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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Blattbefestigungsmechanismen
für chirurgische
Sägen.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein schlüsselloses Spannfutter oder
eine schlüssellose
-Spanneinrichtung, die eine chirurgische Vorrichtung, z. B. ein
Sägeblatt,
an einer Antriebseinrichtung ohne zusätzliche Werkzeuge festhalten
kann.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Es ist häufig notwendig, motorgetriebene Gewebeschneidwerkzeuge
zu verwenden, um chirurgische Eingriffe durchzuführen. Solche Werkzeuge weisen
im allgemeinen ein Handstück
auf, das eine Gewebeschneidvorrichtung, z. B. ein Blatt oder einen Bohrer,
in einer bestimmten Hub- oder Hin- und Herbewegung zyklisch bewegt.
Das Handstück
weist im allgemeinen einen pneumatischen oder elektrischen Antriebsmotor
mit einer Abtriebswelle auf, an der die Schneidvorrichtung befestigt
ist, wobei die Welle mit der Antriebsachse des Handstücks axial
ausgerichtet ist. Der Begriff "Antriebsachse", wie er hier verwendet wird,
bezeichnet die Achse der Motorabtriebswelle, über die vom Motor Kraft abgegeben
wird. Das Handstück
kann ein "bleistiftartiges" Handstück sein,
bei dem der Körper
langgestreckt ist und die Antriebsachse mit der Achse des Körpers ausgerichtet
ist, oder ein pistolengriffartiges Handstück sein, bei dem die Antriebsachse
in einer gewählten
Richtung relativ zum Griff ausgerichtet ist.
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Der Antriebsmotor des Handstücks erzeugt eine
Antriebskraft, die die Abtriebswelle und die Schneidvorrichtung
entweder in Längsrichtung,
d. h. linear entlang der Antriebsachse (wie eine Stichsäge) oder
bogenförmig
in eine Ebene senkrecht zur Antriebsachse hin- und herbewegt. Handstücke, die
den er steren Typ von Bewegung verwenden, werden im allgemeinen als
Sägen mit
hin- und hergehender Schnittbewegung bezeichnet, während diejenigen, die
die letztere Bewegung verwenden, als Pendel- bzw. Schwingsägen bezeichnet
werden. In bestimmten Fällen
kann eine Pendelsäge
die Pendelantriebsbewegung so übertragen,
daß sie
innerhalb einer Ebene parallel zur Achse des langgestreckten Körpers des
Handstücks
zyklisch ist. Eine Sagittalsäge ist
eine Art von Pendelsäge,
bei der die zyklische Hubbewegung in einer Ebene erfolgt, die mit
der Antriebsachse ausgerichtet ist.
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In allen Fällen sind zahlreiche Gewebeschneidblätter oder
-bohrer oder andere Vorrichtungen (alle insgesamt hier als "Blätter" bezeichnet) geeignet,
am Handstück
mittels eines Spannfutter- oder Spannzangenmechanismus fest angeordnet
zu werden, der verwendet wird, um ein gewünschtes Blatt selektiv zu befestigen
oder zu lösen.
Eine Vielzahl verschiedener Schnitte kann mit einer einzelnen Säge in Abhängigkeit
von der Form des Blattes durchgeführt werden. Bei Pendelsägen haben
die Blätter
häufig
die Form eines flachen, langgestreckten Körpers mit einer Schneidkante
(z. B. Zähne
oder Abriebprofil usw.) an einem Ende und einem Schaft am anderen
Ende, wobei der Schaft so geformt und geeignet ist, daß er in
das bestimmte Spannfutter paßt.
Solche flachen Blätter
werden verwendet, um Schnitte in einer Ebene senkrecht zur Antriebsachse durchzuführen. Eine
Pendelsäge
kann auch zum Durchführen
von Schnitten in einer Ebene parallel zur Handstückachse verwendet werden, wenn
an einem flachen Blatt ein querliegender Schaft angebracht ist.
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Viele Blattspannfutter verwenden
einen Gewindezapfen, der sich axial von der Abtriebswelle erstreckt,
und eine Mutter, die geeignet ist, mit dem Zapfen in Eingriff zu
treten, um den Blattschaft im Handstück einzuspannen. Diese Futter
erfordern im allgemeinen die Verwendung eines gesonderten Schlüssels, um
die Spannmutter zu drehen. Das US-Patent 5 237 884 (Seto) zeigt
eine Vielzahl verschiedener Spannmechanismen, die herkömmliche Werkzeuge
erfordern, in Form einer Gewindewelle, die gedreht wird, um gegen
eine Spannplatte und das Sägeblatt
festgespannt zu werden. Da man Extrawerkzeuge bei chirurgischen
Vorbereitungen vermeiden will, verzichten bestimmte Spannfutter
auf die Notwendigkeit für
ein gesondertes Werkzeug, indem sie eine Mutter (z. B. eine Flügelmutter)
verwenden, die ohne Werkzeuge betätigt werden kann. Andere Spannfutterausführungen
verwenden einen federbetätigten,
in Längsrichtung
beweglichen Spannkopf mit sich in Längsrichtung erstreckenden Verriegelungsstiften
zum Eingriff mit entsprechenden Löchern im Blattschaft. Der Spannkopf
ist bei diesen Ausführungen
beweglich, um das Spannfutter zur Aufnahme eines Blattes in eine
offene Stellung und zum Einspannen des Blattes zwischen den Kopf
und eine Basisfläche
in eine geschlossene Stellung zu versetzen. Solche Ausführungen
werden hier als "schlüssellose" Ausführungen
bezeichnet und werden im allgemeinen gegenüber anderen Spannfutter- oder
Spannzangenmechanismen bevorzugt, die die Verwendung von gesonderten
Werkzeugen erfordern. Die Begriffe "Spannfutter" und "Spannzange" werden hier austauschbar verwendet.
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Noch eine weitere schlüssellose
Spannfutterausführung
verwendet eine federbetätigte
Spannplatte, um mit einem chirurgischen Blatt in Reibeingriff zu
treten. In vielen Fällen
erstrecken sich vorstehende Verriegelungsstifte von einer Spannfläche, um einen
formschlüssigen
Eingriff mit Löchern
im Blatt herzustellen. Die Blattspannbacke ist kurzzeitig beweglich
durch manuellen Druck, der so gerichtet ist, daß die Feder zu einer offenen
Stellung zur Aufnahme eines Blattes zusammengedrückt wird. Das Nachlassen des
manuellen Drucks bewirkt, daß die Feder
die Spanneinrichtung schließt.
Solche Spannfutter sind schwer zu reinigen und zu sterilisieren,
da die Feder in einer zusammengedrückten Stellung manuell gehalten
werden muß,
während
das Blatt eingefügt
oder herausgenommen wird oder wenn das Spannfutter gereinigt wird.
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Das US-Patent 5 265 343 (Pascaloff),
das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen
ist, offenbart einen bistabilen Typ von schlüssellosem Spannfutter, der
es ermöglicht, daß die Blattspannbacke
in der offenen oder geschlossenen Stellung bleibt. Die Möglichkeit,
ohne manuellen Druck offen zu bleiben, erleichtert das Einspannen,
Reinigen und Sterilisieren der Vorrichtung. Diese Ausführung eignet sich
jedoch nicht ohne weiteres für
alle Typen von chirurgischen Sägen
und für eine
Miniaturisierung. Demzufolge besteht die Notwendigkeit für ein bistabiles
schlüsselloses
Spannfutter, das für
kleine chirurgische Instrumente geeignet ist.
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Im Falle von chirurgischen Pendel-
oder Sagittalsägen,
die mit herkömmlichen
flachen Blättern verwendet
werden, die in einer Ebene pendeln, die mit der Achse des bleistiftartigen
Handstücks
ausgerichtet oder mit dieser parallel ist, muß der Spannfuttermechanismus
so beschaffen sein, daß eine
Kraft auf den Blattschaft in einer Richtung senkrecht zur Handstückachse
ausgeübt
werden kann. Bei mikrochirurgischen Eingriffen, z. B. bei Mund/Oberkiefer-Gesichts-,
Hals-Nasen-Ohren-(ENT-) und anderen Eingriffen in begrenzten Bereichen,
muß die
Größe des Spannfutters
möglichst
minimiert sein, um die Visualisierung des chirurgischen Ortes für den Chirurgen
zu verbessern. Die Herausforderung besteht darin, ein möglichst
kleines Spannfutter bereitzustellen, wobei gleichzeitig eine möglichst
große
Haltekraft geboten wird und gleichzeitig auch bewirkt wird, daß das Spannfutter
zum Sterilisieren oder zum Einspannen offen bleiben kann.
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Ein schlüsselloses Spannfutter in Form
einer Drucktaste ist im US-Patent 5 383 785 (Brugger) als Teil eines
zahnärztlichen
Werkzeugs dargestellt. Das Spannfutter ist ein hohles zylindrisches
Teil mit axialen Schlitzen, die entlang dem Körper des Teils so beabstandet
sind, daß benachbarte
Schlitze an gegenüberliegenden
Enden des Teils abwechselnd offen sind. Die bogenförmigen Abschnitte
des zylindrischen Teils zwischen den Schlitzen wirken als Spannelemente
zum Halten eines Werkzeugs in axialer Ausrichtung mit dem hohlen
Zylinder. Eine konische Steuerfläche
wird durch die Drucktaste bewegt, um die Spannelemente radial zu
bewegen. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht nur zum Halten von Blättern senkrecht
zur Spannfutterachse ungeeignet, sondern kann auch keine offene
Stellung beibehalten, ohne daß ein
Anwender ständig
die Taste drücken
und offen halten muß.
Ein weiteres repräsentatives
schlüsselloses
Spannfutter ist in der britischen Patentanmeldung 2 195 274 dargestellt.
Diese Vorrichtung verwendet mehrere um den Umfang an geordnete Verriegelungskugeln,
die radial nach innen gegen die axial ausgerichtete Werkzeugwelle
vorbelastet sind.
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Bekannt ist die französische Patentanmeldung
FR-A-2 361 189 (American
Safety Equipment), die ein chirurgisches Instrument beschreibt,
das ein Blatt mit einem Gehäuseteil
und ein Kopfteil in dem Gehäuseteil
zum Halten des Blattes hält.
Das Kopfteil ist relativ zum Gehäuseteil
beweglich und geeignet, eine Spannkraft auf das Blatt parallel zu
seiner Achse auszuüben.
Eine Kurvenfläche
ist axial entweder in eine geschlossene Stellung, in der sie zum
Blatt gedrückt
wird, oder in eine offene Stellung beweglich.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
ein Blattspannfutter bereitzustellen, das kein gesondertes Werkzeug
für diesen
Vorgang erfordert.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein
schlüsselloses
Spannfutter zum Befestigen einer chirurgischen Vorrichtung an einem
Antriebsmechanismus bereitzustellen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein
schlüsselloses
Blattspannfutter zum Befestigen eines flachen chirurgischen Sägeblattes
an einer Pendel- oder Sagittalsäge
bereitzustellen.
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Es ist eine noch weitere Aufgabe
der Erfindung, ein schlüsselloses
Blattspannfutter mit einer minimalen Größe bereitzustellen, um seine
Verwendung bei mikrochirurgischen Vorrichtungen zu ermöglichen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein
Blattspannfutter bereitzustellen, das leicht betätigt und gereinigt werden kann.
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Es ist außerdem eine Aufgabe der Erfindung, ein
schlüsselloses
Blattspannfutter bereitzustellen, das bistabil ist, d. h. das zwei
Zustände
hat, so daß das
Spannfutter durch eine Drückbewegung
entweder in eine offene Stellung oder in eine geschlossene Stellung
versetzt und so verbleiben kann.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der Erfindung, ein Spannfuttersystem bereitzustellen, das geeignet
ist, eine Gewebeschneidvorrichtung an einer Pendelsäge fest
anzuordnen.
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Es ist außerdem eine Aufgabe der Erfindung, ein
schlüsselloses
und adapterloses System zur festen Anordnung eines chirurgischen
Blattes an einem motorbetriebenen Handstück bereitzustellen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein
System zum Anbringen von Gewebeschneidvorrichtungen an motorbetriebenen
Handstücken
ohne notwendige Hilfswerkzeuge bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
ein schlüsselloses
Spannfutter zum Halten einer Schneidvorrichtung mit einem Gehäuse und
einer Spanneinrichtung in dem Gehäuse zum Halten der Schneidvorrichtung
bereitgestellt. Die Spanneinrichtung ist relativ zum Gehäuse beweglich,
hat eine Achse und ist geeignet, eine Spannkraft auf die Schneidvorrichtung
parallel zur Achse auszuüben. Die
Spanneinrichtung weist ferner eine erste, axial feststehende Spannfläche und
eine zweite, axial bewegliche Spannfläche auf. Die zweite Spannfläche ist
entweder in eine offene Stellung, in der sie von der ersten Spannfläche beabstandet
ist, oder in eine geschlossene Stellung, in der sie gegen die erste Spannfläche gedrückt wird,
beweglich.
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Das Spannfutter ist durch eine bistabile Spannbackenhalteeinrichtung
zum selektiven Halten der Spannbackeneinrichtung entweder in der
offenen Stellung oder in der geschlossenen Stellung gekennzeichnet,
mit:
einer Welle, die mit der zweiten, axial beweglichen Spannfläche verbunden
ist, wobei die Welle ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist,
wobei das erste und das zweite Ende ein erstes bzw. zweites Wellenschiebeteile
aufweisen;
einer Federvorspannungseinrichtung zum Ausüben einer
Kraft;
einer Kraftübertragungseinrichtung
zum selektiven Richten der Kraft der Federvorspannungseinrichtung entweder
in einer ersten Richtung, um die zweite, axial bewegliche Spannfläche in einem
Abstand von der ersten, axial stationären Spannfläche zu halten, oder in einer
zweiten Richtung, um die zweite, axial bewegliche Spannfläche anliegend
an der erste, axial stationären
Spannfläche
zu halten.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven Anbringen einer Schneidvorrichtung
an ein chirurgisches Handstück bereitgestellt,
mit den Schritten: Bereitstellen eines schlüssellosen Spannfutters mit
einem ersten Spannflächenteil
und einem zweiten Spannflächenteil,
wobei die Teile relativ beweglich sind zwischen einer geschlossenen
Stellung, in der sie so ausgerichtet sind, daß eine Schneidvorrichtung zwischen den
Teilen gehalten werden kann, und einer offenen Stellung, in der
sie beabstandet sind und eine Schneidvorrichtung eingefügt oder
aus ihnen herausgenommen werden kann.
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Das Verfahren ist gekennzeichnet
durch:
Bereitstellen einer bistabilen Spannbackenhalteeinrichtung,
um das schlüssellose
Spannfutter entweder offen oder geschlossen zu halten;
Bereitstellen
einer für
den Anwender zugänglichen Einrichtung,
die am ersten Spannflächenteil
fest angeordnet ist, um das erste Spannflächenteil entweder gegen das
zweite Spannflächenteil
oder von diesem weg zu drücken;
selektives Öffnen des
schlüssellosen
Spannfutters durch Drücken
der für
den Anwender zugänglichen Einrichtung
in einer ersten Richtung, um das erste Spannflächenteil axial in einer Richtung
zu bewegen; und
selektives Schließen des schlüssellosen
Spannfutters durch Drücken
der für
den Anwender zugänglichen
Einrichtung in einer zweiten Richtung, um das erste Spannflächenteil
axial in einer Richtung entgegen der einen Richtung zu bewegen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die bistabile Vorspanneinrichtung eine V-förmige Flachfeder in Form eines
einheitlichen Teils mit einem mittigen Schlaufenabschnitt und einem
Paar Federschenkeln auf, die sich von dem Schlaufenabschnitt nach
außen
erstrecken. Die Feder ist an der Welle befestigt, so daß die Federschenkel
normalerweise eine vorbestimmte Breite haben, die größer ist als
der Durchmesser der Welle. Der Schlaufenabschnitt ist an der Welle
befestigt, so daß die
Federschenkel im wesentlichen in einer Ebene parallel zu der Achse
liegen. Die Welle und die Federschenkel gleiten in einer Bohrung,
die so bemessen ist, daß ein Paar
Feder schenkel auf eine Breite zusammengedrückt werden können, die
im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Welle ist, wenn die Blattspanneinrichtung
in der offenen Stellung ist. Eine Federschenkelexpansionseinrichtung
ist vorgesehen, damit das Paar Federschenkel in seinen normalen, nicht
vorgespannten Zustand zurückkehren
kann, wenn die Blattspannbackeneinrichtung in der geschlossenen
Stellung ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine geschnittene Seitenansicht des distalen Endes einer Sagittalsäge und zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung in einer geschlossenen Stellung.
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2 ist
eine Schnittansicht von 1,
geschnitten entlang der Linie 2-2.
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3 ist
eine auseinandergezogene Ansicht eines Bestandteils der Ausführungsform
der Erfindung, die in 1 gezeigt
ist.
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4 ist
eine Draufsicht eines weiteren Bestandteils der Ausführungsform
der Erfindung, die in 1 gezeigt
ist.
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5 ist
eine Schnittansicht von 4,
geschnitten entlang der Linie 5-5.
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6 ist
eine Ansicht von 1 und
zeigt die Ausführungsform
in einer offenen Stellung.
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7 ist
eine geschnittene schematische Ansicht einer weiteren alternativen
Ausführungsform der
Erfindung.
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8 ist
eine Draufsicht eines Bestandteils von
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7.
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9 ist
eine alternative Ausführungsform des
in 8 gezeigten Teils.
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10 ist
eine weitere alternative Ausführungsform
des in 8 gezeigten Teils.
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11 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung in einer offenen Stellung.
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12 ist
eine Ansicht von 11 und
zeigt die Ausführungsform
in einer geschlossenen Stellung.
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13 ist
eine auseinandergezogene Ansicht von 11.
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14 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung in einer geschlossenen Stellung.
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15 ist
eine Ansicht von 14 in
einer offenen Stellung.
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16 ist
eine geschnittene schematische Ansicht einer weiteren alternativen
Ausführungsform der
Erfindung in einer offenen Stellung.
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17 ist
eine Ansicht von 16 in
einer geschlossenen Stellung.
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18 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung in einer geschlossenen Stellung.
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19 ist
eine Ansicht der Ausführungsform von 18 in einer offenen Stellung.
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20 ist
eine Seitenansicht einer Komponente von 18.
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21 ist
eine alternative Ausführungsform einer
Feder, die in der in 18 gezeigten
Ausführungsform
verwendet wird.
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22 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung in einer offenen Stellung.
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23 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung in einer offenen Stellung.
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24 ist
eine Schnittansicht von 23, geschnitten
entlang der Linie 24-24.
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25 ist
eine Ansicht von 24 und
zeigt die Erfindung in einer geschlossenen Stellung mit einem Blatt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Wie in 1 bis 6 gezeigt, ist ein schlüsselloses
Blattspannfutter 10, das nach den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, am distalen Ende eines motorbetriebenen
chirurgischen Handstücks 12,
z. B. einer Pendelsäge
oder einer Sagittalsäge,
angeordnet. Das Spannfutter 10 ist zur Verwendung mit einem
flachen chirurgischen Sägeblatt 14 be stimmt
und geeignet, entweder in einer geschlossenen Stellung (am besten
in 1 zu sehen), in der
es das Blatt 14 so hält,
daß es
betriebsfähig von
einem Handstück 12 (d.
h. entweder in einem Sagittal- oder Pendelmodus) angetrieben werden
kann, oder in einer offenen Stellung (am besten in 6 zu sehen) zu verbleiben, damit das
Blatt mit dem Spannfutter zusammengefügt oder aus diesem herausgenommen
werden kann oder damit das Spannfutter sterilisiert und gereinigt
werden kann.
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Das Spannfutter 10 weist
auf: ein Gehäuse 20 mit
einer Achse 21, eine Blattspannbacke 22 und einen
bistabilen Spannbackenbetätigungs-
oder -haltemechanismus 24, der in der ersten Ausführungsform,
die in 1 bis 6 gezeigt ist, eine ringförmige Vorspannungssprungfeder 26 ist,
die am besten in der Draufsicht in 4 zu
sehen ist. Die bevorzugte Ausführungsform
der Ringfeder 26 weist einen einzigen Draht auf, der sternförmig mit
mehreren Keulen 70 geformt ist, deren Spitzen einen inneren
kreisförmigen
Umfang 72 und einen äußeren kreisförmigen Umfang 74 bilden.
Je nach der gewählten
Ausführung
können
beide kreisförmige
Umfänge
und der Federkörper
konzentrisch und koplanar sein, wenn die Feder in ihrem neutralen
Zustand ist, oder der Federkörper
zwischen diesen Umfängen
kann außerhalb
dieser Ebene liegen (wie schematisch in 5 dargestellt). Dennoch ist die Feder
dazu bestimmt, eine Kraft in jedem der beiden Zustände, d.
h. geöffnet
und geschlossen, auszuüben,
und in jedem dieser Zustände
behält
das Spannfutter die eingestellte Stellung bei. Der Begriff bistabil
wird verwendet, um anzuzeigen, daß die Feder das Spannfutter
entweder offen oder geschlossen halten kann. Der Begriff soll nicht
bedeuten, daß die
Feder in irgendeiner Stellung ohne Zusammenwirken mit ihrem Gehäuse stabil
ist. Wenn die Feder also in einem ihrer beiden vorgespannten Zustände ist
und von der Seite betrachtet wird (wie in 1 gezeigt), befindet sich der innere Kreisumfang 72 in
einer Ebene P1 senkrecht zur Achse 21, während sich
der äußere Kreisumfang 74 in
einer anderen, parallelen Ebene P2 befindet. Eine ähnliche,
nur umgekehrte Anordnung ist in 6 gezeigt,
wo die Feder in ihrem anderen vorgespannten Zustand ist.
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Das Gehäuse 20 weist einen
oberen und einen unteren Teil 20a bzw. 20b auf,
die sich in einem Lager 27 am distalen Ende 28 des
Handstücks 12 befinden,
und ist (durch nicht dargestellte Einrichtungen) mit einer Antriebseinrichtung 29 verbunden,
die das Gehäuse 20 (und
dadurch das Blatt 14) in eine entsprechende Pendelantriebsbewegung
um die Achse 21 versetzt. Wie am besten in 1 und 2 zu sehen
ist, hat das Gehäuse 20 eine
obere Spannfläche 30,
die mit mehreren ringförmig
angeordneten, vorstehenden Stiften 32 versehen ist, die
dazu bestimmt sind, in entsprechenden Öffnungen 33 im Schaft
oder im proximalen Ende des Blattes 14 aufgenommen zu werden.
Die Stifte und Öffnungen
können
folgende Querschnitte haben: kreisförmig, wie gezeigt, konischen,
geradlinig, wie im US-Patent Des.
362 065 gezeigt, das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen
ist, oder sie können
jeden anderen geeigneten Querschnitt haben.
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Der bistabile Spanngbackenbetätigungsmechanismus 24 weist
auf: eine Welle 40 mit Enden 44 und 48,
wobei sich die Welle durch eine Bohrung 42 des Gehäuses 20 erstreckt,
um ein Drückteil
an jedem Ende bereitzustellen. Die Welle ist mit einem vergrößerten,
querliegenden Spannkopf 43 am Ende 44 und mit
einer vergrößerten,
querliegenden Drucktaste 46 am anderen Ende 48 versehen.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist der Kopf 43 immer parallel zur Oberfläche 30,
obwohl verständlich
ist, daß auch
jede andere Beziehung (z. B. eine konische Grenzfläche, eine
profilierte usw.) innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung verwendet
werden kann. Wie nachstehend beschrieben wird, dienen der Spannkopf
und die Drucktaste als Drückteile,
um die Schubwelle 40 in der einen oder der anderen axialen Richtung
zu verschieben. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Spannkopf 43 relativ
zur Wellenachse axial beweglich, während die Oberfläche 30 axial
feststehend ist. Die Welle und die Bohrung können verkeilt oder mit einem
nicht kreisförmigen
Querschnitt versehen sein, um zu verhindern, daß sich der Kopf 43 relativ
zur Fläche 30 dreht.
Da die Drucktaste 46 vergrößert und am Ende 48 angebracht
ist, verhindert sie eine Bewegung der Welle 40 über einen
vorbestimmten Punkt hinaus und erleichtert es dem Anwender, in einer
Aktivierungs richtung, die mit der Achse 21 ausgerichtet
ist, auf die Welle 40 zu drücken, um die Blattspannbacke
zu öffnen.
Die großen Abmessungen
des Spannkopfes und der Drucktaste erleichtern die Verwendung der
Vorrichtung dadurch, daß eine
tastbare Anzeige vorhanden ist, damit der Anwender nur auf die Welle
an dem einen oder dem anderen Ende drückt.
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Die Welle 40 ist mit einer
inneren, ringförmigen,
V-förmigen Vertiefung
in Form einer Nut 60 versehen, die zwischen den Enden 44 und 48 angeordnet
und dazu bestimmt ist, mit dem bistabilen Betriebsmechanismus 24 zu
arbeiten, indem der innere Kreisumfang 72 der Ringfeder 26 aufgenommen wird.
Wie in 3 gezeigt, besteht
die bevorzugte Ausführungsform
der Welle 40 aus zwei zylindrischen Verlängerungen 22a und 22b,
die durch eine Schraube 50 zusammengefügt sind und die die Nut 60 an
ihrer Fuge bilden. Ebenso ist das Gehäuse 20 mit einer äußeren ringförmigen Nut 62 versehen,
die dazu bestimmt ist, den äußeren Kreisumfang 74 der Ringfeder 26 aufzunehmen.
Der Innenraum 42 zwischen den Nuten 60 und 62 dient
als eine Expansionskammer für
die Feder, und seine Form ist geringfügig abhängig von der Charakteristik
der Feder 26. Die Durchmesser der Nuten 60 und 62 sind
so gewählt,
daß die
Feder 26 eine Vorspannkraft auf die Nut 60 und
daher auf die Welle 40 beibehalten kann. Die Kraft muß so groß sein,
daß die
Welle 40 so vorbelastet wird, daß sie nach unten in eine geschlossene
Stellung geht, wie in 1 gezeigt,
um dadurch das Spannteil 43 gegen die Spannfläche 30 zu
drücken,
um dieses und das Blatt 14 dadurch anliegend an den Zapfen 32 und
an der Oberfläche 30 festzuhalten.
Wenn die Spannbacke geöffnet
ist, muß die Kraft
ebenfalls so groß sein,
daß sie
offen gehalten wird, wie in 6 gezeigt.
Das Zusammenwirken zwischen der Feder und ihren zugehörigen Strukturen
dient dazu, die Federkraft auf die Welle und letztlich auf die Spannflächen selektiv
zu übertragen
und zu richten. Es versteht sich, daß das querliegende Drucktastenende 46 mit
Bezug auf 1 nach oben gedrückt wird
in die Stellung, die in 6 gezeigt
ist, die Kraft der Ringfeder 26 überwunden wird und sie wird über ihre
entspannte "Mittelstellung" hinaus zusammengedrückt. An
diesem Punkt wird die Federkraft umgelenkt, um die Feder in die
Stel lung zu versetzen, die in 6 gezeigt
ist und in der sie die Welle 40 nach oben vorspannt, um
die Spannfläche 43 von
der Spannfläche 30 beabstandet
zu halten, so daß die
Blattspannbacke 22 in einer offenen Stellung gehalten wird.
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Die Innenfläche 80 der Drucktaste 46 kann mit
einer aufgerauhten Oberfläche,
z. B. mit mehreren Vorsprüngen 82,
versehen sein, die die Sterilisation des Spannfutters 10 in
der offenen Stellung erleichtern. Die Vorsprünge sind nur als Beispiel in 1 dargestellt, während in 3 und 5 die Oberfläche 80 flach darstellt
ist, obwohl von einer ringförmigen
Lippe 84 zurückgesetzt,
die sich radial erstreckende Kanäle
(nicht dargestellt) haben kann.
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Eine weitere vereinfachte Variante
der vorherigen Ausführungsform
ist in 7 als Spannfutter 90 dargestellt,
das eine ringförmige
Sprungfeder 92 mit zwei stabilen Zuständen verwendet, wie am besten gestrichelt
in 7 zu sehen ist. Das
Spannfutter 90 unterscheidet sich von dem Spannfutter 10 darin, daß es in
einem einheitlichen Gehäuse
untergebracht ist und die Verbindung zwischen der Welle und der
Feder anders zusammengefügt
ist. Die Feder 92 ist ein geformter Draht, der die gleiche
Funktion hat wie die Feder 26 und ähnliche innere und äußere Kreisumfänge, aber
ein anderes Profil in der Draufsicht aufweist, wie am besten in 8 zu sehen ist. Die radial
nach außen
gerichteten bogenförmigen Segmente 94 ermöglichen
die Verwendung von komplementär
geformten, beabstandeten, bogenförmigen Öffnungen
(nicht dargestellt) in der Nut 96 in der Wand des Gehäuses 98 anstelle
einer durchgehenden Nut wie die Nut 62 in 1. Eine alternative Ausführungsform
der Feder 92, die in 9 als
Feder 92a dargestellt ist, besteht aus einem einheitlichen Materialstück mit einer
Mittelbohrung 99, die den Innenumfang bildet. 10 zeigt eine weitere Feder 92b,
die aus einem mehrfach gewendelten Einzeldrahtstück besteht. Im Betrieb wird
der Spannkopf 92 des Spannfutters 90 offen gehalten,
wenn die Feder 92 in einem ihrer bistabilen Zustände A vorgespannt ist,
und geschlossen gehalten, wenn die Feder in dem anderen ihrer bistabilen
Zustände
B ist. Beide Zustände
sind gestrichelt dargestellt, während
eine instabile Übergangsstellung
der Feder 92 mit durchgezogenen Linien dar gestellt ist.
Die Form des Federkörpers
in diesen Ansichten soll lediglich zeigen, daß sich die Federform ändert, während die
Welle bewegt wird, und ist nicht dazu bestimmt, eine genaue Darstellung
der Federform zu sein.
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Wie in 11, 12 und 13 gezeigt, weist eine alternative Ausführungsform
der Erfindung ein schlüsselloses
Spannfutter 100 auf, das am distalen Ende eines chirurgischen
Handstücks 110 mit
einem Pendelantriebsteil 112 befestigt ist. Das Spannfutter 100 hat
die gleiche Funktion wie das Spannfutter 10 und unterscheidet
sich in der Ausführungsform
der Erfindung dadurch, daß die
Blattspannbacke entweder in der offenen oder in der geschlossenen
Stellung gehalten wird.
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Das Spannfutter 100 weist
ein Gehäuse 120 mit
einer Achse 121, eine bistabile Blattspannbacke 122 und
einen doppelt wirkenden Wälzteilhaltemechanismus 124 auf.
Das Gehäuse 120 hat
einen oberen und einen unteren Abschnitt 120a bzw. 120b,
von denen jeder sich in Längsrichtung
erstreckende zylindrische Wände 130a bzw. 130b hat.
Der obere Gehäuseteil 120a ist
mit einem Flansch 150 versehen, und der untere Gehäuseteil 120b ist
mit einem Flansch 152 versehen, wobei beide Flansche dazu dienen,
eine Feder 154 zwischen sich zu halten. In der dargestellten
Ausführungsform
verwendet der Wälzteilhaltemechanismus 124 kugelförmige Teile anstelle
zylindrischer Teile und weist einen zylindrischen Kugelträger 126 auf,
der mit dem unteren Gehäuse 120b einstückig ausgebildet
ist, der die Welle 140 umgibt und mehrere am Umfang beabstandete Verriegelungskugeln 128 hält. Die
radiale Dicke der zylindrischen Wand 130a des Kugelträgers 126 entspricht
im wesentlichen der Größe des ringförmigen Spalts
zwischen der Welle 140 und der zylindrischen Wand 130b des
oberen Gehäuseabschnitts 120a. Die
Welle 140 hat eine erste ringförmige Nut 142, in die
Kugeln teilweise aufgenommen werden, wenn die Blattspannbacke in
ihrer geschlossenen Stellung ist (12),
und die Wand 130b hat eine zweite ringförmige Nut 144, in
die Kugeln 128 teilweise aufgenommen sind, wenn die Blattspannbacke
in ihrer offenen Stellung ist (am besten in 11 zu sehen). Man beachte, daß die ringförmige Nut 142 zwei
gegenüberliegende,
axial beabstandete, abgeschrägte
Seitenflächen
hat, so daß eine
Axi alkraft, die die Kugeln 128 auf die abgeschrägten Flächen ausüben, die Welle
axial bewegt. Die Nut 144 hat auch zwei gegenüberliegende
abgeschrägte
Seitenflächen,
um die Kugeln 128 aufzunehmen und eine Druckkraft vom Gehäuse auf
die Welle zu übertragen.
Man beachte, daß sich
der untere Gehäuseabschnitt
120b um eine vorbestimmte axiale Strecke zwischen der offenen und
der geschlossenen Stellung bewegt, um die Rollbewegung der Kugeln 128 zuzulassen.
Der Durchmesser jeder dieser Verriegelungskugeln 128 entspricht
im wesentlichen der Größe der Räume (oder
ist geringfügig
größer), in
denen sich die Kugeln bewegen sollen. An einem äußersten Ende der Axialbewegung,
wie in 12 gezeigt, entspricht also
der Durchmesser der Verriegelungskugeln der Strecke zwischen der
radial innersten Seite der Wand 130b und dem Boden der
ringförmigen
Nut 142. Wenn die untere abgeschrägte Fläche der Nut 142 die
Kugel im Verlauf der Bewegung des Spannfutters 100 aus
der geschlossenen Stellung in die offene Stellung nach oben drückt, die
in 11 gezeigt ist, rollt
die Kugel in dem Raum zwischen der radial innersten Seite der Wand 130b und
dem Boden der ringförmigen
Nut 142, bis sie die untere Ecke der ringförmigen Nut 144 freigibt.
An diesem Punkt rollt die Kugel naturgemäß in die Nut, da sich die Welle weiter
in die offene Stellung bewegt, bis die Verriegelungskugeln zwischen
dem Boden der ringförmigen Nut 144 und
der radial äußersten
Fläche
der Welle 140 eingefangen sind, wie in 11 gezeigt. Der Reibeingriff an diesem
Punkt hält
das Spannfutter in einer offenen Stellung.
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Die Nuten 142 und 144 werden
dann von einer oder mehreren koplanaren Vertiefungen (nicht dargestellt)
wieder zurückgesetzt,
die winklig um die Achse 121 angeordnet sind, um so ausgerichtet
zu werden, um die Verriegelungskugel, die ihnen zugeordnet sind,
aufgenommen werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
in 14 und 15 als Spannfutter 200 gezeigt,
das wie das Spannfutter 100 arbeitet, außer daß sich die Feder 254 an
der Welle befindet. Die Welle 240 hat eine Mittelnut 242,
die Kugeln 228 in der geschlossenen Stellung aufnimmt.
Der Kugelträger 226 hält die Kugeln 228 und
bewegt sich in dem Spalt zwischen der Welle
240 und dem
Körper 212.
Der letztere ist mit einer Nut 244 versehen, um in der
offenen Stellung Kugeln 228 aufzunehmen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
in 16 als Spannfutter 300 gezeigt,
das in einer Ausführungsform
gezeigt ist, die geeignet ist, eine langgestreckte Welle 302,
z. B. einen Bohrer oder ein anderes axial langgestrecktes Werkzeug,
axial zu halten. Diese Ausführungsform
arbeitet wie die in 14 und 15 gezeigte. Der Spannmechanismus des
Spannfutters 300 übt
eine Werkzeughaltekraft in einer Richtung senkrecht zur Achse 304 der
Spannfutterwelle aus, um mit der Werkzeugwelle 302 in axialer
Ausrichtung mit der Spannfutterwelle in Reibeingriff zu treten.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
in 18 bis 21 als Spannfutter 400 mit
einer Blattspannbacke 401, einer Welle 402 und
einer Feder 404 gezeigt. Weitere Komponenten entsprechen den
vorherigen Ausführungsformen
und müssen
hier nicht gesondert beschrieben werden. Die Welle 403 hat
einen zylindrischen Körper 410,
einen Spannkopf 406 an seinem einen Ende und eine Schraubenaufnahmebohrung 408 am
anderen Ende. Das Ende der Welle 402 an der Bohrung 408 ist
mit einem in Querrichtung verlaufenden axialen Schlitz 412 versehen, und
das geschlossene Ende des Schlitzes ist mit einer Bohrung 414 senkrecht
zum Schlitz versehen. Der Querschnitt des Körpers 410 ist so geformt
und keilverzahnt, daß er
in die Bohrung 418 paßt,
in der sich die Welle bewegt, ohne sich zu drehen. Die Feder 404 weist
ein flaches, vorgeformtes Federteil 420 mit einem mittigen
Schlaufenabschnitt 422 auf, von dem sich Federschenkel 424 und 426 erstrecken.
Die Federschenkel erstrecken sich im allgemeinen in der gleichen
Richtung relativ zum Schlaufenabschnitt 422, so daß die Feder 404 eine
allgemeine "V"-Form hat. Eine einfache,
aber wirksame Feder 404 kann aus einer Drahtlänge ausgebildet
sein, die so geformt ist, daß ein
Schlaufenabschnitt 422 in Form einer einzigen Biegung oder
mit einem oder mehreren Wickelschlaufen 430 entsteht, wie
dargestellt. Die Federschenkel 424 und 426 können auf
der gleichen Seite der Federachse 432 verbleiben, von der
sie ausgehen (wie am besten in 18 zu
sehen ist). Als Alternative könnte
eine Ausführungsform,
z. B. die Feder 404a so hergestellt sein, daß sich die
Federschenkel 424a und 426a von einem Schlaufenabschnitt 422a erstrecken,
und die Achse 432 überqueren,
wie am besten in 21 zu
sehen ist. Die Bohrung 414 ist geeignet, einen Stift 416 aufzunehmen,
der die Feder 404 in dem in Querrichtung verlaufenden Schlitz 412 hält.
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Die Federschenkel 424/426 und 424a/426a haben
zwar normalerweise eine "V"-förmige Konfiguration,
wie am besten in 18 und 19 zu sehen ist, die Krümmung der
Schenkel kann jedoch auch von einer bestimmten Krümmung abweichen,
wie in 18 zu sehen ist,
um ziemlich gerade zu sein, wie in 21 zu
sehen ist. Die Krümmung
der Federschenkel beeinflußt
den Grad der Verschiebbarkeit der Welle 402 und die Spannkraft.
Ausgehend von der geschlossenen Stellung, die in 18 gezeigt ist, versteht es sich, daß, wenn
das Drucktastenende der Welle 402 nach oben gedrückt wird,
die Innenkanten 440 und 442 des Gehäuses (tatsächlich gegenüberliegende
Seiten der unteren kreisförmigen
Kante der Bohrung 418) die Federschenkel nach innen drücken, so
daß, wenn
die Drucktaste 443 am unteren Ende des Gehäuses anschlägt, die
radial äußersten Flächen 444 und 446 der
Federschenkel 424 und 426 die Innenwand der Bohrung 418 berühren, wie
am besten in 19 zu sehen
ist. Der Reibeingriff an diesen Punkten hält den Spannkopf 406 offen,
und die Krümmung,
die den Schenkeln 424/426 verliehen wird, trägt dazu
bei, diese Kraft auszuüben.
Wenn, ausgehend von einer offenen Stellung, der Spannkopf 406 nach
unten gedrückt
wird, geben die Kontaktpunkte 444 und 446 schließlich die
Kanten 440 und 442 frei, und die natürliche Federkraft
der Feder 404 trägt
zu einer weiteren Abwärtsbewegung
bei. Das Spannfutter erreicht seine geschlossene Stellung, bevor
die Federschenkel ihren nicht vorgespannten Zustand erreichen können, so
daß die
Feder weiterhin eine Spannkraft ausüben kann. Die Krümmung der
Schenkel zwischen den Punkten 444/446 und dem
mittigen Schlaufenabschnitt beeinflussen die Geschwindigkeit der
federgestützten
Abwärtsbewegung
sowie die maximale Spannkraft, wenn der Spannkopf geschlossen ist.
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Verschiedene Kanäle und Aussparungen können vorgesehen
sein, um das Reinigen und die Sterilisierung zu erleichtern. Beispielsweise
kann ein axialer Kanal 450 im Spannkopf vorge sehen sein,
um eine Verbindung zwischen dem Schlitz 412 und der Außenfläche des
Spannkopfes 406 zu ermöglichen. Ebenso
können
sich mehrere ringförmig
angeordnete Durchgangsbohrungen 452 im Spannkopf 406 über jeder
Stellen befinden, wo ein Stift ist. Außerdem können radiale Aussparungen 454 vorgesehen sein,
um Zugang ins Innere zu ermöglichen.
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Eine weitere alternative Ausführungsform der
Erfindung ist in 22 als
Spannfutter 600 dargestellt, das eine modifizierte Welle 602 mit
einem dazwischenliegenden Spannkopf 406 aufnimmt, der zwischen
den Wellenenden 606 und 608 angeordnet ist. Die
Welle 601 ist an einer Sagittalsäge 607 befestigt und
geeignet, sich in der Bohrung 610 des Gehäuses 612 hin-
und herzubewegen, obwohl diese beiden Elemente in einen obere und
untere Abschnitte 610a/610b bzw. 612a/612b geteilt
sind. Während vorherige
Ausführungsformen
einseitige, mit einem Lager versehene Ausführungen waren, ermöglicht es diese
Anordnung, daß jeder
Bohrungsabschnitt 610a und 610b mit seinem eigenen
Lager 614 bzw. 616 versehen ist, um die Wärme effektiver
abzuführen, wenn
hohe zyklische Geschwindigkeiten erforderlich sind. Der Spannkopf 604 ist
in 22 in einer offenen
Stellung gezeigt, mit einem Abstand über der Spannfläche 620 und
den Stiften 622 am Antriebselement 624. Die Feder 630 entspricht
der Feder 404 und bewegt sich an einem gehärteten Druckring
oder einer Buchse 632, die am Rand der Bohrung 610b nahe
der Federschenkel fest angeordnet ist, um die Leistungsfähigkeit
der Erfindung zu verbessern. Die Feder 630 funktioniert
wie die bereits beschriebenen Federn gleicher Ausführung, und
zwar versetzt sie den Spannkopf 604 in eine geschlossene
Stellung und hält
ihn in dieser (nicht dargestellt), um ein Blatt (nicht dargestellt)
zwischen dem Kopf 604 und der Spannfläche 620 zu halten.
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Eine Variante dieser Ausführungsform
ist in 23 bis 25 Spannfutter 700 gezeigt,
das an einer Sagittalsäge 702 befestigt
ist. Die Struktur des Spannfutters 700 entspricht der des
Spannfutters 600 mit geringfügigen Änderungen. Beispielweise handelt
es bei dem Gehäuse,
in dem das Spannfutter 700 angeordnet ist, um ein Paar
einstückigen
Verlängerungen
des Sägenkörpers. Das
Spannfutter 700 weist eine Welle 704 mit ei nem
vergrößerten Ende 706 und
einem kleineren anderen Ende 708 auf, um eine fühlbare Anzeige
bereitzustellen, an welchem Ende zu drücken ist, um das Spannfutter
zu öffnen oder
zu schließen.
In der gezeigten Ausführungsform wird
durch Drücken
des großen
Endes das Spannfutter geöffnet,
obwohl die Abmessungen der Enden auch umgekehrt sein könnten. Ähnliche
fühlbare
Anzeigen können
natürlich
bei allen anderen Ausführungsformen
verwendet werden, die hier offenbart sind. Die Welle 704 ist
zylindrisch mit einem im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt, der zwei
abgeflachte Seiten 710 und 712 hat, am besten
in 24 zu sehen, die
es ermöglichen,
daß die
Welle 702 in einer im allgemeinen rechteckigen Öffnung 714 in
einem Mitnehmer 716 gleitet, ohne sich zu drehen. Eine
Schulter 718 ist vorgesehen, um eine ähnliche rechteckige Öffnung 720 in
einer Platte 722 aufzunehmen, und ein Gewindeverschluß 724 wird
verwendet, um die Platte 722 an der Schulter 718 der Welle 704 fest
anzuordnen. Die Platte 722 dient in dieser Ausführung als
Spannkopf. Ein Paar Lager 726 und 728 ermöglichen
es, daß sich
die Welle 704 in ausgerichteten Öffnungen 730 und 732 am
distalen Ende der Säge 702 hin-
und herbewegt. Eine Gewindekappe 734 hält die Anordnung zusammen.
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Wie in 24 gezeigt,
ist die Feder 740 in einer Ebene quer zur Achse der Säge 702 ausgerichtet und
wird von einem Federstift 742 in einem Schlitz 744 der
Welle 704 gehalten. Eine Mittelbohrung 746 und
eine Öffnung
748 im Halter erleichtern das Reinigen und die Sterilisieren der
verschiedenen Komponenten. In der offenen Stellung, die in 24 gezeigt ist, ruhen die
Federschenkel an der Buchse 750, die so geformt ist, daß Auflagepunkte
für die
Federschenkel bereitgestellt werden, wenn sich die Feder in die
geschlossene Stellung bewegt, wie in 25 gezeigt.
Ein Blatt 752 wird gehalten, wenn, wie dargestellt, das
Spannfutter 700 in der geschlossenen Stellung ist.
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Die relativen Ausrichtungen der Komponenten,
die in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigt
sind, können
sich innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung ändern. Beispielsweise
kann die Feder in der Ausführungsform
in 10 und 11 so versetzt sein, daß die Verriegelungskugeln
zwi schen der Feder und dem Spannkopf sind. Solche Änderungen
könnten
die spezifische Funktion bestimmter Komponenten verändern, würden jedoch
nicht das offenbarte Grundkonzept ändern. Ferner können andere
Anordnungen der Komponententeile weitere Ausführungsformen ergeben. Wenn
beispielsweise irgendeine der Ausführungsformen mit einem Bewegungsübertragungsgetriebe verwendet
wird, um zu bewirken, daß die
Kraft des Spannkopfes senkrecht zur Achse der Welle gerichtet ist,
kann ein Spannfutter bereitgestellt werden, bei dem die Aktivierungsbewegung
axial mit der Welle ausgerichtet ist, während die Spannkraft senkrecht dazu
wirkt, obwohl sie an einem Punkt ausgeübt wird, der von der Achse
beabstandet, wodurch es möglich wird,
daß der
Sägeblattkörper axial
mit dem Handstück
ausgerichtet, aber von der Achse beabstandet ist.
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Der Fachmann wird verstehen, daß zahlreiche
Verbesserungen und Modifikationen an der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die hier offenbart ist, möglich sind, ohne ihren Schutzbereich zu
verlassen.