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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Leuchtenhalterungen.
Sie findet insbesondere Anwendung in Verbindung mit einem einstellbaren Beleuchtungsaufbau
zur Verwendung beim Betrieb von Theatern, zahntechnischen Einrichtungen
und dergleichen und wird unter besonderer Bezugnahme darauf beschrieben
werden. Es ist aber festzuhalten, dass die Erfindung auch anwendbar
ist auf eine breite Vielfalt von mit Haltern versehenen Beleuchtungsanwendungen.
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Mit
Gelenken versehene Halter werden üblicherweise zum Ausrichten
von Operationsleuchten in Krankenhausoperationssälen, zahntechnischen Einrichtungen
und dergleichen zur Beleuchtung von Behandlungsstellen an Patienten
verwendet. Der Halter wird dazu verwendet, einen oder mehr Leuchtköpfe von
einer Decke oder einem Wandaufbau abzuhängen und er gestattet es dem
Leuchtkopf, in mehreren Freiheitsgraden innerhalb des Operationssaals
an verschiedene Stellen bewegt zu werden. Es wird dabei erwünscht, dass
der Arm des Halters ein Gleichgewicht zu dem zugehörigen Leuchtkopf
bildet, wenn sich der Leuchtkopf in einer beliebigen Position innerhalb
eines Bereichs von Positionen befindet. Von dem Arm wird üblicherweise
eine Feder getragen, um bei der Gleichgewichtsbildung des Armes
von Unterstützung
zu sein. Der Arm neigt aber oftmals über die Zeit dazu, auszuwandern
und der Lichtkopf bewegt sich aus der Position heraus. Darüber hinaus
ist die Feder nicht dazu in der Lage, Kräfteunterschiede vollständig auszugleichen,
die dann auftreten, wenn sich der Arm in unterschiedlichen Winkelausrichtungen
positioniert befindet.
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Ein
Armaufbau mit einem ersten und einem zweiten Armabschnitt mit einem
Gelenk dazwischen zur Positionierung des zweiten Arms in einem Bereich
von Drehausrichtungen relativ zu dem ersten Armabschnitt ist in
dem US-Patent Nr. 4 770 384 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung
umfasst das Gelenk ein Lager, erste und zweite gegenüberliegende Gehäusebauteile,
die eine Bremskraft auf das Lager ausüben und einen Federarmmechanismus,
der mit dem Gelenk in Wirkverbindung steht. Bei der Vorrichtung
nach
US 4 770 384 besitzt
der zweite Armabschnitt die Tendenz, relativ zum ersten Armabschnitt
auszuwandern.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein neues und verbessertes einstellbares
progressives Gelenkbremssystem und ein Verfahren der Verwendung
zur Verfügung,
die die vorstehend beschriebenen und weiteren Nachteile beseitigen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Armaufbau vorgesehen. Der Armaufbau weist einen
ersten Armabschnitt, einen zweiten Armabschnitt und ein Gelenk zum
Positionieren des zweiten Armabschnitts in einem Bereich von Drehausrichtungen
relativ zu dem ersten Armabschnitt auf. Der zweite Armabschnitt
ist mit einem lichtaussendenden Bauteil verbunden. Das Gelenk umfasst
ein Lager, erste und zweite gegenüberliegende Gehäusebauelemente,
die eine erste Bremskraft auf das Lager ausüben und einen Federarmmechanismus,
der mit dem Gelenk funktional verbunden ist. Der Federarm übt eine zweite
Bremskraft auf das Lager aus, die einer Drehung des zweiten Gehäusebauelements
relativ zu dem ersten Gehäusebauelement
entgegenwirkt. Die zweite Bremskraft verändert sich in Relation zu der Drehausrichtung
des zweiten Armabschnitts relativ zu dem ersten Armabschnitt. Die
zweite Bremskraft nimmt zu, wenn eine von dem Federarmmechanismus
erzeugte Kraft, die dazu neigt, den zweiten Armabschnitt in eine
allgemein nach oben gerichtete Richtung zu drehen, zunimmt, um dadurch
die Tendenz des zweiten Armabschnitts zum Auswandern zu verringern.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren des Ausbalanzierens
eines Armabschnitts eines Armaufbaus bereitgestellt. Der Armaufbau
weist ein Gelenk auf mit ersten und zweiten relativ verdrehbaren
Gehäusebauelementen,
die sich durch ein Lager im Abstand zueinander befin den. Der Armabschnitt
ist mit dem zweiten Gehäusebauelement
verbunden. Das Verfahren umfasst das Aufbringen eines Klemmdrucks
zwischen den Gehäusebauelementen
und dem Lager in einer ersten Richtung, um eine gleich bleibende
Bremskraft zu erzeugen, die einer Drehung des zweiten Gehäusebauelements
relativ zu dem ersten Gehäusebauelement
widersteht. Das Verfahren umfasst weiterhin das Aufbringen eines veränderlichen
Klemmdrucks zwischen wenigstens einem der Gehäusebauelemente und dem Lager
in einer Richtung im allgemeinen senkrecht zu der ersten Richtung,
um eine veränderliche
Bremskraft bereitzustellen, die einer Drehung des zweiten Gehäusebauelements
relativ zu dem ersten Gehäusebauelement
entgegenwirkt, wobei sich der veränderliche Klemmdruck entsprechend
den Relativdrehstellungen der ersten und zweiten Gehäusebauelemente verändert.
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Ein
Vorteil wenigstens einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, dass sie es einem Federarm ermöglicht,
in einer definierten Stellung zu verbleiben, sogar wenn sich der
Schwerpunkt einer Leuchte, an der er festgelegt ist, bewegt.
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Ein
weiterer Vorteil wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, dass sie es einem Bremssystem ermöglicht, eingestellt zu werden,
um eine veränderbare
Bremskraft zu erzeugen.
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Ein
weiterer Vorteil wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, dass ein Federarm optimal eingestellt wird durch
eine Kombination aus Federspannung und Bremswirkung, um es dem Federarm
zu ermöglichen,
auf jede Position innerhalb eines Bereichs von Winkelstellungen
eingestellt zu werden.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich dem Fachmann durch
das Studium und die Berücksichtigung
der nachfolgend detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
erschließen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann Form annehmen in Form unterschiedlicher Bauteile
und Anordnungen von Bauteilen und unterschiedlicher Schritte und
Abfolgen von Schritten. Die Zeichnungen dienen nur zu Zwecken der
Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform
und dienen nicht der Beschränkung
der Erfindung.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Beleuchtungssystems nach der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte perspektivische Darstellung
eines Gelenkarmaufbaus des Beleuchtungssystems nach 1;
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3 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des Armaufbaus nach 2;
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4 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gelenks des Armaufbaus
nach 2;
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5 ist
eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung des Gelenks des
Armaufbaus nach 2;
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6 ist
eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung des Gelenks des
Armaufbaus nach 2;
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7 ist
eine weitere Teilexplosionsdarstellung des Gelenks des Armaufbaus
nach 2;
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8 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die Kräfte auf den Lagerring des Gelenks
nach 2 zeigt;
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9 ist
eine schematische Darstellung, die den Bereichung von Positionen
für den
Federarm nach 2 zeigt;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht des Gelenks nach 2 in
einer oberen Stellung; und
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11 ist
eine perspektivische Darstellung des Gelenks nach 2 in
einer unteren Stellung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Bezug
nehmend auf 1 besitzt ein Beleuchtungssystem
mehrere Schwenkarmanordnungen zum Abstützen von Leuchten und anderer
Ausrüstung über einem
Patienten oder einem anderen Ort, der befeuchtet oder untersucht
werden soll. Im Einzelnen weist das Beleuchtungssystem einen ersten
Armaufbau oder Armanordnung 10 auf, einen zweiten Armaufbau 12,
einen dritten Armaufbau 14, einen vierten Armaufbau 16 und
einen fünften
Armaufbau 18, die jeweils zum Abstützen eines Lichtkopfes 20, 22,
eines Bildschirms 24, 26, einer flexiblen Arbeitsleuchte 28 oder
eines anderen Ausrüstungsgegenstandes,
der während
einer zahnärztlichen oder
einer chirurgischen Anwendung benutzt werden soll. Obwohl das Beleuchtungssystem
unter besonderer Bezugnahme auf ein Operationsleuchtensystem beschrieben
wird, wie es in 1 ersichtlich ist, ist es festzuhalten,
dass das System einen einzelnen verschwenkbaren Armaufbau oder mehrere
Anordnungen für
eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen besitzen kann.
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Die
Armanordnungen 10, 12, 14, 16, 18 werden
durch eine mittige Nabe 30 an einem Tragbauteil 32 festgelegt,
wie beispielsweise einer an einer Decke oder einer an einer Wand
montierten Platte. Die Armanordnungen 12, 14, 16 gestatten
es jedem der Lichtköpfe 20, 22 und
einem lichtaussendendem Bauteil (nicht dargestellt) der Arbeitsleuchte 28,
so positioniert zu werden, dass ein gewünschter Grad an Ausleuchtung
an einer zu untersuchenden Person erreicht werden kann. Die Armanordnungen
sind so angelenkt, dass die Ausrüstung
in Position gebracht werden kann. Im Einzelnen besitzen die Armanordnungen
jeweils zwei oder mehr Armabschnitte 34, 36, 38, 40, 42,
die an Gelenken 50, 52 angelenkt sind. Jeder Armaufbau
kann mehr als ein Gelenk besitzen, in Abhängigkeit von der Zahl der Armabschnitte.
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Wie
es anhand von 2–9 ersichtlich ist,
weist wenigstens eines der Gelenke 52 ein Gelenkbremssystem
auf, welches nachfolgend detaillierter beschrieben wird, welches
es einem Federarm 42, an dem es angeordnet ist, gestattet,
in einer definierten Stellung zu verbleiben, sogar wenn der Schwerpunkt
der flexiblen Arbeitsleuchte 28 (1), des
Lichtkopfs 56 (9) oder eines anderen Ausrüstungsgegenstandes,
an dem er sich angeordnet befindet, sich bewegt. Es ist festzuhalten,
dass das gleiche Gelenk und Bremssystem in vorteilhafter Weise an
allen Gelenken zum Einsatz gelangt, obwohl es auch vorgesehen ist,
dass einige der Gelenke 52 in dem Beleuchtungssystem auf
bekannte Weise arbeiten.
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Wie
es anhand von 4 und 5 ersichtlich
ist, besitzt das Gelenk oder besitzen die Gelenke 52, die
von dem Gelenkbremssystem Gebrauch machen, ein Paar von gegenüberliegend
angeordneten Gehäusebauelementen 60, 62 mit
einem ringförmigen
Lager 64, welches zwischen den Gehäusebauelementen angeordnet
ist. Das Lager ist aus einem Polymerwerkstoff, wie beispielsweise
Polyamid oder einem anderen geeigneten Werkstoff gebildet, der eine
Gleitbewegung der benachbarten Gehäusebauelementoberflächen an
dem Lager gestattet. Die Gehäusebauelemente 60, 62 bewegen
sich auf diese Weise relativ zueinander über die Gleiteigenschaften des
Lagers 64.
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Das
Lager 64 ist insbesondere so ausgebildet, sowohl axiale
als auch radiale Kräfte
aufzunehmen. Wie es insbesondere in 8 ersichtlich
ist, besitzt das Lager 64 einen ringförmigen Scheibenabschnitt 66 mit
einander gegenüberliegenden
Flächen 68, 70.
Radiale Flansche 72, 74 verlaufen im allgemeinen
rechtwinklig zu und in entgegengesetzte Richtungen von den Flächen 68, 70 der
Scheibe 66 aus an einem inneren Umfangsrand 75 der
Scheibe, um dem Lager 64 einen insgesamt T-förmigen Querschnitt
zu erteilen. Die Gehäusebauelemente 60, 62 besitzen
jeweils einen hohlgezogenen Abschnitt 76, 78,
wobei jeder hohlgezogene Abschnitt einen hohlen Innenraum 80 und
eine ringförmige
Lagerfläche 82, 84 an
einem offenen Ende 86, 88 davon besitzt. Der Scheibenabschnitt 66 des
Lagers 64 befindet sich zwischen den gegenüberliegenden
ringförmigen Flächen 82, 84 angeordnet,
wobei jeder der radialen Flansche 72, 74 an einer
Stufe oder einem Vorsprung 90, 92 benachbart zum
jeweiligen offenen Ende 86, 88 angeordnet ist.
Die vom Lager 64 erzeugte Reibung dient zum Bremsen, wie
es nachfolgend noch detaillierter erläutert werden wird.
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Wie
es insbesondere anhand von 4–6 ersichtlich
ist, werden die Gehäusebauelemente 60, 62 von
einem Klemmaufbau 96 aneinandergeklemmt. Insbesondere werden
die Gehäusebauelemente 60, 62 über einen
querverlaufenden Achszapfen oder einen Gelenkstift 98,
der sich zwischen ihnen erstreckt, lösbar verbunden. Der Achszapfen 98 kann über eine
mittige Öffnung 100 in
dem hohlgezogenen Abschnitt 78 des Gehäusebauelements 62 aufgenommen
werden. Ein Kopf 102 des Achszapfens befindet sich an einer
Scheibe 104 in einer Ausnehmung 106 um die Öffnung 100 herum
angeordnet. Ein Schaft 108 des Achszapfens durchsetzt die Öffnung 100 und
eine entsprechende mittige Öffnung 110 in dem
hohlgezogenen Abschnitt 76 des Gehäusebauelements 60.
Ein distales Ende 112 des Achsenschaftes 108 ist
an dem Gehäusebauelement 76 über eine
Paßfeder 114 festgelegt.
Die Paßfeder verhindert
eine Relativdrehung zwischen dem Gehäusebauelement 60 und
dem Achsenschaft 108.
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Wie
es anhand von 5 und 7 ersichtlich
ist, werden die Gehäusebauelemente 60, 62 an dem
Achszapfen 98 durch ein Klemmbauteil 120 der Klemmanordnung 96 aneinander
geklemmt. Die dargestellte Klemmeinrichtung 120 umfasst
einen Klemmanordnungshalter 122, eine Schraubenabstützung 124 und
eine Einrichtung zur veränderlichen
Einstellung des Klemmdrucks, wie beispielsweise eine Bremsschraube 126.
Der Halter 122 und die Schraubenabstützung 124 werden in
einer Vertiefung 125 um die Öffnung 110 herum aufgenommen
und mittels eines Stiftes 128 an dem Gehäusebauelement 60 festgelegt.
Die Bremsschraube 126 besitzt einen Gewindeschaft, der
in einer zugehörigen
Gewindebohrung 129 an dem distalen Ende des Achszapfens 98 aufgenommen
wird. Der Schaft der Bremsschraube durchsetzt zunächst mittige Öffnungen
in dem Klemmanordnungshalter 122 und in der Schraubenabstützung 124.
Eine Drehung der Bremsschraube 126 im Uhrzeigersinn zieht
den Achsenschaft in die Richtung des Pfeiles A (5),
um die Gehäusebauelemente 60, 62 an
dem Lager 64 in Klemmung zu bringen.
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Die
Bremsschraube 126 wird eingestellt (eingeschraubt oder
herausgeschraubt), bis die Gehäusebauelemente 60, 62 in
einem bestimmten Grad an Spannung geklemmt sind, wie es nachfolgend
noch detaillierter erläutert
werden wird, unter der die Gehäusebauelemente
relativ zueinander verdreht werden können, wenn eine ausreichende
Drehkraft aufgebracht wird. Das Klemmen der Gehäusebauelemente an dem Lager
sorgt für
eine lineare Bremskraft, die mittels der Bremsschraube einstellbar
ist. Wenn die Einstellung einmal vollzogen worden ist, wird die
Bremsschraube 126 relativ zu dem Gehäusebauelement 60 durch
eine Bremsscheibe 130, die von einer Abdeckung 132 und
Schrauben 134 an dem Halter 122 und dem Gehäusebauelement 60 geklemmt
sind, in Position gehalten. Wie es am besten in 7 dargestellt
ist, besitzt die Bremsscheibe 130 eine mittige Öffnung 136,
die von ausreichendem Durchmesser ist, einen Kopf 138 der
Bremsschraube 126 aufzunehmen. Zwei Passformschlitze 140 erstrecken
sich von gegenüberliegenden
Seiten der Öffnung
radial weg und sind zur Aufnahme von zugehörigen seitlichen Vorsprüngen 142 ausgebildet,
die an dem Brems schraubenkopf ausgebildet sind (beispielsweise durch
einen Stift, der den Kopf durchsetzt). Die Schlitze 140 verhindern,
dass sich die Bremsschraube relativ zu der Scheibe 130 dreht,
die am Gehäusebauteil 60 fixiert
gehalten wird, wie es vorstehend erläutert wurde. Die Scheibe 130 hält so die
Position der Bremsschraube aufrecht und verhindert eine unbeabsichtigte
Drehung der Schraube während
der Betätigung
des Gelenks.
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Während der
Achszapfen 98 als an das Gehäusebauelement 60 geklemmt
dargestellt ist, ist es auch vorgesehen, dass der Achszapfen alternativ
an dem zweiten Gehäusebauelement 62 festgeklemmt wird
und das erste Gehäusebauelement
um den Achszapfen drehbar ausgebildet ist. So könnte beispielsweise der Achszapfen
die Gehäusebauelemente
in eine zur in 4 und 5 gezeigten
Richtung entgegengesetzten Richtung durchsetzen und der Klemmmechanismus
am Gehäusebauelement 62 festgelegt
werden.
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Wie
es in 4 ersichtlich ist, besitzen die Gehäusebauelemente 60, 62 jeweils
einen hohlen Rohrabschnitt 150, 152. Die Rohrabschnitte 150, 152 erstrecken
sich von den hohlgezogenen Abschnitten 76 beziehungsweise 78 und
proximale Enden der Innenbohrungen 154 davon erstrecken
sich in die hohlen Innenseiten der hohlgezogenen Abschnitte. Die Rohrabschnitte 150, 152 werden
verschraubt, über Bolzen,
verschweißt
oder anderweitig mit ihren distalen Enden mit zugehörigen hohlen
Armabschnitten 40, 42 verbunden. Nach einer Ausführungsform
ist der Rohrabschnitt 150 lösbar mit dem Armabschnitt 40 verbunden,
um es dem Gelenk 52 und dem Federarm 42 zu gestatten,
gegen unterschiedliche Gelenk- und Federarmanordnungen ausgetauscht
zu werden, wenn dies gewünscht
ist. So kann beispielsweise die Arbeitsleuchte 28 auf diese
Weise gegen einen Lichtkopf 20, 22 ausgetauscht
werden.
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Wie
es anhand von 5 und 6 ersichtlich
ist, dienen die Rohrabschnitte 150, 152 dem Gelenk 52 als
Einlass beziehungsweise Auslass für eine Kabelhülle 156.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform
trägt die
Kabelhülle 156 in
sich ein faseroptisches Kabel (nicht dargestellt), welches Licht
von einer Lichtquelle 158 (1) an die
Spitze der Handarbeitsleuchte 28 leitet. Die Kabelhülle 156 (oder
Verbindungsabschnitte davon) erstreckt sich auf diese Weise von
der Quelle 158, die eine Glühlampe aufweisen kann, durch
die Nabe 30 und in den Armabschnitt 40 hinein über einen
geeigneten Nabenverbinder, wie beispielsweise einen Verbinder 164,
der relativ zur Nabe 30 verschwenkbar ist. Die Hülle 156 und
das faseroptische Kabel in ihr werden von dem Armabschnitt 40 zu
dem Federarm 42 über das
Gelenk 52 und dann zu der distalen Spitze der flexiblen
Arbeitsleuchte 28 geführt.
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Alternativ
kann, wie es in 9 dargestellt ist, die Kabelhülle durch
den Federarm 42 geführt werden
und das faseroptische Kabel führt
Licht zu einem Lichtauslass 160, der innerhalb des Lichtkopfes 54 angeordnet
ist. Der Lichtkopf ist an einem distalen Ende des Federarms 42 über ein
Joch 162 befestigt. Die Kabelhülle 156 durchsetzt
das Joch zu einem Verbinder 166 hin, der eine lösbare Verbindung
zwischen dem Lichtkopf und dem Joch 162 bereitstellt.
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Alternativ
oder zusätzlich
trägt die
Kabelhülle 156 eine
elektrische Leitung, um Strom an eine in dem Lichtkopf angeordnete übliche Lampe
zu führen oder
an Funktionselemente des Lichtkopfes, wie beispielsweise fokussierende
Linsensysteme und dergleichen. Wenn der Federarm 42 mit
einem Bildschirm verbunden ist, wie beispielsweise einem Bildschirm 24,
dann führt
die Kabelhülle
audiovisuelle Input- und Output-Verbindungskabel. Nach einer weiteren
Ausführungsform
werden die Leitung und/oder das faseroptische Kabel getrennt von
dem Armaufbau geführt
oder zwischen Armabschnitten außerhalb
des Gelenks geführt.
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Wie
es in 2 und 3 ersichtlich ist, besitzt der
Federarm 42 ein Zwischenstück 168 und erste und
zweite rohrförmige
Hülsenabschnitte 170, 172.
Die Hülsenabschnitte
sind verschieblich miteinander verbunden. Der Hülsenabschnitt 170 ist
an dem Rohrabschnitt 152 des Gehäusebauelements 62 über das
dazwischen angeordnete Zwischenstück 168 befestigt.
Der Hülsenabschnitt 170 nimmt
sowohl die Kabelhülle 156 als
auch einen Federarmmechanismus 174 innen auf. Der zweite
Hülsenabschnitt 162 ist
teleskopartig in einem Ende des ersten Hülsenabschnitts 170 angeordnet,
um einen verlängerbaren
Arm 42 zu schaffen.
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Wie
es anhand von 4 ersichtlich ist, besitzt der
Federarmmechanismus 174 eine Einstellmutter 178 mit
einem Innengewinde, die an einem Ende einer mit einem entsprechenden
Außengewinde
versehenen hohlen Stange 180 angeordnet ist. Die Stange
bildet eine Innenbohrung aus, die zur Aufnahme der Kabelhülle 156 durch
sie hindurch ausgebildet ist. Ein Kraftaufbringungsmittel, wie beispielsweise
eine Schraubenfeder 182 ist um die Stange 180 herum
angeordnet und erstreckt sich zwischen der Einstellmutter und einem
Kraftübertragungsbauteil 184,
welches in vorteilhafter Weise als eine Scheibe ausgebildet ist.
Die Scheibe 184 ist um das andere Ende der Stange 182 herum
aufgenommen. Die Scheibe 184 sitzt an einem inneren Vorsprung (nicht
dargestellt) innerhalb des Zwischenstücks 168, das die axiale
Bewegung der Scheibe in die Richtung des Gelenks beschränkt. Die
Feder wird zwischen der Einstellmutter 178 und der Scheibe 184 unter Spannung
gehalten, die die Scheibe gegen den inneren Vorsprung in die Richtung
des Pfeiles B (5) beaufschlägt. Durch Drehung der Einstellmutter 178 in
eine Richtung nimmt die effektive Länge der Stange 180 zu,
um auf diese Weise die Vorspannung in der Feder 182 entsprechend
zu verringern. Durch Drehung der Einstellmutter 178 in
eine entgegengesetzte Richtung nimmt die effektive Stangenlänge ab, um
auf diese Weise die Vorspannung in der Feder entsprechend zu erhöhen. Die
Feder 182 neigt dazu, diese Vorspannung durch Ziehen an
einer Verbindung 186 und durch stärkeres Beaufschlagen der Scheibe 184 gegen
den inneren Vorsprung auszugleichen. Das Rohr 172 besitzt
vorzugsweise ein Fenster (nicht dargestellt), um zu der Einstellmutter Zugang
zu gewähren,
um Einstellungen unter Verwendung einer geraden Stange oder dergleichen
zu ermöglichen.
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Die
Stange 180 wird von der gelenkigen Verbindung 186 verschwenkbar
an einem Block 188 (6) festgelegt.
Der Block ist an dem Gehäusebauelement 60 innerhalb
des Innenraums 80 starr angeordnet. Eine Bohrung 190 innerhalb
des Blocks 188 (4) nimmt den Achszapfen beziehungsweise
den Stift 98 in durchsetzender Weise auf. Im Einzelnen
ist die verschwenkbare Verbindung 186 mit dem Block durch
einen Drehstift oder Bolzen 192 an einem Punkt verbunden,
der von dem Stift radial beabstandet ist derart, dass eine Drehung
des Gehäusebauelements 62 und
des Federarms 42 in eine Richtung (im Uhrzeigersinn) eine
Druckkraft an der Feder 182 erhöht, während eine Drehung in die entgegengesetzte
Richtung (gegen den Uhrzeigersinn) die Druckkraft in der Feder verringert.
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Wie
es am besten in 4 ersichtlich ist, weist die
gelenkige Verbindung einen ersten Verbindungsabschnitt 194 auf
mit einem Paar paralleler, beabstandeter Arme. Die Arme 194A, 194B sind
benachbart zueinander an einem Ende der Stange 180 verbunden
und an dem anderen Ende mit einem zweiten Verbindungsabschnitt 196,
und zwar über
einen Drehzapfen 198. Ein Verdrehen der beiden Abschnitte 194, 196 gestattet
es dem Bolzen 192, sich von der Achse der Stange 180 wegzubewegen,
wenn sich der Block 188 um den Achszapfen 98 dreht.
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Der
Federarmmechanismus 174 erstreckt sich innerhalb des Hülsenabschnitts 170 und
Schulterabschnitts 168 und wird in den Rohrabschnitt 152 des
Gehäusebauelements 62 geführt. Die
Umhüllung 154 des
faseroptischen Kabels wird durch das Gelenk 52 hindurch
geführt,
indem es als erstes darin eingesetzt wird und dann durch den Federarmmechanismus 174 hindurch
geleitet wird. Eine Kabelführung 200,
die zwischen den Armen der Verbindung 186 angeordnet ist,
ist dafür
vorgesehen, sicherzustellen, dass das Kabel 18 automatisch
durch den Federarmmechanismus 174 hindurch und entlang der
Kabelführung
zu einem Rohrabschnitt 150 des Gehäusebauelements 60 geleitet
wird.
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Wie
es anhand von 4, 5 und 6 ersichtlich
ist, erstreckt sich ein Stift 202 von dem Block 188 an
einem Punkt radial beabstandet von der Bohrung 190 und
dem Bolzen 192 weg. Der Stift gleitet entlang eines gekrümmten Schlitzes 204 (5), der
in dem hohlgezogenen Abschnitt 78 des Gehäusebauelements 62 ausgebildet
ist und zwar benachbart zum offenen Ende. Der Schlitz beschränkt den Drehweg
des Gehäusebauelements 60 relativ
zum Gehäusebauelement 62.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform
gestatten der Stift 202 und Schlitz 204 ein Maximum
von etwa 100º der
Gehäusebauelementrelativdrehung.
So ist beispielsweise, wie es in 9, 10 und 11 dargestellt
ist, wenn der rohrförmige
Abschnitt 150 des Gehäusebauelements 60 in
einer vertikalen Orientierung ausgerichtet ist, das Gehäusebauelement 62 drehbar
derart, dass der Federarm 42 in einer ersten Ausrichtung
U (10) positionierbar ist, die etwa 15º oberhalb
der Horizontalen liegt und kann dann über 100º zu einer zweiten Ausrichtung
D hin (11) verdreht werden, die etwa 85º unterhalb
der Horizontalen liegt, das heißt,
nahezu kollinear mit dem Rohrabschnitt 150. Der Arm 42 kann
in gewünschter
Weise in jeder radialen Stellung zwischen diesen beiden Ausrichtungen
U, D positioniert werden.
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Die
innerhalb der Feder 182 erzeugten Druckkräfte verändern sich
auf der Basis des Winkels des Federarms 42 relativ zum
oberen Arm 40. Wenn sich der Federarm in einer Position
U (10) befindet, befindet sich die Druckkraft in
der Feder, die auf die Stange 180 so wirkt, sie von dem
Gelenk 52 wegzuziehen, in einem Minimum. Wenn der Federarm 42 zu
einer Position D (11) hin ge dreht wird, nimmt die
Federkraft zu. Diese Federkraft wirkt so, dass sie versucht, den
Arm 42 in Richtung nach oben zu beaufschlagen zu einer
Position U hin. Die ansteigende Federkraft neigt auch dazu, den
hohlgezogenen Abschnitt 78 des Gehäuses 62 relativ zum
hohlgezogenen Abschnitt 76 des Gehäuses 60 zu ziehen
und zwar in einer Richtung B entlang der Achse des Federarms 42,
wie es in 5 und 8 dargestellt
ist. Im Einzelnen wird die Scheibe 184 von der Feder 180 stärker gegen
den inneren Vorsprung des Zwischenstücks 168 gedrückt und
zwar mit einer ausreichenden Kraft, um das Zwischenstück und das
gesamte Gehäusebauelement 62 um
einen kleinen Weg in die durch den Pfeil B (das heißt in eine
Richtung im allgemeinen rechtwinklig zum Achszapfen 98 und
der in die Richtung des Pfeiles A durch das Zusammenklemmen der
Gehäusebauelemente
aufgebrachten Kraft) zu drücken.
Dies erzeugt radiale Kräfte
F1 zwischen den hohlgezogenen Abschnitten 76, 78 und den
radialen Flanschen 72, 74. Abhängig von der Relativwinkelstellung
des Gehäusebauelements 62 zum Gehäusebauelement 60 verändert sich
die von dem Federarm 42 auf den Lagerring 64 ausgeübte Radialkraft.
Eine maximale Radialkraftkomponente auf das Lager 64 wird
mit einer Maximalstellung von 85º unterhalb
der Horizontalen erreicht. Infolge dessen wird eine progressiv ansteigende
Bremskraftkomponente F1 erzeugt, wenn sich
der Federarm von der Minimalposition U zu der Maximalposition D
bewegt. Die Kraft wird zwischen Seitenwänden 206 der Stufen 90, 92 und
der benachbarten Flächen
der radialen Flansche 72, 74 des Lagers erzeugt.
Diese Bremskraft neigt dazu, die Gehäusebauelemente stärker gegeneinander
zu verklemmen, um so der Tendenz des Federarms, sich aufgrund des
ansteigenden Federdrucks anzuheben, entgegen zu wirken. Die Reibkraft
gleicht die Kraft der zusammengedrückten Feder im Wesentlichen
aus, um dadurch den Arm an Ort und Stelle zu halten.
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Die Öffnung 100 in
dem Gehäusebauelement 62 ist
ausreichend groß oder
weist in eine Richtung parallel zu dem Pfeil B eine lang gestreckte Form
auf derart, dass sie einen kleinen Betrag an Relativbewegung zwischen
dem Gehäusebauelement 62 und
dem Achszapfen 98 und dem Gehäusebauelement 60 in
der Richtung des Pfeiles B gestattet.
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Zusätzlich wird
durch das Aneinanderklemmen der beiden Gehäusebauelemente 60, 62 mit
der Bremsschraube 126 eine lineare Bremskraft F2 auf den Scheibenabschnitt 66 des
Lagerrings 64 in die Richtung des Pfeiles A erzeugt, das
heißt, die
lineare Bremsleistung hängt
nicht von einer Position des Federarms 42 ab, sondern hängt nur
von dem Grad des Anzugmoments der Bremsschraube 126 ab.
Wenn sich daher der Federarm 42 in seiner niedrigsten Stellung
befindet und die Feder 182 dazu neigt, den Arm zu einer
horizontalen Position hin zurückzudrehen,
widersteht die vergrößerte Bremskraft
F1, die zwischen dem Lager 64 und
den Gehäusebauteilen 60, 62 erzeugt
wird und die in die Richtung des Pfeiles B wirkt, dieser Tendenz
und der Federarm verbleibt in seiner unteren Position festgelegt.
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Das
Gelenk 52 kann auf unterschiedliche Lastbereiche eingestellt
werden durch Verändern
der Spannung der Feder 182 über die Einstellmutter 178. Alternativ
oder zusätzlich
kann das Gelenk auch auf unterschiedliche Lastbereiche eingestellt
werden durch Verändern
des Abstands zwischen dem Bolzen 192 und dem Achszapfen 98.
Genauer gesagt, wird der Bolzen näher zu oder weiter weg von
dem Achszapfen in einem Schlitz (nicht dargestellt) bewegt, der
in dem Block ausgebildet ist.
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Wie
es in 9 und 10 dargestellt ist, besitzt
der Federarm 42 in der Position U, 15º oberhalb der Horizontalen,
die niedrigste von der Feder generierte Klemmkraft, was in der niedrigsten
radialen Bremskraft resultiert. In der Position von 85º (11)
unterhalt der Horizontalen, besitzt der Federarm die höchste, von
der Feder erzeugte Klemmkraft, was die größte radiale Bremskraft erzeugt.
Zwischen diesen beiden Positionen wird eine sich progressiv verändernde
Bremskraftkomponente erzeugt.
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Das
einstellbare progressive Gelenkbremssystem gestattet es daher dem
Federarm 42, in Position zu verbleiben, ohne „auszuwandern", wenn sich der Schwerpunkt
der Arbeitsleuchte 28 oder des Lichtkopfes 56 bewegt.
Der Federarm 42 wird während
der Montage durch eine Einstellung des Drucks in der Feder 182 ausbalanciert
und auch durch Einstellen des Bremsmechanismus. Auf diese Weise wird
der Federarm eingestellt durch eine Kombination aus Federspannung
und Bremswirkung, das heißt der
Federarm kann auf jede Stellung eingestellt werden und verbleibt
an Ort und Stelle.
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Wenn
sich der Schwerpunkt der Leuchte bewegt, beispielsweise durch eine
flexible Lageveränderung
der flexiblen Arbeitsleuchte 28 oder durch ein Neigen des
Lichtkopfes 56 relativ zum Joch 162, wird ein
Ausbalancieren des Federarms durch die Feder und auch durch den
linearen Bremsmechanismus bewerkstelligt. Der lineare Bremsmechanismus
wird in der notwendigen Weise eingestellt (beispielsweise, wenn
der Lichtkopf gegen einen anderen von unterschiedlicher Größe und Gewicht
ersetzt wird) und erzeugt eine sich verändernde Bremskraft, in Abhängigkeit
von dem Grad der Einstellung der Bremsschraube. Wenn der Federarm
in einem vertikalen Drehbereich von 100 (das heißt zwischen etwa +15º oberhalb
der Horizontalen und etwa –85º unterhalb), benutzt
wird, dann bewegen sich der Federarm und die Leuchte zusätzlich.
Der Arm verbleibt stabil sogar mit einem Lastmoment von 0 Nm oder
einem negativen Moment. Auf diese Weise wird der Federarm in optimaler
Weise eingestellt durch eine Kombination der Federspannung und Bremswirkung
(das heißt, der
Federarm kann in jeder Position eingestellt werden und verbleibt
an Ort und Stelle). Wenn das Gelenk in einer vertikalen Ebene stationär verbleibt,
wird die statische Reibung in dem Lagerbremssystem auch zur Sicherung
der Position verwendet. Auf diese Weise wirkt der Bremsmechanismus
auf das System so, eine lineare Bremskraft und eine progressiv ansteigende
radiale Bremskraft bereitzustellen, und zwar in Abhängigkeit
von der Position des Federarms und der Vertikalebene.