DE3639696A1 - Knochenbohrmaschine - Google Patents
KnochenbohrmaschineInfo
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- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/02—Driving main working members
- B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
- B23Q5/12—Mechanical drives with means for varying the speed ratio
- B23Q5/14—Mechanical drives with means for varying the speed ratio step-by-step
- B23Q5/142—Mechanical drives with means for varying the speed ratio step-by-step mechanically-operated
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Description
Die Erfindung betrifft eine Knochenbohrmaschine mit einer
im Bohrmaschinengehäuse durch einen Elektromotor drehbaren
Abtriebswelle, die ein Spannelement für ein Bohrwerkzeug
antreibt.
Bei einer bekannten chirurgischen Handbohrmaschine (DE-OS
33 17 398) steht der Antriebsmotor über ein Kegelräderpaar
permanent mit einer ein Spannfutter aufweisenden Abtriebs
welle in Verbindung. Drehzahländerungen der Abtriebswelle
erfolgen bei dieser Knochenbohrmaschine durch Veränderung
des Widerstandswertes eines den Stromkreis des Antriebs
motors beeinflußenden Potentiometers. Diese über den ge
samten Drehzahlbereich sich erstreckende Regelung der Mo
tordrehzahl führt jedoch zu ungünstigen Drehmomentbeein
flussungen. Weiter können sich stoßartige Drehmomentände
rungen über die Kegelräder direkt auf die Abtriebswelle
und das Spannfutter übertragen, was die auf chirurgischem
Gebiet empfindlichen Bohrvorgänge negativ belastet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei Knochenbohrmaschinen die
Abtriebswelle stoßfrei und umschaltbar auszubilden und be
liebig Bohrwerkzeuge und längenorientiertes Material zu
fassen.
Der Erfindung gemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Motorwelle durch ein flexibles Kraftübertragungsglied
mit der Abtriebswelle in Verbindung steht und daß die Ab
triebswelle über mindestens ein umschaltbares Plane
tenradgetriebe einen das Spannelement aufnehmenden Wel
lenstumpf dreht. Nach bevorzugter Ausführung sind zwi
schen der Abtriebswelle und dem Wellenstumpf zwei Plane
tenradgetriebe hintereinander angeordnet, die ein ge
meinsames Sonnenrad und im axialen Abstand voneinander
zwei unabhängige drehbewegliche Trägerscheiben für die
Planetenräder der beiden Planetenradgetriebe aufweisen
und die Planetenräder des ersten Planetenradgetriebes
mit einer auf der Abtriebswelle ausgebildeten Zahnung
und die Planetenräder des zweiten Planetenradgetriebes
mit einer an der Trägerscheibe für die Planetenräder des
ersten Planetenradgetriebes ausgebildeten Zahnung in Ein
griff stehen, während die Trägerscheibe der Planetenräder
des zweiten Planetenradgetriebes mit dem Wellenstumpf
drehfest verbunden ist. Auf diese Weise ist erreicht, daß
störende Stoßbelastungen zwischen Antriebsmotor und Ab
triebswelle vermieden sind und durch die mechanischen
Umschaltungen Drehzahländerungen unter Beibehaltung der
Motordrehzahl und des Drehmoments vornehmbar sind.
Dabei führt das flexible Kraftübertragungsglied, z. B.
ein Zahnriemen, zu einer ersten Getriebestufe, die spiel
frei ist und zu einem weichen Anlaufen des Spannelements
beiträgt. Außerdem sind Toleranzprobleme hinsichtlich des
Abstandes von Motorwelle und Abtriebswelle bzw. der Achsen
lagen beseitigt und eine Getriebestufe mit geringen Lauf
geräuschen geschaffen. Als flexibles Kraftübertragungs
glied kann z. B. ein Riementrieb Anwendung finden, der
zweckmäßig über Ritzel der Motorwelle und Antriebswelle
mit profilierten Umfangsflächen geführt ist. Auch kann
das Kraftübertragungsglied selbst ritzelseitig Profi
lierungen tragen. Es versteht sich, daß elektrische Drehzahl
regelungen für den Antriebsmotor beibehaltbar sind, die
nunmehr durch Drehzahlveränderungen vermittels Umschaltun
gen der Planetenradgetriebe überlagerbar sind.
In Ausgestaltung der Bohrmaschine ist vorgesehen, das
Sonnenrad durch eine schaltbare Kuppelscheibe mit der
Abtriebswelle kraft-, form- oder reibschlüssig zu ver
binden. Zweckmäßig ist die Kuppelscheibe zwischen zwei
Stellungen axial frei verschieblich und frei drehbar auf
der Abtriebswelle angeordnet und auf mit dem Sonnenrad
fest verbundenen Führungsstiften gegenüber dem Sonnenrad
unverdrehbar gelagert und die Kuppelscheibe in der einen
Stellung an einer mit der Abtriebswelle drehfest verbun
denen Nockenscheibe anlegbar und in der anderen Stellung
an gehäusefeste Nocken fixierbar. Zu Umschaltungen bedarf
es somit lediglich einer einfachen Verschiebebewegung der
Kuppelscheibe. Diese axialen Verschiebebewegungen lassen
sich, z. B. mittels eines Exzentertriebes erreichen, der
bevorzugt durch ein aus dem Bohrmaschinengehäuse heraus
ragendes Betätigungsglied manuell drehbar ist. Die Betä
tigung der Kuppelscheibe zu Umschaltungen kann auch ander
weitig, z. B. über ein Hebelgetriebe erfolgen.
In Ausbildung der Knochenbohrmaschine ist vorgesehen, die
Abtriebswelle und den Wellenstumpf als Hohlwellen auszu
bilden und in der Abtriebswelle ein mit dem Wellenstumpf
verbundenes Führungsrohr anzuordnen. Auf diese Weise er
hält die Abtriebswelle ein relativ großes Biegemoment und
über die Mittelöffnung des Führungsrohres ist die Durch
leitung von längenorientiertem Material, wie Bohr
drähten, Lichtleitfasern für Endoskope störungsfrei
und schonend möglich.
Es entspricht der Erfindung, die Bohrdrähte entweder ma
nuell vorzuschieben oder maschinell, insbesondere von der
Drehrichtung abhängig selbsttätig vorzuschieben oder zurückzuholen.
Selbsttätige Verschiebungen der Bohrdrähte sind durch ein motorisch
drehbares Klemmrollengesperre bewirkbar.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in
der Zeichnung verdeutlicht. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt einer Knochenbohrmaschine und
Fig. 2 eine erste Getriebestufe, perspektivisch.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Knochenbohrmaschinengehäuse be
zeichnet, das durch zusammengefügte Gehäusehälften gebil
det ist. Das Gehäuse 1 nimmt einen Elektromotor 2 auf,
der durch elektrische Schaltelemente (nicht gezeigt) an
eine Stromquelle (nicht gezeigt) anlegbar bzw. in Dreh
zahlen regelbar ist. Die Welle 3 des Elektromotors 2 trägt
ein Ritzel 4, das über einen Riemen 5 mit einem auf einer
im Maschinengehäuse 1 gelagerten Abtriebswelle 6 fest an
geordneten Getrieberad 7 in Verbindung steht. Die Abtriebs
welle 6 ist achsparallel zur Welle 3 ausgebildet und beim
Ausführungsbeispiel als Hohlwelle ausgeführt. An ihrem dem
Getrieberad 7 abgewandten Ende trägt die Abtriebswelle 6
eine Zahnung 8, die mit Planetenrädern 9 eines ersten Pla
netenradgetriebes 10 kämmen. Die Planetenräder 9 sind an
einer frei drehbaren Trägerscheibe 11 angeordnet. Die Trä
gerscheibe 11 kämmt mit einer Zahnung 12 mit weiteren Pla
netenrädern 13 eines zweiten Planetenradgetriebes 14,
die durch eine Trägerscheibe 15 getragen sind. Plane
tenräder 9, 13 und Trägerscheiben 11, 15 sind durch ein
gemeinsames Sonnenrad 16 umfaßt, das mit den Planetenrä
dern 9, 13 der beiden Planetenradgetriebe 10 und 14 gleich
zeitig in Eingriff steht. Das Sonnenrad 16 steht über Füh
rungsstifte 17 mit einer Kuppelscheibe 18 in Verbindung,
die zur Abtriebswelle frei drehbar und auf dieser frei
verschiebbar ist. Die Kuppelscheibe 18 ist durch einen Ex
zentertrieb 19 auf der Abtriebswelle 6 und auf den Füh
rungsstiften 17 zwischen zwei Kuppelstellungen verschieb
lich und vermittels Nocken 20 in der einen Kuppelstellung
mit einer auf der Abtriebswelle 6 fest angeordneten Nocken
scheibe 21 kuppelbar und in der anderen Kuppelstellung über
Nocken 22 mit maschinengehäusefesten Nocken 23 in Ein
griff bringbar.
Mit der Trägerscheibe 15 steht ein Wellenstumpf in Verbin
dung, der im Maschinengehäuse 1 durch Kugellager 25 od.
dgl. gestützt und vermittels einer Dichtung 26 dicht ge
führt ist. Der Wellenstumpf 24 dient als Träger eines Spann
futters 27 für die Fixierung eines Bohrwerkzeugs. Die Ab
triebswelle 6 nimmt in der Mittelöffnung ein Führungsrohr
28 auf, das sich bis zum Wellenstumpf 24 erstreckt. Das
Führungsrohr 28 ermöglicht die Aufnahme und Durchführung
von längenorientierten Materialien durch die Abtriebswel
le 6 zum Spannfutter 27 bzw. Spannzange der Spannkonus.
In der in Fig. 1 gezeigten Stellung dreht der Elektromo
tor 2 über das Ritzel 4, den Riemen 5 und das Getrieberad
7 die Abtriebswelle 6. Ist die Kuppelscheibe 18 durch Be
tätigen des Exzentertriebs 19 mit ihren Nocken 20 an
die Nocken 21′ der Nockenscheibe 21 angelegt, so nimmt
bei den Umläufen der Abtriebswelle 6 die Nockenscheibe 21
die Kuppelscheibe 18 mit und durch diese wird über die
Führungsstifte 17 das Sonnenrad 16 gedreht. Durch das Son
nenrad 16 werden die Planetenräder 9, 13 und die Träger
scheiben 11, 15 und weiter der Wellenstumpf im Verhältnis
1:1 zur Abtriebswelle mitgenommen.
Durch Verschieben der Kuppelscheibe 18 mittels des Ex
zentertriebs 19 bis zur Anlage der Nocken 22 an die ge
häusefesten Nocken 23 ist die Kuppelscheibe 18 fixiert
und über die Führungsstifte das Sonnenrad 16 unverdreh
bar gehalten. Über die Zahnung 8, die Planetenräder 9
und Trägerscheibe 11, der Zahnung 12, den Planetenrädern
13 und der Trägerscheibe 15 wird auf den Wellenstumpf 24
ein Drehmoment mit Drehzahluntersetzung ausgeübt. Es ver
steht sich, daß die beiden Planetenradgetriebe 10, 14
aus einem beliebigen Werkstoff, z. B. einem metallischen
Werkstoff oder einem Kunststoff gebildet sein können.
Durch entsprechende Bemessung der Planetenradgetriebe
sind vorbestimmte Untersetzungen erzielbar.
Die Knochenbohrmaschine weist somit eine erste flexible
Getriebestufe und eine mechanisch wirkende zweite Getrie
bestufe auf, wobei die erste Getriebestufe zu einem wei
chen und schlupffreien Anlaufen ohne Toleranzprobleme
führt. Mit 29 ist ein maschinengehäusefestes Rollenlager
für das Sonnenrad 16 bezeichnet.
Claims (9)
1. Knochenbohrmaschine mit einer im Bohrmaschinengehäuse
durch einen Elektromotor drehbaren Abtriebswelle, die ein
Spannelement für ein Bohrwerkzeug antreibt, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Motorwelle (3) durch ein flexibles
Kraftübertragungsglied (5) mit der Abtriebswelle (6) in
Verbindung steht und daß die Abtriebswelle (6) über min
destens ein umschaltbares Planetenradgetriebe einen das
Spannelement aufnehmenden Wellenstumpf (24) dreht.
2. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen der Abtriebswelle (6) und dem
Wellenstumpf (24) zwei Planetenradgetriebe (10, 14) hin
tereinander angeordnet sind, die ein gemeinsames Sonnen
rad (16) und im axialen Abstand zwei unabhängige drehbe
wegliche Trägerscheiben (11, 15) für die Planetenräder
(9, 13) der beiden Planetenradgetriebe (10, 14) aufwei
sen und daß die Planetenräder (9) des ersten Planetenrad
getriebes (10) mit einer auf der Abtriebswelle (6) ausge
bildeten Zahnung (8) und die Planetenräder (13) des
zweiten Planetenradgetriebes (14) mit einer an der Träger
scheibe (15) für die Planetenräder (9 ) des ersten Pla
netenradgetriebes (10) ausgebildeten Zahnung (12) kämmen
und daß die Trägerscheibe (15) der Planetenräder (13) des
zweiten Planetenradgetriebes (14) mit dem Wellenstumpf (24)
drehfest verbunden ist.
3. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Sonnenrad (16) vermittels einer schalt
baren Kuppelscheibe (18) mit der Abtriebswelle (6) kraft-,
form- oder reibschlüssig verbindbar ist.
4. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die schaltbare Kuppelscheibe (18) zwi
schen zwei Stellungen axial frei verschieblich und frei
drehbar auf der Abtriebswelle (6) angeordnet und auf mit
dem Sonnenrad (16) fest verbundenen Führungsstiften (17)
gegenüber dem Sonnenrad (16) unverdrehbar gelagert ist und
daß die Kuppelscheibe (18) in der einen Stellung an eine
mit der Abtriebswelle (6) drehfest verbundenen Nockenschei
be (21) anlegbar und in der anderen Stellung an gehäuse
feste Nocken (23) fixierbar ist.
5. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 2, 3 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kuppelscheibe (18) mittels eines
Exzentertriebes (19) auf der Abtriebswelle (6) und den Füh
rungsstiften (17) verschiebbar ist und daß der Exzenter
trieb (19) durch ein aus dem Bohrmaschinengehäuse (1) her
ausragendes Betätigungsglied drehbar ist.
6. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Motorwelle (2) durch einen Riemen (5)
aus einem flexiblen Werkstoff mit der Abtriebswelle (6)
verbunden ist.
7. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Riemen (6) auf auf der Motorwelle (2)
und der Abtriebswelle (6) angeordnete Ritzel (4, 7)
mit profilierten Umfangsflächen geführt ist.
8. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abtriebswelle (6) und der Wellenstumpf
(24) als Hohlwellen ausgebildet sind und daß in der Ab
triebswelle (6) ein mit dem Wellenstumpf (24) verbunde
nes Führungsrohr (28) angeordnet ist.
9. Knochenbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Wellenstumpf (24) durch Kugel- oder Rol
lenlager (25) im Bohrmaschinengehäuse (1) gestützt und
mittels eines Dichtringes (26) dicht geführt ist.
Priority Applications (3)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |