DE19521060A1 - Retaining arm system esp. for surgical instruments - Google Patents

Retaining arm system esp. for surgical instruments

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DE19521060A1
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Abstract

The system has a clamp device for frictionless locking of a translationally or rotationally movable element of an arm segment of a holding arm system. At least one electrostrictive, esp. piezoelectric, actuator (1) acts frictionlessly upon a section of the element in reaction to a delivered electrical control signal. The actuator acts upon the section of the element directly in its longitudinal direction or indirectly via force transfer devices. The actuator can be a translator with a linear main longitudinal direction. It can be a multilayer or monolithic actuator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zur reibschlüssigen Arretierung eines translatorisch und/oder rotatorisch beweglichen Glieds, Armsegmente für ein Haltearmsystem, insbesondere zum Halten chirurgischer Instrumente, sowie ein solches Haltearmsy­ stem.The invention relates to a clamping device for frictional Locking a translationally and / or rotationally movable Links, arm segments for a holding arm system, in particular for Holding surgical instruments, as well as such a holding arm system stem.

Im Rahmen von ergonomischen Analysen des Arbeitssystems "Operationssaal für minimalinvasive Chirurgie" wurden insbeson­ dere beim assistierenden Operateur hohe Anteile belastender statischer Haltearbeit nachgewiesen. Diese resultiert überwiegend aus dem Fehlen oder der mangelhaften Gestaltung geeigneter Hilfsvorrichtungen zur Übernahme statischer Haltearbeit. Bei­ spielsweise werden mit Videokameras bestückte Endoskopoptiken vom Assistenten auf Anweisung des Operateurs geführt und über einen großen Zeitraum der Operationsdauer möglichst ruhig ge­ halten. Ermüdungserscheinungen führen zu einem unbeabsichtigten "Wandern" und "Zittern" des Endoskopbildes. Ähnliches gilt auch für das Halten von Organteilen mit Hilfe von Zangen oder Wund­ hakensystemen. Länger dauernde statische Haltearbeit mit Halte­ kräften von mehr als 15% der Maximalkraft wirken ermüdend und damit leistungsmindernd. As part of ergonomic analyzes of the work system "Operating room for minimally invasive surgery" in particular those of the assisted surgeon are more stressful static holding work proven. This mainly results due to the lack or inadequate design more suitable Auxiliary devices for taking over static holding work. At for example, endoscope optics equipped with video cameras guided by the assistant on the instructions of the surgeon and over a quiet period of the operation for as long as possible hold. Signs of fatigue lead to an unintended "Wandering" and "trembling" of the endoscope image. The same applies for holding organ parts with the help of pliers or wound hook systems. Longer static holding work with holding Forces of more than 15% of the maximum force are tiring and thus reducing performance.  

Ein weiterer Aspekt ist die zeitliche und betragsmäßige Begren­ zung einer vom Haltearmsystem bzw. dem Endeffektor des Sy­ stems auf ein biologisches Gewebe ausgeübten Kraft bzw. des auf die Applikationsfläche durch die Kraft ausgeübten Drucks. Un­ physiologisch hohe Druckbelastungen können zu Ischämien und schließlich zu irreversiblen Gewebeschädigungen führen. Die zulässigen Kräfte sind abhängig vom jeweiligen Gewebe, der Form des Endeffektors und der Anwendungsdauer.Another aspect is the time and amount limit one of the support arm system or the end effector of the Sy force applied to a biological tissue or the the application area by the force exerted by pressure. Un Physiologically high pressure loads can lead to ischemia and eventually lead to irreversible tissue damage. The permissible forces depend on the respective fabric, the shape of the end effector and the duration of use.

Abhilfe können zweckmäßige Haltearmsysteme schaffen. Im Stand der Technik lassen sich prinzipiell drei Hauptgruppen von Halte­ armsystemen unterscheiden:Appropriate holding arm systems can help. In the state In terms of technology, there are basically three main groups of stops distinguish arm systems:

  • - Spezialhaltearmsysteme, die annähernd konstante Halte­ kräfte aufbringen;- Special holding arm systems, the almost constant hold apply forces;
  • - passive Universalhaltearmsysteme für variable Haltekräfte;- passive universal holding arm systems for variable holding forces;
  • - Manipulatorsysteme zum aktiven Positionieren und Halten eines Endeffektors, z. B. nach Art eines Roboterarms.- Manipulator systems for active positioning and holding an end effector, e.g. B. in the manner of a robot arm.

Bei Spezialhaltearmsystemen handelt es sich zumeist um gewichts­ mäßig austarierte Systeme. Als Beispiele seien zahnärztliche Haltearmsysteme zum Halten des angetriebenen Bohrers, Opera­ tionsmikroskophaltearmsysteme, Systeme zum Halten von Opera­ tionslampen und zum Halten von Monitoren angeführt. Kleine Schwankungen der Gesamtgewichtskraft oder kleine von außen einwirkende Kräfte werden durch eine passive Arretierung (innere Reibung, die auch beim Positionieren überwunden werden muß) oder durch eine aktive Arretierung mittels elektromagnetischer Bremsen aufgefangen.Special holding arm systems are mostly weights moderately balanced systems. Dental are examples Holding arm systems for holding the driven drill, Opera tion microscope holding arm systems, systems for holding Opera tion lamps and for holding monitors. Little one Fluctuations in total weight or small from the outside acting forces are activated by passive locking (internal Friction that must also be overcome when positioning) or by active locking using electromagnetic Brakes caught.

Zum Beispiel beschreibt die DE-C-41 42 634 ein Operationslam­ pendeckenstativ, das ein Federsystem zum Austarieren des Leuch­ tenkörpers und eine zusätzliche Arretiervorrichtung aufweist, die auf der Basis einer elektroviskosen Flüssigkeit arbeitet. Durch das Anlegen einer Spannung kann die Viskosität der Kupplungsflüssig­ keit einer in einem rotorischen Gelenk montierten Kupplung variiert werden. Solche Vorrichtungen sind jeweils für einen spe­ ziellen Endeffektor wie etwa den Bohrer des Zahnarztes ausge­ legt. Die zu haltenden Gewichtskräfte sind dabei nur durch die Trägheitskräfte beim Bewegen der entsprechenden Massen be­ grenzt.For example, DE-C-41 42 634 describes an operation lam pent ceiling stand, which is a spring system for balancing the light Tenkörpers and an additional locking device that  works on the basis of an electroviscous liquid. By the Applying a voltage can change the viscosity of the clutch fluid of a coupling mounted in a rotor joint can be varied. Such devices are each for a spe end effector such as the dentist's drill sets. The weight forces to be held are only by Inertial forces when moving the corresponding masses borders.

Von Universalhaltearmsystemen werden unterschiedliche End­ effektoren gehalten. Hier ist maximal nur eine Austarierung der Gewichtskräfte der einzelnen Armsegmente möglich und sinnvoll, da die Endeffektoren und die jeweiligen Reaktionskräfte prinzi­ piell verschieden sind. Während die Spezialhaltearmsysteme an besonderen Haltebasen, Haltesäulen oder an der Decke befestigt sind, werden die Universalhaltearmsysteme praktisch ausnahmslos an den Standardklemmschienen des Operationstisches befestigt.Universal holding arm systems become different end effectors held. Here is a maximum of just a balance of Weight forces of the individual arm segments possible and sensible, because the end effectors and the respective reaction forces are prince are different. While the special holding arm systems on special holding bases, holding columns or attached to the ceiling the universal holding arm systems are practically without exception attached to the standard clamping rails of the operating table.

In der medizinischen Anwendung können folgende Universalhalte­ armsysteme unterschieden werden:The following universal supports can be used in medical applications A distinction is made between arm systems:

  • - mit passiver Arretierung z. B. nach Art eines Spiralarms (Schwanenhals) oder eines Kugelkettenarms mit passiver Vorspannung;- With passive locking z. B. in the manner of a spiral arm (Gooseneck) or a ball chain arm with passive Preload;
  • - mit aktiver Arretierung ohne Hilfsenergie mit einzeln zu bedienenden Schraubklemmen oder mit zentraler Drehar­ retierung;- With active locking without auxiliary energy with individually using screw terminals or with a central rotary arm retention;
  • - mit aktiver Arretierung mit Hilfsenergie (EP-A3- 0 293 760 A3, US-A-4 863 133 sowie US-A-4 807 618.)- with active locking with auxiliary energy (EP-A3- 0 293 760 A3, US-A-4 863 133 and US-A-4 807 618.)

Universalhaltearmsysteme mit passiver Arretierung werden durch eine innere Verklemmung der Gelenkelemente arretiert. Die sich ergebenden Haltekräfte sind Reibkräfte, die beim Bewegen des Armes überwunden werden müssen. Konstruktionsbedingt lassen sich bei solchen Universalhaltearmsystemen mit passiver Arretie­ rung nur geringe Haltekräfte erzeugen, die nur ausreichend sind für das Halten leichter Instrumente, beispielsweise monokulare Endoskopoptiken. Ein Vorteil solcher Universalhaltesysteme mit passiver Arretierung ist die gute Einhandbedienbarkeit und die einfache und filigrane Konstruktion. Der Nachteil liegt insbeson­ dere in den relativ geringen Haltekräften, so daß sie zum Halten von schwereren Endoskopen oder Wundhaken nicht geeignet sind. Ein weiterer Nachteil liegt im elastischen Rückfedern der Arme nach dem Loslassen. Dadurch ist eine Feinpositionierung einer Endoskopoptik nicht möglich.Universal holding arm systems with passive locking are by an internal jamming of the joint elements locked. Which resulting holding forces are frictional forces that occur when moving the  Poor must be overcome. Leave by design in such universal holding arm systems with passive locking generate only small holding forces that are only sufficient for holding light instruments, for example monocular Endoscope optics. An advantage of such universal holding systems with passive locking is the good one-hand operability and the simple and filigree construction. The disadvantage is in particular the relatively low holding forces, so that they to hold heavier endoscopes or retractors are not suitable. Another disadvantage is the elastic spring back of the arms after letting go. This makes fine positioning one Endoscope optics not possible.

Universalhaltearmsysteme mit aktiver Arretierung ohne Hilfsener­ gie sind robuste und für viele Anwendungen mit niedriger Betäti­ gungsrate gut geeignete Vorrichtungen, die zum Teil sehr hohe Haltekräfte erzeugen können. Für die Anwendung am Operations­ tisch sind insbesondere Haltearmsysteme mit zentraler Dreharre­ tierung vorteilhaft, weil das gesamte System mit einem Handgriff arretiert werden kann.Universal holding arm systems with active locking without auxiliary sensors are robust and for many applications with low actuation gung rate well-suited devices, some of which are very high Can generate holding forces. For use on operations holding arm systems with a central rotating ratchet are a particular table tation advantageous because the entire system with one hand can be locked.

Systemspezifische Nachteile solcher Haltearmsysteme liegen darin, daß die Schritte des Positionierens und Arretierens eines End­ effektors nur beidhändig erfolgen können, daß durch das gleich­ zeitige Lösen von bis zu sieben Freiheitsgraden die Notwendigkeit einer beidhändigen Manipulation eine Feinpositionierung er­ schwert wird und daß schließlich beim Arretieren einer Flügel­ schraube des zentralen Gelenkblocks eventuell nachgegriffen werden muß.System-specific disadvantages of such holding arm systems are that the steps of positioning and locking an end Effectors can only be done with both hands, that by the same early release of up to seven degrees of freedom the need a fine positioning of an ambidextrous manipulation sword and that finally when locking a wing tighten the screw of the central joint block must become.

Aus diesem Grund werden Endeffektoren, die im Laufe eines Eingriffes häufig neu positioniert werden müssen, wie z. B. Endo­ skopoptiken, Zangen oder Wundhaken, heute noch meist von assistierenden Operateuren gehalten.For this reason, end effectors that are used in the course of a Intervention often need to be repositioned, such as. B. Endo  scope optics, pliers or retractors, mostly still from assisted surgeons.

Für die Orientierung und das dreidimensional koordinierte Arbei­ ten des Operateurs oder der Operateure ist von besondere Bedeu­ tung, daß die Aufmerksamkeit des Operateurs auf das Operations­ feld konzentriert bleiben kann. Durch Abwenden des Blicks des Operateurs vom OP-Situs kann eine vom Operateur individuell selektierte, "virtuelle" Leitstruktur verloren gehen und muß vor der Fortsetzung der Operation neu aufgebaut werden. Auch aus diesem Grunde wird in neuerer Zeit immer mehr die Forderung nach einem Universalhaltesystem mit aktiver Arretierung mittels Hilfsenergie gestellt.For orientation and three-dimensionally coordinated work ten of the surgeon or surgeons is of particular importance that the surgeon's attention to the operations field can remain focused. By looking away from the Surgeons from the surgical site can be customized by the surgeon selected, "virtual" lead structure must be lost and must the continuation of the operation. Also from for this reason, the demand has become more and more recent according to a universal holding system with active locking by means of Auxiliary energy provided.

Das erste kommerziell erhältliche Universalhaltesystem ist im US- Patent 4 807 618 beschrieben. In ein Armsegment ist jeweils ein pneumatischer Spezialaktuator eingebaut, welcher eine aktive Arretierung/Entarretierung eines im Armsegment befindlichen Kugelgelenks bei Zufuhr von Druck von einer separaten Druck­ luftquelle bzw. bei Freigabe des Drucks ermöglicht. Die Nachteile dieses Systems werden insbesondere darin gesehen, daß eine separate Druckluftquelle notwendig ist, daß die beim Entriegeln freiwerdende Druckluft aus dem OP-Feld zurückgeführt werden muß, daß die Handhabung des Haltearmsystems innerhalb des Operationsfeldes sehr schwierig ist, da die Armsegmente zu lang sind, daß durch die langen Armsegmente die elastische Nachgie­ bigkeit des Haltearms erhöht wird und daß bedingt durch die Pneumatik Verzögerungen beim Arretieren wie auch beim Lösen jedes Armsegments entstehen können, die den Operationsfluß verändern. Schließlich ist bei der Arretierung ein Versatz des Endeffektors um mehrere Millimeter deutlich spürbar, so daß eine Feinpositionierung z. B. einer Endoskopoptik erschwert wird. The first commercially available universal holding system is in the US Patent 4,807,618. There is one in each arm segment pneumatic special actuator installed, which is an active Locking / unlocking one located in the arm segment Ball joint when applying pressure from a separate pressure air source or when the pressure is released. The disadvantages This system is seen in particular in that a separate compressed air source is necessary that when unlocking released compressed air can be returned from the surgical field must that the handling of the arm system within the Surgical field is very difficult because the arm segments are too long are that by the long arm segments the elastic Nachgie bigkeit of the holding arm is increased and that due to the Pneumatic delays when locking as well as when releasing each arm segment can arise, which is the operational flow change. Finally, there is an offset of the End effector clearly noticeable by several millimeters, so that one Fine positioning z. B. an endoscope optics is difficult.  

Die linear wirkenden Druckkolben dieses Systems sind bei der in EP-A-0 486 999 offenbarten Lösung durch ringförmige Druckkol­ bensysteme in den Armsegmenten ersetzt. Dabei erscheinen dem Fachmann die notwendigen Drücke bzw. Flächen und die Abdich­ tungsprobleme sowie die Sterilisierbarkeit des Gesamtsystems fragwürdig.The linear pressure pistons of this system are in the EP-A-0 486 999 disclosed solution by annular pressure piston systems in the arm segments replaced. The appear Specialist the necessary pressures or areas and the seal problems and the sterilizability of the entire system questionable.

Aus der EP-A-0 293 760 ist ein Universalhaltesystem bekannt, welches mit Unterdruck zur Erzeugung einer reibschlüssigen Arretierung der Gelenke arbeitet. Die Konstruktion besteht aus zwei zueinander senkrechten Schulterscharniergelenken, einem Ellbogenscharniergelenk und einem Doppelkugelgelenk. Die En­ tarretierung wird durch einen Druckknopfschalter im distalen Handgriff des Armes gesteuert. Der Beschreibung ist zu entneh­ men, daß die Haltezustände der Armsegmente lediglich zwischen einem frei beweglichen Zustand und einem Zustand mit erhöhtem Reibwiderstand in den Gelenken umgeschaltet werden können. Ein Vorteil der Unterdruckarretierung gegenüber der Verwendung von Überdruckaktuatoren ist, daß durch das Lösen der Gelenke keine eventuell unsterile Luft in das OP-Feld gelangen kann.A universal holding system is known from EP-A-0 293 760, which with negative pressure to generate a frictional Locking of the joints works. The construction consists of two mutually perpendicular shoulder hinge joints, one Elbow hinge joint and a double ball joint. The En Tarretierung is by a push button switch in the distal Handle of the arm controlled. The description can be found men that the holding states of the arm segments only between a freely movable state and a state with increased Friction resistance in the joints can be switched. An advantage of the vacuum lock over the use of overpressure actuators is that by loosening the joints no possibly non-sterile air can get into the surgical field.

WO 91/15707 beschreibt ein hydraulisch oder pneumatisch durch Überdruck arretierbares Haltearmsystem. Ferner wird darin das Konzept einer am distalen Ende fixierten, aktiv beweglichen Linearführung mit einer integrierten Rotationsachse zur Positio­ nierung von Sonden und anderen Endeffektoren beschrieben.WO 91/15707 describes a hydraulically or pneumatically Lockable holding arm system. Furthermore, it will Concept of an actively movable fixed at the distal end Linear guide with an integrated rotation axis to the position nation of probes and other end effectors.

Von den bekannten Haltearmsystemen sind noch solche Systeme zu erwähnen, die nach Art eines Roboterarms einen Endeffektor aktiv positionieren und halten, also Teile eines Manipulatorsy­ stems bilden. Dabei wird generell rechnergesteuert eine Position erkannt, aktiv angefahren und mit einem in einem Rechner defi­ nierten Modell des realen Objekts, z. B. des OP-Situs, und mit Planungsdaten korreliert. Als Beispiel ist das in DE-A-42 02 922 beschriebene motorische Stativ zu nennen.Such systems are also known from the known holding arm systems to mention that in the manner of a robot arm an end effector actively position and hold, i.e. parts of a manipulator form stems. A position is generally computer controlled recognized, actively started and with a defi in a computer  nated model of the real object, e.g. B. the surgical site, and with Planning data correlated. As an example, this is in DE-A-42 02 922 motor tripod described.

Angesichts des obigen Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klemmvorrichtung zur reibschlüssigen Arretierung eines translatorisch und/oder rotatorisch beweglichen Glieds, ein Armsegment für eine Haltearmsystem, insbesondere zum Halten chirurgischer Instrumente, und schließlich ein Halte­ armsystem unter Verwendung eines solchen Armsegmentes an­ zugeben, welche eine einhändige Bedienbarkeit beim Lösen, Posi­ tionieren und Arretieren, eine freie Beweglichkeit des am distalen Ende des Haltearmsystems befestigten Endeffektors im gelösten Zustand in allen sechs Raumrichtungen innerhalb des Arbeits­ bereichs und eine einfache Positionierbarkeit von Armsegmenten und Endeffektoren ermöglichen. Dabei soll die Aufmerksamkeit des Operateurs möglichst wenig in Anspruch genommen werden und die Einsetzbarkeit im sterilen Bereich, die Bedienbarkeit vom sterilen Bereich aus, eine Bestückung mit unterschiedlichen Stan­ dardinstrumenten, eine intraoperative Bestückung, eine möglichst geringe Beeinträchtigung des Blickfelds des Operateurs und eine Befestigung des Haltearms an einer Standardschiene des Opera­ tionstischs möglich sein.In view of the above prior art, the invention lies Task based on a clamping device for friction Locking a translationally and / or rotationally movable Links, an arm segment for a holding arm system, in particular for holding surgical instruments, and finally a hold arm system using such an arm segment admit which one-handed usability when loosening, Posi tion and locking, free movement of the distal End effector attached end bracket in the released Condition in all six spatial directions within the work range and easy positioning of arm segments and enable end effectors. Attention should be paid of the surgeon are used as little as possible and the usability in the sterile area, the usability of the sterile area, equipped with different standards standard instruments, an intraoperative assembly, one if possible minor impairment of the operator's field of vision and one Attachment of the holding arm to a standard rail of the Opera tion table be possible.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klemmvor­ richtung zur reibschlüssigen eines translatorisch und/oder rotato­ risch beweglichen Gliedes gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein auf einen Abschnitt des Glieds in Reaktion auf ein zu­ geführtes elektrisches Stellsignal reibschlüssig einwirkender, elek­ trostriktiver, insbesondere piezoelektrischer Aktuator so vorgese­ hen ist, daß er direkt in seiner Ausdehnungsrichtung oder indirekt über Kraftrichtungsumlenkmittel auf den genannten Abschnitt einwirkt. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Klemmvorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 angegeben.The above object is achieved by a clamp direction for the frictional engagement of a translatory and / or rotato risch movable member, which is characterized in that one toward a section of the limb in response to one guided electrical control signal frictionally acting, elec Trostrictive, in particular piezoelectric actuator is provided in this way hen is that it is directly in its direction of expansion or indirectly on the direction of force deflection on the mentioned section  acts. Advantageous further developments of this clamping device are given in claims 2 to 14.

Beispielsweise ermöglicht die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung eine maximale Haltekraft in beliebiger Position je nach Anwen­ dung und Ausführungsart wenigstens zwischen 5 und 50 N, der durch die Arretierung bedingte räumliche Versatz ist kleiner als 2 mm, und die Arretierung ist in maximal 100 ms und ein Lösen in 100 bis 500 ms möglich.For example, the clamping device according to the invention enables a maximum holding force in any position depending on the application and at least between 5 and 50 N, the spatial offset caused by the locking is smaller than 2 mm, and the lock is in a maximum of 100 ms and a release possible in 100 to 500 ms.

Ein Armsegment für ein Haltearmsystem, insbesondere zum Hal­ ten chirurgischer Instrumente, das eine solche Klemmvorrichtung verwendet, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsart als Kugel­ gelenk ausgebildet (Ansprüche 15 bis 17). Ferner kann ein solches Armsegment in einer weiteren Ausführungsart als eine Kombina­ tion eines Kugelgelenks mit einem Drehgelenk ausgebildet sein (Ansprüche 18 bis 23).An arm segment for a holding arm system, especially for the neck ten surgical instruments that such a clamping device is used as a ball according to a preferred embodiment articulated (claims 15 to 17). Furthermore, such Arm segment in a further version than a Kombina tion of a ball joint with a swivel joint (Claims 18 to 23).

Für die Durch- oder Zuleitung der Signalleitungen durch das Armsegment können Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 24 bis 17 vorgesehen sein. Eine besondere Ausführungsform eines Kugelgelenks gemäß Anspruch 28 hat den Vorteil, daß es eine einfache Verdrehsicherung enthält. Eine kostengünstige und ein­ fache Ausführung eines aktiv arretierbaren/lösbaren Kugelgelen­ kes ist durch die Merkmale der Ansprüche 29 bis 33 gekennzeich­ net. Schließlich ist ein eines oder mehrere solche erfindungsgemä­ ßen Armsegmente verwendendes Haltearmsystem, insbesondere zum Halten chirurgischer Instrumente am Operationstisch, im An­ spruch 34 angegeben. For the passage or supply of the signal lines through the Arm segment can be embodiments according to the claims 24 to 17 may be provided. A special embodiment of a Ball joint according to claim 28 has the advantage that it is a contains simple anti-twist device. An inexpensive and a Multiple execution of an actively lockable / detachable ball gel kes is characterized by the features of claims 29 to 33 net. Finally, one or more of these are in accordance with the invention Support arm system using large arm segments, in particular for holding surgical instruments at the operating table, in the an pronounced 34.  

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigenFurther features and advantages of the invention result from the following description shown in the drawing Embodiments. Show it

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines mehrere Armsegmente gemäß der Erfindung enthaltenden Haltearmsystems; Fig. 1 shows schematically an embodiment of a multiple arm segments according to the invention containing Haltearmsystems;

Fig. 2a bis g Ausführungsformen piezoelektrischer Aktuatoren; FIG. 2a to g embodiments of piezoelectric actuators;

Fig. 3a und 3b Vorspannvorrichtungen für piezoelektrische Aktua­ toren; FIGS. 3a and 3b biasing devices for piezoelectric Aktua factors;

Fig. 4a und b jeweils eine Variante einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Armsegments, das ein Kugel­ gelenk mit einer piezoelektrischen Klemmvorrichtung hat; FIG. 4a and b each a variant of a first embodiment according to the invention of an arm segment, which has a ball joint with a piezoelectric clamping apparatus;

Fig. 5a und b jeweils im Längsschnitt und im Aufriß eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des Armsegments, das ein Kugelgelenk mit piezoelektrischer Klemmvor­ richtung hat; Figs. 5a and b, respectively in longitudinal section and in elevation of a second embodiment according to the invention of the arm segment, which has a ball joint with piezoelectric Klemmvor direction;

Fig. 6 schematisch und teilweise geschnitten eine erfindungs­ gemäße Ausführungsform eines Armsegments in Form eines Kugelgelenks, das mit einer vorgespannten pie­ zoelektrischen Klemmvorrichtung ausgestattet ist; Fig. 6 schematically and partially sectioned an Invention embodiment of an arm segment in the form of a ball joint, which is equipped with a preloaded pie zoelectric clamping device;

Fig. 7a und b eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vor­ richtung zur reibschlüssigen Arretierung einer rotie­ renden Welle im Längsschnitt und Querschnitt; Fig. 7a and b show an embodiment of the present invention a pre direction for frictionally arresting a Rotie leaders shaft in longitudinal section and cross section;

Fig. 8a und b schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsart einer Klemmvorrichtung für eine linear bewegte Stan­ ge jeweils im Längs- und im Querschnitt; Fig. 8a and b schematically an embodiment of a clamping device according to the invention for a linearly moving Stan ge each in longitudinal and in cross section;

Fig. 9 bis 17 jeweils verschiedene weitere Ausführungsarten von Klemmvorrichtungen zum reibschlüssigen Arretieren eines Kugelgelenks; Fig. 9 to 17 respectively different further embodiments of clamping devices of a ball joint for frictional locking;

Fig. 18 ein Haltearmsystem gemäß der Erfindung, dessen Armsegmente mit einer sterilen Umhüllung umhüllt sind; FIG. 18 is a holding arm according to the invention, the arm segments are covered with a sterile enclosure;

Fig. 19 bis 22 jeweils verschiedene Ausführungsformen einer Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Halte­ armsystems an einer OP-Tischschiene; und Fig. 19 to 22 respectively different embodiments of a fastening device for fastening a holding arm system on an operating table rail; and

Fig. 23 eine Anwendung der Erfindung bei einer neurochir­ urgischen Armstütze. Fig. 23 is an application of the invention at a Neurochir urgischen armrest.

In Fig. 1 ist schematisch und perspektivisch eine Gesamtansicht eines pauschal mit A bezeichneten Haltearmsystems gemäß der Erfindung gezeigt. Das Haltearmsystem A ist als Ganzes mittels einer OP-Tischbefestigung a an einer Tischschiene eines Opera­ tionstisches befestigt. Die OP-Tischbefestigung a wird weiter unten in näheren Einzelheiten beschrieben.In Fig. 1 is an overall view of a flat rate Haltearmsystems designated A is schematically and in perspective according to the invention is shown. The holding arm system A is fastened as a whole by means of an operating table attachment a to a table rail of an operating table. The operating table attachment a is described in more detail below.

Ein mit der OP-Tischbefestigung a direkt an der Tischschiene des Operationstisches befestigtes Stativ b weist an seinem proximalen Ende eine Anschlußbuchse zur Aufnahme eines handelsüblichen Steckers e mit Schnellkupplungsfunktion auf. Über diesen Stecker e werden alle elektrischen Leitungen für Versorgungsspannungen und Fühl- und Befehlssignale an das System angeschlossen. Das Stativ b weist im dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich ein distales Ende auf.One with the operating table attachment a directly on the table rail of the Stand b attached to the operating table points to its proximal End of a connection socket for receiving a commercially available Plug e with quick coupling function. About this connector e are all electrical lines for supply voltages and sensing and command signals connected to the system. The Stand b only has one in the illustrated embodiment distal end.

Dieses Ende hat eine Schnittstelle zur Ankopplung eines ersten Armsegments c1 mit einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung, das z. B. als Kugelgelenk ausgeführt sein kann. An das erste Armsegment c1 können sich wie dargestellt weitere Armsegmente c2, c3 anschließen, wobei die Armsegmente c2, c3 im dargestellten Beispiel ebenfalls mit erfindungsgemäßen Klemmvorrichtungen versehen sind und die Form eines Kugelgelenks haben. Das Seg­ ment c4 bildet einen Handgriff, der Bedienelemente zur Wahl des Schaltzustands der piezoelektrischen Aktuatoren der Klemmele­ mente aufweisen kann. Am distalen Ende des Handgriffs kann eine Schnellkupplung vorgesehen sein zur Ankopplung eines End­ effektors d oder einer Endeffektorführung. Der Endeffektor kann z. B. ein medizinisches Instrument, ein Endoskop, ein Wundhaken, eine Halteschiene für Gliedmaßen, eine Stütze oder Sonde sein.This end has an interface for coupling a first one Arm segments c1 with a clamping device according to the invention, the Z. B. can be designed as a ball joint. The first As shown, arm segment c1 can be further arm segments Connect c2, c3, with arm segments c2, c3 shown in the Example also with clamping devices according to the invention are provided and have the shape of a ball joint. The seg ment c4 forms a handle that controls the selection of the Switching state of the piezoelectric actuators of the clamps can have elements. At the distal end of the handle a quick coupling can be provided for coupling one end effector d or an end effector guide. The end effector can e.g. B. a medical instrument, an endoscope, a retractor, a limb support, support, or probe.

Fig. 1 zeigt ferner einen Fußschalter f sowie ein Steuergerät g, welches eine Spannungsüberwachung, Betriebszustandsanzeigeele­ mente, eine sogenannte Ischämiewarnung sowie eine Schnittstelle zum Anschluß des Fußschalters aufweisen kann. Fig. 1 also shows a foot switch f and a control unit g, which can have a voltage monitoring, operating status display elements, a so-called ischemia warning and an interface for connecting the foot switch.

Piezoelektrizität ist als Spezialfall der Elektrostriktion anzusehen. Beim sogenannten inversen Piezoeffekt bewirkt eine angelegte Spannung eine Verformung des Piezoelementes. Die maximal mögliche Ausdehnung des Elementes ist abhängig von der Kera­ miksorte, der ursprünglichen Länge und der Steifigkeit des piezo­ elektrischen Wandlers, der angelegten elektrischen Feldstärke und der einwirkenden Kraft.Piezoelectricity is a special case of electrostriction. With the so-called inverse piezo effect, an applied Voltage a deformation of the piezo element. The maximum possible expansion of the element depends on the kera Miksorte, the original length and rigidity of the piezo electrical converter, the applied electrical field strength and the acting force.

In unbelastetem Fall liegt die relative Längenausdehnung einer Piezokeramik bei maximalen Feldstärken von 1-2 kV/mm je nach Material und Herstellungsverfahren bei 0,1 bis 0,17%. Die für die Anwendung in den Armsegmenten interessanten piezoelektrischen Aktuatoren sind translatorische Aktuatoren und haben relative Stellwege, die in den obigen Bereich von 0,1 bis 0,17% fallen. Abhängig von der für eine maximale Kraft bzw. Ausdehnung notwendigen Ansteuerspannung unterscheidet man zwischen Hoch­ spannungsaktuatoren, Niederspannungsaktuatoren und Mehrschichtaktuatoren. Letztere benötigen die geringste Ansteuer­ spannung von 5 bis 150 V. Ferner ist zwischen Stapelaktuatoren, die aus dünnen Keramikschichten mit Zwischenelektroden aufge­ baut sind, und monolithischen Aktuatoren zu unterscheiden. Die Niedervolt- und insbesondere Mehrschichtaktuatoren werden aus dünneren Keramikschichten aufgebaut. Sie haben bei gleicher Höhe und Querschnittsfläche eine im Vergleich zum Hochspan­ nungsaktuator mit abnehmender Schichtdicke quadratisch anwach­ sende Kapazität. Monolithische Aktuatoren in den benötigten Dimensionen befinden sich zur Zeit verstärkt in der Entwicklung und Erprobung.In the unloaded case, the relative linear expansion is one Piezoceramic with maximum field strengths of 1-2 kV / mm depending on Material and manufacturing process at 0.1 to 0.17%. The for the Application in the arm segments of interesting piezoelectric Actuators are translational actuators and have relative ones Travel ranges that fall in the above range from 0.1 to 0.17%. Depending on the for a maximum force or expansion The necessary control voltage is differentiated between high voltage actuators, low voltage actuators and Multi-layer actuators. The latter require the least amount of control voltage from 5 to 150 V. Furthermore, between stack actuators, which are made up of thin ceramic layers with intermediate electrodes are built, and monolithic actuators to distinguish. The Low-voltage and in particular multi-layer actuators are out thinner ceramic layers. You have the same Height and cross-sectional area in comparison to the high chip growth actuator with decreasing layer thickness send capacity. Monolithic actuators in the required Dimensions are currently under development and testing.

Die maximal zulässige statische Belastung eines als Translator gestalteten piezoelektrischen Stapelaktuators liegt bei 90% des Maximalhubes, bei einem Stapel von 35 mm Durchmesser bei ca. 30 bis 35 kN. Während die zulässige Belastung annähernd propor­ tional zum Querschnitt ist, ist der Maximalhub bei der maximalen Feldstärke annähernd proportional zur Länge.The maximum permissible static load for a translator designed piezoelectric stack actuator is 90% of Maximum stroke, with a stack of 35 mm diameter at approx.  30 to 35 kN. While the permissible load is approximately proportions tional to the cross-section is the maximum stroke at the maximum Field strength approximately proportional to the length.

Für die Anwendung in einem Armsegment eines Haltearmsystems erfolgt die Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators gegen eine wegeabhängige Last. Die maximal erreichbaren Verstellwege und -kräfte sind sehr stark von einer Optimierung der Steifigkeit und der konstruktiven Gestaltung der Gelenk- und Aktuatorlage­ rung bzw. Einspannung abhängig.For use in an arm segment of a holding arm system the piezoelectric actuator expands against a path-dependent load. The maximum achievable adjustment paths and forces are very strong in optimizing stiffness and the constructive design of the joint and actuator position tion or clamping dependent.

Fig. 2a bis g zeigen gängige und prinzipiell bei der vorliegen­ den Erfindung verwendbare Ausführungsformen von Hochvolt- und Niedervoltaktuatoren. Die Bauformen sind in ihren Längen und Querschnitten variabel. Alle bei der Erfindung eingesetzten piezo­ elektrischen Aktuatoren sind durchgängig mit der Ziffer 1 be­ zeichnet. Bei Stapelaktuatoren 1 sind die Elektroden der einzel­ nen Piezokeramikscheiben seitlich über Lötstege 3 kontaktiert, an denen dann auch die Kabelanschlüsse 2 der bipolaren Spannungs­ versorgung angelötet sind. Zur Vergrößerung der Kriechstrecken können an beiden Stirnseiten der Aktuatoren zusätzliche, nicht aktive, keramische Isolationsendplatten 9 aufgeklebt sein. Im Ersatzbild der Fig. 2e und in allen Anwendungen der piezoelek­ trischen Aktuatoren ist ferner durch einen Doppelpfeil die Haupt­ ausdehungsrichtung des piezoelektrischen Aktuators dargestellt. FIGS. 2a to g show continuous and in principle with the present invention, the suitable embodiments of high-voltage and low-voltage actuators. The designs are variable in their lengths and cross sections. All piezoelectric actuators used in the invention are consistently identified by the number 1 be. In the case of stack actuators 1 , the electrodes of the individual piezoceramic disks are contacted laterally via soldering webs 3 , to which the cable connections 2 of the bipolar voltage supply are then also soldered. To increase the creepage distances, additional, non-active, ceramic insulation end plates 9 can be glued to both end faces of the actuators. In the equivalent diagram of Fig. 2e, and in all applications of the piezoelek trical actuators is further characterized by a double arrow, the main ausdehungsrichtung of the piezoelectric actuator shown.

Ein Nachteil der Piezokeramikstapel ist die relativ große Emp­ findlichkeit gegenüber Zug- und Scherbeanspruchungen. Die aus diesem Grunde günstige mechanische Druck-Vorspannung von typischerweise 10 bis 20% der maximalen Druckbelastbarkeit hat außerdem den physikalisch bedingten Effekt einer Erhöhung der maximalen Dehnung um bis zu 20% aufgrund der Zunahme des Piezomoduls. Zur Vermeidung von Torsions- und Biegebelastun­ gen können in Fig. 2f dargestellte Endstücke 4 zum Beispiel unmittelbar mit dem piezoelektrischen Aktuator 1 oder mittelbar über ein als Festkörpergelenk aus gebildetes Biegeelement 5 (Fig. 2) verbunden sein.A disadvantage of the piezoceramic stack is the relatively high sensitivity to tensile and shear stresses. For this reason, the mechanical pressure preload, which is typically favorable, of typically 10 to 20% of the maximum pressure load capacity also has the physical effect of increasing the maximum elongation by up to 20% due to the increase in the piezo module. To avoid torsional and bending loads, end pieces 4 shown in FIG. 2f can be connected, for example, directly to the piezoelectric actuator 1 or indirectly via a bending element 5 formed as a solid body joint ( FIG. 2).

Die Fig. 3a und b zeigen Federelemente 7 zur Realisierung einer mechanischen Vorspannung, die eine Druckkraft auf den Körper des piezoelektrischen Aktuators 1 ausüben. Der Aktuator wird zwischen zwei mit dem Federelement 7 form- oder stoff­ schlüssig verbundenen Endplatten 6, 6′ mit ca. 10-20% seiner Nennkraft vorgespannt. Wichtig ist hierbei, daß die Federsteifig­ keit so abgestimmt ist, daß die Federkraft bei einer zusätzlichen Auslenkung um den Betrag des Maximalhubs des Aktuators nicht wesentlich ansteigt. Eine Einstellschraube 8 kann dazu verwendet werden, die Vorspannkraft des Federelements 7 einzustellen. Das Federelement 7 kann zur Abdichtung und mechanischen Dämpfung des Aktuators zusätzlich z. B. mit Silikonkautschuk oder einem anderen flexiblen, isolierenden Abdichtungsmittel gefüllt werden. Die in Fig. 3 gezeigten Beispiele für derartige Vorspannvorrich­ tungen können je nach konstruktiver Gestaltung der Klemmvor­ richtungen bzw. der Armsegmente verwendet werden. Sie sind dort entbehrlich, wo eine mechanische Vorspannung in anderer Weise gewährleistet ist. FIGS. 3a and b show spring elements 7 for realizing a mechanical bias which exert a compressive force on the body of the piezoelectric actuator 1. The actuator is biased between two with the spring element 7 form or materially connected end plates 6 , 6 'with about 10-20% of its nominal force. It is important here that the Federsteifig speed is adjusted so that the spring force does not increase significantly with an additional deflection by the amount of the maximum stroke of the actuator. An adjusting screw 8 can be used to adjust the biasing force of the spring element 7 . The spring element 7 can additionally for sealing and mechanical damping of the actuator z. B. filled with silicone rubber or other flexible, insulating sealant. The examples shown in Fig. 3 for such Vorpannvorrich lines can be used depending on the design of the Klemmvor directions or the arm segments. They are not necessary where mechanical pre-tensioning is guaranteed in another way.

Wie weiter unten im Zusammenhang mit der Ansteuerung der Aktuatoren noch im einzelnen ausgeführt wird, kann die Piezoke­ ramik mit bis zu 20% ihrer negativen Nennspannung (z. B. -20 V bei + 100 V Nennspannung Un) beaufschlagt werden, ohne dabei die piezoelektrischen Eigenschaften zu verlieren. Hierdurch ver­ kürzt sich der Aktuator in seiner durch den Doppelpfeil (Fig. 2e) dargestellten Hauptausdehnungsrichtung. Dabei darf er jedoch keinen mechanischen Zugspannungen ausgesetzt werden. Dieser Effekt kann in begrenztem Maße zur Verbesserung des Wirkungs­ grades ausgenutzt werden.As will be explained in more detail below in connection with the actuation of the actuators, the piezoceramic can be acted on with up to 20% of its negative nominal voltage (e.g. -20 V at + 100 V nominal voltage U n ) without the losing piezoelectric properties. This shortens the actuator in its main direction of expansion shown by the double arrow ( Fig. 2e). However, it must not be exposed to mechanical tensile stresses. This effect can be used to a limited extent to improve the degree of effectiveness.

Im folgenden wird abhängig von der zugeführten Stellspannung Us zwischen folgenden Zuständen unterschieden:In the following, a distinction is made between the following states depending on the control voltage U s supplied:

Für die im folgenden beschriebenen Klemmvorrichtungen bzw. Armsegmente gilt prinzipiell, daß die Vorrichtungen in Maß, Form und Proportionen von den in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungen abweichen können. Es wird nur das grundsätzliche Wirkungsprinzip erläutert. Dabei sind zum Teil Details überhöht dargestellt.For the clamping devices or Arm segments apply in principle that the devices in size, shape and proportions from those shown in the drawing guides may differ. It only becomes the basic one Principle of operation explained. Some details are exaggerated shown.

Die Fig. 4a und b zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausfüh­ rungsform eines Armsegments mit einem Klemmelement zur reib­ schlüssigen Arretierung eines Kugelgelenks. Zwei Elemente eines Haltearmsystems sind über Verbindungsstücke 12, 12′ mit dem Kugelgelenk verbunden. Die Kugel 11 des Kugelgelenks ist zwi­ schen einer hülsenförmigen Überwurfmutter 13 mit konischem Sitz und einer Anpreßplatte 14, die der Platte 4 gemäß Fig. 2f ent­ sprechen kann, gelagert. Bevorzugt hat die Anpreßplatte zusam­ men mit der Kugel 11 einen flächigen, d. h. nicht mehr punktför­ migen, radialen Kraftschluß. FIGS. 4a and b show a first exporting invention approximate shape of an arm segment having a clamping element for frictionally locking catch of a ball joint. Two elements of a holding arm system are connected via connecting pieces 12 , 12 'to the ball joint. The ball 11 of the ball joint is between a sleeve-shaped union nut 13 with a conical seat and a pressure plate 14 , which can speak to the plate 4 according to FIG. 2f. Preferably, the pressure plate together with the ball 11 has a flat, ie no longer punctiform, radial frictional connection.

Die Anpreßplatte 14 ist durch einen Sicherungsstift 17 gegenüber dem topf- bzw. hülsenförmigen Aktuatorcontainer 16 (Container­ hülse) gegen Verdrehen gesichert. Der Aktuator 1 ist in der Con­ tainerhülse 16 mit im wesentlichen geschlossenem Boden aufge­ nommen. Wenn eine elektrische Spannung geeigneter Polarität an die Kabelanschlüsse 2 gelegt wird, dehnt sich der Aktuator 1 aus und drückt die Kugel 11 über die Anpreßplatte 14 gegen den konischen Kugelsitz, der an der Überwurfmutter 13 ausgebildet ist. Dabei kommt es in Abhängigkeit von der elektrischen Feld­ stärke, der Steifigkeit der im Kraftschluß befindlichen Struktur, der mechanischen Vorspannung des Aktuators 1 sowie des Kugel­ sitzes, der Gesamtlänge des piezoelektrischen Aktuators 1 sowie des insgesamt frei zu überbrückenden Spiels zu einer Erhöhung der zwischen der Anpreßplatte 14, der Kugel 11 und ihrem Kugel­ sitz wirksamen Reibkräfte und damit des vom Kugelgelenk über­ tragbaren Reibmomentes.The pressure plate 14 is secured by a locking pin 17 against the pot-shaped or sleeve-shaped actuator container 16 (container sleeve) against rotation. The actuator 1 is taken up in the con tainer sleeve 16 with a substantially closed bottom. If an electrical voltage of suitable polarity is applied to the cable connections 2 , the actuator 1 expands and presses the ball 11 via the pressure plate 14 against the conical ball seat which is formed on the union nut 13 . It depends on the electrical field strength, the rigidity of the structure in the frictional connection, the mechanical bias of the actuator 1 and the ball seat, the total length of the piezoelectric actuator 1 and the overall free to be bridged to an increase in the pressure plate between 14 , the ball 11 and its ball seat effective frictional forces and thus the wearable friction torque from the ball joint.

Während in Fig. 4a Spiel und Vorspannung mittels der den Kugelsitz aufweisenden Überwurfmutter 13, die mit Werkzeug­ aufnahmebohrungen 10 versehen ist, variabel eingestellt und durch eine Gegenmutter 15 gesichert werden können, müssen das Spiel und die Vorspannung bei der in Fig. 4b dargestellten Ausfüh­ rungsform durch die Stellung der Überwurfmutter 13 relativ zur Containerhülse 16 exakt eingestellt werden und sind nicht varia­ bel. Das Anzugsmoment sollte in beiden Fällen ein Vielfaches des zulässigen Haltemoments des Kugelgelenks sein. Zusätzliche Sicherungsmaßnahmen, wie Verkleben und Verschweißen der Überwurfmutter 13 am Aktuatorcontainer 16, sind möglich. Der Aktuator kann auch durch Einbringen von Kunststoffisolations­ masse 18, wie Silikonkautschuk, elektrisch zusätzlich isoliert und mechanisch gedämpft werden.While in Fig. 4a game and preload by means of the ball seat nut 13 , which is provided with tool receiving holes 10 , can be variably adjusted and secured by a lock nut 15 , the game and the preload must be in the embodiment shown in Fig. 4b can be set exactly by the position of the union nut 13 relative to the container sleeve 16 and are not variable bel. In both cases, the tightening torque should be a multiple of the permissible holding torque of the ball joint. Additional security measures, such as gluing and welding the union nut 13 to the actuator container 16 , are possible. The actuator can also be electrically insulated and mechanically damped by introducing plastic insulation mass 18 , such as silicone rubber.

Die Fig. 5a und b zeigen im Längsschnitt und im Aufriß ein in Form eines Kugelgelenks in Kombination mit einem Drehgelenk ausgebildetes Armsegment mit einer erfindungsgemäßen Klemm­ vorrichtung. Zwei Elemente eines Haltearmsystems sind über Verbindungsstücke 12, 12′ mit dem Kugel-Drehgelenk verbunden. Die Kugel 11 des Kugelgelenks ist zwischen einer hülsenförmigen Überwurfmutter 13 mit konischem Sitz und einer Anpreßplatte 14 in gleicher Art wie das Kugelgelenk gemäß Fig. 4a, d. h. mit flächiger, nicht mehr punktförmiger radialer Krafteinleitung gela­ gert. Die Anpreßplatte 14 ist durch einen Sicherungsstift 17 ge­ genüber der Containerhülse 16, die den piezoelektrischen Aktua­ tor 1 enthält, gegen Verdrehen gesichert. FIGS. 5a and b show a device in the form of a ball joint in combination with a swivel arm segment formed with an inventive clamping in longitudinal section and in elevation. Two elements of a holding arm system are connected via connecting pieces 12 , 12 'to the ball swivel. The ball 11 of the ball joint is between a sleeve-shaped union nut 13 with a conical seat and a pressure plate 14 in the same way as the ball joint according to FIG. 4a, ie with a flat, no longer punctiform radial force transmission. The pressure plate 14 is secured by a locking pin 17 ge against the container sleeve 16 , which contains the piezoelectric actuator 1 , against rotation.

Zusätzlich zu der in Fig. 4a dargestellten Ausführung weist die Vorrichtung ein Drehgelenk und im allgemeinen zwei um 180° versetzte Seitenkerben 21 in der Überwurfmutter 13 auf. Die Seitenkerben 21 sind derart gestaltet, daß das obere Verbindungs­ stück 12 leichtgängig in die in Fig. 5b gestrichelt gezeichnete Lage in einer Seitenkerbe 21 gebracht werden kann. Hierdurch hat dann das Kugelgelenk mit dem in die Seitenkerbe 21 eingeleg­ ten oberen Verbindungsstück 12 eine Bewegungsfreiheit von bis zu beispielsweise 130° von der die Längsrichtung der Klemmvorrich­ tung angebenden Mittelachse.In addition to the embodiment shown in FIG. 4 a, the device has a swivel joint and generally two side notches 21 offset in the union nut 13 by 180 °. The side notches 21 are designed such that the upper connecting piece 12 can easily be brought into the position shown in dashed lines in Fig. 5b in a side notch 21 . This then has the ball joint with the inserted in the side notch 21 th upper connector 12 a freedom of movement of up to, for example, 130 ° from the central axis indicating the longitudinal direction of the Klemmvorrich device.

Wenn das obere Verbindungsstück 12 in eine der Seitenkerben 21 eingelegt ist, kann durch die zusätzliche Drehachse des Drehge­ lenks das obere Verbindungsstück 12 mit der Kugel 11 zusammen mit der den Kugelsitz beinhaltenden Überwurfmutter 13, der Gegenmutter 15 und einer Gewindehülse 20 gegenüber der den Aktuator 1 enthaltenden Containerhülse 16 verdreht werden. Hier­ durch ergibt sich zwischen dem oberen Verbindungsstück 12 und dem unteren Verbindungsstück 12′ des Gelenkes ein fast kugel­ förmiger Bewegungsraum, der, wenn eines der Verbindungsstücke 12, 12′ um z. B. 45° abgewinkelt ist (in Fig. 5 nicht gezeigt), tatsächlich fast 360° in alle Richtungen erreichen kann. Wenn Kabel über das Gelenk hinweg geführt werden müssen, kann zweckmäßigerweise eine Begrenzung der Drehung um die Dreh­ achse erfolgen. Hierfür sind in der Überwurfmutter 13 ein radial nach innen ragender Verdrehsicherungsstift 19a und ein mit die­ sem zusammenwirkender Stift 19b in der Containerhülse 16 vor­ gesehen, die die Drehung z. B. auf 355° begrenzen können.When the upper connector is inserted into one of the side notches 21 12, by the additional axis of rotation of Drehge Lenk the upper connector 12 with the ball 11, together with the containing the ball seat nut 13, the lock nut 15 and a threaded sleeve 20 with respect to the actuator 1 Containing container sleeve 16 are rotated. This results in an almost spherical movement space between the upper connector 12 and the lower connector 12 'of the joint, which, if one of the connectors 12 , 12 ' to z. B. is angled 45 ° (not shown in Fig. 5), can actually reach almost 360 ° in all directions. If cables have to be routed over the joint, a limitation of the rotation about the axis of rotation can expediently take place. For this purpose, a radially inwardly projecting anti-rotation pin 19 a and one with the sem cooperating pin 19 b in the container sleeve 16 are seen in the cap nut 13 , which z. B. can limit to 355 °.

Bei Anlegen einer elektrischen Spannung geeigneter Polarität an die Kabelanschlüsse 2 dehnt sich der Piezo 1 in der Container­ hülse 16 aus und drückt über die Anpreßplatte 14 gegen die Kugel 11 des Kugelgelenks und diese gegen den Sitz in der Überwurf­ mutter 13. Die Überwurfmutter 13 drückt den oberen Rand der Gewindehülse 20 gegen einen an der Containerhülse 16 ausgebil­ deten Außenkragen. Abhängig von der zugeführten Spannung bzw. der Feldstärke, der Steifigkeit der im Kraftfluß befindlichen Struktur und der mechanischen Vorspannung des Aktuators, des Kugelsitzes, der Drehachse, der Gesamtlänge des Aktuators sowie des insgesamt frei zu überbrückenden Spiels kommt es zu einer Erhöhung der zwischen Kugel und Kugelsitz einerseits und zwi­ schen Gewindehülse 20 und Containerhülse 16 andererseits wirk­ samen Reibkräfte und damit des vom Kugel- und Drehgelenk übertragbaren Momentes.When an electrical voltage of suitable polarity is applied to the cable connections 2 , the piezo 1 in the container sleeve 16 expands and presses over the pressure plate 14 against the ball 11 of the ball joint and this against the seat in the union nut 13 . The nut 13 presses the upper edge of the threaded sleeve 20 against a ausgebil Deten on the container sleeve 16, outer collar. Depending on the voltage or field strength supplied, the rigidity of the structure in the power flow and the mechanical preload of the actuator, the ball seat, the axis of rotation, the total length of the actuator and the overall free play to be bridged, there is an increase in the between ball and Ball seat on the one hand and between rule's threaded sleeve 20 and container sleeve 16 on the other hand effective frictional forces and thus of the moment transmitted by the ball and swivel joint.

Spiel und Vorspannung sind durch die Überwurfmutter 13 variabel einstellbar, und durch die Gegenmutter 15 läßt sich die Gewinde­ hülse 20 gegenüber der Überwurfmutter 13 sichern. Selbstver­ ständlich sind auch von der in Fig. 5a und b dargestellten Aus­ führungsform abweichende Lösungen einer Verdrehsicherung, z. B. durch Verschweißen oder Verkleben der Teile 13 und 20 möglich. Der im Inneren der Containerhülse 16 befindliche piezoelektrische Aktuator 1 kann durch Einbringen von Kunststoffisolationsmasse 18 elektrisch zusätzlich isoliert und mechanisch gedämpft werden. Game and preload are variably adjustable by the union nut 13 , and by the lock nut 15 , the threaded sleeve 20 can be secured against the union nut 13 . Are Selbstver course, also from that in Fig. 5a and b shown from different solutions guide form an anti-rotation, z. B. possible by welding or gluing the parts 13 and 20 . The piezoelectric actuator 1 located inside the container sleeve 16 can be additionally electrically insulated and mechanically damped by introducing plastic insulation compound 18 .

Auf diese generelle Möglichkeit der elektrischen Isolation und Dämpfung des Aktuators 1 sowie der Montagehilfen 10 wird im nachfolgenden nicht mehr im einzelnen eingegangen.This general possibility of electrical insulation and damping of the actuator 1 and of the mounting aids 10 is no longer discussed in detail below.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines als Kugelgelenk ausgeführten erfindungsgemäßen Armsegments mit piezoelektri­ schem Aktuator zur reibschlüssigen Verklemmung des Kugelge­ lenks. Hierbei wird beispielhaft die Verwendung eines Feder­ elements 7 (Fig. 3b) zur mechanischen Vorspannung des Aktua­ tors 1 gezeigt. Anders als in Fig. 4 sitzt dieser nicht in einer separaten Containerhülse, da er von dem Federelement 7 selbst mechanisch versteift wird. Das Federelement 7 ist durch einen Sicherungsstift 17 gegen Verdrehung relativ zu der einen Innen­ raum für den Aktuator 1 mit dem Federelement 7 und die Kugel 11 des Kugelgelenks bildenden Überwurfmutter 13 gesichert. Fig. 6 shows a further embodiment of an arm segment according to the invention, designed as a ball joint, with a piezoelectric actuator for frictionally locking the ball joint. Here, the use of a spring element 7 ( Fig. 3b) for mechanically biasing the actuator 1 is shown as an example. In contrast to FIG. 4, the latter does not sit in a separate container sleeve, since it is mechanically stiffened by the spring element 7 itself. The spring element 7 is secured by a locking pin 17 against rotation relative to the inner space for the actuator 1 with the spring element 7 and the ball 11 of the ball joint union nut 13 .

Die Überwurfmutter 13 mit dem Kugelsitz ist mit einer Abschluß­ schraube 22, die den Boden des Innenraums bildet, verschraubt. Diese Abschlußschraube 22 kann einstückig mit dem unteren Verbindungsstück 12′ ausgebildet sein. Die Verschraubung der Überwurfmutter 13 mit der Abschlußschraube 22 ist mit einer Schweißnaht 23 gesichert. Bei Anlegen einer Spannung an die Anschlußleitungen 2 kommt es zu einer Ausdehnung des Aktuators 1 gegen die Vorspannungskraft des Federelements 7. Hierdurch wird die Kugel 11 in den Kugelsitz und der Aktuator 1 mit dem Federelement 7 gegen den Boden der Abschlußschraube 22 ge­ preßt. Somit kommt es wiederum zu einer Reibkrafterhöhung zwi­ schen der Kugel 11 und der Andruckplatte 6 des Federelements 7 einerseits sowie zwischen der Kugel 11 und dem Sitz andererseits, der in der Überwurfmutter 13 ausgebildet ist. Die weiteren Teile und Funktionen des Armsegments gemäß Fig. 6 entsprechen der Ausführungsform gemäß Fig. 4, tragen dieselben Bezugszahlen und werden nicht weiter erläutert.The union nut 13 with the ball seat is screwed to an end screw 22 which forms the bottom of the interior. This end screw 22 can be integrally formed with the lower connector 12 '. The screw connection of the union nut 13 with the end screw 22 is secured with a weld seam 23 . When a voltage is applied to the connecting lines 2 , the actuator 1 expands against the prestressing force of the spring element 7 . As a result, the ball 11 is pressed into the ball seat and the actuator 1 with the spring element 7 against the bottom of the end screw 22 ge. Thus, in turn, there is an increase in the frictional force between the ball 11 and the pressure plate 6 of the spring element 7 on the one hand and between the ball 11 and the seat on the other hand, which is formed in the union nut 13 . The other parts and functions of the arm segment according to FIG. 6 correspond to the embodiment according to FIG. 4, have the same reference numerals and are not further explained.

In den Fig. 7a und b ist im Längs- und Querschnitt ein Ausschnitt einer Klemmvorrichtung zur reibschlüssigen Arretie­ rung einer rotierenden Welle 24 dargestellt. Diese Ausführung kann an einem Armsegment entweder separat oder zusammen beispielsweise mit einem Kugelgelenk ausgebildet sein. Die Welle 24 ist von einer den Aktuator 1 enthaltenden Containerhülse 16 umschlossen. Wichtig ist, daß zwischen der Lagerbuchse der Nabe 25 für die Welle 24 und der Containerhülse 16 ein enger Sitz oder ein Schiebesitz eingestellt wird. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß der piezoelektrische Aktuator nicht verkantet wird und im arretierten Zustand kein merkliches Spiel auftritt. Das Prinzip ist primär für langsam drehende Wellen geeignet.In FIGS. 7a and b in the longitudinal and cross-section a detail of a clamping device for frictionally Arretie tion of a rotating shaft 24 is shown. This embodiment can be formed on an arm segment either separately or together, for example with a ball joint. The shaft 24 is enclosed by a container sleeve 16 containing the actuator 1 . It is important that a tight fit or a sliding fit is set between the bearing bush of the hub 25 for the shaft 24 and the container sleeve 16 . This can ensure that the piezoelectric actuator is not tilted and that no noticeable play occurs in the locked state. The principle is primarily suitable for slowly rotating shafts.

Die Arretiervorrichtung besteht aus der Containerhülse 16, dem Aktuator 1, der Anpreßplatte 14 und der Abschlußverschraubung 22 und ist schwimmend gelagert. Bei einer Ausdehnung des Aktua­ tors 1 durch Anlegen einer Spannung an die Anschlußleitungen 2 wird die Welle 24 über die Anpreßplatte 14 gegen die Abschluß­ verschraubung 22 und in den an der Containerhülse 16 ausgebilde­ ten Sitz gedrückt, und hierdurch wird die Reibkraft zum einen zwischen der Welle 24 und der Containerhülse 16 sowie zum anderen zwischen der Welle 24 und der Anpreßplatte 14 erhöht. Durch die Abstützung der Containerhülse gegenüber der Lager­ buchse 25 wird die Drehung der Welle 24 relativ zur Lagerbuchse 25 gehemmt. Die mechanische Vorspannung bzw. das Spiel kann an der im Detail nicht gezeigten Abschlußverschraubung 22 einge­ stellt werden. The locking device consists of the container sleeve 16 , the actuator 1 , the pressure plate 14 and the end screw connection 22 and is floating. In an expansion of the Aktua tors 1 by applying a voltage to the connecting lines 2 , the shaft 24 via the pressure plate 14 against the final screw connection 22 and in the training on the container sleeve 16 th seat, and thereby the frictional force between the shaft 24 and the container sleeve 16 and the other between the shaft 24 and the pressure plate 14 increased. By supporting the container sleeve relative to the bearing bush 25 , the rotation of the shaft 24 is inhibited relative to the bearing bush 25 . The mechanical bias or the game can be set to the end screw 22, not shown in detail.

Die Klemmvorrichtung gemäß den Fig. 8a und b dient zur reibschlüssigen Arretierung einer linear geführten Stange bzw. eines Schiebers mittels piezoelektrischer Aktuatoren 1 und 1′. Die beiden Aktuatoren sind gegenüberliegend der in Querrichtung hin und her beweglichen Stange 26 angeordnet. Diese Anordnung bietet eine zusätzliche Sicherheit bei Ausfall eines der Aktuatoren 1 bzw. 1′. Die Klemmvorrichtung besteht aus den Aktuatoren 1, 1′, den Andruckplatten 14, der Containerhülse 16 und der Abschlußverschraubung 22 und ist in einer Aussparung eines Schiebelagers 27 mit engem Laufsitz bzw. Schiebesitz, d. h. ohne merkliches Spiel, schwimmend gelagert. Bei Ausdehnung der Aktua­ toren 1, 1′ werden die Anpreßplatten 14 gegen die Stange 16 gepreßt. Die Erhöhung der Reibkräfte zwischen den Anpreßplat­ ten 14 und der Stange 26 führt aufgrund der spielfreien Lagerung der Anpreßplatten 14 und der Containerhülse 16 gegenüber der Schiebelagerung 27 zu einer Hemmung bzw. Arretierung der Schiebestange 26 relativ zum Schiebelager 27.The clamping device according to FIGS. 8a and b serves for frictionally locking a linearly guided rod or a slide by means of piezoelectric actuators 1 and 1 '. The two actuators are arranged opposite the rod 26 which can move back and forth in the transverse direction. This arrangement offers additional security in the event of failure of one of the actuators 1 or 1 '. The clamping device consists of the actuators 1 , 1 ', the pressure plates 14 , the container sleeve 16 and the end screw connection 22 and is floating in a recess of a sliding bearing 27 with a tight fit or sliding seat, ie without noticeable play. When the Aktua gates 1 , 1 ', the pressure plates 14 are pressed against the rod 16 . The increase in the frictional forces between the Anpreßplat th 14 and the rod 26 leads due to the play-free mounting of the pressure plates 14 and the container sleeve 16 relative to the sliding bearing 27 to an inhibition or locking of the push rod 26 relative to the sliding bearing 27th

Die Fig. 9a und b zeigen in einem Teillängsschnitt und einer Querschnittdarstellung einen Ausschnitt eines mit einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung versehenen Kugellagers, das einen zentralen Kabeldurchlaß für einen Kabelbaum 36 und eine Verdrehsicherung aufweist. Eine Kugel 28, die eine zentrale Boh­ rung mit konischem Auslauf hat (ersichtlich im Längsschnitt ge­ mäß Fig. 10) oder als Hohlkugel gestaltet ist, ist mit einem in die Bohrung eingepaßten oder einstückig mit der Kugel 28 ver­ bundenen Verbindungsrohr 30 (analog zum Verbindungsstück 12, hier jedoch als Rohr für den Kabeldurchlaß ausgestaltet) versehen und weist eine in einer durch die Achse von Kugel 28 und Ver­ bindungsrohr 30 (Kugelgelenkhauptachse) definierten Ebene um­ laufende Nut 29 auf. Die Kugel 28 des Kugelgelenks ist drehbar und axial nicht verschiebbar in einem Kugelsitz gelagert, der durch zwei geteilte Lagerschalenhälften 31 gebildet wird. Die Lagerschalen 31 sind auf einem Träger 35 montiert. Um den Äquator und koaxial zur Achse des Kugelsitzes ist ein Verdrehsi­ cherungsring 32 angeordnet und axial in einer Nut im Kugelsitz 31 geführt. Die radiale Lagerung erfolgt dagegen nicht im Kugelsitz 31, sondern am Umfang der Kugel 28. FIGS. 9a and b show a partial longitudinal section and a cross-sectional view of a detail of a clamping device according to the invention provided with a ball bearing, which has a central cable passage for a harness 36 and a rotation. A ball 28 , which has a central bore with a conical outlet (can be seen in longitudinal section according to FIG. 10) or is designed as a hollow ball, is with a fit into the bore or integrally connected to the ball 28 ver connecting tube 30 (analogous to the connector 12 , here, however, designed as a tube for the cable passage) and has a plane defined by the axis of ball 28 and connecting tube 30 (ball joint main axis) around the running groove 29 . The ball 28 of the ball joint is rotatably and axially non-displaceably mounted in a ball seat which is formed by two split bearing shell halves 31 . The bearing shells 31 are mounted on a carrier 35 . Around the equator and coaxially to the axis of the ball seat, a locking ring 32 is arranged and guided axially in a groove in the ball seat 31 . The radial bearing, however, does not take place in the ball seat 31 , but on the circumference of the ball 28 .

Der Verdrehsicherungsring 32 weist zwei radiale, um 180° ver­ setzte Mitnehmerstifte 37 auf, deren gemeinsame Achse durch das Zentrum der im Kugelsitz 31 gelagerten Kugel 28 verläuft. Hier­ durch wird die Drehung des Verdrehsicherungsrings 32 um die koaxiale Achse des Kugelsitzes an die entsprechende Drehung der Kugel um diese Achse bzw. um die Kugelgelenkhauptachse gekop­ pelt. Die Drehung des Kugelgelenkes um die beiden zur Kugelge­ lenkhauptachse senkrechten Achsen ist konstruktionsbedingt u. a. durch die Lagerschalen 31 begrenzt. Die Drehung um die Kugel­ gelenkhauptachse wird dagegen durch einen im Verdrehsicherungs­ ring 32 vorgesehenen Sicherungsstift 33 in Kombination mit einem in der Lagerschale 31 angeordneten Anschlagstift 34 z. B. auf 355° begrenzt. Bei gleichem Verdrehsicherungsprinzip kann insbesonde­ re die Ausführung der Lagerschalen 31 und des Trägers 35 variie­ ren, wie in den folgenden Fig. 10 und 11 gezeigt ist, und ebenfalls kann die Weiterführung des Kabelraums 36 durch das Armsegment bzw. das Kugelgelenk variieren.The anti-rotation ring 32 has two radial, 180 ° ver set driving pins 37 , the common axis of which extends through the center of the ball 28 mounted in the ball seat 31 . Here by the rotation of the anti-rotation ring 32 about the coaxial axis of the ball seat is coupled to the corresponding rotation of the ball about this axis or about the ball joint main axis. The rotation of the ball joint about the two axes perpendicular to the main axis of the ball joint is limited by design, inter alia, by the bearing shells 31 . The rotation about the ball joint main axis, however, is provided by a locking pin 33 provided in the anti-rotation ring 32 in combination with an arranged in the bearing shell 31 stop pin 34 z. B. limited to 355 °. With the same anti-rotation principle, in particular the design of the bearing shells 31 and the support 35 can vary, as shown in the following FIGS . 10 and 11, and also the continuation of the cable space 36 through the arm segment or the ball joint can vary.

Fig. 10 zeigt im teilweisen Längsschnitt eine Klemmvorrichtung zur reibschlüssigen Arretierung eines ein Armsegment bildenden Kugelgelenks mit zentraler Kabelführung. Zwei Elemente z. B. eines Haltearmsystems sind über Verbindungsrohre 30 mit dem Kugelgelenk verbunden. Die Kugel 28 des Kugelgelenkes ist zwi­ schen einer hülsenförmigen Überwurfmutter 13 mit an ihrer In­ nenseite ausgebildetem, konischem Kugelsitz und einem Andruck­ becher 38 mit ebenfalls konischem Sitz gelagert. Der Andruckbe­ cher 38 ist durch einen Sicherungsstift 17 gegenüber der Contai­ nerhülse 16, die den Aktuator 1 enthält, gegen Verdrehen gesi­ chert. Fig. 10 shows in partial longitudinal section a clamping device for frictionally locking a ball joint forming an arm segment with a central cable guide. Two elements e.g. B. a support arm system are connected via connecting tubes 30 to the ball joint. The ball 28 of the ball joint is between a sleeve-shaped union nut 13 with a conical ball seat formed on its inside and a pressure cup 38 with a conical seat. The Andruckbe cher 38 is secured against rotation by a locking pin 17 relative to the container sleeve 16 , which contains the actuator 1 .

Das Wirkprinzip der Arretierung beruht auf dem nichtaxialen Angreifen der Druckkraft der Andruckplatte 14 bzw. 4 der in den Fig. 4a und b gezeigten Vorrichtung. Anstelle der Andruck­ platte 14 tritt hier jedoch der Andruckbecher 38, der die Durch­ führung des Kabelbaums 36 durch das Kugelgelenkzentrum er­ möglicht und Stauraum 40 für den Überschuß des Kabelbaums 36 bietet, der für die Drehung des Gelenks um die Längsachse benö­ tigt wird. Die Verdrehsicherung 28 der Kugel erfolgt mit einem Sicherungsring 32 in der anhand der Fig. 9a und b beschriebe­ nen Weise. Abweichend hiervon erfolgt hier aber die axiale Füh­ rung des Sicherungsrings 32 in einer zwischen der Überwurfmutter 13 und einer Justierschraube 39 ausgebildeten Nut (radiale Füh­ rung am Kugelumfang). Der Anschlagstift 34 der Verdrehsicherung sitzt in einer radialen Bohrung in der Überwurfmutter 13. Die Nut zur axialen Lagerung des Sicherungsrings 32 ist durch den axialen Zwischenraum zwischen der Überwurfmutter 13 und der Justier­ schraube 39 definiert, wird mit Spiel eingestellt und danach z. B. durch Klebstoff gesichert.The operating principle of the locking is based on the non-taxial application of the pressure force of the pressure plate 14 or 4 of the device shown in FIGS. 4a and b. Instead of the pressure plate 14 occurs here, however, the pressure cup 38 , which enables the cable harness 36 to be guided through the ball joint center and provides storage space 40 for the excess of the cable harness 36 , which is required for the rotation of the joint about the longitudinal axis. The anti-rotation 28 of the ball is done with a retaining ring 32 in the manner described with reference to FIGS. 9a and b. Deviating from this, however, the axial guidance of the locking ring 32 takes place in a groove formed between the union nut 13 and an adjusting screw 39 (radial guidance on the circumference of the ball). The stop pin 34 of the anti-rotation device is seated in a radial bore in the union nut 13 . The groove for the axial mounting of the locking ring 32 is defined by the axial gap between the union nut 13 and the adjusting screw 39 , is set with play and then z. B. secured by adhesive.

Die Vorspannung und das Spiel des Kugellagers werden, wie bereits zuvor beschrieben, durch die Position der Überwurfmutter 13 relativ zur Containerhülse 16 eingestellt und mittels der Ge­ genmutter 15 gesichert. Eine Dämpfung und Isolierung des piezo­ elektrischen Aktuators 1 in der Containerhülse 16 kann, wie auch schon erwähnt, mit flexiblem Kunststoff 18 durchgeführt werden. The bias and the play of the ball bearing are, as already described above, set by the position of the union nut 13 relative to the container sleeve 16 and secured by means of the Ge nut 15 Ge. Damping and isolation of the piezoelectric actuator 1 in the container sleeve 16 can, as already mentioned, be carried out with flexible plastic 18 .

Die Ausführungsform eines als kombiniertes Kugel/Drehgelenk ausgeführten Armsegments mit einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zur reibschlüssigen Arretierung und integrierter Kabelführung ist in Fig. 11 dargestellt. Das Wirkprinzip des Gelenkmechanis­ mus sowie der Arretierung entsprechen weitgehend der in den Fig. 5a und b beschriebenen Vorrichtung. Zwei Glieder oder Elemente eines Haltearmsystems sind über Verbindungsrohre 30 mit dem Gesamtgelenk verbunden. Die Kugel 28 des Kugelgelenks ist zwischen einer topfförmigen, seitlich mit Schlitzen versehenen Überwurfmutter 13 mit flächigem, nahezu punktförmigem Sitz und einer mit konischem Sitz ausgebildeten Anpreßplatte 31 gelagert. Wichtig ist, daß die Auflagepunkte der Kugel 28 zu den drei Kugelachsen jeweils ausreichend große resultierende Hebelarme aufweisen.The embodiment of a designed as a combined ball / swivel arm segment with a device according to the invention Vorrich for friction locking and integrated cable management is shown in Fig. 11. The principle of action of the articulated mechanism and the locking largely correspond to the device described in FIGS. 5a and b. Two links or elements of a holding arm system are connected to the overall joint via connecting pipes 30 . The ball 28 of the ball joint is mounted between a cup-shaped, laterally slotted union nut 13 with a flat, almost punctiform seat and a pressure plate 31 designed with a conical seat. It is important that the contact points of the ball 28 with the three ball axes each have sufficiently large resulting lever arms.

Die Anpreßplatte 41 des Aktuators 1 ist durch einen Sicherungs­ stift 33 gegenüber der Containerhülse 16 gegen Verdrehen gesi­ chert. Gleichermaßen ist die mit dem konischen Sitz versehene Anpreßplatte 31 durch einen in der Überwurfmutter 13 sitzenden Sicherungsstift 33 gegen Verdrehen gesichert. Der Kabeldurchlaß liegt an einer Seite des Piezos. Die axiale Lagerung des die Ver­ drehung der Kugel begrenzenden Sicherungsrings 32 geschieht in einer in die Überwurfmutter eingefrästen Nut und auf der anderen Seite in der im konischen Kugelsitz der Anpreßplatte 31 vorgese­ henen Nut. Auch hier ist besonders wichtig, daß der Sicherungs­ ring 32 den Boden der Nut auch bei Arretierung des Gelenks nicht berührt. Dies geschieht durch die radiale Führung des Ver­ drehsicherungsrings 32 am Kugelumfang.The pressure plate 41 of the actuator 1 is secured by a locking pin 33 against the container sleeve 16 against twisting. Likewise, the pressure plate 31 provided with the conical seat is secured against rotation by a locking pin 33 seated in the union nut 13 . The cable outlet is on one side of the piezo. The axial mounting of the locking ring 32 limiting the rotation of the ball happens in a groove milled into the union nut and on the other hand in the conical ball seat of the pressure plate 31 provided for the groove. Again, it is particularly important that the securing ring 32 does not touch the bottom of the groove even when the joint is locked. This is done by the radial guidance of the anti-rotation ring 32 on the circumference of the ball.

Anders als bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführung weist die Vorrichtung zusätzlich ein Drehgelenk, welches durch die auf der Außenseite der Containerhülse 16 drehbare Gewindehülse 20 gebildet ist, und eine axial geschlossene, aber zu einer Seite geöffnete Überwurfmutter 13 auf. Diese seitliche Öffnung ist derart gestaltet, daß das Verbindungsrohr 30 bei nicht arretiertem Gelenk leichtgängig in dieser Öffnung bewegt werden kann. Hier­ aus ergibt sich zwischen den beiden Verbindungsrohren 30 des Gelenks ein fast kugelförmiger Bewegungsraum, der durch eine Abwinkelung der Verbindungsstücke zum Beispiel um 45° tatsäch­ lich 360° in allen Richtungen erreichen kann. Da der Kabelbaum 36 durch das Gelenk geführt werden soll, wird eine Begrenzung der Drehung um die Drehachse in der gezeigten Form bewirkt. Hierfür wird in der Überwurfmutter 13 ein radial nach innen stehender Sicherungsstift 19a sowie ein in der axialen Stirnfläche der Containerhülse sitzender Stift 19b als Anschlag für den Stift 19a vorgesehen. Dadurch kann die Drehung auf z. B. 355° begrenzt werden.In contrast to the embodiment shown in FIG. 10, the device additionally has a swivel joint, which is formed by the threaded sleeve 20 which can be rotated on the outside of the container sleeve 16 , and an axially closed, but open to one side union nut 13 . This lateral opening is designed in such a way that the connecting tube 30 can be moved easily in this opening when the joint is not locked. This results in an almost spherical movement space between the two connecting tubes 30 of the joint, which can actually reach 360 ° in all directions by angling the connecting pieces, for example by 45 °. Since the wire harness 36 is to be guided through the joint, the rotation around the axis of rotation is limited in the form shown. For this purpose, a radially inward locking pin 19 a and a pin 19 b seated in the axial end face of the container sleeve are provided in the union nut 13 as a stop for the pin 19 a. This allows the rotation to z. B. 355 ° can be limited.

Beim Anlegen einer elektrischen Spannung geeigneter Polarität an die Kabelanschlüsse des Aktuators 1 wird die Kugel 28 über die Anpreßplatten 41 und 31 gegen den Boden der Überwurfmutter 13 gepreßt. Die Überwurfmutter 13 drückt den oberen Rand der Gewindehülse 20 dabei gegen den Kragen der Containerhülse 16. Hierbei kommt es in Abhängigkeit von der elektrischen Feldstär­ ke, der Steifigkeit der im Kraftfluß befindlichen Struktur und der mechanischen Vorspannung des Aktuators, des Kugelsitzes, der Drehachse, der Gesamtlänge des Piezos sowie des insgesamt zu überbrückenden freien Spiels zu einer Erhöhung der zwischen Kugel und Kugelsitz einerseits und Gewindehülse 20 und Contai­ nerhülse 16 andererseits wirksamen Reibkräfte und damit des vom Kugel- und Drehgelenk übertragbaren Momentes. Spiel und Vor­ spannung sind durch die Überwurfmutter 13 variabel einstellbar. Die Überwurfmutter wird relativ zur Gewindehülse 20 durch die Gegenmutter 15 gegen Verdrehung gesichert. Der Aktuator 1 und auch ein Teil des Kabelstauraums 40 für den Kabelbaum 36 kön­ nen durch Einbringen von Kunststoffisolationsmasse 18 isoliert und gedämpft werden.When an electrical voltage of suitable polarity is applied to the cable connections of the actuator 1 , the ball 28 is pressed against the bottom of the union nut 13 via the pressure plates 41 and 31 . The union nut 13 presses the upper edge of the threaded sleeve 20 against the collar of the container sleeve 16 . Depending on the electrical field strength, the rigidity of the structure in the power flow and the mechanical preload of the actuator, the ball seat, the axis of rotation, the total length of the piezo and the total free play to be bridged, there is an increase in the amount between the ball and the ball seat on the one hand, and threaded sleeve 20 and container sleeve 16, on the other hand, effective frictional forces and thus of the torque that can be transmitted from the ball and swivel joint. Backlash and tension can be variably adjusted by the union nut 13 . The union nut is secured against rotation relative to the threaded sleeve 20 by the lock nut 15 . The actuator 1 and also part of the cable storage space 40 for the cable harness 36 can be isolated and damped by introducing plastic insulation compound 18 .

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsart eines ein Armseg­ ment bildenden Kugelgelenks mit einer als piezoelektrischer Aktuator ausgeführten Festkörperklemmvorrichtung zur reibschlüs­ sigen Arretierung des Kugelgelenks ist in den Fig. 12a und b dargestellt. In ähnlicher Weise sind auch Festkörperklemmvor­ richtungen zur Arretierung translatorischer Freiheitsgrade oder Achsen und Wellen realisierbar. Zwei Elemente z. B. eines Halte­ armsystems sind durch Verbindungsrohre 30 mit dem Kugelgelenk verbunden. Die Kugel 28 des Kugelgelenks ist zwischen Klemm­ backen eines Klemmkörpers 42 mit einem Festkörpergelenk im mittleren Teil gelagert und im unverklemmten Zustand frei dreh­ bar. Die Auflagepunkte (unten ein Punkt; oben vier um räumlich ca. 30 bis 45° versetzte punktartige Flächen) sollen so angeordnet sein, daß ein möglichst großer Hebelarm der angreifenden Reib­ kräfte zu den drei Raumachsen besteht (Fig. 12b).Another embodiment according to the invention of a ball joint forming an arm segment with a solid-state clamping device designed as a piezoelectric actuator for frictionally locking the ball joint is shown in FIGS . 12a and b. In a similar way, Festkörperklemmvor devices for locking translational degrees of freedom or axes and shafts can be realized. Two elements e.g. B. a holding arm systems are connected by connecting tubes 30 to the ball joint. The ball 28 of the ball joint is mounted between the clamping jaws of a clamping body 42 with a solid body joint in the central part and freely rotatable in the unclamped state. The support points (below a point; above four point-like surfaces offset by approximately 30 to 45 ° spatially) should be arranged so that the largest possible lever arm of the attacking friction forces to the three spatial axes ( Fig. 12b).

Die zur Verklemmung und Festlegung des Festkörpergelenks notwendigen beiden Seitenkörper, die um 180° versetzt am Um­ fang des Klemmkörpers 42 angeordnet sind, können auf der Seite der Kugel 28 optional so breit ausgeführt werden, daß das Ver­ bindungsstück bzw. das Verbindungsrohr 30 in diese Seitenkerbe bewegt werden kann. Der Querschnitt des Klemmkörpers 42 kann hierbei vom Kreisquerschnitt abweichen, um ausreichend große Stirnflächen für den Aktuator 1 zu bieten.The necessary for jamming and fixing the solid body joint, two side bodies, which are offset by 180 ° at the start of the clamping body 42 , can optionally be made so wide on the side of the ball 28 that the connecting piece or connecting tube 30 in this side notch can be moved. The cross section of the clamping body 42 can differ from the circular cross section in order to provide sufficiently large end faces for the actuator 1 .

In Fig. 12 ist der Aktuator unter Verwendung eines Biegeelement­ endstücks 5 gemäß Fig. 2 in Querlage eingebaut. Die angedeu­ teten Vorspannschrauben 50 spannen die Fuge zwischen dem Biege­ elementendstück 5 und dem Klemmkörper 42 des Festkörperge­ lenks vor und fixieren den gegebenenfalls an das Biegeelement­ endstück 5 geklebten Aktuator 1 in seiner Lage. Eine Fuge 21′, die sich vom mittleren Verbindungssteg des Klemmkörpers 42 zunächst in axialer Richtung und dann nach unten erstreckt, stellt den Spielraum sicher, der für die Verbiegung des Festkörperge­ lenks und damit für die Klemmwirkung des Klemmkörpers 42 nötig ist.In FIG. 12, the actuator is installed in transverse position using a bending element end piece 5 according to FIG. 2. The indicated prestressing screws 50 tension the joint between the bending element end piece 5 and the clamping body 42 of the solid body joint and fix the actuator 1, optionally glued to the bending element end piece 5, in its position. A joint 21 ', which extends from the central connecting web of the clamping body 42 first in the axial direction and then downwards, ensures the margin that is necessary for the bending of the solid body joint and thus for the clamping action of the clamping body 42 .

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung geeigneter Polarität an die Kabelanschlüsse 2 dehnt sich der Aktuator 1 aus und drückt die Arme des Klemmkörpers 42 auf Seiten des Aktuators 1 auseinander. Hierdurch werden die kugelseitigen Klemmbacken des Klemmkörpers 42 zusammengedrückt. Somit wird die Kugel von beiden Seiten eingeklemmt.By applying an electrical voltage of suitable polarity to the cable connections 2 , the actuator 1 expands and presses the arms of the clamping body 42 apart on the side of the actuator 1 . As a result, the spherical jaws of the clamping body 42 are compressed. The ball is thus pinched from both sides.

Abhängig von der elektrischen Feldstärke und den anderen schon erwähnten Parametern kommt es zu einer Erhöhung der zwischen Kugel und Kugelsitz wirksamen Reibkräfte und damit des vom Kugelgelenk übertragbaren Momentes. Vorspannung und Spiel der Vorrichtungen des Kugelsitzes und des Aktuators) können über ein entsprechendes kugel- bzw. aktuatorseitiges Unter- oder Über­ maß sowie durch eine Einstellschraube 44 eingestellt werden und mit bekannten Mitteln gesichert werden. Diese Ausführungsform eines aktiv arretierbaren Kugelgelenks mit Festkörpergelenkme­ chanismus erlaubt gegenüber den bisher beschriebenen Varianten einer Klemmvorrichtung eine Wegeübersetzung b:a gemäß den Hebelarmlängen a, b und unter bestimmten Voraussetzungen eine Verbesserung des Wirkungsgrads des Aktuators 1. Dadurch können kürzere und preis günstigere Aktuatoren mit hoher zulässiger Nennlast eingesetzt werden. Hierbei ist von Bedeutung, daß die Biegesteifigkeit des mittleren Biegestegs des Klemmkörpers 42 möglichst klein ist, seine Zugsteifigkeit in Querrichtung sowie die Biegesteifigkeit der Klemmbacken des Klemmkörpers und der Zweige auf Seiten des Aktuators jedoch möglichst groß sind.Depending on the electric field strength and the other parameters already mentioned, there is an increase in the frictional forces acting between the ball and the ball seat and thus the torque that can be transmitted by the ball joint. Bias and play of the devices of the ball seat and the actuator) can be adjusted by a corresponding ball or actuator-side undersize or oversize and by an adjusting screw 44 and secured with known means. This embodiment of an actively lockable ball joint with solid-body mechanism allows a path translation b: a according to the lever arm lengths a, b and, under certain conditions, an improvement in the efficiency of the actuator 1 compared to the variants of a clamping device described so far. As a result, shorter and cheaper actuators with a high permissible nominal load can be used. It is important here that the bending stiffness of the middle bending web of the clamping body 42 is as small as possible, but its tensile stiffness in the transverse direction and the bending stiffness of the clamping jaws of the clamping body and the branches on the side of the actuator are as great as possible.

Die Fig. 13a und b stellen eine weitere Ausführungsform eines als Kugelgelenk ausgeführten Haltearmsegments mit passiver Klemmwirkung und einem aktiven Lösungsmechanismus gemäß der Erfindung dar. Die passive Arretierung des Kugelgelenks erfolgt durch Federdruck und die aktive Lösung der Arretierung mit Hilfe eines piezoelektrischen Aktuators. Ein Federpaket 43 klemmt gleich wie in Fig. 12 über ein Festkörpergelenk des Klemmkör­ pers 42 die Kugel 28 des Kugelgelenks. Die Klemmkraft ist über eine Schraube 45 einstellbar, welche am Federpaket 43 angreift. Die Kugel 28 ist nach dem bereits beschriebenen Prinzip über einen Verdrehsicherungsring 32 gegenüber Verdrehung gesichert. Dies ist erforderlich, wenn ein Kabelbaum 36 durch das Innere des Kugelgelenks bzw. des Armsegments geführt wird.If the Fig. 13a and b illustrate another embodiment of a process executed as a ball joint Haltearmsegments passive clamping effect and an active release mechanism according to the invention. The passive locking of the ball joint by spring pressure and the active release of the locking by means of a piezoelectric actuator. A spring assembly 43 clamps the ball 28 of the ball joint in the same way as in FIG. 12 via a solid body joint of the clamping body 42 . The clamping force is adjustable via a screw 45 , which acts on the spring assembly 43 . The ball 28 is secured against rotation according to the principle already described by means of an anti-rotation ring 32 . This is necessary if a wire harness 36 is led through the interior of the ball joint or arm segment.

Fig. 13a und die Detailansicht Fig. 13b zeigen auch mögliche Ausführungsvarianten für eine axiale Lagerung des Verdrehsiche­ rungsrings 32 über eine geteilte Kugelgegenlagerschale 48. Diese Lagerschale 48 kann durch eine Spannpaßschraube 47 im Kugel­ sitz eingespannt und fixiert werden. Eine andere Möglichkeit wäre hier eventuell wiederum eine stoffschlüssige Verbindung 23 von Lagerschale 47 und Klemmkörper 42. Es ist zu beachten, daß bei Verwendung einer Verdrehsicherung die Seitenbeweglichkeit des Kugelgelenks eingeschränkt ist. Das Verbindungsstück 30 darf nicht bis in die Seitenkerbe 21 bewegt werden, da sonst der Ver­ drehsicherungsring 32 beschädigt werden kann. FIG. 13a and the detailed view of Fig. 13b show possible variants for axial mounting of the rings Verdrehsiche approximately 32 via a split ball thrust bearing cup 48. This bearing shell 48 can be clamped and fixed in the ball seat by a tension fitting screw 47 . Another possibility would be a cohesive connection 23 of the bearing shell 47 and the clamping body 42 . Please note that the lateral mobility of the ball joint is restricted when using an anti-rotation device. The connector 30 must not be moved into the side notch 21 , otherwise the locking ring 32 may be damaged Ver.

Der piezoelektrische Aktuator 1 wird bevorzugt quer eingebaut, wie es in Fig. 13a dargestellt ist. Zur Vermeidung von Biege­ spannungen im Aktuator 1 kann erfindungsgemäß ein eventuell auf den Aktuator 1 aufgeklebtes Wipp-Keilendstück 46 mit einer Fugenvorspannschraube 50 vorgesehen werden. Der Aktuator 1 wird durch eine Einstellschraube 44 so eingestellt, daß er unab­ hängig von einer gegebenenfalls vorgesehenen mechanischen Vorspannung im Gelenkzustand "Arretiert" entsprechend dem Schaltzustand "-1" mechanisch annähernd keine Kraft auf den Klemmkörper ausübt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung geeigneter Polarität für den "Gelenkzustand gelöst" entsprechend dem Schaltzustand 1 oder 2 (siehe oben) dehnt sich der Aktuator 1 aus. Hierbei drückt er die kugelseitigen Klemmbacken des Klemmkörpers 42 gegen die Rückstellkraft des Federpakets 43 und des Festkörpergelenks auseinander und entlastet hierbei den Kugelsitz. Somit kommt es in Abhängigkeit von der durch die angelegte Spannung erzeugten elektrischen Feldstärke, der Steifig­ keit, der im Kraftfluß befindlichen Struktur und der mechanischen Vorspannung des Piezos, der Gesamtlänge desselben sowie des insgesamt zu überbrückenden freien Spiels zu einer Erniedrigung der zwischen Kugel und Kugelsitz wirksamen Reibkraft und damit zur Verringerung des vom Kugelgelenk übertragbaren Moments, also zum Lösen der Klemmvorrichtung. Das Federpaket sollte möglichst einen geringen Anstieg der Rückstellkraft bei Ausdeh­ nung des piezoelektrischen Aktuators aufweisen.The piezoelectric actuator 1 is preferably installed transversely, as shown in Fig. 13a. To avoid bending stresses in the actuator 1 , a rocker wedge end piece 46, possibly glued onto the actuator 1 , can be provided with a joint pretensioning screw 50 . The actuator 1 is adjusted by an adjusting screw 44 so that it mechanically exerts virtually no force on the clamp body regardless of any mechanical preload that may be provided in the articulated state "locked" corresponding to the switching state "-1". By applying an electrical voltage of suitable polarity for the "joint state released" corresponding to the switching state 1 or 2 (see above), the actuator 1 expands. Here, he presses the ball-side jaws of the clamping body 42 apart against the restoring force of the spring assembly 43 and the solid-state joint, thereby relieving the ball seat. Thus, depending on the electrical field strength generated by the applied voltage, the stiffness speed, the structure in the power flow and the mechanical preload of the piezo, the overall length of the same and the overall free play to be bridged, a reduction in the effective between the ball and ball seat Frictional force and thus to reduce the torque that can be transmitted by the ball joint, that is, to release the clamping device. The spring assembly should have a slight increase in the restoring force when expanding the piezoelectric actuator.

Die in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform eines Kugelgelenks beruht prinzipiell auf dem gleichen Wirkprinzip mit passiver Arretierung. Die Klemmkraft wird über eine Einstellschraube 49 eingestellt. Zum Lösen des Kugelgelenks muß sich der Aktuator 1 gegen die elastische Rückstellkraft des Klemmkörpers 42 in­ klusive Einstellschraube 49 ausdehnen. Statt mit einer Tellerfeder 43 (Fig. 13) ist in Fig. 14 der Aktuator 1 mit einer Spiralfeder gemäß Fig. 3 vorgespannt. Die detaillierte Ausbildung des Ku­ gelsitzes ist in dieser Fig. 14 nicht näher dargestellt und kann in jeder der bislang anhand der Fig. 12 und 13 beschriebenen Weisen ausgeführt sein.The embodiment of a ball joint shown in FIG. 14 is based in principle on the same principle of action with passive locking. The clamping force is set using an adjusting screw 49 . To release the ball joint, the actuator 1 must expand against the elastic restoring force of the clamping body 42 in the inclusive adjusting screw 49 . Instead of a plate spring 43 ( FIG. 13), the actuator 1 is preloaded in FIG. 14 with a spiral spring according to FIG. 3. The detailed design of the ball seat is not shown in detail in this FIG. 14 and can be carried out in any of the ways previously described with reference to FIGS. 12 and 13.

Auch die in Fig. 15 dargestellte Ausführungsform eines Kugelge­ lenks beruht prinzipiell auf dem gleichen Wirkprinzip mit passiver Arretierung und aktiver Entlastung bzw. Entarretierung durch einen piezoelektrischen Aktuator 1. Die Klemmkraft wird nicht über eine Einstellschraube eingestellt, sondern über ein definier­ tes Untermaß des Kugelsitzes gegenüber der Kugel 28. Das zur passiven Klemmung der Kugel erforderliche Untermaß kann auf verschiedene Weisen erzeugt werden, wobei die Montierbarkeit von Kugel 28 und Aktuator 1 sowie bei zentraler Kabelführung eventuell auch noch eine Verdrehsicherung zu berücksichtigen sind. Das Untermaß kann durchThe embodiment of a ball joint shown in FIG. 15 is also based in principle on the same principle of action with passive locking and active relief or unlocking by a piezoelectric actuator 1 . The clamping force is not set using an adjusting screw, but rather via a defined undersize of the ball seat relative to the ball 28 . The undersize required for passive clamping of the ball can be produced in various ways, whereby the mountability of ball 28 and actuator 1 and, if the cable is routed centrally, an anti-rotation device may also have to be taken into account. The undersize can be caused by

  • a) eine entsprechende Bearbeitung des Kugelsitzes im Klemmkörper,a) appropriate processing of the ball seat in Sprags,
  • b) durch eine entsprechende Bearbeitung der Flächen in der Teilungsebene bei optimaler Teilung des Klemmkörpers 42,b) by appropriate machining of the surfaces in the division plane with optimal division of the clamping body 42 ,
  • c) durch eine definierte, plastische Verformung des Klemm­ körpers,c) by a defined, plastic deformation of the clamp body,
  • d) durch eine Ausführung des unteren vorzugsweise annä­ hernd kugelförmigen Kugelsitzes entsprechend bzw. ähnlich Fig. 17 (selbsthemmender Justierkeil 57) oderd) by designing the lower, preferably approximately spherical, ball seat corresponding to or similar to FIG. 17 (self-locking adjusting wedge 57 ) or
  • e) durch eine Ausführung des oberen, vorderen Kugelsitzes entsprechend bzw. ähnlich Fig. 13 (geteilte Lagerschalen mit Spannpaßschrauben 47) erreicht werden.e) can be achieved by designing the upper, front ball seat in accordance with or similar to FIG. 13 (split bearing shells with tension fitting screws 47 ).

Unter der Voraussetzung, daß die Kugel 28 unter elastischer Verformung des Klemmkörpers 42 eingesetzt werden kann, wird die in Fig. 15 gezeigte ungeteilte Ausführungsform des Klemm­ körpers bevorzugt. Der in Fig. 15 nicht detailliert ausgeführte Kugelsitz kann dann entsprechend der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform gestaltet werden.Provided that the ball 28 can be used with elastic deformation of the clamping body 42 , the undivided embodiment of the clamping body shown in Fig. 15 is preferred. The ball seat not shown in detail in FIG. 15 can then be designed in accordance with the embodiment shown in FIG. 12.

Ist das Einsetzen der Kugel unter rein elastischer Verformung des Klemmkörpers 42 nicht möglich, kann eine Teilungsebene (gestri­ chelt) vorgesehen werden. Der Klemmkörper 42 wird dann durch Paßmittel 52, wie z. B. Paßstifte oder Paßschrauben, justiert und durch Schrauben 51 formschlüssig oder sonst stoffschlüssig nach Einlegen der Kugel 28 zusammengefügt.If the insertion of the ball under purely elastic deformation of the clamping body 42 is not possible, a parting plane (dashed lines) can be provided. The clamping body 42 is then by means of fitting 52 , such as. B. dowel pins or dowel screws, adjusted and joined together by screws 51 in a form-fitting or otherwise cohesive manner after inserting the ball 28 .

Wird der Kugelsitz entsprechend den Ausführungsformen gemäß Fig. 13 oder 17 gestaltet, ist eine Teilung des Klemmkörpers 42 zum Einsetzen der Kugel ebenfalls nicht erforderlich. Ist die Kugel 28 mit der entsprechenden Nennklemmkraft eingeklemmt, wird der Aktuator 1 mit Wippendstück 46 eingelegt und bei mini­ mal vorgesehener Länge des piezoelektrischen Aktuators, wenn dieser im Schaltzustand "-1" ist, mittels der Einstellschraube 44 auf Anschlag, d. h. kräftefrei bzw. 0-5% seiner Nennlast eingestellt. Die an der Kugel 28 wirksame Klemmkraft soll hierbei nicht unter die Nennklemmkraft sinken.If the ball seat is designed in accordance with the embodiments according to FIG. 13 or 17, a division of the clamping body 42 for inserting the ball is also not necessary. If the ball 28 is clamped in with the corresponding nominal clamping force, the actuator 1 is inserted with the rocker end piece 46 and, with the length of the piezoelectric actuator provided a minimum length, when it is in the switching state "-1", by means of the adjusting screw 44 to the stop, ie free of force or 0 -5% of its nominal load set. The clamping force acting on the ball 28 should not drop below the nominal clamping force.

Zum Lösen des Kugelgelenks muß sich der piezoelektrische Ak­ tuator 1 gegen die elastische Rückstellkraft des Klemmkörpers 42 ausdehnen (Schaltzustand "1" entspricht "Gelenk gelöst").To release the ball joint, the piezoelectric actuator 1 must expand against the elastic restoring force of the clamping body 42 (switching state "1" corresponds to "joint released").

Fig. 16 zeigt ebenfalls eine Ausführungsform zur passiven Klem­ mung eines Kugelgelenks. Die Nennklemmkraft zur reibschlüssigen Arretierung der Kugel 28 wird hierbei wiederum durch die Rück­ stellkräfte des elastisch verformten Klemmkörpers aufgrund eines entsprechenden Untermaßes des Kugelsitzes erreicht (Erzeugung des Untermaßes s. o.). Insbesondere bei gewünschten kreisförmigen und kleinen Querschnitten ist der in den Fig. 12 bis 15 gezeig­ te Quereinbau des piezoelektrischen Aktuators unter bestimmten Voraussetzungen nicht mehr möglich. Fig. 16 zeigt eine bevor­ zugte Ausführungsform für einen Längseinbau eines aktiv lösenden piezoelektrischen Aktuators 1. Fig. 16 also shows an embodiment for passive clamping of a ball joint. The nominal clamping force for frictionally locking the ball 28 is in turn achieved by the restoring forces of the elastically deformed clamping body due to a corresponding undersize of the ball seat (generation of the undersize see above). Particularly in the case of desired circular and small cross sections, the transverse installation of the piezoelectric actuator shown in FIGS . 12 to 15 is no longer possible under certain conditions. Fig. 16 shows a prior ferred embodiment for a longitudinal installation of an actively dissolving the piezoelectric actuator 1.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung geeigneter Polarität an den Kabelanschlüssen des Aktuators 1 dehnt sich dieser aus und drückt über ein Spreizglied 53 die Klemmbacken des Klemm­ körpers 42 auseinander. Hierbei kommt es, abhängig von der elektrischen Feldstärke, der Steifigkeit der im Kraftfluß befindli­ chen Strukturen, der mechanischen Vorspannung des Piezos, des Kugelsitzes, der Gesamtlänge des piezoelektrischen Aktuators sowie des insgesamt zu überbrückenden freien Spiels, zu einer Verringerung der zwischen Kugel und Kugelsitz wirksamen Reib­ kräfte und damit zur Verringerung des vom Kugelgelenk übertrag­ baren Momentes. Vorspannung und Spiel der Vorrichtung können über ein entsprechendes kugel- bzw. aktuatorseitiges Unter- oder Übermaß sowie durch eine Einstellschraube 44 eingestellt werden, die mit bekannten Mitteln gesichert werden kann.By applying an electrical voltage of suitable polarity to the cable connections of the actuator 1, the actuator expands and presses the jaws of the clamping body 42 apart via a spreading member 53 . Here, depending on the electric field strength, the rigidity of the structures in the force flow, the mechanical preload of the piezo, the ball seat, the total length of the piezoelectric actuator and the overall free play to be bridged, the effective between ball and ball seat is reduced Frictional forces and thus to reduce the torque that can be transmitted by the ball joint. Biasing and play of the device can be adjusted via an appropriate undersize or oversize on the ball or actuator side, as well as through an adjusting screw 44 , which can be secured by known means.

Der Spreizkörper 53 ist symmetrisch gestaltet und weist oberhalb einer dem Querschnitt des Aktuators 1 entsprechenden massiven Grundplatte definierte Festkörpergelenke verringerter Biegestei­ figkeit auf. Zur Verringerung der Verluste durch Spiel und Setzen der Trennfugen kann der Spreizkörper 53 durch Fugenvorspann­ schrauben 50 oder auch stoffschlüssig fixiert werden. Der Kugel­ sitz und optional der Kabeldurchlaß wie auch Isolations- und Dämpfungsmaterial sind in Fig. 16 nicht detailliert ausgeführt, können aber vorher beschriebenen Ausführungsformen entnommen werden. The expansion body 53 is designed symmetrically and has above a solid base plate corresponding to the cross section of the actuator 1 defined solid joints with reduced flexural strength. In order to reduce the losses caused by play and setting the parting lines, the expansion body 53 can be screwed 50 by means of a pre-tensioning joint, or it can be fixed with a material bond. The ball seat and optionally the cable passage as well as insulation and damping material are not shown in detail in Fig. 16, but can be found in the previously described embodiments.

Die Fig. 17a und b zeigen, wie bereits erwähnt, eine Ausfüh­ rungsform für die Gestaltung des unteren Kugelsitzes mit einstell­ barem Paßmaß (Unter- oder Übermaß; für Ausführungsformen mit seitlicher aktiver oder passiver Klemmung der Kugel 11). Während der obere Kugelsitz mit zwei bis vier kleinflächigen Auflagepunk­ ten z. B. entsprechend Fig. 12 ausgeführt sein kann, kann der untere Kugelsitz mit einem Auflagepunkt in Form eines selbst­ hemmenden mit einer Schraube 56 gesicherten Justierkeiles 57 ausgeführt werden. Nach dem Einlegen der Kugel 11 wird dieser Justierkeil 57 entsprechend den im Kugelsitz vorgesehenen Klemmkräften eingepreßt und durch die Schraube 56 oder alterna­ tiv stoffschlüssig gesichert. Figures 17a and b show, as already mentioned, an exporting approximate shape for the design of the lower ball seat with adjustment Barem fit measurement (reduced or excess, for embodiments with lateral active or passive clamping of the ball 11).. While the upper ball seat with two to four small support points z. May be implemented as shown in FIG. 12, the lower ball seat of a self-locking secured with a screw 56 Justierkeiles 57 can be carried out with a point of support in the form. After inserting the ball 11 , this adjusting wedge 57 is pressed in according to the clamping forces provided in the ball seat and secured cohesively by the screw 56 or alterna tively.

Anhand der Fig. 1 bis 17 wurden ein gesamtes Haltearmsy­ stem, physikalische und konstruktive Grundprinzipien piezoelek­ trischer Aktuatoren sowie verschiedene Ausführungsarten von als Gelenke ausgeführten Armsegmenten mit solchen piezoelektri­ schen Aktuatoren zur reibschlüssigen Arretierung/Freigabe rotato­ rischer und translatorischer Freiheitsgrade beschrieben.Referring to Figs. 1 to 17, an entire Haltearmsy stem, physical, and structural principles piezoelek tric actuators and various types of embodiments constructed as joints arm segments with such piezoelectric actuators rule for frictional locking / release Rotato-driven and translational degrees of freedom have been described.

Fig. 18 zeigt ein komplettes Universal-Haltearmsystem äquiva­ lent zu dem in Fig. 1 gezeigten, jedoch teilweise geschnitten. Im Unterschied zu Fig. 1 ist über die als Kugelgelenke erfindungs­ gemäß ausgeführten Armsegmente c1, c2, c3 sowie über einen Teil des distalen Handgriffs c4 und einen Teil des Stativs b eine schlauchförmige sterile Abdeckung oder Hülle h gezogen. Distal­ seitig endet die Hülle h an einem sterilen Schutzschild i und proximalseitig an einem sterilen Schutzschild j hinter einem Kra­ gen des Stativs b. In aufgerolltem Zustand kommt die sterile Hülle h auf den proximalen Teil des Handgriffs c4 zu liegen. Fig. 18 shows a complete universal holding arm system equivalent to that shown in Fig. 1, but partially cut. In contrast to FIG. 1, a tubular sterile cover or sheath h is drawn over the arm segments c1, c2, c3 designed according to the invention as ball joints, and over part of the distal handle c4 and part of the stand b. On the distal side, the sheath h ends at a sterile protective shield i and on the proximal side at a sterile protective shield j behind a collar of the stand b. When rolled up, the sterile sheath h comes to rest on the proximal part of the handle c4.

In Fig. 19a ist eine Vorrichtung zur Befestigung des erfindungs­ gemäßen Haltearmsystems bzw. dessen Stativ b an einer mit 71 bezeichneten Tischschiene eines Operationstisches dargestellt. Durch eine Handüberwurfmutter 133 werden sowohl die Tisch­ befestigungsvorrichtung 73 an der Tischschiene 71 des Operations­ tischs als auch das Stativ b relativ zur Tischbefestigungsvorrich­ tung 73 arretiert. Beim Festziehen der Handüberwurfmutter 133 wird zunächst eine Feder 135 komprimiert, die einen Unterriegel 137 federnd lagert, bis eine Kegelspannhülse 134 auf einer An­ druckhülse 136 aufsetzt. In dieser Stellung wird die Kegelspann­ hülse 134 im Kegelspannbereich radial zusammengedrückt, wobei die am Stativ b angreifenden Reibkräfte vergrößert werden. Fer­ ner drückt die Kegelspannhülse 134 über die Andruckhülse 136 gegen den Unterriegel 137, der über einen in der Tischbefesti­ gungsvorrichtung gelagerten Paßstift 138 umgelenkt und von unten gegen die Tischschiene 71 des Operationstisches gepreßt wird, wodurch die Reibkräfte zwischen der Tischbefestigungsvorrichtung 73 und der Tischschiene 71 vergrößert werden. Die Handüber­ wurfmutter 133 weist Bohrungen 139 auf, in die eine in Fig. 19d dargestellte Verlängerungshülse 140 eingesetzt werden kann. Obwohl die Handüberwurfmutter 133 im Hinblick auf ihren Au­ ßendurchmesser, ihre Griffigkeit und ihre Gewindesteigung so ausgelegt ist, daß sie mit Handkraft festgezogen werden kann, können die Bohrungen 139 in der Handüberwurfmutter 133 auch als Montagehilfen zum Ansetzen eines Zusatzwerkzeugs dienen.In Fig. 19a is a device for fixing the Haltearmsystems or fiction, modern whose tripod b of an operating table shown at a position designated with 71 table rail. By a hand nut 133 , both the table fastening device 73 on the table rail 71 of the operating table and the tripod b relative to the table fastening device 73 are locked. When tightening the hand cap nut 133 , a spring 135 is first compressed, which resiliently supports a lower bolt 137 until a conical clamping sleeve 134 is placed on a pressure sleeve 136 . In this position, the cone clamping sleeve 134 is radially compressed in the cone clamping area, the friction forces acting on the stand b being increased. Fer ner presses the cone clamping sleeve 134 over the pressure sleeve 136 against the lower latch 137 , which is deflected via a device in the table mounting device dowel pin 138 and pressed from below against the table rail 71 of the operating table, thereby increasing the frictional forces between the table fastening device 73 and the table rail 71 become. The handover nut 133 has bores 139 into which an extension sleeve 140 shown in FIG. 19d can be inserted. Although the hand cap nut 133 is designed with regard to its outer diameter, its grip and its thread pitch so that it can be tightened by hand, the holes 139 in the hand cap nut 133 can also serve as assembly aids for attaching an additional tool.

In der Fig. 19d ist eine Variante der Tischbefestigungsvorrich­ tung dargestellt, die einen oder mehrere am Umfang der Über­ wurfmutter 133 verteilte und darin versenkbare Festziehhebel 142 zur Vergrößerung des Anzugsmoments aufweist. Ferner ist die dargestellte Ausführungsform der Verlängerungshülse 140 mit in die Bohrungen 139 der Überwurfmutter 133 einzusteckenden Mit­ nahmezapfen 141 gezeigt. Die Verlängerungshülse 140, deren Länge je nach Stativlänge nach Bedarf gewählt sein kann, weist in einer Variante auch eine Ringnut 143 auf, in die ein OP-Abdeck­ tuch 144 eingelegt und gegen Abrutschen gesichert werden kann. Im allgemeinen kann die vollständig sterilisierbare Tischbefesti­ gungsvorrichtung 73 über dem sterilen OP-Abdecktuch 144 an der Tischschiene 41 des Operationstisches angeklemmt werden. Mit der Verlängerungshülse 140 kann das OP-Abdecktuch 144 jedoch wahlweise über die Tischbefestigungsvorrichtung 73 und das proxi­ male Ende des Stativs b mit der Überwurfmutter 133 gezogen und in der Nut 143 der sterilen Verlängerungshülse 140 fixiert werden.In Fig. 19d, a variant of the Tischbefestigungsvorrich device is shown, which has one or more on the circumference of the union nut 133 distributed and retractable tightening lever 142 to increase the torque. Further, the embodiment of the extension sleeve 140 shown, with the holes 139 of the coupling nut 133 to be inserted with the name pivot 141 is shown. The extension sleeve 140 , the length of which can be selected depending on the tripod length as required, also has, in one variant, an annular groove 143 , into which a surgical drape 144 can be inserted and secured against slipping. In general, the fully sterilizable table mounting device 73 can be clamped over the sterile surgical drape 144 to the table rail 41 of the operating table. With the extension sleeve 140, however , the surgical drape 144 can optionally be pulled over the table fastening device 73 and the proximal end of the stand b with the union nut 133 and fixed in the groove 143 of the sterile extension sleeve 140 .

Das Lösen und Arretieren von Stativ b und OP-Tischbefestigungs­ vorrichtung 73 mittels der Überwurfmutter 133 sind dann trotzdem vom sterilen Bereich aus durch Angriff an der Verlängerungshülse 140 möglich. Dazu kann die Verlängerungshülse 140 ebenfalls über Bohrungen 139 oder Festziehhebel 142 wie die Überwurfmut­ ter 133 verfügen. Selbstverständlich kann die in bevorzugter Aus­ führungsform gezeigter Kegelspannhülse durch andere Spannmittel ersetzt werden.The loosening and locking of tripod b and OR table attachment device 73 by means of the union nut 133 are then still possible from the sterile area by attacking the extension sleeve 140 . For this purpose, the extension sleeve 140 can also have holes 139 or tightening lever 142 such as the union nut 133 . Of course, the conical clamping sleeve shown in the preferred embodiment can be replaced by other clamping means.

Fig. 20 zeigt eine Vorrichtung zum getrennten Arretieren des Stativs b und der Tischbefestigungsvorrichtung. Dabei wird über die Überwurfmutter 139 wieder wie in Fig. 19 die Kegelspann­ hülse 134 festgezogen, wobei sie hier jedoch nicht gegen eine Feder, sondern direkt gegen die Tischbefestigungsvorrichtung 73 drückt, wodurch das Stativ b gegenüber der Tischbefestigungsvor­ richtung 73 arretiert wird. Die Arretierung des Tischbefestigungs­ vorrichtung 73 relativ zur Tischschiene 71 erfolgt durch eine Spannschraube 147, die mittels eines Handrades 147 über einen Mitnahmestift 146 betätigt wird. Beim Festziehen der Spann­ schraube 145 wird der Unterriegel 137, der über den Paßstift 138 umgelenkt wird, gegen die Tischschiene 71 gepreßt, wodurch die Reibkräfte zwischen der Tischbefestigungsvorrichtung und der Tischschiene 71 vergrößert werden. Fig. 20 shows an apparatus for separate locking of the tripod b, and the table attachment means. Thereby it the nut 139 again as shown in FIG. 19, the conical clamping sleeve tightened 134, but it presses here not against a spring, but directly against the table fixture 73 whereby the tripod b opposite the Tischbefestigungsvor direction 73 locked is. The locking of the table fastening device 73 relative to the table rail 71 is carried out by a clamping screw 147 , which is actuated by means of a handwheel 147 via a driving pin 146 . When tightening the clamping screw 145 , the lower latch 137 , which is deflected via the dowel pin 138 , is pressed against the table rail 71 , whereby the frictional forces between the table fastening device and the table rail 71 are increased.

In der Fig. 21 ist eine Tischbefestigungsvorrichtung 73 darge­ stellt, bei der wieder wie in Fig. 19 das Stativ b und die Tisch­ befestigungsvorrichtung gemeinsam arretiert werden. Die Tisch­ befestigungsvorrichtung weist eine Spannschraube 151 auf, die über einen Exzenterhebel 148 die hintere Klemmbacke der Tisch­ befestigungsvorrichtung 73 über das Stativ b und eine Spannplatte 150 gegen eine untere Exzenterspannbacke drückt, welche über den in der Tischbefestigungsvorrichtung 73 gelagerten Paßstift 138 umgelenkt und gegen die Tischschiene 71 des Operationstisches gepreßt wird. Hierdurch kommt es zu einer Erhöhung der wirk­ samen Reibkräfte zwischen dem Stativ b und der Tischbefesti­ gungsvorrichtung 73 sowie zwischen letzterer und der Tischschiene 71 sowie zum formschlüssigen Halten der Tischschiene 71 zwi­ schen der oberen Spannbacke der Tischbefestigungsvorrichtung 73 und der unteren Exzenterspannbacke 149. Federn 152 halten die Spannplatte 150 bei entferntem Stativ b in ihrer Aussparung und lagern die untere Exzenterspannbacke 149 federnd. Hierdurch wirkt die untere Exzenterspannbacke 149 beim Aufsetzen der Tischbefestigungsvorrichtung 73 auf die Tischschiene 71 des Ope­ rationstisches bei gelöster Spannvorrichtung als Schnapphebelsi­ cherung, die eine erste Befestigungssicherung bewirkt.In Fig. 21, a table fastening device 73 is Darge, in which again, as in Fig. 19, the stand b and the table fastening device are locked together. The table fixing device comprises a clamping screw 151 which via an eccentric lever 148, the rear jaw of the table fixing device 73 b on the tripod and a clamping plate 150 against a lower Exzenterspannbacke suppressed, which is deflected over the stored in the table fixture 73 dowel pin 138 and against the table rail 71 of the operating table is pressed. This leads to an increase in the effective frictional forces between the stand b and the table fastening device 73 and between the latter and the table rail 71 and to the positive holding of the table rail 71 between the upper jaw of the table fastening device 73 and the lower eccentric jaw 149 . Springs 152 hold the clamping plate 150 in its recess when the stand b is removed and resiliently support the lower eccentric clamping jaw 149 . As a result, the lower eccentric clamping jaw 149 acts when the table fastening device 73 is placed on the table rail 71 of the operating table when the clamping device is released as a snap lever protection which effects a first securing of the fastening.

Die Fig. 22a bis c schließlich zeigen eine weitere Ausführungs­ form einer Tischbefestigungsvorrichtung zur getrennten Arretie­ rung von Stativ b und der Befestigungsvorrichtung selbst, wie dies bereits in Fig. 1 angedeutet wurde. Beim Festziehen einer Spannschraube 151 über einen Exzenterspannhebel 154 wird das Stativ b in der Tischbefestigungsvorrichtung 73 festgezogen und reibschlüssig arretiert. Die Befestigung der Tischbefestigungsvor­ richtung 73 an der Tischschiene 71 erfolgt dagegen mit einem unteren Exzenterspannhebel 153. Für den unteren Exzenterspann­ hebel 153 wird eine Ausführungsform mit umgekehrter Spann­ richtung gezeigt. Diese Ausführungsform des unteren Exzenter­ spannhebels 153 hat gegenüber der in der Gesamtdarstellung von Fig. 1 gezeigten Variante den Vorteil, daß der Exzenter die gesamte Vorrichtung beim Festspannen an die Tischschiene 71 zieht und so zuverlässiger anwendbar ist. FIGS. 22a-c finally show another execution form of a table fixture for separate Arretie tion of tripod b and the fixing device itself, as has been already indicated in FIG. 1. When tightening a clamping screw 151 via an eccentric clamping lever 154 , the stand b is tightened in the table fastening device 73 and locked in a frictionally locking manner. The attachment of the Tischbefestigungsvor direction 73 on the table rail 71 , however, takes place with a lower eccentric clamping lever 153 . For the lower eccentric clamping lever 153 an embodiment with reverse clamping direction is shown. This embodiment of the lower eccentric tensioning lever 153 has the advantage over the variant shown in the overall illustration of FIG. 1 that the eccentric pulls the entire device when tightening on the table rail 71 and can thus be used more reliably.

Eine weitere Anwendung einer erfindungsgemäßen Klemmvor­ richtung zur reibschlüssigen Arretierung einer translatorisch be­ wegten Stange und eines Kugelgelenks ergibt sich aus der Fig. 23. Diese Vorrichtung bildet eine neurochirurgische Armstütze, die als spezielle Ausführungsform eines Haltearmsystems anzuse­ hen ist. Prinzipiell kann eine solche Armauflage auch als ein Endeffektor d (vergleiche Fig. 1) mit einer entsprechenden Schnittstelle an einen in Fig. 1 gezeigten Universalhaltearm angekoppelt werden. Die in Fig. 23 gezeigte Ausführungsform berücksichtigt jedoch die speziellen Erfordernisse und entspricht in ihrer Kinematik prinzipiell weitgehend konventionellen, rein mechanisch arbeitenden Stützsystemen.A further application of a device according to the invention for frictionally locking a translationally moving rod and a ball joint results from FIG. 23. This device forms a neurosurgical armrest which is to be seen as a special embodiment of a holding arm system. In principle, such an armrest can also be coupled as an end effector d (cf. FIG. 1) with a corresponding interface to a universal holding arm shown in FIG. 1. However, the embodiment shown in FIG. 23 takes into account the special requirements and, in principle, corresponds in its kinematics largely to conventional, purely mechanical support systems.

Auf einer Fußplatte 163 ist ein Klemmkörper 61 mit einem mittels piezoelektrischem Aktuator 1 lösbaren oder arretierbaren Kugel­ gelenk 62 gemäß einer der in den Fig. 2 bis 6 und 9 bis 17 dargestellten Ausführungsformen montiert. An der Kugel ist ein unteres Stativrohr 162 befestigt, in das ein Gewindezapfen 160 eingefügt ist. Auf diesem Gewindezapfen 160 ist ein mittleres Stativrohr 161 aufgeschraubt, in dem der Aktuator 1 montiert ist. Durch zwei um 180° versetzte Seitenschlitze - es können maximal vier um 90° versetzte sein - des mittleren Stativrohrs 161 ragen Arme eines auf den Aktuator 1 montierten Spreizers 159. Auf das geschlitzte Ende des mittleren Stativrohrs 161 ist ferner ein Ge­ genhalter 158 aufgeschweißt, der definierte keilförmige Anlageflä­ chen (schiefe Ebene) für den Spreizer 159 aufweist. Über den Gegenhalter 158, den Spreizer 159 und das mittlere Stativrohr 161 ist das obere Stativrohr 157 geschoben, welches nach oben von einer Armauflageschiene 155 abgeschlossen wird. Das obere Sta­ tivrohr 157 inklusive Armauflage 155 stützt sich durch eine zen­ trale Feder 156 gegen den Gegenhalter 158 ab. Bei entspannter Feder 156 ragen das obere und mittlere Stativrohr 157 und 161 noch ineinander. Außerdem können zwei nicht gezeigte Anschlag­ ringe das Auseinandergleiten der beiden Stativrohre verhindern.On a base plate 163 , a clamping body 61 is mounted with a ball joint 62 that can be released or locked by means of piezoelectric actuator 1 according to one of the embodiments shown in FIGS . 2 to 6 and 9 to 17. A lower stand tube 162 is fastened to the ball, into which a threaded pin 160 is inserted. A middle stand tube 161 , in which the actuator 1 is mounted, is screwed onto this threaded pin 160 . The arms of a spreader 159 mounted on the actuator 1 protrude through two side slots offset by 180 ° - there can be a maximum of four offset by 90 ° - of the middle stand tube 161 . On the slotted end of the middle stand tube 161 , a Ge brace 158 is also welded, which has defined wedge-shaped contact surfaces (inclined plane) for the spreader 159 . The upper stand tube 157 is pushed over the counter holder 158 , the spreader 159 and the middle stand tube 161 , which is closed at the top by an arm support rail 155 . The upper sta tivrohr 157 including armrest 155 is supported by a central spring 156 against the counter bracket 158 . When the spring 156 is relaxed, the upper and middle stand tubes 157 and 161 still protrude into one another. In addition, two stop rings, not shown, can prevent the two tripod tubes from sliding apart.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Anschlußlei­ tungen des Aktuators dehnt sich der Aktuator 1 aus und drückt die Arme des Spreizers 159 über die schiefen Ebenen des Gegen­ halters 158 seitlich gegen die Wand des oberen Stativrohres 157. Wie gezeigt kann die Wand des oberen Stativrohrs z. B. in diesem Bereich durch ein äußeres Verstärkungsrohr 164 verstärkt sein. Hierbei kommt es in Abhängigkeit von der elektrischen Feldstär­ ke, und der sonstigen schon mehrfach erwähnten Parameter zu einer Verringerung der zwischen Spreizer 159 und oberem Stativ­ rohr 157 wirksamen Reibkräfte und zum Lösen der Klemmvor­ richtung.By applying an electrical voltage to the connecting lines of the actuator, the actuator 1 expands and presses the arms of the spreader 159 over the inclined planes of the counter holder 158 laterally against the wall of the upper stand tube 157 . As shown, the wall of the upper stand tube z. B. be reinforced in this area by an outer reinforcing tube 164 . This results in a function of the electric field strength ke, and the other parameters already mentioned several times, to reduce the effective friction forces between the spreader 159 and the upper stand tube 157 and to loosen the Klemmvor direction.

Die Vorspannung und das Spiel der Vorrichtung können über die Verschraubung des mittleren Stativrohres 161 mit dem Gewinde­ zapfen 160 eingestellt und durch eine Gegenmutter 15 gesichert werden. Der Spreizer 159 ist symmetrisch gestaltet und weist oberhalb seiner dem Querschnitt des piezoelektrischen Aktuators 1 entsprechenden massiven Grundplatte definierte Festkörperge­ lenke verringerter Biegesteifigkeit auf. Im übrigen kann statt der Grundplatte 163 auch eine Tischbefestigungsvorrichtung vorgese­ hen sein, wie sie oben beschrieben wurde.The preload and the play of the device can be adjusted by means of the screw connection of the middle stand tube 161 with the thread 160 and secured by a lock nut 15 . The spreader 159 is designed symmetrically and has above its solid base plate corresponding to the cross section of the piezoelectric actuator 1 defined solid body joints of reduced bending stiffness. Otherwise, instead of the base plate 163 , a table fastening device can also be provided, as described above.

Claims (38)

1. Klemmvorrichtung zur reibschlüssigen Arretierung eines translatorisch und/oder rotatorisch beweglichen Glieds eines Armsegmentes eines Haltearmsystems, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein auf einen Abschnitt des Glieds in Reaktion auf ein zugeführtes elektrisches Stellsignal reibschlüssig einwirkender, elektrostriktiver, insbesondere piezo­ elektrischer, Aktuator (1) so vorgesehen ist, daß er direkt in seiner Ausdehnungsrichtung oder indirekt über Kraftrichtungs­ umlenkmittel auf den genannten Abschnitt einwirkt.1. Clamping device for frictionally locking a translationally and / or rotatably movable member of an arm segment of a holding arm system, characterized in that at least one electrostrictive, in particular piezoelectric, actuator ( 1 ) acting in a frictional manner on a section of the member in response to a supplied electrical actuating signal. is provided so that it acts directly in its direction of expansion or indirectly by means of force deflecting means on said section. 2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Aktuator (1) als Translator mit linearer Hauptaus­ dehnungsrichtung ausgeführt ist.2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the actuator ( 1 ) is designed as a translator with a linear main expansion direction. 3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aktuator ein Mehrschichtaktuator ist.3. Clamping device according to claim 1 or 2, characterized records that the actuator is a multi-layer actuator. 4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aktuator (1) ein monolithischer Aktuator ist.4. Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator ( 1 ) is a monolithic actuator. 5. Klemmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Aktuator (1) in seiner Hauptausdehnungsrichtung vorspannendes Federelement (7) vor­ gesehen ist. 5. Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that a spring element ( 7 ) which prestresses the actuator ( 1 ) in its main direction of expansion is seen. 6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Aktuator (1) zwischen zwei mit dem Federelement (7) verbundenen, stirnseitigen Endplatten (6, 6′) vorgespannt ist.6. Clamping device according to claim 5, characterized in that the actuator ( 1 ) between two with the spring element ( 7 ) connected to the end plates ( 6 , 6 ') is biased. 7. Klemmvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Glied die Kugel (11) eines Kugelgelenks ist und der Aktuator (1) au­ ßerhalb der Kugel (11) so vorgesehen ist, daß er mit einer be­ weglichen Endplatte (6) direkt oder indirekt auf die Außenober­ fläche der Kugel (11) einwirkt.7. Clamping device according to one or more of the claims 1 to 6, characterized in that the movable member is the ball ( 11 ) of a ball joint and the actuator ( 1 ) is provided outside the ball ( 11 ) so that it with a be movable end plate ( 6 ) acts directly or indirectly on the outer surface of the ball ( 11 ). 8. Klemmvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausdehnungsrichtung des Aktuators (1) das Zentrum der Kugel (11) schneidet.8. Clamping device according to claim 7, characterized in that the direction of expansion of the actuator ( 1 ) intersects the center of the ball ( 11 ). 9. Klemmvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte bewegliche Endplatte (6) des piezoelektrischen Aktuators (1) mit ihrer der Kugel zugewandten Fläche über eine Anpreßplatte (14) auf die Kugelaußenoberfläche einwirkt.9. Clamping device according to one or more of claims 6 to 8, characterized in that said movable end plate ( 6 ) of the piezoelectric actuator ( 1 ) acts with its surface facing the ball via a pressure plate ( 14 ) on the outer surface of the ball. 10. Klemmvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Glied eine rotierende Welle (24) ist und der Aktuator (1) in Reaktion auf das elektrische Stellsignal mit seiner beweglichen Endplatte (6) direkt oder über eine Anpreßplatte (14) auf die periphere Oberfläche der Welle einwirkt.10. Clamping device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the movable member is a rotating shaft ( 24 ) and the actuator ( 1 ) in response to the electrical control signal with its movable end plate ( 6 ) directly or via a pressure plate ( 14 ) acts on the peripheral surface of the shaft. 11. Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das bewegliche Glied eine linear be­ wegliche Stange (26) ist und wenigstens ein piezoelektrischer Aktuator (1) vorgesehen ist, der mit seiner beweglichen Endplatte (6) über eine Anpreßplatte (14) auf eine Außenoberfläche der Stange einwirkt.11. Clamping device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the movable member is a linearly movable rod ( 26 ) and at least one piezoelectric actuator ( 1 ) is provided, with its movable end plate ( 6 ) via a pressure plate ( 14 ) acts on an outer surface of the rod. 12. Klemmvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei einander gegenüberliegende piezoelektrische Aktua­ toren (1, 1′) so vorgesehen sind, daß sie über jeweils eine Anpreß­ platte (14) mit ihren beweglichen Endplatten (6) an gegenüber­ liegenden Abschnitten der Stange angreifen.12. Clamping device according to claim 11, characterized in that two opposing piezoelectric actuators ( 1 , 1 ') are provided so that they have a pressure plate ( 14 ) with their movable end plates ( 6 ) on opposite sections of the Attack the pole. 13. Klemmvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausdehnungsrichtungen der beiden Aktuatoren (1, 1′) entgegengesetzt und kolinear sind.13. Clamping device according to claim 12, characterized in that the directions of expansion of the two actuators ( 1 , 1 ') are opposite and colinear. 14. Klemmvorrichtung nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Aktuator folgende Zustände abhängig von einer zugeführten Stellspannung Us annehmen kann: wobei Un die Nennspannung des Aktuators angibt, bei der er seinen maximal ausgedehnten Zustand annimmt.14. Clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric actuator can assume the following states depending on a supplied control voltage U s : where U n indicates the nominal voltage of the actuator at which it assumes its maximum expanded state. 15. Armsegment für ein Haltearmsystem, insbesondere zum Halten chirurgischer Instrumente, gekennzeichnet durch eine Klemmvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche. 15. Arm segment for a holding arm system, in particular for Hold surgical instruments characterized by a Clamping device according to one or more of the preceding Expectations.   16. Armsegment nach Anspruch 15, das ein arretierbares Kugel­ gelenk bildet und aufweist:
  • a) eine einseitig zur Kugel (11) des Kugelgelenks für Druck­ wirkung offene Containerhülse (16), die den piezoelektri­ schen Aktuator (1) beinhaltet;
  • b) eine am offenen Ende der Containerhülse (16) axial beweg­ liche Anpreßplatte (14), die von der beweglichen Endplatte (6) des Aktuators (1) in dessen Ausdehnungsrichtung beweg­ bar ist;
  • c) eine mit der Containerhülse (16) fest verbundene, starre Kugelgelenkhülse (13), die an ihrem Innenwandabschnitt einen Kugelsitz aufweist;
  • d) eine zwischen der Anpreßplatte (14) und dem Kugelsitz liegende Kugel (11) des Kugelgelenks;
  • e) zwei Verbindungsstücke (12, 12′), die jeweils mit der Kugel (11) und der Containerhülse (16) verbunden sind, wobei die Kugel (11) mit ihrem Verbindungsstück (12) in nicht arretiertem Zustand drehbar und in einem durch den Ku­ gelsitz, die Kugelgelenkhülse (23) und die Form und Größe des an der Kugel sitzenden Verbindungsstücks (12) definier­ ten Raumwinkel schwenkbar und mittels des vom piezoelek­ trischen Aktuator (1) bewirkten und über die Anpreßplatte (14) übertragenen Reibschlusses in ihrer Rotations- und Schwenkbewegung arretierbar ist.
16. Arm segment according to claim 15, which forms a lockable ball joint and has:
  • a) one-sided to the ball ( 11 ) of the ball joint for pressure effect open container sleeve ( 16 ) containing the piezoelectric actuator's ( 1 );
  • b) at the open end of the container sleeve ( 16 ) axially movable pressure plate ( 14 ) which is movable from the movable end plate ( 6 ) of the actuator ( 1 ) in the direction of its expansion;
  • c) a rigid ball joint sleeve ( 13 ) which is fixedly connected to the container sleeve ( 16 ) and has a ball seat on its inner wall section;
  • d) a ball ( 11 ) of the ball joint lying between the pressure plate ( 14 ) and the ball seat;
  • e) two connecting pieces ( 12 , 12 '), each of which is connected to the ball ( 11 ) and the container sleeve ( 16 ), the ball ( 11 ) with its connecting piece ( 12 ) being rotatable in the non-locked state and in one by the Ku gelsitz, the ball joint sleeve ( 23 ) and the shape and size of the connector on the ball seat ( 12 ) definable solid angle pivotable and by means of the piezoelectric actuator ( 1 ) and via the pressure plate ( 14 ) transmitted friction in their rotational and pivoting movement can be locked.
17. Armsegment nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Containerhülse (16) mit der Kugelgelenkhülse (13) mittels einer drehgesicherten Verschraubung verbunden ist.17. Arm segment according to claim 16, characterized in that the container sleeve ( 16 ) is connected to the ball joint sleeve ( 13 ) by means of a non-rotatable screw connection. 18. Armsegment nach Anspruch 15, das ein Kugelgelenk in Kombination mit einem Drehgelenk bildet, das gekennzeichnet ist durch:
  • - die Merkmale a), b), d) und e) von Anspruch 16 und zusätz­ lich durch:
  • - eine Kugelgelenkhülse (13), die zwei um 180° gegenein­ ander versetzte Seitenkerben (21) hat, über das Drehgelenk drehbar an der Containerhülse (16) gelagert ist und einen an ihrem Innenwandabschnitt ausgebildeten Kugelsitz auf­ weist, wobei
  • - die Seitenkerben derart gestaltet sind, daß das an der Kugel (11) sitzende Verbindungsstück (12) leichtgängig in jede der Seitenkerben (21) bei nicht aktiviertem Zustand des Aktuators bringbar ist und
  • - das Drehgelenk durch eine auf der zylindrischen Außen­ wand der Containerhülse (16) drehbar gelagerten Hülse (18) und einen an der kugelseitigen Stirnseite dieser Hülse anlie­ genden Außenkragen der Containerhülse (16) gebildet ist, so daß auf das Kugelgelenk und auf das Drehgelenk in Reaktion auf eine Aktivierung des Aktuators ein Reibmo­ ment übertragen wird, das eine Arretierung der Bewegung beider Gelenke herbeiführt.
18. Arm segment according to claim 15, which forms a ball joint in combination with a swivel, which is characterized by:
  • - the features a), b), d) and e) of claim 16 and additionally by:
  • - A ball joint sleeve ( 13 ), which has two 180 ° against each other offset side notches ( 21 ), is rotatably mounted on the swivel joint on the container sleeve ( 16 ) and has a ball seat formed on its inner wall section, wherein
  • - The side notches are designed in such a way that the connecting piece ( 12 ) seated on the ball ( 11 ) can be brought easily into each of the side notches ( 21 ) when the actuator is not activated and
  • - The swivel joint is formed on the cylindrical outer wall of the container sleeve ( 16 ) rotatably mounted sleeve ( 18 ) and an on the spherical face of this sleeve ablie outer collar of the container sleeve ( 16 ), so that on the ball joint and on the swivel in In response to activation of the actuator, a friction torque is transmitted, which locks the movement of both joints.
19. Armsegment nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Drehbegrenzungsmittel (19a, 19b) zur Begrenzung des Dreh­ winkels zwischen Containerhülse (16) und Kugelgelenkhülse (13) vorgesehen sind.19. Arm segment according to claim 18, characterized in that rotation limiting means ( 19 a, 19 b) are provided for limiting the angle of rotation between the container sleeve ( 16 ) and ball joint sleeve ( 13 ). 20. Armsegment nach Anspruch 16, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke (12, 12′) jeweils mit der Kugel (11) und dem Boden der Containerhülse (16) integrale Teile bilden.20. Arm segment according to claim 16, 18 or 19, characterized in that the connecting pieces ( 12 , 12 ') each form integral parts with the ball ( 11 ) and the bottom of the container sleeve ( 16 ). 21. Armsegment nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke (12, 12′) lineare Stangen sind. 21. Arm segment according to claim 19, characterized in that the connecting pieces ( 12 , 12 ') are linear rods. 22. Armsegment nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Verbindungsstücke (12, 12′) abgewinkelt ist.22. Arm segment according to claim 20, characterized in that at least one of the connecting pieces ( 12 , 12 ') is angled. 23. Armsegment nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Abwinkelung 45° beträgt.23. arm segment according to claim 22, characterized in that the angle of the bend is 45 °. 24. Armsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bodens der Containerhülse (16) wenigstens eine Kabeldurchführung für Zulei­ tungen zum Aktuator vorgesehen ist.24. Arm segment according to one or more of claims 16 to 23, characterized in that in the region of the bottom of the container sleeve ( 16 ) at least one cable bushing for supply lines to the actuator is provided. 25. Armsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (11) hohl ist oder eine zentrale Durchgangsbohrung hat, so daß koaxiale Öffnungen in Richtung zum zugehörigen Verbindungsstück (12) und in der entgegengesetzten Richtung gebildet sind und daß beide Verbin­ dungsstücke (12, 12′) hohle Stangen sind.25. Arm segment according to one or more of claims 15 to 24, characterized in that the ball ( 11 ) is hollow or has a central through hole, so that coaxial openings are formed in the direction of the associated connecting piece ( 12 ) and in the opposite direction and that both connec tion pieces ( 12 , 12 ') are hollow rods. 26. Armsegment nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (11) eine koaxiale Durchgangs­ bohrung aufweist, die sich an dem dem zugehörigen Verbindungs­ stück (12) entgegengesetzten Ende konisch aufweitet.26. Arm segment according to one of claims 15 to 25, characterized in that the ball ( 11 ) has a coaxial through bore which widens conically at the end opposite the associated connecting piece ( 12 ). 27. Armsegment nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (33, 34) zur Begrenzung der Rotation der Kugel (11) um eine durch die Kugelachse und die durch die Achse des zugehörigen Verbindungsstücks definierte Hauptachse vorgesehen sind.27. Arm segment according to one of claims 15 to 26, characterized in that means ( 33 , 34 ) are provided for limiting the rotation of the ball ( 11 ) about a through the ball axis and the main axis defined by the axis of the associated connector. 28. Armsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (11) in einer durch ihre Achse und die Achse des Verbindungsstücks (Kugelgelenk­ hauptachse) definierten Ebene eine umlaufende Außennut (29) aufweist, daß der Kugelsitz durch eine Lagerschale (11) gebildet ist, die an der Innenwand der Kugelhülse (35) fixiert ist und die Kugel (11) drehbar in der Lagerschale (31) gelagert ist, daß koaxial zur Achse des Kugelsitzes ein in einer Nut im Kugelsitz drehbar geführter Verdrehsicherungsring (32) angeordnet ist, der radial am Umfang der Kugel (11) gelagert ist, und daß der Ver­ drehsicherungsring (32) zwei radiale, gegeneinander um 180° versetzte Mitnahmestifte (37) aufweist, deren gemeinsame Achse durch das Zentrum der Kugel (11) geht, wodurch die Drehung des Verdrehsicherungsrings (32) um die Achse des Kugelsitzes an die entsprechende Drehung der Kugel (11) um diese Achse gekoppelt und die Drehung um die Kugelgelenkshauptachse durch einen im Verdrehsicherungsring vorgesehenen Verdrehsicherungsstift (33) in Kombination mit einem Anschlagsstift (34) in der Lagerschale (31) begrenzt wird.28. Arm segment according to one or more of claims 15 to 27, characterized in that the ball ( 11 ) in a plane defined by its axis and the axis of the connecting piece (ball joint main axis) has a circumferential outer groove ( 29 ) that the ball seat by a bearing shell ( 11 ) is formed, which is fixed to the inner wall of the ball sleeve ( 35 ) and the ball ( 11 ) is rotatably mounted in the bearing shell ( 31 ) that coaxially to the axis of the ball seat, an anti-rotation ring guided in a groove in the ball seat ( 32 ) is arranged, which is mounted radially on the circumference of the ball ( 11 ), and that the United anti-rotation ring ( 32 ) has two radial, 180 ° offset driving pins ( 37 ), the common axis through the center of the ball ( 11th ) goes, whereby the rotation of the anti-rotation ring ( 32 ) about the axis of the ball seat is coupled to the corresponding rotation of the ball ( 11 ) about this axis and the rotation about the ball main joint axis is limited by an anti-rotation pin ( 33 ) provided in the anti-rotation ring in combination with a stop pin ( 34 ) in the bearing shell ( 31 ). 29. Armsegment nach Anspruch 15, das ein aktiv arretierbares und freigebbares Kugelgelenk bildet, gekennzeichnet durch einen mit einem Festkörpergelenk versehenen Klemmkörper mit Klemm­ backen zum Arretieren/Freigeben einer darin gelagerten Kugel des Kugelgelenks, wobei der Aktuator auf das Festkörpergelenk des Klemmkörpers so einwirkt, daß bei angelegtem Stellsignal die Kugel zwischen den Klemmbacken reibschlüssig geklemmt bzw. die Klemmwirkung des Klemmkörpers aufgehoben wird.29. Arm segment according to claim 15, which is an actively lockable and releasable ball joint forms, characterized by a with a solid body clamp with clamp bake to lock / release a ball stored in it of the ball joint, with the actuator on the solid body joint of the sprag acts so that when the control signal is applied Ball clamped between the jaws or the Clamping effect of the clamping body is canceled. 30. Armsegment nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des aktiv arretierbaren Kugelgelenks der Aktuator auf der der Kugel entgegengesetzten Seite des Festkörpergelenks angreift. 30. arm segment according to claim 29, characterized in that in the case of the actively lockable ball joint, the actuator on the side of the solid-state joint opposite the ball attacks.   31. Armsegment nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator im Falle des aktiv freigebbaren Kugelgelenks kugelseitig des Festkörpergelenks angreift.31. Arm segment according to claim 29, characterized in that the actuator in the case of the actively releasable ball joint attacks on the ball side of the solid-state joint. 32. Armsegment nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptausdehnungsrichtung des Aktuators senkrecht zu einer durch die Längsachse des Klemmkörpers und das Kugelzentrum gehenden Achse steht.32. arm segment according to one of claims 29 to 31, characterized characterized in that the main direction of expansion of the actuator perpendicular to one through the longitudinal axis of the sprag and the ball center going axis stands. 33. Armsegment nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Aktuator entgegengesetzten Seite des Festkörper­ gelenks Federmittel vorgesehen sind, die eine passive Klemmkraft erzeugen.33. arm segment according to claim 31, characterized in that on the opposite side of the solid from the actuator Joint spring means are provided which have a passive clamping force produce. 34. Haltearmsystem insbesondere zum Halten chirurgischer Instrumente am Operationstisch, gekennzeichnet durch die Ver­ wendung eines oder mehrerer Armsegmente gemäß mindestens einem der Ansprüche 15 bis 33.34. Holding arm system especially for holding surgical Instruments at the operating table, characterized by the ver using one or more arm segments according to at least any one of claims 15 to 33. 35. Vorrichtung zur Befestigung eines Haltearmsystemes nach Anspruch 34 bzw. eines Statives zum Halten des Haltearmsystems an einer Tischschiene eines Operationstisches dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Handüberwurfmutter (133) zur gleichzeitigen Befestigung einer Tischbefestigungsvorrichtung (73) als auch des Statives (b) relativ zur Tischbefestigungsvorrichtung (73) vorgese­ hen ist.35. Device for attaching a holding arm system according to claim 34 or a tripod for holding the holding arm system on a table rail of an operating table characterized in that a hand nut ( 133 ) for simultaneous attachment of a table fastening device ( 73 ) and the tripod (b) relative to Table fastening device ( 73 ) is provided. 36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterriegel (137) zum Anpressen der Tischbefestigungsvor­ richtung (73) gegen eine Tischschiene (71) des Operationstisches vorgesehen ist. 36. Apparatus according to claim 35, characterized in that a lower bolt ( 137 ) for pressing the Tischbefestigungsvor direction ( 73 ) against a table rail ( 71 ) of the operating table is provided. 37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Handüberwurfmutter (133) Bohrungen (139) zur Aufnahme einer Verlängerungshülse (140) aufweist.37. Device according to one of claims 35 and 36, characterized in that the hand cap nut ( 133 ) has bores ( 139 ) for receiving an extension sleeve ( 140 ). 38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungshülse (140) eine Ringnut (143) zur Aufnahme eines sterilen Operationsabdecktuches (144) aufweist.38. Apparatus according to claim 37, characterized in that the extension sleeve ( 140 ) has an annular groove ( 143 ) for receiving a sterile surgical drape ( 144 ).
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