-
Die
Erfindung betrifft ein Stativ nach dem Oberbegriff von Anspruch
1.
-
Ein
derartiges Stativ ist z.B. aus der
EP 0 433 426 B1 bekannt. Dieses bekannte
Stativ trägt
ein Operationsmikroskop, wobei zwischen einem Halterungsarm des
Stativs und dem Operationsmikroskop eine Verstellvorrichtung angeordnet
ist, mit der das Operationsmikroskop relativ zum Halterungsarm verstellbar
ist. Dadurch kann der Schwerpunkt des Operationsmikroskops relativ
zum Stativ verschoben werden, um das Stativ-Operationsmikroskop-System auszubalancieren.
-
Bei
einem derartigen Stativ wird nämlich
ein Gewichtsausgleich durchgeführt,
d.h. das Stativ wird bezüglich
seiner Dreh- und Schwenkachsen ausbalanciert bzw. das Gewicht der
jeweils bewegten Stativkomponenten und des am Stativ aufgehängten Geräts derart
ausgeglichen, daß beim
Bewegen des Geräts
nur die Trägheit
der bewegten Massen aber keine Gewichtskräfte überwunden werden müssen.
-
Bei
dem bekannten Stativ umfaßt
die Verstellvorrichtung einen in zwei zueinander orthogonalen Richtungen
verschiebbaren Linearschlitten, welcher in einem den Verstellbereich
des Linearschlittens begrenzenden Rahmen angeordnet ist. Diese Verstellvorrichtung
ist damit vergleichsweise voluminös und schwer. Da das Gerät stets
zusammen mit der Verstellvorrichtung bewegt wird, kann eine voluminöse Verstellvorrichtung
die Bewegungsmöglichkeiten
des Geräts
einschränken
und eine hohe Masse der Verstellvorrichtung die Trägheit der
Gerätebewegung
erhöhen
und die Ausbalancierung des Stativs erschweren.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein im Hinblick auf seine Ausbalancierbarkeit
verbessertes gattungsgemäße Stativ
bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Stativ der eingangs genannten Art gelöst, bei
dem ein an dem Linearschlitten angeordnetes und relativ zum Linearschlitten
um eine Schwenkachse verschwenkbares Schwenkelement vorgesehen ist,
an welchem das Gerät
befestigbar ist. Damit bildet die Verschwenkvorrichtung in dem Stativ
eine Linearschlitten/Schwenkeinheit. Durch diese Maßnahme kann
die Verstellvorrichtung kompakter, z. B. ohne verstellbereichbegrenzenden
Rahmen, und damit das Stativ insgesamt leichter ausgebildet sein,
wodurch seine Ausbalancierung erleichtert wird.
-
In
vorteilhafter Weise kann der Linearschlitten an dem Basisteil mittels
einer Schraubspindel verschoben werden (Anspruch 2).
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist dabei die Drehachse der Schraubspindel orthogonal zur Schwenkachse
des Schwenkelements und schneidet diese (Anspruch 3). Dadurch ist
die Verstellkinematik der Linearschlitten/Schwenkeinheit für den Benutzer des
Stativs besonders übersichtlich.
-
Mit
der Linearschlitten/Schwenkeinheit kann der Schwerpunkt des Geräts besonders
rasch und gezielt in eine Drehachse des Stativs gebracht werden,
wenn die Verstellvorrichtung an dem Halterungsarm um diese Drehachse
drehbar angeordnet ist und die Schwenkachse parallel zu dieser Drehachse
ist (Anspruch 4).
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Schwenkelement über ein
Schneckenradgetriebe verschwenkbar, (Anspruch 5), wobei der Benutzer
dieses Schneckenradgetriebe über einen
Drehknopf manuell betätigen
kann. Dadurch kann der Benutzer des Stativs die Richtung, in welcher
das Schwenkelement im Sinne des Gewichtsausgleichs bzw. der Ausbalancierung
zu verschwenken ist, unmittelbar am Drehknopf durch das Drehmoment
spüren,
welches das am Schwenkelement befestigte Gerät erzeugt.
-
Das
im folgenden beschriebene Stativ ist im Hinblick auf die Ausbalancierung
eines Stativs eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Das
Zusammenwirken der Linearschlitten/Schwenkeinheit mit den übrigen Komponenten,
insbesondere Ausgleichsgewichten, Gelenkparallelogrammen, etc., dieses
beschriebenen Stativs ist also ein besonders vorteilhafter Aspekt
der Erfindung.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen
erläutert.
Es zeigen
-
1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stativs;
-
2 eine
in Richtung des Pfeils II von 1 gesehene
Detailansicht des Stativs von 1;
-
3 eine 2 entsprechende,
teilweise aufgeschnittene Detailansicht; und
-
4 eine
in Richtung des Pfeils IV von 3 gesehene
Draufsicht auf die Linearschlitten/Schwenkeinheit mit aus der Vertikalen
verschwenktem Schwenkelement.
-
In 1 ist
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stativs
schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Das mit 1 bezeichnete
Stativ trägt als
Gerät ein
Operationsmikroskop 3, welches durch das Stativ 1 frei
positionierbar ist.
-
Das
Stativ 1 umfaßt
ein Basisteil 7, welches auf einem mittels Rollen 4 verschiebbaren
Fußteil 5 um
eine vertikale Drehachse A1 drehbar gelagert ist. An dem Basisteil 7 ist
ein Schwenkarm 9 angelenkt, welcher um eine orthogonal
zur Zeichenebene von 1 verlaufende Schwenkachse A2
schwenkbar ist.
-
An
dem oberen Ende des Schwenkarms 9 ist ein Tragarm 11 angelenkt,
welcher relativ zum Schwenkarm 9 um eine zur Schwenkachse
A2 parallele Drehachse A3 schwenkbar ist. Ein Verbindungsstück 22 ist
am geräteseitigen
Ende des Tragarms 11 um eine zur Drehachse A3 parallele
Drehachse A3' derart
angelenkt, daß das
Verbindungsstück 22,
wie im weiteren dargelegt, seine Ausrichtung stets beibehält. Ferner
ist zwischen dem Verbindungsstück 22 und
einem Gerätearm 13 ein
einachsiges Drehgelenk 24 angeordnet, welches die Drehbarkeit
des Gerätearms 13 um
eine Drehachse A6 erlaubt.
-
Am
geräteseitigen
Ende des Gerätearms 13 ist
ein Halterungsarm 15 um eine Drehachse A5 verschwenkbar
angelenkt. Die Drehachse A5 liegt in der Zeichenebene von 1 und
muß sich
mit der stets vertikalen Drehachse A6 im allgemeinen nicht schneiden.
Der Gerätearm 13 ist
aus Platzgründen abgeknickt
und weist an seinem halterungsarmseitigen Ende ein Drehgelenk 14 auf,
welches die Drehung des Halterungsarms 15 um die Drehachse
A5 ermöglicht.
-
An
dem geräteseitigen
Ende des Halterungsarms 15 ist über eine Verstellvorrichtung 16 das
Operationsmikroskop 3 um die Drehachse A4 verschwenkbar
angebracht. Die Drehachse A4 verläuft in der Stellung des Stativs 1 gemäß 1 orthogonal zur
Zeichenebene von 1, wobei der Halterungsarm 15 derart
ausgebildet ist, daß sich
die Drehachsen A4 und A5 orthogonal schneiden.
-
Die
freie Bewegbarkeit des Operationsmikroskops 3 bedeutet,
daß bei
einer Bewegung des Operationsmikroskops 3 allenfalls Trägheitsmomente und/oder
Lagerreibungen nicht jedoch Gewichtskräfte bzw. Gewichtsdrehmomente überwunden
werden müssen,
d.h. das Stativ 1 muß sich
bezüglich
jeder seiner Dreh- bzw.
Schwenkachsen in einem indifferenten Gleichgewicht befinden. Dies
ist erfüllt,
wenn der Schwerpunkt der zu verschwenkenden Massen auf der jeweiligen
Schwenkachse liegt, d.h. dann, wenn das Stativ um diese Schwenkachse
ausbalanciert ist.
-
Bei
nicht auf der Schwenkachse liegendem Massenschwerpunkt kann als
Alternative ein Energiespeicher vorgesehen werden, welcher die durch eine Änderung
der Höhenlage
der bewegten Masse im Schwerefeld der Erde frei werdende bzw. aufzubringende
Gravitationsenergie speichert bzw. liefert und dadurch das Drehmoment
des Schwerpunkts ausgleicht.
-
Das
Stativ 1 macht, wie es im folgenden beschrieben wird, von
beiden Möglichkeiten
Gebrauch, wobei der Schwenkachse A2 und der Drehachse A5 jeweils
ein Energiespeicher zugeordnet ist und wobei das Stativ 1 um
die Drehachsen A3 und A4 auszubalancieren ist. Bei den Drehachsen
A1 und A6 ist es nicht notwendig, den Schwerpunkt der jeweiligen
bewegten Massen in die Drehachsen selbst zu legen, da bei einer
Drehung um die stets vertikal ausgerichteten Drehachsen A1 und A6
Gravitationsenergie weder frei wird noch aufgewendet werden muß.
-
Mit
der zwischen den Halterungsarm 15 und das Operationsmikroskop 3 geschalteten
Verstellvorrichtung 16 kann der Schwerpunkt des Operationsmikroskops 3 auf
die Drehachse A4 gebracht werden und damit das Stativ 1 um
die Drehachse A4 ausbalanciert werden.
-
2 zeigt
die Verstellvorrichtung 16 in einer Seitenansicht gesehen
in Richtung des Pfeils II von 1.
-
Die
Verstellvorrichtung 16 ist als Linearschlitten/Schwenkeinheit
ausgebildet, welche einen Linearschlitten 139 und ein Schwenkelement 141 umfaßt. Der
Linearschlitten 139 ist in Richtung des Doppelpfeils 143 an
einem Basisteil 145 der Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 verschiebbar.
Auf dem Linearschlitten 139 und deshalb mit diesem in Richtung des
Doppelpfeils 143 verschiebbar ist das Schwenkelement 141 um
eine Schwenkachse 147 verschwenkbar angeordnet. An dem
Schwenkelement 141 ist dann das in 2 nur teilweise
dargestellte Operationsmikroskop 3 fest angeordnet. Da
das Basisteil 145 am Halterungsarm 15 um die Drehachse A4
drehbar angelenkt ist, kann das Operationsmikroskop 3 zusammen
mit der Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 um die Drehachse
A4 gedreht werden.
-
In 2 ist
ferner ein Drehknopf 149 zum Verschieben des Linearschlittens 143 und
ein weiterer Drehknopf 151 zum Verschwenken des Schwenkelements 141 um
die Schwenkachse 147 dargestellt. Der Drehknopf 151 wirkt
auf ein auf dem Schwenkelement 141 ausgebildetes Schneckenrad 153 mit Schrägverzahnung
ein.
-
3 zeigt
die Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 in einer die Drehachsen
A4 und 147 enthaltenden teilweise geschnittenen Seitenansicht
in Richtung des Pfeils II von 1.
-
In 3 ist
zu erkennen, daß mit
dem Drehknopf 149 eine Schraubspindel 155 um eine
in der Zeichenebene von 3 liegende Drehachse 156 verdreht
werden kann. Die Schraubspindel 155 durchsetzt eine Gewindebohrung 158 des
Linearschlittens 139, welcher in der Ausnehmung 157 des
Basisteils 145 in Richtung des Doppelpfeils 143 verschiebbar
geführt
ist. Durch Drehen am Drehknopf 149 können der Linearschlitten 139 und
damit das Operationsmikroskop 3 also relativ zur 3 nach
oben oder nach unten bewegt werden.
-
An
dem Linearschlitten 139 ist eine weitere Schraubspindel 159 drehbar
um eine orthogonal zur Zeichenebene von 3 verlaufende
Drehachse 161 angeordnet. Die weitere Schraubspindel 159 kämmt dabei
mit dem Schräggewinde
des Schneckenrads 153 des Schwenkelements 141.
Da das Schneckenrad 153 über das Drehlager 163 relativ zum
Linearschlitten 139 um die Drehachse 147 verdrehbar
ist, können
das Schwenkelement 141 und damit das Operationsmikroskop 3 durch
eine Drehung der Schraubspindel 159 verschwenkt werden. Eine
derartige Drehung der Schraubspindel 159 wird durch den
in 2 zu sehenden, fest mit der Schraubspindel 159 verbundenen
Drehknopf 151 bewirkt.
-
In 3 ist
ferner das die Drehung der Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 um
die Drehachse A4 ermöglichende
Drehlager 165 zu sehen.
-
4 ist
eine in Richtung des Pfeils IV von 3 gesehene
Draufsicht auf die Linearschlitten/Schwenkeinheit 16 mit
aus der Vertikalen verschwenktem Schwenkelement 141.
-
In 4 ist
der die Schraubspindel 159 aufnehmende Abschnitt 167 des
Linearschlittens 139 deutlich zu erkennen und es sind am
Schwenkelement 141 ausgebildete Befestigungslöcher 169 zu erkennen,
mit deren Hilfe das in den 3 und 4 aus
Darstellungsgründen
nicht eingezeichnete Operationsmikroskop am Schwenkelement 141 befestigt ist.
Die Drehachse A4 verläuft
genauso wie die Drehachse 147 orthogonal zur Zeichenebene
von 4.
-
Zu 1 zurückkommend
wird im folgenden erläutert,
warum die Drehachse A6 stets vertikal ausgerichtet ist und damit
auf einen der Drehachse A6 zugeordneten Energiespeicher bzw. auf
eine Einjustierung des Schwerpunkts der um die Drehachse A6 verschwenkten
Massen auf die Drehachse A6 verzichtet werden kann.
-
Zentrisch
zur Drehachse A3 ist am oberen Ende des Schwenkarms 9 eine
fest mit einem stets horizontal ausgerichteten Horizontalarm 23 verbundene
Umlenkrolle 17 gelagert. Am gerätearmseitigen Ende des Tragarms 11 ist
eine weitere relativ zum Tragarm 11 drehbare Umlenkrolle 19 zentrisch
um eine zur Drehachse A3 parallele Drehachse A3' gelagert, wobei ein geschlossener Seilzug 21 schlupffrei um
die Umlenkrollen 17 und 19 herum verläuft. Dabei ist
an der Umlenkrolle 19 das Verbindungsstück 22 drehfest angeordnet.
-
Der
an der Umlenkrolle 17 unverdrehbar angeordnete Horizontalarm 23 ist über ein
einachsiges Drehgelenk 25 mit einem Ende einer Parallelogrammstange 27 verbunden,
wobei die Parallelogrammstange 27 an ihrem anderen Ende über ein einachsiges
Drehgelenk 29 an dem Basisteil 7 des Stativs 1 angelenkt
ist. Dabei verlaufen die Drehachsen der Gelenke 25 und 29 parallel
zur Drehachse A2 bzw. A3.
-
Der
zwischen den Drehachsen A2 und A3 gelegene Abschnitt des Schwenkarms 9 bildet
zusammen mit der Parallelogrammstange 27 sowie dem Horizontalarm 23 und
der gedachten, und deshalb in 1 gestrichelt
dargestellten Verbindungslinie 31 zwischen der Schwenkachse
A2 und dem Gelenk 29 ein Gelenkparallelogramm. Es ist also
der Abstand zwischen der Schwenkachse A2 und der Drehachse A3 gleich
dem Abstand zwischen der Drehachse des Drehgelenks 25 und
der Drehachse des Drehgelenks 29. Ferner ist der Abstand
zwischen der Schwenkachse A2 und der Drehachse des Gelenks 29 gleich
dem Abstand zwischen der Drehachse A3 und der Drehachse des Gelenks 25.
Da sich zudem die horizontale Lage der gestrichelt dargestellten
Verbindungslinie 31 bei einer Verschwenkung des Stativs 1 um
die Achsen A1 bis A6 nicht ändert,
ist der Horizontalarm 23 unabhängig von der jeweiligen Stellung
des Schwenkarms 9 stets horizontal ausgerichtet.
-
Bei
einer Verschwenkung des Tragarms 11 um die Drehachse A3
oder bei einer Verschwenkung des Schwenkarms 9 um die Schwenkachse
A2 drehen sich die Umlenkrollen 17 und 19 gegenüber dem Tragarm 11 stets
so, daß die
Orientierung der Umlenkrollen 17 und 19 relativ
zur Vertikalrichtung konstant bleibt, da ja der Horizontalarm 23 fest
mit der Umlenkrolle 17 verbunden ist und die Umlenkrolle 17 über den
ein Seilparallelogramm bildenden, geschlossenen Seilzug 21 mit
der Umlenkrolle 19 gekoppelt ist.
-
Da
der Gerätearm 13 über das
Verbindungsstück 22 fest
mit der Umlenkrolle 19 verbunden ist, bleibt auch seine
Orientierung relativ zur Vertikalrichtung immer konstant. Deshalb
bleibt die Drehachse A6 selbst bei einer Verschwenkung des Schwenkarms 9 oder
des Tragarms 11 stets vertikal ausgerichtet.
-
Im
folgenden wird der Gewichtsausgleich des Stativs 1 um die
Drehachse A3 erläutert.
-
Mittels
eines einachsigen Drehgelenks 33 ist ein zum Schwenkarm 9 paralleler
Parallelogrammarm 35 an dem gerätefernen Ende des Tragarms 11 angelenkt.
Ferner ist eine Verbindungsstange 37 über ein einachsiges Drehgelenk 39 am
tragarmfernen Ende des Schwenkarms 9 und über ein
einachsiges Drehgelenk 41 am tragarmfernen Ende des Parallelogrammarms 35 angelenkt.
Dabei sind die Drehachsen der Gelenke 33, 39 und 41 parallel
zur Drehachse A3 und es ist sowohl der Abstand zwischen der Drehachse
A3 und der Drehachse des Gelenks 33 gleich dem Abstand
zwischen den Drehachsen der Gelenke 39 und 41 als
auch der Abstand zwischen der Drehachse A3 und der Drehachse des
Gelenks 39 gleich dem Abstand zwischen den Drehachsen der
Gelenke 33 und 41. Schwenkarm 9, Parallelogrammarm 35,
Tragarm 11 und Verbindungsstange 37 bilden also
ein weiteres Gelenkparallelogramm.
-
Auf
der Verbindungsstange 37 bzw. dem Parallelogrammarm 35 ist
jeweils ein Ausgleichsgewicht 43 bzw. 44 verschiebbar
angeordnet, um das Stativ 1 bezüglich seiner Drehachse A3 auszubalancieren.
-
Dazu
ist es lediglich notwendig, das verschiebbare Ausgleichsgewicht 43 bzw. 44 so
zu dimensionieren bzw. anzuordnen, daß das weitere Gelenkparallelogramm
mit dem Schwenkarm 9 und dem Parallelogrammarm 35 wie
in 1 dargestellt stabil und offen ist, d.h. eine
von Null verschiedene Fläche einschließt. Dann
ist das Stativ 1 bezüglich
der Drehachse A3 in dem gewünschten
indifferenten Gleichgewicht.
-
Bei
einer Gewichtsveränderung
des Operationsmikroskops 3, z.B. infolge des Einsatzes
von Operationsmikroskopzubehör,
kann die Ausbalancierung bezüglich
der Drehachse A3 durch entsprechendes Verschieben der Ausgleichsgewichte 43 und 44 wiederhergestellt
werden.
-
Aufgrund
der Ausgleichsgewichte 43 und 44 sowie des weiteren
Gelenkparallelogramms wirken die Massen von Operationsmikroskop 3,
Halterungsarm 15, Gerätearm 13 und
Tragarm 11 bezüglich
der Schwenkachse A2 und des Schwenkarms 9 so, als ob auf
dem Schwenkarm 9 oder in Verlängerung des Schwenkarms 9 eine
verringerte "effektive
Masse" säße.
-
Zum
Ausgleich des durch die verringerte "effektive Masse" auf den Schwenkarm 9 um die Schwenkachse
A2 ausgeübten
Restdrehmoments, d.h. zum Gewichtsausgleich um die Schwenkachse A2,
ist der Energiespeicher 45 vorgesehen. Der Energiespeicher 45 ist
bei 47 an dem Schwenkarm 9 und bei 49 an
dem Basisteil 7 des Stativs 1 angelenkt. Die bei
einer Verschwenkung des Schwenkarms 9 um die Schwenkachse
A2 durch die Änderung
der Höhenlage
der "effektiven
Masse" im Schwerefeld
der Erde frei werdende bzw. aufzubringende Energie wird vom Energiespeicher 45 gespeichert
bzw. geliefert.
-
Durch
den Energiespeicher 45 kann also die Masse der Ausgleichsgewichte 43 und 44 relativ
gering gehalten werden bzw. auf weitere Ausgleichsgewichte verzichtet
werden, da die Ausgleichsgewichte 43 und 44 das
gewünschte
indifferente Gleichgewicht nur bezüglich der Drehachse A3 herstellen
müssen und
da hierzu durch die relativ große
Entfernung der Ausgleichsgewichte 43 und 44 von
der Drehachse A3 günstige
Hebelverhältnisse
vorliegen.
-
Der
Gewichtsausgleich um die Drehachse A5 wird durch einen im Gerätearm 13 angeordneten, weiteren
Energiespeicher bewirkt, welcher das gewünschte indifferente Gleichgewicht
um die Drehachse A5 herstellt.