DE102006045508B3

DE102006045508B3 - Verfahren zum Herstellen eines Knochen-Fräsers sowie ein nach dem Verfahren hergestellter Knochen-Fräser

Info

Publication number: DE102006045508B3
Application number: DE102006045508A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ries; Mathias Notheis
Original assignee: Joimax GmbH
Current assignee: Joimax GmbH
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: US8267937B2; EP1905363B1; US20080077148A1; JP5224749B2; ES2338711T3; JP2008100051A; DE502007002660D1; EP1905363A3; KR20080028772A; KR101395042B1; EP1905363A2; ATE455507T1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Knochen-Fräsers, wobei an einer distalen Stirnseite eines rohrartigen Fräser-Schafts (10) eines Knochen-Fräsers bei vorgegebenem Außendurchmesser (D) des Fräser-Schafts (10), eine Fräser-Zahnung (12) geschaffen wird. Es werden insbesondere die folgenden Schritte durchgeführt: - Bestimmen des Rohrumfangs (U) des Fräser-Schafts (10); - Ermitteln einer mittleren gewünschten Zahnhöhe (Hgew) der Fräser-Zahnung (12); - Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge (LZ') der Fräser-Zahnung aus der gewünschten Zahnhöhe (Hgew) bei vorgegebenen Kenngrößen eines Zahnperiodenmusters; - Dividieren des Rohrumfangs (U) durch die gewünschte Zahnperiodenlänge (LZ); - Runden des Ergebnisses auf einen ganzzahligen Wert (QZ); - Dividieren des Rohrumfangs (U) durch den Wert (Qz), um die Zahnperiodenlänge (LZ) zu erhalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Knochen-Fräsers, wobei an einer distalen Stirnseite eines rohrartigen Fräser-Schafts eines Knochen-Fräsers bei vorgegebenem Außendurchmesser des Fräser-Schafts, eine Fräser-Zahnung geschaffen wird. Die Erfindung betrifft weiter einen Knochenfräser mit einem rohrartigen Fräser-Schaft und einer Fräser-Zahnung, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.
Beispielsweise aus der DE 699 17 683 T2 ist ein Knochen-Fräser bekannt, der einen hohlen zylindrischen Fräser-Schaft, an seinem rückwärtigen, proximalen Ende einen Handgriff und an seinem stirnseitigen bzw. distalen Ende eine Fräser-Zahnung aufweist.
Ein derartiger Fräser wird im Bereich der Medizintechnik zum Ausfräsen von Wirbelbestandteilen im Bereich eines seitlichen Fortsatzes eines Wirbelsäulen-Wirbels eingesetzt, um einen postero-lateralen Zugang zu eingeklemmten Nervenwurzeln des zentralen Nervensystems zu schaffen. Durch diesen Zugang werden dann Nucleus-Propulsus-Gewebe und andere Gewebearten (Kapselgewebe, Narbengewebe, Annulus-Gewebe) entfernt, da diese auf die Nervenwurzeln drücken. Der benannte Fortsatz eines Wirbels bildet mit einem benachbarten Fortsatz eines benachbarten Wirbels das so genannte Facettengelenk.
Die einen gattungsgemäßen Facettengelenkfräser einsetzende microinvasive Operationsmethode zur Dekompression von eingeklemmten Nervenwurzeln ist höchst erfolgreich. Wegen der hohen Sensibilität eines solchen Eingriffs müssen gattungsgemäße Knochen-Fräser hochgradig präzise gefertigt werden und eine hohe Festigkeit haben, um ein Abstumpfen der Zahnung zu vermeiden. Ferner muss ein solcher Knochen-Fräser im Gebrauch stabil sein und darf unter keinen Umständen abrutschen. All diese Anforderungen sind bei gleichzeitig einfacher und guter Desinfizierbarkeit zu erfüllen. Daher ist die Herstellung von Knochen-Fräsern der gattungsgemäßen Art, die zudem in kleinen Stückzahlen erfolgt, sehr teuer. Dies fällt insbesondere deshalb ins Gewicht, weil ein Chirurg im Allgemeinen nicht nur einen Knochen-Fräser benötigt sondern ein ganzes Sortiment mit verschiedenen Bemaßungen und Zahnungsmustern.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Verfahren zum Herstellen eines Knochen-Fräsers, sowie einen danach hergestellten Knochen-Fräser bereitzustellen, bei dem der Fertigungsaufwand gegenüber nach bekannten Verfahren bemessenen Fräser-Zahnungen verringert wird. Durch das Verfahren soll ein Fräser zudem derart bemessen werden können, dass für den Gebrauch des Knochen-Fräsers eine gute Stabilität und Festigkeit der Zahnung sichergestellt ist.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einem Verfahren der gattungsgemäßen Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden:

– Bestimmen des Rohrumfangs des Fräser-Schafts;
– Ermitteln einer mittleren gewünschten Zahnhöhe der Fräser-Zahnung;
– Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge der Fräser-Zahnung aus der gewünschten Zahnhöhe bei vorgegebenen Kenngrößen eines Zahnperiodenmusters;
– Dividieren des Rohrumfangs durch die gewünschte Zahnperiodenlänge;
– Runden des Ergebnisses auf einen ganzzahligen Wert;
– Dividieren des Rohrumfangs durch den Wert, um die Zahnperiodenlänge zu erhalten, und
– mechanisches Abtragen oder Abtrennen von Material am distalen Ende des Fräser-Schaftes.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Herstellen eines Knochen-Fräsers implementiert sein, in welcher die Bemaßung von individuell oder in einer kleinen Serie gefertigten Knochen-Fräsern mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch abhängig von wenigen Kenngrößen, beispielsweise der Zahnhöhe, berechnet werden kann und unmittelbar in den Herstellungsprozess einfließen kann.
Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch einen Knochen-Fräser, bei dem die Anzahl der Zahnperiodenmuster eine gerade Zahl ist und/oder in welchem wenigstens ein Paar von Zahnperiodenmustern bezüglich einer Mittelach se des rohrartigen Fräser-Schafts punktsymmetrisch angeordnet ist.
Durch das Wählen eines geradzahligen Werts für die Anzahl der über den Rohrumfang verteilten Zahnperiodenmuster kann insbesondere im Fall eines einfachen Zahnungsperiodenmusters in einer besonders einfachen Weise eine paarweise punktsymmetrische Anordnung der Zahnperiodenmuster erreicht werden, die eine Fertigung stark vereinfacht und dadurch kostengünstiger macht. Einander gegenüberliegende Zahnperiodenmuster können simultan bearbeitet werden, wobei gleichzeitig ein radialer Verlauf von Schneidkanten gewährleistet werden kann.
Als "Länge" wird hier die Erstreckung des Zahnperiodenmusters bzw. eines einzelnen Zahns in der Umfangsrichtung des Fräser-Schafts bezeichnet, während sich die Bezeichnung "Höhe" auf die axiale Richtung des Fräser-Schafts bezieht.
Statt unmittelbarer Heranziehung des Umfangs des Rohrs, kann der Außendurchmesser des Rohrs als Parameter angegeben werden, wobei dann der Rohrumfang aus dem Außendurchmesser des Fräser-Schafts bestimmt wird. Statt des Außendurchmessers kann beispielsweise auch ein Radius angegeben werden. Der Außendurchmesser bzw. eine zu diesem proportionale Kenngröße kann beispielsweise aus einer Datenbank oder von einer Benutzerschnittstelle eingelesen und vorgegeben werden.
Das Ermitteln einer mittleren gewünschten Zahnhöhe der Fräser-Zahnung kann ebenfalls durch das Einlesen aus einer Datenbank oder von einer Benutzerschnittstelle erfolgen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach dem Ermitteln der Zahnpe riodenlänge eine Anpassung, insbesondere eine Skalierung der Zahnhöhe oder eine Anpassung der Keilwinkel und/oder Anstellwinkel des Zahnperiodenmusters erfolgen, um die ermittelte Zahnperiodenlänge zur Zahnhöhe in eine vorteilhafte Proportion zu setzen. Dabei können unter Umständen geringe Abweichungen der endgültigen Zahnhöhe von der gewünschten Zahnhöhe wie auch Abweichungen der endgültigen ermittelten Zahnform von der gewünschten Zahnform, wie sie durch die vorgegebenen Kenngrößen des Zahnperiodenmusters bestimmt ist, hingenommen werden.
Eine mögliche Ausgestaltung der oben definierten erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Kenngrößen für das Zahnperiodenmuster wenigstens einen Keilwinkel und/oder einen Anstellwinkel umfassen. Da sowohl die Schnitteigenschaften als auch die Höhen/Längenverhältnisse eines Sagezahns maßgeblich durch diese Winkel bestimmt sind, bilden sie besonders aussagekräftige Kenngrößen.
Wenn das Zahnperiodemuster wenigstens ein Zahnpaar enthält, wobei vorteilhaft ein Bruchteil der Zahnperiodenlänge gebildet wird, um die Länge wenigstens eines Zahns des Zahnperiodenmusters zu bestimmen und/oder wobei insbesondere ein Bruchteil der Zahnhöhe gebildet wird, um die Höhe wenigstens eines Zahns des Zahnperiodenmusters zu bestimmen, kann das erfindungsgemäße Verfahren in einer einfachen Weise von Einzelzähnen auf komplexere Zahnperiodenmuster verallgemeinert werden.
Wenn die Höhe des größeren Zahns und die Höhe des kleineren Zahns ausgehend von einer gemeinsamen Zahnspitzenlinie bestimmt werden, kann eine große Stabilität der größeren Zähne bei hohem Wirkungsgrad der Materialabtragung erreicht werden. Daher eignen sich derartige Knochen-Fräser mit mit telgroßen Doppelzähnen besonders für präzises Arbeiten bei guter Stabilität der Zähne und guter Materialabtragung.
Eine ungünstige Veränderung der Längenverhältnisse des kleineren und der größeren Zahns kann vermieden werden, wenn die Länge wenigstens eines größeren und eines kleineren Zahns des Zahnperiodemusters bestimmt wird, so dass die Proportionen sich nicht durch die Variation der Länge eines einzelnen Zahns verschieben.
Ein für präzises Arbeiten bei guter Stabilität der Zähne und guter Materialabtragung besonders gut bemessener Knochenfräser kann durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden, wenn beim Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge aus der Zahnhöhe der Fräser-Zahnung die Länge des größeren Zahns des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 2/3 der Zahnhöhe beträgt und wenn die Länge des kleineren Zahns des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 1/3 der Zahnhöhe beträgt, wobei die Zahnperiodenlänge der Summe der Längen der Zähne entspricht.
Um einen Knochenfräser zu erreichen, insbesondere einen solchen mit grober Zahnung, der besonders geeignet für größten Wirkungsgrad bei der Materialabtragung bei guter Stabilität der Zähne ist, wird vorgeschlagen, dass die Höhe des größeren Zahns und die Höhe des kleineren Zahns ausgehend von einer gemeinsamen Zahngrundlinie bestimmt werden. Der Wirkungsgrad bei der Materialabtragung ergibt sich dadurch, dass die kleineren Zähne durch diese Bemaßung unter der Zahnspitzenlinie der größeren Zähne verborgen bleiben.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass der Wirkungsgrad bei hoher Stabilität dann besonders groß ist, wenn beim Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge aus der Zahnhöhe der Fräser-Zahnung die Länge des größeren Zahns des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 3/5 der Zahnhöhe beträgt und dass die Länge des kleineren Zahns des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 2/5 der Zahnhöhe beträgt, wobei die Zahnperiodenlänge der Summe der Längen der Zähne entspricht.
Der Fräser besteht in der Regel aus Edelstahl. Bevorzugt wird die Zahnung dadurch ausgebildet, dass die Zahnung durch mechanische Abtragen oder Abtrennen von Material am distalen Rohrende ausgebildet wird, wobei insbesondere die Zahnung durch Laserschweißen geschaffen wird. Alternativ können auch andere Verfahren wie Schleifen, Fräsen oder auch Ätzen eingesetzt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele zu der Erfindung im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigen:
1 einen Knochen-Fräser mit einer Fräser-Zahnung;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Zahnperiodenlänge einer Fräser-Zahnung;
3 einen Ausschnitt aus einer Fräser-Zahnung zur Illustration von Kenngrößen des Zahnperiodenmusters;
4 ein distales Ende eines Knochen-Fräsers mit einer Fräser-Zahnung von einem CRF-Zahnungstyp;
5 ein distales Ende eines Knochen-Fräsers mit einer Fräser-Zahnung von einem CRM-Zahnungstyp;
6 ein distales Ende eines Knochen-Fräsers mit einer Fräser-Zahnung von einem CRC-Zahnungstyp;
7 ein distales Ende eines Knochen-Fräsers mit einer Fräser-Zahnung von einem CRP-Zahnungstyp; und
8 ein distales Ende eines Knochen-Fräsers mit einer Fräser-Zahnung von einem CRPF-Zahnungstyp.
1 zeigt einen Knochen-Fräser, der einen hohlen zylindrischen Fräser-Schaft 10, an seinem rückwärtigen, proximalen Ende einen hier nicht dargestellten Handgriff und an seinem stirnseitigen bzw. distalen Ende eine Fräser-Zahnung 12 eines ersten Typs aufweist. Der Fräser-Schaft 10 weist an seinem proximalen Ende eine Ausnehmung 14 zum Befestigen des Handgriffs auf.
Ein derartiger Knochen-Fräser wird im Bereich der Medizintechnik zum Ausfräsen von Wirbelbestandteilen im Bereich eines seitlichen Fortsatzes eines Wirbelsäulen-Wirbels eingesetzt, um einen postero-lateralen Zugang zu eingeklemmten Nervenwurzeln des zentralen Nervensystems zu schaffen.
Der in 1 dargestellte Knochen-Fräser ist das unmittelbare Produkt eines Herstellungsverfahrens, welches neben bekannten Bearbeitungsschritten, in welchen bei bekannten Maßen des Knochen-Fräsers dieser aus einem Metallrohr gefertigt wird, ein Verfahren zum Bestimmen der Maße des Kno chen-Fräsers umfasst, wie es in der 2 dargestellt ist. In dem letzteren Verfahren wird insbesondere eine Zahnperiodenlänge LZ einer Fräser-Zahnung 12 an einer distalen Stirnseite eines rohrartigen Fräser-Schafts 10 des Knochen-Fräsers bei vorgegebenem Außendurchmesser D des Fräser-Schafts 10 bestimmt.
Dabei werden insbesondere die in 2 illustrierten Verfahrensschritte durchgeführt.
In einem ersten Schritt 18 wird der Außendurchmesser D von einer hier nicht dargestellten Recheneinheit, die das Verfahren steuert, aus einer Datenbank oder von einer Bedienerschnittstelle eingelesen.
In einem ersten Rechenschritt 20 Berechnet die Recheneinheit den Rohrumfang U aus dem Außendurchmesser D des Fräser-Schafts 10, indem sie den Außendurchmesser D mit der Zahl ð multipliziert, die sie aus einem Festspeicher einliest.
Anschließend ermittelt die Recheneinheit in einem Schritt 24 eine mittlere gewünschte Zahnhöhe Hgew der Fräser-Zahnung 12, indem sie diese von einem Bediener zur Verfügung gestellte Größe einliest.
Ferner ermittelt die Recheneinheit in einem Zahnungstypermittlungsschritt 28, mit welchem von 5 verschiedenen Zahnungstypen CRX, (CRX bezeichnet dabei eine Variable, die den Zahnungstyp codiert) der zu konzipierende Knochen-Fräser ausgestattet werden soll. Die Variable CRX kann Werte CRX = CRF, CRM, CRC, CRP oder CRPF annehmen. Die Zahnungstypen CRX werden weiter unten erläutert (4-8).
Anschließend ermittelt die Recheneinheit in einem Längenbe stimmungsschritt 32 aus der im Schritt ermittelten, gewünschten Zahnhöhe Hgew abhängig von dem durch vorgegebene Kenngrößen eines Zahnperiodenmusters codierten Zahnungstyp CRX einen Sollwert für die Zahnperiodenlänge LZ'.
In einem Divisionsschritt 34 dividiert die Recheneinheit den Rohrumfang U durch die gewünschte Zahnperiodenlänge LZ' bzw. den Sollwert und rundet in einem Rundungsschritt 36 das Ergebnis auf einen geradzahligen Wert Qz.
Schließlich dividiert die Recheneinheit in einem zweiten Divisionsschritt 38 den Rohrumfang U durch den Wert Qz, um die Zahnperiodenlänge LZ zu erhalten.
Nach dem Ermitteln der Zahnperiodenlänge LZ erfolgt in einem Anpassungsschritt 40 eine Skalierung der tatsächlichen Zahnhöhe H durch das Verhältnis aus gewünschter Zahnperiodenlänge LZ' und der im zweiten Divisionsschritt 38 gewonnenen tatsächlichen Zahnperiodenlänge LZ. Durch die Skalierung wird erreicht, dass die Keilwinkel a und/oder Anstellwinkel c des Zahnperiodenmusters unabhängig von der gewünschten Zahnhöhe Hgew sind.
Durch das Wählen eines geradzahligen Werts Qz für die Anzahl der über den Rohrumfang U verteilten Zahnperiodenmuster wird in einer besonders einfachen Weise eine paarweise punktsymmetrische Anordnung der einzelnen Zahnperiodenmuster erreicht, die eine Fertigung stark vereinfacht und dadurch kostengünstiger macht. Einander gegenüberliegende Zahnperiodenmuster können simultan bearbeitet werden, wobei gleichzeitig ein radialer Verlauf von Schneidkanten gewährleistet werden kann.
In vorteilhaften Ausgestaltungen ergeben sich für den Wert Qz gerade Zahlen zwischen 6 und 30 bei Außendurchmessern D zwischen 2 und 9,5 mm.
Die Kenngrößen für das Zahnperiodenmuster umfassen beispielsweise einen Keilwinkel a und/oder einen Anstellwinkel c. Daher kann in dem Längenbestimmungsschritt 32 die Zahnlänge bzw. die Zahnperiodenlänge LZ durch einfache trigonometrische Rechnungen bestimmt werden, da die Projektion der Zahnflanken auf die Umfangsrichtung des Fräser-Schafts 10 einfach durch die Multiplikation der gewünschten Zahnhöhe Hgew mit dem Arcus-Cosinus des entsprechenden Winkels berechnet werden kann. Statt der Winkel können natürlich auch direkt der Arcus-Cosinus oder eine andere geeignete trigonometrische Funktion als Kenngröße gespeichert werden.
Die 3-8 zeigen konkrete Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Zahnperiodenmustern. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf diejenigen Unterschiede im Verfahren zum Bestimmen der Zahnperiodenlänge LZ, die sich aus den unterschiedlichen Zahnperiodenmustern ergeben, während im Hinblick auf gleich bleibende Merkmale auf die obige allgemeine Beschreibung des Verfahrens verwiesen wird.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Durchführung der sogenannten Schritte und zur Schaffung der entsprechenden Zahnung an einem Schaft ausgebildet.
3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Fräser-Zahnung 12 mit einem einfachen Zahnperiodenmuster vom Zahnungstyp 30 = CRF mit nur einem Zahn. Der Zahn hat einen Keilwinkel a von 45° und einen Anstellwinkel c von 90°. Das in 4 dargestellte distale Ende eines Knochen-Fräsers ist mit der in 3 dargestellten Fräser-Zahnung 12 ausgestattet. Diese ist besonders zum feinen Arbeiten kurz vor dem Ende der Operation geeignet, wo die Effizienz in der Materialabtragung gegenüber der erforderlichen Präzision in den Hintergrund tritt.
Im Beispiel aus den 3 und 4 gestaltet sich der Längenbestimmungsschritt 32 besonders einfach, da die Zahnperiodenlänge LZ wegen des Keilwinkel s von 45° gleich der gewünschten Zahnhöhe Hgew ist, so dass die beiden Größen einfach gleich gesetzt werden können. Für den Zahnungstyp CRX = CRF beträgt der Schnittwinkel d = 90° und der Freiwinkel b = 45°.
Allgemein sind die Kenngrößen des Zahnungsperiodenmusters Winkel zwischen einem Paar von charakteristischen Geraden des Zahnungsperiodenmusters. Die charakteristischen Geraden sind insbesondere die Zahngrundlinie 42, die Zahnspitzenlinie 44, die Zahnbrust 46 und der Zahnrücken 48, wobei im Falle mehrerer Zähne in einem Zahnungsperiodenmuster den Zahnbrüsten 46 und den Zahnrücken 48 unterschiedlicher Zähne auch unterschiedliche Winkel zugeordnet werden können. Den Innenwinkel zwischen Zahnbrust 46 und Zahnrücken 48 bezeichnet man auch als Keilwinkel a, den Innenwinkel zwischen Zahngrundlinie 42 und Zahnbrust 46 als Anstellwinkel c, den Winkel zwischen Zahnrücken 48 und Zahnspitzenlinie 44 als Freiwinkel b und den Winkel zwischen Zahnspitzenlinie 44 und Zahnbrust 46 als Schnittwinkel d.
Wenn das Zahnperiodemuster wenigstens ein Zahnpaar enthält, wie dies bei den in den 5 und 6 dargestellten Zahnungstypen der Fall ist, bildet die Recheneinheit im Längenbestimmungsschritt 32 einen Bruchteil der gewünschten Zahnhöhe Hgew, um die Höhe und Länge wenigstens eines Zahns des Zahnperiodenmusters zu bestimmen.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Zahnungstyps CRX = CRM wird daher im Längenbestimmungsschritt 32 beim Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge LZ aus der gewünschten Zahnhöhe Hgew der Fräser-Zahnung 12 die Länge L1 des größeren Zahns 50 des Zahnperiodenmusters derart bestimmt, dass sie 2/3 der Zahnhöhe Hgew beträgt und die Länge L2 des kleineren Zahns 52 des Zahnperiodenmusters wird derart bestimmt, dass sie 1/3 der Zahnhöhe Hgew beträgt. Der Keilwinkel a der Zähne 50, 52 beträgt 45° und der Anstellwinkel c beträgt 90°. Der Zahnungstyp CRX = CRM ist für präzises Arbeiten bei guter Stabilität der Zähne 50, 52 und guter Materialabtragung konzipiert. Es werden also im Längenbestimmungsschritt 32 sowohl die Länge L2 des kleineren Zahns 52 als auch die Länge L1 des größeren Zahns 50 proportional zur gewünschten Zahnhöhe Hgew bestimmt, so dass die Proportionen unabhängig von der gewünschten Zahnhöhe Hgew festgelegt sind, wobei stets die Zahnperiodenlänge LZ der Summe der Längen L1, L2 der Zähne 50, 52 entspricht.
Die vertikale Anordnung der beiden Zähne 50, 52 des Zahnperiodenmusters vom Typ CRM wird so gewählt, dass die Höhe H1 des größeren Zahns 50 und die Höhe H2 des kleineren Zahns 52 ausgehend von einer gemeinsamen Zahnspitzenlinie 44 bestimmt sind. Daher eignen sich derartige Knochen-Fräser mit mittelgroßen Doppelzähnen besonders für präzises Arbeiten bei guter Stabilität der Zähne 50, 52 und guter Materialabtragung.
In vorteilhaften Ausgestaltungen von Knochen-Fräsern mit Zahnperiodenmusters vom Typ CRM ergeben sich für den Wert Qz Zahlen zwischen 2 und 9 bei Außendurchmessern D zwischen 2 und 9,5 mm. Die Länge des kleinen Zahns 52 beträgt dann zwischen 1,0472 mm und 1,1054 mm und die Länge des größeren Zahns 50 beträgt dann zwischen 2,0944 mm und 2,2108 mm.
Ein für eine hohe Materialabtragung besonders gut bemessener Knochen-Fräser wird durch den Zahnungstyp CRX = CRC erreicht, der in 6 dargestellt ist. Knochen-Fräser mit dem Zahnungstyp CRX = CRC sind besonders geeignet für grobe Vorarbeiten, in denen eine größere Materialmenge abgetragen werden muss und die Präzision nachrangig ist. Beim Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge LZ aus der Zahnhöhe Hgew der Fräser-Zahnung 12 wird im Längenbestimmungsschritt 32 Länge L1 des größeren Zahns 50 des Zahnperiodenmusters derart bestimmt, dass sie 3/5 der Zahnhöhe Hgew beträgt und dass die Länge L2 des kleineren Zahns 52 des Zahnperiodenmusters wird derart bestimmt, dass sie 2/5 der Zahnhöhe Hgew beträgt, wobei die Zahnperiodenlänge LZ der Summe der Längen L1, L2 der Zähne 50, 52 entspricht.
In einem Knochen-Fräser vom Zahnungstyp CRX = CRC werden die Höhe H1 des größeren Zahns 50 und die Höhe H2 des kleineren Zahns 52 ausgehend von einer gemeinsamen Zahngrundlinie 42 bestimmt, so dass die Zahnspitzenlinie 44' der kleineren Zähne 52 unterhalb der Zahnspitzenlinie 44 der größeren Zähne 50 liegt. Der Wirkungsgrad bei der Materialabtragung ergibt sich dadurch, dass die kleineren Zähne 52 durch diese Bemaßung unter der Zahnspitzenlinie 44 der größeren Zähne 50 verborgen bleiben.
7 zeigt einen Knochen-Fräser mit einer Fräser-Zahnung 12 vom Zahnungstyp CRX = CRP. Dieser Zahnungstyp ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fräser-Zahnung 12 sich nicht über den gesamten Umfang der Stirnseite des Fräser-Schafts 10 erstreckt, sondern in einem Sektor 54 aussetzt, in welchem eine Protektorlippe 56 vorgesehen ist, die die Fräser-Zahnung 12 axial überragt. Die Protektorlippe 56 erstreckt sich über einen Winkelbereich, der prinzipiell frei wählbar ist, üblicherweise jedoch zwischen 90° und 180° liegt, so dass jedenfalls ein Paar von Zahnungsperioden bezüglich der Mittelachse 58 des Fräser-Schafts 10 punktsymmetrisch ist. Die Punktsymmetrie bezieht sich auf die axiale Draufsicht.
Ein derartiger Knochen-Fräser kann eingesetzt werden, um neben dem zu bearbeitenden Knochen angeordnetes Gewebe zu schonen und um Verletzungen zu vermeiden. Im Übrigen ist die Fräser-Zahnung 12 in dem in 6 dargestellten Knochen-Fräser mit der vom Zahnungstyp CRM übereinstimmend.
8 zeigt einen Knochen-Fräser mit einer Fräser-Zahnung 12 vom Zahnungstyp CRX = CRPF. Dieser Zahnungstyp weist – wie der Zahnungstyp CRX = CRP – eine Protektorlippe mit einer stirnseitigen Raspel 60 auf. Die Zahnung in dem die Protektorlippe zu einem Kreis ergänzenden Bereich der distalen Stirnseite entspricht aber einem Zahnungstyp mit gleichschenkligen Zähnen zum Arbeiten auf Stoß.
Das Ergebnis des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens ist unabhängig von der Wahl des Zahnungstyps CRX ein Knochen-Fräser mit einem rohrartigen Fräser-Schaft 10 und einer Fräser-Zahnung 12 an einer distalen Stirnseite des rohrartigen Fräser-Schafts 10, wobei die Fräser-Zahnung 12 von einer Anzahl von periodisch über zumindest einen Teil eines Rohrumfangs U des Fräser-Schafts 10 verteilten Zahnperiodenmustern gebildet ist. Das Charakteristikum des Knochen-Fräsers ist, dass wenigstens ein Paar von Zahnperiodenmustern bezüglich einer Mittelachse 58 des rohrartigen Fräser-Schafts 10 punktsymmetrisch angeordnet ist, weil die Anzahl Qz der Zahnperiodenmuster eine gerade Zahl ist.
Wie auch für den Zahnungstyp CRX = CRF beträgt in den Zahnungstypen CRM, CRC, CRP und CRPF der Schnittwinkel d 90° und der Freiwinkel b 45°. Um das erfindungsgemäße Verfahren auf andere Zahnungstypen zu verallgemeinern, in welchen der Anstellwinkel c von 90° abweicht, können die Zahnlängen im Längenbestimmungsschritt 32 mit Hilfe der Winkelfunktionen einfach aus der gewünschten Zahnhöhe Hgew ermittelt werden. Dadurch können auch Zahnungstypen erreicht werden, mit denen auf Stoß (Anstellwinkel c < 90°) oder auf Zug (Anstellwinkel c > 90°) gearbeitet werden kann.
Die oben beschriebenen Verfahren sind selbstverständlich auch zur Bemaßung von weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Zahnperiodenmustern einsetzbar, beispielsweise für solche mit gekrümmter Zahnbrust oder für solche mit mehr als zwei Zähnen. Die Verfahren sind ferner nicht auf Knochen-Fräser mit rein zylindrischem Fräser-Schaft 10 beschränkt, sondern können vielmehr auch im Zusammenhang mit Fräser-Schäften eingesetzt werden, die sich im Bereich der Fräser-Zahnung 12 oder unterhalb der Fräser-Zahnung 12 radial aufweiten.

10: Fräser-Schaft
12: Fräser-Zähnung
14: Ausnehmung
18: Schritt
20: Rechenschritt
24: Schritt
28: Zahnungstypermittlungsschritt
32: Längenbestimmungsschritt
34: Divisionsschritt
36: Rundungsschritt
38: Divisionsschritt
40: Anpassungsschritt
42: Zahngrundlinie
44: Zahnspitzenlinie
46: Zahnbrust
48: Zahnrücken
50: Zahn
52: Zahn
54: Sektor
56: Protektorlippe
58: Mittelachse
60: Raspel
a: Keilwinkel
b: Freiwinkel
c: Anstellwinkel
d: Schnittwinkel
L1: Länge
L2: Länge
H1: Höhe
H2: Höhe
Hgew, HZ: Zahnhöhe
LZ, LZ': Zahnperiodenlänge
U: Rohrumfang
D: Außendurchmesser
Qz: Wert
CRX: Zahnungstyp

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Knochen-Fräsers, wobei an einer distalen Stirnseite eines rohrartigen Fräser-Schafts (10) eines Knochen-Fräsers bei vorgegebenem Außendurchmesser (D) des Fräser-Schafts (10) eine Fräser-Zahnung (12) geschaffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte zeitlich nacheinander durchgeführt werden: – Bestimmen des Rohrumfangs (U) des Fräser-Schafts (10); – Ermitteln einer mittleren gewünschten Zahnhöhe (Hgew) der Fräser-Zahnung (12); – Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge (LZ') der Fräser-Zahnung (12) aus der gewünschten Zahnhöhe (Hgew) bei vorgegebenen Kenngrößen eines Zahnperiodenmusters; – Dividieren des Rohrumfangs (U) durch die gewünschte Zahnperiodenlänge (LZ); – Runden des Ergebnisses auf einen ganzzahligen Wert (Qz); – Dividieren des Rohrumfangs (U) durch den Wert (Qz), um die Zahnperiodenlänge (LZ) zu erhalten, und abschließend – mechanisches Abtragen oder Abtrennen von Material am distalen Ende des Fräser-Schaftes (10) zur Ausbildung der zuvor bestimmten Fräser-Zahnung (12).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrumfang (U) aus dem Außendurchmesser (D) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnung (12) durch Laserschweißen geschaffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnung (12) durch Schleifen geschaffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnung (12) durch Fräsen geschaffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnung (12) durch Ätzen geschaffen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngrößen für das Zahnperiodenmuster wenigstens einen Keilwinkel (a) umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngrößen für das Zahnperiodenmuster wenigstens einen Anstellwinkel (c) um fassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnperiodemuster wenigstens ein Zahnpaar (50, 52) enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bruchteil der Zahnperiodenlänge (LZ) gebildet wird, um die Länge (L1, L2) wenigstens eines Zahns (50, 52) des Zahnperiodenmusters zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bruchteil der Zahnhöhe (Hgew) gebildet wird, um die Höhe (H1, H2) wenigstens eines Zahns (50, 52) des Zahnperiodenmusters zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhen (H1, H2) wenigstens eines größeren und eines kleineren Zahns (50, 52) des Zahnperiodemusters bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H1) des größeren Zahns (50) und die Höhe (H2) des kleineren Zahns (52) ausgehend von einer gemeinsamen Zahnspitzenlinie (44) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L1, L2) wenigstens eines größeren und eines kleineren Zahns (50, 52) des Zahnperiodemusters bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge (LZ') aus der gewünschten Zahnhöhe (Hgew) der Fräser-Zahnung (12) die Länge (L1) des größeren Zahns (50) des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 2/3 der Zahnhöhe (Hgew) beträgt und dass die Länge (L2) des kleineren Zahns (52) des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 1/3 der Zahnhöhe (Hgew) beträgt, wobei die Zahnperiodenlänge (LZ) der Summe der Längen (L1, L2) der Zähne (50, 52) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H1) des größeren Zahns (50, 52) und die Höhe (H2) des kleineren Zahns (52) ausgehend von einer gemeinsamen Zahngrundlinie (42) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge (LZ) aus der Zahnhöhe (Hgew) der Fräser-Zahnung (12) die Länge (L1) des größeren Zahns (50) des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 3/5 der gewünschten Zahnhöhe (Hgew) beträgt und dass die Länge (L2) des kleineren Zahns (52) des Zahnperiodenmusters derart bestimmt wird, dass sie 2/3 der Zahnhöhe (Hgew) beträgt, wobei die Zahnperiodenlänge (LZ) der Summe der Längen (L1, L2) der Zähne (50, 52) entspricht.
Knochen-Fräser, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit einem rohrartigen Fräser-Schaft (10) und einer Fräser-Zahnung (12) an einer distalen Stirnseite des rohrartigen Fräser-Schafts (10), wobei die Fräser-Zahnung von einer Anzahl von periodisch über zumindest einen Teil eines Rohrumfangs des Fräser-Schafts (10) verteilten Zahnperiodenmustern gebildet ist.
Knochen-Fräser nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnung bestimmt ist durch – Bestimmen des Rohrumfangs (U) des Fräser-Schafts (10); – Ermitteln einer mittleren gewünschten Zahnhöhe (Hgew) der Fräser-Zahnung (12); – Ermitteln der gewünschten Zahnperiodenlänge (LZ') der Fräser-Zahnung (12) aus der gewünschten Zahnhöhe (Hgew) bei vorgegebenen Kenngrößen eines Zahnperiodenmusters; – Dividieren des Rohrumfangs (U) durch die gewünschte Zahnperiodenlänge (LZ); – Runden des Ergebnisses auf einen ganzzahligen Wert (Qz); – Dividieren des Rohrumfangs (U) durch den Wert (Qz), um die Zahnperiodenlänge (LZ) zu erhalten, und – mechanisches Abtragen oder Abtrennen von Material am distalen Ende des Fräser-Schafts (10).