JP2003190183A - 荷重トルクを少なくとも部分的に補償するための装置および方法 - Google Patents
荷重トルクを少なくとも部分的に補償するための装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 荷重トルクを少なくとも部分的に補償するた
めの装置であって、荷重トルクが質量ユニットたとえば
手術用顕微鏡に作用しており、質量ユニットが保持装置
に旋回可能に支承されており、直線的な力を形成するた
めのユニットが設けられており、直線的な力をトルクに
変換する変換ユニットが設けられている形式のものを改
良して、旋回軸線から間隔を有して位置する質量重心を
有する質量ユニット、特に手術用顕微鏡の、旋回軸線を
中心とするほとんど力のいらない運動が得られるものを
提供する。 【解決手段】 変換ユニット７と質量ユニット２との間
でトルクを伝達するための調節可能な連結ユニット８，
９，１０が設けられている。
めの装置であって、荷重トルクが質量ユニットたとえば
手術用顕微鏡に作用しており、質量ユニットが保持装置
に旋回可能に支承されており、直線的な力を形成するた
めのユニットが設けられており、直線的な力をトルクに
変換する変換ユニットが設けられている形式のものを改
良して、旋回軸線から間隔を有して位置する質量重心を
有する質量ユニット、特に手術用顕微鏡の、旋回軸線を
中心とするほとんど力のいらない運動が得られるものを
提供する。 【解決手段】 変換ユニット７と質量ユニット２との間
でトルクを伝達するための調節可能な連結ユニット８，
９，１０が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷重トルクを少な
くとも部分的に補償するための装置であって、荷重トル
クが質量ユニット特に手術用顕微鏡に作用しており、質
量ユニットが保持装置に旋回可能に支承されており、直
線的な力を発生させるためのユニットが設けられてお
り、直線的な力をトルクに変換する変換ユニットが設け
られている形式のものに関する。
くとも部分的に補償するための装置であって、荷重トル
クが質量ユニット特に手術用顕微鏡に作用しており、質
量ユニットが保持装置に旋回可能に支承されており、直
線的な力を発生させるためのユニットが設けられてお
り、直線的な力をトルクに変換する変換ユニットが設け
られている形式のものに関する。
【０００２】また本発明は、荷重トルクを少なくとも部
分的に補償するための装置において、保持装置に旋回可
能に支承された質量ユニットのトルク平衡状態を調節す
る方法に関する。
分的に補償するための装置において、保持装置に旋回可
能に支承された質量ユニットのトルク平衡状態を調節す
る方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】このような装置および方法は、ドイツ連
邦共和国特許出願公開第３４４４３１３号明細書から公
知である。この明細書には手術用顕微鏡のための懸架装
置が記載されており、ここでは直線的なばねによって、
手術用顕微鏡によって生じる荷重トルクのための補償ト
ルクが形成される。この場合直線的なばねは、ケーブル
を介して、旋回軸と相対回動不能に結合されたウォーム
歯車に作用する。ウォーム歯車における調節機構によっ
て、直線的なばねによって発生させられる補償トルクの
振幅と、荷重トルクに関する補償トルクの位相とを調節
することができる。
邦共和国特許出願公開第３４４４３１３号明細書から公
知である。この明細書には手術用顕微鏡のための懸架装
置が記載されており、ここでは直線的なばねによって、
手術用顕微鏡によって生じる荷重トルクのための補償ト
ルクが形成される。この場合直線的なばねは、ケーブル
を介して、旋回軸と相対回動不能に結合されたウォーム
歯車に作用する。ウォーム歯車における調節機構によっ
て、直線的なばねによって発生させられる補償トルクの
振幅と、荷重トルクに関する補償トルクの位相とを調節
することができる。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３１
５１６号明細書から、旋回軸に懸架された手術用顕微鏡
によって発生される荷重トルクを補償するために、調節
ねじによってプレロード（予荷重）のかけられた渦巻ば
ねを設けることが公知である。
５１６号明細書から、旋回軸に懸架された手術用顕微鏡
によって発生される荷重トルクを補償するために、調節
ねじによってプレロード（予荷重）のかけられた渦巻ば
ねを設けることが公知である。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２１
８５７号明細書には、顕微鏡スタンドにおいて拘束力を
提供するためにリンク平行四辺形にガス押圧ばねを設け
ることが公知である。
８５７号明細書には、顕微鏡スタンドにおいて拘束力を
提供するためにリンク平行四辺形にガス押圧ばねを設け
ることが公知である。
【０００６】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４４
４３１３号明細書
４３１３号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３
１５１６号明細書
１５１６号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２
１８５７号明細書
１８５７号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、冒頭で述べたような形式の、荷重トルクを少なく
とも部分的に補償するための装置を改良して、旋回軸線
から間隔を有して位置する質量重心を有する質量ユニッ
ト、特に手術用顕微鏡の、旋回軸線を中心とするほとん
ど力のいらない運動が得られるものを提供することであ
る。
題は、冒頭で述べたような形式の、荷重トルクを少なく
とも部分的に補償するための装置を改良して、旋回軸線
から間隔を有して位置する質量重心を有する質量ユニッ
ト、特に手術用顕微鏡の、旋回軸線を中心とするほとん
ど力のいらない運動が得られるものを提供することであ
る。
【０００８】また本発明の課題は、冒頭で述べたような
形式の、保持装置に旋回可能に支承された質量ユニット
のトルク平衡状態を調節する方法を改良して、旋回軸線
の傍で設けられた質量ユニットに関して力平衡状態を簡
単に調節する方法を提供することである。
形式の、保持装置に旋回可能に支承された質量ユニット
のトルク平衡状態を調節する方法を改良して、旋回軸線
の傍で設けられた質量ユニットに関して力平衡状態を簡
単に調節する方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の本発明の装置によれば、変換ユニットと質量ユニット
との間でトルクを伝達するための調節可能な連結ユニッ
トが設けられている。
の本発明の装置によれば、変換ユニットと質量ユニット
との間でトルクを伝達するための調節可能な連結ユニッ
トが設けられている。
【００１０】またこの課題を解決するための本発明の方
法によれば、直線的な力をトルクに変換するための変換
ユニットから質量ユニットを連結解除し、質量ユニット
が、重量の作用下で安定した平衡状態を占めるように
し、変換ユニットが、直線的な力を発生させるためのユ
ニットの作用下で安定した平衡状態を占めるようにし、
質量ユニットと変換ユニットとの安定した各平衡状態
で、質量ユニットを変換ユニットに連結する。
法によれば、直線的な力をトルクに変換するための変換
ユニットから質量ユニットを連結解除し、質量ユニット
が、重量の作用下で安定した平衡状態を占めるように
し、変換ユニットが、直線的な力を発生させるためのユ
ニットの作用下で安定した平衡状態を占めるようにし、
質量ユニットと変換ユニットとの安定した各平衡状態
で、質量ユニットを変換ユニットに連結する。
【００１１】
【発明の効果】本発明の構成によれば、特に調節可能な
連結ユニットとは、調節可能な形式で、変換ユニットと
質量ユニットとの間でトルク接続を形成するか、もしく
はトルク伝達に関して変換ユニットと質量ユニットとを
互いに分離することのできる連結ユニットと理解され
る。しかもそのような調節可能な連結ユニットは、変換
ユニットと質量ユニットとのトルク伝達を分離する性能
に対して追加的または選択的に、変換ユニットから提供
されるトルクを質量ユニットに伝達することのできる連
結ユニットとして形成することもでき、ここでは連結ユ
ニットによって、提供されるトルクの位相の調節と、質
量ユニットに伝達されるトルクの伝達とを行うことがで
きる。
連結ユニットとは、調節可能な形式で、変換ユニットと
質量ユニットとの間でトルク接続を形成するか、もしく
はトルク伝達に関して変換ユニットと質量ユニットとを
互いに分離することのできる連結ユニットと理解され
る。しかもそのような調節可能な連結ユニットは、変換
ユニットと質量ユニットとのトルク伝達を分離する性能
に対して追加的または選択的に、変換ユニットから提供
されるトルクを質量ユニットに伝達することのできる連
結ユニットとして形成することもでき、ここでは連結ユ
ニットによって、提供されるトルクの位相の調節と、質
量ユニットに伝達されるトルクの伝達とを行うことがで
きる。
【００１２】このようにして、保持装置に旋回可能に支
承された質量ユニットの重心に作用する重量に起因する
荷重トルクに対して、直線的な力を発生させるためのユ
ニットと変換ユニットとによって形成される補償トルク
の正しい位相の自動的な調節を実現する装置が提供され
る。
承された質量ユニットの重心に作用する重量に起因する
荷重トルクに対して、直線的な力を発生させるためのユ
ニットと変換ユニットとによって形成される補償トルク
の正しい位相の自動的な調節を実現する装置が提供され
る。
【００１３】本発明の別の実施形態では、変換ユニット
が、クランク機構として形成されている。このようにし
てトルクへの直線的な力の摩擦の僅かな変換が実現され
る。
が、クランク機構として形成されている。このようにし
てトルクへの直線的な力の摩擦の僅かな変換が実現され
る。
【００１４】本発明の別の実施形態では、変換ユニット
において、直線的な力を発生させるためのユニットと作
用結合されているクランクアームの長さが調節可能であ
る。このようにして直線的な力を発生させるためのユニ
ットによって形成される補償トルクの振幅を、補償され
るべき荷重トルクに適合させることができる。
において、直線的な力を発生させるためのユニットと作
用結合されているクランクアームの長さが調節可能であ
る。このようにして直線的な力を発生させるためのユニ
ットによって形成される補償トルクの振幅を、補償され
るべき荷重トルクに適合させることができる。
【００１５】本発明の別の実施形態では、クランクアー
ムの長さを調節するためにねじ山付スピンドルが設けら
れている。このようにして補償トルクの振幅を正確に調
節することができる。
ムの長さを調節するためにねじ山付スピンドルが設けら
れている。このようにして補償トルクの振幅を正確に調
節することができる。
【００１６】本発明の別の実施形では、調節可能な連結
ユニットが、ウォーム伝動装置を備えている。このよう
にして補償トルクの位相を正確に調節することができ
る。
ユニットが、ウォーム伝動装置を備えている。このよう
にして補償トルクの位相を正確に調節することができ
る。
【００１７】本発明の別の実施形態では、調節可能な連
結ユニットが、係止機構を備えている。このようにして
変換ユニットから質量ユニットに大きなトルクを伝達す
ることができる。
結ユニットが、係止機構を備えている。このようにして
変換ユニットから質量ユニットに大きなトルクを伝達す
ることができる。
【００１８】本発明の別の実施形態では、係止機構が、
係止車を備えており、係止車に、係止ピンを係合させる
ための穴が設けられている。このようにして変換ユニッ
トと質量ユニットとの摩耗の僅かな連結機構が提供され
る。
係止車を備えており、係止車に、係止ピンを係合させる
ための穴が設けられている。このようにして変換ユニッ
トと質量ユニットとの摩耗の僅かな連結機構が提供され
る。
【００１９】本発明の別の実施形態によれば、係止ピン
に保持部材が配設されており、保持部材が、案内溝内を
案内されており、案内溝における保持部材の運動によっ
て、質量ユニットと変換ユニットとが、互いに連結可能
かつ連結解除可能である。このようにして連結ユニット
は、変換ユニットに作用するクランクアームの調節を介
して作動させることができる。
に保持部材が配設されており、保持部材が、案内溝内を
案内されており、案内溝における保持部材の運動によっ
て、質量ユニットと変換ユニットとが、互いに連結可能
かつ連結解除可能である。このようにして連結ユニット
は、変換ユニットに作用するクランクアームの調節を介
して作動させることができる。
【００２０】本発明の別の実施形態では、直線的な力を
発生させるためのユニットが、ガス押圧ばねとして形成
されている。このようにして荷重トルクを少なくとも部
分的に補償するための装置は、僅かな自重で製作するこ
とができ、この補償装置には、補償トルクを発生させる
ために大きな直線的な力が提供される。
発生させるためのユニットが、ガス押圧ばねとして形成
されている。このようにして荷重トルクを少なくとも部
分的に補償するための装置は、僅かな自重で製作するこ
とができ、この補償装置には、補償トルクを発生させる
ために大きな直線的な力が提供される。
【００２１】本発明の方法によれば、保持装置に旋回可
能に支承された手術用顕微鏡のためのトルク補償状態を
迅速に調節することができる。
能に支承された手術用顕微鏡のためのトルク補償状態を
迅速に調節することができる。
【００２２】本発明の別の方法では、質量ユニットと変
換ユニットとを連結したあとで、変換ユニットにおける
クランクアームの長さを調節する。このようにして手術
用顕微鏡における補償トルクと荷重トルクとの精密な調
整が得られる。
換ユニットとを連結したあとで、変換ユニットにおける
クランクアームの長さを調節する。このようにして手術
用顕微鏡における補償トルクと荷重トルクとの精密な調
整が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１に示された、荷重トルクを少
なくとも部分的に補償するための装置１は、手術用顕微
鏡２を備えており、この手術用顕微鏡は、質量ユニット
として、旋回軸線３上で、図示されていないフリーホイ
ール支承ユニットによって支承されている。手術用顕微
鏡２は旋回軸線３の外側に位置する質量重心４を有して
いる。質量重心４の位置は、手術用顕微鏡２の構造によ
って特定される。この位置は、原則として追加装置たと
えば共同観察装置またはカメラなどを接続することによ
って変化する。手術用顕微鏡２の質量重心４に作用する
重量によって、荷重トルクが生じ、この荷重トルクは、
手術用顕微鏡２を安定した平衡姿勢に移動させようとし
ている。この安定した平衡姿勢に、旋回軸線３に対して
垂直に延びる垂線上で旋回軸線３の下方における、手術
用顕微鏡２の質量重心４のある姿勢が相応する。この手
術用顕微鏡２の姿勢では、器具に作用する重量が荷重ト
ルクを生じさせない。
なくとも部分的に補償するための装置１は、手術用顕微
鏡２を備えており、この手術用顕微鏡は、質量ユニット
として、旋回軸線３上で、図示されていないフリーホイ
ール支承ユニットによって支承されている。手術用顕微
鏡２は旋回軸線３の外側に位置する質量重心４を有して
いる。質量重心４の位置は、手術用顕微鏡２の構造によ
って特定される。この位置は、原則として追加装置たと
えば共同観察装置またはカメラなどを接続することによ
って変化する。手術用顕微鏡２の質量重心４に作用する
重量によって、荷重トルクが生じ、この荷重トルクは、
手術用顕微鏡２を安定した平衡姿勢に移動させようとし
ている。この安定した平衡姿勢に、旋回軸線３に対して
垂直に延びる垂線上で旋回軸線３の下方における、手術
用顕微鏡２の質量重心４のある姿勢が相応する。この手
術用顕微鏡２の姿勢では、器具に作用する重量が荷重ト
ルクを生じさせない。
【００２４】この荷重トルクを補償するために、補償装
置１にガス押圧ばね５が設けられている。しかもガス押
圧ばね５の代わりに、ガス引張ばね、コイルばねの構成
をした引張ばねまたは押圧ばね、もしくは直線的な力を
提供するのに適した、別の形式で形成されたエネルギ蓄
え器を同程度に良好に使用することができる。
置１にガス押圧ばね５が設けられている。しかもガス押
圧ばね５の代わりに、ガス引張ばね、コイルばねの構成
をした引張ばねまたは押圧ばね、もしくは直線的な力を
提供するのに適した、別の形式で形成されたエネルギ蓄
え器を同程度に良好に使用することができる。
【００２５】ガス押圧ばね５は、球継手６によって、図
示されていないスタンドに相対回動可能に支承されてい
る。ガス押圧ばね５は、変換ユニット７と結合されてお
り、この変換ユニット７は、ガス押圧ばね５によって発
生される直線的な力を補償トルクに変換する。この補償
トルクによって、手術用顕微鏡２に生じる荷重トルクが
補償される。変換ユニット７は、クランク機構として形
成されている。このクランク機構は、ねじ山付スピンド
ル１１に受容された溝付ブロック１４を備えている。こ
の溝付ブロック１４に、ガス押圧ばね５が接続アーム１
５で係合している。したがってねじ山付スピンドル１１
と溝付ブロック１４とはクランクアームとして作用し、
このクランクアームはガス押圧ばね５の直線的な力の作
用下で、旋回軸線３を中心とした旋回運動を行うように
する。
示されていないスタンドに相対回動可能に支承されてい
る。ガス押圧ばね５は、変換ユニット７と結合されてお
り、この変換ユニット７は、ガス押圧ばね５によって発
生される直線的な力を補償トルクに変換する。この補償
トルクによって、手術用顕微鏡２に生じる荷重トルクが
補償される。変換ユニット７は、クランク機構として形
成されている。このクランク機構は、ねじ山付スピンド
ル１１に受容された溝付ブロック１４を備えている。こ
の溝付ブロック１４に、ガス押圧ばね５が接続アーム１
５で係合している。したがってねじ山付スピンドル１１
と溝付ブロック１４とはクランクアームとして作用し、
このクランクアームはガス押圧ばね５の直線的な力の作
用下で、旋回軸線３を中心とした旋回運動を行うように
する。
【００２６】手術用顕微鏡２にクランクアームを連結す
るために、調節可能な連結ユニットが設けられている。
連結ユニットは係止機構を備えており、この係止機構は
手術用顕微鏡２と相対回動不能に（つまり一緒に回転す
るように）結合された、穴９の設けられた係止車８を備
えている。穴９の１つに係止ピン１０が係止する。係止
ピン１０によって、ガス押圧ばね５によって発生される
補償トルクが変換ユニット７から手術用顕微鏡２に伝達
される。変換ユニット７におけるクランクアームの作用
長さは、ねじ山付スピンドル１１の回動によって調節す
ることができる。このためにねじ山付スピンドル１１は
回転つまみ１２を備えており、この回転つまみ１２を用
いて、ねじ山付スピンドル１１はねじ穴１３内を回動す
ることができる。ねじ穴１３内でのねじ山付スピンドル
１１の回動によって、溝付ブロック１４の位置が変化
し、ひいてはガス押圧ばね５によって接続アーム１５を
介してばね力の作用されるクランクアームの作用長さが
変化する。
るために、調節可能な連結ユニットが設けられている。
連結ユニットは係止機構を備えており、この係止機構は
手術用顕微鏡２と相対回動不能に（つまり一緒に回転す
るように）結合された、穴９の設けられた係止車８を備
えている。穴９の１つに係止ピン１０が係止する。係止
ピン１０によって、ガス押圧ばね５によって発生される
補償トルクが変換ユニット７から手術用顕微鏡２に伝達
される。変換ユニット７におけるクランクアームの作用
長さは、ねじ山付スピンドル１１の回動によって調節す
ることができる。このためにねじ山付スピンドル１１は
回転つまみ１２を備えており、この回転つまみ１２を用
いて、ねじ山付スピンドル１１はねじ穴１３内を回動す
ることができる。ねじ穴１３内でのねじ山付スピンドル
１１の回動によって、溝付ブロック１４の位置が変化
し、ひいてはガス押圧ばね５によって接続アーム１５を
介してばね力の作用されるクランクアームの作用長さが
変化する。
【００２７】係止ピン１０は、保持部材１７に受容され
ており、この保持部材１７はねじ山付スピンドル１１に
関して、溝付ブロック１４における案内溝１６の構造に
よって案内されている。ねじ山付スピンドル１１の回動
によって、溝付ブロック１４は、旋回軸線３に対して垂
直方向で往復移動することができる。溝付ブロック１４
の移動によって、案内溝１６における保持部材の位置が
変化する。溝付ブロック１４の姿勢に応じて、ガス押圧
ばね５で負荷されるクランクアームの作用長さが変化
し、種々異なる補償トルクが生じる。
ており、この保持部材１７はねじ山付スピンドル１１に
関して、溝付ブロック１４における案内溝１６の構造に
よって案内されている。ねじ山付スピンドル１１の回動
によって、溝付ブロック１４は、旋回軸線３に対して垂
直方向で往復移動することができる。溝付ブロック１４
の移動によって、案内溝１６における保持部材の位置が
変化する。溝付ブロック１４の姿勢に応じて、ガス押圧
ばね５で負荷されるクランクアームの作用長さが変化
し、種々異なる補償トルクが生じる。
【００２８】溝付ブロック１４における案内溝１６は、
第１の区分１８と第２の区分１９とを備えており、第１
の区分１８では、案内溝１６は旋回軸線３に対して垂直
に延びている。第２の区分１９では、案内溝１６は、旋
回軸線３に対して角度を有して延びるように形成されて
いる。溝付ブロック１４の移動によって、保持部材１７
は、該保持部材１７に配置された係止ピン１０で、案内
溝１６の前記領域では旋回軸線３の方向で移動される。
これによって係止ピン１０は、係止車８における穴９に
係合されるか、もしくは係止車８から係合解除される。
溝付ブロック１４の移動と、この移動に応じた、係止車
８に設けられた穴（この穴に係止ピン１０が係合状態に
もたらされる）の適当な選択とによって、ガス押圧ばね
５によって発生される補償トルクは、位相と振幅とに関
して、所与の荷重トルクに適合させることができる。
第１の区分１８と第２の区分１９とを備えており、第１
の区分１８では、案内溝１６は旋回軸線３に対して垂直
に延びている。第２の区分１９では、案内溝１６は、旋
回軸線３に対して角度を有して延びるように形成されて
いる。溝付ブロック１４の移動によって、保持部材１７
は、該保持部材１７に配置された係止ピン１０で、案内
溝１６の前記領域では旋回軸線３の方向で移動される。
これによって係止ピン１０は、係止車８における穴９に
係合されるか、もしくは係止車８から係合解除される。
溝付ブロック１４の移動と、この移動に応じた、係止車
８に設けられた穴（この穴に係止ピン１０が係合状態に
もたらされる）の適当な選択とによって、ガス押圧ばね
５によって発生される補償トルクは、位相と振幅とに関
して、所与の荷重トルクに適合させることができる。
【００２９】図２には、手術用顕微鏡２１が側面図で示
されており、この図は、旋回軸線２０の傍で設けられた
（つまり旋回軸線に沿って偏心的に設けられた）手術用
顕微鏡２１における、重心の変位と重心の変位に応じた
荷重トルクの変化との関連性を表すものである。手術用
顕微鏡２１は、位置２２で質量重心を有している。質量
重心に作用する重量は、長さａ１のてこ腕２３を有して
旋回軸線２０に作用し、そこで荷重トルクＭＬ１を生じ
させる。追加装置たとえばビデオカメラ、追加レンズま
たは付属モジュールの取付によって、質量重心は位置２
２から位置２４に変位される。手術用顕微鏡装置の総質
量の変化および質量重心の変位によって、荷重トルク
の、これに対応する変化がもたらされる。
されており、この図は、旋回軸線２０の傍で設けられた
（つまり旋回軸線に沿って偏心的に設けられた）手術用
顕微鏡２１における、重心の変位と重心の変位に応じた
荷重トルクの変化との関連性を表すものである。手術用
顕微鏡２１は、位置２２で質量重心を有している。質量
重心に作用する重量は、長さａ１のてこ腕２３を有して
旋回軸線２０に作用し、そこで荷重トルクＭＬ１を生じ
させる。追加装置たとえばビデオカメラ、追加レンズま
たは付属モジュールの取付によって、質量重心は位置２
２から位置２４に変位される。手術用顕微鏡装置の総質
量の変化および質量重心の変位によって、荷重トルク
の、これに対応する変化がもたらされる。
【００３０】図２の手術用顕微鏡２１では、手術用顕微
鏡装置の荷重トルクＭＬ１にとって、質量重心が位置２
２では； ＭＬ１＝ｍ１ｇａ１ｃｏｓ（α１） が有効であり、ここでは；ｍ１は、位置２２を有する質
量重心の場合の手術用顕微鏡の総質量、ｇは、一定の重
力加速度、ａ１は、旋回軸線２０からの、位置２２を有
する手術用顕微鏡質量重心の間隔、α１は、水平線２５
に対する、質量重心と旋回軸線２０との間の結合線の角
度、である。
鏡装置の荷重トルクＭＬ１にとって、質量重心が位置２
２では； ＭＬ１＝ｍ１ｇａ１ｃｏｓ（α１） が有効であり、ここでは；ｍ１は、位置２２を有する質
量重心の場合の手術用顕微鏡の総質量、ｇは、一定の重
力加速度、ａ１は、旋回軸線２０からの、位置２２を有
する手術用顕微鏡質量重心の間隔、α１は、水平線２５
に対する、質量重心と旋回軸線２０との間の結合線の角
度、である。
【００３１】追加装置の接続によって、手術用顕微鏡の
総質量がｍ１からｍ２に変化される。同時に手術用顕微
鏡の質量重心が位置２２から位置２４に変位される。こ
の場合荷重トルクＭＬ２は； ＭＬ２＝ｍ２ｇａ２ｃｏｓ（α２） を成し、ここでは；ｍ２は、位置２４を有する質量重心
の場合の手術用顕微鏡の総質量、ｇは、一定の重力加速
度、ａ２は、旋回軸線２０からの、位置２４を有する手
術用顕微鏡重量重心の間隔、α２は、水平線２５に対す
る、質量重心と旋回軸線２０との間の結合線の角度、で
ある。
総質量がｍ１からｍ２に変化される。同時に手術用顕微
鏡の質量重心が位置２２から位置２４に変位される。こ
の場合荷重トルクＭＬ２は； ＭＬ２＝ｍ２ｇａ２ｃｏｓ（α２） を成し、ここでは；ｍ２は、位置２４を有する質量重心
の場合の手術用顕微鏡の総質量、ｇは、一定の重力加速
度、ａ２は、旋回軸線２０からの、位置２４を有する手
術用顕微鏡重量重心の間隔、α２は、水平線２５に対す
る、質量重心と旋回軸線２０との間の結合線の角度、で
ある。
【００３２】したがって手術用顕微鏡の総質量の変化お
よび手術用顕微鏡の重心の変位は、一般的に旋回軸線２
０に生じる荷重トルクを変化させる。旋回軸線２０を中
心とする手術用顕微鏡の力のいらない運動を実現するた
めに、補償トルクの位相と振幅との適当な適合が必要で
ある。
よび手術用顕微鏡の重心の変位は、一般的に旋回軸線２
０に生じる荷重トルクを変化させる。旋回軸線２０を中
心とする手術用顕微鏡の力のいらない運動を実現するた
めに、補償トルクの位相と振幅との適当な適合が必要で
ある。
【００３３】図３には、曲線３１で、回転軸線に関する
手術用顕微鏡の角度位置αに関する荷重トルクＭＬの関
係が示されている。この荷重トルクを完全に補償するた
めに、補償トルクＭＫを提供する必要があり、その位相
および振幅は、補償トルクＭ Ｋと荷重トルクＭＬとが互
いに完全に相殺し合うように、荷重トルクＭＬに適合さ
れている。手術用顕微鏡において補償トルクＭＫが曲線
３２に相応する経過を有していると、手術用顕微鏡は、
手術用顕微鏡の受容されている旋回軸線に関してあらゆ
る角度位置において力平衡状態で存在する。したがって
手術用顕微鏡を、この旋回軸線を中心にほとんど力をか
けずに移動させることができる。
手術用顕微鏡の角度位置αに関する荷重トルクＭＬの関
係が示されている。この荷重トルクを完全に補償するた
めに、補償トルクＭＫを提供する必要があり、その位相
および振幅は、補償トルクＭ Ｋと荷重トルクＭＬとが互
いに完全に相殺し合うように、荷重トルクＭＬに適合さ
れている。手術用顕微鏡において補償トルクＭＫが曲線
３２に相応する経過を有していると、手術用顕微鏡は、
手術用顕微鏡の受容されている旋回軸線に関してあらゆ
る角度位置において力平衡状態で存在する。したがって
手術用顕微鏡を、この旋回軸線を中心にほとんど力をか
けずに移動させることができる。
【００３４】以下に、図１に基づいて、荷重トルクＭＬ
が所与されている場合にどのようにして適当な補償トル
クＭＫを調節できるのかを説明する。このためには、ま
ず係止機構の開放によって、手術用顕微鏡２が変換ユニ
ット７およびガス押圧ばね５から連結解除される。その
結果重力の作用下で、手術用顕微鏡２は旋回軸線３を中
心に安定した平衡姿勢に傾動する。この安定した平衡姿
勢では、手術用顕微鏡装置の質量重心４は旋回軸線３に
対して鉛直に延びる位置に存在する。同時にガス押圧ば
ね５によって変換ユニット７は安定した平衡姿勢にもた
らされ、この平衡姿勢では、ガス押圧ばね５のばねアー
ムと、溝付ブロック１４およびねじ山付スピンドル１１
から成る変換ユニット７のクランクアームとは、互いに
平行に方向調整されている。手術用顕微鏡２と、ガス押
圧ばね５に接続された変換ユニット７との、適当に互い
に安定した平衡姿勢で、連結ユニットが閉鎖されると、
手術用顕微鏡２から発生される荷重トルクＭＬと、ガス
押圧ばね５によって発生される補償トルクＭＫとは、互
いに１８０°ずらされた位相を有する。ねじ山付スピン
ドル１１の回動によって、変換ユニット７におけるクラ
ンクアーム７の作用長さを調節して、補償トルクＭＫの
振幅は、荷重トルクＭＬの振幅に適合させることができ
る。その結果、旋回軸線３の傍で受容される手術用顕微
鏡のための完全なトルク補償があらゆる角度位置で得ら
れる。
が所与されている場合にどのようにして適当な補償トル
クＭＫを調節できるのかを説明する。このためには、ま
ず係止機構の開放によって、手術用顕微鏡２が変換ユニ
ット７およびガス押圧ばね５から連結解除される。その
結果重力の作用下で、手術用顕微鏡２は旋回軸線３を中
心に安定した平衡姿勢に傾動する。この安定した平衡姿
勢では、手術用顕微鏡装置の質量重心４は旋回軸線３に
対して鉛直に延びる位置に存在する。同時にガス押圧ば
ね５によって変換ユニット７は安定した平衡姿勢にもた
らされ、この平衡姿勢では、ガス押圧ばね５のばねアー
ムと、溝付ブロック１４およびねじ山付スピンドル１１
から成る変換ユニット７のクランクアームとは、互いに
平行に方向調整されている。手術用顕微鏡２と、ガス押
圧ばね５に接続された変換ユニット７との、適当に互い
に安定した平衡姿勢で、連結ユニットが閉鎖されると、
手術用顕微鏡２から発生される荷重トルクＭＬと、ガス
押圧ばね５によって発生される補償トルクＭＫとは、互
いに１８０°ずらされた位相を有する。ねじ山付スピン
ドル１１の回動によって、変換ユニット７におけるクラ
ンクアーム７の作用長さを調節して、補償トルクＭＫの
振幅は、荷重トルクＭＬの振幅に適合させることができ
る。その結果、旋回軸線３の傍で受容される手術用顕微
鏡のための完全なトルク補償があらゆる角度位置で得ら
れる。
【００３５】図４には、図１の補償装置に対する選択的
な実施例である、荷重トルクを少なくとも部分的に補償
するための装置４０が示されている。補償装置４０は、
手術用顕微鏡４１を備えており、この手術用顕微鏡４１
は、質量ユニットとして、旋回軸線４２上で図示されて
いないフリーホイール支承ユニットによって支承されて
いる。手術用顕微鏡４１は、姿勢Ａにおいて、旋回軸線
４２の外側で位置４３に存在する質量重心を有してい
る。図１の補償装置１のように、図４の補償装置４０で
も、質量重心の位置は、手術用顕微鏡４１の構造によっ
て特定される。手術用顕微鏡４１の質量重心に作用する
重量によって、荷重トルクが生じ、この荷重トルクは、
手術用顕微鏡４１を姿勢Ａから安定した平衡姿勢に移動
させようとする。この安定した平衡姿勢に、旋回軸線４
２に対して垂直に延びる垂線上で回転軸線４２の下方に
おける、質量重心の位置４３′を有する手術用顕微鏡の
姿勢Ａ′が相応する。この手術用顕微鏡４１の姿勢で
は、手術用顕微鏡装置に作用する重量が荷重トルクを生
じさせない。
な実施例である、荷重トルクを少なくとも部分的に補償
するための装置４０が示されている。補償装置４０は、
手術用顕微鏡４１を備えており、この手術用顕微鏡４１
は、質量ユニットとして、旋回軸線４２上で図示されて
いないフリーホイール支承ユニットによって支承されて
いる。手術用顕微鏡４１は、姿勢Ａにおいて、旋回軸線
４２の外側で位置４３に存在する質量重心を有してい
る。図１の補償装置１のように、図４の補償装置４０で
も、質量重心の位置は、手術用顕微鏡４１の構造によっ
て特定される。手術用顕微鏡４１の質量重心に作用する
重量によって、荷重トルクが生じ、この荷重トルクは、
手術用顕微鏡４１を姿勢Ａから安定した平衡姿勢に移動
させようとする。この安定した平衡姿勢に、旋回軸線４
２に対して垂直に延びる垂線上で回転軸線４２の下方に
おける、質量重心の位置４３′を有する手術用顕微鏡の
姿勢Ａ′が相応する。この手術用顕微鏡４１の姿勢で
は、手術用顕微鏡装置に作用する重量が荷重トルクを生
じさせない。
【００３６】この荷重トルクを補償するために、補償装
置４０にガス押圧ばね４４が設けられており、しかもこ
のガス押圧ばね４４は、ガス引張ばね、コイルばねの構
成をした引張ばねまたは押圧ばね、もしくは直線的な力
を提供するのに適した適当な別の形式のエネルギ蓄え器
としても同程度に良好に形成することができる。
置４０にガス押圧ばね４４が設けられており、しかもこ
のガス押圧ばね４４は、ガス引張ばね、コイルばねの構
成をした引張ばねまたは押圧ばね、もしくは直線的な力
を提供するのに適した適当な別の形式のエネルギ蓄え器
としても同程度に良好に形成することができる。
【００３７】ガス押圧ばね４４は、球継手４５によっ
て、図示されていないスタンドに相対回動可能に支承さ
れている。このガス押圧ばね４４は、クランク機構とし
て形成された変換ユニット４６と結合されており、この
変換ユニット４６はガス押圧ばね４４によって発生され
る直線的な力を補償トルクに変換する。図１の変換ユニ
ット７のように、このクランク機構はねじ山付スピンド
ル４８を有するクランクブロック４７を備えており、こ
のねじ山付スピンドル４８はクランクブロック４７にお
けるねじ山４９内を案内されている。クランクブロック
４７に、ガス押圧ばね４４が接続アーム５０で係合して
いる。ねじ山付スピンドル４８は、回転つまみを備えて
いて、かつ支承位置５１で受容部５２に回動可能に支承
されている。
て、図示されていないスタンドに相対回動可能に支承さ
れている。このガス押圧ばね４４は、クランク機構とし
て形成された変換ユニット４６と結合されており、この
変換ユニット４６はガス押圧ばね４４によって発生され
る直線的な力を補償トルクに変換する。図１の変換ユニ
ット７のように、このクランク機構はねじ山付スピンド
ル４８を有するクランクブロック４７を備えており、こ
のねじ山付スピンドル４８はクランクブロック４７にお
けるねじ山４９内を案内されている。クランクブロック
４７に、ガス押圧ばね４４が接続アーム５０で係合して
いる。ねじ山付スピンドル４８は、回転つまみを備えて
いて、かつ支承位置５１で受容部５２に回動可能に支承
されている。
【００３８】ねじ山付スピンドル４８およびクランクブ
ロック４７はクランクアームとして作用し、このクラン
クアームは、ガス押圧ばね４４の直線的な力の作用下
で、旋回軸線４２を中心に旋回運動を行うようになって
いる。ねじ山付スピンドル４８の回動によって、クラン
クアームの長さは調節することができる。
ロック４７はクランクアームとして作用し、このクラン
クアームは、ガス押圧ばね４４の直線的な力の作用下
で、旋回軸線４２を中心に旋回運動を行うようになって
いる。ねじ山付スピンドル４８の回動によって、クラン
クアームの長さは調節することができる。
【００３９】変換ユニットによって提供される補償トル
クは、ウォーム伝動装置の構成をして調節可能な連結ユ
ニットを介して手術用顕微鏡４１に伝達され、これによ
って手術用顕微鏡に生じる荷重トルクを補償することが
できる。このために受容部分５２における別の支承位置
５３にウォーム５４が受容されており、このウォーム５
４は回転つまみ５５を介して回動することができる。こ
のウォーム５４はウォーム歯環５６に係合しており、こ
のウォーム歯環５６は手術用顕微鏡４１と相対回動不能
に結合された接続車５７に設けられている。この接続車
５７は、ねじ山スピンドル４８を備えたクランクブロッ
ク４７とガス押圧ばね４４とによって発生される補償ト
ルクを手術用顕微鏡４１に伝達する。ウォーム５４の回
動によって、手術用顕微鏡４１は旋回軸線４２を中心に
傾動することができる。これによって補償トルクの位相
を、手術用顕微鏡４１にかかる荷重トルクに正確に調節
することができる。
クは、ウォーム伝動装置の構成をして調節可能な連結ユ
ニットを介して手術用顕微鏡４１に伝達され、これによ
って手術用顕微鏡に生じる荷重トルクを補償することが
できる。このために受容部分５２における別の支承位置
５３にウォーム５４が受容されており、このウォーム５
４は回転つまみ５５を介して回動することができる。こ
のウォーム５４はウォーム歯環５６に係合しており、こ
のウォーム歯環５６は手術用顕微鏡４１と相対回動不能
に結合された接続車５７に設けられている。この接続車
５７は、ねじ山スピンドル４８を備えたクランクブロッ
ク４７とガス押圧ばね４４とによって発生される補償ト
ルクを手術用顕微鏡４１に伝達する。ウォーム５４の回
動によって、手術用顕微鏡４１は旋回軸線４２を中心に
傾動することができる。これによって補償トルクの位相
を、手術用顕微鏡４１にかかる荷重トルクに正確に調節
することができる。
【図１】荷重トルクを少なくとも部分的に補償するため
の装置の１実施例を示す斜視図である。
の装置の１実施例を示す斜視図である。
【図２】旋回軸線の傍で受容された手術用顕微鏡を示す
側面図である。
側面図である。
【図３】荷重トルクと、トルク補償のための補償トルク
との位相を示す図である。
との位相を示す図である。
【図４】荷重トルクを少なくとも部分的に補償するため
の装置の別の１実施例を示す斜視図である。
の装置の別の１実施例を示す斜視図である。
１ 補償装置、 ２ 手術用顕微鏡、 ３ 旋回軸線、
４ 質量重心、 ５ガス押圧ばね、 ６ 球継手、
７ 変換装置、 ８ 係止車、 ９ 穴、１０ 係止ピ
ン、 １１ ねじ山付スピンドル、 １２ 回転つま
み、 １３ねじ穴、 １４ 溝付ブロック、 １５ 接
続アーム、 １６ 案内溝、 １７保持部材、 １８
第１の区分、 １９ 第２の区分、 ２０ 旋回軸線、
２１ 手術用顕微鏡、 ２２ 位置、 ２３ てこ腕、
２４ 位置、 ２５水平線、 ３１ 曲線、 ３２
曲線、 ４０ 補償装置、 ４１ 手術用顕微鏡、 ４
２ 旋回軸、 ４３ 位置、 ４４ ガス押圧ばね、
４５ 球継手、４６ 変換ユニット、 ４７ クランク
ブロック、 ４８ ねじ山付スピンドル、 ４９ ねじ
山、 ５０ 接続アーム、 ５１ 支承位置、 ５２
受容部、 ５３ 支承位置、 ５４ ウォーム、 ５５
回転つまみ、 ５６ ウォーム歯環、 ５７ 接続車
４ 質量重心、 ５ガス押圧ばね、 ６ 球継手、
７ 変換装置、 ８ 係止車、 ９ 穴、１０ 係止ピ
ン、 １１ ねじ山付スピンドル、 １２ 回転つま
み、 １３ねじ穴、 １４ 溝付ブロック、 １５ 接
続アーム、 １６ 案内溝、 １７保持部材、 １８
第１の区分、 １９ 第２の区分、 ２０ 旋回軸線、
２１ 手術用顕微鏡、 ２２ 位置、 ２３ てこ腕、
２４ 位置、 ２５水平線、 ３１ 曲線、 ３２
曲線、 ４０ 補償装置、 ４１ 手術用顕微鏡、 ４
２ 旋回軸、 ４３ 位置、 ４４ ガス押圧ばね、
４５ 球継手、４６ 変換ユニット、 ４７ クランク
ブロック、 ４８ ねじ山付スピンドル、 ４９ ねじ
山、 ５０ 接続アーム、 ５１ 支承位置、 ５２
受容部、 ５３ 支承位置、 ５４ ウォーム、 ５５
回転つまみ、 ５６ ウォーム歯環、 ５７ 接続車
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 フリッツ ツィンマーマン
ドイツ連邦共和国 エシンゲン アムゼル
ヴェーク ４
(72)発明者 ヴォルフガング シュトラウス
ドイツ連邦共和国 シュタイク タールシ
ュトラーセ 11
Ｆターム(参考） 2H052 AD04 AD31
3J105 AA02 AA07 AB22 AC10 BB52
DA15 DA32 DA50
Claims (11)
- 【請求項１】 荷重トルクを少なくとも部分的に補償す
るための装置であって、該荷重トルクが質量ユニットた
とえば手術用顕微鏡に作用しており、該質量ユニットが
保持装置に旋回可能に支承されており、 直線的な力を発生させるためのユニットが設けられてお
り、 直線的な力をトルクに変換する変換ユニットが設けられ
ている形式のものにおいて、 変換ユニット（７，４６）と質量ユニット（２，４１）
との間でトルクを伝達するための調節可能な連結ユニッ
ト（８，９，１０，５４，５５，５６）が設けられてい
ることを特徴とする、荷重トルクを少なくとも部分的に
補償するための装置。 - 【請求項２】 変換ユニット（７，４６）が、クランク
機構として形成されている、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 変換ユニット（７，４６）において、直
線的な力を発生させるためのユニット（５，４４）と作
用結合されているクランクアームの長さ（ｂ，ｂ′）が
調節可能である、請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 クランクアームの長さを調節するために
ねじ山付スピンドル（１１，４８）が設けられている、
請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 調節可能な連結ユニット（５４，５５，
５６）が、ウォーム伝動装置を備えている、請求項１か
ら４までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項６】 調節可能な連結ユニット（８，９，１
０）が、係止機構を備えている、請求項１から４までの
いずれか１項記載の装置。 - 【請求項７】 係止機構が、係止車（８）を備えてお
り、該係止車（８）に、係止ピン（１０）を係合させる
ための穴（９）が設けられている、請求項６記載の装
置。 - 【請求項８】 係止ピン（１０）に保持部材（１７）が
配設されており、該保持部材（１７）が、案内溝（１
６）内を案内されており、該案内溝（１６）における保
持部材（１７）の移動によって、質量ユニット（２）と
変換ユニット（７）とが、互いに連結可能かつ連結解除
可能である、請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 直線的な力を発生させるためのユニット
が、ガス押圧ばね（５）またはガス引張ばねとして形成
されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の
装置。 - 【請求項１０】 保持装置に旋回可能に支承された質量
ユニットのトルク平衡状態を調節する方法において、
（イ）直線的な力をトルクに変換するための変換ユニッ
ト（７）から質量ユニット（２）を連結解除し、（ロ）
質量ユニット（２）が、重量の作用下で安定した平衡状
態を占めるようにし、（ハ）変換ユニット（７）が、直
線的な力（５）を発生させるためのユニットの作用下で
安定した平衡状態を占めるようにし、（ニ）質量ユニッ
トと変換ユニットとの安定した各平衡状態で、質量ユニ
ット（２）を変換ユニット（７）に連結することを特徴
とする、保持装置に旋回可能に支承された質量ユニット
のトルク平衡状態を調節する方法。 - 【請求項１１】 質量ユニット（２）と変換ユニット
（７）とを連結したあとで、変換ユニット（７）におけ
るクランクアームの長さを調節する、請求項１０記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10156318A DE10156318A1 (de) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Vorrichtung und Verfahren für wenigstens teilweisen Ausgleich eines Last-Drehmoments |
| DE10156318.3 | 2001-11-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003190183A true JP2003190183A (ja) | 2003-07-08 |
| JP4307051B2 JP4307051B2 (ja) | 2009-08-05 |
Family
ID=7705984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002334294A Expired - Lifetime JP4307051B2 (ja) | 2001-11-19 | 2002-11-18 | 荷重トルクを少なくとも部分的に補償するための装置および方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7641155B2 (ja) |
| EP (1) | EP1312850B1 (ja) |
| JP (1) | JP4307051B2 (ja) |
| DE (2) | DE10156318A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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