-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung
mit integrierten hydraulischen/pneumatischen Anschlüssen sowie
vorzugsweise mit einer integrierten Steuerungselektronik.
-
Stand der Technik
-
Aus
dem Stand der Technik sind Steckereinrichtungen zur Verbindung von
elektrischen oder hydraulischen/pneumatischen Geräten bekannt.
Elektrische Steckereinrichtungen bestehen in der Regel aus einem
elektrisch isolierenden Kunststoffgehäuse sowie einer Anzahl von
elektrischen Kontakten, die vorzugsweise in einem von dem Gehäuse umgebenen,
auf einer Stirnseite hin offenen Aufnahmeraum geschützt untergebracht
sind. Innerhalb des Steckergehäuses
sind elektrische Verbindungskabel mit den elektrischen Kontakten
verschraubt oder verlötet, wobei
das Steckergehäuse
derart mit dem Kabel in Eingriff ist, dass bei einer mechanischen
Belastung des Kabels die Verlöt-
bzw. Verschraubpunkte mit den elektrischen Kontakten möglichst
mechanisch unbelastet bleiben.
-
Des
weiteren sind hydraulische/pneumatische Steckereinrichtungen bekannt,
mittels denen ein oder eine Mehrzahl von druckbeaufschlagten Schläuchen an
Druckverbraucher anschließbar
sind. Derartige Steckereinrichtungen weisen in der Regel Anschlagflansche
auf, an denen gegebenenfalls zusätzliche
Dichtungsringe vorgesehen sind, sowie Schraubmittel, vorzugsweise
in Form von Überwurfmuttern,
die mit entsprechenden Gewinden auf Seiten des Druckverbrauchers
oder der Druckquelle in Wirkeingriff bringbar sind, um einen druckdichten Kontakt
zwischen Stecker und Druckverbraucher/Druckquelle herzustellen.
-
Es
hat sich gezeigt, dass derartige allgemein bekannte Steckerverbindungen
sich dann als unökonomisch
bzw. überhaupt
nicht anwendbar erweisen, wenn bspw. eine Vielzahl von hydraulischen/pneumatischen
sowie elektrischen Verbindungen an einem Gerät vorgesehen sind und darüber hinaus
der vorhandene Anschlussbauraum sehr klein ist.
-
Darstellung der Erfindung
-
Technische Aufgabe
-
Angesichts
dieser Problematik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, eine Steckereinrichtung zu schaffen, mittels der elektrische sowie
hydraulische/pneumatische Verbindungen möglichst Platz sparend und ökonomisch
herstellbar sind.
-
Technische Lösung
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Steckereinrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind dabei Gegenstand
der Unteransprüche.
-
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
-
Kurze Beschreibung der Abbildungen der
Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
-
1 zeigt
eine Vorderansicht der Steckdose der erfindungsgemäßen Steckereinrichtung
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
-
2 zeigt
eine teilgeschnittene Draufsicht der Steckdose gemäß 1,
-
3 zeigt
eine Seitenansicht der Steckdose gemäß 1,
-
4 zeigt
eine teilgeschnittene Draufsicht einer Steckdose gemäß der 1,
eingebaut in einem Y-Stück
eines Endoskops, Katheters oder Trokars,
-
5 zeigt
eine Rückansicht
eines Steckers der Steckereinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
-
6 zeigt
eine Perspektivenansicht des Steckers gemäß 5 und
-
7 zeigt
eine Seitenansicht des Steckers gemäß 5 und
-
8 zeigt
eine Draufsicht eines Y-Stücks mit
einer eingebauten Steckdose gemäß 1,
-
9 zeigt
eine Rückansicht
eines Y-Stücks,
-
10 zeigt
eine Perspektivenansicht eines Y-Stücks
-
11 zeigt
eine prinzipielle Perspektivenansicht eines Y-Stücks.
-
Beste Weg zur Ausführung der Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße Steckereinrichtung nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst eine Steckdose 1 sowie einen speziell
hierfür
angepassten Stecker 2. Erfindungsgemäß ist ein Y-Stück 3 eines
Endoskops, Katheters, Trokars oder dergleichen medizinische Arbeitsgerätschaft
mit der Steckdose 1 oder dem Stecker 2 gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgerüstet.
-
Gemäß der 1 und 2 handelt
es sich bei der erfindungsgemäßen Steckdose 1 um
eine so genannten Kombinationssteckdose zur gleichzeitigen Herstellung
elektrischer sowie hydraulischer/pneumatischer Verbindungen. Hierfür hat die Steckdose 1 einen
Kontaktschacht 4, in welchem eine Anzahl von elektrischen
Anschlüssen 5 wie
auch hydraulischen und/oder pneumatischen Anschlüssen 6 untergebracht
sind. Der Kontaktschacht 4 wird von einem Gehäusestück der Steckdose
gebildet, bestehend aus einer Frontplatte 7, an der eine
im Wesentlichen rechteckige Öffnung
ausgeschnitten ist. In diese Öffnung
ist ein Buchsenelement 8 eingeschoben, welches an einer
Stirnseite hin offen ist, wohingegen ein der gegenüberliegenden
Rückseite
eine Verschlussplatte 9 mit darin eingelassenen Kontaktklemmen
angeordnet ist. Um die offenen Stirnseite der Buchse 8 herum
ist eine Anschlagplatte 10 einstückig daran ausgebildet, welche
nach Art eines Flanschs an der Gehäuseplatte 7 anliegt
und damit die Buchse 8 fest fixiert.
-
Gemäß der 1 sind
des weiteren in der Verschluss- oder Rückplatte 9 eine Anzahl
von Durchgangsbohrungen ausgebildet, die an der Hinterseite der
Rückplatte 9 zu
Gewindebohrungen ausgeformt sind. In diese Gewindebohrungen sind
hydraulische Anschlusszapfen 11 eingeschraubt, an welche
Druckleitungen (nicht gezeigt) fluiddicht (bspw. per Klemmringe)
anschließbar
sind. Alternativ hierzu können
die Anschlusszapfen 11 auch einstückig mit der Rückplatte 9 ausgebildet,
oder an diese angeschweißt/angelötet sein.
Vorzugsweise werden die Durchgangsbohrungen an der Vorderseite der Rückplatte 9 von
ringförmigen
Nuten umgeben, in die Dichtungsringe eingeklebt sind (nicht dargestellt).
-
Wie
insbesondere in der 2 dargestellt ist, weist die
in die Gehäuseplatte 7 eingeschobene Buchse 8 seitliche Öffnungen
oder Schlitze 12 auf, welche vorzugsweise eine Rechtecksform
haben.
-
An
dem Gehäuse
der Steckdose 1 sind beidseits der Buchse 8 mittig
drehbar gelagerte Hebel 13 angeordnet, die an ihren einen
Hebelenden jeweils eine daran drehbar gelagerte Klemmwalze 14 aufweisen.
Des weiteren ist jeder Hebel 13, welcher sich parallel
zur Steckrichtung der Buchse 8 an deren Seite erstreckt,
mittels eines Federelements 15 derart vorgespannt, dass
die beiden sich gegenüberliegenden
Klemmwalzen 14 in die seitlichen Öffnungen oder Schlitze 12 der
Buchse 8 elastisch eingedrückt werden. Die sich gegenüberliegenden
anderen Enden der beiden Klemmhebel 13 sind mit einem Hebel-Betätigungsmechanismus 16 gekoppelt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht dieser Betätigungsmechanismus 16 aus
einem Hydraulik-/Pneumatikzylinder 17, in dem ein Kolben
mit einer axialen Bewegungsbeschränkung gleitgelagert ist. Der
Zylinder 17 ist dabei drehbar an dem einen Klemmhebel-Ende
anscharniert, wohingegen der Kolben 18 an dem Ende des gegenüberliegenden
Klemmhebels 13 drehbar angelenkt ist. Der Zylinder 17 weist
ferner einen Hydraulik/Pneumatikanschluss 19 für dessen
Betätigung auf.
-
Es
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass an Stelle der vorstehend
beispielhaft beschriebenen Zylinder/Kolben-Anordnung auch eine andere Art
eines Betätigungsmechanismus
vorgesehen werden kann. Beispielsweise ist auch eine elektromotorische
Einheit mit nachgeschaltetem Getriebe (Zahnstange, Spindel etc.),
ein Piezoelement, eine direkt wirkende Tauchspule oder alternativ
ein System aus Spule und axial bewegbarem Anker anwendbar.
-
Vorzugsweise
kann die erfindungsgemäße Steckdose 1 mit
einer daran fixierten elektronischen Einrichtung 20 in
Form einer Schaltplatine ausgerüstet
sein, über
die bspw. Steuersignale zur Aktivierung/Deaktivierung der Betätigungseinrichtung 16 gegeben
werden.
-
Gemäß der 5 und 6 besteht
der erfindungsgemäße Stecker
aus einem Steckergehäuse 21 vorzugsweise
aus zwei miteinander verbundenen Kunststoffschalen, welche ein Einschubelement 22 mit
integrierten Kontaktstiften 23 und Hydraulikanschlüssen 24 zumindest
abschnittsweise umschließt. Das
Einschubelement 22 hat vorliegend eine Anzahl von Schleifkontakten
oder Kontaktstiften, welche hinsichtlich ihrer Form den steckdosenseitigen
Kontakten für
einen elektrischen Kontaktschluss angepasst sind. Auch die hydraulischen/pneumatischen
Anschlüsse 24 sind
an die steckdosenseitigen Anschlüsse
hinsichtlich Position und Größe angepasst.
-
Demzufolge
hat das Einschubelement 22 des erfindungsgemäßen Steckers 2 einen
Mehrzahl von längs
sich erstreckenden Durchgangsbohrungen, welche an der Vorderseite
des Einschubelements 22 von ringförmigen Nuten umgeben werden, und
die an der Rückseite
des Einschubelements 22 mit Anschlusseinrichtungen vorzugsweise
in Form von Anschlusszapfen 25 für das dichte Anschließen von
Hydraulik/Pneumatikdruckschläuchen
versehen sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ragen Teile
dieser Anschlusszapfen 25 für die Hydraulikschläuche an
der Ober- und/oder Unterseite des Steckergehäuses 21 aus diesem
vor.
-
Des
weiteren hat das Einschubelement 22 an seinem vorderen
Abschnitt zumindest im seitlichen Bereich wulstförmige, zur Seite vorragende Vorsprünge 26,
welche in Einschubrichtung gesehen beidseitige Hinterschneidungen
definieren. Schließlich
ist das Einschubelement 22 in einer bevorzugten Ausführungsform
(jedoch nicht unbedingt erforderlich) mit zwei Spreizlaschen 27 ausgebildet,
die sich in Einschubrichtung von der Stirnseite des Einschubelements 22 aus
erstrecken und somit eine L-förmige Verlängerung
der seitlich vorstehenden wulstförmigen
Vorsprünge 26 in
Axialrichtung des Einschubelements 22 darstellen.
-
Bezüglich der
Funktionsweise sowie der erzielbaren Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung
wird folgendes ausgeführt:
Für das gleichzeitige
Herstellen einer elektrischen sowie hydraulischen/pneumatischen
Verbindungen wird der erfindungsgemäße Stecker 2 gemäß vorstehender
Beschreibung in den Einschubschacht 4 der erfindungsgemäßen Steckdose 1 eingeführt. Dabei kommen
die Kontaktstifte oder Schleifkontakte des Steckers bei Überschreiten
eines vorbestimmten Einführwegs
mit den Kontaktklemmen oder Schleifkontakten der Steckdose 1 in
elektrischen Kontakt miteinander.
-
Mit
dem Einführen
des steckerseitigen Einschubstücks 22 in
den Einschubschacht 4 der Steckdose 1 gelangen
ferner die beiden Spreizlaschen 27 (oder, falls nicht vorhanden,
die seitlichen Vorsprünge 26)
des Steckers 2 mit den steckdosenseitigen Klemmwalzen 14 in
Eingriff und drücken
diese entgegen deren Federvorspannungen aus den seitlichen Öffnungen 12 der
den Einschubschacht 4 ausbildenden Buchse 8. Auf
diese Weise kann das Einführen des
steckerseitigen Einschubelements 22 in die steckdosenseitige
Buchse 8 im Wesentlichen ohne größeren Widerstand durchgeführt werden.
-
Sobald
die hydraulischen/pneumatischen Anschlussöffnungen an der Stirnseite
des steckerseitigen Einschubelements 22 mit den Dichtringen
auf Seiten der Steckdose 1 in Anlage kommen, positionieren
sich gleichzeitig die beiden Klemmwalzen 14 an beiden Seiten
des Einschubelements 22 unmittelbar hinter den seitlichen
wulstförmigen
Vorsprüngen 26.
Hierdurch wird der Stecker 2 durch die auf die Klemmwalzen 14 einwirkenden
Vorspannkräfte
der beiden Vorspannfedern 15 mechanisch in dem Einschubschacht 4 der
Steckdose 1 gehalten.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Hydraulik/Pneumatikanschluss der Stecker-Steckdosen-Verbindung
mit dem hydraulischen/pneumatischen Betätigungsmechanismus 16 für die Hebel 13 fluidverbunden.
Sobald nunmehr diese hydraulische/pneumatische Verbindung von einer
Fluiddruckquelle (nicht gezeigt) druckbeaufschlagt wird, gelangt
dieses Druckmedium über die
Stecker-Steckdosenverbindung
zu dem hydraulischen/pneumatischen Betätigungsmechanismus 16, wodurch
die beiden Enden der Klemmhebel 13 auseinandergedrückt werden.
Dabei werden die beiden Klemmwalzen 14 über den Klemmhebelmechanismus
gegen das Gehäuse 21 des
Steckers 2 sowie partiell in Einschubrichtung des Steckers 2 gegen
die beiden seitlich vorragenden wulstförmigen Vorsprünge 26 gedrückt, wodurch
die hydraulischen Anschlüsse
dichtend aneinander gepresst werden.
-
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
-
Alternativ
zu dieser Ausgestaltung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass
in dem Augenblick, in welchem mit federelastischem Einschnappen
der sich gegenüberliegenden
Klemmwalzen 14 eine elektrische Verbindung zwischen einem
stecker- sowie steckdosenseitigen Kontakt schließt, ein elektrisches Signal
durch die steckdosenseitige Steuerplatine 20 an den Betätigungsmechanismus 16 abgegeben
wird, worauf der Betätigungsmechanismus 16 beispielsweise
in Form der vorstehend beschriebenen Kolben-/Zylinder-Anordnung
oder einer elektromotorischen oder Piezo-Antriebseinrichtung die Klemmwalzen 14 gegen
das Steckergehäuse
sowie die seitlich vorragenden Vorsprünge 26 verstemmt.
-
Konkreter
beschrieben ist ein Sensor beispielsweise in Form einer sich elektrisch
schließenden
Drahtbrücke,
einer optischen Lichtschranke, eines mechanisch betätigbaren
Mikroschalters, eines magnetische betätigbaren Reed-Relais oder Hallsensors
oder eines induktiven oder kapazitiven Schwingkreises angeordnet,
durch den das Vorhandensein eines Steckers innerhalb der Steckdosenbuchse 8 detektierbar
ist, woraus das von Sensor entsprechend abgegebene Signal zu einem
Aktivierungssignal für
den Betätigungsmechanismus 16 verarbeitet wird.
-
Schließlich kann
es alternativ (und ggf. zusätzlich)
auch vorgesehen sein, den Betätigungsmechanismus 16 manuell
durch Anlegen eines entsprechenden elektrischen oder hydraulisch/pneumatischen
Signals zu aktivieren, unabhängig
vom Einführvorgang
des Steckers 2 in die erfindungsgemäße Steckdose.
-
Durch
die erfindungsgemäße Steckereinrichtung
werden hydraulische/pneumatische sowie elektrische Verbindungen
gleichzeitig mit Einstecken eines Steckers 2 in eine entsprechende
Steckdose 1 hergestellt. Dabei sind die hydraulischen/pneumatischen
Anschlüsse
wie auch die elektrischen Anschlüsse
in einem gemeinsamen steckerseitigen Einschubelement 22 integriert.
Durch diese Ausgestaltung entfällt
die Notwendigkeit der Anordnung von separaten elektrischen sowie
hydraulischen/pneumatischen Anschlüssen, welche für deren
Handhabung einen entsprechenden Mindestbauraum benötigen.
-
Des
weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
die Steckdose 1 mit einer elektromotorischen oder pneumatischen/hydraulischen
Verriegelungseinrichtung 16 auszubilden, welche vorzugsweise selbsttätig mit
dem Einführen
des Steckers 2 in die Steckdose betätigt wird und dabei zum Einen
die hydraulischen/pneumatischen Anschlüsse fluiddicht verriegelt und
zum Anderen ein unbeabsichtigtes Lösen bzw. Abziehen des Steckers 2 aus
der Steckdose 1 verhindert.
-
Dabei
hat es sich gezeigt, dass insbesondere die Anordnung von mechanischem,
manuell betätigbaren
Verriegelungseinrichtungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt
sind, gegen ein unbeabsichtigtes Lösen insbesondere dann, wenn
die hydraulischen/pneumatischen Leitungen noch unter Druck stehen,
nicht oder nur schwer gesichert werden können, wohingegen in der vorliegenden
erfindungsgemäßen Ausführungsform
die Verriegelung quasi selbsttätig
mit Einführen
des steckerseitigen Einschubelements 22 in den Aufnahmeschacht 4 der Steckdose 1 oder
mit Druckbeaufschlagung zumindest eines der hydraulischen/pneumatischen
Leitungen (nach dem Prinzip eines Überdruckventils) aktiviert
wird.
-
Letztere
Ausführungsform
hat den Vorteil, dass mit Druckentspannung der betreffenden Druckleitung
die Verriegelungseinrichtung 16 quasi selbsttätig gelöst wird,
wohingegen jene Klemm- bzw. Betätigungseinrichtungen 16,
welcher durch den Einführvorgang
des Steckers 2 in die Steckdose 1 oder durch ein
entsprechend manuell ausgelöstes
elektrisches oder hydraulisches/pneumatisches Signal aktiviert werden,
erst durch ein entsprechendes elektrisches oder hydraulisches/pneumatisches
Gegensignal manuell wieder gelöst
werden können.
-
In
der 11 wird ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Steckereinrichtung
gezeigt.
-
Aus
dem Stand der Technik, insbesondere auf dem Gebiet der Medizintechnik
ist es bekannt, an das proximale Ende von Endoskopen, Trokaren,
Kathetern und dergleichen minimal invasiven Arbeitsgerätschaften
so genannte Y-Stücke 3 anzudocken, über die
zum Einen medizinische Geräte
am distalen Ende des Endoskops/Trokars betätigt werden können, zum
Anderen medizinische Wirkstoffe, Fluide oder weitere medizinische
Arbeitsgerätschaften
an das distale Ende des Endoskops/Trokars herangeführt werden
können.
-
Moderne
Gerätschaften
dieser Gattung weisen dabei bewegliche distale Endstücke auf,
welche elektrisch und/oder hydraulisch/pneumatisch betätigt werden
müssen.
Zu diesem Zweck sind diese gattungsgemäßen Gerätschaften an so genannten Versorgungsstationen
elektrisch und/oder hydraulisch/pneumatisch angeschlossen, welche
mit Betätigungseinrichtungen
bspw. in Form von Steuerpulten ausgerüstet sind.
-
Da
die Hygieneanforderungen ständig
zunehmen und gleichzeitig aufwendige Reinigungsverfahren immer teuerer
werden, steigt der Bedarf an so genannten Einwegvorrichtungen ständig. Daher
ist es vorgesehen, Arbeitsgerätschaften
der vorstehend genannten Gattung als ein solches Einwegprodukt zu gestalten,
welches über
eine ansteckbare Versorgungsleitung mit der Steuer- und Versorgungsstation verbindbar
ist.
-
Erfindungsgemäß weist
daher ein allgemein aus dem Stand der Technik bekanntes Y-Stück 3 eines
Endoskops/Trokars/Katheters oder dergleichen medizinische Arbeitsgerätschaft
die erfindungsgemäße Steckdose 1 gemäß der 1 bis 6 auf, welche
in das Gehäuse
des Y-Stücks 3 integriert
ist.
-
Demzufolge
besteht das erfindungsgemäße Y-Stück 3 aus
einem vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Gehäuse 31 mit
einem vorderen Anschlussstutzen 32, an den ein Endoskopschaft,
Trokar oder Katheterschaft anschließbar ist. Dieser Anschlussstutzen
weist eine innere Durchgangsbohrung 33 auf, die sich bis
zu einer ersten hinteren Kanalöffnung 34 des
Y-Stücks 3 erstreckt.
Die erfindungsgemäße Steckdose 1 ist
dabei unterhalb des im Y-Stück 3 ausgebildeten
Durchgangskanals 33 angeordnet, wobei eine Anzahl von hydraulischen/pneumatischen
Leitungen sowie elektrischen Verbindungen von der Steckdose ausgehend
in den Y-stückseitigen
Durchgangskanal 33 einmünden.
-
Alle
wesentlichen, für
die Betätigung
der Arbeitsgerätschaft
erforderlichen Leitungen erstrecken sich durch den Schaft in das
Y-Stück 3 und
enden dort an den elektrischen sowie hydraulischen/pneumatischen
Anschlüssen
der erfindungsgemäßen Steckdose 1.
Sofern es sich bei der vorliegenden medizinischen Arbeitsgerätschaft
um ein Einwegprodukt handelt, kann dieses für das Inbetriebnehmen mit der Steuerungs-
und Versorgungsstation (nicht gezeigt) über die erfindungsgemäße Steckereinrichtung
elektrisch sowie fluidtechnisch verbunden werden sowie nach dessen
Gebrauch durch Abziehen des erfindungsgemäßen Steckers 2 aus
der erfindungsgemäß im Y-Stück untergebrachten
Steckdose 1 von der Steuerungs- und Versorgungsstation
wieder getrennt werden, ohne dass diese von der Arbeitsgerätschaft
kontaminiert wird. Wenn auch auf Seiten der nicht weiter dargestellten
Steuer- und Versorgungsstation ebenfalls eine erfindungsgemäße Steckdose 1 vorgesehen
ist, lässt
sich auch das zur Betätigung und
Versorgung notwendige Schlauchpaket, welches demzufolge an beiden
Enden einen erfindungsgemäßen Stecker
aufweist, von der Steuerungs- und Versorgungsstation abtrennen,
um einem Reinigungs- und/oder Desinfektionsvorgang unterzogen zu
werden.