JP2008215624A - 重量つり合いのためのエネルギー蓄積部を有するスタンド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】旋回軸(A3)に対して旋回自在である第1のスタンドアーム(11)と、第1のスタンドアーム(11)に、旋回軸(A3)と平行である回転軸(A3’)に対して旋回自在であるように支承された第2のスタンドアーム(13)と、第1のスタンドアーム(11)に対して旋回転軸(A3)に対して回転自在である第1の方向転換ローラ(17)と、第2のスタンドアーム(13)と回転しないように結合された第2の方向転換ローラ(19)との周囲に掛け回された輪状のけん引ロープ(21)とを有するスタンド(1;201)において、輪状のけん引ロープ(21)は方向転換ローラ(17,19)の間に棒状部分(83,85)を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
この場合、エネルギー蓄積部は旋回アームの作用点に装着されたロープを含み、ロープは旋回軸の上に配置された方向転換ローラにより引張りばねの方へ方向転換される。これにより、エネルギー蓄積部は旋回アームの作用点に、方向転換ローラの周面の、作用点から来る直線状のロープ部分が方向転換ローラの周面と接触する点に向かう力を加える。
このようなスタンドの理論は、H.Hilpertの論文「Gewichtsausgleich an feinmechanischen Geraten」(FEINGERATETECHNIK、第14巻、2/1965号)の中にも記載されている(63ページの図7を参照)。H.Hilpertのこの論文の63ページの左コラム、第1段落には、周知のスタンドの場合、方向転換ローラの湾曲が有限であるために、すなわち、旋回アームが旋回するときの支承点の摺動又は付加的なロープの繰り出しや巻き取りによって、大まかな重量つり合いしか実行できないことが明示されている。そこで、旋回軸からの荷重距離lで旋回アームに作用する重量Gは、
c’・r’・L=G・l
の条件が満たされたときに等化される。尚、式中、
c’は重量つり合いばねのばね定数、
r’は旋回軸から方向転換手段への垂直方向距離、
Lは旋回軸から重量つり合い力の作用点までの距離である。
ドイツ特許第221571A1号からも、この種のスタンドが知られており、このスタンドはH.Hilpertの論文の原理に従って構成されている。しかし、このスタンドにおいても、引張りばねを旋回アームと連結するロープの方向を転換する方向転換要素は湾曲が有限である傾斜面から形成されているので、支承点は旋回アームのその都度の位置に従って変動する。
しかしながら、ロープやベルト又は歯付きベルトには延性があるため、第1のスタンドアームと第2のスタンドアームの動きを連結する際にすべりと遅れが発生する。
従って、このようなスタンドでは、重量のつり合いが成立する。すなわち、スタンドはその回転軸及び旋回軸に関してつり合いを保っており、各々の時点で動くスタンドの構成要素と、スタンドから懸架されている機器の重量のつり合いは、機器が動くときに、動いている機器の慣性のみを克服すれば良く、重力を制圧する必要はないように保たれる。
旋回アームの固定作用点において旋回軸と支承点が垂直平面を規定し且つ旋回アームの旋回時に支承点が第1のスタンド部分に対して空間的に固定していると、従来の技術によるスタンドに付随する、方向転換ローラの直径が有限であるために起こる誤りは取り除かれ、その結果、実質的に精密な重量のつり合いが可能になる。
別の有利な実施態様においては、エネルギー蓄積部は作用点に装着されたロープを介して旋回アームに作用し、ロープを作用点へ方向転換されるロープローラは、ロープローラの外周面に位置する支承点に対して旋回自在に支承されている。これにより、重量の面でのロープの利点及びロープを摩擦少なくローラで方向転換する構成をほぼ空間的に固定されている支承点及び全く正確な重量のつり合いという長所と組合わせることができる。
エネルギー蓄積部を第1のスタンド部分に収納すれば、エネルギー蓄積部を特にスペースを節約して、スタンドの操作性又は調整能力をそこなうことなく装着できる。
旋回軸と直交する旋回アームの長手方向溝に沿って摺動自在であるすべり部材に作用点を配置すると、スタンドにより支持すべき機器の重量が変化した場合でも、すべり部材を簡単に摺動させるだけで、重量のつり合いを再びとり戻すことができる。
螺旋溝をアルキメデスの螺旋として構成すると、作用点の摺動は螺旋溝が回転する回転角に常に比例する。
エネルギー蓄積部が支承点を含む回転軸に対して回転自在となるように第1のスタンド部分に装着されたシリンダ/ピストン構造を含んでいると、第1のスタンド部分に対して固定された支承点の位置を正確に且つ十分に遊びなく実現することができる。
利用できる圧縮ばねは多数あるが、シリンダ/ピストン構造の中で圧縮ばねは引張り棒と結合するピストンと中空シリンダの内面との間に支えられている。
シリンダ/ピストン構造を旋回アームの側方に配置し且つ引張り棒のピストン側とは反対の側の端部を横棒を介して作用点に装着すれば、旋回アームの旋回範囲はエネルギー蓄積部によって制限されなくなる。
請求項13の特徴により、上記のようにしなければロープの延びの問題を軽減するために必要であった輪状のけん引ロープの非常に強い張りを緩和することができ、その結果、ロープの断裂の危険は少なくなり、方向転換ローラの支承部の負担は軽減される。
棒状部分を同軸ねじ結合部を介して柔軟なロープ部分と結合すると、柔軟なロープ部分の応力を特に容易に調整することができる。この場合、棒状部分が両端にそのようなねじ結合部を有し且つそれら2つのねじ結合部の回転方向が逆であると、適切なほうの棒状部分を単純に回転させるだけで、輪状のけん引ロープを張ることができる。
このように、調整装置を直線キャリッジ/旋回装置として構成することにより、調整装置を、たとえば、調整範囲を限定するフレームなしで、より小型に構成でき、それに伴って、スタンド全体をより軽量に構成できるので、スタンドのつり合い、従って、重量のつり合いをとるのが容易になる。
直線キャリッジ/旋回装置はベース部分と、ベース部分に沿ってねじ付きスピンドルによって摺動自在である直線キャリッジと、直線キャリッジに配設され、直線キャリッジに対して旋回軸に対して旋回自在であり且つ機器を固定することができる旋回要素とを有していると有利である。
直線キャリッジ/旋回装置をスタンドの回転軸に対して回転自在であるように保持アームに配置し且つ旋回軸がこの回転軸と平行であれば、直線キャリッジ/旋回装置により、機器の重心をスタンドの回転軸に特に急速に、適正に移動させることができる。
c・r<(G・l)/L
であることを特徴とする。
重量つり合いばねが引張りばねとして形成された圧縮ばねであれば、重量つり合いばねが破断しても、旋回アームの下降運動の制御がきかなくなることはありえない。
けん引ロープが重量つり合いばねとロープローラとの間に垂直のけん引ロープ部分を含み、その垂直のけん引ロープ部分により規定されるロープローラの垂直接線が旋回軸と交わるようにすれば、方向転換ローラは旋回軸と、重量つり合い力の方向とに関して、ばね定数及び/又は垂直方向距離を減少させることにより誤り補正を特に有効にするような態様で配置されることになる。
この場合、方向転換手段が旋回軸から等しい垂直方向距離rをおいて配置された別のロープローラを含んでいると、旋回アームを垂直位置を越えて2つの方向へ旋回させることができる。
垂直方向距離rとその無補正値r’との差がロープローラの半径の0.35から0.45倍、好ましくは0.4倍であり且つばね定数cは無補正ばね定数c’の0.75から0.85倍、好ましくは0.8倍であると、特に好都合であることがわかっている。
以下に説明するスタンドは、重量つり合いに関して、全体として有利な本発明の実施形態である。エネルギー蓄積部構造と、このスタンドのその他の構成要素、特につり合いおもり、継手の平行四辺形、ロープの平行四辺形直線キャリッジ/旋回装置などとの協働が本発明の特に有利な面である。
図1は、本発明によるスタンドの一実施形態を概略的に示す側面図である。図中符号1で示すスタンドは、機器として、自在に動くことができるべきである手術用顕微鏡3を支持している。
スタンド1は、ローラ4により摺動自在である底部5に垂直回転軸A1に対して回転自在に支承されている台座部分7を含む。この台座部分7に装着された旋回アーム9は、図1の図面の平面に対し垂直である旋回軸A2のまわりに旋回自在である。
旋回アーム9の上端部には支持アーム11が装着されており、支持アーム11は旋回アーム9に対して、旋回軸A2と平行である回転軸A3に対して旋回自在である。支持アーム11の機器側端部には、結合部材22が後述するように常にそのアライメント状態を維持するように、結合部材22が回転軸A3と平行である回転軸A3’に装着されている。さらに、結合部材22と機器アーム13との間に配置された一軸回転継手24は、機器アーム13を回転軸A6に対して回転させる。
保持アーム15の機器側端部には、手術用顕微鏡3が調整装置16を介して回転軸A4に対して旋回自在に装着されている。スタンド1が図1に示す位置にあるとき、回転軸A4は図1の図面の平面に対し垂直であり、保持アーム15は回転軸A4と回転軸A5とが直交するように構成されている。
質量重心が旋回軸上にないときには、代替構成として、旋回軸を中心とする旋回時に地球の重力場における運動質量の高さ位置を変化させることにより解放される又は発生されるべき重力エネルギーを供給し、その結果として旋回軸に関する重心の回転モーメントのつり合いを保つエネルギー蓄積部を設けることができる。
以下に説明するが、スタンド1は2つの可能性を利用する。すなわち、旋回軸A2と回転軸A5にそれぞれ1つのエネルギー蓄積部が対応しており、また、回転軸A3及びA4に関してスタンド1のつり合いを保つべきである。回転軸A1及びA6については、それらは常に垂直に向いているので、回転に際しては重力エネルギーは解放もされず、消費もされる必要がないので、その都度の運動質量の重心をそれらの回転軸自体にのせることは不要である。
旋回アーム9と平行な平行四辺形アーム35が一軸回転継手33によって支持アーム11の機器とは反対の側の端部に装着されている。さらに、結合ロッド37は、一軸回転継手39を介して旋回アーム9の支持アーム側とは反対の側の端部に装着されると共に、一軸回転継手41を介して平行四辺形アーム35の支持アーム側とは反対の側の端部に装着されている。この場合、継手33,39及び41の回転軸は回転軸A3と平行であり且つ回転軸A3と継手33の回転軸との距離は継手39及び41の回転軸の離間距離と等しく、また、回転軸A3と継手39の回転軸との距離は継手39及び41の回転軸の離間距離と等しい。従って、旋回アーム9と、平行四辺形アーム35と、支持アーム11と、結合ロッド37は継手の平行四辺形を形成している。
さらに、図1に示すように平行四辺形継手が安定し且つ開いているように、すなわち、零とは異なる面を囲むように、摺動自在のつり合いおもり43又は44の大きさを規定する又は配置することのみが不可欠である。それにより、スタンド1は回転軸A3に関して所望の中立つり合い状態となる。
たとえば、手術用顕微鏡の付属品の使用によって手術用顕微鏡3の重量が変化したときには、つり合いおもり43及び44の適切な摺動により、回転軸A3に関するつり合いを再現することができる。
つり合いおもり43及び44と、平行四辺形継手があるために、手術用顕微鏡3、保持アーム15、機器アーム13及び支持アーム11の質量は、旋回軸A2及び旋回アーム9に関して、旋回アーム9又は旋回アーム9の延長線上にそれより小さい「有効質量」が乗っているかのように作用する。
減少した「有効質量」により旋回軸A2に対する旋回アーム9に加えられる残留回転モーメントをつり合わせるために、すなわち、旋回軸A2に関する重量つり合いのために、エネルギー蓄積部45が設けられている。エネルギー蓄積部45は47の位置で旋回アーム9に、49の位置でスタンド1の台座部分7にそれぞれ装着されている。旋回アーム9が旋回軸A2に対して旋回するときに地球の重力場において「有効質量」の高さ位置を変化させることにより解放される又は発生すべきエネルギーは、エネルギー蓄積部45により蓄積又は供給される。
エネルギー蓄積部45は、47の位置で旋回アーム9に作用する力を支承点49に向かう方向に加え、この力は「有効質量」により旋回アーム9に旋回軸A2に関して加えられる回転モーメントとは逆に作用して、旋回アーム9を、それに伴ってスタンド全体を旋回軸A2に関して中立つり合い状態に保持する。
このような中立つり合い状態により、旋回軸A2に関して運動自在であることから得られる作用空間のどの位置でも、手術用顕微鏡3を力を加えずに位置決めすることができる。この場合、手術用顕微鏡3がとりうる摺動経路の各々の点は、手術用顕微鏡3に作用する合成力が消滅するつり合い点である。そこで、手術用顕微鏡3の支承する場合には、動かすべき質量によって発生する慣性力を克服しなければならない。
ところが、上記の雑誌論文の中で開示されているエネルギー蓄積部構造はこの垂直平面条件を対応する旋回アームの唯一つの旋回位置に対してしか満たさず、その他の旋回範囲においては支承点は垂直平面からはずれており、そのため、旋回アームに旋回角によって決まる残留回転モーメントが加わる結果になる。この周知のスタンドとは異なり、本発明によるスタンドの支承点49は、旋回アーム9が旋回しても、台座部分7に対して固定されたままであり、従って、旋回軸A2と共に常に垂直平面50を形成する。そのため、本発明によるスタンドは旋回アーム9のどの位置においても厳密なつり合い状態にある。
エネルギー蓄積部45は、旋回軸A2と平行である回転軸57に対して回転自在に配置された円筒形ハウジング53を含む。2本の軸ピン55は、スタンドの台座部分7と結合する保持側壁部59に固定係合する。円筒形ハウジング53の中に引張り棒61が突出し、引張り棒61のピストン状に形成された端部63に、圧縮ばね65の一端部が当接している。圧縮ばね65の他端は、円筒形ハウジング53のピストンとは反対側の正面67に当接している。
引張り棒61は、円筒形ハウジング53の外側で、横棒69と連結している。横棒69は回転軸受71を介して引張り棒61に装着されていると共に、回転軸受73、すなわち、図1にごく概略的に示されている連接部分47を介して旋回アーム9に装着されている。従って、支承点49はエネルギー蓄積部のハウジング53の回転軸57と、旋回軸9及び平行四辺形アーム35を含む継手の平行四辺形の平面との交点にある。
図2には、旋回軸受77も示されており、旋回アーム9は旋回軸受77を介してスタンドの台座部分7の軸ピン79に、旋回軸A2に対して旋回自在であるように支承されている。
旋回アーム9が図2に示す位置にあるとき、旋回アーム9に荷重を与える「有効質量」の重心は旋回軸A2の厳密に垂直方向上方に位置しているので、旋回アーム9に回転モーメントは全く作用しない。従って、図2に示すスタンド位置にある圧縮ばね65は、エネルギー蓄積部のハウジング53の内部のスペース全体を占めている。
図3に鎖線で示す引張り棒61の長手方向軸61aは回転軸57と交わり、旋回アーム9に加えられるばね力の方向は引張り棒の長手方向軸61aと平行であるので、ばね力は旋回アーム9の連接部分47の領域に作用し、エネルギー蓄積部のハウジング53の回転軸57上に位置する支承点49に向いている。この場合、図2に示す横棒69を介する力の伝達によって、連接部分47の領域にある力作用点と、支承点49とを結ぶ線は引張り棒61と平行になる。
H.Hilpertの上記の論文によれば、適用する状況によって、圧縮ばね65のばね定数を特定のスタンド構成に、特に具体的に設定された旋回アーム9の力作用点47に適応させることができる。この点に関しては、上記論文の62ページ及び63ページの式(15)及び(22)を参照のこと。
この第2のエネルギー蓄積部95は、図4に示すように、調整要素を含んでおり、このエネルギー蓄積部の構造と機能方式を図5、図6及び図7を参照しながた説明する。
図5は、図4の矢印Vの方向に見た、機器アーム13に配設されたエネルギー蓄積部95の一部を示す断面図である。従って、回転軸A5は図5の図面の平面に対し垂直である。
図6は図5に対応する断面図であり、保持アーム15が回転軸A5に関する別の回転位置にあるときのエネルギー蓄積部95を示す。
回転軸A4と平行に配置されるレバーアーム99は保持アーム15と固定結合されており、従って、保持アーム15と共に回転軸A5に対して旋回自在である。レバーアーム99は回転軸A5と直交する。
従って、手術用顕微鏡3により回転軸A5に関して加えられる回転モーメントに関して、スタンド1のつり合いをレバーアーム99に作用するエネルギー蓄積部95によって保つことができる。
さらに、レバーアーム99と、円筒形の機器アーム13の内部に摺動自在に収納されたピストン101との間にロープ103が張られており、ロープ103はロープローラ105により機器アーム13の長手方向軸からレバーアーム99の作用点107へ方向転換される。機器アーム13の内部のピストン101と保持アーム側のリング状ストッパ109との間に、螺旋圧縮ばね111が支えられている。
ロープローラ105は、支承点113に対して自在に回転できるようにシーソー状に支承されている。保持アーム15の旋回に伴って起こるロープローラ105の中心点115の位置の変化を両方向の矢印117により指示する。この構成により、保持アーム15又はレバーアーム99が回転軸A5に対して旋回しても、支承点113は空間的に固定されたままである。
上述のようにロープローラ105を支承点113でシーソー状に支承しているため、保持アーム15が旋回するとき、ロープローラ105の中心点115は、支承点113が固定されたままであり且つ支承点113及び旋回軸A5により規定される平面が常に垂直平面であるように動くことが確実である。
これに伴って、先にエネルギー蓄積部45に関連して説明した通り、保持アーム15、調整装置16及び手術用顕微鏡3の質量の中心がレバーアーム99と平行な回転軸A4上に位置しているのであれば、保持アーム15はどの旋回位置にあっても中立つり合い状態をとる。
この目的のために、作用点107は、回転軸A5と直交するレバーアーム99の長手方向溝119に沿って摺動自在に案内されるすべり部材121に配置される。すべり部材121は、レバーアーム99と共に回転軸A5に対して旋回自在であるアルキメデス螺旋127の螺旋溝125にピン123によって係合する。アルキメデス螺旋127は、レバーアーム99及び回転軸A5と平行な平面に位置している。アルキメデス螺旋127と固定結合する回転つまみ97により、アルキメデス螺旋127をレバーアーム99に対して、回転軸A5と直交する回転軸98に対して回転させることができ、それによって、レバーアーム99に沿って案内されるばね力作用点107と旋回軸A5との距離を調整することができる。ピン123が係合する案内溝125がアルキメデス螺旋であるために、その距離変化は常に回転つまみ97の回転角に比例する。
ロープローラ105は、その中心点115を通る回転軸137に対して回転自在であるように支持部分131に支承されている。支持部分131は、回転軸受133により、支承点113と交わる回転軸135に対して回転自在に機器アーム13のリング状ストッパ109に支承されている。これにより、ロープローラ105は回転軸135に対して回転自在に支承点113でシーソー状に支承されることになり、支承点113はロープ103の有限の横断面の中心の、回転軸135上に配置されている。
旋回アーム9の上端部には、回転軸A3を中心に、常に水平方向に向いた水平アーム23と結合する方向転換ローラ17が支承されている。支持アーム11の機器アーム側の端部には、支持アーム11に対して回転自在である別の方向転換ローラ19が回転軸A3と平行な回転軸A3’を中心として支承されており、これらの方向転換ローラ17及び19には輪状のけん引ロープ21がすべりなく掛け回されている。この場合、方向転換ローラ19には結合部材22が回転しないように配設されている。
回転軸A2及びA3の間に位置する旋回アーム9の部分は平行四辺形棒材27、水平アーム23及び想像上の、従って、旋回軸A2と継手29とを結ぶ図1に鎖線を示す線31と共に継手平行四辺形を形成する。そこで、旋回軸A2と回転軸A3との距離は回転継手25の回転軸と、回転継手29の回転軸との離間距離に等しい。さらに、旋回軸Aと継手29の回転軸との距離は回転軸A3と、継手25の回転軸との離間距離に等しい。また、スタンド1が軸A1からA6に対して旋回している間に、鎖線で示す連結線31の水平位置は変化しないので、水平アーム23は旋回アーム9のその都度の位置とは無関係に常に水平方向に向いている。
機器アーム13は結合部材22を介して方向転換ローラ19と固定結合されているので、垂直方向に対するローラの向きも常に一定のままである。従って、旋回アーム9又は支持アーム11の旋回時に、回転軸A6自体は常に垂直方向に向いたままである。
図4から明白であるように、輪状のけん引ロープ21は方向転換ローラ17及び19の領域では可撓性のロープ81として形成され、ローラ17及び19の間においては剛性の棒部分83又は85として形成されている。ロープ部分81はすべりなく方向転換ローラ17及び19に掛け回されており、その長さは、支持アーム11の旋回領域全体にわたって剛性の棒部分83及び85と、方向転換ローラ17又は19との接触が起こらないように定められている。
図4Cには、剛性の棒部分を可撓性のロープ部分と結合するための別の方法を示す。
この実施形態の場合、棒部分185の他端を同じ結合部材を介して又はクランプ要素を介してロープ部分81と結合することができる。
さらに、保持アーム5と手術用顕微鏡3との間に挿入された調整装置16により、手術用顕微鏡3の重心を回転軸A4上へ移動させ、それに伴ってスタンド1を回転軸A4に関してつり合わせることができる。
図8は、図4の矢印VIIIの方向に見た調整装置16の側面図である。
調整装置16は、直線キャリッジ139と、旋回要素141とを含む直線キャリッジ/旋回装置として構成されている。直線キャリッジ139は、ベース部分145に沿って両方向矢印143の方向に摺動自在である。ベース部材145は直線キャリッジ/旋回装置16の回転軸A4に対して旋回自在である。直線キャリッジ139には、直線キャリッジと共に両方向矢印143の方向に摺動自在であり且つ旋回軸147に対して旋回自在であるように旋回要素141が配設されている。この旋回要素141に手術用顕微鏡3が固定されている。ベース部材145は保持アーム15に回転軸A4に対して回転自在に装着されているので、手術用顕微鏡3を直線キャリッジ/旋回装置16と共に回転軸A4に対して回転させることもできる。
図8には、直線キャリッジ143を摺動させるための回転つまみ149と、旋回要素141を旋回軸147に対して旋回させるための別の回転つまみ151がさらに示されている。そこで、回転つまみ151は、旋回要素141に形成された傾斜歯部を有するウォーム歯車153に作用する。
図9から明らかであるように、回転つまみ149により、ねじ付きスピンドル155を図9の図面の平面に位置する回転軸156に対して回転させることができる。ねじ付きスピンドル155は、ベース部分145の凹部157の中で図8の両方向矢印143の方向に摺動自在に案内される直線キャリッジ139のねじ穴158を貫通している。そこで、回転つまみ149を回すことにより、直線キャリッジ139を、それに伴って手術用顕微鏡3を図9に対して上下に移動させることができる。
図9からは、回転軸A4に関する直線キャリッジ/旋回装置16の回転を可能にする回転軸受165もさらに明らかである。
図10からは、ねじ付きスピンドル159を受け入れる直線キャリッジ139の部分167を明らかに見てとることができ、また、旋回要素141に形成された固定穴169を利用して、図10には図示上の理由により表示されていない手術用顕微鏡が旋回要素141に固定されている。回転軸A4は回転軸147と同様に図10の図面の平面に対して垂直である。回転軸147に対して旋回自在であるのは旋回要素141のみであるが、図10に示す直線キャリッジ/旋回装置16の全体が回転軸A4に対して旋回自在であることに注意すべきである。
減少した「有効質量」により旋回アーム9に旋回軸A2に関して加えられる残留回転モーメントをつり合わせるために、すなわち、旋回軸A2に関する重量つり合いを保つために、エネルギー蓄積部45と同様に作用するエネルギー蓄積部245が設けられている。
エネルギー蓄積部245は、けん引ロープ248によって重量つり合い力を旋回アーム9の作用点47に加える重量つり合いばね246を含む。けん引ロープ248は方向転換手段249を介して、旋回軸A2を含む垂直平面50から作用点47へと方向転換される。
重量つり合いばね246に結合したけん引ロープ248を作用点47へ方向転換する方向転換手段249は第1のロープローラ251と、第2のロープローラ253とを含み、これらのロープローラは台座部分7の部分255に旋回軸A2と平行な回転軸に対して回転自在に配設されている。
重量つり合いばね246はハウジング257の中に配置されており、ハウジングの前壁259と、ハウジング内で移動自在である円板261との間に支えられている。けん引ロープ248は円板261に固定されており、前壁259を貫通して、方向転換ローラ263からロープローラ251及び253へと方向転換される。方向転換ローラ263と、2つのロープローラ251及び253の接触点265との間にあるけん引ロープ248の部分は、旋回軸A2を含む垂直平面50にある。
c’・r’・L=G・l
であるときにつり合いを保つ。尚、式中、c’は重量つり合いばねのばね定数、r’は旋回軸から方向転換手段までの垂直方向距離、Lは旋回軸から作用点までの距離である。
しかしながら、この条件は、けん引ロープが接触点265と作用点47との間で直線に沿って走っている場合にのみ、厳密な重量つり合いを確保する。ただし、ロープローラ251又は253の半径が有限であるため、けん引ロープ248は接触点265と作用点47との間に、ロープローラ251の周面(旋回アーム9が左へ旋回したときにはロープローラ253の周面)に沿った円弧状部分を含んでいる。
方向転換半径が有限である方向転換手段であっても、ほぼ正確な重量つり合いを実現できるようにするために、本発明によれば、
c・r<(G・l)/L
が成立する。式中、cはばね246のばね定数、垂直方向距離rは接触点256と旋回軸A2との間の距離である。
本発明によれば、有限の方向転換半径を考慮して補正される値c及びrは、c’及び所定のr’に基づいて、rとr’の差がロープローラ251の半径の0.4倍であり且つばね定数cはc’の0.8倍であるように確定される。
Claims (19)
- 旋回軸(A3)に対して旋回自在である第1のスタンドアーム(11)と、
第1のスタンドアーム(11)に、旋回軸(A3)と平行である回転軸(A3’)に対して旋回自在であるように支承された第2のスタンドアーム(13)と、
第1のスタンドアーム(11)に対して旋回転軸(A3)に対して回転自在である第1の方向転換ローラ(17)と、第2のスタンドアーム(13)と回転しないように結合された第2の方向転換ローラ(19)との周囲に掛け回された輪状のけん引ロープ(21)とを有するスタンド(1;201)において、
輪状のけん引ロープ(21)は方向転換ローラ(17,19)の間に棒状部分(83,85)を有することを特徴とするスタンド(1;201)。 - 第1の方向転換ローラ(17)の直径は第2の方向転換ローラ(19)の直径と等しい請求項1記載のスタンド(1;201)。
- 第1の方向転換ローラ(17)はスタンドの台座部分(7)に対してねじれることのないように固定されている請求項2記載のスタンド(1;201)。
- スタンドは2つの棒状部分(83,85)を有し、棒状部分(83,85)の間に位置するロープ部分(81)の長さは、第1のスタンドアーム(11)の旋回範囲を制限する請求項1から3のいずれか1項に記載のスタンド(1;201)。
- 棒状部分(85)はねじ結合部(80,84)を介して輪状のけん引ロープ(21)のロープ部分(81)と結合されている請求項1から16のいずれか1項に記載のスタンド(1;201)。
- 棒状部分(85)は両端部にねじ結合部(80,84)を有し、それら2つのねじ結合部(80,84)は相反する回転方向を有する請求項5記載のスタンド(1;201)。
- 保持アーム(15)と、保持アーム(15)に装着された調整装置(93)とを有し、この調整装置(93)に機器(3)を配設でき、保持アーム(15)に対して機器(3)を調整することができる移動自在に懸架すべき機器(3)のスタンド(1;120)において、
調整装置(93)は直線キャリッジ/旋回装置であることを特徴とするスタンド(1;201)。 - 直線キャリッジ/旋回装置(93)は、ベース部分(145)と、ベース部分(145)に沿って摺動自在である直線キャリッジ(139)と、直線キャリッジ(139)に配設され且つ直線キャリッジ(139)に対して旋回軸(147)のまわりを旋回自在である旋回要素(141)とを有し、この旋回要素(141)に機器(3)を固定できる請求項7記載のスタンド(1;201)。
- 直線キャリッジ(139)はねじスピンドル(155)によってベース部分(145)に沿って摺動自在である請求項8記載のスタンド(1;201)。
- ねじスピンドル(155)の回転軸(156)は旋回要素(141)の旋回軸(147)に対し垂直であり且つ旋回軸(147)と交わる請求項9記載のスタンド(1;201)。
- 直線キャリッジ/旋回装置(93)は保持アーム(15)に回転軸(A4)に対して回転自在であるように配設され且つ旋回軸(147)は回転軸(A4)と平行である請求項8から10のいずれか1項に記載のスタンド(1;201)。
- 旋回要素(141)はウォーム歯車装置(153,159)を介して旋回自在である請求項8から23のいずれか1項に記載のスタンド(1;201)。
- 第1のスタンド部分(7)と、
第1のスタンド部分(7)に装着されて、旋回軸(A2)に対して旋回自在である旋回アーム(9)を有し、第1のスタンド部分(7)に対して移動自在である第2のスタンド部分(9,11,13,15)であって、旋回アーム(9)の、旋回軸(A2)から荷重距離lに配設される重量荷重Gに相当する回転モーメントが旋回アーム(9)に作用するような第2のスタンド部分(9,11,13,15)と、
旋回軸(A2)の、旋回軸(A2)から距離Lをおいた位置に配置された作用点(247)に重量つり合い力を加えるために、ばね定数cを有する重量つり合いばね(246)と、旋回軸(A2)から垂直方向距離rをおいた位置に配置され、方向転換半径が有限である方向転換手段(249)とを有する、重量荷重Gをつり合わせるためのエネルギー蓄積部(245)とを有する移動自在に配置すべき機器(3)のスタンド(201)において、
旋回アーム(9)の広い旋回範囲の中で有限の方向転換半径によって発生する重量つり合い誤差を最小にするために、ばね定数c及び/又は垂直方向距離rは各々の理論上の重量つり合い目標値より小さく、その結果、
c・r<(G・l)/L
であることを特徴とするスタンド(201)。 - 重量つり合いばね(246)は引張りばねとして形成された圧縮ばねである請求項13記載のスタンド(201)。
- 方向転換手段(249)はロープローラ(1451)を含み、このロープローラ(1451)に掛け回されたけん引ロープ(248)は重量つり合い力を重量つり合いばね(246)から旋回アーム(9)に伝達する請求項13又は14記載のスタンド(201)。
- けん引ロープ(248)は重量つり合いばね(246)とロープローラ(1451)との間に垂直けん引ロープ部分を含み、垂直けん引ロープ部分により規定されるロープローラ(1451)の垂直接線は旋回軸(A2)と交わる請求項15記載のスタンド(201)。
- 方向転換手段(249)は、旋回軸(A2)から等しい垂直距離rをおいて配置された別のロープローラ(1453)を含む請求項16記載のスタンド(201)。
- c’・r’・L=G・lが成立する無補正ばね定数c’があらかじめ与えられたときの垂直方向距離rとその無補正理論値r’との差は、ロープローラ(1451,253)の半径に比例する請求項13から17のいずれか1項に記載のスタンド(201)。
- 垂直方向距離rと無補正理論値r’との差はロープローラ(1451,253)の半径の0.35から0.45倍、好ましくは0.4倍であり、ばね定数cは無補正ばね定数c’の0.75から0.85倍、好ましくは0.sds8倍である請求項18記載のスタンド(201)。
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