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Die
Erfindung betrifft ein Stativ gemäss dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Ein
derartiges Stativ ist z. B. aus der
US 5,320,315 A bekannt und umfasst einen ersten
Stativarm und einen relativ zum ersten Stativarm drehbaren zweiten
Stativarm. Bei diesem bekannten Stativ läuft ein geschlossener Seilzug
bzw. Endlosriemen um eine relativ zum ersten Stativarm drehbare
erste Umlenkrolle und eine mit dem zweiten Stativarm drehfest verbundene,
zweite Umlenkrolle. Dadurch kann die Bewegung des ersten Stativarms
mit der Bewegung des zweiten Stativarms gekoppelt werden. Bei diesem
Stativ ist die erste Umlenkrolle gegenüber einem Stativbasisteil unverdrehbar
festgelegt, wodurch sich der zweite Stativarm beim Verschwenken
des ersten Stativarms derart bewegt, dass die Orientierung des zweiten
Stativarms relativ zu dem Stativbasisteil konstant bleibt.
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In
der
DE 11 46 637 B ist
ein LKW-Arbeitskran beschrieben, an dem eine Arbeitsbühne bewegt werden
kann. Die Arbeitsbühne
ist an zwei schwenkbeweglichen Holmen aufgenommen. An einem unteren
Holm der Arbeitsbühne
sind Kettenräder
vorgesehen, die mittels eines hydraulischen Antriebes oder Schneckentriebes
zum Umklappen der Arbeitsbühne
verdrehbar sind. Bei Bewegen der Holme der Arbeitsbühne wird
die Stellung der Kettenräder
durch einen Kettentrieb auf die Arbeitsbühne übertragen, so dass diese unabhängig von
der Stellung der Holme stets vertikal ausgerichtet ist. Um ein niedriges Fahrzeugprofil
zu gewährleisten,
wenn die Arbeitsbühne
auf einen LKW transportiert wird, kann die Arbeitsbühne über dem
Führerhaus
des Fahrzeuges umgelegt werden. Hierfür ist es möglich, die Kettenräder am unteren
Holm der Arbeitsbühne
mittels einer Handkurbel zu verstellen.
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Auch
aus der WO 88/09151 A1 ein gattungsgemässes Stativ bekannt, bei welchem
sogar mehrere als Endloszahnriemen ausgebildete geschlossene Seilzüge hintereinander
geschaltet sind, um die Bewegung eines Stativarms mit der Bewegung
von Ausgleichsgewichten zu koppeln. Dadurch wird dieses Stativ in
jeder Stellung des Stativarms in einen Gleichgewichtszustand gebracht.
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Die
Dehnbarkeit eines Seils bzw. Riemens oder Zahnriemens jedoch führt zu Schlupf
und Verzögerungen
bei der Kopplung der Bewegung von erstem und zweitem Stativarm.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein gattungsgemässes Stativ mit einer exakteren
und unmittelbarer ansprechenden Bewegungskopplung zwischen erstem
und zweitem Stativarm zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird von der Erfindung dadurch gelöst, daß der geschlossene Seilzug
zwischen den Umlenkrollen einen Stangenabschnitt aufweist. Dadurch
können
die dem Stand der Technik anhaftenden, hystereseartigen Seildehnungseffekte im
wesentlichen beseitigt werden, da erfindungsgemäß nur die Abschnitte des geschlossenen
Seilzugs, welche unmittelbar mit den Umlenkrollen in Berührung kommen,
als biegeweiches Seil ausgebildet sein müssen.
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Dank
der Erfindung kann die ansonsten zur Verringerung der Seildehnungsprobleme
sehr hohe Seilspannung im geschlossenen Seilzug verringert werden,
wodurch die Gefahr eines Seilrisses herabgesetzt wird und die Lager
der Umlenkrollen entlastet werden.
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Wenn
die beiden Umlenkrollen entsprechend Anspruch 2 identische Durchmesser
aufweisen, wird die Bewegung des ersten Stativarms relativ zu einem
Stativbasisteil im selben Maße
auf die Bewegung des zweiten Stativarms umgesetzt. Dadurch kann
entsprechend Anspruch 3 bei einer gegenüber dem Stativbasisteil festgelegten
ersten Umlenkrolle die Ausrichtung der zweiten Umlenkrolle und damit des
zweiten Stativarms zu dem Stativbasisteil selbst bei einer Verschwenkung
des ersten Stativarms unverändert
bleiben.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
entsprechend Anspruch 4 begrenzt die Länge der zwischen den biegesteifen
Stangenabschnitten liegenden biegeweichen Seilabschnitte den Schwenkbereich
der Stativarme. Durch diese Maßnahme
sind die für
Restseildehnungseffekte verantwortlichen biegeweichen Seilabschnitte
so kurz als möglich.
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In
besonders einfacher Weise kann die Vorspannung der biegeweichen
Seilabschnitte eingestellt werden, wenn entsprechend Anspruch 5
ein Stangenabschnitt mit einem biegeweichen Seilabschnitt über eine
koaxiale Gewindeverbindung verbunden ist. Wenn der Stangenabschnitt
entsprechend Anspruch 6 dabei an jedem seiner Enden eine derartige
Gewindeverbindung aufweist und die beiden Gewindeverbindungen entgegengesetzten Drehsinn
haben, kann der geschlossene Seilzug durch einfaches Drehen des
entsprechenden Stangenabschnitts gespannt werden.
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Das
im folgenden beschriebene Stativ ist im Hinblick auf die Ausbalancierung
eines Stativs eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Das
Zusammenwirken des geschlossenen Seilzugs mit den übrigen Komponenten,
insbesondere Ausgleichsgewichten, Gelenkparallelogrammen, etc.,
dieses beschriebenen Stativs ist ein besonders vorteilhafter Aspekt
der Erfindung.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stativs;
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2 den
geräteseitigen
Abschnitt des Stativs von 1;
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3 eine
Detailansicht von 2; und
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4 eine 3 entsprechende
Detailansicht einer Abwandlung der in den 1, 2 und 3 gezeigten
Ausführungsform.
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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.
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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.
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An
dem oberen Ende des Schwenkarms 9 ist als erster Stativarm
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.
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An
dem Tragarm 11 ist als zweiter Stativarm ein um eine vertikale
Drehachse A6 drehbarer Gerätearm 13 angelenkt,
an dessen geräteseitigem
Ende ein Halterungsarm 15 um eine Drehachse A5 verschwenkbar
angelenkt ist.
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Es
ist zu erkennen, daß die
Drehachse A5 in der Zeichenebene von 1 liegt,
wobei sich die Drehachse A5 mit der vertikalen Drehachse A6 im allgemeinen
nicht schneiden muß.
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.
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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.
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Um
eine erste Umlenkrolle 17 und eine zweite Umlenkrolle 19 herum
verläuft
ein geschlossener Seilzug 21, welcher die Bewegungen des
Tragarms 11 mit den Bewegungen des Gerätearms 13 derart koppelt,
daß die
Drehachse A6 stets vertikal ausgerichtet ist.
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Dabei
ist die Umlenkrolle 17 zentrisch um die Drehachse A3 am
oberen Ende des Schwenkarms 9 gelagert und fest mit einem
stets horizontal ausgerichteten Horizontalarm 23 verbunden.
Relativ zur Umlenkrolle 17 können sich sowohl der Schwenkarm 9 als
auch der Tragarm 11 um die Drehachse A3 drehen. Die Umlenkrolle 19 ist
am geräteseitigen
Ende des Tragarms 11 zentrisch um eine zur Drehachse A3
parallele Drehachse A3' gelagert
und ist relativ zum Tragarm 11 drehbar sowie mit der ersten
Umlenkrolle 17 durchmesseridentisch.
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In 2 ist
ein Teil des Stativs von 1 mit dem vorderen Abschnitt
des Tragarms 11 zusammen mit dem Gerätearm 13, dem Halterungsarm 15 und dem
Operationsmikroskop 3 dargestellt.
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Ferner
ist in 2 zu erkennen, daß der geschlossene Seilzug 21 im
Bereich der Umlenkrollen 17 und 19 als biegbares
Seil 81 und zwischen den Rollen 17 und 19 als
starrer Stangenabschnitt 83 bzw. 85 ausgebildet
ist. Die Seilabschnitte 81 umgreifen die Umlenkrollen 17 und 19 schlupffrei
und sind derart dimensioniert, daß über den gesamten Schwenkbereich
des Tragarms 11 eine Berührung zwischen den starren
Stangenabschnitten 83 und 85 und den Umlenkrollen 17 bzw. 19 vermieden
wird.
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Durch
eine derartige Ausgestaltung des die Umlenkrollen 17 und 19 sowie
den geschlossenen Seilzug 21 umfassenden Seilparallelogramms
können
unter Beibehaltung des Gewichtsvorteils eines Seilparallelogramms
gegenüber
einem Gestängeparallelogramm
die durch ein Seil bedingten, hystereseartigen Seildehnungseffekte
weitgehend zu minimiert werden. Dadurch kann das geringe Gewicht
eines Seilzugs mit der hohen Steifigkeit eines Gestänges kombiniert
werden. Ohne die Seilparallelogrammzugstangen 83 und 85 wäre zur Unterdrückung dieser
hystereseartigen Dehnungseffekte eine sehr hohe Seilvorspannung
erforderlich, welche die Lager der Umlenkrollen 17 und 19 übermäßig belasten
würde.
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In 2 und
insbesondere in dem vergrößerten Detailausschnitt
gemäß 3 ist
ferner zu erkennen, daß der
starre Stangenabschnitt 85 an seinen beiden Enden jeweils
ein Innengewinde 84 und 86 aufweist. Dabei ist
das Innengewinde 84 ein Rechtsgewinde und das Innengewinde 86 ein
Linksgewinde. In diese Innengewinde 84 und 86 sind
entsprechende, mit den biegbaren Seilabschnitten 81 fest
verbundene Madenschrauben 80 und 82 eingeschraubt.
Durch Drehen des Stangenabschnitts 85 kann selbstverständlich auch
die Vorspannung des geschlossenen Seilzugs verändert werden.
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In 4 ist
eine weitere Möglichkeit
zum Verbinden des starren Stangenabschnitts mit den biegbaren Seilabschnitt
dargestellt.
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In
dieser Ausführungsform
weist der Stangenabschnitt 185 ein Außengewinde auf, welches in eine
Gewindebohrung 189 eines als Hülse ausgebildeten Endstücks 180 eingeschraubt
ist. Das Verbindungsstück 180 weist
an seinem stangenabgewandten Ende eine Ringschulter 191 auf,
an welcher sich eine fest mit dem Seil 81 verbundene Scheibe 187 abstützt.
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Bei
dieser Ausführungsform
kann das andere Ende des Stangenabschnitts 185 über ein
gleiches Verbindungsstück
oder über
ein Klemmelement mit dem Seilabschnitt 81 verbunden sein.
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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.
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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.
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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.
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Im
folgenden wird erläutert,
auf welche Weise dank des Seilparallelogramms die Drehachse A6 stets
vertikal ausgerichtet ist, wodurch auf einen der Drehachse A6 zugeordneten
Energiespeicher bzw. auf eine Verlagerung des Schwerpunkts der um
die Drehachse A6 verschwenkten Massen auf die Drehachse A6 verzichtet
werden kann.
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Der
fest an der Umlenkrolle 17 angebrachte Horizontalarm 23 ist
nämlich über ein
einachsiges Drehgelenk 25 mit einem Ende einer Parallelogrammstange 27 verbunden.
Diese Parallelogrammstange 27 ist an ihrem anderen Ende über ein
einachsiges Drehgelenk 29 an dem Basisteil 7 des
Stativs 1 angelenkt.
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Zusammen
mit der Parallelogrammstange 27 sowie dem Horizontalarm 23 und
der gedachten, gestrichelt dargestellten Verbindungslinie 31 zwischen
der Schwenkachse A2 und dem Gelenk 29 bildet der zwischen
den Drehachsen A2 und A3 gelegene Abschnitt des Schwenkarms 9 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,
wobei die Drehachsen der Gelenke 25 und 29 parallel
zur Drehachse A2 bzw. A3 verlaufen. 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 Verstellung 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.
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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 schlupffrei über den
ein Seilparallelogramm bildenden, geschlossenen Seilzug 21 mit
der Umlenkrolle 19 gekoppelt ist.
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Zwischen
dem Gerätearm 13 und
einem fest mit der Umlenkrolle 19 verbundenen Verbindungsstück 22 ist
ein einachsiges Drehgelenk 24 angeordnet, welches die Drehbarkeit
des Gerätearms 13 um die
Drehachse A6 erlaubt.
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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 aufgrund des Seilparallelogramms die Drehachse A6 selbst
bei einer Verschwenkung des Schwenkarms 9 oder des Tragarms 11 stets
vertikal ausgerichtet.
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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.
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Im
folgenden wird der Gewichtsausgleich des Stativs 1 um die
Drehachse A3 erläutert.
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Über ein
einachsiges Drehgelenk 33 ist ein zum Schwenkarm 9 paralleler
Parallelogrammarm 35 an dem von der vertikalen Drehachse
A6 fernen 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.
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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.
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Dazu
ist es lediglich notwendig, das verschiebbare Ausgleichsgewicht 43 bzw. 44 so
zu dimensionieren bzw. anzuordnen, daß das 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.
Dadurch ist das Stativ 1 bezüglich der Drehachse A3 in dem
gewünschten
indifferenten Gleichgewicht. 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.
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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.
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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. Ein derartiger Energiespeicher ist z. B aus der
DE 37 39 080 A1 oder
dem Aufsatz "Gewichtsausgleich
an feinmechanischen Geräten" von H. Hilpert in
FEINGERÄTETECHNIK,
14.Jg., Heft 2/1965 (siehe Bild 7 auf Seite 63 dieses Aufsatzes)
bekannt.
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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.
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Der
Gewichtsausgleich um die Drehachse A5 schließlich wird durch einen im Gerätearm 13 angeordneten,
weiteren Energiespeicher bewirkt, welcher das gewünschte indifferente
Gleichgewicht um die Drehachse A5 herstellt.