen verschwenkt wird. Da sich aber bei derartigen Geräteträgern die Höhe der an ihnen befestigten Geräteeinheit zumindest während des Schwenkvorgangs beträchtlich ändert, ist zum Überführen der Geräteeinheit zwischen den beiden Grundstellungen entweder ein hoher Kraftaufwand oder ein motorischer An­ trieb erforderlich.

Aus der DD 2 09 588 ist ein Manipulator bekannt, der auch als Geräteträger verwendbar ist, und von dem bei der Abfassung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgegangen worden ist. Bei diesem Manipulator werden die einzelnen Arme durch jeweils diesem Arm zugeordnete Antriebseinhei­ ten angetrieben, die über Kupplungen zeitlich in Pro­ grammen und/oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten ange­ trieben werden. Ein derartiger Manipulatorarm ist nicht nur verhältnismäßig aufwendig, sondern ermöglicht auch nicht die Ausführung einer praktisch geradlinigen Bewe­ gung, so daß insbesondere dann, wenn kein motorischer An­ trieb vorgesehen ist, zu seiner Bedienung ein verhältnis­ mäßig großer Kraftaufwand erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geräte­ träger für Geräteeinheiten anzugeben, der in der Ruhe­ stellung nicht in den Arbeitsraum ragt, und der eine praktische Bewegung der Geräteinheit zwischen den beiden Grundstellungen mit geringem Kraftaufwand ermöglicht.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe gelingt über­ raschenderweise dadurch, daß von einem Geräteträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, d. h. von einem Geräteträger, an dem eine Geräteeinheit anbringbar ist, die zwischen zwei Grundstellungen durch eine Bewegung des Geräteträgers überführbar ist, der einen um eine erste Achse schwenkbaren Hauptträger einen an dem Hauptträger angelenkten Zwischenträger, der um eine von der ersten Achse beabstandete und zu dieser parallelen zweiten Achse schwenkbar ist, und einen an dem Zwischenträger angelenk­ ten Systemträger, der um eine von der zweiten Achse beab­ standete und zu dieser parallelen dritten Achse schwenkbar ist, sowie einen Schwenkmechanismus für die einzelnen Träger aufweist.

Dieser Geräteträger wird erfindungsgemäß dadurch weiterge­ bildet, daß das zur Realisierung einer im wesentlichen linearen Bewegung der Geräteeinheit der Hauptträger um die erste Achse um einen Winkel von 60° schwenkbar ist, und in jeder Grundstellung einen Winkel von 30° mit der zur Bewe­ gungsrichtung der Geräteinheit senkrechten Achse ein­ schließt, daß der Zwischenträger in den beiden Grundstel­ lungen einen Winkel von 90° mit dem Hauptträger ein­ schließt, daß zwischen dem Abstand HT der ersten und zwei­ ten Schwenkachse und dem Abstand ZT der zweiten und drit­ ten Schwenkachse folgende Beziehung besteht:

HT/ZT = (1 - sin 30°)/(1 -cos 30°),

und daß der als Zwangsführung ausgebildete Schwenkmechanis­ mus bei einer Schwenkbewegung des Hauptträgers eine um den Faktor 3 größere Schwenkung des Zwischenträgers relativ zum Hauptträger und eine um den Faktor 1 : 1,5 kleinere Drehung des Systemträgers relativ zum Zwischenträger er­ zwingt.

Durch diese erfindungsgemäßen Merkmale ist die Höhenlage der an dem Geräteträger angebrachten Geräteeinheit in den beiden End- bzw. Grundstellungen gleich, so daß die Gerä­ teeinheit mit einem geringen Kraftaufwand zwischen den beiden Grundstellungen überführt werden kann. Dennoch ist die Lage der Geräteeinheit in jeder Grund- bzw. Endstel­ lung stabil, da jede Grundstellung gleichzeitig auch eine Endstellung der Schwenkbewegung des Hauptträgers ist.

Weiterhin ist durch die erfindungsgemäße Beziehung die "Höhenlage" der Geräteeinheit nicht nur in den beiden Endstellungen des Schwenkbereichs des Hauptträgers, son­ dern auch in der Stellung des Hauptträgers gleich, in der er exakt vertikal steht. Hierdurch wird erreicht, daß die Höhenunterschiede während des Verfahrens der Geräteeinheit bei typischen Abmessungen eines Geräteträgers beispiels­ weise für ophthalmische Geräte (Anspruch 7) im "Millime­ terbereich" sind und somit in der Praxis vernachlässigt werden können. Damit ist auch der Kraftaufwand für das Verfahren minimal und bei typischen Gewichten beispiels­ weise von medizinischen Geräten sehr gering.

Der erfindungsgemäße Geräteträger realisiert damit für die Praxis eine "Linearführung".

Weiterhin wird durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Schwenkbewegungen, durch die die Verschiebung der Geräte­ einheit realisiert wird, erreicht, daß sich in der Ruhe­ stellung des Geräteträgers keine Teile im bzw. über dem Arbeitsraum befinden. Damit ist es u. a. möglich, mehrere erfindungsgemäße Geräteträger so anzuordnen, daß nachein­ ander unterschiedliche Geräteeinheiten in einen einzigen Arbeitsraum überführt werden können (Anspruch 8).

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Zwangs-Schwenkmechanismus, der für die koordinierte Relativ-Schwenkbewegung der einzelnen Träger sorgt, kann selbstverständlich nahezu beliebig ausgebildet werden, beispielsweise können in dem erfindungsgemäßen Geräteträ­ ger drei Elektromotore vorgesehen werden, die von einer Steuerung gesteuert werden, und die die einzelnen Träger zu ihrer definierten Schwenkbewegung antreiben.

Eine besonders einfache Ausbildung des Zwangs-Schwenkme­ chanismus ist im Anspruch 2 gekennzeichnet, gemäß dem der Schwenkmechanismus zwei über jeweils eine Kette oder einen Zahnriemen verbundene Zahnradpaare aufweist, von denen das eine Paar koaxial zur ersten und zweiten Schwenkachse und das zweite Paar koaxial zur zweiten und dritten Schwenk­ achse angeordnet ist.

Durch diese Ausbildung werden nicht nur in baulich ein­ facher Weise die Schwenkbewegungen, die von einzelnen Trägern ausgeführt werden müssen, ohne Schlupf koordi­ niert, sondern es ist auch ausreichend, wenn der Geräte­ träger durch einen an einer einzigen Stelle "ansetzenden" Antrieb von der einen in die andere Grundstellung über­ führt wird.

Diese Überführung kann beispielsweise manuell dadurch erfolgen, daß die Geräteeinheit von der einen in die ande­ re Grundstellung verschoben wird. Hierzu ist es bevorzugt, wenn zum Überführen des Geräteträgers zwischen den beiden Grundstellungen an dem Systemträger ein Griff angebracht ist (Anspruch 3).

Selbstverständlich ist es gemäß Anspruch 4 aber auch mög­ lich, einen Motor vorzusehen, der eines der Zahnräder, beispielsweise das zur ersten Welle koaxiale antreibt.

Durch den im Anspruch 5 gekennzeichneten weiteren Träger, der an dem Systemträger frei drehbar angelenkt sein kann, und an dessen freiem Ende die Geräteeinheit befestigt ist, wird eine stets "senkrechte" Anordnung der Geräteeinheit sichergestellt.

Weiterhin ist es möglich, die Länge der einzelnen Träger derart zu bemessen, daß der Schwerpunkt der Geräteeinheit in der einen Grundstellung (Ruhestellung) nur einen ver­ gleichsweise geringen horizontalen Abstand von der Schwekachse des Hauptträgers hat, wird die von den Lagern etc. aufzunehmende Belastung in der einen Grundstellung, die insbesondere die Ruhestellung sein kann, besonders minimal.

Selbstverständlich ist es aber auch möglich, diese Stel­ lung als Arbeitsstellung zu wählen, wenn es nicht so sehr auf die Zugänglichkeit zu der Geräteeinheit, sondern mehr auf Erschütterungsunempfindlichkeit etc. ankommt.

Durch die im Anspruch 6 gekennzeichnete Weiterbildung, gemäß der zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Hauptträ­ gers dieser eine Nut aufweist, in die ein Zapfen eingreift (oder umgekehrt), wird in einfacher Weise der Schwenkbe­ reich des Hauptträgers zuverlässig begrenzt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben,
deren einzige Figur eine schematische Seitenan­ sicht eines Geräteträgers zeigt.

Der Geräteträger weist einen um eine erste Schwenkachse 1 schwenkbaren Hauptträger 4 auf, der beispielsweise an einem nicht dargestellten Grundgestell, einer Raumwand oder dem Fußboden "angelenkt" ist. Am freien Ende des Hauptträgers 4 ist ein um eine zweite Schwenkachse 2 schwenkbarer Zwischenträger 5 angelenkt. An dessen freiem Ende ist ein Systemträger 6 um eine dritte Schwenkachse 3 schwenkbar angelenkt.

Die drei Schwenkachsen 1 bis 3 sind zueinander parallel, jedoch sind die einzelnen Träger 4 bis 6 in Richtung senk­ recht zur Zeichenebene so versetzt, daß die Träger bei ihren jeweiligen Bewegungen nicht miteinander "kolli­ dieren".

Der Hauptträger 4 weist zwei Endstellungen auf, in der er mit der Vertikalen 7 jeweils einen 30°-Winkel einschließt.

Die in der Figur mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung ist bevorzugt die "Arbeitsstellung", d. h. die Stellung, in der sich die über einen weiteren Träger 8 am freien Ende des Systemträgers 6 angelenkte Geräteeinheit 9 in der "Arbeitsstellung" befindet, während die nur mit gestrichelten Mittel-Linien dargestellte und mit ′-Bezugs­ zeichen bezeichnete Stellung die Ruhestellung ist.

In der Arbeitsstellung ist der Zugang zu der Geräteeinheit 9 durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Geräteträger praktisch nicht behindert, während in der Ruhestellung die Momentenverteilung so günstig ist, daß die Belastung der die Kräfte aufnehmenden Lager sehr gering ist. Insbesonde­ re ist es durch geeignete Wahl der einzelnen Längen mög­ lich, den Schwerpunkt der Geräteeinheit 9 im Bereich über der Schwenkachse 1 des Hauptträgers 4 anzuordnen.

In den beiden Endstellungen des Hauptträgers 4 ist der Zwi­ schenträger 5 unter einem 90°-Winkel zum Hauptträger 4 ange­ ordnet, während der Systemträger 6 einen 150°- bzw. 30°- Winkel mit dem Zwischenträger 5 einschließt. Der System­ träger 6 ist damit in den beiden End- bzw. Grundstellungen horizontal angeordnet.

Um bei einer Schwenkung des Hauptträgers 4 aus der einen in die andere Grundstellung den Zwischenträger 5 und den Systemträger 6 in die oben angegebenen Stellungen zu über­ führen, ist koaxial mit der Schwenkachse 1 ein Zahnrad 11 vorgesehen, das mit dem Hauptträger 4 verbunden ist. Die­ ses Zahnrad 11 ist über eine Kette oder einen Zahnriemen 10 mit einem Zahnrad 12 verbunden, das koaxial zur Schwenkachse 2 angeordnet und mit dem Zwischenträger 5 fest verbunden ist. Ein weiteres Zahnrad 14 ist ebenfalls koaxial mit der Achse 2 angeordnet und mit dem Zwischen­ träger 5 fest verbunden. Dieses Zahnrad 14 ist über eine Kette 15 mit einem Zahnrad 13 verbunden, das koaxial zur Schwenkachse 3 angeordnet und mit dem Systemträger 6 ver­ bunden ist.

Die Größen der einzelnen Zahnräder 11-14 sind so gewählt, daß die Übersetzung der Zahnräder 11 und 12 3 : 1 und die der Zahnräder 14 und 13 1 : 1,5 beträgt. Damit wird der Zwi­ schenträger 5 bei einer Schwenkung des Hauptträgers 4 bei­ spielsweise um 30° zu einer Schwenkung relativ zum Haupt­ träger 4 von 90° "gezwungen". Insgesamt wird also der Zwi­ schenträger 5 bei einer Schwenkung des Hauptträgers 4 von der einen Grundstellung in die andere (Schwenkwinkel 60°) um 180° relativ zum Hauptträger 4, d. h. in einem "ortsfesten Koordinatensystem" um (180°-60° = ) 120° geschwenkt.

Entsprechend dreht sich aufgrund der Schwenkung des Zwi­ schenträgers 5 der Systemträger 6 um 120° relativ zum Zwischenträger 5 und verändert damit "ortsfest betrachtet" seine Winkellage nicht. Der Systemträger 6 wird vielmehr durch eine Schwenkung des Hauptträgers 4 um 60° nahezu "linear" aus der einen Grundstellung 6 in die andere Stel­ lung 6′ verschoben; beide Stellungen haben die gleiche "Höhe", d. h. die gleiche Koordinate in bezug auf die Rich­ tung 7.

Natürlich ändert sich die Höhe des Systemträgers 6 bzw. der an seinem freien Ende angebrachten Geräteeinheit 9 während des Schwenkvorgangs. Diese Höhenänderung kann jedoch durch die im folgenden beschriebene Wahl der Ab­ stände der einzelnen Drehachsen derart minimiert werden, daß man für praktische Zwecke von einer Linearbewegung der Geräteeinheit 9 zwischen den beiden Grundstellungen aus­ gehen kann:

Eine derartige Minimierung wird dadurch erreicht, daß die Abstände HT bzw. ZT der Dreh- bzw. Schwenkachsen 1 und 2 sowie 2 und 3 so gewählt sind, daß die Höhenlage der Ge­ räteeinheit 9, d. h. der gleiche Abstand von einer zur Rich­ tung 7 senkrechten Bezugsfläche (z. B. Fußboden) wie in den beiden Endpunkten auch in einem oder zwei Punkten der "Überführungsbahn" erreicht wird.

Soll beispielsweise der Abstand der Geräteeinheit 9 vom Boden in der mit ′′-Bezugszeichen bezeichneten Mittelstel­ lung des Hauptträgers 4 gleich dem Abstand in den beiden Endstellungen sein, so gilt:

HT - ZT = HT _* cos 30₀ - ZT _* sin 30°.

Hieraus folgt:

HT/ZT = (1 - sin 30°)/(1 - cos 30°).

Wenn diese Beziehung für die Abstände HT und ZT erfüllt ist, ist die "Höhenlage" der Geräteeinheit 9 nicht nur in den beiden Endstellungen des Schwenkbereichs des Hauptträ­ gers 4, sondern auch in der Stellung des Hauptträgers 4 gleich, in der er exakt vertikal steht.

Beispielsweise wird für ophthalmische Geräte 9 die Länge des Hauptträgers ca. 478 mm und die des Zwischenträgers ca. 128 mm gewählt. Bei derartigen typischen Abmessungen sind die Höhenunterschiede während des Verfahrens der Geräte­ einheit 9 im "Millimeterbereich" und können somit in der Praxis vernachlässigt werden. Der erfindungsgemäße Geräte­ träger realisiert damit für die Praxis eine "Linearfüh­ rung". Damit ist auch der Kraftaufwand für das Verfahren des Geräteträgers minimal und bei typischen Gewichten beispielsweise von medizinischen Geräten sehr gering.

Selbstverständlich kann das beschriebene Ausführungsbei­ spiel abgewandelt werden:

Beispielsweise kann die an dem erfindungsgemäßen Geräte­ träger befestigte Geräteeinheit 9 direkt am freien Ende des Systemträgers 6 befestigt werden. Die Befestigung über einen weiteren Träger 8, der um den Befestigungspunkt gegebenenfalls schwenkbar (sowie arretierbar) ist, hat jedoch in bestimmten Anwendungsfällen, bei denen es auf eine exakt vertikale Lage des Geräteträgers ankommt, Vor­ teile. Vor allem aber wird die Bewegungsfreiheit der Be­ dienungsperson weiter erhöht. In Fällen, in denen es le­ diglich auf die Bewegungsfreiheit ankommt, ist es von Vorteil, den weiteren Träger 8 "starr" mit dem Systemträ­ ger 6 zu verbinden.

Auch ist es möglich, die Geräteeinheit 9 zwischen den beiden Grundstellungen von Hand, beispielsweise mittels eines am Systemträger 6 angebrachten Griffs 16, zu über­ führen.

Selbstverständlich ist es aber auch möglich, anstelle des Griffs 16 oder zusätzlich einer motorischen Verstellung, die beispielsweise mittels eines Elektromotors, der das Zahn­ rad 11 antreibt, die aber auch pneumatisch oder hydrau­ lisch arbeiten kann, vorzusehen.

Die Schwenkbewegung des Hauptträgers 4 kann durch einen Zapfen 17, der in eine an einem nicht näher dargestellten Grundgestell angebrachte Nut 18 eingreift, exakt begrenzt werden. (Die Anordnung von Zapfen und Nut können natürlich auch vertauscht werden.)

Ferner können auch in an sich bekannter Weise zusätzliche Federn zur weiteren Gewichtsentlastung vorgesehen werden. Auch ist es möglich, anstelle einer Kette oder eines Zahn­ riemens in manchen Fällen einen Keilriemen zu verwenden.

Claims (8)

1. Geräteträger, an dem eine Geräteeinheit (9) anbringbar ist, die zwischen zwei Grundstellungen durch eine Bewegung des Geräteträgers überführbar ist, der einen um eine erste Achse (1) schwenkbaren Hauptträger (4), einen an dem Hauptträ­ ger (4) angelenkten Zwischenträger (5), der um eine von der ersten Achse (1) beabstandete und zu dieser parallelen zweiten Achse (2) schwenkbar ist, und einen an dem Zwi­ schenträger (5) angelenkten Systemträger (6), der um eine von der zweiten Achse (2) beabstandete und zu dieser pa­ rallelen dritten Achse (3) schwenkbar ist, sowie einen Schwenkmechanismus für die einzelnen Träger (4, 5, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung einer im wesentlichen linearen Bewegung der Geräteeinheit (9) der Hauptträger (4) zm die erste Achse (1) um einen Winkel von 60° schwenkbar ist, und in jeder Grundstellung einen Win­ kel von 30° mit der zur Bewegungsrichtung der Geräteeinheit (9) senkrechten Achse (7) einschließt,
daß der Zwischenträger (5) in den beiden Grundstellungen einen Winkel von 90° mit dem Hauptträger (4) einschließt, daß zwischen dem Abstand HT der ersten und zweiten Schwenkachse (1, 2) und dem Abstand ZT der zweiten und dritten Schwenkachse (2, 3) folgende Beziehung besteht: HT/ZT = (1 - sin 30°)/(1 - cos 30°),und daß der als Zwangsführung ausgebildete Schwenkmechanis­ mus bei einer Schwenkbewegung des Hauptträgers (4) eine um den Faktor 3 größere Schwenkung des Zwischenträgers (5) relativ zum Hauptträger (4) und eine um den Faktor 1 : 1,5 kleinere Drehung des Systemträgers (6) relativ zum Zwischenträger (5) er­ zwingt.

2. Geräteträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkmechanismus zwei über jeweils eine Kette (10, 15) oder einen Zahnriemen verbun­ dene Zahnradpaare (11, 12; 12, 13) aufweist, von denen das eine Paar (11, 12) koaxial zur ersten und zweiten Schwenkachse (1, 2) und das zweite Paar (12, 13) koaxial zur zweiten und dritten Schwenkachse (2, 3) angeordnet ist.

3. Geräteträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Systemträger (6) zum Überführen des Geräteträgers zwischen den beiden Grund­ stellungen ein Griff (16) angebracht ist.

4. Geräteträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor vorgesehen ist, der eines der Zahnräder (11, 12, 13) antreibt.

5. Geräteträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Systemträger (6) ein weiterer Träger (8) frei drehbar angelenkt ist, an dessen freiem Ende die Geräteeinheit (9) befestigt ist.

6. Geräteträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Schwenkbe­ wegung des Hauptträgers (4) dieser eine Nut (18) aufweist, in die ein Zapfen (17) eingreift (oder umgekehrt).

7. Verwendung eines Geräteträgers nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6 zur Überführung eines Augenuntersuchungs- und/oder behandlungsgeräts zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung.

8. Verwendung mehrerer Geräteträger nach einem der An­ sprüche 1 bis 6 zur wahlweisen Überführung einer von meh­ reren Geräteeinheiten (9) in einen Arbeitsraum.