DE102021119526A1

DE102021119526A1 - Chirurgisches Instrument und Lenkgetriebe dafür

Info

Publication number: DE102021119526A1
Application number: DE102021119526.8A
Authority: DE
Inventors: Sven Axel GRÜNER; Dominik Längle; Janosz Schneider; Jochen Stefan
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2023-02-02
Also published as: US20230030616A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Lenkgetriebe (13) für ein chirurgisches Instrument (1) bereit, das zwei motorisierte Antriebe aufweist und dazu ausgebildet ist, über die Stellwinkel der zwei Antriebe eine Taumelscheibe (14) räumlich auszurichten, die dazu ausgebildet ist, die distale Abwinkelungsmechanik (9) des chirurgischen Instruments (1) zu steuern. Dabei weist der erste Antrieb ein erstes Antriebsritzel (16) auf, das von einem ersten Motor (17) über eine erste Antriebswelle (17a), die eine erste Antriebsachse (C) definiert, antreibbar ist und mit einem ersten Antriebsradkranz (19) eines ersten Antriebsrads (18) in Wirkverbindung steht. Der zweite Antrieb weist ein zweites Antriebsritzel (16`) auf, das von einem zweiten Motor (17`) über eine zweite Antriebswelle (17a`), die eine zweite Antriebsachse (C`) definiert, antreibbar ist und mit einem zweiten Antriebsradkranz (19`) eines zweiten Antriebsrads (18`)in Wirkverbindung steht. Dabei sind das erste und das zweite Antriebsrad (18, 18`) als Doppelräder (18, 18`) ausgebildet, die jeweils den entsprechenden Antriebsradkranz (19, 19`) und einen Abtriebsradkranz (15, 15`) aufweisen, wobei zwischen den zwei Antriebsrädern (18, 18`), die eine gemeinsame Drehachse (A) aufweisen, die Taumelscheibe (14) angeordnet ist, und die Abtriebsradkränze (15, 15') einander zugewandt auf der Drehachse (A) angeordnet sind. Ferner wird ein chirurgisches Instrument (1) mit einem solchen Lenkgetriebe (13) offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument und ein Lenkgetriebe dafür.
Aus dem Stand der Technik sind chirurgische Instrumente bekannt, die manuell oder von einem Roboter geführt werden können und die Werkzeuge aufweisen, deren Werkzeugspitze mittels mehrerer ineinandergreifender Schwenkglieder verschwenkt werden kann. Diese Schwenkglieder sind mit einer Vielzahl Lenkdrähte oder -seile verbunden, um eine feinfühlige Steuerung der Werkzeugspitze zu erreichen. Mit vielen dünnen Lenkdrähten gegenüber wenigen dickeren Lenkdrähten kann eine gleichmäßigere Kraftverteilung in alle Abwinkelungsrichtungen erzielt werden.
Ein gattungsgemäßes chirurgisches Instrument ist bspw. aus der US 5 454 827 bekannt, bei dem die distalseitigen Schwenkglieder über vier Lenkdrähte mit einer proximalseitig angeordneten räumlich verstellbaren Taumelscheibe so gekoppelt sind, dass eine Bewegung der räumlich verstellbaren Taumelscheibe eine entsprechende relative Bewegung der distalseitigen Schwenkglieder und somit ein Verschwenken der Werkzeugspitze verursacht wird, wobei das Bewegen der räumlich verstellbaren Taumelscheibe manuell über eine Art Joystick erfolgt, der direkt mit dieser gekoppelt ist.
Die Ausbildung des Antriebs für die Lenkdrähte mit der räumlich verstellbaren Taumelscheibe, an der alle Lenkdrähte gelagert sind, hat den Vorteil, dass dies eine räumlich kompakte Bauweise ermöglicht und nur ein Bauteil bewegt werden muss, um alle Lenkdrähte ansprechen zu können.
In der US 7 699 855 ist ein chirurgisches Instrument offenbart, das eine Schnittstelle aufweist, um das Instrument mit einem Roboter-Arm verbinden zu können. Dabei sind alle Antriebe, die das Instrument steuern, in dem Roboter-Arm angeordnet. Die Übertragung der Drehwinkel von Antrieben zum Instrument erfolgt über Kupplungsscheiben in einer gemeinsamen Trenn-Ebene.
Die WO 2014 / 004 242 beschreibt ebenfalls eine solche Schnittstelle, wobei die Antriebe in dem Roboter-Arm verbaut sind.
Die vorstehende Gestaltung ist verbunden mit einem komplexen Aufbau und einer indirekten und spielbehafteten Ansteuerung. Die Antriebe sind nicht in dem chirurgischen Instrument direkt angeordnet, woraus ein nicht lineares Übertragungsverhalten bei der Ansteuerung der Taumelscheibe resultiert, das nur schlecht in einer Software abgebildet werden kann.
Auch US 10,105,128 B2 offenbart eine Ansteuerung einer solchen Werkzeugspitze; dort erfolgt dies über eine Mechanik, die Zahnscheiben-Segmente und Gelenkstangen umfasst, um die Bewegung der Antriebe auf die Taumelscheibe zu übertragen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lenkgetriebe für ein chirurgisches Instrument bereitzustellen, das einen Antrieb der räumlich verstellbare Taumelscheibe mit linearem Übertragungsverhalten hat und dabei platzsparend aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Lenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Aufgabe, ein chirurgisches Instrument bereitzustellen, dessen räumlich verstellbare Taumelscheibe durch ein konstruktiv einfaches und platzsparendes Lenkgetriebe angetrieben wird, wird durch das chirurgische Instrument mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst.
Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Lenkgetriebes und des chirurgischen Instruments sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes für ein chirurgisches Instrument weist dieses zwei motorisierte Antriebe auf. Es ist dazu ausgebildet, über die Stellwinkel der zwei Antriebe eine Taumelscheibe räumlich auszurichten, die dazu ausgestaltet ist, eine distale Abwinkelungsmechanik des chirurgischen Instruments zu steuern.
Erfindungsgemäß weist der erste Antrieb ein von einem ersten Motor über eine erste Antriebswelle antreibbares bzw. angetriebenes erstes Antriebsritzel auf, das mit einem ersten Antriebsradkranz eines ersten Antriebsrads in Wirkverbindung steht. Die erste Antriebswelle und der erste Motor definieren eine erste Antriebsachse C.
Der zweite Antrieb weist ferner ein von einem zweiten Motor über eine zweite Antriebswelle antreibbares bzw. angetriebenes zweites Antriebsrad auf, das mit einem zweiten Antriebsradkranz eines zweiten Antriebsrads in Wirkverbindung steht. Dabei definieren die zweite Antriebswelle und der zweite Motor eine zweite Antriebsachse C'.
Dabei sind das erste und das zweite Antriebsrad als Doppelräder ausgebildet und weisen jeweils den entsprechenden Antriebsradkranz und einen Abtriebsradkranz auf. Zwischen den zwei Antriebsrädern, die eine gemeinsame Drehachse A haben, ist die Taumelscheibe angeordnet, wobei die Abtriebsradkränze einander zugewandt auf der Drehachse A angeordnet sind.
Das Lenkgetriebe ermöglicht eine platzsparende, insbesondere achsparallele Anordnung der Antriebe zur Ansteuerung der Taumelscheibe bei ökonomischer uns spielfreier Übertragung der Rotationsbewegungen der Motoren zur räumlichen Ausrichtung der Taumelscheibe.
Bevorzugt sind sowohl das Antriebsritzel als Kegelritzel als auch der Antriebsradkranz und der Abtriebsradkranz als Kegelradkränze ausgebildet, sodass durch die erfindungsgemäß um 90° in Bezug zu der gemeinsamen Achse der Kegelradkränze versetzte Anordnung der Motoren hinsichtlich der Ausrichtung der Taumelscheibe horizontaler Bauraum in Richtung der gemeinsamen Achse A der Kegelradkränze eingespart wird.
Bevorzugt sind Antriebsradkranz und Abtriebsradkranz an voneinander abgewandten Seiten des Doppelrades, sozusagen Rücken an Rücken zueinander angeordnet, wobei die Doppelräder besonders bevorzugt einstückig ausgebildet sind, wodurch sich eine kompakte und platzsparende Bauweise erreichen lässt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes weisen der Abtriebsradkranz und der Antriebsradkranz jedes Doppelrades Zähne auf, deren Anzahl vorzugsweise gleich ist. Vorteilhaft können dann die Zähne des Abtriebsradkranzes und die Zähne des Antriebskranzes um eine halbe Teilung zueinander versetzt sein, um ein kompaktes Doppelrad zu generieren, bei dem die gegenüberliegenden Verzahnungen quasi ineinander geschoben sind. „Halbe Teilung“ meint hierin einen Versatz der Zahnung an einem Doppelrad, die Rücken an Rücken zueinander angeordnet ist, als sogenanntes zweiseitiges Kegelrad, wobei ein Zahn des nach innen zur Taumelscheibe weisenden Abtriebsradkranzes in einer Zahnlücke des nach außen weisenden Antriebsradkranzes vorliegt und umgekehrt. Der Versatz als Umfangsmaß entspricht dabei einer halben Periode des periodischen Verzahnungsmusters: $V e r s a n t z = p / 2 = π \cdot d / 2 z$
mit p dem Parameter der Zahnteilung, die definiert ist als die Bogenlänge auf dem Teilkreis zwischen gleichen Punkten auf zwei benachbarten Zähnen, d dem entsprechenden Teilkreisdurchmesser sowie z der Zahnanzahl. Alternativ kann der Versatz als Winkelversatz ohne Bezug auf den Teilkreisdurchmesser definiert werden, da dieser ggf. bei Antriebs- und Abtriebsradkranz unterschiedlich sein kann. Der Winkelversatz α zwischen den beiden um eine halbe Teilung zueinander versetzten Verzahnungen entspricht dabei: $α = 360 ° / z/2 = 180 ° / z .$
Durch den Versatz ergibt sich ein konisch zusammenlaufender Rand, der sich zu seinem Umfang hin verjüngt. Dies ermöglicht ein sehr kompaktes Doppelrad, das zudem auf weitere Komponenten, wie Abstandshalter verzichten kann. Vorteilhaft ist auch, dass die Zahnflanken viel dünner sein können, als eigentlich zur Kraftübertragung erforderlich, da die benachbarten Zahnräder direkt durch diesen dünnen Rand aufeinander wirken. Da sie nur auf Druck belastet werden, können für die geringe Wandstärke vergleichsweise große Kräfte übertragen werden. Vorteilhaft kollidieren die Zähne des Doppelrades so nicht mit den Zähnen weiterer Bauteile des Lenkgetriebes, wenn diese zur Abstandsreduktion ineinandergeschoben werden. So können die Achsen beider Antriebe möglichst nah zusammen und kompakt um die Mittelachse der Taumelscheibe angeordnet werden.
Eine Ausbildung des Doppelrads mit zwei aneinander liegenden gleichgerichteten Kegelradkränzen auf einer Lagerachse lässt die Verwendung von Standard-Bauteilen zu und ermöglicht des Weiteren eine beliebige Erweiterung des Abstands der Antriebe zu der Hauptachse des Instruments je nach Anforderung: Wenn bspw. ein größerer Abstand der Antriebsachsen zu der Längsachse des Instruments erforderlich oder wünschenswert ist, können die Verzahnungen, d. h. Antriebs- und Abtriebszahnkranz, ebenfalls in einem größeren Abstand zueinander angeordnet werden. Das Lager kann sich dann im Bereich zwischen den Verzahnungen befinden. Ferner ist es in einer alternativen Ausführungsform möglich, wenn ausreichend Bauraum in Richtung der gemeinsamen Achse A zur Verfügung steht, dass das Doppelrad in axialer Richtung eine Taillierung aufweist, die den Abtriebsradkranz von dem Antriebsradkranz beabstandet, der dann in umgekehrter Ausrichtung in Richtung des Abtriebsradkranzes bzw. wie der Abtriebsradkranz nach innen in Richtung der Taumelscheibe weist. Indem der durch die Taillierung bereitgestellte Abstand zwischen dem Abtriebsradkranz und dem Antriebsradkranz entsprechend dimensioniert ist, kann das mit dem Antriebsradkranz in Wirkverbindung stehende Antriebsritzel im Bereich der Taillierung zwischen dem Abtriebsradkranz und dem Antriebsradkranz angeordnet werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes ist das bzw. jedes Doppelrad auf einer die gemeinsame Achse A definierenden Lagerachse angeordnet, die an ihrem freien, von dem Doppelrad weg weisenden Ende als Achsstummel ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Lagerachse in dieser Ausführungsform drehfest mit dem Doppelrad verbunden und kann vorzugsweise einstückig damit gefertigt sein. Der am freien, von dem Doppelrad weg weisenden Ende der Lagerachse ausgebildete Achsstummel trägt einen Lagerring, der bevorzugt ein Kugellager oder ein Rollenlager bereitstellt. Der Lagerring ist Teil einer Befestigungsvorrichtung und ist an dieser fest angeordnet. Die Befestigungsvorrichtung ist ferner fest mit einer Gehäusekomponente des Lenkgetriebes verbunden. Über das Lager können die Doppelräder in dem Gehäuse des Lenkgetriebes fest gelagert werden, so dass die Achslage und axiale Position der Doppelräder definiert sind.
Alternativ sieht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes vor, dass das bzw. jedes Doppelrad auf einer gehäuseseitigen Lagerachse angeordnet ist, wobei ein Lagerring koaxial auf der Lagerachse an einem zum Doppelrad weisenden Ende, das entsprechend als Achsstummel mit einem Lagersitz ausgebildet sein kann, in einer konzentrischen Lagerausnehmung des Doppelrades angeordnet ist. Auch hier stellt der Lagerring bevorzugt ein Kugellager oder ein Rollenlager bereit. Die Lagerachse mit dem Achsstummel, auf dem das Doppelrad drehbar gelagert ist, kann in dieser Ausführungsform beispielsweise einteilig einer Gehäusekomponente ausgebildet und damit Teil des Gehäuses sein. Durch diese Ausführungsform wird ein Verkippen des Doppelrades um den Lagersitz vermieden. Ferner kann in einer Abwandlung dieser Ausführungsform die Lagerachse an ihrem freien Ende (also dem Ende der Achse, das nicht das Doppelrad trägt) ein Gewinde haben, das mit einem Gegengewinde einer Befestigungsvorrichtung in Eingriff steht, wobei die Befestigungsvorrichtung Teil des Gehäuses oder fest mit einem Gehäuse des Lenkgetriebes verbunden ist. Diese zweiteilige Ausbildung von Lagerachse und Gehäusekomponente, sodass die Lagerachse über das Gewinde gegen das Gehäuse verstellt werden kann, ermöglicht eine optimale Anpassung der Lagerachse und damit Anordnung der Doppelräder in dem Lenkgetriebe.
Ggf. können die vorgenannten alternativen Lagerungsvarianten auch in einem Lenkgetriebe kombiniert sein, sodass eines der Doppelräder mit einem Achsstummel ausgebildet ist, der in einer Lagervorrichtung des Gehäuses drehbar gelagert ist, und das andere Doppelrad mit einer Lagerausnehmung ausgebildet ist, in dem ein Lager zur drehbaren Aufnahme eines Achsstummels angeordnet ist, der Teil einer Gehäusekomponente ist oder damit z. B. über Gewinde verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann die Taumelscheibe mit einem dritten Zahnrad gekoppelt sein. Das dritte Zahnrad als Teil des Taumelscheibengetriebes steht mit den beiden Abtriebsradkränzen der beiden Doppelräder in Eingriff. Die Drehachse D des dritten Zahnrads steht in einem rechten Winkel zu der gemeinsamen Achse A der angetriebenen Doppelräder. Vorteilhaft wird durch die drei miteinander kämmenden Zahnräder jede Bewegung der beiden angetriebenen Zahnräder direkt auf das mit der räumlich verstellbaren Taumelscheibe gekoppelte dritte Zahnrad übertragen. Obwohl die Doppelräder im Zahnungsbereich mit dünner Wandstärke ausgeführt sein können, können zwischen den Zahnrädern vergleichsweise große Kräfte übertragen werden, da die Verzahnung nur auf Druck belastet wird.
Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes die Taumelscheibe mit einem vierten Zahnrad gekoppelt sein, das mit den beiden Kegelradkränzen der beiden Doppelräder gekoppelt und auf der abgewandten Seite von dem dritten Zahnrad angeordnet ist. Hierdurch wird die umlaufende Verzahnungskette geschlossen und für eine gleichmäßig umlaufende und spielfreie Kraftverteilung gesorgt.
Im Falle der besonders kompakten Bauform des Doppelrads mit den um eine halbe Teilungsbreite versetzten Zähnen von Antriebs- und Abtriebszahnkranz, sodass die Zahnkränze quasi ineinandergeschoben sind, kann eine Geradverzahnung bevorzugt sein, sodass auch das Antriebsritzel und das dritte und optional vierte Zahnrad geradverzahnt sind. In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes , das auch von der besonders kompakten Bauform abweichende Doppelräder umfassen kann, können die in dem Lenkgetriebe verbauten Kegelräder, sei es das Antriebsritzel, Antriebs- und Abtriebsradkranz der beiden Doppelräder oder auch das dritte bzw. vierte Zahnrad, mit Kegelradkränzen versehen sein, die in aufeinander abgestimmten Varianten geradverzahnt, schrägverzahnt, spiralverzahnt oder auch exzentrisch hypoidverzahnt sein. Vorteil hiervon ist, dass je nach Ausgestaltung eine gute Laufruhe erzeugt werden kann. Im Falle einer exzentrischen Hypoidverzahnung, bei der das Antriebsritzel und der Antriebsradkranz ein Kegelradschraubgetriebe bzw. Hypoidgetriebe bilden, das einen Achsversatz aufweist, d. h. bei dem sich die Antriebsachse C und die gemeinsame Achse A der Doppelräder nicht schneiden, lassen sich auch die Drehachsen der Antriebe vor oder hinter die Ebene des Lenkgetriebes, die durch die Drehachse des Instruments bzw. des Mittelachse der Taumelscheibe und der Drehachse des dritten und vierten Zahnrads aufgespannt wird setzen, wodurch spezifische Bauformen des Lenkgetriebes ermöglicht werden.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes sieht vor, dass jeder der Motoren über sein jeweiliges Antriebsritzel in beliebiger Position entlang des Doppelradumfangs radial von dem jeweiligen Antriebsradkranz wegweisend angeordnet werden kann. Eine beliebige Anordnung der Antriebe um die gemeinsame Drehachse der Doppelräder im Zusammenspiel mit einer geeigneten Verzahnung der Kegelradkränze erlaubt eine Vielzahl unterschiedlicher Anordnungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes können die zwei Antriebsachsen C, C` parallel zueinander verlaufen, wobei die Antriebsachsen senkrecht, d. h. im rechten Winkel, zu der gemeinsamen Achse A verlaufen, die Motoren besonders platzsparend nebeneinander angeordnet werden können. Eine sogenannte achsparallele Anordnung der Motoren ermöglicht eine kompakte und damit platzsparende Anordnung der Komponenten des Lenkgetriebes. Ferner wird durch die parallele Anordnung der Motoren eine Anordnung nah an der Hauptachse des chirurgischen Instruments erreicht und so die Kraftübertragung verbessert.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein chirurgisches Instrument, das einen Schaft, eine am proximalen Ende des Schaftes angeordnete Betätigungseinheit und ein am distalen Ende des Schaftes angeordnetes Werkzeug aufweist. Das Werkzeug hat eine Werkzeugspitze, die mittels einer distalen Abwinkelungsmechanik abgewinkelt werden kann. Die Abwinkelungsmechanik kann durch eine mittels zweier Antriebe räumlich ausrichtbare Taumelscheibe gesteuert bzw. ausgerichtet werden, wozu das chirurgische Instrument ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe aufweist, wobei die beiden Antriebe Teil des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes sind, das dazu ausgebildet ist, die Stellwinkel der zwei Antriebe auf die räumliche Ausrichtung der Taumelscheibe zu übertragen, um so die Abwinkelungsmechanik zu steuern.
Durch das erfindungsgemäße Lenkgetriebe kann das chirurgische Instrument konstruktiv einfach und platzsparend aufgebaut werden, so dass eine einfache Verbindung zu einem Roboter-Arm ermöglicht werden kann, bei der die Bewegung der Antriebe linear auf die Werkzeugspitze übertragen werden kann. Folge ist eine exakt steuerbare Verwendung des chirurgischen Instruments.
Um die räumlich verstellbare Taumelscheibe trotz der drehfesten Kopplung mit dem dritten Zahnrad, das mit den beiden Kegelradkränzen der beiden Doppelräder in Eingriff steht, dreidimensional verstellen zu können, d. h. die Kipp- bzw. Schwenkbewegungen mit einer Rotation der Taumelscheibe um die Längsachse überlagern zu können, kann eine bevorzugte Ausführungsform des chirurgischen Instruments vorsehen, dass die Taumelscheibe um die Längsachse B des Schaftes über einen Lagerring rotierbar in einem Lenkring gelagert ist, der drehfest mit dem dritten Zahnrad gekoppelt ist. Zur rotatorischen Kopplung der Taumelscheibe mit einer koaxial zu einer Längsachse B des Schaftes verlaufenden Hauptwelle kann die Taumelscheibe kardanisch mit der Hauptwelle gekoppelt sein
Zur Ausbildung der kardanischen Lagerung der räumlich verstellbaren Taumelscheibe kann eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments vorsehend, dass die Taumelscheibe über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte verschwenkbar auf einer Kreuzgelenkscheibe gelagert ist, wobei die Kreuzgelenkscheibe über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte verschwenkbar auf der Hauptwelle gelagert ist und wobei die Lagerstifte der Taumelscheibe und der Kreuzgelenkscheibe um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. Die kardanische Aufhängung ermöglicht eine Bewegungsführung in allen drei Raumachsen, wodurch die Werkzeugspitze gezielt gesteuert werden kann. Alternativ zu einer Kreuzgelenkscheibe mit zwei rechtwinklig gekreuzten Stift-Paaren zur kardanischen Lagerung der Taumelscheibe auf der Hauptwelle kann eine vorteilhafte Ausführungsform vorsehen, dass zur kardanischen Lagerung die Hauptwelle zwei in ihrer Außenfläche vorliegende Führungsnuten aufweist, die sich diametral und längs der Hauptwelle erstrecken, wobei die Taumelscheibe, die kreisringförmig mit einer Außenseite und einer Innenseite ausgebildet ist, zwei diametral und radial nach innen weisend an der Taumelscheibe angeordnete Stifte aufweist. Jeder der zwei fest an bzw. in der Taumelscheibe montierten Stifte greift in eine der beidseitig in die Hauptwelle eingebrachten Führungsnuten ein, sodass ein Drehwinkel der Welle auf die Taumelscheibe übertragbar ist. Vorteilhaft ergibt sich so eine drehsteife Verbindung zwischen Hauptwelle und Taumelscheibe, die auch bei einem großen Winkelversatz (± 40° und mehr) und Axialversatz eine Drehwinkelübertragung erlaubt, und dabei sehr kompakt aufgebaut, sowie einfach herzustellen und zu montieren ist. Grundsätzlich können allerdings auch eine Bogenzahnkupplung trotz eines relativ geringen Winkelversatzes, ein Gleichlaufgelenk trotz der aufwändigen Fertigung und komplexen Montage oder eine stoffschlüssige Kupplung, die häufig mit einer spielbehafteten Drehwinkelübertragung verbunden ist, zur kardanischen Lagerung einer Taumelscheibe auf einer Hauptwelle eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments verlaufen in Längsrichtung des Schaftes Lenkdrähte, die mit der Taumelscheibe des Lenkgetriebes verbunden sind. Indem der Lenkring in einem Lagerring gelagert ist, der drehfest mit dem dritten Zahnrad gekoppelt ist, wird bewirkt, dass weiter vorteilhaft zum Verschwenken der Werkzeugspitze relativ zur Längsachse und Rotieren um die Längsachse des Schaftes das Verdrillen der Lenkdrähte verhindert wird.
Vorteilhaft an dieser Konstruktion gegenüber bekannten Konstruktionen ist, dass nicht nur die Verwendung einer geringen Anzahl von Lenkdrähten, nämlich von nur vier Lenkdrähten, und eine ausschließlich manuelle Betätigbarkeit der als Antrieb für die Lenkdrähte dienenden räumlich verstellbaren Scheibe möglich ist, sondern dass eine Vielzahl an Lenkdrähten frei gewählt werden kann und dadurch eine feinfühlige und reproduzierbare Verstellung der distalseitigen Schwenkglieder möglich ist.
Ferner sieht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments vor, dass das vierte Zahnrad mit der Taumelscheibe über einen Lagerring mit dem Lenkring gekoppelt ist, wobei das vierte Zahnrad gegenüber dem dritten Zahnrad frei drehbar ist. Dieses vierte Zahnrad schließt die umlaufende Verzahnungskette und sorgt so für eine gleichmäßig umlaufende und spielfreie Kraftverteilung.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments ist ein Betätigungselement axial verschiebbar in dem Schaft gelagert und steht proximalseitig mit der Betätigungseinheit in Wirkverbindung. Die distale Abwinkelungsmechanik der abwinkelbaren Werkzeugspitze besteht aus an dem distalen Ende des Schaftes angeordneten Schwenkgliedern, die über die in Längsrichtung des Schaftes verlaufenden Lenkdrähte mit dem Lenkgetriebe verbunden sind. Die Lenkdrähte können in einer Ausführungsform an der Taumelscheibe beispielsweise mittels einer Klemmverbindung lösbar fixiert sein, damit in einem Fall der Beschädigung die Lenkdrähte einfach ausgetauscht werden können.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments ist ein radialer Abstand der Lenkdrähte von der Längsachse des Schaftes an der Taumelscheibe größer als am proximalen Ende des Schaftes, aus dem die Lenkdrähte austreten. Dabei können die Lenkdrähte sich von dem proximalen Ende des Schaftes direkt zu der Taumelscheibe erstrecken, wobei die Lenkdrähte auf die Taumelscheibe unter einem von 90° abweichenden Winkel treffen. Alternativ kann distalseitig vor der Taumelscheibe eine Fächerscheibe auf der Hauptwelle angeordnet sein, die den radialen Abstand der aus dem proximalen Schaftende austretenden Lenkdrähte von der Längsachse des Schaftes vergrößert, sodass die Lenkdrähte zwischen der Fächerscheibe und der Taumelscheibe annährend parallel zueinander verlaufen und in Bezug auf eine Scheibenfläche der Taumelscheibe einen Winkel von ca. 90° bilden. Aufgrund des geringeren Bauraumbedarfs kann die Variante ohne Fächerscheibe bevorzugt sein. Durch die Vergrößerung des radialen Abstandes der Lenkdrähte von der Längsachse des Schaftes, von beispielsweise einem Durchmesser von 4 mm auf einen Durchmesser von 18 mm, werden nicht nur die Montage und Fertigung des mit der räumlich verstellbaren Scheibe ausgestatten Antriebs der Lenkdrähte vereinfacht, sondern auch die Verstellwinkel der räumlich verstellbaren Scheibe bzw. infolge des vergrößerten Hebels die zur Abwinkelung benötigten Kräfte verringert, um einen dem Maß der Durchmesservergrößerung entsprechenden Verschwenkwinkel der Werkzeugspitze zu erzielen.
Um beim Verschwenken des dritten und vierten Zahnrads relativ zur Längsachse des Schaftes eine Kollision der Zahnräder mit den Lenkdrähten und gegebenenfalls dem Betätigungselement zu vermeiden, können in den Zahnkränzen des dritten Zahnrads und des vierten Zahnrads Aussparungen für die Lenkdrähte und das Betätigungselement ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße chirurgische Instrument hat den Vorteil, dass viele dünne Lenkdrähte zur Ansteuerung der verschwenkbaren Werkzeugspitze verwendet werden können und diese Ansteuerung aufgrund des motorisierten Antriebs für die räumlich verstellbare Scheibe, an der die Lenkdrähte proximalseitig gelagert sind, feinfühlig, exakt und reproduzierbar erfolgt.
Weitere Ausführungsformen des Lenkgetriebes und des chirurgischen Instruments sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht des chirurgischen Instruments mit schematisch dargestellter Betätigungseinheit,
2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes mit senkrecht zur Instrumentenachse B angeordneten Motoren,
3 eine Draufsicht noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes mit parallel zur Instrumentenachse B angeordneten Motoren,
4 eine perspektivische, teilweise ausgeschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes ohne Darstellung der Motoren und Antriebsritzel mit einer vergrößerten Detailansicht der Taumelscheibenlagerung,
5 eine perspektivische Detailansicht eines der beiden Doppelräder,
6 eine weitere Ausführungsform des Doppelrades mit korrespondierend eingreifendem Antriebsritzel in exzentrischer Hypoidverzahnung,
7 eine Detailuntensicht auf den Eingriff von Antriebsritzel mit Antriebsradkranz und Abtriebsradkranz mit drittem Zahnrad des Lenkgetriebes aus 2,
8 eine perspektivische, teilweise ausgeschnittene Detailansicht des Taumelscheibengetriebes in einer alternativen Ausführungsform,
9 eine Detaildraufsicht auf ein Doppelrad im Eingriff mit Antriebsritzel und viertem Zahnrad gemäß einer weiteren Ausführungsform,
10 Detaildraufsicht auf ein Doppelrad im Eingriff mit Antriebsritzel und viertem Zahnrad gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In 1 ist ein chirurgisches Instrument 1 mit einem hohlen Schaft 2 gezeigt, das eine am proximalen Ende 3 des Schaftes 2 angeordnete, schematisch dargestellte Betätigungseinheit 4 und eine am distalen Ende 5 des Schaftes 2 angeordnete Werkzeugspitze 6 aufweist. Die Werkzeugspitze 6 ist mit einem Werkzeug 7 verbunden, das über ein axial verschiebar im Schaft 2 gelagertes Betätigungselement 8 betätigt werden kann, das proximalseitig mit der Betätigungseinheit 4 in Wirkverbindung steht. Bei der Betätigungseinheit 4 kann es sich um eine manuell betätigbare Handhabe oder aber um eine für den robotischen Einsatz ausgelegte, also auch ohne manuelles Zutun betätigbare, Baueinheit handeln.
Bei dem Werkzeug 7 der Werkzeugspitze 6 kann es sich beispielsweise um ein mit Maulteilen versehenes Werkzeug, wie in 1 dargestellt, oder aber um ein Endoskop, einen Applikator oder dergleichen handeln.
Die Werkzeugspitze 6 ist über einen Gelenkmechanismus 9 relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 verschwenkbar, wobei der Gelenkmechanismus 9 aus am distalen Ende des Schaftes 5 angeordneten Schwenkgliedern 11 besteht, die über in Längsrichtung des Schaftes 2 verlaufende Lenkdrähte 12 so mit einem am proximalen Ende 3 des Schaftes 2 angeordneten Antrieb 13 verbunden sind, dass eine Bewegung des proximalseitigen Antriebs 13 eine entsprechende relative Bewegung der distalseitigen Schwenkglieder 11 und somit ein Verschwenken der Werkzeugspitze 6 verursacht.
Auch wenn voranstehend und nachfolgend nur der Begriff Lenkdrähte verwendet wird, können funktional auch Lenkseile verwendet werden, weshalb der Begriff Lenkdrähte hierin synonym auch als Lenkseile zu verstehen ist.
Das axialverschiebbar im Schaft 2 gelagerte Betätigungselement 8 zum Betätigen des beispielsweise aus zwei Maulteilen bestehenden Werkzeugs 7 ist bei den dargestellten Ausführungsformen als Zug-/Schubstange ausgebildet.
Der Antrieb für die Lenkdrähte 12 ist bei dem in den Abbildungen dargestellten und nachfolgend beschriebenen chirurgischen Instrument 1 als motorisierter Antrieb ausgebildet.
Kernstück des Antriebs ist eine räumlich verstellbare Taumelscheibe 14 (2 bis 4 und 8), an der die Lenkdrähte 12 so befestigt sind, dass eine Verlagerung der Taumelscheibe 14 über die an ihr befestigten Lenkdrähte 12 ein Verschwenken der Werkzeugspitze 6 bewirkt. Mit dem motorisierten Antrieb kann die Taumelscheibe 14 verlagert werden; mit ihm ist es möglich, die Lenkdrähte 12 zum Verschwenken der distalseitigen Schwenkglieder 11 bzw. der Werkzeugspitze 6 exakt, feinfühlig in kleinsten Schritten und auch reproduzierbar anzusteuern. Darüber hinaus ist die Anzahl der zu verwendenden Lenkdrähte 12 für ein motorisiertes Lenkgetriebe 13 recht frei wählbar.
In 2 bis 4 und 8 ist das Lenkgetriebe 13 vereinfacht dargestellt, wobei das Lenkgetriebe 13 in der Mitte die Taumelscheibe 14 aufweist. Mit der Taumelscheibe 14 sind im dargestellten Beispiel vier Zahnräder verbunden. Unterhalb und oberhalb der Taumelscheibe 14 sind ein drittes Zahnrad 25 und ein viertes Zahnrad 31 angeordnet und operativ mit der Taumelscheibe 14 gekoppelt. D. h., eine Bewegung eines dieser Zahnräder 25, 31 hat eine direkte Bewegung der Taumelscheibe 14 zur Folge. In die Zahnräder 25, 31 greifen jeweils zu einer linken und rechten Seite angeordneten Doppelräder 18, 18' ein. Hierzu weisen die Doppelräder 18, 18' als Kegelradkränze ausgeführte Abtriebsradkränze 15, 15' auf, die direkt in die Zahnkränze der Zahnräder 25, 31 eingreifen, die als Teilkegelradkränze ausgeführt sind, d. h., dass die Kegelzahnung nicht umfänglich sind, sondern nur in den zum Eingriff mit den Doppelrädern 18, 18' für den vorgesehenen Bewegungsumfang erforderlichen Umfangsabschnitten vorliegen. Die Doppelräder 18, 18' weisen an voneinander weg weisenden Seiten entlang ihrer Mittelachse A, die auch die gemeinsame Drehachse A beider Doppelräder 18, 18' bildet, Antriebsradkränze 19, 19' auf, die ebenfalls Kegelradkränze sind. Mit diesen Antriebsradkränzen 19, 19' kämmt jeweils ein Antriebsritzel 16, 16', das entsprechend als Kegelritzel ausgeführt ist. Dieses Antriebsritzel 16, 16' ist mit seiner Dreh- bzw. Antriebsachse C, C` in einem 90° Winkel zu der Drehachse A der Doppelräder 18, 18' angeordnet und kann in einer zur Längsachse B parallelen Ebene beliebig entlang dem Umfang der Doppelräder 18, 18' orientiert sein. Beispielsweise kann jede Antriebsachse C, C` entweder auch in einem 90° Winkel zu der Längsachse B des Instruments 1 liegen (z. B. 2 und 7) oder auch parallel hierzu. Letzteres ist in 3 dargestellt, wobei eine Antriebsachse der Antriebsritzel 16, 16' (Drehachse C und C') parallel zu der Längsachse B des Instruments verläuft. Angetrieben werden die Antriebsritzel 16,16' durch Motoren 17,17`, wobei die Antriebsritzel 16,16' auf Antriebswellen 17a, 17a' sitzen, die direkt mit den Motoren 17, 17' verbunden sind. Die Drehachse C, C' der Antriebsritzel 16,16' ist gleich mit der Drehachse der Motoren 17, 17'.
Selbstverständlich sind auch Anordnungen der Motoren 17, 17' und der Antriebskegelräder 16, 16' denkbar, die von den dargestellten Beispielen abweichen. Die Anordnung der Antriebseinheiten aus Motor und Antriebsritzel kann entlang des Umfangs des jeweiligen Doppelrads frei gewählt werden, sodass ein vorhandener Bauraum optimal genutzt werden kann, bzw. die Dimensionen der Betätigungseinheit verringert werden können. D. h., die Drehachsen C, C' müssen nicht oder parallel zur Längsachse B des Instruments sein, sondern können theoretisch in beliebiger Orientierung und auch unabhängig voneinander an den Doppelrädern 18, 18' angeordnet sind. Allerdings können die mit 2 und 3 dargestellten Anordnungsbeispiele aus Konstruktionsgründen bevorzugt sein: Sowohl durch die zur Längsachse B senkrechte Anordnung der Motoren 17, 17' nebeneinander nach 2 als auch durch die zur Längsachse B parallele Anordnung der Motoren 17, 17' nach 3 wird die Bauhöhe reduziert. Allerdings ist auch denkbar, dass eine der Antriebseinheiten aus Motor und Antriebsritzel um 180° in Bezug auf die Doppelräder 18, 18' versetzt wird, sodass die Motor-Kegelritzel-Anordnungen diametral versetzt sind und in entgegen gesetzte Richtungen weisen, insbesondere in der zur Längsachse B parallelen Anordnung der Motoren 17, 17`, da hierdurch die Bauhöhe nicht vergrößert wird.
Angetrieben werden die ‚Doppelräder 18, 18‘ durch Motoren 17, 17' über die an Antriebswellen 17a, 17a' der Motoren 17, 17' befestigten Antriebsritzel 16, 16', deren Drehachse einer Drehachse C, C' der Motoren 17, 17' entspricht. Durch Drehen des Antriebsritzels 16, 16', das in den Antriebsradkranz 19, 19' des jeweiligem Doppelrades 18, 18' eingreift, wird das Doppelrad 18, 18' in einem dem Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebsritzel 16, 16' und Antriebsradkranz 19, 19' entsprechenden Ausmaß bewegt. Durch die Ausbildung als Kegelgetriebe wird die Rotation der Motoren 17,17' und damit der Antriebsritzel 16, 16' um Antriebsachse C, C' in eine Rotation der Doppelräder 18, 18' um deren Drehachse A übertragen. Die Drehbewegung der Doppelräder 18, 18' bewirkt dann eine Drehbewegung des dritten Zahnrads 25 bzw. des vierten Zahnrads 31 um deren Drehachse D, die im rechten Winkel zu der gemeinsamen Achse A der Doppelräder 18, 18' liegt, und damit eine Bewegung der Taumelscheibe 14.
In 5 und 6 sind zwei Bauarten der Doppelräder 18, 18' gezeigt. Das in 5 dargestellte bevorzugte Doppelrad 18, 18', das auch in den Beispielen von 2-4 und 7 eingesetzt ist, weist einen Antriebsradkranz 19, 19' und den an seiner rückwärtigen Seite vorliegenden Abtriebskranz 15, 15' auf, so dass beide Radkränze 15, 15', 19, 19' Rücken an Rücken zu liegen kommen. Es handelt sich sowohl bei Antriebs- als auch Abtriebsradkranz 15, 15', 19, 19' um eine gerade Kegelzahnung, bei der die Zähne gerade radial nach außen verlaufen.
In 6 ist eine Alternative Verzahnung von Antriebsradkranz 19, 19' eines Doppelrads 18, 18' mit einem Antriebsritzel 16, 16' gezeigt, die als Schraubenkegelradverzahnung bzw. Hypoidverzahnung ausgebildet ist. Durch die exzentrische Anordnung der Antriebsachsen C, C`, die die senkrecht zur Zeichenebene verlaufende gemeinsame Achse A nicht schneidet, ist die Antriebswelle 17a, 17a` des Antriebsritzels 16, 16' parallel zu einer gedachten Ebene E1 des Lenkgetriebes 13 angeordnet, die definiert wird durch die gemeinsame Achse A und die Längsachse B oder durch die gemeinsame Achse A und eine zur gemeinsamen Achse A und Längsachse B senkrecht verlaufende Achse (der in 2 und 4 die Drehachse D der in neutraler Stellung befindlichen Taumelscheibe 14 entspricht).
Die beiden Radkränze 15, 15', 19, 19' der Doppelräder 18, 18' haben die gleiche Anzahl Zähne, wobei die Zähne des Kegelradkranzes 15, 15' und die Zähne des Antriebskranzes 19, 19' um eine halbe Teilung zueinander versetzt sind, wie besonders gut in 5 und 7 zu sehen ist, so dass ein besonders kompaktes Doppelrad generiert wird. Die halbe Teilung ermöglicht es, dass die Zähne der einen Seite aus den Zahnkerben der anderen Seite gebildet werden und der axiale Bauraumbedarf extrem minimiert wird. Indem auf diese Weise die beiden Radkränze 15, 15', 19, 19' Rücken an Rücken zueinander liegen, entstehen einstückige beidseitig kegelverzahnte Doppelräder 18, 18'. Diese Art an Zahnprofilen ermöglicht auch ein Zusammenschieben der Komponenten Doppelrad 18, 18' und Antriebsritzel 16, 16' zu einer besonders kompakten Anordnung, wie es 2, 3 und 7 zeigen.
Jedes Doppelrad 18, 18' ist drehbar gelagert, über eine entsprechende Lagerung, wie sie in zwei Ausführungen in 2 bis 4 gezeigt ist. Die fest in einem Gehäuse drehbar gelagerten Doppelräder 18, 18' sind in ihrer Achslage und axialen Position definiert.
Das in 5 gezeigte Doppelrad 18, 18' weist an seiner Seite, an der der Antriebsradkranz 19, 19' vorliegt, eine Lagerachse 18b, 18b' auf, die an ihrem freien Ende als Achsstummel 18a, 18a` endet. Der Achsstummel 18a, 18a` trägt in 2 einen Lagerring 18d, 18d`, wobei der Lagerring 18d, 18d` im dargestellten Beispiel ein Kugellager 18 bildet. Diese Ausführungsform zeigt einen sogenannten doppelradseitigen Achsstummel 18a, 18a`.
Der Lagerring 18d, 18d' ist mit einer Gehäusekomponente ähnlich der Befestigungsvorrichtung 33 des Lenkgetriebes 13 verbunden, das in 4 dargestellt ist. In 4 ist grundsätzlich eine weitere Bauform der Lagerung der Doppelräder 18, 18' dargestellt, ein sogenannter gehäuseseitiger Achsstummel, wobei das in 4 sichtbare Doppelrad 18 auf einer Lagerachse 36 angeordnet ist. Der Lagerring 18e des Doppelrads 18 ist koaxial auf der Lagerachse 36 in einer konzentrischen Lagerausnehmung 18c des Doppelrades 18 angeordnet, wobei in dem dargestellten Beispiel der Lagerring 18e ein Kugellager 40 ist. Die Lagerachse 36 weist an ihrem von dem Doppelrad 18, 18' abgewandten Ende ein Gewinde 36a auf, wobei dieses Gewinde 36a mit einem Gegengewinde 33a einer Befestigungsvorrichtung 33 in Eingriff steht. Die Befestigungsvorrichtung 33 ist fest mit dem Gehäuse 35 des Lenkgetriebes 13 verbunden. Die Lagerachse 36 ist gehäuseseitig als Madenschraube geformt und hat an ihrer Stirnseite eine Einkerbung 37, in die ein entsprechendes Werkzeug, wie ein Schraubendreher eingreifen kann. Hiermit kann die Lagerachse 36 in der Befestigungsvorrichtung 33 hinein- bzw. herausgedreht werden, wodurch auch das Doppelrad 18 entsprechend positioniert wird. Hiermit lässt sich der Abstand des Doppelrades 18 zu dem dritten Zahnrad 25 und dem vierten Zahnrad 31 einstellen, so dass ein engerer oder weiterer Eingriff eingestellt werden kann. Durch diese Einstellmöglichkeit kann man trotz Fertigungstoleranzen das optimale Verzahnungsspiel für eine optimale Performance der Zahnradpaarung justieren: Durch Herausschrauben der Lagerachse 36 werden die Verzahnungen leichtgängiger, aber spielbehafteter, und durch Hineinschrauben der Lagerachse 36 werden die Verzahnungen spielfrei, aber ggf. etwas schwergängiger. Dies ist für das andere Doppelrad 18' analog umgesetzt, so dass die Beschreibung hierfür ebenfalls gilt. Eine weitere in 4 dargestellte mit dem Gehäuse 35 verbundene Gehäusekomponente 34a, die die Fächerscheibe 22 umgibt, weist ein Gewinde auf, das mit einem Gegengewinde an einem becherartigen Gehäuseteil 34b, der das proximale Schaftende 3 umgibt, in Eingriff steht. Der ferner in 4 dargestellte vergrößerte Detailausschnitt verdeutlicht eine Ausführungsform der kardanischen Kopplung der Taumelscheibe 14 mit der Hauptwelle 21, die weiter unten noch beschrieben wird.
In 7 zeigt eine Detaildarstellung das Doppelrad 18, 18' in der Montageanordnung in dem Lenkgetriebe 13 aus 2, wobei der Abtriebsradkranz 15, 15' mit dem dritten Zahnrad 25 kämmt, das drehfest mit einem Lenkring 30 verbunden ist, in dem die Taumelscheibe 14 gelagert ist. Nicht in den Fig. zu sehen ist, dass die von dem Abtriebsradkranz 15, 15' begrenzte, zu dem Lenkring 30 weisende Innenseite des Doppelrads 18, 18`konkav geformt, d. h. in Richtung der Lagerachse 18b, 18b` eingewölbt sein kann, damit der Lenkring 30 zur räumlichen Ausrichtung der Taumelscheibe 14 ausreichend Bewegungsraum hat und nicht mit dem Doppelrad 18, 18' kollidieren kann. Die Verzahnung des Antriebsritzels 16, 16', das auf der Antriebswelle 17a, 17a' angeordnet ist, greift in die Verzahnung des Antriebsradkranzes 19, 19'. Wird nun das Doppelrad 18, 18' wie zu 4 erläutert seitlich entlang der gemeinsamen Achse A versetzt, kann der Eingriff zwischen Abtriebsradkranz 15, 15' und Zahnrad 25 angepasst werden. Hierbei wird deutlich, dass durch die um eine halbe Teilung versetzte Verzahnung von Antriebs- und Abtriebsradkranz 19, 19`, 15, 15' nicht nur eine kompaktere Bauweise erzielt wird, sondern bei der Montage auch vermieden wird, dass die Zähne des Antriebsritzels 16, 16' mit den Zähnen des dritten Zahnrads 25 kollidieren.
Die in den Beispielen der 2 bis 7 gezeigten besonders kompakt gebauten Doppelräder 18, 18' mit den um eine halbe Teilung versetzte Verzahnung von Antriebs- und Abtriebsradkranz 19, 19`, 15, 15' können in einer bevorzugten Variante des Lenkgetriebes 13 eingesetzt werden, allerdings sind auch davon abweichende Bauformen von Doppelrädern 18, 18' in einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe 13 denkbar, je nach vorhandenem Bauraum in der Betätigungseinheit 4, etwa wenn ein größerer Abstand zwischen den Antriebsachsen C, C` zur Längsachse B wünschenswert ist. 9 und 10 zeigen zwei Beispiele für alternativ gestaltete Doppelräder 18, 18`, wobei das Doppelrad 18, 18' in 9 einen größeren axialen Abstand zwischen Antriebsradkranz 19, 19' und Abtriebsradkranz 15, 15' aufweist, wobei das Doppelrad 18, 18' vorzugsweise eine Lagerausnehmung 18c, 18c' anstelle einer doppelradseitigen Lagerachse mit Achsstummel aufweisen kann. Bei dem Doppelrad 18, 18' aus 10 ist die axiale Ausrichtung des Antriebsradkranzes 19, 19' quasi umgekehrt, sodass sich das Antriebsritzel 16, 16' zwischen dem Antriebsradkranz 19, 19' und dem Abtriebsradkranz 15, 15' des Doppelrads 18, 18' befindet. Dazu weist das Doppelrad 18, 18' in axialer Richtung eine Taillierung 18f, 18f` auf, die den Abtriebsradkranz 15, 15' von dem Antriebsradkranz 19, 19' beabstandet, der in dieselbe Richtung wie der Abtriebsradkranz 15, 15' weist. Der durch die Taillierung 18f bereitgestellte Abstand zwischen dem Abtriebsradkranz 15, 15' und dem Antriebsradkranz 19, 19' ist so bemessen, dass das Antriebsritzel 16, 16' im Bereich zwischen dem Abtriebsradkranz 15, 15' und dem Antriebsradkranz 19, 19' zum Eingriff mit dem Antriebsradkranz 19, 19' angeordnet werden kann.
Je nach Bauform können die Doppelräder 18, 18' vorzugsweise einstückig gefertigt sein, allerdings sollen auch mehrteilige Doppelräder 18, 18`, die aus einem Antriebsrad mit dem Antriebszahnkranz und einem Abtriebsrad mit dem Abtriebszahnkranz bestehen, die direkt oder über eine Achse zusammengefügt sind, vom Schutzumfang umfasst sein.
Der Aufbau und der Betrieb des Lenkgetriebes 13 in Bezug auf die Ansteuerung der über die Antriebseinheiten betätigbaren Taumelscheibe 14 und deren Lagerung werden nachfolgend anhand 2 bis 4 und 8 beschrieben, wobei in 8 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur die als Kegelräder ausgeführten Abtriebsräder mit den Kegelradkränzen 15, 15' der Doppelräder 18, 18' dargestellt sind.
Im Schaft 2 des Instruments 1 ist eine sich koaxial zur Längsachse B des Schaftes 2 erstreckende hohle Hauptwelle 21 angeordnet, die um die Längsachse B des Schaftes 2 rotierbar ist und sich über das proximale Ende 3 des Schaftes 2 hinaus bis in den Bereich des Lenkgetriebes 13 erstreckt. Innerhalb dieser hohlen Hauptwelle 21 ist axialverschiebbar das Betätigungselement 8 zur Betätigung des Werkzeugs 7 gelagert.
Die Lenkdrähte 12, die am proximalen Ende 3 des Schaftes 2 aus dem Schaft 2 austreten, wofür am proximalen Schaftende ein Schaftendstück 3 vorgesehen sein kann, in dem Durchtrittschlitze 33 für die Lenkdrähte 12 vorgesehen sind, werden in dem dargestellten Beispiel über eine drehfest in Bezug auf der Hauptwelle 21 an dem Schaftendstück 3 angeordnete Fächerscheibe 22 aufgefächert, wodurch der radiale Abstand der Lenkdrähte 12 von der Längsachse B des Schaftes 2 vergrößert wird. Während der Durchmesser des die Längsachse B des Schaftes 2 koaxial umgebenden Bündels der Lenkdrähte 12 innerhalb des Schaftes 2 bzw. an dem distalen Ende 5 im Bereich der Abwinkelungsmechanik 9 beispielsweise 4 mm beträgt, beträgt der Durchmesser des von den Lenkdrähten 12 gebildeten Bündels hinter der Fächerscheibe 22 beispielsweise 18 mm. Durch die mit Hilfe der Fächerscheibe 22 erzielte Vergrößerung des radialen Abstandes der Lenkdrähte 12 von der Längsachse B des Schaftes 2 werden nicht nur die Montage und Fertigung des mit der Taumelscheibe 14 ausgestatten Getriebes 13 vereinfacht, sondern wird auch der notwendige Verstellwinkel der Taumelscheibe 14 proportional verringert, um einen erwünscht hohen Verschwenkwinkel der Werkzeugspitze 6 zu erzielen. Mit dieser beispielhaften Vergrößerung des Durchmessers des Lenkdrahtbündels von 4 mm innerhalb des Schaftes 2 auf 18 mm hinter der Fächerscheibe 22 verringert sich ein Verstellwinkel der Taumelscheibe 14 entsprechend um das 4,5-fache gegenüber dem am distalen Ende erzielbaren Verschwenkwinkel der Werkzeugspitze 6. Um diese um 90° abzuwinkeln, bedarf es somit nur einer Verschwenkung der Taumelscheibe 14 um 20°.
Proximalseitig hinter der Fächerscheibe 22 werden die parallel zur Längsachse B des Schaftes 2 verlaufenden Lenkdrähte 12 der Taumelscheibe 14 zugeführt. In einer nicht dargestellten Alternative verlaufen können die am proximalen Ende 3 austretenden Lenkdrähte 12 direkt ohne Fächerscheibe zur Taumelscheibe 14 verlaufen, sodass die Lenkdrähte unter einem Winkel zur Längsachse B der Taumelscheibe 14 zugeführt werden. Zum Festlegen der Lenkdrähte 12 an der Taumelscheibe 14 sind in der Taumelscheibe 14 Durchgangsbohrungen 23 für jeden Lenkdraht 12 ausgebildet, wobei im dargestellten Beispiel die Lenkdrähte 12 innerhalb der Durchgangsbohrungen 23 über Madenschrauben 24 kraftschlüssig mit der Taumelscheibe 14 verbunden und fixiert sind. Dazu alternative Befestigungsformen der Lenkdrähte an der Taumelscheibe umfassen beispielsweise auch Schweißen oder Crimpen oder andere Klemmvorrichtungen.
Die Doppelräder 18, 18' als Antriebsräder sind mit dem dritten Zahnrad 25 gekoppelt, das vorzugsweise als Kegelrad ausgebildet ist und mit den beiden Kegelradkränzen 15, 15' der Doppelräder 18, 18' in Eingriff steht, sodass die Drehachse D des dritten Zahnrads 25 die gemeinsame Drehachse A der Doppelräder 18 und 18' sowie die Längsachse B des Schaftes 2 schneidet. Durch die drei miteinander kämmenden Zahnräder 18, 18' und 25 wird jede Bewegung der beiden Doppelräder 18, 18' direkt auf die mit dem dritten Zahnrad 25 gekoppelte Taumelscheibe 14 übertragen, was eine direkte Betätigung der Lenkdrähte 12 bewirkt.
Zur Ausbildung einer kardanischen Lagerung der Taumelscheibe 14 auf der Hauptwelle 21 ist die Taumelscheibe 14 im Beispiel der 8 über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte 27 verschwenkbar auf einer Kreuzgelenkscheibe 28 gelagert, die wiederrum über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte 29 verschwenkbar auf der Hauptwelle 21 gelagert ist. In 8 ist aufgrund der Teilschnittansicht jeweils nur ein Lagerstift 27 und ein Lagerstift 29 zu sehen.
Die Lagerstifte 27 der Taumelscheibe 14 und die Lagerstifte 29 der Kreuzgelenkscheibe 28 sind dabei um 90° versetzt zueinander angeordnet. Diese Lagerung ermöglicht es, die Taumelscheibe 14 um zwei rechtwinklig zueinander stehende Achsen relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 zu verschwenken und eine Rotation der Hauptwelle 21 um die Längsachse B auf die Taumelscheibe 14 zu übertragen, wodurch über die Lenkdrähte 12 distalseitig die Werkzeugspitze 6 (vgl. 1) in alle Raumrichtungen relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 verschwenkbar ist.
Eine alternative kardanische Lagerung der Taumelscheibe 14 auf der Hauptwelle 21 weist das in 2 und 4 dargestellte Lenkgetriebe 13 auf. Diese konstruktiv einfachere, kompakter aufgebaut und einfacher zu montiere Lagerungsanordnung ermöglicht es ebenfalls, die Taumelscheibe 14 um zwei Freiheitsgrade zu verschwenken und um die Längsachse B zu rotieren, wodurch über die Lenkdrähte 12 distalseitig die Werkzeugspitze 6 in alle Raumrichtungen relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 verschwenkbar ist. Dabei weist die Hauptwelle 21 in dem zur Lagerung der Taumelscheibe 14 vorgesehenen Bereich zwei sich längs der Hauptwelle 21 erstreckende und beidseitig bzw. diametral in der Hauptwelle 21 eingebrachte Führungsnuten 20a auf, in die zwei diametral und radial nach innen weisend an der Taumelscheibe 14 angeordnete Stifte 29 eingreifen, wobei in 2 nur die Führungsnut 20a zu sehen ist. Durch diesen Eingriff kann die Taumelscheibe 14 aus einer neutralen Position, in der die Taumelscheibe 14 in einer durch die Drehachse A definierten Ebene senkrecht, d. h. rechtwinklig, zur Längsachse B liegt, sowohl um Drehachse D als auch um Drehachse A verschwenkt werden. Überlagerte Bewegungen durch Verschwenken um beide Drehachsen A, D, sind ebenfalls möglich. Ferner gestattet der Eingriff der Stifte 29 in die Führungsnuten 20a die Übertragung eines Drehwinkels der Hauptwelle 21 auf die Taumelscheibe 14, sodass die Taumelscheibe 14 dreidimensional relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 verlagert werden kann. Die maximale Verkippung bzw. Verdrehung bzw. die maximalen Kipp- und Drehwinkel um Drehachse A und D sind durch die Länge und Tiefe der Führungsnuten 20a im Zusammenwirken mit Innendurchmesser und Stärke der Taumelscheibe 14 und Länge der Stifte 29 bestimmt. Im Beispiel von 2 weist die Hauptwelle 21 in dem zur Lagerung der Taumelscheibe 14 vorgesehenen Bereich ferner einen Kugelabschnitt 20b auf, an dem die Führungsnuten 20a vorliegen und der die Taumelscheibe 14 in axialer Richtung festlegt. Die Taumelscheibe 14 weist hierbei eine an den Kugelabschnitt 20b angepasst konturierte Aufnahmeausnehmung auf.
Wie weiterhin aus 2, 4 und 8 ersichtlich, ist die räumlich verstellbare Taumelscheibe 14 in einem drehfest mit dem dritten Zahnrad 25 gekoppelten Lenkring 30 gelagert. Um die durch die Doppelräder 18, 18' und Zahnrad 25 gebildete Verzahnungskette zu einem geschlossenen Verzahnungsring zu schließen, der eine gleichmäßig umlaufende Kraftverteilung gewährleistet, ist auf der Drehachse D des dritten Zahnrads 25 gegenüber liegend zum dritten Zahnrad 25 das vierte Zahnrad 31 angeordnet, das ebenfalls vorzugsweise als Kegelrad ausgebildet ist mit den Kegelradkränzen 15, 15' der beiden Doppelräder 18 und 18' in Eingriff steht.
Die Taumelscheibe 14 ist über einen Lagerring 32 in dem drehfest mit dem dritten Zahnrad 25 gekoppelten Lenkring 30 gelagert, um eine Rotation der Taumelscheibe 14 um die Längsachse B des Schaftes 2 zu ermöglichen. Der drehfest mit dem dritten Zahnrad 25 gekoppelte Lenkring 30 ist durch eine Lagerung mittels Lagerring 42 frei in Bezug auf das vierte Zahnrad 31 drehbar, so dass eine Rotation des vierten Zahnrads 31 um seine Drehachse D keine Verdrehung des Lenkrings 30 und der Taumelscheibe 14 bewirkt.
Die beschriebene kardanische Lagerung der Taumelscheibe 14 auf der Hauptwelle 21 ermöglicht es, die Taumelscheibe 14 dreidimensional relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 zu verlagern. Wenn ausgehend von der in 2, 4 und 8 dargestellten neutralen Ausgangsstellung, in der die Taumelscheibe 14 senkrecht zur Längsachse B des Schaftes 2 ausgerichtet ist, die Doppelräder 18, 18' über die Motoren 17, 17' (vgl. 2, 3) so angetrieben werden, dass sich die Doppelräder 18, 18' in dieselbe Richtung drehen, bewirkt diese Verdrehung der Doppelräder 18, 18' aufgrund des kämmenden Eingriffs mit dem dritten Zahnrad 25 und dem vierten Zahnrad 31 ein Verkippen der Baueinheit, die aus dem dritten Zahnrad 25, der mit dem dritten Zahnrad 25 über den Lenkring 30 gekoppelten Taumelscheibe 14 und dem vierten Zahnrad 31 gebildet wird, um die gemeinsame Drehachse A der Doppelräder 18, 18'. Zur Vereinfachung der Funktionsbeschreibung wird nachfolgend auf die Ausrichtung der Lagerstifte 27, 29 der kardanischen Lagerung in Bezug auf die Drehachsen A und D genommen. Tatsächlich werden bei Rotation der Hauptwelle 21 und damit der Taumelscheibe 14 die Lagerstifte 27, 29 nicht mehr wie dargestellt mit den Achsen A und D fluchten, sodass die durch die Lagerstifte 27, 29 bereitgestellten Schwenkachsen der Taumelscheibe 14 von den Drehachsen A, D des Lenkgetriebes 13 abweichen können.
Im Beispiel von 8 ermöglichen die mit der Drehachse A der Doppelräder 18, 18' fluchtenden Lagerstifte 27, über die die Taumelscheibe 14 verschwenkbar an der Kreuzgelenkscheibe 28 gelagert ist, dieses Verkippen der Taumelscheibe 14 relativ zur Hauptwelle 21. Dieses Verkippen der Taumelscheibe 14 um die Drehachse A relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 bewirkt über die Lenkdrähte 12, dass distalseitig die Werkzeugspitze 6 in entsprechender Weise relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 verschwenkt wird. Im Beispiel von 2 und 4 wird das Verkippen der Taumelscheibe 14 um die Drehachse A durch die Bewegung der Führungsstifte 29 in den Führungsnuten 20a der Hauptwelle 21 ermöglicht.
Wenn ausgehend von der in 2, 4 und 8 dargestellten neutralen Ausgangsstellung, in der die Taumelscheibe 14 senkrecht zur Längsachse B des Schaftes 2 ausgerichtet ist, die Doppelräder 18, 18' über die Motoren 17, 17' so angetrieben werden, dass sich die Doppelräder 18, 18' in entgegengesetzte Richtungen drehen, bewirkt diese Verdrehung beider Doppelräder 18, 18' aufgrund des kämmenden Eingriffs mit dem dritten Zahnrad 25 ein Verdrehen der Baueinheit, die aus dem dritten Zahnrad 25, und der mit dem dritten Zahnrad 25 über den Lenkring 30 gekoppelten Taumelscheibe 14 gebildet wird, um die Drehachse D des dritten Zahnrads 25.
Im Beispiel von 8 ermöglichen die mit der Drehachse D des dritten Zahnrads 25 fluchtenden Lagerstifte 29, über die die Kreuzgelenkscheibe 28 verschwenkbar an der Hauptwelle 21 gelagert ist, zusammen mit der freien Drehbarkeit der Taumelscheibe 14 relativ zum vierten Zahnrad 31 aufgrund des Lenkrings 32 dieses Verdrehen der Kreuzgelenkscheibe 28 relativ zur Hauptwelle 21. Dieses Verdrehen der Taumelscheibe 14 um die Drehachse D relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 bewirkt über die Lenkdrähte 12, dass distalseitig die Werkzeugspitze 6 in entsprechender Weise relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 verschwenkt wird. Analog wird im Beispiel von 2 und 4 das Verdrehen der Taumelscheibe 14 um die Drehachse D durch die in die Führungsnuten 20a eingreifenden und mit der Drehachse D des dritten Zahnrads 25 fluchtenden Stifte 29 bewirkt.
Es ist selbstverständlich möglich, die beschriebenen Bewegungen zu überlagern, sodass beispielsweise die Taumelscheibe 14 um die gemeinsame Drehachse A der Doppelräder 18, 18' verkippt und gleichzeitig auch noch um die Drehachse D des dritten Zahnrads 25 verdreht wird. Durch die Kombination der beiden Bewegungsabläufe aufgrund der einzeln ansteuerbaren Motoren 17, 17' des Getriebes 13 und die Kopplung mit der Hauptwelle 21 lässt sich die Taumelscheibe 14 dreidimensional relativ zur Längsachse B des Schaftes 2 verstellen, woraus aufgrund der Kopplung über die Lenkdrähte 12 eine entsprechende räumliche Verlagerung der Werkzeugspitze 6 resultiert.
Ein wie zuvor beschrieben ausgebildetes chirurgisches Instrument 1 zeichnet sich dadurch aus, dass viele dünne Lenkdrähte 12 zur Ansteuerung der verschwenkbaren Werkzeugspitze 6 verwendet werden können, und diese Ansteuerung auf Grund des motorisierten Antriebs 13 für die Taumelscheibe 14, an der die Lenkdrähte 12 gelagert sind, feinfühlig, exakt und reproduzierbar erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Chirurgisches Instrument
2: Schaft
3: proximales Ende (Schaft) / Schaftendstück
4: Betätigungseinheit
5: distales Ende (Schaft)
6: Werkzeugspitze
7: InstrumentWerkzeug
8: Betätigungselement
9: Abwinkelungsmechanik
10: Antriebseinheit (Taumelscheibe)
11: Schwenkglied
12: Lenkdraht
13: Lenkgetriebe
14: Taumelscheibe
15, 15': Abtriebsradkranz des jew. Doppelrades 18,18'
16, 16': Antriebsritzel
17, 17`: Motor
17a, 17a': Antriebswelle des jew. Motors
18, 18': Doppelrad
18a: Achsstummel
18b: Lagerachse
18c: Lagerausnehmung
18d: Lagerring
18e: Lagerring
18f: Taillierung
19,19': Antriebsradkranz des jew. Doppelrades 18,18`
20a, 20b: Führungsnut, Kugelabschnitt
21: Hauptwelle
22: Fächerscheibe
23: Durchgangsbohrungen
24: Madenschrauben
25: drittes Zahnrad
27: Lagerstifte
28: Kreuzgelenkscheibe
29: Lagerstifte
30: Lenkrring
31: viertes Zahnrad
32: Lagerring
33: Befestigungsvorrichtung
33a: Gegengewinde
34a,b: Gehäusekomponente
35: Gehäusekomponente
36: gehäuseseitige Lagerachse
36a: Gewinde
37: Einkerbung
40: Lager
42: Lagerring
A: gemeinsame Drehachse der angetriebenen Doppelzahnräder 18,18
B: Längsachse des Instruments bzw. des Schafts
C: Antriebsachse des ersten Antriebs 17
C': Antriebsachse des zweiten Antriebs 17`
D: Drehachse drittes und viertes Zahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5454827 [0003]
US 7699855 [0005]
WO 2014004242 [0006]
US 10105128 B2 [0008]

Claims

Lenkgetriebe (13) für ein chirurgisches Instrument (1), das am proximalen Ende (3) eines Schafts (2) anordenbar ist, der eine Längsachse (B) definiert und am distalen Ende (5) eine Abwinkelungsmechanik (9) aufweist, wobei das Lenkgetriebe (13) zwei motorisierte Antriebe aufweist und dazu ausgebildet ist, über die Stellwinkel der zwei Antriebe eine Taumelscheibe (14) räumlich auszurichten, die dazu ausgebildet ist, die distale Abwinkelungsmechanik (9) des chirurgischen Instruments (1) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antrieb ein erstes Antriebsritzel (16) aufweist, das von einem ersten Motor (17) über eine erste Antriebswelle (17a), die eine erste Antriebsachse (C) definiert, antreibbar ist und mit einem ersten Antriebsradkranz (19) eines ersten Antriebsrads (18) in Wirkverbindung steht, und der zweite Antrieb ein zweites Antriebsritzel (16`) aufweist, das von einem zweiten Motor (17`) über eine zweite Antriebswelle (17a`), die eine zweite Antriebsachse (C`) definiert, antreibbar ist und mit einem zweiten Antriebsradkranz (19`) eines zweiten Antriebsrads (18')in Wirkverbindung steht, wobei das erste und das zweite Antriebsrad (18, 18`) als Doppelräder (18, 18`) ausgebildet sind, die jeweils den entsprechenden Antriebsradkranz (19, 19`) und einen Abtriebsradkranz (15, 15`) aufweisen, und wobei zwischen den zwei Antriebsrädern (18, 18`), die eine gemeinsame Drehachse (A) aufweisen, die Taumelscheibe (14) angeordnet ist, und die Abtriebsradkränze (15, 15') einander zugewandt auf der Drehachse (A) angeordnet sind.
Lenkgetriebe (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (16, 16`) ein Kegelritzel (16, 16') ist, und der Antriebsradkranz (19, 19`) und der Abtriebsradkranz (15, 15`) Kegelradkränze sind, und der Abtriebsradkranz (15, 15`) und der Antriebsradkranz (19, 19`) an voneinander abgewandten Seiten des Doppelrads (18, 18`) vorliegen, wobei bevorzugt Zähne des Abtriebsradkranzes (15, 15') und Zähne des Antriebsradkranzes (19, 19') um eine halbe Teilung zueinander versetzt sind.
Lenkgetriebe (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (16, 16`) ein Kegelritzel (16, 16') ist, und der Antriebsradkranz (19, 19`) und der Abtriebsradkranz (15, 15`) Kegelradkränze sind, und das Doppelrad (18, 18`) in axialer Richtung eine Taillierung (18f) aufweist, die den Abtriebsradkranz (15, 15`) von dem Antriebsradkranz (19, 19`) beabstandet, der in Richtung des Abtriebsradkranzes (15, 15`) weist, wobei der durch die Taillierung (18f) bereitgestellte Abstand zwischen dem Abtriebsradkranz (15, 15`) und dem Antriebsradkranz (19, 19`) dermaßen dimensioniert ist, dass das mit dem Antriebsradkranz (19, 19`) in Wirkverbindung stehende Antriebsritzel (16, 16') im Bereich der Taillierung (18f) zwischen dem Abtriebsradkranz (15, 15`) und dem Antriebsradkranz (19, 19`) anordenbar ist.
Lenkgetriebe (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelrad (18, 18`) auf einer Lagerachse (18b, 18b`) angeordnet ist, die an ihrem freien, von dem Doppelrad (18, 18`) weg weisenden Ende als Achsstummel (18a, 18a`) ausgebildet ist, der einen Lagerring (18d, 18d`) trägt, wobei der Lagerring (18d, 18d`) bevorzugt ein Kugellager oder ein Rollenlager ist.
Lenkgetriebe (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelrad (18,18`) auf einer Lagerachse (36) angeordnet ist, wobei ein Lagerring (18e, 18e`) koaxial auf der Lagerachse (36) in einer konzentrischen Lagerausnehmung (18c) des Doppelrades (18,18`) angeordnet ist, und wobei der Lagerring (18e, 18e`) bevorzugt ein Kugellager oder ein Rollenlager ist.
Lenkgetriebe (13) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerachse (18b, 18b`) an ihrem freien, von dem Doppelrad (18, 18`) weg weisenden Ende ein Gewinde (18c) aufweist, das mit einem Gegengewinde (33a) einer Befestigungsvorrichtung (33) in Eingriff steht, wobei die Befestigungsvorrichtung fest mit einer Gehäusekomponente (35) des Lenkgetriebes (13) verbunden ist.
Lenkgetriebe (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (14) mit einem dritten Zahnrad (25) gekoppelt ist, das mit den beiden Abtriebsradkränzen (15, 15') der beiden Doppelräder (18, 18`) in Eingriff steht und dessen Drehachse (D) in einem rechten Winkel zu der gemeinsamen Achse (A) der Doppelräder (18, 18`) steht, wobei bevorzugt die Taumelscheibe (14) mit einem vierten Zahnrad (31) gekoppelt ist, das mit den beiden Abtriebsradkränzen (15, 15') der beiden Doppelräder (18, 18`) gekoppelt und auf der abgewandten Seite von dem dritten Zahnrad (25) angeordnet ist.
Lenkgetriebe (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (16, 16') und der Antriebsradkranz (19, 19`) ein Kegelradschraubgetriebe bzw. Hypoidgetriebe bilden.
Lenkgetriebe (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Motoren (17, 17`) über sein jeweiliges Antriebsritzel (16, 16') in beliebiger Position radial von dem jeweiligen Antriebsradkranz (19, 19`) weg weisend anordenbar ist, wobei in einer bevorzugten Anordnung die zwei Antriebsachsen (C, C`) parallel zueinander verlaufen.
Chirurgisches Instrument (1), das einen Schaft (2), eine am proximalen Ende (3) des Schaftes (2) angeordnete Betätigungseinheit (4) und ein am distalen Ende (5) des Schaftes (2) angeordnetes Werkzeug (7) mit einer mittels einer distalen Abwinkelungsmechanik (9) abwinkelbaren Werkzeugspitze (6) aufweist, die durch eine mittels zweier Antriebe räumlich ausrichtbare Taumelscheibe (14) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das chirurgische Instrument (1) ein Lenkgetriebe (13) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, das die zwei Antriebe aufweist und dazu ausgebildet ist, die Stellwinkel der zwei Antriebe auf die räumliche Ausrichtung der Taumelscheibe (14) zu übertragen.
Chirurgisches Instrument (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (14) zur Kopplung mit einem dritten Zahnrad (25), das mit den beiden Abtriebsradkränzen (15, 15') der beiden Doppelräder (18, 18`) in Eingriff steht, um die Längsachse (B) des Schaftes (2) über einen Lagerring (32) rotierbar in einem Lenkring (30) gelagert ist, der drehfest mit dem dritten Zahnrad (25) gekoppelt ist, wobei die Taumelscheibe (14) kardanisch mit einer koaxial zu einer Längsachse (B) des Schaftes (2) verlaufenden Hauptwelle (21) gekoppelt ist.
Chirurgisches Instrument (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (14) über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte (27) verschwenkbar auf einer Kreuzgelenkscheibe (28) gelagert ist, wobei die Kreuzgelenkscheibe (28) über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte (29) verschwenkbar auf der Hauptwelle (21) gelagert ist und wobei die Lagerstifte (27, 29) der Taumelscheibe (14) und der Kreuzgelenkscheibe (28) um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, oder die kardanische Lagerung durch zwei sich längs erstreckende, diametral in der Hauptwelle (21) vorliegende Führungsnuten (20a) und zwei diametral und radial nach innen weisend an der Taumelscheibe (14) angeordnete Stifte (29) bereitgestellt wird, wobei jeder Stift (29) in eine der Führungsnuten (20a) eingreift, sodass ein Drehwinkel der Hauptwelle (21) auf die Taumelscheibe (14) übertragbar ist.
Chirurgisches Instrument (1) nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung (B) des Schaftes (2) Lenkdrähte (12) verlaufen, die mit der Taumelscheibe (14) des Lenkgetriebes (13) verbunden sind.
Chirurgisches Instrument (1) nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Zahnrad (31) mit der Taumelscheibe (14) über einen Lagerring (42) mit dem Lenkring (30) gekoppelt ist, wobei das vierte Zahnrad (31) gegenüber dem dritten Zahnrad (25) frei drehbar ist.
Chirurgisches Instrument (1) nach zumindest einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungselement (8) axial verschiebbar in dem Schaft (2) gelagert ist und proximalseitig mit der Betätigungseinheit (4) in Wirkverbindung steht, und dass die distale Abwinkelungsmechanik (9) der abwinkelbaren Werkzeugspitze (6) aus an dem distalen Ende (5) des Schaftes (2) angeordneten Schwenkgliedern (11) besteht, die über die Lenkdrähte (12) mit dem Lenkgetriebe (13) verbunden sind.
Chirurgisches Instrument (1) nach zumindest einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Abstand der Lenkdrähte (12) von der Längsachse (B) des Schaftes (2) an der Taumelscheibe (14) größer ist als am proximalen Ende (3) des Schaftes (2), aus dem die Lenkdrähte (12) austreten, wobei - die Lenkdrähte (12) sich von dem proximalen Ende (3) des Schaftes (2) direkt zu der Taumelscheibe (14) erstrecken, wobei die Lenkdrähte (12) unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Taumelscheibe (14) verlaufen, oder - distalseitig vor der Taumelscheibe (14) eine Fächerscheibe (22) auf der Hauptwelle (21) angeordnet ist, die den radialen Abstand der Lenkdrähte (12) von der Längsachse (B) des Schaftes (2) vergrößert, sodass die Lenkdrähte (12) zwischen der Fächerscheibe (22) und der Taumelscheibe (14) parallel zueinander verlaufen und in Bezug auf eine Scheibenfläche der Taumelscheibe (14) einen Winkel von 90° bilden.