DE3907530A1 - Spherical head for hip joint endoprosthesis - Google Patents

Spherical head for hip joint endoprosthesis

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Abstract

Spherical head for hip joint endoprosthesis comprising a hollow spherical segment and a sleeve or transition piece adjoining the neck part of the stem to be fastened on the femoral bone. In order to achieve as low a weight as possible the spherical segment is made from deep-drawn sheet metal and fastened on the adjoining sleeve by a welded join.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelkopf für Hüftgelenk- Endoprothesen, der aus einem hohlen Kugelsegment und einer an den Halsteil des in dem Oberschenkelknochen zu befestigenden Schaftes angeschlossenen Hülse oder einem Übergangsteil besteht.The invention relates to a ball head for hip joint Endoprostheses that consist of a hollow spherical segment and one the neck part of the one to be fastened in the femur Shaft connected sleeve or a transition part consists.

Eine spezielle Gruppe der Hüftgelenkprothesen bilden die sogenannten "zervikokapitalen" Gelenke, bei denen der an dem Oberschenkelknochen zu befestigende Schaft mit einem kugelförmigen Kopf verbunden ist, der nach der operativen Implantation, sich in die natürliche Pfanne des Beckens einfügend, die erforderlichen Funktionen versieht.They form a special group of hip prostheses so - called "cervical capital" joints, in which the on the Upper leg to be fastened with a thigh spherical head connected after the operative Implantation into the natural pan of the pelvis inserting the necessary functions.

Die Durchmesser dieser Kugelköpfe bilden eine sich nach den anatomischen Abmessungen richtende Maßreihe und entsprechen all den biologischen, chemischen und physikalischen Forderungen, die durch internationale Normen vorgeschrieben und durch umfassende Güteprüfungen nachgewiesen werden.The diameters of these ball heads form one after the series of dimensions that correspond to anatomical dimensions and correspond all the biological, chemical and physical Requirements stipulated by international standards and be proven by extensive quality tests.

Derartige Prothesen werden insbesondere im Falle kleiner Serien in massiver Ausführung durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt. Die in massiver Ausführung hergestellten Kugelköpfe weisen aber ziemlich große Gewichte bzw. Massen auf und bedeuten eine überflüssige Belastung für den Patienten.Such prostheses become smaller in particular in the case Series in massive execution by machining produced. The mass-produced Ball heads have rather large weights or masses and mean an unnecessary burden for the Patient.

Bekannt sind auch gegossene oder geschweißte, innen hohle Kugelköpfe, die in erster Linie im Falle von mittleren und großen Serien produziert werden. Diese sind zwar wesentlich leichter als die massiven Kugelköpfe, ihre Herstellung ist aber wesentlich kostenaufwendiger und auch im Verlaufe ihres Einsatzes treten häufig Probleme auf. Die Gleitflächen der hohlen Kugelköpfe sind nämlich zufolge der Gießtechnologie nicht vollkommen kontinuierlich, sondern porös. Infolge der Mikrorisse und der im Verlaufe der spanabhebenden Bearbeitung an die Werkstoffoberfläche gelangenden Lunker sind die Oberflächengüte und die Gleiteigenschaften der arbeitenden Flächen ungünstiger als bei den massiven Kugelköpfen.Cast or welded hollow cavities are also known Ball heads, primarily in the case of medium and large series are produced. Although these are essential lighter than the solid ball heads, their manufacture is but much more expensive and also in the course of their Problems often arise during use. The sliding surfaces of the hollow ball heads are, according to casting technology not completely continuous, but porous. As a result of Micro cracks and in the course of machining  Blowholes reaching the material surface are Surface quality and the sliding properties of the working Surfaces less favorable than with the massive ball heads.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Kugelköpfe für Hüftgelenk-Endoprothesen zu schaffen, die infolge ihrer hohlen Ausführung über ein geringes Gewicht und so über günstige Eigenschaften in der Verwendung verfügen, gleichzeitig aber in der Fertigung weder kompliziert noch kostenaufwendig sind, wobei ihre Oberfläche die gleiche Güte wie die massiven Kugelköpfe aufweist.The purpose of the present invention is therefore, ball heads for hip joint endoprostheses to create as a result of their hollow design over a light weight and so over have favorable properties in use, but at the same time neither complicated nor in production are expensive, their surface area being the same quality like the massive ball heads.

Die gestellte Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß der aus einem hohlen Kugelsegment und einer sich an den Halsteil des an dem Oberschenkelknochen zu befestigenden Schaftes anschließenden Hülse bzw. einem Übergangsstück bestehende Kugelkopf als ein aus Blech tiefgezogenes Kugelsegment ausgestaltet ist und durch eine Schweißverbindung an der sich anschließenden Hülse bzw. an dem Übergangsstück befestigt wird.The task was solved in that the one hollow spherical segment and one on the neck part of the on the Connecting the femur to the shaft to be attached Sleeve or a transition piece existing ball head as one deep-drawn spherical segment is designed from sheet metal and by a welded joint on the adjoining sleeve or is attached to the transition piece.

Vorzugsweise ist auch die Hülse selbst aus tiefgezogenem Blech gefertigt.Preferably, the sleeve itself is also made from deep-drawn Made of sheet metal.

Im Verlaufe des zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kugelkopfes dienenden Verfahrens wird aus dem Blech zuerst eine Scheibe ausgestanzt, dann wird die Scheibe in eine zylindrische Form mit halbrundem Boden tiefgezogen, hiernach werden der zylindrische Teil eingezogen und darauffolgend eingedrückt und das so ausgebildete Kugelsegment nach Kalibrieren an den Halsteil bzw. an die sich anschließende Hülse geschweißt.In the course of the manufacture of the invention Ball head serving process is made from sheet metal first a disc is punched out, then the disc is into a cylindrical shape with semicircular bottom deep-drawn, after the cylindrical part is drawn in and then pressed in and the spherical segment thus formed after Calibrate to the neck part or to the adjoining one Welded sleeve.

Die Herstellung der sich anschließenden Hülse kann auf ähnliche Weise vorgenommen werden: zuerst wird aus dem Blech eine Scheibe ausgestanzt und diese dann durch Tiefziehen und eine spanabhebende Bearbeitung zur Anschlußhülse ausgebildet. The production of the adjoining sleeve can be done on similar way can be made: first is from the sheet a disc is punched out and then by deep drawing and machining to form the connecting sleeve.  

Die Verbindung des Kugelsegments und des Halsteiles wird bei einer Ausführungsform der Erfindung mittels Elektronenstrahl- oder Laserschweißung vorgenommen.The connection of the spherical segment and the neck part is at an embodiment of the invention by means of electron beam or laser welding.

Die Oberflächengüte des erfindungsgemäß hergestellten Endoprothesen-Kugelkopfes und daraus resultierend dessen Benetzungsneigung und Gleiteigenschaften sind wesentlich besser als die der herkömmlichen hohlen Kugelköpfe, wobei auch der weitere Vorteil besteht, daß auch die Lebensdauer des Gegenstückes, d.h. der Beckenpfanne, verlängert wird.The surface quality of the manufactured according to the invention Endoprosthesis ball head and resulting from it Wetting tendency and sliding properties are essential better than that of the conventional hollow ball heads, whereby the other advantage is that the life span of the counterpart, i.e. the pelvic pan, is extended.

Das Blechvorprodukt wird nach einer hohe Sicherheit bietenden ausgereiften Technologie hergestellt. Die Kaltverformung gewährleistet vollkommene Dichtheit, Rißfreiheit und vorzügliche Festigkeitseigenschaften sowohl im Verlaufe der Blechproduktion als auch im Verlaufe der aus dem Blech durch Kaltformgebung erfolgenden Erzeugnisfertigung. Die genau projektierte und wohl beherrschte Formgebung erhöht die Härte und Verschleißfestigkeit in einem derartigen Maße, daß neben dem Erreichen der günstigen Eigenschaften keine Rißbildungen verursacht werden.The sheet metal pre-product will provide a high level of security mature technology. The cold forming ensures perfect tightness, freedom from cracks and excellent strength properties both in the course of Sheet metal production as well as in the course of from the sheet metal Cold forming product manufacturing. That exactly projected and well-controlled design increases the hardness and wear resistance to such an extent that besides no cracks after reaching the favorable properties caused.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Produktes kann eine zeitgemäße Technologie angewandt werden, wobei gleichzeitig neben der Verbesserung der Qualität auch die Herstellungskosten vermindert werden: die Masse und die Kosten des Vorproduktes vermindern sich um 85-90%, die Masse des Fertigproduktes auf etwa 20%, wobei die Selbstkosten des Produktes um 70-80% zurückgehen.To produce the product according to the invention, a Contemporary technology can be applied, at the same time in addition to improving the quality also the Manufacturing costs are reduced: the mass and the The cost of the preliminary product is reduced by 85-90%, the mass of the finished product to about 20%, the cost of the Product decrease by 70-80%.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigtFurther details of the invention are based on Exemplary embodiments described with the aid of the drawing. In the drawing shows

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelkopfes, Fig. 1 shows an embodiment of the ball head according to the invention,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelkopfes, Fig. 2 shows another embodiment of the spherical head according to the invention,

Fig. 3 eine Schnittzeichnung einer weiteren Ausführungsform, Fig. 3 is a sectional drawing of another embodiment,

Fig. 4 den ersten Schritt der Herstellungstechnologie des Kugelsegments, Fig. 4 shows the first step of the manufacturing technology of the spherical segment,

Fig. 5 den zweiten Schritt der Herstellungstechnologie des Kugelsegments, Fig. 5 shows the second step of the production technology of the spherical segment,

Fig. 6 den dritten Schritt der Herstellungstechnologie des Kugelsegments, und Fig. 6 shows the third step of the manufacturing technology of the ball segment, and

Fig. 7 die Herstellungstechnologie des Halsteiles. Fig. 7 shows the manufacturing technology of the neck part.

Bei jeder der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen ist das Kugelsegment 1 ein aus Blech geformter Hohlkörper. Auch der Halsteil 2 ist bei jeder Ausführungsform mittels einer Schweißnaht 3 an das Kugelsegment 1 angeschlossen. Während jedoch der Halsteil 2 bei der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ebenfalls eine aus Blech geformte Einheit ist, wurde die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform als Gußtück hergestellt.In each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the spherical segment 1 is a hollow body formed from sheet metal. In each embodiment, the neck part 2 is also connected to the ball segment 1 by means of a weld seam 3 . However, while the neck portion 2 is also a molded unit in the sheet shown in FIG. 1 and FIG. 2 embodiment, the embodiment shown in Fig. 3 was manufactured as a cast piece.

Die Herstelltechnologie des Kugelsegments 1 ist aus den Fig. 4 bis 6 ersichtlich.The manufacturing technology of the spherical segment 1 can be seen from FIGS. 4 to 6.

Im ersten Schritt des Verfahrens wird aus einem rostfreien Stahlblech eine Scheibe ausgestanzt, dann wird in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise die Scheibe 4 in einem Tiefziehwerkzeug 5 in eine zylindrische Form mit halbrundem Boden tiefgezogen.In the first step of the method, a disc is punched out of a stainless steel sheet, then the disc 4 is deep-drawn in a deep-drawing tool 5 into a cylindrical shape with a semicircular base in the manner shown in FIG. 4.

Der nächste Schritt des Verfahrens ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist zu sehen, daß der zylindrische Teil zuerst eingezogen und dann in der aus Fig. 6 ersichtlichen eingedrückt wird.The next step of the process is shown in FIG. 5. It can be seen here that the cylindrical part is first drawn in and then pressed in as shown in FIG. 6.

Aus Fig. 7 ist zu ersehen, daß auch der Halsteil 2 auf ähnliche Weise durch Tiefziehen im Werkzeug 5 hergestellt wird.From Fig. 7 it can be seen that the neck part 2 is also produced in a similar manner by deep drawing in the tool 5 .

Nach Zusammenschweißen der Halsteile 2 und der Kugelsegmente 1 werden die arbeitenden und sich aneinanderfügenden Flächen durch Feindrehen, Schleifen und Polieren fertigbearbeitet. After the neck parts 2 and the spherical segments 1 have been welded together, the working and mating surfaces are finished by fine turning, grinding and polishing.

Natürlich veranschaulichen die vorgestellten Ausführungsbeispiele nur einige Varianten der erfindungsgemäßen Ausführungsformenn, die in zahlreichen Varianten hergestellt werden können.Of course, the presented illustrate Exemplary embodiments only a few variants of the Embodiments according to the invention, which in numerous Variants can be made.

Claims (5)

1. Kugelkopf für Hüftgelenk-Endoprothesen, bestehend aus einem hohlen Kugelsegment und einer sich an den Halsteil des an dem Oberschenkelknochen zu befestigenden Schaftes anschließenden Hülse bzw. einem Übergangsstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelsegment (1) aus tiefgezogenem Blech hergestellt und durch eine Schweißverbindung (3) an der sich anschließenden Hülse befestigt ist.1. Ball head for hip joint endoprostheses, consisting of a hollow ball segment and an adjoining the neck part of the shaft to be fastened to the thigh sleeve or a transition piece, characterized in that the ball segment ( 1 ) is made of deep-drawn sheet metal and by a welded connection ( 3 ) is attached to the adjoining sleeve. 2. Kugelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die sich anschließende Hülse (2) aus tiefgezogenem Blech hergestellt ist.2. Ball head according to claim 1, characterized in that the adjoining sleeve ( 2 ) is made of deep-drawn sheet metal. 3. Verfahren zur Herstellung eines Kugelkopfes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Scheibe (4) aus dem Blech ausgestanzt wird und dann die Scheibe (4) in eine zylindrische Form mit halbrundem Bogen tiefgezogen wird, hiernach der zylindrische Teil oben eingezogen und darauffolgend eingedrückt wird und das so ausgebildete Kugelsegment (1) nach Kalibrieren an die sich anschließende Hülse (2) geschweißt wird.3. A method for producing a ball head according to claim 1 or 2, characterized in that first a disc ( 4 ) is punched out of the sheet and then the disc ( 4 ) is deep-drawn into a cylindrical shape with a semicircular arc, then the cylindrical part above is pulled in and then pressed in and the spherical segment ( 1 ) thus formed is welded to the adjoining sleeve ( 2 ) after calibration. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlaufe der Herstellung der sich anschließenden Hülse (2) zuerst eine Scheibe aus Blech ausgestanzt wird und dann durch Tiefziehen und spanabhebende Bearbeitung fertiggestellt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that in the course of the manufacture of the adjoining sleeve ( 2 ) first a sheet of metal is punched out and then finished by deep drawing and machining. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Kugelsegments (1) und der sich anschließenden Hülse (2) durch Elektronenstrahl- oder Laserschweißung erfolgt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the connection of the spherical segment ( 1 ) and the adjoining sleeve ( 2 ) is carried out by electron beam or laser welding.
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