DE102011119221A1 - Kugelgelenk mit öffenbarem Gehäuse - Google Patents
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Abstract
Um bei pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten Haltevorrichtungen für chirurgische Zwecke, die, insbesondere im Bereich des distalen Endes über ein Kugelgelenk zum Beispiel zur Aufnahme eines Instrumentenhalters verfügen, und deren Gelenke ohne Druckbeaufschlagung arretiert sind, eine sichere und vollständige Reinigung, Desinfektion und Sterilisation gewährleisten zu können, wird vorgeschlagen, dass solche Kugelgelenke mit einem öffenbarem Gehäuse ausgeführt sind. Nach dem einzelnen Gebrauch wird es dadurch ermöglicht, das Kugelgelenk in seine Einzelteile zu zerlegen und eventuell in das Gelenk eingetretene Verunreinigungen zuverlässig zu beseitigen.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisch oder hydraulisch gesteuertes klemmbares Kugelgelenk mit öffenbarem Gehäuse, bestehend aus zwei Gehäuseteilen, wobei das erste Gehäuseteil einen beweglichen Druckzylinder mit beweglicher Kugellagerbremse enthält und das zweite Gehäuseteil als Kugelgelenklagergehäuse mit freier Gelenkkugel und Kugelbolzen ausgebildet ist. Beide verschlussseitigen Teile des Kugelgelenklagergehäuses sind dabei als Schnellverschluss, insbesondere als Bajonettverschluss ausgeprägt.
- Klemmbare Kugelgelenke finden in industriellen Fertigungsbereichen aber auch zum Beispiel in der Medizintechnik als Halte- und Positionierungsvorrichtung Verwendung. Dabei ist am distalen Ende des Kugelbolzens eine Haltevorrichtung, etwa eine Klemme oder ein Halter befestigt, über die ein Objekt in einer bestimmten Stellung gehalten werden kann.
- Verschiedene klemmbare Kugelgelenke sind bekannt: Die Klemmung und damit das Arretieren des Gelenkes kann entweder mechanisch erfolgen, indem eine Druckkraft zwischen einem Gehäuseboden und einer Kugelbremse/Kugelklemme über einen Exzenter ausgeübt wird. Weiter ist bekannt, dass die Klemmung des Gelenks über ein druckbeaufschlagtes Fluid nach Art eines Hydraulik- oder Pneumatikbolzen erfolgen kann. Der Vorteil der Lösung durch Druckbeaufschlagung liegt in der besseren und schnelleren Bedienbarkeit, etwa über einen Fußschalter, mithilfe dessen die Arretierung durch öffnen oder schließen zum Beispiel der Pneumatikleitung vorgenommen werden kann. Ein entscheidender Nachteil der pneumatischen und hydraulischen Klemmung ist jedoch, dass bei einem Druckabfall im Pneumatiksystem die Klemmung gelöst wird und das zu haltende Objekt nicht mehr in Position gehalten wird.
- Für Anwendungsgebiete, in denen besonders verlässliche pneumatische Haltesysteme gefordert werden, haben sich daher Gelenkanordnungen etabliert, die eine Druckbeaufschlagung mit einem Fluid lediglich nutzen, um die Arretierung des Haltesystems zu lösen. Die eigentliche Klemmung der Gelenke erfolgt mechanisch, etwa über eine Feder. Derartige Ausführungen finden sich etwa in der
DE 93 07 482 oder inDE 195 26 915 B4 . Damit ist gewährleistet, dass im Falle eines Druckabfalls die Haltevorrichtung weiterhin in der Lage ist, das Objekt in der zuletzt eingestellten Position zu halten. - Die derartige Gestaltung einer Haltevorrichtung wirft in Anwendungsgebieten mit hohen Anforderungen an Hygiene, insbesondere bei chirurgischen Einsätzen, ein Problem auf: Soll das Haltesystem ohne Druckluftanschluss und daher in arretiertem Zustand nach Gebrauch gründlich gereinigt oder desinfiziert werden, so ist dies bei arretierten Gelenken nur bedingt möglich, da nur die äußeren Teile der Gelenke zugänglich sind. Beim Kugelgelenk kann es jedoch im exponierten Bereich, nämlich auf der Kugel, während des Gebrauchs zu Verschmutzungen kommen, die während des Gebrauchs durch Bewegen des Kugelgelenks in entlastetem Zustand in das Gelenk hineingetragen werden und sich dort in der Gelenkschale oder an der Kugelrückseite festsetzen können. Diese Stellen sind bei einem späteren Reinigen in arretiertem Zustand nicht mehr zugänglich. Es besteht die Gefahr, dass sich eingetretene Bakterien oder Krankheitserreger vermehren und bei einem Folgegebrauch wieder durch das Lösen oder Bewegen des Kugelgelenks nach außen treten und Anwender gefährden können. Eine Desinfektion oder Sterilisation ist aber lediglich dann wirksam, wenn Instrumente und Vorrichtungen von Rückständen oder Anhaftungen frei gemacht werden können.
- In der
DE 195 26 915 B4 wird diese Thematik bei einem Haltearm für chirurgische Zwecke dadurch adressiert, dass sich die in einer Druckluftvorratskammer des die Klemmung lösenden Druckzylinders verbleibende Restluft durch die hohe Temperatur während des Reinigungs- und Desinfektionsprozesses ausdehnt. Die Druckluftvorratskammer dient jedoch auch zum Lösen des Haltearms, nachdem dieser von der Druckluftquelle getrennt wurde, etwa zum Zusammenfalten. Wird diese Vorratskammer also schon vor dem Reinigungsprozess durch mehrfaches Betätigen entleert, so können die Gelenke beim Reinigungsprozess nicht mehr in ausreichendem Maße geöffnet und daher eine erfolgreiche Sterilisation nicht mehr gewährleistet werden. - Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Problematik schwerer Reinigungszugänglichkeit von Kugelgelenken in arretiertem Zustand auszuräumen und damit eine sichere, vollständige Reinigung, Desinfektion und Sterilisation von Kugelgelenken an Haltevorrichtungen zu ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird bei einem pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten klemmbaren Kugelgelenk der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kugelgelenk als ein zu öffnendes Gehäuse mit zwei Gehäuseteilen gestaltet ist, wobei das erste Gehäuseteil einen beweglichen Druckzylinder mit beweglicher Kugellagerbremse enthält und das zweite Gehäuseteil als Kugelschalenlagergehäuse mit freier Gelenkkugel und Kugelbolzen ausgebildet ist und beide verschlussseitigen Teile des Kugelgelenklagergehäuses als Schnellverschluss, insbesondere als Bajonettverschluss, ausgeprägt sind, wobei die Verschlussanordnung über einen zusätzlichen Sicherungsbolzen verfügt. Zusätzlich kann die Gelenkanordnung mit einer Druckfeder ausgestattet sein, die in geschlossenem, aber gelöstem Zustand des Kugellagers eine definierte Bremswirkung auf die Kugellagerbremse und damit auf die Kugellagerkugel ausübt. Dies geschieht in einer Intensität, die beim Lösen der mechanischen Klemmung durch Druckbeaufschlagung weiterhin eine leichte Klemmung auf die Kugel ausübt wodurch ein plötzliches, vollständiges Lösen der Klemmwirkung verhindert, aber gleichzeitig ein manuelles Bewegen des Kugelbolzens durch den Anwender erlaubt wird.
- Die Erfindung wird in Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen näher dargestellt und zwar zeigt:
-
1 eine Ansicht der Gelenkanordnung in geschlossenem Zustand -
2 eine Ansicht aller das Gelenk umfassender Teile in geöffnetem Zustand -
3 eine Innenansicht des Kugellagerschalengehäuses - Die sichtbaren Teile des geschlossenen Kugelgelenks umfassen die beiden verbundenen zylindrischen Gehäuseteile
1 ,3 mit Kugel14 und Kugelbolzen4 sowie dem Sicherungsbolzen2 und die für das Öffnen und Schließen des Gelenks unterstützenden Markierungen7 . In dieser Stellung ist das Gelenk einsatzfähig und am Kugelbolzen4 kann beispielsweise eine Klemme zum Halten von Instrumenten oder anderen Gegenständen angebracht werden. Das Gelenk ist starr wird und erst beweglich durch Druckbeaufschlagung. - Das Kugelgelenk in geöffnetem Zustand umfasst das Druckzylindergehäuse
1 mit Druckzylinder9 , das Kugellagerschalengehäuse3 mit Kugellagerschale12 , die Kugellagerbremse10 , die Kugel14 mit Kugelbolzen4 sowie den Sicherungsbolzen2 mit Feder5 . - Dabei ist der äußere Durchmesser des Druckzylindergehäuses
1 am verschlussseitigen Gehäuseteilende etwas verringert und weist in diesem Zylinderabschnitt ein parallel zur Abschlusskante umlaufendes, an definierten Stellen unterbrochenes Profil8 auf. In einem dieser Profilabschnitte ist eine Sicherungsbohrung6 angebracht, die den zylindrischen Sicherungsbolzen2 mit einer im Zylinderinnern fixierten Feder5 aufnimmt. Der Sicherungsbolzen2 kann in dieser Anordnung durch Drücken vertikal zum Druckzylindergehäuseinnern bin bewegt werden. Durch Loslassen bewegt sich der Sicherungsbolzen2 durch die Feder5 wieder in die äußere Grundposition. - Die im Druckzylinder sitzende, mit einigem Abstand unterhalb der verschlussseitigen Druckzylindergehäuseabschlusskante abschließende, zylindrische, bewegliche Druckzylindereinheit
9 mit einem Außendurchmesser der im wesentlichen dem Innendurchmessers des Druckzylindergehäuses1 entspricht, bildet die Auflagefläche für die zylindrische Kugellagerbremse10 . Der Durchmesser der Kugellagerbremse10 ist im unteren Teil geringer ausgeführt als im Klemmbereich, wobei der Durchmesser des Klemmbereichs geringer ist als der Innendurchmesser des Druckzylindergehäuses1 . Die Kugellagerbremse10 weist im Klemmbereich an der Stirnseite eine runde Aussparung auf, deren Radius im wesentlichen dem der Kugellagerkugel14 entspricht. Der Durchmesser der Kugellagerkugel14 ist ebenfalls kleiner als der Innendurchmesser des Druckzylindergehäuses1 ausgeführt. Die Kugellagerkugel14 weist am distalen Ende einen Kugellagerbolzen4 auf. - Das in
3 gezeigte Kugellagerschalengehäuse3 ist gekennzeichnet durch eine zylindrische Form auf der Verschlussseite, deren Innendurchmesser an dieser Stelle geringfügig größer ausgebildet ist als der verschlussseitige Außendurchmesser des Druckzylindergehäuses1 samt unterbrochenem, umlaufendem Profil8 . Auf der verschlussseitigen Innenseite des Kugellagerschalengehäuses3 befindet sich ebenfalls ein parallel zur Abschlusskante umlaufendes, an definierten Stellen unterbrochenes Profil13 , dessen Unterbrechungen der Länge nach etwas größer ausgebildet sind als die Profilerhebungen des umlaufenden Profils8 auf der Verschlussseite des Zylindergehäuses1 . Weiterhin weist der Mantel des Kugellagerschalengehäuses3 verschlussseitig eine Durchgangsbohrung11 mit einem geringfügig größeren Durchmesser als dem des Sicherungsbolzens2 auf. Am distalen Ende des Kugellagerschalengehäuses3 verjüngt sich dieses und weist stirnseitig eine Öffnung auf, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Kugel14 ist. Das Innere des Kugellagerschalengehäuses3 ist an dieser Stelle ausgebildet als offene Kugellagerschale12 deren Radius im wesentlichen dem der Kugel14 entspricht. - Die beiden Gehäuseteile
1 ,3 sind verbunden, wenn sich die Profilerhebungen des einen Gehäuseteils3 mit den Profilerhebungen des anderen Gehäuseteils1 im Eingriff befinden, sich also hinter diesen befinden. Weiterhin befindet sich der Sicherungsbolzen2 in der Sicherungsbohrung6 . - Die Klemmung des Gelenks erfolgt durch die bekannte Funktionsweise einer Feder-/Druckbeaufschlagungskombination. In der hier vorliegenden Ausführung wird die Klemmung aufgehoben, indem sich die bewegliche Druckzylindereinheit
9 bei Druckbeaufschlagung von der Kugelbremse10 wegbewegt und damit den Druck einer, in der Zeichnung nicht dargestellten, unterhalb des Druckzylinders9 liegenden Druckfeder auf die Kugelbremse10 aufhebt. Die Kugellagerkugel14 sowie der Kugelbolzen4 sind nun beweglich. Liegt kein Druck an, so wird der Druckzylinder9 durch die Druckfeder gegen die Kugellagerbremse10 gedrückt und bewirkt die Klemmwirkung. - Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist eine zusätzlich angebrachte Druckfeder zwischen Druckzylinder
9 und Kugellagerbremse10 mit einem Durchmesser geringer als dem Durchmesser, der von der Kugellagerkugel14 abgewandten Seite der Kugellagerbremse10 . Diese Druckfeder übt im druckbeaufschlagten, gelösten Zustand des Gelenkes eine definierte Kraft beziehungsweise Bremswirkung auf die Kugellagerbremse10 aus, die ein plötzliches Wegklappen des Kugellagerbolzens4 verhindert und das Justieren des Kugellagerbolzens4 von Hand erlaubt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 9307482 [0004]
- DE 19526915 B4 [0004, 0006]
Claims (4)
- Pneumatisch oder hydraulisch gesteuertes klemmbares Kugelgelenk mit einem nach außen geführten Kugelbolzen, dessen Kugel im wesentlichen frei beweglich in einer Kugellagerschale gelagert und über eine gegenüber der Kugellagerschale bewegliche Kugellagerbremse gegen die Kugellagerschale verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellagergehäuse aus zwei Teilen besteht wobei die beiden Kugellagergehäuseteile (
1 ,3 ), in dem sich die Kugellageranordnung (4 ,9 ,10 ,14 ) befindet, verschlussseitig je über innen- beziehungsweise außenliegende Profilierungen verfügen, die einen Schnellverschluss bilden, wobei auf der Verschlussseite eines Gehäuseteils ein Sicherungsbolzen (2 ) fixiert ist und die Verschlussseite des anderen Gehäuseteils über eine Bohrung zur Aufnahme des Sicherungsbolzens (11 ) verfügt. - Pneumatisch oder hydraulisch gesteuertes klemmbares Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Sicherungsbolzen (
2 ) mit einer Feder (5 ) versehen ist. - Pneumatisch oder hydraulisch gesteuertes klemmbares Kugelgelenk nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass zwischen dem Druckzylinder (
9 ) und der Kugellagerbremse (10 ) eine Druckfeder zwischengeschaltet ist, die in gelöstem Zustand des Lagers eine definierte Bremswirkung auf die Kugellagerkugel (14 ) ausübt und zwar in einer Intensität, die das manuelle Bewegen des Kugelbolzens (4 ) erlaubt. - Pneumatisch oder hydraulisch gesteuertes klemmbares Kugelgelenk nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass auf den verschlussseitigen Außenseiten der beiden Kugellagergehäuseteile (
1 ,3 ) je eine Markierung (7 ) angebracht ist, die angibt, an welcher Stelle die beiden Kugellagergehäuseteile (1 ,3 ) zusammenzuführen sind.
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DE102011119221A1 true DE102011119221A1 (de) | 2013-05-23 |
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DE201110119221 Withdrawn DE102011119221A1 (de) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Kugelgelenk mit öffenbarem Gehäuse |
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DE9307482U1 (de) | 1993-05-17 | 1993-09-16 | Maschinenbau Schwarzkopf GmbH, 63839 Kleinwallstadt | Klemmbares Kugelgelenk |
DE19526915B4 (de) | 1995-07-24 | 2004-05-06 | Aesculap Ag & Co. Kg | Haltevorrichtung für chirurgische Zwecke |
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2011
- 2011-11-18 DE DE201110119221 patent/DE102011119221A1/de not_active Withdrawn
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