DE102015226424A1 - Pre-product for a multifunction tool, multifunction tool and method for producing a precursor for a multifunction tool - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Vorprodukt für ein Multifunktionswerkzeug (100), wobei das Vorprodukt ein, eine Kavität für eine Antriebseinheit (104) des Multifunktionswerkzeugs (100) umschließendes, einteiliges Gehäuse (102) aus zumindest einem biokompatiblen, sterilisierbaren Kunststoffmaterial und eine das Gehäuse (102) durchdringende Aufnahme (114) zum Aufnehmen eines austauschbaren Arbeitskopfs (116) für das Multifunktionswerkzeug (100) aufweist, wobei in der Aufnahme (114) eine Rasteinrichtung (120) zum Verrasten des Arbeitskopfs (116) in dem Gehäuse (102) und eine Dichteinrichtung (118) zum mediendichten Abdichten des Gehäuses (102) an dem Arbeitskopf (116) angeordnet ist, wobei die Rasteinrichtung (120) und die Dichteinrichtung (118) von dem Kunststoffmaterial umspritzt sind.The invention relates to a preliminary product for a multi-function tool (100), wherein the preliminary product comprises a one-piece housing (102) enclosing a cavity for a drive unit (104) of the multi-function tool (100) comprising at least one biocompatible, sterilisable plastic material and a housing (102 ) penetrating receptacle (114) for receiving a replaceable working head (116) for the multifunction tool (100), wherein in the receptacle (114) has a latching device (120) for locking the working head (116) in the housing (102) and a sealing device (118) is arranged for media-tight sealing of the housing (102) on the working head (116), wherein the latching device (120) and the sealing device (118) are encapsulated by the plastic material.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
In der Medizintechnik werden große Anstrengungen unternommen, um Werkzeuge biokompatibel und sterilisierbar zu gestalten.In medical technology, great efforts are being made to make tools biocompatible and sterilizable.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Vorprodukt für ein Multifunktionswerkzeug, weiterhin ein Multifunktionswerkzeug mit diesem Vorprodukt, sowie schließlich ein Verfahren zum Herstellen eines entsprechenden Vorprodukts gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a precursor for a multifunctional tool, furthermore a multifunctional tool with this precursor, and finally a method for producing a corresponding precursor according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.
Für Werkzeuge in der Medizintechnik werden bevorzugt Metallmaterialien und/oder Keramikmaterialien verwendet. Aufgrund spezieller Anforderungen bei der Bearbeitung dieser Materialien ist ein Gestaltungsspielraum beim Design der Werkzeuge begrenzt.For tools in medical technology, metal materials and / or ceramic materials are preferably used. Due to special requirements in the processing of these materials, a design freedom in the design of the tools is limited.
Es wird ein Vorprodukt für ein Multifunktionswerkzeug vorgestellt, wobei das Vorprodukt die folgenden Merkmale aufweist:
ein, eine Kavität für eine Antriebseinheit des Multifunktionswerkzeugs umschließendes, einteiliges Gehäuse aus zumindest einem biokompatiblen, sterilisierbaren Kunststoffmaterial; undA precursor for a multifunctional tool is presented wherein the precursor has the following features:
a, one-piece housing enclosing a cavity for a drive unit of the multifunctional tool and made of at least one biocompatible, sterilisable plastic material; and
eine das Gehäuse durchdringende Aufnahme zum Aufnehmen eines austauschbaren Arbeitskopfs für das Multifunktionswerkzeug, wobei in der Aufnahme eine Rasteinrichtung zum Verrasten des Arbeitskopfs in dem Gehäuse und eine Dichteinrichtung zum mediendichten Abdichten des Gehäuses an dem Arbeitskopf angeordnet sind, wobei die Rasteinrichtung und die Dichteinrichtung von dem Kunststoffmaterial umspritzt sind. a housing penetrating receptacle for receiving a replaceable working head for the multi-function tool, wherein in the receptacle, a latching device for locking the working head in the housing and a sealing means for media-tight sealing of the housing are arranged on the working head, wherein the latching means and the sealing means of the plastic material are overmoulded.
Unter einem Vorprodukt kann eine Vorrichtung verstanden werden, die sich als Zwischenstufe bei der Fertigung eines Multifunktionswerkzeugs ergibt. Ein Multifunktionswerkzeug kann ein in ein Handstück integrierter Antrieb für einen rotierenden Arbeitseinsatz sein. Der Arbeitseinsatz kann Bestandteil eines wechselbaren Arbeitskopfs sein. Eine Kavität kann ein Innenraum sein. Ein biokompatibles und sterilisierbares Kunststoffmaterial ist temperaturbeständig und reagiert nicht mit biologischen Medien. Unter einer Aufnahme kann eine Durchgangsöffnung durch das Gehäuse verstanden werden. Eine Dichteinrichtung kann zumindest eine berührende Dichtung umfassen. Ein Innendurchmesser der Dichtung ist dabei kleiner als ein Außendurchmesser des Arbeitskopfs, um im zusammengesetzten Zustand einen Anpressdruck zu erzeugen.Under a precursor can be understood a device that results as an intermediate stage in the production of a multi-function tool. A multifunction tool may be a handpiece integrated drive for a rotating work insert. The labor input can be part of a replaceable working head. A cavity can be an interior. A biocompatible and sterilizable plastic material is temperature resistant and does not react with biological media. Under a recording, a passage opening can be understood through the housing. A sealing device may comprise at least one contacting seal. An inner diameter of the seal is smaller than an outer diameter of the working head to produce a contact pressure in the assembled state.
Das Gehäuse kann einen Spannkopf umfassen. Die Aufnahme kann zumindest teilweise in dem Spannkopf angeordnet sein. Der Spannkopf kann aus einem weiteren biokompatiblen und sterilisierbaren Kunststoffmaterial ausgeführt sein. Das weitere Kunststoffmaterial kann von dem Kunststoffmaterial des Gehäuses zumindest teilweise umspritzt sein. Das Kunststoffmaterial des Spannkopfs kann unterschiedliche Materialeigenschaften als das Kunststoffmaterial des Gehäuses aufweisen. Beispielsweise kann das Kunststoffmaterial des Spannkopfs vorteilhafte Gleiteigenschaften aufweisen. Ebenso kann das Kunststoffmaterial des Spannkopfs härter beziehungsweise fester als das Kunststoffmaterial des Gehäuses sein.The housing may include a chuck. The receptacle can be arranged at least partially in the clamping head. The clamping head can be made of a further biocompatible and sterilizable plastic material. The further plastic material may be at least partially encapsulated by the plastic material of the housing. The plastic material of the clamping head may have different material properties than the plastic material of the housing. For example, the plastic material of the clamping head may have advantageous sliding properties. Likewise, the plastic material of the clamping head may be harder or stronger than the plastic material of the housing.
Der Spannkopf kann eine Verbindungskontur aufweisen, in die das Kunststoffmaterial des Gehäuses formschlüssig eingespritzt ist. Unter einer Verbindungskontur kann beispielsweise ein Hinterschnitt verstanden werden. Durch einen Formschluss kann eine stark beanspruchbare Verbindung erreicht werden.The clamping head may have a connecting contour, in which the plastic material of the housing is injected in a form-fitting manner. Under a connection contour, for example, an undercut can be understood. By a positive connection a strong claimable connection can be achieved.
In der Verbindungskontur kann eine weitere Dichteinrichtung angeordnet sein. Die weitere Dichteinrichtung kann mediendicht von dem Kunststoffmaterial des Gehäuses umspritzt sein. Durch die weitere Dichteinrichtung kann das Gehäuse sicher mediendicht ausgeführt werden.In the connection contour, a further sealing device can be arranged. The further sealing device may be extrusion-coated by the plastic material of the housing. Due to the additional sealing device, the housing can be securely carried out media-tight.
Der Spannkopf kann aus einem Polyoxymethylen Kunststoffmaterial ausgeführt sein. Polyoxymethylen beziehungsweise POM weist einen geringen Reibungskoeffizienten auf. Polyoxymethylen ist belastbar.The clamping head can be made of a polyoxymethylene plastic material. Polyoxymethylene or POM has a low coefficient of friction. Polyoxymethylene is loadable.
Die Dichteinrichtung kann als Ring aus einem biokompatiblen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ausgeführt sein. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ist sterilisierbar und biokompatibel. Weiterhin ist das Kunststoffmaterial flexibel und sorgt so für eine zuverlässige Dichtwirkung.The sealing device can be designed as a ring made of a biocompatible ethylene-propylene-diene rubber. Ethylene-propylene-diene rubber is sterilizable and biocompatible. Furthermore, the plastic material is flexible and thus ensures a reliable sealing effect.
Das Gehäuse kann ferner eine weitere Kavität für eine Energieversorgungseinheit des Multifunktionswerkzeugs umschließen. Die Energieversorgungseinheit kann andere Abmessungen aufweisen, als die Antriebseinheit. Dann kann die weitere Kavität an die Abmessungen der Energieversorgungseinheit angepasst sein.The housing may further enclose a further cavity for a power supply unit of the multi-function tool. The power supply unit may have different dimensions than the drive unit. Then the be adapted to the dimensions of the power supply unit further cavity.
Das Vorprodukt kann eine Griffkontur aufweisen, die auf einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Durch eine Griffkontur kann das Multifunktionswerkzeug sicher in einer Hand gehalten werden.The precursor may have a handle contour which is arranged on an outer side of the housing. By a handle contour, the multi-function tool can be safely held in one hand.
Das Kunststoffmaterial des Gehäuses kann von einem weiteren biokompatiblen und sterilisierbaren Kunststoffmaterial der Griffkontur umspritzt sein. Das weitere Kunststoffmaterial kann eine bessere Griffigkeit aufweisen, als das Kunststoffmaterial des Gehäuses.The plastic material of the housing may be encapsulated by another biocompatible and sterilizable plastic material of the handle contour. The other plastic material may have a better grip than the plastic material of the housing.
Die Griffkontur kann aus einem thermoplastischen Elastomer ausgeführt sein. Durch ein elastisches Material kann das Multifunktionswerkzeug vor Stößen geschützt werden. Weiterhin ist eine elastische Griffkontur gut greifbar.The handle contour can be made of a thermoplastic elastomer. Due to an elastic material, the multi-function tool can be protected against impact. Furthermore, an elastic grip contour is easy to grasp.
Das Gehäuse kann eine Verschlusskontur für einen Deckel zum Verschließen der Kavität aufweisen. Eine Verschlusskontur kann beispielsweise ein Gewinde sein. Durch die Verschlusskontur kann die Kavität zugänglich bleiben. Der Deckel ist dadurch öffenbar und wieder verschließbar. So können die Antriebseinheit und die Energieversorgungseinheit in der Kavität gewartet werden.The housing may have a closure contour for a lid for closing the cavity. A closure contour can be, for example, a thread. The closure contour allows the cavity to remain accessible. The lid can be opened and closed again. Thus, the drive unit and the power supply unit can be maintained in the cavity.
Ferner wird ein Multifunktionswerkzeug mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
einem Vorprodukt gemäß dem hier vorgestellten Ansatz; und
eine Antriebseinheit, die in der Kavität angeordnet ist, wobei ein Abtrieb der Antriebseinheit fluchtend zu der Aufnahme angeordnet ist.Furthermore, a multifunctional tool with the following features is presented:
a precursor according to the approach presented here; and
a drive unit which is arranged in the cavity, wherein an output of the drive unit is arranged in alignment with the receptacle.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Vorprodukts für ein Multifunktionswerkzeug vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Formkerns, wobei auf dem Formkern eine Dichteinrichtung und eine Rasteinrichtung angeordnet sind;
Umspritzen des Formkerns, der Dichteinrichtung und der Rasteinrichtung mit einem biokompatiblen und sterilisierbaren Kunststoffmaterial; und
Entfernen des Formkerns.Furthermore, a method for producing a precursor for a multi-function tool is presented, wherein the method comprises the following steps:
Providing a mandrel, wherein on the mandrel a sealing device and a latching device are arranged;
Encapsulating the mold core, the sealing device and the latching device with a biocompatible and sterilizable plastic material; and
Remove the mold core.
Mit dem hier vorgestellten Montagespritzgießverfahren kann ein kostengünstiges Designgehäuse für ein beispielsweise akkubetriebenes Multifunktionswerkzeug in der Medizintechnik hergestellt werden. In wenigen Prozessschritten und ohne zusätzliche mechanische Bearbeitung wird das mediendichte Kunststoffgehäuse mit austauschbaren Arbeitsköpfen fertiggestellt. Das komplette Gehäuse besteht aus biokompatiblen Kunststoffen, die sterilisiert werden können.With the assembly injection molding method presented here, a cost-effective design housing for a battery-powered multi-function tool, for example, can be produced in medical technology. In a few process steps and without additional mechanical processing, the media-tight plastic housing with replaceable working heads is completed. The complete housing is made of biocompatible plastics that can be sterilized.
Durch die geringe Dichte der Kunststoffe ist das komplette Gerät sehr leicht und kann mit dem kabellosen Antrieb flexibel eingesetzt werden. Mit austauschbaren Wechseleinsätzen im Spritzgießwerkzeug kann zum Beispiel die Geometrie des Griffes schnell geändert werden.Due to the low density of the plastics, the complete device is very light and can be used flexibly with the wireless drive. With interchangeable inserts in the injection mold, for example, the geometry of the handle can be changed quickly.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
In dem Spannkopf
Der Arbeitskopf
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das genannte Vorprodukt das Gehäuse
Das Gehäuse
Es werden ein biokompatibles Kunststoffgehäuse
Handgeräte für unterschiedliche Anwendungen in der Medizintechnik, wie zum Beispiel für Trennvorgänge oder Schleifvorgänge an offenen Operationsstellen, können elektrisch über Stromkabel oder pneumatisch über Schläuche mit speziell gefilterter Luft angetrieben werden. Die Filtertechnik für saubere Luft ist sehr aufwendig und bedarf ständiger Kontrollen und Wartungen. Bei kleinsten Filtertechnikproblemen oder Leckageproblemen am Gerät gelangen gefährliche organische oder anorganische Partikel mit hoher Geschwindigkeit in die Operationsstellen.Handheld devices for a variety of medical applications, such as disconnections or grinding operations at open surgical sites, may be powered electrically via power cables or pneumatically via hoses with specially filtered air. The filter technology for clean air is very expensive and requires constant checks and maintenance. With the slightest filter technology problems or leakage problems on the device, hazardous organic or inorganic particles reach the surgical sites at high speed.
Die Materialien, die in diesen Bereichen eingesetzt werden können, werden alle nach
Die metallischen oder keramischen Komponenten der Handgeräte werden zum Beispiel für Gewindeverschraubungen zusätzlich zerspant und machen in Kombination mit dem Materialpreis die Geräte kostenaufwendig. Ebenfalls werden sie von Bearbeitungspartikeln befreit, montiert und nach der Anwendung wieder aufwendig gereinigt.The metallic or ceramic components of the hand tools are, for example, machined for threaded connections and, in combination with the material price, make the devices costly. They are also freed from machining particles, mounted and cleaned again after the application.
Bei nicht speziell abgedichteten Gehäusen kann zum Beispiel bei Elektroantrieben auch die Stator Umspritzung mit einem biokompatiblen und sterilisierbaren Kunststoff durchgeführt werden.In the case of enclosures which are not specially sealed, the stator encapsulation with a biocompatible and sterilizable plastic, for example, can also be carried out in electric drives.
Durch die Fertigungsgrenzen der Metall- oder Keramikkomponenten ist das Design entsprechend eingeschränkt oder für besondere Ausführungen nur sehr aufwendig umsetzbar.Due to the production limits of the metal or ceramic components, the design is correspondingly limited or only very expensive to implement for special designs.
Vor diesem Hintergrund wird ein kostengünstiges und leichtes Kunststoffgehäuse
Der Motor-Akku Block
Die Arbeitswelle
Die Führungshülse
Die gute Gleitwirkung vom Polyoxymethylen (POM) ermöglicht das einfache Einsetzen der glatten Hülse
Der jeweilige Arbeitseinsatz
Das Spritzgusswerkzeug
Hier ist der Formkern
Nachdem das erste Kunststoffmaterial
Im ersten Prozessschritt wird der Spannkopf
Nach einer vorgegebenen Aushärtungszeit fahren beim Öffnen des Werkzeugs
Das Spritzgusswerkzeug
Beim Spritzgießen wird ein zweites biokompatibles und sterilisierbares Kunststoffmaterial
Der mit einer Kugelfederung und einer biokompatiblen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk(EPDM)-Dichtung in einem ersten Spritzgießwerkzeug vorumspritzte Spannkopf
Der Spannkopf
Ein Angusssystem
Im dritten Spritzgießwerkzeug
Nach der Entformung des kompletten Gehäuses
Die gute Gleitwirkung von POM ermöglicht das einfache Einpressen der Hülse und durch die Reibungswärme im Betrieb wird mit der Ausdehnung des Kunststoffes die Abdichtung verbessert. Somit können keine Partikel aus dem Gerät heraus und keine in das Kunststoffgehäuse
Im Anschluss wird das Motor-Akkupaket von hinten mit einem geriffelten Deckel, in den ebenfalls eine dritte EPDM-Dichtung eingesetzt ist, eingeschraubt, wir in
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2013342050 A1 [0003] US 2013342050 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN ISO 10993 [0040] DIN ISO 10993 [0040]
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Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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