DE29511900U1 - Holding device for surgical purposes - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für chirurgische Zwecke mit mindestens zwei über ein Gelenk miteinander verbundenen Haltearmen und mit einer pneumatisch betätigbaren, die Gelenkteile relativ zueinander durch eine Klemmkraft festlegende Feststellvorrichtung für das Gelenk.The invention relates to a holding device for surgical purposes with at least two holding arms connected to one another via a joint and with a pneumatically actuated locking device for the joint which fixes the joint parts relative to one another by a clamping force.
Derartige Haltevorrichtungen, die üblicherweise mehrere gelenkig miteinander verbundene Haltearme umfassen, dienen dazu, chirurgische Werkzeuge zu halten, dabei kann es sich um Werkzeuge der unterschiedlichsten Art handeln, beispielsweise um Retraktorvalven, Spatel, Endoskope, Kamerasysteme etc. Wesentlich ist bei Haltevorrichtungen dieser Art, daß die Gelenke gelöst werden können, so daß das Werkzeug vom Operateur in eine gewünschte Position gebracht werden kann, in der es dann nach Feststellung der Gelenke in der Haltevorrichtung verbleibt. Bekannte Haltevorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in der EP 0 415 417 A2, der EP 0 486 999 A2 oder in der WO 93/14704 beschrieben. Bei diesen vorbekannten Haltevorrichtungen werden Kugelgelenke zwischen den benachbarten Haltearmen verwendet, die durch pneumatische Feststellvorrichtungen fixiert werden. Zur Fixierung sind sehr hohe Kräfte notwendig. Um diese zu erreichen, werden bei den vorbekannten Haltevorrichtungen komplizierte Kraftverstärker eingesetzt, beispielsweise in Form von kompressiblen Polstern oder in Form von aufwendigen Hebelarmgetrieben.Such holding devices, which usually comprise several holding arms connected to one another in an articulated manner, are used to hold surgical tools. These can be tools of a wide variety of types, for example retractor valves, spatulas, endoscopes, camera systems, etc. It is important for holding devices of this type that the joints can be released so that the surgeon can bring the tool into a desired position, in which it then remains in the holding device after the joints have been secured. Known holding devices of this type are described, for example, in EP 0 415 417 A2, EP 0 486 999 A2 or WO 93/14704. In these previously known holding devices, ball joints are used between the adjacent holding arms, which are fixed by pneumatic locking devices. Very high forces are required for fixing. In order to achieve this, complicated force amplifiers are used in the previously known holding devices, for example in the form of compressible pads or in the form of complex lever arm drives.
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Der Aufbau der bekannten Haltevorrichtungen wird dadurch außerordentlich kompliziert, außerdem können sich Schwierigkeiten bei der Sterilisierung dieser Haltevorrichtungen ergeben, da beispielsweise bei der Dampfsterilisation nicht sicher ist, daß die vielen komplizierten Teile zuverlässig von dem Dampf erreicht werden.This makes the structure of the known holding devices extremely complicated, and difficulties can also arise when sterilizing these holding devices, since, for example, during steam sterilization, it is not certain that the many complicated parts will be reliably reached by the steam.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Haltervorrichtung so auszugestalten, daß auf pneumatischem Wege erhöhte Kräfte der Feststellvorrichtungen der Gelenke erreicht werden können, ohne daß dadurch der Aufbau der Feststellvorrichtungen besonders kompliziert wird.It is the object of the invention to design a generic holder device in such a way that increased forces of the locking devices of the joints can be achieved pneumatically without the structure of the locking devices becoming particularly complicated.
Diese Aufgabe wird bei einer Haltevorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feststellvorrichtung ein Kolbenzylinderaggregat umfaßt, in dessen Zylinder in dessen Längsrichtung mehrere mit einem pneumatischen Medium befüllbare Betätigungskammern hintereinander angeordnet sind, in denen jeweils ein Kolben verschiebbar gelagert ist, und daß alle Kolben mit einem gemeinsamen Betätigungsglied derart verbunden sind, daß bei gleichzeitiger Befüllung der Betätigungskammern alle Kolben das Betätigungsglied in gleicher Richtung mit einer Kraft beaufschlagen.This object is achieved according to the invention in a holding device of the type described at the outset in that the locking device comprises a piston-cylinder unit in whose cylinder, in its longitudinal direction, several actuating chambers that can be filled with a pneumatic medium are arranged one behind the other, in each of which a piston is slidably mounted, and that all pistons are connected to a common actuating member in such a way that when the actuating chambers are filled at the same time, all pistons apply a force to the actuating member in the same direction.
Man erhält also eine Vervielfachung der Kolben und zugehörigen Betätigungskammern, wobei alle hintereinander angeordneten Kolben-Betätigungskammer-Paare gemeinsam auf dasselbe Betätigungsglied wirken, das dadurch trotz begrenzter wirksamer Fläche der einzelnen Kolben eine erhöhte Kolbenfläche erhält, durch die eine Verstärkung der auf das Betätigungsglied wirkenden Kräfte erreicht werden kann.This results in a multiplication of the pistons and associated actuation chambers, with all piston-actuation chamber pairs arranged one behind the other acting together on the same actuation element, which thereby receives an increased piston area despite the limited effective area of the individual pistons, through which an increase in the forces acting on the actuation element can be achieved.
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Trotzdem ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau, der in einem im wesentlichen rohrförmigen Haltearm der Haltevorrichtung ohne weiteres Aufnahme findet, insbesondere kann das Gehäuse des rohrförmigen Haltearms selbst den Zylinder des Kolbenzylinderaggregats bilden.Nevertheless, a very simple structure results, which is easily accommodated in an essentially tubular holding arm of the holding device; in particular, the housing of the tubular holding arm itself can form the cylinder of the piston-cylinder unit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Betätigungsglied eine Kolbenstange ist, die die Wände der Betätigungskammern abgedichtet durchsetzt.In a preferred embodiment, the actuating member is a piston rod which passes through the walls of the actuating chambers in a sealed manner.
Es ist vorteilhaft, wenn mindestens eine Wand einer Betätigungskammer im Zylinder freiverschieblich und gegenüber diesem abgedichtet gelagert ist und sich an einer Stufe des Zylinders abstützt, so daß ihre Verschiebung im Zylinder begrenzt ist, und wenn die von der Wand begrenzte Betätigungskammer auf der der Stufe abgewandten Seite angeordnet ist. Damit ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, da eine solche freiverschiebliche und an einer Stufe des Zylinders abgestützte Wand zusammen mit einer weiteren Wand oder zusammen mit einem Kolben eine Betätigungskammer ausbildet, ohne daß dazu weitere konstruktive Maßnahmen erforderlich werden. Auf diese Weise kann durch mehrere derartige freiverschiebliche und an Stufen des Zylinders angelegte Wände die Zahl der Betätigungskammern in einfacher Weise vervielfacht werden.It is advantageous if at least one wall of an actuating chamber is freely movable in the cylinder and is sealed against it and is supported on a step of the cylinder so that its movement in the cylinder is limited, and if the actuating chamber delimited by the wall is arranged on the side facing away from the step. This results in a particularly simple structure, since such a freely movable wall supported on a step of the cylinder forms an actuating chamber together with another wall or together with a piston, without any further structural measures being required. In this way, the number of actuating chambers can be easily multiplied by several such freely movable walls attached to steps of the cylinder.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn mindestens ein Kolben gegenüber dem Betätigungsglied freiverschieblich und gegenüber diesem abgedichtet gelagert ist und sich an einer Stufe des Betätigungsgliedes abstützt, so daß seine Verschiebung relativ zu dem Betätigungsglied begrenzt ist,It is further advantageous if at least one piston is mounted so as to be freely displaceable relative to the actuating member and sealed relative to it and is supported on a step of the actuating member so that its displacement is limited relative to the actuating member,
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und wenn die von den Kolben begrenzten Betätigungskammer auf der der Stufe abgewandten Seite angeordnet ist. Auch zusätzliche Kolben lassen sich in dieser Weise sehr einfach konstruktiv realisieren, in dem nämlich eine solche verschiebliche Wand an einer Stufe des Betätigungsgliedes angelegt wird.and if the actuating chamber delimited by the pistons is arranged on the side facing away from the step. Additional pistons can also be constructed very easily in this way, namely by placing such a movable wall on a step of the actuating element.
Insgesamt ist es auf diese Weise möglich, durch eine grössere Anzahl von verschieblich auf dem Betätigungsglied angeordneten, vorzugsweise plattenförmigen Wänden, bzw. Kolben eine größere Anzahl von Betätigungskammern mit zugehörigen Kolben zu realisieren, wobei am Zylinder lediglich für jede Begrenzungswand der Betätigungskammern eine Stufe vorgesehen sein muß, weitere konstruktive Anpassungen des Zylinders sind jedoch nicht notwendig.Overall, it is possible in this way to realize a larger number of actuation chambers with associated pistons by means of a larger number of preferably plate-shaped walls or pistons arranged displaceably on the actuation member, whereby only one step has to be provided on the cylinder for each boundary wall of the actuation chambers, but further structural adjustments to the cylinder are not necessary.
Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß im Betätigungsglied eine Zufuhrleitung für das pneumatische Medium angeordnet ist, die mit allen Betätigungskammern in Verbindung steht. Auf einfachste Weise ist es damit möglich, das pneumatische Medium in alle Betätigungskammern gleichzeitig einzuleiten, die Einführung des pneumatischen Mediums in das Betätigungsglied ist ohne weiteres möglich, da dieses bei Betätigung nur äußerst geringe Verschiebewege erfährt.According to a preferred embodiment, it is provided that a supply line for the pneumatic medium is arranged in the actuating element, which is connected to all actuating chambers. This makes it possible in the simplest way to introduce the pneumatic medium into all actuating chambers simultaneously. The pneumatic medium can be introduced into the actuating element without any problems, since the latter only experiences extremely small displacement paths when actuated.
Zusätzlich kann jede Betätigungskammer mit einer verschließbaren Entlüftungsleitung verbunden sein, durch die beim Entleeren der Betätigungskammer das aus ihr austretenden pneumatische Medium abgeführt wird. Eine unkontrollierte Abgabe des pneumatischen Mediums in die Umgebung wird somit vermieden.In addition, each actuation chamber can be connected to a closable vent line through which the pneumatic medium escaping from the actuation chamber is discharged when it is emptied. This prevents the pneumatic medium from being released into the environment in an uncontrolled manner.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Feststellvorrichtung zwei Klemmbacken umfaßt, die ein Gelenkteil zwischen sich einschließen, und daß ein Klemmbacken mit dem Zylinder und der andere mit dem Betätigungsglied verbunden ist.In a particularly preferred embodiment, it is provided that the locking device comprises two clamping jaws which enclose a joint part between them, and that one clamping jaw is connected to the cylinder and the other to the actuating member.
Insbesondere kann das Gelenkteil eine Kugel sein und die Klemmbacken können ringförmig ausgebildet sein.In particular, the joint part can be a ball and the clamping jaws can be ring-shaped.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein Klemmbacken durch eine nach innen vorspringende Schulter einer Hülse gebildet, in der eine zweite Hülse axial verschieblich gelagert ist, deren freier Rand den zweiten Klemmbacken bildet.In the preferred embodiment, a clamping jaw is formed by an inwardly projecting shoulder of a sleeve in which a second sleeve is axially displaceably mounted, the free edge of which forms the second clamping jaw.
Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn die äußere Hülse eine Verlängerung des Zylinders des Kolbenzylinderaggregates ist.A particularly simple design is achieved if the outer sleeve is an extension of the cylinder of the piston-cylinder unit.
Außerdem ist es günstig, wenn die innere Hülse an ihrem dem Rand gegenüberliegenden Ende als Betätigungsglied eine Kolbenstange trägt.It is also advantageous if the inner sleeve has a piston rod as an actuating element at its end opposite the edge.
Es ergibt sich damit ein sehr einfacher Aufbau aus einer äußeren und einer inneren Hülse, die gleichzeitig Teile des Kolbenzylinderaggregates bilden, wobei an der Kolbenstange der inneren Hülse die Kolben und gegebenenfalls auch verschiebliche Wände der Betätigungskammern gehalten sind.This results in a very simple structure consisting of an outer and an inner sleeve, which simultaneously form parts of the piston-cylinder unit, with the pistons and, if necessary, also the movable walls of the actuating chambers being held on the piston rod of the inner sleeve.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kolbenstange eine feste Querwand des Zylinders abgedichtet durchsetzt und zwei an Stufen der Kolbenstange anliegende, gegenüber der Kolbenstange und der Zylinderwand abgedichtete Kolben trägt, und daß zwischen den beiden Kolben eine gegenüber der Kolbenstange und der Zylinderwand abgedichtete Wand angeordnet ist, die sich an einer Stufe der Zylinderwand abstützt.In a particularly preferred embodiment, it is provided that the piston rod passes through a fixed transverse wall of the cylinder in a sealed manner and carries two pistons resting on steps of the piston rod, sealed with respect to the piston rod and the cylinder wall, and that between the two pistons a wall is arranged which is sealed with respect to the piston rod and the cylinder wall and which is supported on a step of the cylinder wall.
Mit dieser sehr einfachen Ausgestaltung, bei der auf der Kolbenstange lediglich drei plattenförmige Wandelemente verschieblich und abgedichtet getragen werden, läßt sich ein Kolbenzylinderaggregat mit zwei Betätigungskammern realisieren, in dem eine Verdopplung der Kräfte zu erreichen ist, die in einem einfachen Kolbenzylinderaggregat auftreten.With this very simple design, in which only three plate-shaped wall elements are slidably and sealed on the piston rod, a piston-cylinder unit with two actuation chambers can be realized in which a doubling of the forces that occur in a simple piston-cylinder unit can be achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforra der Erfindung ist vorgesehen, daß die Feststellvorrichtung durch eine mechanische Feder in die das Gelenk festlegende Position beaufschlagt ist und das Kolbenzylinderaggregat bei Betätigung der Federkraft entgegenwirkt. Es ist dadurch sichergestellt, daß die Haltevorrichtung durch mechanische Federkräfte in der einmal eingestellten Positionierung verbleibt, selbst wenn die Zufuhr des pneumatischen Mediums ausfallen sollte. Das pneumatische Medium wird verwendet, um die Gelenke zu lösen, ohne das pneumatische Medium sind die Gelenke fest.According to a preferred embodiment of the invention, the locking device is actuated by a mechanical spring into the position that fixes the joint, and the piston-cylinder unit counteracts the spring force when actuated. This ensures that the holding device remains in the position once set by mechanical spring forces, even if the supply of the pneumatic medium fails. The pneumatic medium is used to release the joints; without the pneumatic medium, the joints are fixed.
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Es ist vorteilhaft, wenn einem Gelenk ein mechanisch betätigbares Löseorgan zugeordnet ist, mit welchem die Feststellvorrichtung entgegen der Wirkung der Feder in die das Gelenk freigebende Position überführbar ist. Insbesondere kann das Löseorgan einen Exzenter umfassen.It is advantageous if a mechanically actuated release element is assigned to a joint, with which the locking device can be moved into the position that releases the joint against the action of the spring. In particular, the release element can comprise an eccentric.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, unabhängig vom Vorliegen des pneumatischen Mediums bei einzelnen Gelenken die Feststellung zu lösen, indem der Wirkung der Feststellfeder durch mechanische Mittel entgegengearbeitet wird. Dies ist nicht nur möglich, wenn die Haltevorrichtung nicht mit pneumatischem Medium versorgt ist, sondern in jeder Betriebsphase, außerdem kann dadurch ein einzelnes Gelenk selektiv gelöst werden, während üblicherweise bei Lösung der Gelenke durch das pneumatische Medium alle Gelenke gleichzeitig gelöst werden.This design makes it possible to release the locking of individual joints regardless of the presence of the pneumatic medium by counteracting the effect of the locking spring using mechanical means. This is not only possible when the holding device is not supplied with pneumatic medium, but in every operating phase. In addition, an individual joint can be released selectively, whereas usually when the joints are released using the pneumatic medium, all joints are released simultaneously.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt:The following description of preferred embodiments of the invention serves to explain in more detail in conjunction with the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer HaltevorrichFig. 1 a side view of a holding device
tung mit mehreren über Kugelgelenke verbundenen Haltearmen;device with several holding arms connected via ball joints;
Fig. 2 eine Längsschnittansicht durch das eineFig. 2 is a longitudinal sectional view through the one
Ende eines Haltearmes im Bereich eines Gelenkes mit zugeordneter Feststellvorrichtung bei festgestelltem Drehgelenk;End of a holding arm in the area of a joint with associated locking device when the swivel joint is locked;
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Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 bei gelöstemFig. 3 a view similar to Fig. 2 with the
Drehgelenk undSwivel joint and
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einesFig. 4 is a schematic side view of a
Haltearmes im Bereich des Drehgelenks und der Feststellvorrichtung mit einem mechanischen Löseorgan für die Feststellvorrichtung .Holding arm in the area of the swivel joint and the locking device with a mechanical release element for the locking device.
Die in der Zeichnung dargestellte Haltevorrichtung umfaßt mehrere Haltearme 1, 2, 3, 4, die untereinander über Kugelgelenke 5, 6, 7 verschwenkbar miteinander verbunden sind. Der erste Haltearm 1 ist über eine Klemmvorrichtung 8 an einer Struktur festlegbar, beispielsweise an einer Halteschiene eines Operationstisches, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Dieser Haltearm 1 ist rohrförmig ausgebildet, im dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt er zwei Abschnitte 9, 10 mit unterschiedlichem Außendurchmesser.The holding device shown in the drawing comprises several holding arms 1, 2, 3, 4, which are pivotably connected to one another via ball joints 5, 6, 7. The first holding arm 1 can be secured to a structure via a clamping device 8, for example to a holding rail of an operating table, which is not shown in the drawing. This holding arm 1 is tubular; in the embodiment shown, it comprises two sections 9, 10 with different external diameters.
Auch die daran anschließenden Haltearme 2, 3 sind als längliche Rohrkörper ausgebildet, der letzte Haltearm 4 hat die Form eines kurzen, rohrförmigen Halters, an dessen freiem Ende eine Aufnahme 11 für ein chirurgisches Werkzeug angeordnet ist, das je nach Anforderung sehr unterschiedlich sein kann. Es kann sich dabei um eine Retraktorvalve, um ein Endoskop, um eine Kamera oder um eine Saugvorrichtung oder dergleichen handeln.The adjoining holding arms 2, 3 are also designed as elongated tubular bodies, the last holding arm 4 has the shape of a short, tubular holder, at the free end of which a receptacle 11 for a surgical tool is arranged, which can be very different depending on the requirements. This can be a retractor valve, an endoscope, a camera or a suction device or the like.
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Die Kugelgelenke 5, 6, 7 sind insofern ähnlich aufgebaut, als jedes Kugelgelenk eine Kugel 12 mit einer zentralen Durchgangsbohrung 13 umfaßt, in welche ein dünnes Röhrchen 14 eingesetzt und mit der Kugel 12 durch Verklebung, Verschweißung oder dergleichen dauerhaft verbunden ist. Die Röhrchen 14 bilden kräftige Verlängerungen an der Kugel 12, deren anderes Ende bei den Kugelgelenken 5 und jeweils am benachbarten Haltearm 2 bzw. 4 festgelegt ist, im Fall des Kugelgelenkes 6 trägt diese Verlängerung in gleicher Weise eine Kugel 12, das Kugelgelenk 6 ist somit als Doppelkugelgelenk ausgebildet.The ball joints 5, 6, 7 are constructed similarly in that each ball joint comprises a ball 12 with a central through-hole 13, into which a thin tube 14 is inserted and permanently connected to the ball 12 by gluing, welding or the like. The tubes 14 form strong extensions on the ball 12, the other end of which is fixed to the ball joints 5 and to the adjacent holding arm 2 or 4, respectively. In the case of the ball joint 6, this extension carries a ball 12 in the same way, the ball joint 6 is thus designed as a double ball joint.
Jeder Kugel 12 eines Kugelgelenkes ist eine Feststellvorrichtung 15 zugeordnet, die im Inneren des die Kugel 12 aufnehmenden Haltearmes angeordnet ist. Diese Feststellvorrichtungen 15 sind in allen Fällen gleich aufgebaut, sie werden im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.Each ball 12 of a ball joint is assigned a locking device 15, which is arranged inside the holding arm that receives the ball 12. These locking devices 15 are constructed in the same way in all cases, and are explained in more detail below with reference to Figs. 2 and 3.
Auf das offene rohrförmige Ende 16 des jeweiligen Haltearmes 1, 2, 3 ist ein Rohrstück 17 aufgeschraubt, welches etwa in seiner Mitte eine feststehende Querwand 18 mit einer zentralen Durchgangsöffnung 19 aufweist.A pipe section 17 is screwed onto the open tubular end 16 of the respective holding arm 1, 2, 3, which has a fixed transverse wall 18 with a central through-opening 19 approximately in its middle.
Auf das Rohrstück 17 ist eine rohrförmige Haube 20 aufgeschraubt, die ebenso wie das Rohrstück 17 das rohrförmige Ende 16 des jeweiligen Haltearmes verlängert und die an ihrer Stirnseite 21 offen ist. In diesem Bereich trägt die Haube 20 eine nach innen vorstehende Ringschulter 22, deren Innendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 12 eines Drehgelenks.A tubular hood 20 is screwed onto the pipe section 17, which, like the pipe section 17, extends the tubular end 16 of the respective holding arm and is open at its front side 21. In this area, the hood 20 has an inwardly projecting annular shoulder 22, the inner diameter of which is slightly smaller than the diameter of the ball 12 of a swivel joint.
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Im Inneren der Haube 20 ist ein zylindrischer Topf 23 frei verschiebbar angeordnet, der mit seinem freien Rand 24 bis fast an die Ringschulter 22 der Haube 20 heranreicht.Inside the hood 20, a cylindrical pot 23 is arranged so as to be freely movable, the free edge 24 of which almost reaches the annular shoulder 22 of the hood 20.
Diese Ringschulter 22 und der Rand 24 des Topfes 23 bilden jeweils einen Klemmbacken aus, der ringförmig an der Kugel 12 eines Drehgelenkes anliegt, und zwar auf gegenüberliegenden Seiten der Äquatorialebene dieser Kugel, so daß die Ringschulter 22 und der Rand 24 die Kugel zwischen sich einklemmen und festlegen, wenn Ringschulter 22 und Rand 24 gegeneinander gepreßt werden. Die Innenfläche 25 der Ringschulter 22 und die Innenflache 26 des Randes 24 sind dabei an den Querschnitt der Kugel 12 angepaßt und liegen somit flächig an dieser an.This ring shoulder 22 and the edge 24 of the cup 23 each form a clamping jaw that rests in a ring shape on the ball 12 of a swivel joint, specifically on opposite sides of the equatorial plane of this ball, so that the ring shoulder 22 and the edge 24 clamp the ball between them and fix it when the ring shoulder 22 and the edge 24 are pressed against each other. The inner surface 25 of the ring shoulder 22 and the inner surface 26 of the edge 24 are adapted to the cross section of the ball 12 and thus lie flat against it.
Der Boden 27 des Topfes 23 geht in einen zentralen Gewindestutzen 28 über, in den eine Kolbenstange 29 eingeschraubt ist, die die Durchgangsöffnung 19 der Querwand 18 abgedichtet durchsetzt. Die Abdichtung erfolgt dabei durch eine Ringdichtung 30, die in eine Umfangsnut 31 in der Innenwand der Durchgangsöffnung 19 eingelegt ist.The base 27 of the pot 23 extends into a central threaded socket 28 into which a piston rod 29 is screwed, which passes through the through opening 19 of the transverse wall 18 in a sealed manner. The sealing is achieved by an annular seal 30 which is inserted into a circumferential groove 31 in the inner wall of the through opening 19.
In dem Ringraum 32, der durch die Kolbenstange 29 und den der Haube 20 zugewandten Teil des Rohrstückes 17 gebildet wird, ist konzentrisch zur Kolbenstange 29 eine Schraubenfeder 33 angeordnet, die sich einerseits an der Querwand 18 und andererseits über Distanzscheiben 34 am Boden 27 des Topfes 23 abstützt und dadurch den Topf 23 in Richtung auf die Kugel 12 verschiebt. Dies führt dazu, daß der einen Klemmbacken bildende Rand 24 gegen die den anderen Klemmbacken bildende Ringschulter 22 geschoben wird,In the annular space 32, which is formed by the piston rod 29 and the part of the pipe section 17 facing the hood 20, a helical spring 33 is arranged concentrically to the piston rod 29, which is supported on the one hand on the transverse wall 18 and on the other hand via spacers 34 on the base 27 of the pot 23 and thereby moves the pot 23 in the direction of the ball 12. This leads to the edge 24 forming one clamping jaw being pushed against the annular shoulder 22 forming the other clamping jaw.
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dadurch wird die Kugel 12 durch die Wirkung der Schraubenfeder 33 gegen eine Drehung in ihrem Lager festgelegt. Dieses Lager wird durch die Innenfläche 25 und 26 der Ringschulter 22 bzw. des Randes 24 ausgebildet.As a result, the ball 12 is secured against rotation in its bearing by the action of the coil spring 33. This bearing is formed by the inner surface 25 and 26 of the annular shoulder 22 and the edge 24, respectively.
Die Kolbenstange 29 ragt durch die Querwand 18 hindurch in einen Zylinderraum 35 hinein, der seitlich von dem Rohrstück 17 begrenzt wird. In diesem Bereich trägt die Kolbenstange 29 zwei Umfangsstufen 3 6 und 37, die durch stufenförmige Erweiterungen der Kolbenstange 29 gebildet werden. The piston rod 29 projects through the transverse wall 18 into a cylinder chamber 35, which is laterally delimited by the pipe section 17. In this area, the piston rod 29 has two circumferential steps 36 and 37, which are formed by step-like extensions of the piston rod 29.
An jeder dieser beiden Umfangsstufen 36 und 37 liegt ein scheibenförmiger Kolben 38 bzw. 39 an, die beide sonst frei verschieblich und abgedichtet auf der Kolbenstange gelagert sind. Die Abdichtung erfolgt dabei durch Ringdichtungen 40, 41, die in Umfangsnuten 42 bzw. 43 in zentralen Öffnungen 44 und 45 der beiden Kolben 38 bzw. 39 eingelegt sind.A disk-shaped piston 38 or 39 rests on each of these two circumferential steps 36 and 37, both of which are otherwise mounted on the piston rod in a freely movable and sealed manner. Sealing is provided by ring seals 40, 41, which are inserted in circumferential grooves 42 or 43 in central openings 44 and 45 of the two pistons 38 or 39.
Beide Kolben 38 und 39 sind auch gegenüber der durch das Rohrstück 17 gebildeten Innenwand des Zylinderraumes 35 abgedichtet, und zwar durch Ringdichtungen 46 bzw. 47, die in Außenumfangsnuten 48 und 49 am äußeren Rand der beiden Kolben 38 und 39 eingelegt sind.Both pistons 38 and 39 are also sealed against the inner wall of the cylinder chamber 35 formed by the pipe section 17, namely by ring seals 46 and 47, respectively, which are inserted in outer circumferential grooves 48 and 49 on the outer edge of the two pistons 38 and 39.
Beide Kolben 38 und 39 sind auf ihren der Kugel 12 zugewandten Seiten mit einer kreisförmigen Ausnehmung 50 bzw. 51 versehen, die sich über den größten Teil des Durchmessers der Kolben 38 und 39 erstreckt, jedoch nicht bis zum Außenrand.Both pistons 38 and 39 are provided on their sides facing the ball 12 with a circular recess 50 or 51, which extends over most of the diameter of the pistons 38 and 39, but not to the outer edge.
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Zwischen den beiden Kolben 38 und 39 ist eine weitere scheibenförmige Wand 52 längsverschieblich auf der Kolbenstange 29 gehalten. Auch diese Wand 52, die in ähnlicher Weise wie die Kolben 38, 39 als Scheibe oder Teller ausgebildet ist, ist sowohl gegenüber der Kolbenstange 29 als auch gegenüber der Innenwand des Zylinderraums 35 abgedichtet. Dazu ist in eine Umfangsnut 53 in einer zentralen Öffnung 54 der Wand 52 eine Ringdichtung 55 eingelegt und in eine Außenumfangsnut 56 am Außenrand der Wand 52 eine Ringdichtung 57.Between the two pistons 38 and 39, another disk-shaped wall 52 is held longitudinally displaceably on the piston rod 29. This wall 52, which is designed in a similar way to the pistons 38, 39 as a disk or plate, is also sealed both against the piston rod 29 and against the inner wall of the cylinder chamber 35. For this purpose, an annular seal 55 is inserted into a circumferential groove 53 in a central opening 54 of the wall 52 and an annular seal 57 is inserted into an outer circumferential groove 56 on the outer edge of the wall 52.
Die Innenwand des Zylinderraumes 35 weist eine nach innen vorspringende Ringschulter 58 auf, die durch einen Durchmessersprung dieser Innenwand gebildet wird, wobei der Durchmesser des Zylinderraumes 35 zur Querwand 18 hin abnimmt .The inner wall of the cylinder chamber 35 has an inwardly projecting annular shoulder 58, which is formed by a diameter jump of this inner wall, wherein the diameter of the cylinder chamber 35 decreases towards the transverse wall 18.
In der Kolbenstange 29 ist eine diese vollständig durchsetzte Durchgangsbohrung 59 vorgesehen, die einen Durchgangskanal aus dem Inneren des rohrförmigen Haltearms in den Topf 23 ausbildet, außerdem befindet sich in der Außenumfangsnut 56 eine Sacklochbohrung 60, die über seitliche Verbindungsöffnungen 61, 62 mit den Teilen des Zylinderraumes 35 in Verbindung stehen, die durch die Querwand 18 und den Kolben 38 einerseits bzw. die Wand 52 und den Kolben 39 andererseits definiert werden. In diese Sacklochbohrung 60 ist ein Schlauchnippel 63 eingeschraubt, auf den eine Zufuhrleitung 64 für ein pneumatisches Medium, beispielsweise Druckluft, aufgesteckt ist.A through hole 59 is provided in the piston rod 29, which completely penetrates it and forms a through channel from the interior of the tubular holding arm into the pot 23. In addition, there is a blind hole 60 in the outer circumferential groove 56, which is connected via lateral connecting openings 61, 62 to the parts of the cylinder chamber 35 that are defined by the transverse wall 18 and the piston 38 on the one hand and the wall 52 and the piston 39 on the other. A hose nipple 63 is screwed into this blind hole 60, onto which a supply line 64 for a pneumatic medium, for example compressed air, is attached.
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Der die Kolben 38 und 39 sowie die Wand 52 aufnehmende Zylinderraum 35 bildet ein Kolbenzylinderaggregat mit zwei Betätigungskammern 65, 66. Die eine Betätigungskammer 65 wird gebildet durch die Querwand 18, den Kolben 38 und die Innenwand des Zylinderraumes 35, die zweite Betätigungskammer 66 durch die Wand 52, die Innenwand des Zylinderraumes 35 und den Kolben 39.The cylinder chamber 35, which accommodates the pistons 38 and 39 as well as the wall 52, forms a piston-cylinder unit with two actuation chambers 65, 66. One actuation chamber 65 is formed by the transverse wall 18, the piston 38 and the inner wall of the cylinder chamber 35, the second actuation chamber 66 by the wall 52, the inner wall of the cylinder chamber 35 and the piston 39.
Ohne Zufuhr eines pneumatischen Mediums zu diesem Kolbenzylinderaggregat wird der Topf 23 durch die Schraubenfeder 33 gegen die Ringschulter 22 der Haube 20 gepreßt, und dadurch wird die Kugel 12 des Drehgelenkes zwischen den beiden Klemmbacken eingespannt und gegen jede Drehung gesichert.Without supplying a pneumatic medium to this piston-cylinder unit, the pot 23 is pressed against the annular shoulder 22 of the hood 20 by the helical spring 33, and thereby the ball 12 of the swivel joint is clamped between the two clamping jaws and secured against any rotation.
Wenn über die Zufuhrleitung 64 pneumatisches Medium in die Betätigungskammern 65 und 66 eingefüllt wird, werden dadurch die Kolben 38 und 39 mit einer Kraft beaufschlagt, die der Kraft der Schraubenfeder 33 entgegengerichtet ist. Bei einer solchen Befüllung der Betätigungskammern 65 und 66 werden die Kolben 38 und 39 gegen die Umfangsstufen 36 und 37 gedrückt, die Wand 52 dagegen in entgegengesetzter Richtung gegen die Ringschulter 58. Dies führt zu einer Verschiebung der Kolbenstange 29 entgegen der Kraftrichtung der Schraubenfeder 33, und damit werden die beiden die Kugel 12 zwischen sich einspannenden Klemmbacken voneinander entfernt, die Kugel 12 wird weniger kräftig eingespannt und kann nunmehr verdreht werden. Dabei wird die Dimensionierung vorzugsweise so gewählt, daß die Kugel 12 bei einer Befüllung der Betätigungskammer 65 und 66 nicht vollständig freigegeben wird, sondern lediglich wenigerIf pneumatic medium is filled into the actuation chambers 65 and 66 via the supply line 64, the pistons 38 and 39 are subjected to a force that is opposite to the force of the coil spring 33. When the actuation chambers 65 and 66 are filled in this way, the pistons 38 and 39 are pressed against the circumferential steps 36 and 37, while the wall 52 is pressed in the opposite direction against the annular shoulder 58. This leads to a displacement of the piston rod 29 against the direction of force of the coil spring 33, and thus the two clamping jaws clamping the ball 12 between them are moved apart, the ball 12 is clamped less firmly and can now be rotated. The dimensions are preferably selected so that the ball 12 is not completely released when the actuation chambers 65 and 66 are filled, but only less
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fest eingespannt wird. Die Restkräfte können so groß gewählt werden, daß die Haltevorrichtung nicht unter ihrem Eigengewicht kollabiert, sondern sich selbst hält. Trotzdem ist dann eine Verstellung der Gelenke noch möglich.is firmly clamped. The residual forces can be chosen to be so large that the holding device does not collapse under its own weight, but rather holds itself. Nevertheless, it is still possible to adjust the joints.
Wenn die Verstellung erfolgt ist, werden die Betätigungskammern 65 und 66 wieder entleert, dies ist über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Belüftungsleitung möglich.Once the adjustment has been made, the actuating chambers 65 and 66 are emptied again; this is possible via a ventilation line not shown in the drawing.
Die Steuerung der Befüllung der Betätigungskammern 65 und 66 erfolgt durch ein Schließventil 67, das im vorderen Haltearm 4 angeordnet ist und das üblicherweise verschlossen ist. Durch ein seitlich aus dem Haltearm 4 hervorstehendes Betätigungsorgan 68 läßt sich das Schließventil öffnen, so daß dann alle Betätigungskammern 65 und 66 der Haltevorrichtung gleichzeitig mit pneumatischem Medium befüllt werden. Das pneumatische Medium wird durch eine geeignete Vorrichtung in den Haltearm 1 eingeführt und über Schlauchleitungen 69 zunächst dem Schließventil 67 zugeführt und von dort auf die Betätigungskammern 65 und 66 aller Drehgelenke verteilt. Die Schlauchleitung 69 und die Verteilerleitungen zu den Betätigungskammern führen durch die Durchgangsbohrungen 59 der Kolbenstangen 29 hindurch sowie durch die Röhrchen 14, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.The filling of the actuating chambers 65 and 66 is controlled by a closing valve 67, which is arranged in the front holding arm 4 and is usually closed. The closing valve can be opened by an actuating element 68 protruding from the side of the holding arm 4, so that all actuating chambers 65 and 66 of the holding device are then simultaneously filled with pneumatic medium. The pneumatic medium is introduced into the holding arm 1 by a suitable device and is first fed to the closing valve 67 via hose lines 69 and from there distributed to the actuating chambers 65 and 66 of all swivel joints. The hose line 69 and the distribution lines to the actuating chambers lead through the through holes 59 of the piston rods 29 and through the tubes 14, as indicated in Fig. 2.
Damit diese Schlauchleitungen 69 bei der Verstellung nicht beschädigt werden, ist dafür Sorge getragen, daß die Kugeln 12 maximal über einen Winkel von etwa 350 Grad verdreht werden können. Zu diesem Zweck ist in der Haube 20 unmittelbar unterhalb der Ringschulter 22 eine zurIn order to prevent these hose lines 69 from being damaged during adjustment, care is taken to ensure that the balls 12 can be rotated through a maximum angle of approximately 350 degrees. For this purpose, a
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Kugel 12 hin offene Ringnut 70 angeordnet, außerdem in der Kugel 12 eine nach außen hin offene Umfangsnut 71. Eine Kugel 72 taucht sowohl in die Ringnut 70 als auch in die Umfangsnut 71 ein und bewegt sich beim Verdrehen der Kugel 12 in diesen Nuten. In die Ringnut 70 taucht ein Anschlag ein, der durch eine Schraube gebildet werden kann, die in eine achsparallele Bohrung 73 der Haube 20 eingedreht werden kann, die Umfangsnut 71 wird im Bereich der Durchgangsbohrung 13 der Kugel 12 unterbrochen. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Verdrehen der Kugel 12, bei der sich die Kugel 72 in der Ringnut 70 und in der Umfangsnut 71 bewegt, die Drehbewegung der Kugel 12 begrenzt wird, sobald die Kugel 72 an der in die Bohrung 73 eingedrehten Schraube oder am Ende der Umfangsnut 71 anschlägt.An annular groove 70 open towards the ball 12 is arranged, and a circumferential groove 71 open towards the outside is also arranged in the ball 12. A ball 72 is inserted into both the annular groove 70 and the circumferential groove 71 and moves in these grooves when the ball 12 is rotated. A stop is inserted into the annular groove 70 and can be formed by a screw that can be screwed into an axially parallel hole 73 in the cover 20. The circumferential groove 71 is interrupted in the area of the through hole 13 of the ball 12. This ensures that when the ball 12 is rotated, during which the ball 72 moves in the annular groove 70 and in the circumferential groove 71, the rotational movement of the ball 12 is limited as soon as the ball 72 hits the screw screwed into the hole 73 or at the end of the circumferential groove 71.
An der Haube 20 ist ein U-förmiger Lösehebel 74 um eine quer zur Längsachse der Haube 20 verlaufende Drehachse verschwenkbar gelagert. Dazu trägt der Lösehebel 74 zwei nach innen abstehende Lagerstifte 75, 76, die in entsprechende Lageröffnungen 77, 78 in der Haube 20 eingreifen und dadurch eine Drehlagerung bilden. Die Lagerstifte 75 und 76 tragen zwei exzentrische, nach innen vorstehende Verlängerungen 79, 80, diese greifen in seitliche Öffnungen 81, 82 des Topfes 23 ein.A U-shaped release lever 74 is mounted on the hood 20 so that it can pivot about a rotation axis that runs transversely to the longitudinal axis of the hood 20. For this purpose, the release lever 74 has two inwardly projecting bearing pins 75, 76 that engage in corresponding bearing openings 77, 78 in the hood 20 and thus form a pivot bearing. The bearing pins 75 and 76 have two eccentric, inwardly projecting extensions 79, 80 that engage in lateral openings 81, 82 of the pot 23.
Verdreht man den Lösehebel 74 aus einer Ruhestellung (Fig. 4 in ausgezogenen Linien) in eine Lösestellung (Fig. 4 in strichpunktierten Linien), so verschieben die Verlängerungen 79 und 80 den Topf 23 entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 33, man erhält also eine Entlastung der Klemmbacken in gleicher Weise wie bei der Befüllung derIf the release lever 74 is turned from a rest position (Fig. 4 in solid lines) to a release position (Fig. 4 in dash-dotted lines), the extensions 79 and 80 move the pot 23 against the effect of the coil spring 33, thus relieving the clamping jaws in the same way as when filling the
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Betätigungskammern 65 und 66 durch ein pneumatisches Medium. Es ist damit möglich, auf mechanischem Wege die Feststellung der Kugel 12 zu lösen, und zwar auch beim Fehlen der Zufuhr eines pneumatischem Mediums.Actuation chambers 65 and 66 by a pneumatic medium. It is thus possible to mechanically release the locking of the ball 12, even if there is no supply of a pneumatic medium.
Der Aufbau der beschriebenen Drehgelenklagerung einschließlich der Feststellvorrichtung ist außerordentlich einfach, insbesondere auch der Zusammenbau.The design of the described swivel bearing including the locking device is extremely simple, especially the assembly.
Es genügt nämlich dabei, zunächst auf eine Kolbenstange von der Gewindeseite her den Kolben 39, die Wand 52 und den Kolben 38 aufzuschieben. Die Kolbenstange 29 wird danach durch die Durchgangsöffnung 19 der Querwand 18 hindurchgeführt, die Schraubenfeder 33 wird gegebenenfalls unter Zwischenlage der Distanzscheiben 34 in den oberen Teil des Rohrstückes 17 eingelegt, und von oben her wird ein Topf 23 auf die Distanzscheiben 34 aufgesetzt, der dann mit der Kolbenstange 29 verschraubt wird.It is sufficient to first push the piston 39, the wall 52 and the piston 38 onto a piston rod from the threaded side. The piston rod 29 is then guided through the through hole 19 of the transverse wall 18, the coil spring 33 is inserted into the upper part of the pipe section 17 with the spacers 34 in between if necessary, and a pot 23 is placed on the spacers 34 from above, which is then screwed to the piston rod 29.
Auf diese vorgefertigte Baueinheit wird die Kugel 12 eines Drehgelenks derart aufgelegt, daß sie im Topf 23 aufgenommen wird. Von oben her wird die die Kugel überfangende Haube 20 über den Topf 23 geschoben und mit dem Rohrstück 17 verschraubt. Durch seitliches Aufbiegen und Zusammenbiegen kann gegebenenfalls der Lösehebel 74 zusätzlich eingesetzt werden.The ball 12 of a swivel joint is placed on this prefabricated unit in such a way that it is received in the cup 23. From above, the hood 20 covering the ball is pushed over the cup 23 and screwed to the pipe section 17. The release lever 74 can also be inserted if necessary by bending it sideways.
Damit ist das Drehgelenk mitsamt seiner Feststellvorrichtung fertig montiert und kann auf den jeweiligen Haltearm aufgeschraubt werden.The swivel joint and its locking device are now fully assembled and can be screwed onto the respective holding arm.
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In genau der gleichen, sehr einfachen Weise können die Teile auch wieder auseinandergenommen und gewartet oder gereinigt werden, so daß auch bei der Reinigung und insbesondere bei der Sterilisation keinerlei Probleme auftreten.The parts can be disassembled and maintained or cleaned in exactly the same, very simple way, so that no problems arise during cleaning and especially during sterilization.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei Betätigungskammern 65 und 66 vorgesehen. Selbstverständlich läßt sich diese Zahl beliebig variieren, da zusätzliche Betätigungskammern 65 bei der beschriebenen Konstruktion in einfacher Weise durch ein weiteres Paar einer Wand 52 und eines Kolbens 39 realisiert werden können. Damit kann eine Vervielfachung der Kraft des pneumatischen Mediums erreicht werden, ohne daß dazu komplizierte bauliche Änderungen notwendig sind. Selbstverständlich müssen an der Kolbenstange 29 und an der Innenwand des Filterraumes 35 eine entsprechende Anzahl von Stufen für jede Betätigungskammer vorgesehen sein, außerdem muß die Sacklochbohrung 60 für jede Betätigungskammer eine eigene Verbindungsöffnung aufweisen.In the embodiment shown, only two actuation chambers 65 and 66 are provided. Of course, this number can be varied as desired, since additional actuation chambers 65 can be easily created in the described design by means of another pair of a wall 52 and a piston 39. This means that the force of the pneumatic medium can be multiplied without the need for complicated structural changes. Of course, a corresponding number of steps must be provided on the piston rod 29 and on the inner wall of the filter chamber 35 for each actuation chamber, and the blind hole 60 must also have its own connection opening for each actuation chamber.
Claims (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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