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Die Erfindung betrifft eine lösbare Kupplung zur Übertragung einer Drehbewegung und ein endoskopisches Instrument mit einer solchen Kupplung.
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Sowohl im medizinischen als auch im technischen Bereich werden endoskopische Instrumente eingesetzt, mit denen in einem schlecht zugänglichen Hohlraum ein Materialabtrag vorgenommen werden kann. Bei diesen Instrumenten kann es sich im Sinne der Erfindung sowohl um Endoskope als auch um in Verbindung mit Endoskopen eingesetzte Hilfsinstrumente handeln.
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Vorrangig zu Reparaturarbeiten an den Turbinenschaufeln in Turbinentriebwerken vorgesehene Endoskope dieser Art, welche auch als Technoskop oder Boroskop bezeichnet werden, sind beispielsweise in
DE 42 41 767 C1 und
DE 195 37 812 C1 beschrieben. Diese Endoskope weisen jeweils einen länglichen Hohlschaft mit einer darin angeordneten Beobachtungsoptik auf, die mit einem proximalseitig des Hohlschafts angeordneten Okular oder Kameraanschluss in optischer Verbindung steht. An dem distalen Ende des Hohlschafts ist ein zum Materialabtrag ausgebildetes Werkzeug angeordnet. Der Materialabtrag erfolgt durch eine Rotation des Werkzeugs um seine Mittelachse. Diese Rotation wird mittels eines elektrischen Motors erzeugt, der an einem sich proximalseitig an den Hohlschaft anschließenden Gehäuse angeordnet ist. Die Bewegungsübertragung von der Motorwelle des Motors zu dem Werkzeug erfolgt über einen Riementrieb, wobei die Motorwelle über eine formschlüssige Kupplung mit einer Antriebsscheibe des Riementriebs verbunden ist.
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Die aus
DE 42 41 767 C1 und
DE 195 37 812 C1 bekannten Endoskope haben sich im Einsatz bestens bewährt, allerdings hat sich gezeigt, dass die Montage des Motors an dem Endoskop und hierbei insbesondere die Herstellung der formschlüssigen Verbindung einer motorwellenseitigen Kupplungshälfte mit einer von der Antriebsscheibe des Riementriebs gebildeten Kupplungshälfte vergleichsweise aufwendig ist und dem Anwender ein erhebliches manuelles Geschick abverlangt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Kupplung zur Übertragung einer Drehbewegung zu schaffen, bei der eine antriebsseitige Kupplungshälfte in einfacher Weise mit einer abtriebsseitigen Kupplungshälfte verbunden werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein endoskopisches Instrument zu schaffen, bei dem ein Motor zum Antrieb eines an dem distalen Ende des Instruments angeordneten Werkzeugs gegenüber den bekannten Instrumenten einfacher und schneller an dem Instrument angebracht werden kann.
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Die erstgenannte Aufgabe wird durch eine lösbare Kupplung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen dieser Kupplung aus den Unteransprüchen, aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den Zeichnungen ergeben. Die Lösung der zweitgenannten Aufgabe besteht in einem endoskopischen Instrument mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen.
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Die erfindungsgemäße lösbare Kupplung dient zur Übertragung einer Drehbewegung. Sie weist zwei Kupplungshälften auf, welche unter Bildung eines Formschlusses miteinander zusammenfügbar sind. Das Zusammenfügen der Kupplungshälften geschieht durch eine Bewegung der Kupplungshälften in Richtung der Drehachse der Kupplung aufeinander zu. Durch eine entgegengesetzte Bewegung können die Kupplungshälften wieder voneinander getrennt werden und somit die Kupplung gelöst werden.
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Zur Bildung des Formschlusses miteinander weisen die beiden Kupplungshälften zueinander korrespondierende Eingriffsmittel auf, welche beim Zusammenfügen der Kupplungshälften formschlüssig miteinander in Eingriff treten können. Dieser Eingriff ist nur möglich, wenn die Eingriffsmittel der beiden Kupplungshälften eine miteinander korrespondierende Winkellage aufweisen. Um diese zum gegenseitigen Eingriff erforderliche Winkellage der Eingriffsmittel herzustellen, ohne hierfür eine der beiden Kupplungshälften entsprechend manuell ausrichten zu müssen, ist erfindungsgemäß an zumindest einer Kupplungshälfte mindestens ein Permanentmagnet derart angeordnet, dass bei der Annäherung der Kupplungshälften aneinander diese durch die von dem Permanentmagneten erzeugte magnetische Kraft bezüglich der Drehachse der Kupplung in eine definierte Winkellage relativ zueinander gedreht werden, wobei die an den beiden Kupplungshälften vorgesehenen Eingriffsmittel einander in der definierten Winkellage der beiden Kupplungshälften vorzugsweise in Richtung der Drehachse der Kupplung direkt gegenüberliegen und bei einer weiteren Annäherung der Kupplungshälften in Richtung der Drehachse der Kupplung miteinander in Eingriff treten können. Die von dem zumindest einen Permanentmagneten erzeugte magnetische Kraft dient vorzugsweise der Ausrichtung der Kupplungshälften zueinander, nicht jedoch der Kraftübertragung im gekuppelten Zustand. Die Kraft bzw. Drehmomentübertragung wird über den formschlüssigen Eingriff der Eingriffsmittel bewirkt.
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Zur Erzeugung der Drehbewegung der beiden Kupplungshälften relativ zueinander kann sowohl eine magnetische Anziehungskraft als auch eine magnetische Abstoßungskraft ausgenutzt werden. Bei Verwendung einer magnetischen Anziehungskraft ist beispielsweise eine Ausgestaltung denkbar, bei welcher an beiden Kupplungshälften jeweils zumindest ein Permanentmagnet und vorzugsweise jeweils mehrere Permanentmagnete vorgesehen sind, die in einander anziehender Wechselwirkung miteinander stehend an den Kupplungshälften angeordnet sind. In diesem Fall sind die Permanentmagnete der beiden Kupplungshälften bestrebt, sich in eine Position zu bewegen, in welcher die Feldstärke des zwischen den Permanentmagneten der beiden Kupplungshälften bestehenden magnetischen Feldes bzw. die Anziehungskraft zwischen den Permanentmagneten am größten ist. Die Anordnung der Permanentmagnete an den Kupplungshälften ist hierbei zweckmäßigerweise so, dass die magnetische Feldstärke dann am größten ist, wenn sich die an den Kupplungshälften angeordneten Eingriffsmittel in einer solchen Position befinden, in der sie ineinander eingreifen können. Alternativ zu der Verwendung von an beiden Kupplungshälften angeordneten Permanentmagneten, welche in einer sich anziehenden Wechselwirkung zueinander stehen, können an einer der Kupplungshälften anstelle des zumindest einen dort angeordneten Permanentmagneten lediglich zumindest ein Abschnitt aus einem magnetisierbaren Material vorgesehen sein, der in anziehender Wechselwirkung mit dem zumindest einen an der anderen Kupplungshälfte angeordneten Permanentmagneten steht.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung der Kupplung, bei der zur Erzeugung der zum Ausrichten der Kupplungshälften erforderlichen Drehbewegung der Kupplungshälften eine magnetische Abstoßungskraft ausgenutzt wird. In diesem Zusammenhang vorteilhaft, ist in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung an beiden Kupplungshälften, das heißt an einer ersten und an einer zweiten Kupplungshälfte, jeweils zumindest ein Permanentmagnet angeordnet, wobei die Permanentmagnete hinsichtlich ihrer Polung derart ausgerichtet sind, dass sie sich in Drehrichtung der Kupplungshälften voneinander abstoßen. Hierbei bewegen sich die Permanentmagnete von erster und zweiter Kupplungshälfte unter einer relativen Drehung der ersten Kupplungshälfte gegenüber der zweiten Kupplungshälfte soweit voneinander weg, bis die magnetische Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten der beiden Kupplungshälften so gering ist, dass sie für eine weitere Drehbewegung der beiden Kupplungshälften relativ zueinander nicht mehr ausreicht und die Kupplungshälften zum Stillstand kommen. Die Permanentmagnete sind hierbei an den beiden Kupplungshälften zweckmäßigerweise so angeordnet, dass sich die an den beiden Kupplungshälften angeordneten Eingriffsmittel dann in einer solchen Position befinden, in der sie ineinander eingreifen können, wenn die magnetische Wechselwirkung zwischen dem zumindest einen an der ersten Kupplungshälfte angeordneten Permanentmagneten und dem zumindest einen an der zweiten Kupplungshälfte angeordneten Permanentmagneten keine weitere Drehbewegung der beiden Kupplungshälften relativ zueinander verursacht.
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Die Permanentmagnete sind vorzugsweise in Richtung der Drehachse der Kupplung ausgerichtet, wobei die Permanentmagnete der einander gegenüberliegenden Kupplungshälften einander mit dem gleichen Pol zugewandt sind. So können die Permanentmagnete an der ersten Kupplungshälfte jeweils so ausgerichtet sein, dass ihre Nordpole in Verbindungsrichtung der beiden Kupplungshälften der zweiten Kupplungshälfte zugewandt sind, wobei die an der zweiten Kupplungshälfte angeordneten Permanentmagnete derart ausgerichtet sind, dass ihre Nordpole in Verbindungsrichtung der beiden Kupplungshälften auf die erste Kupplungshälfte weisen. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, die Permanentmagnete der beiden Kupplungshälften so ausgerichtet anzuordnen, dass jeweils die Südpole der Permanentmagnete einer Kupplungshälfte der jeweils anderen Kupplungshälfte zugewandt sind. Da die Permanentmagnete der beiden Kupplungshälften der jeweils gegenüberliegenden Kupplungshälfte mit dem gleichen Pol zugewandt sind, stoßen sich die Permanentmagnete der ersten Kupplungshälfte von den Permanentmagneten der zweiten Kupplungshälfte ab. Die Abstoßungskräfte zwischen den Permanentmagneten der ersten und der zweiten Kupplungshälfte wirken hierbei zwar vornehmlich in Richtung der Drehachse der Kupplung bzw. in der Richtung, in welcher die Kupplungshälften zur Herstellung der Kupplung aufeinander zubewegt werden, allerdings erstrecken sich die zwischen den Permanentmagneten der ersten und der zweiten Kupplungshälfte wirkenden Abstoßungsfelder an den Polen der Permanentmagnete auch in gewissem Maße quer zur Richtung der Drehachse der Kupplung in Drehrichtung der Kupplung, so dass aufgrund daraus resultierender Abstoßungskräfte die Permanentmagnete der ersten Kupplungshälfte unter einer relativen Drehung der ersten Kupplungshälfte gegenüber der zweiten Kupplungshälfte von den Permanentmagneten der zweiten Kupplungshälfte wegbewegt werden.
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Weiter bevorzugt sind die Permanentmagnete an den jeweils der anderen Kupplungshälfte zugewandten Vorderseiten beider Kupplungshälften angeordnet. Hierbei sind unter den Vorderseiten der beiden Kupplungshälften die Seiten dieser Kupplungshälften zu verstehen, die bei der Annäherung der Kupplungshälften am nächsten zu der jeweils anderen Kupplungshälfte angeordnet sind. Indem die Permanentmagnete an diesen Vorderseiten angeordnet sind, können die Permanentmagnete der beiden Kupplungshälften bei der Annäherung der Kupplungshälften aneinander sehr nahe zu den Permanentmagneten der jeweils anderen Kupplungshälfte angeordnet werden, was eine vergleichsweise große magnetische Wechselwirkung zwischen dem zumindest einen Permanentmagneten der ersten Kupplungshälfte und dem zumindest einen Permanentmagneten der zweiten Kupplungshälfte gewährleistet, wodurch ein ausreichend großes Drehmoment für die Drehung der Kupplungshälften relativ zueinander zur Verfügung gestellt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplung ist an der ersten und der zweiten Kupplungshälfte jeweils zumindest ein Vorsprung ausgebildet, der in eine jeweils an der anderen Kupplungshälfte ausgebildete Ausnehmung eingreift. Dementsprechend bilden die Vorsprünge und hierzu korrespondierende Ausnehmungen an den beiden Kupplungshälften die Eingriffsmittel, welche die formschlüssige Verbindung der beiden Kupplungshälften miteinander bewirken. In dem bzw. in den an den beiden Kupplungshälften ausgebildeten Vorsprüngen ist zweckmäßigerweise jeweils ein Permanentmagnet integriert. Hierbei ist es erforderlich, dass die Permanentmagnete der beiden Kupplungshälften so ausgerichtet sind, dass sie der jeweils gegenüberliegenden Kupplungshälfte mit dem gleichen Pol zugewandt sind, da die Permanentmagnete im zusammengefügten Zustand der beiden Kupplungshälften bezogen auf den Umfang der Kupplungshälften relativ zueinander versetzt angeordnet sind.
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Zweckmäßigerweise sind die beiden Kupplungshälften aus einem nicht magnetisierbaren Material ausgebildet. Diese Maßnahme dient dazu, zwischen den Kupplungshälften klar definierte, das heißt räumlich begrenzte Magnetfelder zu erzeugen. Als Werkstoff für die beiden Kupplungshälften können prinzipiell alle nicht ferromagnetischen Materialien verwendet werden, bei der Materialwahl ist allerdings zu berücksichtigen, dass die Eigensteifigkeit der Materialien die Übertragung eines geforderten Drehmoments von der einen auf die andere Kupplungshälfte ermöglichen muss.
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Bevorzugt weist jede der Kupplungshälften mehrere gleichmäßig über ihren Umfang verteilt angeordnete Permanentmagnete auf, wobei an beiden Kupplungshälften zweckmäßigerweise gleiche Anzahlen von Permanentmagneten vorhanden sind. Demzufolge sind sowohl an der ersten als auch an der zweiten Kupplungshälfte jeweils mehrere Permanentmagnete in Umfangsrichtung der jeweiligen Kupplungshälfte aufeinander folgend angeordnet, wobei alle Permanentmagnete zu den ihnen direkt benachbart angeordneten Permanentmagneten den gleichen Abstand aufweisen. Die Verwendung mehrerer, in der beschriebenen Weise an den Kupplungshälften angeordneter Permanentmagnete dient im besonderen Maße dazu, sicherzustellen, dass sich die Kupplungshälften beim Zusammenfügen der Kupplung, das heißt beim Annähern der Kupplungshälften aneinander, unabhängig von dem zwischen den Kupplungshälften bestehenden Winkelversatz in Folge der von den Permanentmagneten ausgeübten magnetischen Kräfte in der gewünschten Weise selbst ausrichten.
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Weiter bevorzugt sind die Permanentmagnete an den Kupplungshälften jeweils in gleichem radialem Abstand von einer Drehachse der Kupplungshälften angeordnet. Die Anordnung der Permanentmagnete an den beiden Kupplungshälften ist demnach so, dass sie sich bei einem zwischen den Kupplungshälften bestehenden Winkelversatz beim Annähern der Kupplungshälften aneinander in Richtung der Drehachse der Kupplungshälften ganz oder zumindest teilweise überdecken. Auch diese Maßnahme zielt darauf ab, eine möglichst große magnetische Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten der ersten und der zweiten Kupplungshälfte zu bewirken.
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Vorteilhafterweise sind die an der ersten und der zweiten Kupplungshälfte angeordneten Permanentmagnete jeweils im größtmöglichen radialen Abstand von der Drehachse der Kupplung angeordnet. Dementsprechend sind die Permanentmagnete an den beiden Kupplungshälften vorzugsweise in direkter Nähe zu dem Außenumfang der jeweiligen Kupplungshälfte angeordnet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen den an der ersten Kupplungshälfte und der zweiten Kupplungshälfte angeordneten Permanentmagneten quer zur Drehachse der Kupplungshälften erzeugten magnetischen Kräfte ein möglichst großes Drehmoment bewirken.
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Konstruktiv einfach ist die erfindungsgemäße lösbare Kupplung vorzugsweise als eine Klauenkupplung ausgebildet, wobei in jeder Klaue der beiden Kupplungshälften jeweils ein Permanentmagnet integriert ist. Das heißt, an beiden Kupplungshälften ist zumindest ein in Verbindungsrichtung der beiden Kupplungshälften vorstehender und als Klaue bezeichneter Vorsprung ausgebildet, in welchem ein Permanentmagnet eingegliedert ist und welcher beim Zusammenfügen der beiden Kupplungshälften in eine an der anderen Kupplungshälfte ausgebildete Vertiefung eingreift. Bevorzugt sind an beiden Kupplungshälften, über deren Umfang verteilt, mehrere in Umfangsrichtung der Kupplungshälfte voneinander beabstandete Vorsprünge ausgebildet, wobei die Vorsprünge der ersten Kupplungshälfte in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen der zweiten Kupplungshälfte eingreifen. Zur Bildung eines Formschlusses zwischen der ersten und der zweiten Kupplungshälfte korrespondieren hierbei die umfänglichen Abmessungen der Vorsprünge einer Kupplungshälfte mit den umfänglichen Abmessungen der Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen der jeweils anderen Kupplungshälfte.
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Bei einer als Klauenkupplung ausgebildeten Kupplung erweist es sich weiter als vorteilhaft, wenn die Enden der Permanentmagnete jeweils mit einer Stirnseite der Klauen fluchten. So sind die Permanentmagnete vorzugsweise so in den Klauen der Klauenkupplung eingegliedert, dass ein Ende der Permanentmagnete bündig mit einer der jeweils anderen Kupplungshälfte zugewandten Stirnseite der Klauen abschließt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Permanentmagnete der beiden Kupplungshälften bei der Annäherung der Kupplungshälften aneinander in größtmögliche Nähe zueinander zu bringen, wobei die Permanentmagnete durch ihre vollständige Anordnung innerhalb der Klauen vor einer Beschädigung geschützt sind.
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Das erfindungsgemäße endoskopische Instrument ist vorrangig zum technischen Einsatz, das heißt zur Bearbeitung bzw. Nachbearbeitung, eines technischen Bauteils in schwer zugänglichen Hohlräumen vorgesehen, es kann sich hierbei aber auch um ein im medizinischen Bereich eingesetztes Instrument handeln, welches in Körperhöhlen von Lebewesen eine Manipulation von Organ- und Gewebestrukturen und vorzugsweise dort auch einen Gewebeabtrag ermöglicht. Zu diesem Zweck bzw. zum Materialabtrag an technischen Bauteilen ist an dem distalen Ende des Instruments ein bewegbares Werkzeug angeordnet. Dieses Werkzeug kann sowohl ein um seine Mittelachse rotierend angetriebenes oder ein in Längsrichtung des endoskopischen Instruments oszillierend bewegbares Werkzeug sein, wobei das Werkzeug an dem distalen Ende des Instruments feststehend oder quer zur Längsausdehnung des Instruments abwinkelbar angeordnet sein kann.
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Zur Erzeugung der Bewegung des Werkzeugs ist dieses über eine Kupplung mit einem Motor wirkungsverbunden. Bei der Kupplung handelt es sich um eine Kupplung mit den vorab beschriebenen Merkmalen, wobei eine erste Kupplungshälfte vorzugsweise über ein Getriebe mit dem Werkzeug bewegungsgekoppelt ist und eine zweite Kupplungshälfte mit der Motorwelle des vorzugsweise als Elektromotor ausgebildeten Motors verbunden ist. Durch die Verwendung dieser Kupplung kann der Motor in schneller und einfacher Weise an dem Instrument angebracht werden, da ein bezüglich der an den beiden Kupplungshälften vorgesehenen Eingriffsmittel bestehender Winkelversatz durch die magnetische Kraft des zumindest einen an der Kupplung vorgesehenen Permanentmagneten von der Kupplung selbsttätig eliminiert wird, indem sich die Kupplungshälften relativ zueinander in eine definierte Winkellage drehen.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen jeweils schematisch vereinfacht und in unterschiedlichen Maßstäben:
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1 ein endoskopisches Instrument in einer Seitenansicht,
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2 das endoskopische Instrument nach 1 unter Weglassung eines proximalen Gehäuses und eines an dem Gehäuse anschließenden Gehäuseanbaus,
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3 einen teilgeschnitten dargestellten proximalen Endbereich des endoskopischen Instruments nach 1 in einer ersten Darstellung,
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4 einen teilgeschnitten dargestellten proximalen Endbereich des endoskopischen Instruments nach 1 in einer zweiten Darstellung,
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5 die Darstellung nach 2 mit einem über eine Kupplung an dem endoskopischen Instrument angeschlossenen Motor,
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6 die Darstellung nach 5 mit der Kupplung im nicht gekuppelten Zustand,
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7 in perspektivischer Ansicht den Motor und die Kupplung nach den 5 und 6 mit der Kupplung in einem ersten nicht gekuppelten Zustand,
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8 die Darstellung nach den 5 und 6 mit der Kupplung in einem zweiten nicht gekuppelten Zustand,
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9 die Darstellung nach den 5 und 6 mit der Kupplung im gekuppelten Zustand,
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10 die Kupplung nach den 7–9 im nicht gekuppelten Zustand, und
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11 die Kupplung nach 10 im gekuppelten Zustand.
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Das in den Zeichnungen dargestellte endoskopische Instrument weist ein Gehäuse 2 auf, distalseitig dessen ein rohrförmiger Hohlschaft 4 angeordnet ist. Der Hohlschaft 4 ist langgestreckt gerade und starr ausgebildet und steht proximalseitig mit einem in Längsverlängerung des Hohlschafts 4 angeordneten Innengehäuse 6 in Verbindung, welches in dem Gehäuse 2 angeordnet ist.
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An dem distalen Ende des Hohlschaftes 4 ist eine Aufnahme 8 für ein Werkzeug 10 angeordnet. Das Werkzeug 10 weist einen Schaft 12 auf, an dessen Ende ein kugelförmiger Bearbeitungskopf 14 zum Abtragen von Material angeordnet ist. Mit dem Schaft 12 ist das Werkzeug 10 in der Aufnahme 8 um eine von dem Schaft 12 gebildete Drehachse drehbar gelagert.
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Die Aufnahme
8 ist mittels Lagerstiften
16 an dem Hohlschaft
4 befestigt, wobei die Lagerstifte
16 eine Achse bilden, um welche die Aufnahme
8 mit dem darin gelagerten Werkzeug
10 von einer Ausgangsposition, in der die Aufnahme
8 mit dem Werkzeug in direkter Längsverlängerung des Hohlschafts
4 angeordnet ist, in eine Richtung quer zur Längsausdehnung des Hohlschafts
4 abwinkelbar ist. Zur Steuerung der Abwinkelung der Aufnahme
8 mit dem darin gelagerten Werkzeug
10 ist die Aufnahme
8 mit einem durch den Hohlschaft
4 zu dem Gehäuse
2 geführten Schub-Zug-Element bewegungsgekoppelt. Dieses Schub-Zug-Element und auch die übrigen Komponenten zur Steuerung der Abwinkelung der Aufnahme
8 sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus
DE 42 41 767 C1 , allgemein bekannt und in den Zeichnungen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
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An dem distalen Ende des Hohlschafts 4 ist an einem in Richtung der Abwinkelung der Aufnahme 8 gerichteten Umfangsbereich des Hohlschafts 4 ein Fenster 18 ausgebildet. Ausgehend von diesem Fenster 18 erstreckt sich durch den Hohlschaft 4 und das Innengehäuse 6 ein Kanal 20, in den ein Endoskop eingeführt ist, dessen Okular 24 an dem proximalen Ende des Instruments aus diesem herausragt.
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Zur Erzeugung der Drehbewegung des Werkzeugs
10 ist dessen Schaft
12 über einen Riementrieb
26 mit einer Motorwelle
28 eines Motors
30 wirkungsverbunden. Bei dem Motor
30 handelt es sich um einen Elektromotor. Der Riementrieb
26 entspricht im Wesentlichen einem aus
DE 42 41 767 C1 bekannten Riementrieb mit einem Endlosriemen
32, welcher eine an dem distalen Ende des Hohlschafts
4 angeordnete, in den Zeichnungen aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellte, Riemenscheibe und eine in dem proximalseitig des Hohlschafts
4 angeordneten Innengehäuse
6 angeordnete Riemenscheibe
34 umschlingt.
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Die Riemenscheibe 34 ist mit einer in dem Innengehäuse 6 drehbar um ihre Mittelachse gelagerten Antriebswelle 36 drehfest verbunden. Die Antriebswelle 36 ist normal zu der Längsausdehnung des Hohlschafts 4 ausgerichtet, wobei das von der Riemenscheibe 34 abgewandte Ende der Antriebswelle 36 aus dem Innengehäuse 6 herausragt. An diesem Ende ist die Antriebswelle 36 über eine Kupplung 38 lösbar mit der Motorwelle 28 des Motors 30 verbunden. Der Motor 30 ist in einem sich quer zu der Längsausdehnung des Gehäuses 2 erstreckenden Gehäuseanbau 40 angeordnet.
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Die als Klauenkupplung ausgebildete Kupplung 38 weist eine mit der Antriebswelle 36 drehfest verbundene erste Kupplungshälfte 42 und eine mit der Motorwelle 28 drehfest verbundene zweite Kupplungshälfte 44 auf. Wie insbesondere aus den 7–11 deutlich wird, weisen die Kupplungshälften 42 und 44 jeweils einen kreisscheibenförmigen Grundkörper 46 auf, von dem aus sich drei Vorsprünge bzw. Klauen 48 in Richtung der jeweils anderen der Kupplungshälften 42 und 44 erstrecken. Die drei Klauen 48 jeder der beiden Kupplungshälften 42 und 44 sind an den Außenumfang des Grundkörpers 46 angrenzend angeordnet und gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers 46 verteilt, wobei so gebildete Zwischenräume 50 zwischen benachbarten Klauen 48 dazu dienen, im gekuppelten Zustand der Kupplung 38 die Klauen 48 der jeweils anderen Kupplungshälfte 42 bzw. 44 aufzunehmen und auf diese Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen den Kupplungshälften 42 und 44 herzustellen. Zu diesem Zweck korrespondieren die auf den Außenumfang des Grundkörpers 46 bezogenen Abmessungen der Zwischenräume 50 mit den entsprechenden Abmessungen der Klauen 48.
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An jeder der Klauen 48 der beiden Kupplungshälften 42 und 44 ist eine zylindrische Ausnehmung ausgebildet, welche sich parallel zur Längsausdehnung der Motorwelle 28 bzw. Antriebswelle 36 ausgehend von einer von dem Grundkörper 46 abgewandten Stirnseite 52 der Klauen 48 in Richtung des Grundkörpers 46 erstreckt. In jeder dieser Ausnehmungen ist jeweils ein Permanentmagnet 54 angeordnet, wobei eine von dem Grundkörper 46 abgewandte Stirnseite der Permanentmagnete 54 im Wesentlichen mit der Stirnseite 52 der Klaue 48 fluchtet.
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Bei den Permanentmagneten 54 handelt es sich um Stabmagnete. Diese sind in die an den Klauen 48 der beiden Kupplungshälften 42 und 44 ausgebildeten Ausnehmungen jeweils so eingesetzt, dass das mit der Stirnseite 52 der Klaue 48 fluchtende Ende der Permanentmagnete 54 den Nordpol der Permanentmagnete 54 beinhaltet, während das andere, an den Boden der Ausnehmung angrenzende Ende der Permanentmagnete 54 deren Südpol bildet. Es sei aber an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass die Permanentmagnete 54 auch in umgekehrter Weise in die Ausnehmungen der Klauen 48 der beiden Kupplungshälften 42 und 44 eingesetzt sein könnten, so dass das mit der Stirnseite 52 der Klauen 48 fluchtende Ende der Permanentmagnete 54 jeweils deren Südpol beinhaltet, entscheidend ist nur, dass alle Permanentmagnete 54 beider Kupplungshälften 42 und 44 so angeordnet sind, dass jeweils der gleiche Pol in Richtung der jeweils anderen Kupplungshälfte 42 bzw. 44 weist.
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Die Bedeutung der in den Klauen 48 der Kupplungshälften 42 und 44 eingesetzten Permanentmagnete 54 und deren Ausrichtung wird aus den 7–11 ersichtlich. Bei der Anbringung des Motors 30 an dem Endoskop wird die an der Motorwelle 28 angeordnete Kupplungshälfte 44 mit der an der Antriebswelle der Riemenscheibe 34 angeordneten Kupplungshälfte 42 mittels einer Steckverbindung verbunden. Hierbei kann es sein, dass, wie in den 7 und 10 dargestellt, die Winkellage der Kupplungshälften nicht so ist, dass die Klauen 48 der Kupplungshälfte 44 in die Zwischenräume 50 zwischen den Klauen 48 der Kupplungshälfte 42 eingreifen können, da die Klauen 48 der Kupplungshälfte 44 die Klauen 48 der Kupplungshälfte 42 ganz oder teilweise überlappen. In diesem Fall entstehen bei der Annäherung der Kupplungshälfte 44 an die Kupplungshälfte 42 zwischen den in den Klauen 48 angeordneten Permanentmagneten 54 der Kupplungshälften 42 und 44 magnetische Abstoßungskräfte, welche auch eine Kraftkomponente in Drehrichtung der Kupplungshälften 42 und 44 quer zur Annäherungsrichtung der Kupplungshälften 42 und 44 beinhalten. Durch diese Kraftkomponente werden die Kupplungshälften 42 und 44 derart relativ zueinander gedreht, dass, wie in den 8 und 11 dargestellt, die Klauen 48 der Kupplungshälfte 44 den Zwischenräumen 50 der Kupplungshälfte 42 gegenüberliegen. Durch weitere Annäherung der Kupplungshälfte 44 an die Kupplungshälfte 42 kommen nun, wie aus 9 ersichtlich, die Klauen 48 der Kupplungshälfte 44 in den Zwischenräumen 50 der Kupplungshälfte 42 zum Eingriff, wodurch die Kupplungshälften 42 und 44 formschlüssig miteinander verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gehäuse
- 4
- Hohlschaft
- 6
- Innengehäuse
- 8
- Aufnahme
- 10
- Werkzeug
- 12
- Schaft
- 14
- Bearbeitungskopf
- 16
- Lagerstift
- 18
- Fenster
- 20
- Kanal
- 24
- Okular
- 26
- Riementrieb
- 28
- Motorwelle
- 30
- Motor
- 32
- Endlosriemen
- 34
- Riemenscheibe
- 36
- Antriebswelle
- 38
- Kupplung
- 40
- Gehäuseanbau
- 42
- Kupplungshälfte
- 44
- Kupplungshälfte
- 46
- Grundkörper
- 48
- Klaue
- 50
- Zwischenraum
- 52
- Stirnseite
- 54
- Permanentmagnet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4241767 C1 [0003, 0004, 0036, 0038]
- DE 19537812 C1 [0003, 0004]