JPH11153293A - 重量つり合いのためのエネルギー蓄積部を有するスタンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動自在に配設する機器のスタンドの重量の
つり合いを改善する。 【解決手段】 第１のスタンド部分（７）と、第１のス
タンド部分（７）に対して装着されて、旋回軸（Ａ２）
に対して旋回自在である旋回アーム（９）を含み、第１
のスタンド部分（７）に対して移動自在である第２のス
タンド部分（９，１１）とを有する、移動自在に配設す
べき機器（３）のスタンドにおいて、スタンドアーム
（９）の固定作用点（４７）に、第１のスタンド部分
（７）にあるエネルギー蓄積部（４５）の支承点（４
９）に向かう力を加えるエネルギー蓄積部（４５）が設
けられている。旋回軸（Ａ２）と支承点（４９）は垂直
平面を規定し、スタンドアーム（９）が旋回するとき、
支承点（４９）は第１のスタンド部分（７）に対して空
間的に固定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動自在に配設す
る機器のスタンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のスタンドはドイツ特許第３７３
９０８０Ａ１号から知られている。この周知のスタンド
は、スタンドの旋回アームに装着された有効荷重の回転
モーメントを補正すべきエネルギー蓄積部を有する。こ
の場合、エネルギー蓄積部は旋回アームの作用点に装着
されたロープを含み、ロープは旋回軸の上に配置された
方向転換ローラにより引張りばねの方へ方向転換され
る。これにより、エネルギー蓄積部は旋回アームの作用
点に、方向転換ローラの周面の、作用点から来る直線状
のロープ部分が方向転換ローラの周面と接触する点に向
かう力を加える。

【０００３】支承点と呼ばれるこの接触点は、方向転換
ローラの周面における旋回アームの旋回位置に従って変
動する。これは、方向転換ローラの直径が零ではないか
らである。この構成では、スタンドでごく大まかな、精
密とはいえない重量つり合いを得ることしかできない。
このようなスタンドの理論は、Ｈ．Ｈｉｌｐｅｒｔの論
文「Ｇｅｗｉｃｈｔｓａｕｓｇｌｅｉｃｈ ａｎ ｆｅ
ｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｎ Ｇｅｒａｔｅｎ」（Ｆ
ＥＩＮＧＥＲＡＴＥＴＥＣＨＮＩＫ、第１４巻、２／１
９６５号）の中にも記載されている（６３ページの図７
を参照）。Ｈ．Ｈｉｌｐｅｒｔのこの論文の６３ページ
の左コラム、第１段落には、周知のスタンドの場合、方
向転換ローラの湾曲が有限であるために、すなわち、旋
回アームが旋回するときの支承点の摺動又は付加的なロ
ープの繰り出しや巻き取りによって、大まかな重量つり
合いしか実行できないことが明示されている。そこで、
旋回軸からの荷重距離ｌで旋回アームに作用する重量Ｇ
は、 ｃ′・ｒ′・Ｌ＝Ｇ・ｌ の条件が満たされたときに等化される。尚、式中、ｃ′
は重量つり合いばねのばね定数、ｒ′は旋回軸から方向
転換手段への垂直方向距離、Ｌは旋回軸から重量つり合
い力の作用点までの距離である。

【０００４】上記の条件は、方向転換が点状であると想
定した場合、すなわち、方向転換半径が零に等しい場合
にのみ正確な重量つり合いをもたらす。この事実は、
Ｈ．Ｈｉｌｐｅｒｔの論文の６３ページの左コラム、第
１段落にも明示されている。ドイツ特許第２２１５７１
Ａ１号からも、この種のスタンドが知られており、この
スタンドはＨ．Ｈｉｌｐｅｒｔの論文の原理に従って構
成されている。しかし、このスタンドにおいても、引張
りばねを旋回アームと連結するロープの方向を転換する
方向転換要素は湾曲が有限である傾斜面から形成されて
いるので、支承点は旋回アームのその都度の位置に従っ
て変動する。

【０００５】もう１つのこの種のスタンドは米国特許第
５，３２０，３１５号から知られており、第１のスタン
ドアームと、第１のスタンドアームに対して回転自在で
ある第２のスタンドアームとを含む。この周知のスタン
ドの場合、輪状のけん引ロープ又はエンドレスベルトが
第１のスタンドアームに対して回転自在である第１の方
向転換ローラと、第２のスタンドアームと回転しないよ
うに結合された第２の方向転換ローラとに掛け回されて
いる。この構成により、第１のスタンドアームの動きを
第２のスタンドアームの動きと結び付けることができ
る。このスタンドでは、第１の方向転換ローラはスタン
ドの台座部分に対してねじれることのないように固定さ
れているので、第１のスタンドアームが旋回するとき、
第２のスタンドアームは、スタンドの台座部分に対する
第２のスタンドアームの向きが一定のままであるように
動く。

【０００６】世界特許第８８／０９１５１号からもこの
種のスタンドが知られている。このスタンドにおいて
は、スタンドアームの動きをつり合いおもりの動きと結
び付けるために、エンドレス歯付きベルトとして構成さ
れた複数の輪状けん引ロープを順次切替える。そのた
め、どのような位置にあっても、このスタンドはつり合
った状態になる。しかしながら、ロープやベルト又は歯
付きベルトには延性があるため、第１のスタンドアーム
と第２のスタンドアームの動きを連結する際にすべりと
遅れが発生する。

【０００７】さらに別のこの種のスタンドは欧州特許第
０４３３４２６Ｂ１号から知られている。このスタンド
は手術用顕微鏡を支持するもので、スタンドの保持アー
ムと手術用顕微鏡との間に、手術用顕微鏡を保持アーム
に対して調整自在にする調整装置が配置されている。こ
の構成により、スタンド／手術用顕微鏡システムのつり
合いを保つために、手術用顕微鏡の重心をスタンドに対
して摺動させることができる。従って、このようなスタ
ンドでは、重量のつり合いが成立する。すなわち、スタ
ンドはその回転軸及び旋回軸に関してつり合いを保って
おり、各々の時点で動くスタンドの構成要素と、スタン
ドから懸架されている機器の重量のつり合いは、機器が
動くときに、動いている機器の慣性のみを克服すれば良
く、重力を制圧する必要はないように保たれる。

【０００８】欧州特許第０４３３４２６Ｂ１号から知ら
れているこのスタンドの場合、調整装置は、２つの互い
に直交する方向に摺動自在である直線キャリッジを含
む。直線キャリッジは、その調整範囲を限定するフレー
ムに配設されている。従って、この調整装置は比較的大
型で、重い。機器は必ず調整装置と共に動くので、かさ
の大きな調整装置は機器の運動能力を制限し、また、調
整装置の大きな質量は機器の動きの慣性を増大させ、ス
タンドのつり合いを保つことを難しくしてしまうおそれ
がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冒頭
に述べた種類のスタンドの重量のつり合いをさらに改善
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１のスタン
ド部分と、第１のスタンド部分に装着されて、旋回軸に
対して旋回自在である旋回アームを有し、第１のスタン
ド部分に対して移動自在である第２のスタンド部分と、
旋回アームの固定作用点に、第１のスタンド部分の支承
点に向かう力を加えるエネルギー蓄積部とを含む移動自
在に配設すべき機器のスタンドであって、旋回軸と支承
点が垂直平面を構成し、スタンドアームが旋回すると
き、支承点は第１のスタンド部分に対して空間的に固定
されていることを特徴とする。旋回アームの固定作用点
において旋回軸と支承点が垂直平面を規定し且つ旋回ア
ームの旋回時に支承点が第１のスタンド部分に対して空
間的に固定していると、従来の技術によるスタンドに付
随する、方向転換ローラの直径が有限であるために起こ
る誤りは取り除かれ、その結果、実質的に精密な重量の
つり合いが可能になる。

【００１１】エネルギー蓄積部は、引張りばねとして構
成される圧縮ばねを含んでいると有利である。これによ
り、エネルギー蓄積部が破壊されても、旋回アームの下
降運動の制御がきかなくなるということはありえない。
別の有利な実施態様においては、エネルギー蓄積部は作
用点に装着されたロープを介して旋回アームに作用し、
ロープを作用点へ方向転換されるロープローラは、ロー
プローラの外周面に位置する支承点に対して旋回自在に
支承されている。これにより、重量の面でのロープの利
点及びロープを摩擦少なくローラで方向転換する構成を
ほぼ空間的に固定されている支承点及び全く正確な重量
のつり合いという長所と組合わせることができる。エネ
ルギー蓄積部を第１のスタンド部分に収納すれば、エネ
ルギー蓄積部を特にスペースを節約して、スタンドの操
作性又は調整能力をそこなうことなく装着できる。

【００１２】別の実施態様においては、エネルギー蓄積
部は、第１のスタンド部分に対して固定されたリング状
ストッパと、ロープと接続された摺動自在のピストンと
の間に支えられた圧縮ばねを含む。この構成により、エ
ネルギー蓄積部のために適切な圧縮ばねの大部分を利用
することができる。旋回軸と直交する旋回アームの長手
方向溝に沿って摺動自在であるすべり部材に作用点を配
置すると、スタンドにより支持すべき機器の重量が変化
した場合でも、すべり部材を簡単に摺動させるだけで、
重量のつり合いを再びとり戻すことができる。

【００１３】その目的のためには、旋回軸に対して垂直
な回転軸のまわりを回転自在である螺旋溝にすべり部材
を係合させると特に有利である。螺旋溝を回転させるこ
とにより、すべり部材はその長手方向溝に沿って摺動
し、それに伴って作用点が変化する。螺旋溝をアルキメ
デスの螺旋として構成すると、作用点の摺動は螺旋溝が
回転する回転角に常に比例する。

【００１４】さらに別の、非常に頑丈な実施態様におい
ては、エネルギー蓄積部は引張り棒を介して作用点に作
用を及ぼす。エネルギー蓄積部が支承点を含む回転軸に
対して回転自在となるように第１のスタンド部分に装着
されたシリンダ／ピストン構造を含んでいると、第１の
スタンド部分に対して固定された支承点の位置を正確に
且つ十分に遊びなく実現することができる。利用できる
圧縮ばねは多数あるが、シリンダ／ピストン構造の中で
圧縮ばねは引張り棒と結合するピストンと中空シリンダ
の内面との間に支えられている。シリンダ／ピストン構
造を旋回アームの側方に配置し且つ引張り棒のピストン
側とは反対の側の端部を横棒を介して作用点に装着すれ
ば、旋回アームの旋回範囲はエネルギー蓄積部によって
制限されなくなる。

【００１５】本発明の別の面によれば、本発明の基礎を
成す課題は請求項１３の特徴によっても解決される。す
なわち、旋回軸に対して旋回自在である第１のスタンド
アームと、その第１のスタンドアームに、旋回軸と平行
である他の回転軸に対して旋回自在であるように支承さ
れた第２のスタンドアームと、第１のスタンドアームに
対して旋回転軸に対して回転自在である第１の方向転換
ローラと、第２のスタンドアームと回転しないように結
合された第２の方向転換ローラとの周囲に掛け回された
輪状のけん引ロープとを有するスタンドにおいて、輪状
のけん引ロープは方向転換ローラの間に棒状部分を有す
ることを特徴とする。

【００１６】この請求項１３の特徴によれば、冒頭に述
べた種類のスタンドの第１のスタンドアームと第２のス
タンドアームの動きはより正確に、直接に反応し合う形
で結合されることになり、そのような動きの結合に基づ
く重量のつり合いが改善される。この場合、本発明によ
れば、輪状のけん引ロープのうち、方向転換ローラと直
接に接触する部分のみを柔軟なロープとして形成すれば
良いので、従来の技術に付随して起きていたヒステリシ
ス状のロープ延伸の影響はほぼ除去される。請求項１３
の特徴により、上記のようにしなければロープの延びの
問題を軽減するために必要であった輪状のけん引ロープ
の非常に強い張りを緩和することができ、その結果、ロ
ープの断裂の危険は少なくなり、方向転換ローラの支承
部の負担は軽減される。

【００１７】２つの方向転換ローラの直径が同一であれ
ば、スタンドの台座部分に対する第１のスタンドアーム
の動きは同じ大きさで第２のスタンドアームの動きに変
換される。これにより、スタンドの台座部分に対して固
定されている第１の方向転換ローラに対して、第１のス
タンドアームが旋回するときでも、スタンドの台座部分
に関する第２の方向転換ローラの、従って、第２のスタ
ンドアームのアライメント状態を不変に保つことができ
る。

【００１８】有利な実施態様の場合、剛性の棒状部分の
間に位置する柔軟なロープ部分の長さは、スタンドアー
ムの旋回範囲を限定する。この構成により、残留ロープ
延伸効果をもたらす柔軟なロープ部分はできる限り短く
なる。棒状部分を同軸ねじ結合部を介して柔軟なロープ
部分と結合すると、柔軟なロープ部分の応力を特に容易
に調整することができる。この場合、棒状部分が両端に
そのようなねじ結合部を有し且つそれら２つのねじ結合
部の回転方向が逆であると、適切なほうの棒状部分を単
純に回転させるだけで、輪状のけん引ロープを張ること
ができる。

【００１９】本発明のさらに別の面によれば、本発明の
基礎を成す課題は請求項１９の特徴によっても解決され
る。すなわち、保持アームと、保持アームに装着された
調整装置とを有し、この調整装置に機器を配設でき、保
持アームに対して機器を調整することができる移動自在
に懸架すべき機器のスタンドにおいて、調整装置は直線
キャリッジ／旋回装置であることを特徴とする。このよ
うに、調整装置を直線キャリッジ／旋回装置として構成
することにより、調整装置を、たとえば、調整範囲を限
定するフレームなしで、より小型に構成でき、それに伴
って、スタンド全体をより軽量に構成できるので、スタ
ンドのつり合い、従って、重量のつり合いをとるのが容
易になる。直線キャリッジ／旋回装置はベース部分と、
ベース部分に沿ってねじ付きスピンドルによって摺動自
在である直線キャリッジと、直線キャリッジに配設さ
れ、直線キャリッジに対して旋回軸に対して旋回自在で
あり且つ機器を固定することができる旋回要素とを有し
ていると有利である。

【００２０】有利な実施態様においては、ねじ付きスピ
ンドルの回転軸は旋回要素の旋回軸と直交する。この構
成により、直線キャリッジ／旋回装置の調整の運動機構
はスタンドのユーザに特にわかりやすくなる。直線キャ
リッジ／旋回装置をスタンドの回転軸に対して回転自在
であるように保持アームに配置し且つ旋回軸がこの回転
軸と平行であれば、直線キャリッジ／旋回装置により、
機器の重心をスタンドの回転軸に特に急速に、適正に移
動させることができる。

【００２１】別の有利な実施態様では、旋回要素はウォ
ーム歯車装置を介して旋回自在であり、ユーザはこのウ
ォーム歯車装置を回転つまみを介して手動操作で操作す
ることができる。この構成により、スタンドの使用時
に、重量つり合いを保つという目的で旋回要素を旋回さ
せるべき方向を直接に回転つまみで、旋回要素に固定さ
れた機器において発生する回転モーメントによって感知
することができる。

【００２２】本発明のさらに別の面によれば、本発明の
基礎を成す課題は請求項２５の特徴によっても解決され
る。すなわち、第１のスタンド部分と、第１のスタンド
部分に装着されて、旋回軸に対して旋回自在である旋回
アームを有し、第１のスタンド部分に対して移動自在で
ある第２のスタンド部分であって、旋回アームの、旋回
軸から荷重距離ｌに配設される重量荷重Ｇに相当する回
転モーメントが旋回アームに作用するような第２のスタ
ンド部分と、旋回軸の、旋回軸から距離Ｌをおいた位置
に配置された作用点に重量つり合い力を加えるために、
ばね定数ｃを有する重量つり合いばねと、旋回軸から垂
直方向距離ｒをおいた位置に配置され、方向転換半径が
有限である方向転換手段とを有する、重量荷重Ｇをつり
合わせるためのエネルギー蓄積部とを有する移動自在に
配置すべき機器のスタンドにおいて、旋回アームの広い
旋回範囲の中で有限の方向転換半径によって発生する重
量つり合い誤差を最小にするために、ばね定数ｃ及び／
又は垂直方向距離ｒは各々の理論上の重量つり合い目標
値より小さく、その結果、 ｃ・ｒ＜（Ｇ・ｌ）／Ｌ であることを特徴とする。

【００２３】本発明に従って、ばね定数及び／又は垂直
方向距離をその各々の理論上の無補正値と比べて減少さ
せることにより、方向転換半径が有限であるために起こ
る重量つり合いの誤りを広い旋回範囲にわたって最小に
することができる。出願人の実験によれば、ばね定数ｃ
及び垂直方向距離ｒの値を適切に設定すると、重量つり
合いの誤りを４０°の旋回範囲で１％未満に保持でき、
一方、無補正垂直方向距離ｒ′及び無補正ばね定数ｃ′
における誤りは所定の４０°の旋回範囲でマイナス４％
（旋回アームに対する回転モーメントは補償不足であ
る）からプラス７％（旋回アームに対する回転モーメン
トは補償過剰である）であることがわかっている。重量
つり合いばねが引張りばねとして形成された圧縮ばねで
あれば、重量つり合いばねが破断しても、旋回アームの
下降運動の制御がきかなくなることはありえない。

【００２４】一実施態様では、方向転換手段はロープロ
ーラを含み、このロープローラに掛け回されたけん引ロ
ープは重量つり合い力を重量つり合いばねから旋回アー
ムに伝達する。この実施形態は重量つり合いの誤りを補
正する手段を特に摩擦の少ない方向転換手段と組合わせ
たものである。けん引ロープが重量つり合いばねとロー
プローラとの間に垂直のけん引ロープ部分を含み、その
垂直のけん引ロープ部分により規定されるロープローラ
の垂直接線が旋回軸と交わるようにすれば、方向転換ロ
ーラは旋回軸と、重量つり合い力の方向とに関して、ば
ね定数及び／又は垂直方向距離を減少させることにより
誤り補正を特に有効にするような態様で配置されること
になる。この場合、方向転換手段が旋回軸から等しい垂
直方向距離ｒをおいて配置された別のロープローラを含
んでいると、旋回アームを垂直位置を越えて２つの方向
へ旋回させることができる。

【００２５】出願人の実験によれば、垂直方向距離ｒと
その無補正値ｒ′との差をロープローラの半径に比例さ
せて、特に好都合な誤り補正を行うことができる。垂直
方向距離ｒとその無補正値ｒ′との差がロープローラの
半径の０．３５から０．４５倍、好ましくは０．４倍で
あり且つばね定数ｃは無補正ばね定数ｃ′の０．７５か
ら０．８５倍、好ましくは０．８倍であると、特に好都
合であることがわかっている。以下に説明するスタンド
は、重量つり合いに関して、全体として有利な本発明の
実施形態である。エネルギー蓄積部構造と、このスタン
ドのその他の構成要素、特につり合いおもり、継手の平
行四辺形、ロープの平行四辺形直線キャリッジ／旋回装
置などとの協働が本発明の特に有利な面である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、実施形態及び添付の図面に
基づいて本発明を説明する。図１は、本発明によるスタ
ンドの一実施形態を概略的に示す側面図である。図中符
号１で示すスタンドは、機器として、自在に動くことが
できるべきである手術用顕微鏡３を支持している。スタ
ンド１は、ローラ４により摺動自在である底部５に垂直
回転軸Ａ１に対して回転自在に支承されている台座部分
７を含む。この台座部分７に装着された旋回アーム９
は、図１の図面の平面に対し垂直である旋回軸Ａ２のま
わりに旋回自在である。旋回アーム９の上端部には支持
アーム１１が装着されており、支持アーム１１は旋回ア
ーム９に対して、旋回軸Ａ２と平行である回転軸Ａ３に
対して旋回自在である。支持アーム１１の機器側端部に
は、結合部材２２が後述するように常にそのアライメン
ト状態を維持するように、結合部材２２が回転軸Ａ３と
平行である回転軸Ａ３′に装着されている。さらに、結
合部材２２と機器アーム１３との間に配置された一軸回
転継手２４は、機器アーム１３を回転軸Ａ６に対して回
転させる。

【００２７】機器アーム１３の機器側端部には、保持ア
ーム１５が回転軸Ａ５に対して旋回自在に装着されてい
る。この回転軸Ａ５は図１の図面の平面に位置し、常に
垂直である回転軸Ａ６と実質的に交わってはならない。
スペース上の理由から、機器アーム１３は屈曲してお
り、保持アーム側の端部には、保持アーム１５を回転軸
Ａ５に対して回転させることができる回転継手１４があ
る。保持アーム１５の機器側端部には、手術用顕微鏡３
が調整装置１６を介して回転軸Ａ４に対して旋回自在に
装着されている。スタンド１が図１に示す位置にあると
き、回転軸Ａ４は図１の図面の平面に対し垂直であり、
保持アーム１５は回転軸Ａ４と回転軸Ａ５とが直交する
ように構成されている。

【００２８】手術用顕微鏡３が自在に動くということ
は、手術用顕微鏡３が動くときに、慣性モーメント及び
／又は支承部の摩擦を克服しなければならないが、重力
又は重量回転モーメントを制圧する必要はないこと、す
なわち、スタンド１が各々の回転軸又は旋回軸に対して
中立のつり合い状態になければならないことを意味して
いる。この条件は、旋回させるべき質量の重心が旋回軸
上に位置している場合、すなわち、スタンドがこの旋回
軸に関してつり合いを保たれている場合に満たされる。
質量重心が旋回軸上にないときには、代替構成として、
旋回軸を中心とする旋回時に地球の重力場における運動
質量の高さ位置を変化させることにより解放される又は
発生されるべき重力エネルギーを供給し、その結果とし
て旋回軸に関する重心の回転モーメントのつり合いを保
つエネルギー蓄積部を設けることができる。以下に説明
するが、スタンド１は２つの可能性を利用する。すなわ
ち、旋回軸Ａ２と回転軸Ａ５にそれぞれ１つのエネルギ
ー蓄積部が対応しており、また、回転軸Ａ３及びＡ４に
関してスタンド１のつり合いを保つべきである。回転軸
Ａ１及びＡ６については、それらは常に垂直に向いてい
るので、回転に際しては重力エネルギーは解放もされ
ず、消費もされる必要がないので、その都度の運動質量
の重心をそれらの回転軸自体にのせることは不要であ
る。

【００２９】まず、回転軸Ａ３に関するスタンド１の重
量つり合いを説明する。旋回アーム９と平行な平行四辺
形アーム３５が一軸回転継手３３によって支持アーム１
１の機器とは反対の側の端部に装着されている。さら
に、結合ロッド３７は、一軸回転継手３９を介して旋回
アーム９の支持アーム側とは反対の側の端部に装着され
ると共に、一軸回転継手４１を介して平行四辺形アーム
３５の支持アーム側とは反対の側の端部に装着されてい
る。この場合、継手３３，３９及び４１の回転軸は回転
軸Ａ３と平行であり且つ回転軸Ａ３と継手３３の回転軸
との距離は継手３９及び４１の回転軸の離間距離と等し
く、また、回転軸Ａ３と継手３９の回転軸との距離は継
手３９及び４１の回転軸の離間距離と等しい。従って、
旋回アーム９と、平行四辺形アーム３５と、支持アーム
１１と、結合ロッド３７は継手の平行四辺形を形成して
いる。

【００３０】スタンド１をその回転軸Ａ３に関してつり
合わせるために、結合ロッド３７と、平行四辺形アーム
３５とにそれぞれつり合いおもり４３又は４４が摺動自
在に配置されている。さらに、図１に示すように平行四
辺形継手が安定し且つ開いているように、すなわち、零
とは異なる面を囲むように、摺動自在のつり合いおもり
４３又は４４の大きさを規定する又は配置することのみ
が不可欠である。それにより、スタンド１は回転軸Ａ３
に関して所望の中立つり合い状態となる。たとえば、手
術用顕微鏡の付属品の使用によって手術用顕微鏡３の重
量が変化したときには、つり合いおもり４３及び４４の
適切な摺動により、回転軸Ａ３に関するつり合いを再現
することができる。

【００３１】次に、旋回軸Ａ２に関するスタンド１の重
量つり合いについて説明する。つり合いおもり４３及び
４４と、平行四辺形継手があるために、手術用顕微鏡
３、保持アーム１５、機器アーム１３及び支持アーム１
１の質量は、旋回軸Ａ２及び旋回アーム９に関して、旋
回アーム９又は旋回アーム９の延長線上にそれより小さ
い「有効質量」が乗っているかのように作用する。減少
した「有効質量」により旋回軸Ａ２に対する旋回アーム
９に加えられる残留回転モーメントをつり合わせるため
に、すなわち、旋回軸Ａ２に関する重量つり合いのため
に、エネルギー蓄積部４５が設けられている。エネルギ
ー蓄積部４５は４７の位置で旋回アーム９に、４９の位
置でスタンド１の台座部分７にそれぞれ装着されてい
る。旋回アーム９が旋回軸Ａ２に対して旋回するときに
地球の重力場において「有効質量」の高さ位置を変化さ
せることにより解放される又は発生すべきエネルギー
は、エネルギー蓄積部４５により蓄積又は供給される。

【００３２】すなわち、このエネルギー蓄積部４５があ
るために、つり合いおもり４３及び４４は回転軸Ａ３に
関してのみ所望の中立つり合い状態を成立させれば良
く、つり合いおもり４３及び４４が回転軸Ａ３から相対
的に大きく離間していることによって、好都合なてこ比
が得られるので、つり合いおもり４３及び４４の質量を
相対的に小さくおさえることができる。従って、エネル
ギー蓄積部４５によって、手術用顕微鏡３が移動すると
きに克服すべき慣性力を、相対的に小さくすることがで
きる。

【００３３】このようなエネルギー蓄積部の原則的な機
能方式は、雑誌ＦＥＩＮＧＥＲＡＴＥＴＥＣＨＮＩＫ第
１４巻、第２／１９６５号に掲載されたＨ．Ｈｉｌｐｅ
ｒｔの論文「Ｇｅｗｉｃｈｔｓａｕｓｇｌｅｉｃｈ ａ
ｎ ｆｅｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｎ Ｇｅｒａｔｅ
ｎ」の中に説明されている。本発明によるスタンドとの
関連でいえば、この論文の特に図６及び図７に示されて
いるエネルギー蓄積部の構造が重要である。エネルギー
蓄積部４５は、４７の位置で旋回アーム９に作用する力
を支承点４９に向かう方向に加え、この力は「有効質
量」により旋回アーム９に旋回軸Ａ２に関して加えられ
る回転モーメントとは逆に作用して、旋回アーム９を、
それに伴ってスタンド全体を旋回軸Ａ２に関して中立つ
り合い状態に保持する。このような中立つり合い状態に
より、旋回軸Ａ２に関して運動自在であることから得ら
れる作用空間のどの位置でも、手術用顕微鏡３を力を加
えずに位置決めすることができる。この場合、手術用顕
微鏡３がとりうる摺動経路の各々の点は、手術用顕微鏡
３に作用する合成力が消滅するつり合い点である。そこ
で、手術用顕微鏡３の支承する場合には、動かすべき質
量によって発生する慣性力を克服しなければならない。

【００３４】先に引用した論文「Ｇｅｗｉｃｈｔｓａｕ
ｓｇｌｅｉｃｈ ａｎ ｆｅｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｃｈ
ｅｎ Ｇｅｒａｔｅｎ」から明らかであるように、旋回
軸Ａ２に関するつり合いを保つためには、旋回軸Ａ２に
関するつり合いを保つためには、旋回軸Ａ２と支承点４
９を互いに垂直方向に上下に配置することが必要であ
る。すなわち、旋回軸Ａ２と支承点４９により垂直平面
５０を規定しなければならない。ところが、上記の雑誌
論文の中で開示されているエネルギー蓄積部構造はこの
垂直平面条件を対応する旋回アームの唯一つの旋回位置
に対してしか満たさず、その他の旋回範囲においては支
承点は垂直平面からはずれており、そのため、旋回アー
ムに旋回角によって決まる残留回転モーメントが加わる
結果になる。この周知のスタンドとは異なり、本発明に
よるスタンドの支承点４９は、旋回アーム９が旋回して
も、台座部分７に対して固定されたままであり、従っ
て、旋回軸Ａ２と共に常に垂直平面５０を形成する。そ
のため、本発明によるスタンドは旋回アーム９のどの位
置においても厳密なつり合い状態にある。

【００３５】図２は、旋回アーム９が垂直の位置にある
場合のスタンド１のエネルギー蓄積部４５の、図１の矢
印IIの方向に見た部分断面詳細図である。エネルギー蓄
積部４５は、旋回軸Ａ２と平行である回転軸５７に対し
て回転自在に配置された円筒形ハウジング５３を含む。
２本の軸ピン５５は、スタンドの台座部分７と結合する
保持側壁部５９に固定係合する。円筒形ハウジング５３
の中に引張り棒６１が突出し、引張り棒６１のピストン
状に形成された端部６３に、圧縮ばね６５の一端部が当
接している。圧縮ばね６５の他端は、円筒形ハウジング
５３のピストンとは反対側の正面６７に当接している。
引張り棒６１は、円筒形ハウジング５３の外側で、横棒
６９と連結している。横棒６９は回転軸受７１を介して
引張り棒６１に装着されていると共に、回転軸受７３、
すなわち、図１にごく概略的に示されている連接部分４
７を介して旋回アーム９に装着されている。従って、支
承点４９はエネルギー蓄積部のハウジング５３の回転軸
５７と、旋回軸９及び平行四辺形アーム３５を含む継手
の平行四辺形の平面との交点にある。図２には、旋回軸
受７７も示されており、旋回アーム９は旋回軸受７７を
介してスタンドの台座部分７の軸ピン７９に、旋回軸Ａ
２に対して旋回自在であるように支承されている。

【００３６】図３を参照してエネルギー蓄積部４５の機
能方式を説明する。図３は、図２の矢印III の方向に見
た図２の詳細図の側面図であり、図３には、エネルギー
蓄積部４５が断面図で示されている。しかし、図３に示
す状況は、図２の旋回アーム３９が垂直に向いているの
に対し、図３では、垂直位置から斜めの位置へ旋回して
いるという点で、図２とは異なっている。旋回アーム９
が図２に示す位置にあるとき、旋回アーム９に荷重を与
える「有効質量」の重心は旋回軸Ａ２の厳密に垂直方向
上方に位置しているので、旋回アーム９に回転モーメン
トは全く作用しない。従って、図２に示すスタンド位置
にある圧縮ばね６５は、エネルギー蓄積部のハウジング
５３の内部のスペース全体を占めている。

【００３７】旋回アーム９が図３に示す位置にあるとき
には、「有効質量」は、旋回アーム９を旋回軸Ａ２に対
して反時計回り方向に旋回させようとする回転モーメン
トを発生させる。しかし、図３に示すこの位置では、圧
縮ばね６５が圧縮しているため、引張り棒６１は図２の
位置よりもエネルギー蓄積部のハウジング５３の外へ出
ている。圧縮ばね６５の圧縮によって発生するばね力は
「有効質量」の回転モーメントに対抗し、旋回アーム９
をつり合い状態に保持する。図３に鎖線で示す引張り棒
６１の長手方向軸６１ａは回転軸５７と交わり、旋回ア
ーム９に加えられるばね力の方向は引張り棒の長手方向
軸６１ａと平行であるので、ばね力は旋回アーム９の連
接部分４７の領域に作用し、エネルギー蓄積部のハウジ
ング５３の回転軸５７上に位置する支承点４９に向いて
いる。この場合、図２に示す横棒６９を介する力の伝達
によって、連接部分４７の領域にある力作用点と、支承
点４９とを結ぶ線は引張り棒６１と平行になる。

【００３８】支承点４９はエネルギー蓄積部のハウジン
グ５３の回転軸５７上に位置し且つ旋回アーム９が回転
軸Ａ２に対して旋回運動しても回転軸５７は空間的に固
定されたままであるので、図１及び図３に鎖線で示す。
支承点４９及び旋回軸Ａ２を含む平面５０は常に垂直で
ある。Ｈ．Ｈｉｌｐｅｒｔの上記の論文によれば、適用
する状況によって、圧縮ばね６５のばね定数を特定のス
タンド構成に、特に具体的に設定された旋回アーム９の
力作用点４７に適応させることができる。この点に関し
ては、上記論文の６２ページ及び６３ページの式（１
５）及び（２２）を参照のこと。

【００３９】回転軸Ａ５に関する重量つり合いのため
に、図４に概略的に示す別のエネルギー蓄積部９５が機
器アーム１３に設けられている。以下単に図４という場
合は図４Ａを意味する。このエネルギー蓄積部９５も
Ｈ．Ｈｉｌｐｅｒｔの論文に明示されている原理に従っ
て動作し、同様に、この論文に記載されているエネルギ
ー蓄積部の欠点を取り除く。この第２のエネルギー蓄積
部９５は、図４に示すように、調整要素を含んでおり、
このエネルギー蓄積部の構造と機能方式を図５、図６及
び図７を参照しながた説明する。図５は、図４の矢印Ｖ
の方向に見た、機器アーム１３に配設されたエネルギー
蓄積部９５の一部を示す断面図である。従って、回転軸
Ａ５は図５の図面の平面に対し垂直である。図６は図５
に対応する断面図であり、保持アーム１５が回転軸Ａ５
に関する別の回転位置にあるときのエネルギー蓄積部９
５を示す。回転軸Ａ４と平行に配置されるレバーアーム
９９は保持アーム１５と固定結合されており、従って、
保持アーム１５と共に回転軸Ａ５に対して旋回自在であ
る。レバーアーム９９は回転軸Ａ５と直交する。

【００４０】以下に説明するように、手術用顕微鏡３の
重心は回転軸Ａ４上に位置し、回転軸Ａ４及びＡ５は直
交しているので、手術用顕微鏡３により保持アーム１５
に加えられる回転モーメントは、手術用顕微鏡３がレバ
ーアーム９９上またはその延長線上に配置されているか
のように作用する。この場合、回転軸Ａ４及びＡ５の交
点から手術用顕微鏡３までの距離をＨ．Ｈｉｌｐｅｒｔ
の上記論文に従ったレバー長さｌと等しくすべきであ
る。従って、手術用顕微鏡３により回転軸Ａ５に関して
加えられる回転モーメントに関して、スタンド１のつり
合いをレバーアーム９９に作用するエネルギー蓄積部９
５によって保つことができる。さらに、レバーアーム９
９と、円筒形の機器アーム１３の内部に摺動自在に収納
されたピストン１０１との間にロープ１０３が張られて
おり、ロープ１０３はロープローラ１０５により機器ア
ーム１３の長手方向軸からレバーアーム９９の作用点１
０７へ方向転換される。機器アーム１３の内部のピスト
ン１０１と保持アーム側のリング状ストッパ１０９との
間に、螺旋圧縮ばね１１１が支えられている。

【００４１】保持アーム１５の旋回に結び付いた回転軸
Ａ５に関するレバーアーム９９の回転によって、ピスト
ン１０１はロープを介して回転軸Ａ５に向かって引張ら
れるので、保持アーム１５が回転軸Ａ５に対して旋回す
ると、圧縮ばね１１１は図６に示す位置へと圧縮する。
その結果、レバー９９に、従って、保持アーム１５に加
えられるばね力は作用点１０７に作用し、ロープローラ
１０５の周面の支承点１１３に向いている。このばね力
は、保持アーム１５、調整装置１６及び手術用顕微鏡３
の質量により回転軸Ａ５に関して加えられる回転モーメ
ントを補正し、回転軸Ａ５に関する回転に関して中立の
つり合い状態を成立させる。ロープローラ１０５は、支
承点１１３に対して自在に回転できるようにシーソー状
に支承されている。保持アーム１５の旋回に伴って起こ
るロープローラ１０５の中心点１１５の位置の変化を両
方向の矢印１１７により指示する。この構成により、保
持アーム１５又はレバーアーム９９が回転軸Ａ５に対し
て旋回しても、支承点１１３は空間的に固定されたまま
である。

【００４２】図４の図面の平面は垂直平面であり、回転
軸Ａ５と機器アーム１３の長手方向軸の双方を含み、ま
た、支承点１１３は機器アーム１３のこの長手方向軸上
にあるので、支承点１１５は保持アーム１５の旋回軸Ａ
５と共に垂直平面を規定する。図４では、保持アーム１
３の長手方向軸は２つの矢印Ｖの先端を結ぶ線により確
定されている。上述のようにロープローラ１０５を支承
点１１３でシーソー状に支承しているため、保持アーム
１５が旋回するとき、ロープローラ１０５の中心点１１
５は、支承点１１３が固定されたままであり且つ支承点
１１３及び旋回軸Ａ５により規定される平面が常に垂直
平面であるように動くことが確実である。これに伴っ
て、先にエネルギー蓄積部４５に関連して説明した通
り、保持アーム１５、調整装置１６及び手術用顕微鏡３
の質量の中心がレバーアーム９９と平行な回転軸Ａ４上
に位置しているのであれば、保持アーム１５はどの旋回
位置にあっても中立つり合い状態をとる。

【００４３】手術用顕微鏡３に付属部品を装着した場合
でも、回転軸Ａ５に関するつり合いを得るために、ロー
プ１０３の作用点１０７はレバーアーム９９に沿って摺
動自在である。これにより、Ｈ．Ｈｉｌｐｅｒｔの論文
の原則的には図７に示されているエネルギー蓄積部構造
が実現される。この目的のために、作用点１０７は、回
転軸Ａ５と直交するレバーアーム９９の長手方向溝１１
９に沿って摺動自在に案内されるすべり部材１２１に配
置される。すべり部材１２１は、レバーアーム９９と共
に回転軸Ａ５に対して旋回自在であるアルキメデス螺旋
１２７の螺旋溝１２５にピン１２３によって係合する。
アルキメデス螺旋１２７は、レバーアーム９９及び回転
軸Ａ５と平行な平面に位置している。アルキメデス螺旋
１２７と固定結合する回転つまみ９７により、アルキメ
デス螺旋１２７をレバーアーム９９に対して、回転軸Ａ
５と直交する回転軸９８に対して回転させることがで
き、それによって、レバーアーム９９に沿って案内され
るばね力作用点１０７と旋回軸Ａ５との距離を調整する
ことができる。ピン１２３が係合する案内溝１２５がア
ルキメデス螺旋であるために、その距離変化は常に回転
つまみ９７の回転角に比例する。

【００４４】アルキメデス螺旋１２７又は１２５の代わ
りに、レバーアーム９７と平行に配置されるべきであ
り、且つ回転つまみ９７からかさ歯車を介して調整でき
るねじ付きスピンドルを利用して、すべり部材１２１を
調整することも可能である。回転つまみ９７が機器アー
ム１３のスリット１２９の端部に当たることによって保
持アーム１５の旋回範囲を制限しないように、回転つま
み９７はレバーアーム９９に対して図５に示すように配
置されるべきであろう。

【００４５】図７には、ロープローラ１０５のシーソー
状の支承状態をさらに詳細に示す。図７は、図５の矢印
VII の方向に見た断面図である。ロープローラ１０５
は、その中心点１１５を通る回転軸１３７に対して回転
自在であるように支持部分１３１に支承されている。支
持部分１３１は、回転軸受１３３により、支承点１１３
と交わる回転軸１３５に対して回転自在に機器アーム１
３のリング状ストッパ１０９に支承されている。これに
より、ロープローラ１０５は回転軸１３５に対して回転
自在に支承点１１３でシーソー状に支承されることにな
り、支承点１１３はロープ１０３の有限の横断面の中心
の、回転軸１３５上に配置されている。

【００４６】また、エネルギー蓄積部９５について、先
に挙げたＨ．Ｈｉｌｐｅｒｔの論文に基づいて、所定の
用途に応じて、圧縮ばね１１１の適切なばね定数及びレ
バーアーム９９における力作用点１０７の位置を容易に
確定することができる。この点に関して、特にこの論文
の６２ページ及び６３ページの式（１５）及び（２２）
を参照。エネルギー蓄積部９５においては、ばね定数の
平均値を適切に設定すれば、試験を行うことにより、す
なわち、力作用点１０７を適切に摺動させることによ
り、その都度の重量つり合いを成立させることが可能で
ある。

【００４７】以下に、図１に戻って、回転軸Ａ６が常に
垂直方向に向いており、その結果として、回転軸Ａ６に
エネルギー蓄積部を対応させること又は回転軸Ａ６に対
して旋回される質量の重心を回転軸Ａ６の方へ調整／移
動させるのをやめることができる理由を説明する。旋回
アーム９の上端部には、回転軸Ａ３を中心に、常に水平
方向に向いた水平アーム２３と結合する方向転換ローラ
１７が支承されている。支持アーム１１の機器アーム側
の端部には、支持アーム１１に対して回転自在である別
の方向転換ローラ１９が回転軸Ａ３と平行な回転軸Ａ
３′を中心として支承されており、これらの方向転換ロ
ーラ１７及び１９には輪状のけん引ロープ２１がすべり
なく掛け回されている。この場合、方向転換ローラ１９
には結合部材２２が回転しないように配設されている。

【００４８】方向転換ローラ１７にねじれることのない
ように配設された水平アーム２３は一軸回転継手２５を
介して平行四辺形棒材２７の一端部と結合しており、平
行四辺形棒材２７の他端は一軸回転継手２９を介してス
タンド１の台座部分７に装着されている。継手２５及び
２９の回転軸は回転軸Ａ２又はＡ３と平行である。回転
軸Ａ２及びＡ３の間に位置する旋回アーム９の部分は平
行四辺形棒材２７、水平アーム２３及び想像上の、従っ
て、旋回軸Ａ２と継手２９とを結ぶ図１に鎖線を示す線
３１と共に継手平行四辺形を形成する。そこで、旋回軸
Ａ２と回転軸Ａ３との距離は回転継手２５の回転軸と、
回転継手２９の回転軸との離間距離に等しい。さらに、
旋回軸Ａと継手２９の回転軸との距離は回転軸Ａ３と、
継手２５の回転軸との離間距離に等しい。また、スタン
ド１が軸Ａ１からＡ６に対して旋回している間に、鎖線
で示す連結線３１の水平位置は変化しないので、水平ア
ーム２３は旋回アーム９のその都度の位置とは無関係に
常に水平方向に向いている。

【００４９】支持アーム１１が回転軸Ａ３に対して旋回
するとき又は旋回アーム９が旋回軸Ａ２に対して旋回す
るとき、方向転換ローラ１７及び１９は支持アーム１１
に対して、常に垂直方向に対する方向転換ローラ１７及
び１９の向きが一定のままであるように回転する。それ
は、水平アーム２３が方向転換ローラ１７と固定結合さ
れており、方向転換ローラ１７はロープの平行四辺形を
形成する輪状のけん引ロープ２１を介して方向転換ロー
ラ１９と結合されているためである。機器アーム１３は
結合部材２２を介して方向転換ローラ１９と固定結合さ
れているので、垂直方向に対するローラの向きも常に一
定のままである。従って、旋回アーム９又は支持アーム
１１の旋回時に、回転軸Ａ６自体は常に垂直方向に向い
たままである。

【００５０】図４には、支持アーム１１の前部と、機器
アーム１３と、保持アーム１５と、手術用顕微鏡３とを
含むスタンド１の領域を示す。図４から明白であるよう
に、輪状のけん引ロープ２１は方向転換ローラ１７及び
１９の領域では可撓性のロープ８１として形成され、ロ
ーラ１７及び１９の間においては剛性の棒部分８３又は
８５として形成されている。ロープ部分８１はすべりな
く方向転換ローラ１７及び１９に掛け回されており、そ
の長さは、支持アーム１１の旋回領域全体にわたって剛
性の棒部分８３及び８５と、方向転換ローラ１７又は１
９との接触が起こらないように定められている。

【００５１】方向転換ローラ１７及び１９と、輪状のけ
ん引ロープ２１とを含むロープの平行四辺形をこのよう
に構成することにより、棒材の平行四辺形に対するロー
プの平行四辺形の重量上の利点を維持しつつ、ロープが
原因となって起こるヒステリシス状のロープ延伸の影響
を最小にすることができる。このように、けん引ロープ
の軽量という利点を棒材の高い剛性と組合わせることが
できる。このヒステリシス状の延伸の影響を抑制するた
めに、ロープの平行四辺形の棒部分８３及び８５で強い
ロープの張りを必要とし、その結果として、方向転換ロ
ーラ１７及び１９の軸受に過剰な負荷がかかるという事
態は起こらないであろう。

【００５２】図４、特に図４Ｂの拡大詳細図から明白で
あるように、剛性の棒部分８５はその両端部に雌ねじ８
４及び８６を有する。この場合、雌ねじ８４は右回りね
じであり、雌ねじ８６は左回りねじである。それらの雌
ねじ８４及び８６には、可撓性のロープ部分８１と固定
結合する対応する止めねじ８０及び８２が螺合されてい
る。棒部分８５を回転させることによっても、輪状のけ
ん引ロープの張りを変化させることができる。図４Ｃに
は、剛性の棒部分を可撓性のロープ部分と結合するため
の別の方法を示す。

【００５３】この実施形態においては、棒部分１８５
は、ケースとして構成された末端部１８０のねじ穴１８
９に螺合される雄ねじを有する。結合部材１８０は棒部
分とは反対の側の端部に環状段部１９１を有し、ロープ
８１と固定結合する円板１８７がこの環状段部１９１に
当接する。この実施形態の場合、棒部分１８５の他端を
同じ結合部材を介して又はクランプ要素を介してロープ
部分８１と結合することができる。

【００５４】以下、回転軸Ａ４に関するスタンド１の重
量つり合いを説明する。さらに、保持アーム５と手術用
顕微鏡３との間に挿入された調整装置１６により、手術
用顕微鏡３の重心を回転軸Ａ４上へ移動させ、それに伴
ってスタンド１を回転軸Ａ４に関してつり合わせること
ができる。図８は、図４の矢印VIIIの方向に見た調整装
置１６の側面図である。調整装置１６は、直線キャリッ
ジ１３９と、旋回要素１４１とを含む直線キャリッジ／
旋回装置として構成されている。直線キャリッジ１３９
は、ベース部分１４５に沿って両方向矢印１４３の方向
に摺動自在である。ベース部材１４５は直線キャリッジ
／旋回装置１６の回転軸Ａ４に対して旋回自在である。
直線キャリッジ１３９には、直線キャリッジと共に両方
向矢印１４３の方向に摺動自在であり且つ旋回軸１４７
に対して旋回自在であるように旋回要素１４１が配設さ
れている。この旋回要素１４１に手術用顕微鏡３が固定
されている。ベース部材１４５は保持アーム１５に回転
軸Ａ４に対して回転自在に装着されているので、手術用
顕微鏡３を直線キャリッジ／旋回装置１６と共に回転軸
Ａ４に対して回転させることもできる。図８には、直線
キャリッジ１４３を摺動させるための回転つまみ１４９
と、旋回要素１４１を旋回軸１４７に対して旋回させる
ための別の回転つまみ１５１がさらに示されている。そ
こで、回転つまみ１５１は、旋回要素１４１に形成され
た傾斜歯部を有するウォーム歯車１５３に作用する。

【００５５】図９は、図４の矢印IXにより示される切断
線に沿った、回転軸Ａ４及びＡ７を含む直線キャリッジ
／旋回装置１６の断面図である。図９から明らかである
ように、回転つまみ１４９により、ねじ付きスピンドル
１５５を図９の図面の平面に位置する回転軸１５６に対
して回転させることができる。ねじ付きスピンドル１５
５は、ベース部分１４５の凹部１５７の中で図８の両方
向矢印１４３の方向に摺動自在に案内される直線キャリ
ッジ１３９のねじ穴１５８を貫通している。そこで、回
転つまみ１４９を回すことにより、直線キャリッジ１３
９を、それに伴って手術用顕微鏡３を図９に対して上下
に移動させることができる。

【００５６】直線キャリッジ１３９には、別のねじ付き
スピンドル１５９が図９の図面の平面に対し直交する回
転軸１６１に対して回転自在に配設されている。この第
２のねじ付きスピンドル１５９は、旋回要素１４１のウ
ォーム歯車１５３の傾斜した歯とかみ合っている。ウォ
ーム歯車１５３は回転軸受１６３を介して直線キャリッ
ジ１３９に対して回転軸１４７に対して回転自在である
ので、ねじ付きスピンドル１５９の回転によって、旋回
要素１４１を、それに伴って手術用顕微鏡３を旋回させ
ることができる。そのようなねじ付きスピンドル１５９
の回転は、ねじ付きスピンドル１５９と固定結合した、
図８に示される回転つまみ１５１によって得られる。図
９からは、回転軸Ａ４に関する直線キャリッジ／旋回装
置１６の回転を可能にする回転軸受１６５もさらに明ら
かである。

【００５７】図１０は、旋回要素１４１が垂直位置から
旋回した状態の、直線キャリッジ／旋回装置１６の図９
の矢印Ｘの方向に見た平面図である。図１０からは、ね
じ付きスピンドル１５９を受け入れる直線キャリッジ１
３９の部分１６７を明らかに見てとることができ、ま
た、旋回要素１４１に形成された固定穴１６９を利用し
て、図１０には図示上の理由により表示されていない手
術用顕微鏡が旋回要素１４１に固定されている。回転軸
Ａ４は回転軸１４７と同様に図１０の図面の平面に対し
て垂直である。回転軸１４７に対して旋回自在であるの
は旋回要素１４１のみであるが、図１０に示す直線キャ
リッジ／旋回装置１６の全体が回転軸Ａ４に対して旋回
自在であることに注意すべきである。

【００５８】図１１は、本発明による別のスタンド２０
１を概略的に示す側面図である。図１から図１０のスタ
ンド１の要素に対応するスタンド２０１の各要素は、図
１から図１０と同じ図中符号により指示されている。ス
タンド２０１の説明に関しては、図１から図１０の説明
を参照のこと。

【００５９】以下、旋回軸Ａ２に関するスタンド２０１
の重量つり合いを説明する。減少した「有効質量」によ
り旋回アーム９に旋回軸Ａ２に関して加えられる残留回
転モーメントをつり合わせるために、すなわち、旋回軸
Ａ２に関する重量つり合いを保つために、エネルギー蓄
積部４５と同様に作用するエネルギー蓄積部２４５が設
けられている。エネルギー蓄積部２４５は、けん引ロー
プ２４８によって重量つり合い力を旋回アーム９の作用
点４７に加える重量つり合いばね２４６を含む。けん引
ロープ２４８は方向転換手段２４９を介して、旋回軸Ａ
２を含む垂直平面５０から作用点４７へと方向転換され
る。

【００６０】図１２は、エネルギー蓄積部２４５に詳細
に示す。重量つり合いばね２４６に結合したけん引ロー
プ２４８を作用点４７へ方向転換する方向転換手段２４
９は第１のロープローラ２５１と、第２のロープローラ
２５３とを含み、これらのロープローラは台座部分７の
部分２５５に旋回軸Ａ２と平行な回転軸に対して回転自
在に配設されている。重量つり合いばね２４６はハウジ
ング２５７の中に配置されており、ハウジングの前壁２
５９と、ハウジング内で移動自在である円板２６１との
間に支えられている。けん引ロープ２４８は円板２６１
に固定されており、前壁２５９を貫通して、方向転換ロ
ーラ２６３からロープローラ２５１及び２５３へと方向
転換される。方向転換ローラ２６３と、２つのロープロ
ーラ２５１及び２５３の接触点２６５との間にあるけん
引ロープ２４８の部分は、旋回軸Ａ２を含む垂直平面５
０にある。

【００６１】Ｈ．Ｈｉｌｐｅｒｔの論文によれば、スタ
ンド１は、旋回軸Ａ２から荷重距離ｌで旋回アームに作
用する重量Ｇに関して、 ｃ′・ｒ′・Ｌ＝Ｇ・ｌ であるときにつり合いを保つ。尚、式中、ｃ′は重量つ
り合いばねのばね定数、ｒ′は旋回軸から方向転換手段
までの垂直方向距離、Ｌは旋回軸から作用点までの距離
である。しかしながら、この条件は、けん引ロープが接
触点２６５と作用点４７との間で直線に沿って走ってい
る場合にのみ、厳密な重量つり合いを確保する。ただ
し、ロープローラ２５１又は２５３の半径が有限である
ため、けん引ロープ２４８は接触点２６５と作用点４７
との間に、ロープローラ２５１の周面（旋回アーム９が
左へ旋回したときにはロープローラ２５３の周面）に沿
った円弧状部分を含んでいる。方向転換半径が有限であ
る方向転換手段であっても、ほぼ正確な重量つり合いを
実現できるようにするために、本発明によれば、 ｃ・ｒ＜（Ｇ・ｌ）／Ｌ が成立する。式中、ｃはばね２４６のばね定数、垂直方
向距離ｒは接触点２５６と旋回軸Ａ２との間の距離であ
る。本発明によれば、有限の方向転換半径を考慮して補
正される値ｃ及びｒは、ｃ′及び所定のｒ′に基づい
て、ｒとｒ′の差がロープローラ２５１の半径の０．４
倍であり且つばね定数ｃはｃ′の０．８倍であるように
確定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるスタンドの概略側面図。

【図２】 図１の矢印IIの方向に見たスタンドの部分断
面詳細図。

【図３】 図２の矢印III の方向に見たスタンドの部分
断面詳細図。

【図４】 スタンドの機器側の部分の図１に対応する詳
細図（Ａ）と、棒とロープとの接続部の詳細図（Ｂ、
Ｃ）。

【図５】 スタンドのエネルギー蓄積部を示す図４の矢
印Ｖの方向に見た、図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図。

【図６】 図５のエネルギー蓄積部を別のスタンド位置
で示す図５に対応する断面図。

【図７】 図５の矢印VII の方向に見た、図５の線VII-
VII に沿ったエネルギー蓄積部の断面図。

【図８】 直線キャリッジ／旋回装置を詳細に示す図４
の矢印VIIIの方向に見た側面図。

【図９】 図４の矢印IXの方向に見た、図４の線IX-IX
に沿った図４又は図９の直線キャリッジ／旋回装置の断
面図。

【図１０】 図９の矢印Ｘの方向に見た、旋回要素が垂
直線から旋回した状態の直線キャリッジ／旋回装置の側
面図。

【図１１】 本発明によるさらに別のスタンドの概略側
面図。

【図１２】 エネルギー蓄積部２４５を含むスタンド部
分の図１１に対応する詳細図。

【符号の説明】

１…スタンド、３…手術用顕微鏡、７…台座部分、９…
旋回アーム、１１…支持アーム、１３…機器アーム、１
５…保持アーム、１６…調整装置、１７，１９…方向転
換ローラ、２１…けん引ロープ、４５…エネルギー蓄積
部、４９…支承点、５０…垂直平面、５３…円筒形ハウ
ジング、５７…回転軸、６１…引張り棒、６５…圧縮ば
ね、６９…横棒、８０…止めねじ、８１…可撓性ロープ
部分、８３，８５…棒状部分、８４…雌ねじ、９３…調
整装置、９５…エネルギー蓄積部、９８…回転軸、１０
１…ピストン、１０３…ロープ、１０５…ロープロー
ラ、１０７…作用点、１０９…リング状ストッパ、１１
１…螺旋圧縮ばね、１１３…支承点、１２１…すべり部
材、１２５…螺旋溝、１３９…直線キャリッジ、１４１
…旋回要素、１４５…ベース部分、１４７…旋回軸、１
５３…ウォーム歯車、１５５…ねじ付きスピンドル、１
５６…回転軸、１５９…ねじ付きスピンドル、２０１…
スタンド、２４５…エネルギー蓄積部、２４６…重量つ
り合いばね、２４７…作用点、２４８…けん引ロープ、
２４９…重量つり合いばね、２５１…第１のロープロー
ラ、２５３…第２のロープローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９７４２０４８．６ (32)優先日 1997年９月24日 (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (72)発明者 クリストフ・ポグリシュ ドイツ連邦共和国・ディ−73434・アーレ ン・ネーゲレスホッフシュトラーセ・30

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のスタンド部分（７；１３）と、 第１のスタンド部分（７；１３）に装着されて、旋回軸
   （Ａ２；Ａ５）に対して旋回自在である旋回アーム
   （９；１５）を有し、第１のスタンド部分（７；１３）
   に対して移動自在である第２のスタンド部分（９，１
   １；１５，１６）と、 旋回アーム（９；１５）の固定作用点（４７；１０７）
   に、第１のスタンド部分（７；１３）の支承点（４９；
   １１３）に向かう力を加えるエネルギー蓄積部（４５；
   ９５）とを含む移動自在に配設すべき機器（３）のスタ
   ンド（１）において、 旋回軸（Ａ２；Ａ５）及び支承点（４９；１１３）は垂
   直平面（５０；図４の図面の平面）を規定し、 スタンドアーム（９；１５）が旋回するとき、支承点
   （４９；１１３）は第１のスタンド部分（７；１３）に
   対して空間的に固定されていることを特徴とするスタン
   ド（１）。
2. 【請求項２】 エネルギー蓄積部（４５；９５）は引張
   りばねとして形成された圧縮ばね（６５；１１１）を含
   む請求項１記載のスタンド（１）。
3. 【請求項３】 エネルギー蓄積部（９５）は作用点（１
   ０７）に装着されたロープ（１０３）を介して第２のス
   タンド部分（１５，１６）に作用し且つロープ（１０
   ３）を作用点（１０７）に向かって偏向させるロープロ
   ーラ（１０５）は、ロープローラ（１０５）の外周面に
   位置する支承点（１１３）に対して旋回自在に支承され
   ている請求項１又は２記載のスタンド（１）。
4. 【請求項４】 圧縮ばね（１１１）は第１のスタンド部
   分（１３）に対して固定されたリング状ストッパ（１０
   ９）と、ロープ（１０３）に結合された摺動自在のピス
   トン（１０１）との間に支えられている請求項２及び３
   記載のスタンド（１）。
5. 【請求項５】 作用点（１０７）は、旋回軸（Ａ５）と
   直交する長手方向溝（１１９）に沿って摺動自在である
   すべり部材（１２１）に配置されている請求項１から４
   のいずれか１項に記載のスタンド（１）。
6. 【請求項６】 すべり部材（１２１）は、旋回軸（Ａ
   ５）に対し垂直である回転軸（９８）に対して回転自在
   である螺旋溝（１２５）に係合している請求項５記載の
   スタンド（１）。
7. 【請求項７】 螺旋溝（１２５）はアルキメデスの螺旋
   として形成されている請求項６記載のスタンド（１）。
8. 【請求項８】 エネルギー蓄積部（９５）は第１のスタ
   ンド部分（１３）に収納されている請求項１から７のい
   ずれか１項に記載のスタンド（１）。
9. 【請求項９】 エネルギー蓄積部（４５）は作用点（４
   ７）に装着された引張り棒（６１）を介して第２のスタ
   ンド部分（９，１１）に作用する請求項１又は２記載の
   スタンド（１）。
10. 【請求項１０】 エネルギー蓄積部（４５）は、支承点
    （４９）を含む回転軸（５７）に対して回転自在である
    ように第１のスタンド部分（７）に装着されたシリンダ
    ／ピストン構造（５３，６３）を含む請求項９記載のス
    タンド（１）。
11. 【請求項１１】 圧縮ばね（６５）はシリンダ／ピスト
    ン構造（５３，６３）の内部で、引張り棒（６１）と結
    合するピストン（６３）とシリンダ正面（６７）との間
    に支えられている請求項２及び１０記載のスタンド
    （１）。
12. 【請求項１２】 シリンダ／ピストン構造（５３，６
    ３）は旋回アーム（９）の側方に配置されており、引張
    り棒（６１）のピストン側とは反対の側の端部は横棒
    （６９）を介して作用点（４７）に装着されている請求
    項１０又は１１記載のスタンド（１）。
13. 【請求項１３】 旋回軸（Ａ３）に対して旋回自在であ
    る第１のスタンドアーム（１１）と、 第１のスタンドアーム（１１）に、旋回軸（Ａ３）と平
    行である回転軸（Ａ３′）に対して旋回自在であるよう
    に支承された第２のスタンドアーム（１３）と、 第１のスタンドアーム（１１）に対して旋回転軸（Ａ
    ３）に対して回転自在である第１の方向転換ローラ（１
    ７）と、第２のスタンドアーム（１３）と回転しないよ
    うに結合された第２の方向転換ローラ（１９）との周囲
    に掛け回された輪状のけん引ロープ（２１）とを有する
    スタンド（１；２０１）において、 輪状のけん引ロープ（２１）は方向転換ローラ（１７，
    １９）の間に棒状部分（８３，８５）を有することを特
    徴とするスタンド（１；２０１）。
14. 【請求項１４】 第１の方向転換ローラ（１７）の直径
    は第２の方向転換ローラ（１９）の直径と等しい請求項
    １３記載のスタンド（１；２０１）。
15. 【請求項１５】 第１の方向転換ローラ（１７）はスタ
    ンドの台座部分（７）に対してねじれることのないよう
    に固定されている請求項１４記載のスタンド（１；２０
    １）。
16. 【請求項１６】 スタンドは２つの棒状部分（８３，８
    ５）を有し、棒状部分（８３，８５）の間に位置するロ
    ープ部分（８１）の長さは、第１のスタンドアーム（１
    １）の旋回範囲を制限する請求項１３から１５のいずれ
    か１項に記載のスタンド（１；２０１）。
17. 【請求項１７】 棒状部分（８５）はねじ結合部（８
    ０，８４）を介して輪状のけん引ロープ（２１）のロー
    プ部分（８１）と結合されている請求項１３から１６の
    いずれか１項に記載のスタンド（１；２０１）。
18. 【請求項１８】 棒状部分（８５）は両端部にねじ結合
    部（８０，８４）を有し、それら２つのねじ結合部（８
    ０，８４）は相反する回転方向を有する請求項１７記載
    のスタンド（１；２０１）。
19. 【請求項１９】 保持アーム（１５）と、保持アーム
    （１５）に装着された調整装置（９３）とを有し、この
    調整装置（９３）に機器（３）を配設でき、保持アーム
    （１５）に対して機器（３）を調整することができる移
    動自在に懸架すべき機器（３）のスタンド（１；１２
    ０）において、 調整装置（９３）は直線キャリッジ／旋回装置であるこ
    とを特徴とするスタンド（１；２０１）。
20. 【請求項２０】 直線キャリッジ／旋回装置（９３）
    は、ベース部分（１４５）と、ベース部分（１４５）に
    沿って摺動自在である直線キャリッジ（１３９）と、直
    線キャリッジ（１３９）に配設され且つ直線キャリッジ
    （１３９）に対して旋回軸（１４７）のまわりを旋回自
    在である旋回要素（１４１）とを有し、この旋回要素
    （１４１）に機器（３）を固定できる請求項１９記載の
    スタンド（１；２０１）。
21. 【請求項２１】 直線キャリッジ（１３９）はねじスピ
    ンドル（１５５）によってベース部分（１４５）に沿っ
    て摺動自在である請求項２０記載のスタンド（１；２０
    １）。
22. 【請求項２２】 ねじスピンドル（１５５）の回転軸
    （１５６）は旋回要素（１４１）の旋回軸（１４７）に
    対し垂直であり且つ旋回軸（１４７）と交わる請求項２
    １記載のスタンド（１；２０１）。
23. 【請求項２３】 直線キャリッジ／旋回装置（９３）は
    保持アーム（１５）に回転軸（Ａ４）に対して回転自在
    であるように配設され且つ旋回軸（１４７）は回転軸
    （Ａ４）と平行である請求項２０から２２のいずれか１
    項に記載のスタンド（１；２０１）。
24. 【請求項２４】 旋回要素（１４１）はウォーム歯車装
    置（１５３，１５９）を介して旋回自在である請求項２
    ０から２３のいずれか１項に記載のスタンド（１；２０
    １）。
25. 【請求項２５】 第１のスタンド部分（７）と、 第１のスタンド部分（７）に装着されて、旋回軸（Ａ
    ２）に対して旋回自在である旋回アーム（９）を有し、
    第１のスタンド部分（７）に対して移動自在である第２
    のスタンド部分（９，１１，１３，１５）であって、旋
    回アーム（９）の、旋回軸（Ａ２）から荷重距離ｌに配
    設される重量荷重Ｇに相当する回転モーメントが旋回ア
    ーム（９）に作用するような第２のスタンド部分（９，
    １１，１３，１５）と、 旋回軸（Ａ２）の、旋回軸（Ａ２）から距離Ｌをおいた
    位置に配置された作用点（２４７）に重量つり合い力を
    加えるために、ばね定数ｃを有する重量つり合いばね
    （２４６）と、旋回軸（Ａ２）から垂直方向距離ｒをお
    いた位置に配置され、方向転換半径が有限である方向転
    換手段（２４９）とを有する、重量荷重Ｇをつり合わせ
    るためのエネルギー蓄積部（２４５）とを有する移動自
    在に配置すべき機器（３）のスタンド（２０１）におい
    て、 旋回アーム（９）の広い旋回範囲の中で有限の方向転換
    半径によって発生する重量つり合い誤差を最小にするた
    めに、ばね定数ｃ及び／又は垂直方向距離ｒは各々の理
    論上の重量つり合い目標値より小さく、その結果、 ｃ・ｒ＜（Ｇ・ｌ）／Ｌ であることを特徴とするスタンド（２０１）。
26. 【請求項２６】 重量つり合いばね（２４６）は引張り
    ばねとして形成された圧縮ばねである請求項２５記載の
    スタンド（２０１）。
27. 【請求項２７】 方向転換手段（２４９）はロープロー
    ラ（２５１）を含み、このロープローラ（２５１）に掛
    け回されたけん引ロープ（２４８）は重量つり合い力を
    重量つり合いばね（２４６）から旋回アーム（９）に伝
    達する請求項２５又は２６記載のスタンド（２０１）。
28. 【請求項２８】 けん引ロープ（２４８）は重量つり合
    いばね（２４６）とロープローラ（２５１）との間に垂
    直けん引ロープ部分を含み、垂直けん引ロープ部分によ
    り規定されるロープローラ（２５１）の垂直接線は旋回
    軸（Ａ２）と交わる請求項２７記載のスタンド（２０
    １）。
29. 【請求項２９】 方向転換手段（２４９）は、旋回軸
    （Ａ２）から等しい垂直距離ｒをおいて配置された別の
    ロープローラ（２５３）を含む請求項２８記載のスタン
    ド（２０１）。
30. 【請求項３０】 ｃ′・ｒ′・Ｌ＝Ｇ・ｌが成立する無
    補正ばね定数ｃ′があらかじめ与えられたときの垂直方
    向距離ｒとその無補正理論値ｒ′との差は、ロープロー
    ラ（２５１，２５３）の半径に比例する請求項２５から
    ２９のいずれか１項に記載のスタンド（２０１）。
31. 【請求項３１】 垂直方向距離ｒと無補正理論値ｒ′と
    の差はロープローラ（２５１，２５３）の半径の０．３
    ５から０．４５倍、好ましくは０．４倍であり、ばね定
    数ｃは無補正ばね定数ｃ′の０．７５から０．８５倍、
    好ましくは０．８倍である請求項３０記載のスタンド
    （２０１）。