CN103565492A - 钻头限位器及配备有该限位器的钻头 - Google Patents

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Abstract

钻头限位器及配备有该限位器的钻头。本发明提供一种钻头限位器，用于设置在钻头的杆部上以调节钻头的钻孔深度，其包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的一部分和所述第二套筒的一部分相互套接，并且所述第一套筒和第二套筒均具有偏心通孔，其中通过所述第一套筒和第二套筒相对于彼此旋转，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间的大小发生改变。

Description

钻头限位器及配备有该限位器的钻头
技术领域
本发明涉及一种钻头部件。更具体而言，涉及一种钻头偏心限位器以及配备有该限位器的钻头，尤其是涉及医用钻头及医用钻头偏心限位器。
背景技术
医用钻头是骨科中常用的一种医疗器械。这种医用钻头一般都配备有钻头限位器，用于在钻头钻孔时限制孔的深度。在骨科手术中，钻头限位器能够防止钻孔过深而伤到其它组织，因此其作用是特别重要的。
目前市场上常见的钻头限位器有以下三种：
第一种限位器10如图1所示，其为中空圆柱体形状，并且具有从圆柱体侧面贯穿到内部的螺纹孔，紧定螺钉11拧入到该螺纹孔中，以将限位器10固定到钻头1上。当调节这种限位器10在钻头1上的位置时，需要利用扳手（未示出）来松开限位器10上的紧定螺钉11，把限位器10移动到需要的位置，再用扳手拧紧紧定螺钉11。这种限位器10具有以下缺点：第一，其需要配备专用扳手；第二，拧紧紧定螺钉11容易在钻头1上形成压痕。
第二种限位器20如图2所示，其包括限位零件21和调节机构22，其中旋转调节机构22使限位零件21在钻头1上上下运动，从而达到调节钻孔深度的目的。限位器20的具体结构在专利文献CN102188273A中有详细的描述，在此不再赘述。这种限位器具有以下缺点：第一，调节速度太慢，旋转一圈一般只能调节1-2mm；第二，调节长度有限；第三，调节机构22的长度需要很长，一般调节机构22的长度是控制钻孔深度范围的2-3倍。
第三种限位器30如图3所示，其为卡环式结构。即，卡环形式的限位器30从钻头1的侧面卡到钻头1上，限位器30的内孔比钻头1的直径稍小，从而其卡到钻头1上后能抱住钻头1，然后在使用中能够移动到需要的位置。这种限位器30的缺点也比较明显，包括：第一，卡紧力小；第二，随着使用次数增多，容易松动，从而使用起来不可靠。
现有的这些限位器所具有的缺点致使它们对于创伤钻头在控制钻孔深度方面有很大的不足。因此，如果能够提供一种新型的限位器，从而克服上述这些缺点，那么将是有利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻头限位器，以克服现有技术存在的上述缺陷。
根据本发明的一个方面，提供一种钻头限位器，用于设置在钻头的杆部上以调节钻头的钻孔深度，所述钻头限位器包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的一部分和所述第二套筒的一部分相互套接，并且所述第一套筒和第二套筒均具有偏心通孔，其中通过所述第一套筒和第二套筒相对于彼此旋转，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间的大小发生改变。通过这种方式，实现钻头限位器在钻头的杆部上的位置调节和固定。
根据本发明的优选方面，所述第一套筒的所述一部分具有外螺纹，所述第二套筒的所述一部分具有内螺纹，所述第一套筒和第二套筒通过所述外螺纹和内螺纹进行连接。
根据本发明的另一优选方面，所述第一套筒的所述一部分的端部具有凸台，所述第二套筒的所述一部分的端部具有凹口，并且在所述第二套筒的所述一部分的内部形成有从所述凹口沿周向延伸的凹槽，所述第一套筒和第二套筒通过所述凸台和凹槽连接。
根据本发明的优选方面，所述第一套筒和第二套筒的偏心通孔的偏心距与直径之间具有如下函数关系：A（或B）=-0.349+0.99C+0.0037α+1.52e，其中A是第一套筒的偏心通孔的直径，B是第二套筒的偏心通孔的直径，C是所述钻头的杆部的直径，α是第一套筒和第二套筒之间能够相对于彼此旋转的最大设定角度，e是第一套筒和第二套筒的偏心通孔的偏心距。
根据本发明的优选方面，钻头能够插入在由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间中，并通过所述第一套筒和第二套筒相对于彼此旋转，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间收缩而固定。从而通过所述钻头限位器调节所述钻头的钻孔深度。
根据本发明的优选方面，以所述第一套筒的偏心通孔和所述第二套筒的偏心通孔彼此对齐时作为起始位置，在该起始位置，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间最大；当所述第一套筒和第二套筒从所述起始位置相对于彼此旋转到最大设定角度时，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间最小。
优选地，所述第一套筒和第二套筒能够相对于彼此旋转的最大设定角度为180°。
根据本发明的优选方面，所述钻头限位器为医用钻头限位器。
根据本发明的另一方面，提供一种钻头，该钻头配备有根据前面所述的钻头限位器。
根据本发明的优选方面，所述钻头为医用钻头。
本发明的这种偏心限位器，采用类似凸轮结构的偏心结构，因而具有较大的力转换比，能够提供可靠的固定。而且，其结构紧凑。另外，只需转动较小的角度（小于等于180度）就可以实现固定，因此使用方便。
附图说明
图1为配备有根据现有技术的一种限位器的医用钻头。
图2为配备有根据现有技术的另一种限位器的医用钻头。
图3为配备有根据现有技术的再一种限位器的医用钻头。
图4为配备有根据本发明的偏心限位器的钻头。
图5为根据本发明一个实施例的偏心限位器的分解视图。
图6为根据本发明另一实施例的偏心限位器的分解视图。
图7A-7C示出根据本发明的偏心限位器的两个套筒处于不同的角度关系时的空间投影示意图。
图8示出根据本发明的偏心限位器固定在钻头上时的截面图。
图9是说明本发明的偏心限位器中的偏心通孔及容纳在其中的钻头之间的位置关系的示意图。
具体实施方式
下面结合附图示出的优选实施例对本发明的钻头限位器的结构和原理进行详细说明。附图中，相同或相似的元件采用了相同的附图标记。另外，各附图并非等比例绘制。
参见图4，其中示出了配备有根据本发明的偏心限位器100或200的钻头1000。本发明的偏心限位器100、200分别由两只具有通孔的套筒组成，其具体结构将结合后面的附图进行描述。通常，本发明的偏心限位器与有刻度的钻头一起使用，如图4所示，用于控制钻孔深度。但应该理解，本发明不限于此，上述偏心限位器也可以与没有刻度的钻头一起使用。另外，尽管本发明重点针对医用钻头，并以此为例对本发明的技术方案进行描述，但本发明的偏心限位器也可用于其他钻头，包括可调式手钻、电钻等。
接下来，参见图5，其中示出了根据本发明一个实施例的偏心限位器100的分解视图。如图5所示，偏心限位器100包括两只具有通孔的套筒，即外螺纹套筒110和内螺纹套筒120。外螺纹套筒110在其一部分长度上具有外螺纹113，内螺纹套筒120在其一部分长度上具有内螺纹123，从而与外螺纹套筒110上的外螺纹113相啮合，以实现这两个套筒之间的连接。
另外，优选地，在内螺纹套筒120以及外螺纹套筒110的非螺纹部分的外表面上设置有滚花或凹凸结构，以方便用手抓握。
外螺纹套筒110和内螺纹套筒120均为偏心套筒。即，外螺纹套筒110具有偏心通孔111，内螺纹套筒120具有偏心通孔121。偏心通孔111和121具有偏心距e。另外，外螺纹套筒110的偏心通孔111和内螺纹套筒120的偏心通孔121的直径稍大于钻头1000的外径。在将外螺纹套筒110和内螺纹套筒120套在钻头上后，通过将外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此转动，外螺纹套筒110的偏心通孔111和内螺纹套筒120的偏心通孔121逐渐收缩内部空间，并挤压中间的钻头，从而固定在钻头的外表面上，由此起到限位器的作用。
用于形成外螺纹套筒110和内螺纹套筒120的材料没有特殊限制，其一般采用不锈钢，或者铜合金、铝合金等相对较软的材料。对于医用钻头而言，宜采用医用不锈钢或者医用铜合金、铝合金等。
下面，结合图7A-7C对本发明的偏心限位器在钻头上的位置调节过程作出进一步的具体说明。
图7A-7C示出根据本申请的偏心限位器的两个套筒处于不同的角度关系时的空间投影示意图。所示出的投影示意图是将所述套筒向与其长度方向垂直的平面上投影而获得的。其中分别示出外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此处于0°、45°和90°时的情况。
图7A所示为外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此处于0°起始位置（即，没有旋转）时的空间投影图。并且，图7A中还示出了外螺纹套筒110和内螺纹套筒120的偏心通孔的中心与各套筒的中心（即，相对于套筒的外周轮廓而言的中心）之间具有偏心距e。在该位置，两个套筒110和120的偏心通孔对齐，从而提供最大的允许钻头通过或者移动的内部空间S。在该状态下，可以将钻头插入限位器中，并自由调节限位器在钻头上的位置。
当限位器位于钻头上的合适位置时，将外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此旋转。随着套筒的旋转，由于外螺纹套筒110和内螺纹套筒120的偏心结构，其通孔不再处于对齐状态，从而逐渐收缩内部空间S，如图7B、7C所示。其中图7B示出外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此处于45°位置时的空间投影图。7C示出外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此处于90°位置时的空间投影图。
根据本发明的优选实施例，当外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此旋转180°时，两个套筒的内部空间S最小。但本发明不限于此，也可以设置为当两个套筒相对于彼此旋转小于180°的角度时两个套筒的内部空间S达到最小值。但将外螺纹套筒110和内螺纹套筒120设置为它们相对于彼此旋转180°时使内部空间S最小，可以对内部空间S提供较大的调节量，因此是更加有利的。
随着外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此旋转，容纳钻头的内部空间S逐渐收缩，从而挤压中间的钻头，在钻头上产生压力。这样限位器就能在钻头外表面上固定住，完成其位置调节，从而实现调节钻孔深度的目的。
图8示出偏心限位器100固定在钻头1000上时的截面图。如图所示，钻头1000的杆部分别与偏心限位器100的外螺纹套筒110的偏心通孔111和内螺纹套筒120的偏心通孔121的壁的一部分接触，由此固定在由所述壁限定的内部空间S中。
应该理解，当本发明的偏心限位器100固定在钻头上时，外螺纹套筒110和内螺纹套筒120并不一定处于其相对于彼此旋转使内部空间S最小的状态。这实际上与套筒的内径（即，其偏心通孔的直径）、偏心距、钻头的外径等参数有关。例如，对于同样的偏心限位器，当与其配合使用的钻头的外径大小有所区别时，那么对于外径较大的钻头，外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此旋转较小的角度即可固定在该钻头上；对于外径较小的钻头，外螺纹套筒110和内螺纹套筒120则需要相对于彼此旋转较大的角度才能固定在该钻头上。
另外，调节限位器在钻头上的位置并不一定要在外螺纹套筒110和内螺纹套筒120对齐并提供最大的内部空间S的情况下进行。在外螺纹套筒110和内螺纹套筒120处于半旋紧状态，即未固定到钻头上时，均可以对限位器进行位置调节。
下面，结合图9，进一步说明关于套筒的偏心通孔的直径与偏心距之间尺寸关系的优选实施例。
如图9所示，外螺纹套筒110的偏心通孔111的直径为A，圆心为A1；内螺纹套筒120的偏心通孔121的直径为B，圆心为B1。优选地，如这里所描述的，设定A等于B。钻头1000的杆部直径为C，圆心为C1。O1为套筒的回转中心（即，相对于套筒的外周轮廓而言的中心）。偏心距e等于点O1至点A1的距离，以及点O1至点B1的距离。两个套筒之间的旋转角度α等于点O1至点A1连线与点O1至点B1连线的夹角。
在设计中，偏心限位器所预期使用的钻头的杆部直径C通常为已知的。设计人员为旋转角度α设定一个理论角度值（如前面所述的180度）。优选地，套筒的偏心通孔的偏心距e与其直径A或B之间可具有如下函数关系：A（或B）=-0.349+0.99C+0.0037α+1.52e。
在直径C、旋转角度α确定的情况下。设定好偏心通孔的偏心距e，则可通过上述函数关系确定其直径A或B；反之亦然。
应该理解，套筒的偏心通孔的直径与偏心距之间的尺寸关系并不限于上面所描述的优选实施例，本领域技术人员可以进行适当的修改，只要其能够实现钻头的调节及固定即可。
下面给出本发明的这种偏心限位器100及钻头的一个具体实例。
在该实例中，外螺纹套筒110外径为10.5mm，并且其外表面滚花；长度11mm，并且其大约1/2长度带有M8*0.5的外螺纹；外螺纹套筒110的通孔直径4.5mm，偏心距0.25mm。内螺纹套筒120外径为10.5mm，并且其外表面滚花；长度7mm，并且其在与外螺纹110相配合的一部分长度上带有M8*0.5的内螺纹；内螺纹套筒120的通孔直径4.5mm，偏心距0.25mm。与该偏心限位器100配合使用的钻头的直径为4.2mm。
根据该具体实例，当外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此处于0°位置时，提供最大的内部空间S，其径向间距等于通孔直径，即4.5mm。当外螺纹套筒110和内螺纹套筒120相对于彼此处于旋转180°位置时，提供最小的内部空间S，此时其过螺纹轴心的两点的径向间距为4.5-0.25*2=4mm。
应该理解，上面给出的具体实例仅是为了便于理解本发明，而并不是意图限制本发明。本发明的偏心限位器及钻头的各尺寸参数均可以根据需要作出改变，而不限于上面具体实例中所述，只要其能够实现所需要的功能即可。
接下来，参见图6，其中示出了根据本发明另一实施例的偏心限位器200。图6所示的偏心限位器200与图5所示的偏心限位器100的区别在于，偏心限位器200的两个套筒210和220分别设置有凸台213以及凹口223和凹槽225，而取代了图5所示偏心限位器100的两个套筒中的外螺纹113和内螺纹123。
如图6所示，第一套筒210（对应于图5中的外螺纹套筒110）具有偏心通孔211，并在其一个端部在沿径向对称的位置设置有两个凸台213。第二套筒220（对应于图5中的内螺纹套筒120）与第一套筒210相匹配，具有偏心通孔221，并在其一个端部在沿径向对称的位置设置有两个凹口223。在第二套筒220的内部，从两个凹口223的内侧分别沿相反方向形成有约半圈凹槽225。凹槽225能够限制第一套筒210和第二套筒220沿长度方向上下运动，使其只能相对于彼此转动。
尽管图中示出了第一套筒210具有两个凸台，第二套筒220具有两个凹口和凹槽，但应该理解，本发明不限于此。根据需要，也可以设置更少（即，1个）或更多（例如，3个、4个等）的凸台以及凹口和凹槽。
偏心限位器200在使用中，将第一套筒210的凸台213对准第二套筒220的凹口223，并插入其中，然后将第一套筒210和第二套筒220相对于彼此旋转。随着套筒的旋转，由于第一套筒210和第二套筒220的偏心结构，逐渐收缩内部空间，并挤压中间的钻头，从而固定在钻头的外表面上，由此起到限位器的作用。
除了采用凹槽连接取代偏心限位器100的螺纹连接之外，偏心限位器200在其他方面与偏心限位器100没有实质区别，并且其位置调节过程与参照图7A-7C针对偏心限位器100所描述的基本相同。因此这里省略其详细描述。
应该理解，本发明不限于这里所示出的具体实施例。本领域技术人员基于本申请的教导可以预想到各种替代方案。例如，尽管附图中示出了外螺纹套筒110的螺纹部分处的外径小于非螺纹部分处的外径，但外螺纹套筒110的螺纹部分处的外径与非螺纹部分处的外径大致相等也是可以的，这时内螺纹套筒120的螺纹部分的直径也需相应增大。对于采用凹槽连接的偏心限位器200也是如此。另外，尽管附图中示出偏心限位器的外表面为圆形滚花形式，但也可以将其形成为多面体形状，例如六面体，等等。
本发明的这种偏心限位器，与现有的钻头限位器相比，具有以下优点：第一，由于其采用类似凸轮结构的偏心结构，因而具有较大的力转换比，能够提供可靠的固定。第二，其结构紧凑。第三，只需转动较小角度（小于等于180度）就可以实现固定，因此使用方便。
应该理解，上述描述仅是示例性的。本领域技术人员可以作出各种修改和变化，而不背离本发明的思想和范围。

Claims (10)

1.一种钻头限位器，用于设置在钻头的杆部上以调节钻头的钻孔深度，其特征在于，所述钻头限位器包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的一部分和所述第二套筒的一部分相互套接，并且所述第一套筒和第二套筒均具有偏心通孔，其中通过所述第一套筒和第二套筒相对于彼此旋转，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间的大小发生改变。
2.如权利要求1所述的钻头限位器，其中，所述第一套筒的所述一部分具有外螺纹，所述第二套筒的所述一部分具有内螺纹，所述第一套筒和第二套筒通过所述外螺纹和内螺纹进行连接。
3.如权利要求1所述的钻头限位器，其中，所述第一套筒的所述一部分的端部具有凸台，所述第二套筒的所述一部分的端部具有凹口，并且在所述第二套筒的所述一部分的内部形成有从所述凹口沿周向延伸的凹槽，所述第一套筒和第二套筒通过所述凸台和凹槽连接。
4.如权利要求1-3中任一项所述的钻头限位器，其中，所述第一套筒和第二套筒的偏心通孔的偏心距与直径之间具有如下函数关系：A或B=-0.349+0.99C+0.0037α+1.52e，其中A是第一套筒的偏心通孔的直径，B是第二套筒的偏心通孔的直径，C是所述钻头的杆部的直径，α是第一套筒和第二套筒之间能够相对于彼此旋转的最大设定角度，e是第一套筒和第二套筒的偏心通孔的偏心距。
5.如权利要求1-3中任一项所述的钻头限位器，其中，钻头能够插入在由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间中，并通过所述第一套筒和第二套筒相对于彼此旋转，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间收缩而固定。
6.如权利要求1-3中任一项所述的钻头限位器，其中，以所述第一套筒的偏心通孔和所述第二套筒的偏心通孔彼此对齐时作为起始位置，在该起始位置，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间最大；当所述第一套筒和第二套筒从所述起始位置相对于彼此旋转到最大设定角度时，由所述第一套筒的偏心通孔和第二套筒的偏心通孔限定的内部空间最小。
7.如权利要求6所述的钻头限位器，其中，所述第一套筒和第二套筒能够相对于彼此旋转的最大设定角度为180°。
8.如权利要求1-3中任一项所述的钻头限位器，其中，所述钻头限位器为医用钻头限位器。
9.一种钻头，其特征在于，配备有根据权利要求1-8中任一项所述的钻头限位器。
10.如权利要求9所述的钻头，其中，所述钻头为医用钻头。
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