DE1959610A1 - Hebelsystem - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 195961Q Dr. D. Thomsen ü Ttodtke Q. Bühling Dlpl.-Chem. ■ Dlpt.-Ing. Oipl.-Chem.

8000 MÖNCHEN 2

TAL 33

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München 27. November 1969 case Q. 21527 / T 3391

Imperial Chemical Industries Limited London (Großbritannien)

Ksbelsystem '

Die Erfindung betrifft ein Hebelaystem insbesondere für Differentialhebelpinzetten, -zangen u.dgl..

Gemäss der Erfindung besteht ein einstückiges Hebelsystem, das für Differentialhebelpinzetten, -zangen u.dgl. geeignet ist, aus einem Paar von sich gegenüberliegenden Differentialhebeln, wobei jeder Differentialhebel aus zwei oder mehr einfachen in Reihe miteinander flexibel verbundenen Hebeln erster Ordnung besteht, jedes Paar von sich gegenüberliegenden einfachen Hebeln einen gemeinsamen Drehpunkt hat und diese Drehpunkte und die Gelenke zwischen den einfachen Hebeln Zonen bevorzugter Biegung darstellen.

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Mündliche Abreden. Insbesondere durch Telefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung Dresdner Bank München Klo. 109103 · Postscheckkonto München 11 6974

Unter einer "Zone bevorzugter Biegung" soll eis örtlich begrenzter Teil der Konstruktion verstanden werden, der infolge seiner geometrischen Konfiguration und/oder physikalischen Bigenschaften bevorzugt biegt, wenn auf die Hebel genügend Kraft angewandt wird, und der wiederholt biegen kann, ohne dass ein Bruch eintritt, der die Funktion dieses feile als Gelenk oder Drehpunkt verhindern konnte.

Vorzugsweise sind die Zonen bevorzugter Biegung länglich ausgebildet und so angeordnet, dass ihre Längeachsen senkrecht zu der Ebene, in der die Hebel sich bewegen, stehen, so dass Biegelinien entstehen, um die die Hebel sich schamierartig drehen können. Man kann diese Kon* struktionsart so ausbilden, dass die Hebel in der erwähnten Ebene eine gewisse Bewegungsfreiheit haben und gleichzeitig an unerwünschten Bewegungen aus dieser Ebene hinaus zwangsläufig verhindert sind.

Ein "gemeinsamer Drehpunkt" kann die Form einer einsigen Zone bevorzugter Biegung haben, wobei die benachbarten Flächen der sich gegenüberliegenden einfachen Hebel mit VorBprüngen versehen sind, damit sie leicht als Hebel erster Ordnung funktionieren können. Auch kann der gemeinsame Drehpunkt die Form eines Distanzetücks oder Stegs mit einer Zone bevorzugter Biegung an beiden Enden haben. Vorzugsweise besteht jeder gemeinsame

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aus einer einzigen Zone bevorzugter Biegung.

Di· eins tückigen Konstruktionen nach der Erfindung

können entweder aus (1) eines einzigen Stück Werkstoff, z.B. einen foretell, Preßeteil oder Stanzteil, oder aue

(2) einer Vielzahl von starren Gliedern bzw. Hebeln, dl· aneinander über andere Glieder mit den erwünschten

Biegeelgensohaften flexibel angestückt sind, so dass eine

einzige elnatückige Konstruktion entsteht, bestehen. In i dieses Zusammenhang soll "einstückig" ausdrücklich die bekannten Ähnlichen Konstruktionen ausschließ sen, bei denen dl· Hebel miteinander über Drehtapfen verbunden sind, so dass dl· Teile sieh gegeneinander ohne Biegung drehen können.

Bei den Konstruktionen der Type (1) muss der Werkstoff Ib sich einen hohen Modul, «ine hohe Biegsamkeit und Dauerblegeexrädungsfestigkeit haben. Vorzugsweise hat der Werkstoff auch eine verhältniemassig hohe Bruchdehnung und eine hohe elastische Erholung. Bei solchen Konstruktionen werden die Zonen bevorzugter Biegung dadurch geschaffen, dass die verschiedenen Teile relativ zueinander besonders ausgebildet werden. So werden die relativen Dimensionen derjenigen Teile der Konstruktion, die als Hebel arbeiten sollen, derart gewählt, dass diese Teile eine ausreichende Steifheit in der Hebel-

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BAD ORtOlNAL

richtimg haben, wahrend die Teile der Konstruktion, die alß Drehpunkte oder Gelenke dienen aollen, eo auegebildet werden, daes ale einen niedrigen Blegewiderstand in der gewünschten Richtung haben. Dies lässt eich sweckmässlg dadurch verwirklichen, dasβ die Dicke des Werkstoffe an der gewünschten Biegelinie verringert wird, und swar in eine» Ausmass, das von den physikalischen Eigenschaften des Werket of f β und von der Ansahl von Biegungen, die die Konstruktion wahracheinlich in der gedachten Lebensdauer ausführen muss.

Bei den Konstruktionen der Type (2) kann die relative Starrheit oder Biegsamkeit der Beetandteile »war lediglich durch entsprechende Wahl der Abmessungen bestimmt werden; man hat jedoch wesentlich mehr Spiel· raum, da man Werkstoffe mit den günstigsten Eigenschaften für die verschiedenen Teile verwenden werden kann, solange sie su einer einstückigen Konstruktion aneinandergefügt werden können.Solche Konstruktionen können jedoch mehrerer Formgebungs- und Zusamaensetzungevorgängen bedürfen.

Aus diesem Grunde wird es bei Weitem bevorzugt, dass ein System nach der Erfindung aus einem einzigen Stuck Werkstoff beateht. Man kann verschiedene verformbare oder dehnbare Werkstoffe verwenden, solange sie den betreffenden Teilen dea Systeme die notwendige Starrheit, Biegsamkeit und Dauerblegeermüdung8featigkeit verleihen

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BADORiGiNAL

können. Die Wahl des Werkstoffe für einen bestimmten Anwendungszweck richtet sich weiter nach den zu verwendenden Betriebsbedingungen. 80 wäre z.B. bei einer Torrichtung, die nur einige Haie vor dem Wegwerfen benutzt werden soll, die Dauerbiegeermüdungsfestigkeit nicht so wesentlich als bei einer Torrichtung, die viele tausende Male ohne Bruch der biegsamen Seile verwendet werden soll.

Tür viele Anwendungszwecke, besonders wenn eine leichte und billige Herstellung, Korrosionsbeständigkeit und ein.leichtes Gewicht wichtig sind, lassen sich Torrichtungen nach der Erfindung leicht aus einem einzigen Stück Kunststoff z.B. als ein in einem Arbeitsgang hergestelltes Spritzling erzeugen. Hierzu ist Polypropylen besonders geeignet, da dieser Werkstoff sich leicht im Spritzgussverfahren verarbeiten lasst, inert und billig ist und auch eine ungewöhnlich hohe Dauerbiegeermüdungsfestigkeit bei kleinem Querschnitt die sogenannte "Scharnierwirkung" - aufweist.

Eine besondere günstige Ausführungeform der Torrichtung nach der Erfindung besteht darin, dass jeder Differentialhebel aus zwei einfachen Hebeln erster Ordnung besteht, wie aus den folgenden Beschreibung hervorgeht

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

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besteht das Hebelaystem aus swel Differentialhebeln, dl· jeweils aus zwei einfachen Hebeln erster Ordnung bestehen und in einer Differentialhebelpinzette o.dgl. Verwendung finden, um ihr eine scherenartige Funktionsweise su verleihen..Dabei werden solche Vorrichtungen wie Zangen, Klammern, Klemmen und Scheren umfasst. Im !fachfolgenden werden sie der Einfachheit halber als Pinzetten bezeichnet.

Das Hebelsystem nach der Erfindung kann su einer Pinzette erweitert werden, indem Backen und GrIffe an die freien Enden der entsprechenden einfachen Hebel des Sjstema befestigt werden. Vorzugsweise bestehen die Backen und Griffe der Pinsette jedoch aus elnstückigen Verlängerungen der einfachen Hebel. So kann die ganze Pinsette aus einem einzigen Stück Kunststoff s.B. als Stanz- oder Pressteil oder als alt einer Spritzung hergestellter Spritzteil erzeugt werden.

Die elnstückigen Pinzetten nach der Erfindung haben gegenüber den herkömmlichen Formen, bei denen zwei ungleiche Glieder miteinander über einen Drehzapfen verbunden sind, mehrere Vorteile ausser den offensichtlichen Vorteilen, dass nur eine _/ Gegenstandsfora hergestellt werden muss und der Zusammenbau von zwei Teilen mittels eines Drehzapfens vermieden wird. Da beispielsweise die sich gegenüberliegenden Backen und Griffe nicht starr verbunden sind,

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stigen dltse Stilt Ton sieh au· keine Tenden» but "IreuBechnabelwirkung¹¹. Btettht ferner das Hebtlaystta «us elastischen Werkstoffen wit Xunststoffprtssteiltn, •ο werden an dtn Griffen su stark auf gebrachte Kräfte Ton dtr natürlichen KLaatisität dta Hebeleyetems aufgtnoMtn, to dass die Kraft, die dta Ton den Backen gthalttnen Gegenstand übertragen wird, btgrtnst wird. Dit trwühntt Hastisitat kann auch dasu ausgtnutst wtrdtn, date dit Pin»ette ao vorgespannt wird« dass sit iur spannungsfreien "offenen" Stellung neigt, ohne dass sie naoh Qebrauoh aanuall in diese Stellung bewegt werden

BOSS *

Um Pinstttt nach der Erfindung kann auch leicht alt

tintr Torrichtuog sur stitvtiligta Sperrung in der

Balttsttllteig Ttrsehen werden, dsait sit als neuseer

oder EXtMM Ytrwendung finden kann. So können s.B.

susaaMtnwirkende Hsktngileder as dtn Innenflächen dar

Grifft Ttraehen werden; oder aber man könnte einen < Pfropfen oder Abatandahalter in dit von dtn Hebeln, Qtlenktn «ad Drehpunkten dee Hebelaysteas btgrtnstt Öffnung einstecken. Da diese Öffnung meistens die Porm

tines Tierkanta oder Sterne hat, bei dta dit Winkel grundsatslioh gtandtrt werden, wenn dit Pinstttt von der völlig offenen Stellung in dit vollkommen gtschlos« stttt Stellung bewogt wird, kenn sin tntsprtohtad geformter Pfropfen elngtsttokt wtrden, ua die Backen

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in der geschlossenen oder offenen Stellung oder auch in einer Zwischenstellung su sperren.

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Die Pinzetten nach der Erfindung können mit verschiedenen Griffen und Backen ausgerastet werden, so dass sie für verschiedene Anwendungsswecke ausgebildet werden können. Als Beispiele for die Anwendungemöglichkeiten kann man Verbandkleamen, Geburtseangen, photographisohe fangen, Briefmarkenpinsetten, Augenbrauenpizusetten, Zuckerzangen, BaIatsangen, Gartensangen oder Sämlingheber erwähnen. Se liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Backen durch Messer eu ersetsen, um dadurch eine Schere su bilden.

Bestehen die Pinzetten nach der Erfindung aus Kuststoff, so sind sie in sich isolierend und säurebeständig Eigenschaften, die vorteilhaft auegenutet werden können. So können sie ».B. sum Greifen von Drähten beim Löten oder sum Balten von Gegenständen in Säurebädern verwendet werden. Venn sie lösbare Vorrichtungen auf· weisen, mit denen die Backen in ihrer Greifstellung gesperrt werden können, so können sie als Klammern oder Klemmen für verschiedene Anwendungsswecke verwendet werden, s.B. als hämostatische Klammern, Büroklammern oder Väseheklammern.

Vie bereits erwähnt_f können die Pinzetten nach der

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Erfindung vorteilhaft aus Polypropylen hergestellt werdenι und zwar wegen der bekannten "Scharniervirkung^N dieses Werkstoffs. Man kann jedoch auch andere Kunststoffe verwenden, besondere wenn die hohe Dauerbiegeermudungsfestigkeit von Polypropylen nicht notwendig ist. So können Pinzetten aus z.B. den folgenden Stoffen geformt werden: Polystyrol, Polyäthylen und ihre Copolymere ι Polymere und Copolymere von 4-Methylpenten-i wie s.B. die unter der Handelsmarke "TPX" vnn Imperial Chemical Industrie· Limited erhältlichen Methylpentenpolymere} Polyamide wie s.B. fljylon; Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymereι Polyester wie s.B. Polyethylenterephthalat .

Bei Verwendung von bestimmten Polymeren, wie s.B. Hylon und Poly acetal, können sogenannte "geprägte" Scharniere geschaffen werden, indem das Polymer in den Bereichen örtlich susammengepresst wird, in denen die erwähnten Zonen bevorzugter Biegung entstehen sollen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsformen rein beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig.1 eine Draufsicht einer Vlelsweekpinsette mit einem

Hebelsystem nach der Erfindung; Fig 2 eine Seitenansicht der Pinzette genäse Fig.1;

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Tig·3 eine perspektivische Ansicht eiaer photographisohea

Zange nach der Erfindung;
71g.4 eine perspektlrJ»he Aneicht eiaer Verbaadklemme

oder hamostatlschea Klammer nach der Erfindung$ und
Flg. 5 eine Kellaasicht der Vorrichtung gemäss 71g»4, la der Schliesstellung gesperrt.

Za dea 7igu rea 1 und 2 besteht die dargestellte Pinzette im wesentlichen aus elaem einzigen flachen Stück Polypropylen glelehmassiger Dicke, das die la 7ig.1 dargestellte Form hat, wobei die Enden etwas Spits zulaufend sind, wie la Pig.2 dargestellt. Diese Fora wurde gewählt» well sie mehrere eindeutige Zonen oder Glieder la der eiastuekigea Konstruktion ergibt. Der Einfachheit halber ist der Rest dieser Beschreibung so abgefasst, als ob die Pinzette aus Im wesentlichen ▼1er einzelnen hebelartigen !feilen, die miteinander flexibel verbunden sind, bestände.

Tier flache Glieder bzw. Hebel 1, 2, 3» 4- haben dreieckige Enden, wovon benachbarte Spitzen miteinander über dünne lengliche Stege 3 t &ι 7* 8 flexibel ver-

-. . ■ bunden Bind, wobei die Ebenen dieser 8tege senkrecht zur

Ebene der Zeichnung stehen. Somit bildea Paare von angelenkten einfachen Hebeln 1,4

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und 2,3 ei» Paar von sieh gegenüberliegenden Differential* hebeln, wobei die Stege 6 und 7 als flexible Gelenke swiaehen den einfachen Hebeln jedes Paare und die Stege 5 und 8 ale gemeinsam Drehpunkte zwischen den beiden

Differentialhebeln dienen, um die die einfache Hebel

1, 2, 3 und 4 als Hebel erster Ordnung funktionieren können. Die Hebel 1 und 2 sind ale Greifbacken mit

BiffenTersahnungen an den Innenflächen ausgebildet,

nährend die Hebel bsw. Griffe 3 und 4- mit Singen 9 und

10 an den von den flexiblen Stegen 6, 7 und β abge- J

wandten Aiden versehen sind, um die scherenartige

Funktionsweise der Piasette su erleichtern. Wird durch Daumen und Zeigefinger in den Hingen 9 t 10

eine nach Xnnea gerichtet« Kraft auf die Griffe 3,4 aufgebracht, so wird die #imsette in die etrichlinierte

Stellung gernies fig.1 geswungen« Dadurch werden die Backen 1 und 2 in die Greifstellung susammengebraoht. Venn die nach innen gerichtete Kraft aufgehoben wird,

springt die Pincette wegen der natürlichen Elastizität ( von Polypropylen in die Auegangestellung surüok. Venn die Backen einmal tueammengebraoht worden sind, ergibt eine weitere nach innen gerichtete Druckkraft eine

Bewegung der 8tege 6 und 7 nach aussen, eo daes der

den Backen 1 und 2 übertragene Druck begrenst ist.

Die Dicke der Stege % 6, 7, 8 muss so gewählt werden, dass sie einen wesentlich niedrigeren Bieg*wideretamd

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aufweisen ale die Hebel 1, 2, 3, *. Im allgemeinen haben die Stege eine Dicke von etwa 0,05 bis 1,52 aa, danit eine leichte Biegung ermöglicht wird und die Torrichtung auereichend gegen Verdrehen um die Koraalebene der flachen Seile gesichert ist.

Sie dargestellte Verrichtung wurde aus "Eropathene" (e.Vfe.) - Polypropylen von ICI - hergestellt. Angaben über die Wahl der Abmessungen fur die günstigste "Scharnlerwirkung" dieses Werkstoffs sind der Schrift "Fropathene for integral Hinges¹* von ICI eu entnehmen·

Selbstverständlich können die £roportione& der Hebel Ί, 2, 3, 4- innerhalb des allgesAnen Rahmens der Srflndung stark geändert werden, um gewisse Seile der Vorrichtung steifer su machen» um su ermöglichen, dass die Backen verschieden geformte Gegenstände erfassen können, oder um die Gesamthebelwlrkung su ändern.

Die in Fig. 3 dargestellte photographisehe Zange bildet ein Beispiel für solche Modifikationen. Diese Zange ist wieder einstückig aus Polypropylen und hat eine allgemeine JEhnlichkeit mit der Hnsette gemäss ?lg.1» wobei die gleichen Seile mit den gleichen Besugsseiohen 1 bis 10 versehen sind. Die Zange gemäss ?i©3 ist* ausserdem mit spatelförmlgen Gliedern 11, 12 an den Enden der Baokenglieder 1, 2 versehen. Die euimen-

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arbeitenden Flächen der spatelförmigen Glieder 11, 12 * sind mit Rippen 13 versehen, um die Greifbarkeit zu erhöhen. Die Griffe 3, * sind an der Unterseite unweit der Binge 9, 10 mit Nasen 14 versehen. Die Zange gemass Fig.3 eignet sich besonders für die Handhabe von Abzügen oder Filmen bei der photographischen Entwicklung, o.dgl., wobei die spatelförmigen Enden 11, mit den Rippen 13 gut greifen und die Nasen 14 ermöglichen, dass die Zange an der Seite einer Entwicklerschale angehakt werden kann, während die Backen am Boden der Schale liegen, so dass die Zange nicht versehentlich in die Schale rutschen kann.

Die Verbandklamser gemäss Fig.4 und 5 besteht aus einem in einer Spritzung hergestellten Spritzteil aus Polypropylen. Sie hat eine der Pinzette gemäes Fig.1 allgemein ähnliche Form. Eine solche Verbandklemmer kann mit in sterilen Packungen verwendet werden, die von luftdichten Euststoffbeuteln umschlossen sind und allgemein als Verbandpackungen bezeichnet werden. Die Klammer können nach dem Verpacken durch iCthylenoxydbehandlung oder Bestrahlung in an sich bekannter Weise sterilisiert werden.

Die Pinzette gemäss Fig.4 und 5 hat ineinandergreifende Hakenglieder 15, 16 an den Innenseiten der Griffe 3» 4* Damit können die Backen in der Greifstellung unter

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Schnappwirkung gesperrt werden. Das Lösen erfolgt durch Verschiebung der Griffe 3, 4- gegeneinander aus ihrer normalen Bewegungsebene hinaus.

Verschliessbare Pinzetten dieser Art können als tempoäre hämostatische Klemmen verwendet werden, wobei sie in der beschriebenen Weise vorsterilisiert in luftdichten Packungen geliefert werden können. Es kann jedoch wünschenswert sein, die Hakenglieder 15, 16 wegzulassen, wenn die Pinzette ausschliesslich zur Handhabe von Verbanden verwendet werden soll.

Die Erfindung wurde oben anhand von Vorrichtungen mit einem Paar von Differentialhebeln je aus zwei einfachen Hebeln erläutert. Selbstverständlich können die gleichen Konstruktionsprinzipien in der Längsrichtung der Zeichnung mehmals angewandt werden, so dass Differentialhebel aus drei oder mehr einfachen Hebeln entstehen, wodurch Vorrichtungen« ähnlich dem Scherenspreizer erhalten werden. Solche Vorrichtungen haben bekannte Anwendungsmöglichkeiten bei Fernsteuerungen.

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Claims (1)

1. FitiatiaiprU ο ae

   1.)Bebelsyst«B, das für Bifferentlalhehelpinsetten, »sangen u.dgl. geeignet ist, bestehend aus einen Baer von sich gegenüberliegenden Dlfferentialhebein, wobei jeder Differeatialhtbel aus swei oder mehr einfachen in Reihe aneinander angelenkten Bebein erster Ordnung besteht und jede» Paar roa eioh gegenüberliegenden einfachen Beb#ln einen gemeinsamen Drehpunkt hat, dadurch gekenn- i ■•lehnet, das· das Bebelsystea einstückig ausgebildet 1st, und da·· die' geaelnsanen Drehpunkte und dl· Qelenke svitehen den einfachen Bebein Zonen berorsugter Biegung darstellen, um die die Hebel aoharaieräbnlich drehbar sind.

   hebel

   2. BifferentiaU>izistttte o.dgl., dadurch gek^nnselchnet,

   da·· sie ein Bebclsyste* nach Anspruch 1 enthalt, so dass dl· Pincette eine soherenartige Tunktionsweise hat.

   3. fiifferentialhebelpinsett« o.dgl. nach Anspruch 2, dadurch gekeanseiehnet, dass die Backen und Griffe der Pinsette einotuokige Yerlangerungen der einfachen Babel des Bsbclsysteaa sind.

   A. Bebelsjstea oder Torrichtrang nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennseiehnet, dass es bsw. sie aus •Ines einsigen Stuck Kunststoff, s.S. Polypropylen, besteht.

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   5· fystem oder Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daes es bew» sie aus einem in einer Spritzung hergestellten Spriteteil besteht.

   6. Pincette ο.dgl. nach eines der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenneeiehnet, daes ei« ait Mitteln eur lösbaren Sperrung der Backen in der Greifstellung ▼ersehen ist.

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