DE102021119535B3

DE102021119535B3 - Surgical instrument with lift-turn gear

Info

Publication number: DE102021119535B3
Application number: DE102021119535.7A
Authority: DE
Inventors: Sven Axel GRÜNER
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: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2041-07-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Hub-Dreh-Getriebe (1) zur Ansteuerung einer Zugstange (5) in Bezug auf Hub- und Drehbewegungen zur Betätigung eines Werkzeugs bereit. Erfindungsgemäß weist das Hub-Dreh-Getriebe (1) eine Abtriebswelle (4) mit einer zentralaxialen Durchgangsöffnung (4.5), durch die sich eine Zugstange (5) erstreckt, die mit der Abtriebswelle (4) fest verbunden ist, und eine Halterung (7) für die Abtriebswelle (4) mit der Zugstange (5) auf. Ferner liegen zwei Antriebe mit einem ersten Motor (2.1) und einem zweiten Motor (3.1) vor. Die Abtriebswelle (4) hat eine Zahnung (4.1, 4.2) mit einer ersten Schrägverzahnung (4a) und mit einer zweiten Schrägverzahnung (4b) in einer zur ersten Schrägverzahnung (4a) entgegengesetzten Richtung. Dabei treibt der erste Motor (2.1) eine erste Schneckenwelle (2.2) direkt an, die mit der ersten Schrägverzahnung (4a) der Zahnung (4.1, 4.2) kämmt. Der zweite Motor (3.1) treibt eine zweite Schneckenwelle (3.2) direkt an, die gegenläufig zu der ersten Schneckenwelle (2.2) mit der zweiten Schrägverzahnung (4b) der Zahnung (4.1, 4.2) kämmt. Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein chirurgisches Instrument mit einem solchen Getriebe bereit.The present invention provides a lifting and rotating gear (1) for controlling a pull rod (5) with regard to lifting and rotating movements for actuating a tool. According to the invention, the lifting and rotating gear (1) has an output shaft (4) with a central axial passage opening (4.5) through which a pull rod (5) extends, which is firmly connected to the output shaft (4), and a holder (7 ) for the output shaft (4) with the pull rod (5). There are also two drives with a first motor (2.1) and a second motor (3.1). The output shaft (4) has teeth (4.1, 4.2) with a first helical gear (4a) and a second helical gear (4b) in a direction opposite to the first helical gear (4a). The first motor (2.1) drives a first worm shaft (2.2) directly, which meshes with the first helical toothing (4a) of the toothing (4.1, 4.2). The second motor (3.1) drives a second worm shaft (3.2) directly, which meshes with the second helical toothing (4b) of the toothing (4.1, 4.2) in the opposite direction to the first worm shaft (2.2). Furthermore, the present invention provides a surgical instrument with such a gear.

Description

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit einem Hub-Dreh-Getriebe zur Ansteuerung einer Zugstange in Bezug auf Hub- und Drehbewegungen zur Betätigung eines Werkzeugs des chirurgischen Instruments.The invention relates to a surgical instrument with a lifting and rotating gear for controlling a pull rod with respect to lifting and rotating movements for actuating a tool of the surgical instrument.

Aus dem Stand der Technik sind chirurgische Instrumente bekannt, die manuell oder von einem Roboter geführt werden können und die Werkzeuge aufweisen, deren Instrumentenspitze mittels einer Mechanik in axialer Richtung vor- und zurückgeschoben werden können oder gedreht werden können. Um solche Hub- und Drehbewegungen auf eine Welle, die mit dem Werkzeug in Verbindung steht, zu übertragen, werden für den Hub und für die Drehbewegung getrennte Mechaniken verwendet, wobei die jeweiligen Antriebseinheiten der unterschiedlichen Mechaniken axial hintereinander angeordnet sind. Für die Umsetzung des Hubs weisen solche Mechaniken Kugelumlaufspindeln oder Gewindespindeln auf; für die Realisierung einer Drehbewegung werden Drehmomentkugelbuchsen oder auch Keilwellen genutzt.Surgical instruments are known from the prior art which can be guided manually or by a robot and which have tools whose instrument tip can be pushed back and forth in the axial direction or rotated by means of a mechanism. In order to transfer such lifting and rotating movements to a shaft that is connected to the tool, separate mechanisms are used for the lifting and for the rotating movement, with the respective drive units of the different mechanisms being arranged axially one behind the other. Such mechanisms have ball screws or threaded spindles for the implementation of the stroke; Torque ball bushings or splined shafts are used to implement a rotary movement.

Ferner sind grundsätzlich Getriebe- und Antriebsvorrichtungen mit mehreren Antrieben oder unterschiedlichen Übertragungsmechaniken auch von anderen technischen Gebieten bekannt. So offenbart GB 1 596 790 A eine Antriebsvorrichtung zum Betätigen eines Fluidsteuerventils mit einem Zahnrad, das mit einer motorbetriebenen Schnecke kämmt. Eine zweite parallel ausgerichtete und mit einem zweiten Motor verbundene Schnecke kämmt ebenfalls mit dem Zahnrad, wird aber nur bei einer Fehlfunktion des ersten Motors in Betrieb gesetzt.Furthermore, transmission and drive devices with several drives or different transmission mechanisms are also known from other technical fields. So revealed GB 1 596 790 A a drive device for actuating a fluid control valve with a gear meshing with a motor-driven worm. A second worm gear aligned in parallel and connected to a second motor also meshes with the gear but is actuated only in the event of a malfunction of the first motor.

Ein Drehtransportmechanismus für einen Kameraobjektivtubus aus DE 42 32 857 A1 betrifft eine Getriebeanordnung zum Drehen und Transportieren eines von zwei ringförmigen Elementen, die miteinander über ein mehrgängiges Gewinde in Eingriff stehen. Dazu weist ein Innenring ein Außengewinde und Zahnungen am Außenumfang mit zwischen den Zahnungen befindlichen Außengewindegängen auf. Ein Außenring hat ein Innengewinde, das mit dem Außengewinde des Innenrings in Eingriff steht. Ein Ritzel greift in die Zahnungen ein, um den Innenring relativ zum Außenring zu drehen.A rotary transport mechanism for a camera lens barrel DE 42 32 857 A1 relates to a gear arrangement for rotating and transporting one of two annular elements which are engaged with each other via a multi-start thread. For this purpose, an inner ring has an external thread and toothings on the outer circumference with external thread turns located between the toothings. An outer ring has internal threads that engage the external threads of the inner ring. A pinion engages the teeth to rotate the inner ring relative to the outer ring.

DE 10 2019 104 193 A1 offenbart ein Getriebe mit einem Antriebselement, das einen Eingriffsbereich mit zwei sich überlagernden Verzahnungen für zwei Abtriebselemente, ein Zahnrad und eine Gewindemutter, aufweist, wobei das Zahnrad in eine erste Verzahnung und die Gewindemutter in eine zweite Verzahnung eingreift, sodass eine Rotationsbewegung des Antriebselements in eine Rotationsbewegung des Zahnrads und in eine translatorische Bewegung der Gewindemutter umgesetzt werden können. DE 10 2019 104 193 A1 discloses a transmission with a drive element, which has an engagement area with two overlapping toothings for two output elements, a gear wheel and a threaded nut, with the gear wheel engaging in a first toothing and the threaded nut in a second toothing, so that a rotational movement of the drive element in a Rotational movement of the gear and can be converted into a translational movement of the nut.

Es sind somit aufwändige Bewegungsumwandlungen und Getriebestufen mit großem Bauraum notwendig. Bei chirurgischen Instrumenten ist es allerdings erforderlich, die beiden Mechaniken platzsparend zu kombinieren, so dass Hub und Drehung gleichzeitig erzeugt werden können, ohne dass die Betätigung einer Zugstange zu viel Reibung auf die Bauteile bringt, die die Rotation erzeugen.Complex movement conversions and gear stages with a large installation space are therefore necessary. In the case of surgical instruments, however, it is necessary to combine the two mechanisms in a space-saving manner so that stroke and rotation can be generated simultaneously without the actuation of a pull rod causing too much friction on the components that generate the rotation.

Aus EP 3 244 330 A1 ist ein chirurgisches Instrument mit einer Kabelantriebsbaugruppe bekannt, die auf einer gemeinsamen Achse zwei Getriebeanordnungen aufweist. Jede Getriebeanordnung umfasst ein Zahnrad, das mit einer Winde verbunden ist, die sich zusammen mit dem Zahnrad dreht, das von einem Schneckenrad angetrieben wird, um zur Betätigung einer Funktion des Endeffektors ein um die Winde gewickeltes Kabel ab- oder aufzuwickeln.Out of EP 3 244 330 A1 discloses a surgical instrument with a cable drive assembly having two gear assemblies on a common axis. Each gear assembly includes a gear connected to a winch that rotates with the gear, which is driven by a worm gear, to unwind or wind cable wound around the winch to operate a function of the end effector.

DE 101 47 145 A1 betrifft ein Multifunktionsinstrument mit einem mehrlumigen Rohr, in dem drei chirurgische Instrumente längsbewegbar zum alternativen Einsatz gelagert sind, die über einen Bedienungshandgriff betätigt werden können. Jedes der chirurgischen Instrumente kann einen Schaft und ein am distalen Ende des Schaftes angeordnetes Werkzeug aufweisen, wobei sich eine Zugstange zur Betätigung des Werkzeuges axial verschiebbar von der Betätigungseinheit durch den Schaft erstreckt. Zur Ansteuerung der Zugstange in Bezug auf eine Hubbewegung kann die Betätigungseinheit einen Elektromotor mit Motorritzel aufweisen, das mit einer Zahnstange kämmt, die mit dem proximalen Ende der Zugstange gekoppelt ist. Weitere Getriebeelemente und Antriebe dienen der Auswahl eines der chirurgischen Instrumente, das dann mittels einer Zahnung am proximalen Schaftende in eine Arbeitsstellung axial vorgeschoben wird, in der das Werkzeug am distalen Ende aus dem mehrlumigen Rohr herausragt. In dieser vorgeschobenen Arbeitsstellung kann der Schaft mittels einer weiteren Verzahnung am proximalen Schaftende gedreht werden. DE 101 47 145 A1 relates to a multifunctional instrument with a multi-lumen tube in which three surgical instruments are mounted so as to be longitudinally movable for alternative use, which instruments can be actuated via an operating handle. Each of the surgical instruments can have a shank and a tool arranged at the distal end of the shank, with a pull rod for actuating the tool extending axially displaceably from the actuating unit through the shank. In order to control the pull rod with respect to a lifting movement, the actuating unit can have an electric motor with a motor pinion which meshes with a toothed rack which is coupled to the proximal end of the pull rod. Other gear elements and drives are used to select one of the surgical instruments, which is then axially advanced by means of teeth on the proximal end of the shaft into a working position in which the tool protrudes from the multi-lumen tube at the distal end. In this advanced working position, the shank can be rotated by means of a further toothing on the proximal end of the shank.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches Instrument bereitzustellen, das konstruktiv einfach und kompakt aufgebaut ist und dessen Zugstange in Bezug auf Hub-, Dreh- und kombinierte Hub-Drehbewegungen eines Werkzeugs konstruktiv einfach und mittels einer platzsparenden Mechanik angesteuert und bewegt werden kann.Based on this prior art, it is the object of the present invention to provide a surgical instrument that is structurally simple and compact and whose pull rod is structurally simple in relation to lifting, rotating and combined lifting and rotating movements of a tool and by means of a space-saving mechanism can be controlled and moved.

Diese Aufgabe wird durch ein chirurgisches Instrument mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a surgical instrument having the features of claim 1.

Weiterbildungen bzw. bevorzugte Ausführungsformen des chirurgischen Instruments sind in den Unteransprüchen ausgeführt.Further developments and preferred embodiments of the surgical instrument are set out in the dependent claims.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments, das einen Schaft mit einer Hauptachse, eine am proximalen Ende des Schaftes angeordnete Betätigungseinheit und ein am distalen Ende des Schaftes angeordnetes Werkzeug aufweist, bezieht sich darauf, dass sich eine Zugstange zur Betätigung des Werkzeuges axial verschiebbar von der Betätigungseinheit in der Hauptachse durch den Schaft erstreckt. Die Betätigungseinheit weist erfindungsgemäß ein Hub-Dreh-Getriebe mit zwei Antrieben zur Ansteuerung der Zugstange in Bezug auf Hub- und Drehbewegungen zur Betätigung des Werkzeugs auf. Das Hub-Dreh-Getriebe weist eine Abtriebswelle mit einer zentralaxialen Durchgangsöffnung auf, durch die sich eine Zugstange erstreckt, die mit der Abtriebswelle fest verbunden ist. Ferner hat das Hub-Dreh-Getriebe eine Halterung, die die Abtriebswelle mit der Zugstange hält, und weist zwei Antriebe mit einem ersten Motor und einem zweiten Motor auf.A first embodiment of the surgical instrument according to the invention, which has a shaft with a main axis, an actuating unit arranged at the proximal end of the shaft and a tool arranged at the distal end of the shaft, refers to the fact that a pull rod for actuating the tool is axially displaceable from the Actuating unit extends in the main axis through the shaft. According to the invention, the actuating unit has a lifting and rotating gear with two drives for controlling the pull rod with regard to lifting and rotating movements for actuating the tool. The lifting and rotating gear has an output shaft with a central axial passage opening through which a pull rod extends, which is firmly connected to the output shaft. Furthermore, the lifting and rotating gear has a bracket that holds the output shaft with the pull rod, and has two drives with a first motor and a second motor.

Erfindungsgemäß weist die Abtriebswelle eine Zahnung mit einer ersten Schrägverzahnung und mit einer zweiten Schrägverzahnung in einer zur ersten Schrägverzahnung entgegengesetzten Richtung auf, wobei der erste Motor eine erste Schneckenwelle direkt antreibt, die mit der ersten Schrägverzahnung der Zahnung kämmt. Der zweite Motor treibt eine zweite Schneckenwelle direkt an, die die gegenläufig zu der ersten Schneckenwelle mit der zweiten Schrägverzahnung der Zahnung kämmt.According to the invention, the output shaft has gearing with a first helical gearing and a second helical gearing in a direction opposite to the first helical gearing, the first motor directly driving a first worm shaft which meshes with the first helical gearing of the gearing. The second motor drives a second worm shaft directly, which meshes with the second helical toothing of the toothing in the opposite direction to the first worm shaft.

„Hub“ meint in Bezug auf Hub-Dreh-Getriebe hierbei jede Bewegung in axialer Richtung, die ein Vor- oder ein Zurückschieben der Zugstange in distaler oder proximaler Richtung entlang einer Hauptachse der Zugstange umfasst. Mit „Drehung“ ist in Bezug auf Hub-Dreh-Getriebe die Rotation von Zugstange und Abtriebswelle um diese Hauptachse der Zugstange gemeint.In relation to lifting and rotating gears, “hub” means any movement in the axial direction, which includes pushing the pull rod forward or backward in the distal or proximal direction along a main axis of the pull rod. "Rotation" in relation to lifting and rotating gears means the rotation of the drawbar and output shaft about this main axis of the drawbar.

Dadurch, dass die Zugstange mit der Abtriebswelle verbunden ist, wird bewirkt, dass die Zugstange sich wie die Abtriebswelle bewegt: Wird die Abtriebswelle in Rotation versetzt, dreht sich auch die Zugstange, und wird die Abtriebswelle entlang der Hauptachse vor- bzw. zurückbewegt, folgt auch die Zugstange dieser Bewegung. Das Hub-Dreh-Getriebe benötigt somit zur Bewegungsübertragung ausgehend von den Antrieben nur zwei Schneckenwellen und ein zentrales Bauteil, wodurch ein kompaktes und platzsparendes Getriebe ermöglicht wird, das beide Bewegungsmodi (Hub und Drehung) ausführen kann. Die Bewegungsübertragung erfolgt direkt und linear. Die Abmessungen der Abtriebswelle und der zugehörigen Bauteile richten sich dabei danach, wie groß der Hub sein soll, der mit dem Hub-Dreh-Getriebe erreicht werden soll. Die vorgeschlagene Konstruktion ermöglicht einen Hub von wenigen Millimetern bis hin zu wenigen Zentimetern und ebenso eine endlose Rotation der Zugstange.The fact that the drawbar is connected to the output shaft causes the drawbar to move like the output shaft: when the output shaft is rotated, the drawbar also rotates, and when the output shaft is moved back and forth along the main axis, the following occurs also the pull rod of this movement. The lift-rotary gear therefore only requires two worm shafts and a central component to transmit movement from the drives, which means that a compact and space-saving gear is made possible that can perform both movement modes (lift and rotation). The transmission of movement is direct and linear. The dimensions of the output shaft and the associated components depend on how large the stroke should be that is to be achieved with the lifting and rotating gear. The proposed construction allows a stroke of a few millimeters up to a few centimeters and also an endless rotation of the pull rod.

Durch das Hub-Dreh-Getriebe kann das erfindungsgemäße 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 Zugstange übertragen wird. Folge ist eine exakt steuerbare Verwendung des chirurgischen Instruments.The surgical instrument according to the invention can be constructed in a structurally simple and space-saving manner by the lift-rotary gear, so that a simple connection to a robot arm can be made possible, in which the movement of the drives is transmitted linearly to the pull rod. The result is an exactly controllable use of the surgical instrument.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments kann die Zahnung eine Kreuzverzahnung sein, bei der sich die erste Schrägverzahnung und die zweite Schrägverzahnung einander durchdringen, deren Steigungen an die jeweilig verwendeten Schneckenwellen angepasst sind. Die Zahnflanken der beiden Schrägverzahnungen sind daher unterbrochen und werden durch eine Zahnreihe gebildet. Der Verzahnungswinkel liegt in einem Winkelbereich von 70° bis 100°, bevorzugt bei 90°, wobei der Verzahnungswinkel den Winkel beschreibt, in dem die Schrägverzahnungen der Kreuzverzahnung zueinander gekreuzt sind. Die Kreuzverzahnung insgesamt ist derart ausgerichtet, dass sie in einem Winkelbereich von 30° bis 50°, bevorzugt bei in etwa 45° zu der Hauptachse ausgerichtet ist. Hiermit wird eine gute Kraftübertragung von Schneckenwelle auf Abtriebswelle erreicht.According to a further embodiment of the surgical instrument according to the invention, the toothing can be cross-toothing, in which the first helical toothing and the second helical toothing penetrate one another, the pitches of which are adapted to the worm shafts used in each case. The tooth flanks of the two helical gears are therefore interrupted and are formed by a row of teeth. The toothing angle is in an angular range of 70° to 100°, preferably 90°, the toothing angle describing the angle at which the helical toothings of the cross-toothing are crossed with respect to one another. The overall cross-toothing is aligned in such a way that it is aligned in an angular range of 30° to 50°, preferably at approximately 45°, to the main axis. This achieves good power transmission from the worm shaft to the output shaft.

Alternativ zur Kreuzverzahnung können die beiden Schrägverzahnungen mit durchgehenden Zahnflanken räumlich voneinander getrennt an der Abtriebswelle vorliegen. Vorzugsweise kann die Zahnung eine Pfeilverzahnung sein, bei der die erste Schrägverzahnung und die zweite Schrägverzahnung unmittelbar axial benachbart an der Abtriebswelle ausgebildet sind. Denkbar ist aber auch, dass die beiden Schrägverzahnungen axial voneinander beabstandet und/oder auf unterschiedlichen Durchmessern der Abtriebswelle ausgebildet sein können. Ferner ist eine Variante denkbar, bei der eine Schrägverzahnung als Außenverzahnung und die zweite Verzahnung als Innenverzahnung ausgebildet sein kann, wofür die Abtriebswelle einseitig einen Hohlwellenabschnitt aufweisen kann. Bei derartigen Verzahnungen setzt die Kraftübertragung nicht instantan auf der gesamten Zahnbreite ein, sondern verläuft eher punktförmig. Ferner fällt bei Eingriffsende die Kraftübertragung nicht abrupt ab, sondern die Zahnung gleitet allmählich aus dem Eingriff aus, so dass ein geräuscharmes Getriebe vorliegt.As an alternative to the cross gearing, the two helical gearings with continuous tooth flanks can be spatially separated from one another on the output shaft. Preferably, the gearing can be a herringbone gearing, in which the first helical gearing and the second helical gearing are formed directly axially adjacent to the output shaft. However, it is also conceivable that the two helical gearings can be spaced apart axially and/or can be formed on different diameters of the output shaft. Furthermore, a variant is conceivable in which one helical toothing can be designed as an external toothing and the second toothing can be designed as an internal toothing, for which the output shaft can have a hollow shaft section on one side. With such gearing, the power transmission does not start instantaneously over the entire tooth width, but rather runs in a punctiform manner. Furthermore, at the end of the meshing, the power transmission does not drop off abruptly, but the toothing gradually slips out of meshing, resulting in a low-noise transmission.

Die Ausgestaltung der Abtriebswelle in Bezug auf die Verzahnungen ist mit der Form und Anordnung der eingesetzten Schneckenwellen abgestimmt. Entsprechend können die Schrägverzahnungen mit unterschiedlicher Steigung und Richtung ausgebildet sein.The design of the output shaft in relation to the gearing is coordinated with the shape and arrangement of the worm shafts used. Accordingly, the helical gears can be formed with different pitches and directions.

Das Material der Abtriebswelle in der Ausführungsform mit Kreuzverzahnung ist bevorzugt ein Material, das weicher ist als das der Schneckenräder, damit die unterbrochenen Zahnflanken der Kreuzverzahnung die Schneckenräder nicht verschleißen und um eine gute Kraftübertragung zu erreichen. Beispielhafte, nicht ausschließliche Materialkombinationen „weich“- hart“ sind Kunststoff-Messing, Kunststoff-Stahl oder Messing-Stahl.The material of the output shaft in the embodiment with cross teeth is preferably a material that is softer than that of the worm wheels so that the interrupted tooth flanks of the cross teeth do not wear the worm wheels and to achieve good power transmission. Exemplary, non-exclusive “soft”-hard” material combinations are plastic-brass, plastic-steel or brass-steel.

Die Schneckenwellen dienen als Antriebswellen für die Abtriebswelle und bezeichnen hierin jede Art von Welle oder auch Zahnrad, die eine gedrehte, schraubenförmig ansteigende Zahnung einer vorbestimmten Steigung aufweisen. Die Zahnungssteigung kann in einem Bereich von 0° bis 90° liegen, wobei die Steigung bevorzugt in einem Bereich von 30° bis 60°, besonders bevorzugt bei 45° liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments weisen beide Schneckenwellen die gleiche Steigung auf und sind gegenläufig zueinander gedreht, so dass sie in gleicher Weise die Abtriebswelle kämmen können. Die gegenläufige Steigung zweier Schneckenwellen zueinander ist bevorzugt um 90° zueinander ausgerichtet, womit eine optimale Kraftübertragung erreicht werden kann.Worm shafts serve as drive shafts for the output shaft and are used herein to refer to any type of shaft or gear having a twisted helical pitch of toothing of a predetermined pitch. The pitch of the teeth can be in a range from 0° to 90°, with the pitch preferably being in a range from 30° to 60°, particularly preferably 45°. In a preferred embodiment of the surgical instrument according to the invention, both worm shafts have the same pitch and are rotated in opposite directions to one another, so that they can mesh with the output shaft in the same way. The opposite pitch of two worm shafts to each other is preferably aligned at 90° to each other, with which an optimal power transmission can be achieved.

Alternativ können die Schneckenwellen auch unterschiedliche Steigungen aufweisen: Es kann die erste Schneckenwelle für den Hub und die zweite Schneckenwelle für die Rotation genutzt werden. Hierbei geht die Steigung der ersten Schneckenwelle gegen 0°, wodurch eine eingedrehte Schneckenwelle mit sehr flacher Steigung entsteht. Die Steigung der zweiten Schneckenwelle geht in dem Fall gegen 90°, so dass diese Schneckenwelle quasi zu einem Stirnrad mit einer Geradverzahnung aufgedreht wird, in diesem Zusammenhang aber dennoch als Schneckenwelle bezeichnet wird.Alternatively, the worm shafts can also have different pitches: the first worm shaft can be used for the lift and the second worm shaft for the rotation. The pitch of the first worm shaft approaches 0°, resulting in a screwed-in worm shaft with a very flat pitch. In this case, the pitch of the second worm shaft is approximately 90°, so that this worm shaft is turned into a spur gear with straight teeth, but is still referred to as a worm shaft in this context.

Um die Abtriebswelle entlang der Hauptachse und damit auch die Zugstange zu verschieben, ist vorgesehen, dass sich beide Schneckenwellen mit gleicher Geschwindigkeit gegenläufig drehen. Um eine Rotation der Zugstange zu erreichen, müssen sich beide Schneckenwellen gleichläufig drehen. Für kombinierte Dreh-Hub-Bewegungen sind beide Schneckenwellen entsprechend relativ zueinander zu drehen. Kombinierte Bewegungen entstehen, sobald die Beträge der Rotationsgeschwindigkeiten der Schneckenwellen nicht identisch sind. Eine isolierte Hub- oder Drehbewegung tritt auf, wenn beide Schneckenwellen mit gleicher Steigung exakt gleich schnell drehen.In order to move the output shaft along the main axis and thus also the pull rod, it is provided that both worm shafts rotate in opposite directions at the same speed. In order to achieve a rotation of the drawbar, both worm shafts must rotate in the same direction. For combined turning and lifting movements, both worm shafts must be rotated relative to each other. Combined movements arise as soon as the amounts of the rotation speeds of the worm shafts are not identical. An isolated lifting or rotating movement occurs when both worm shafts rotate at exactly the same speed with the same pitch.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments weist der erste Abschnitt der Abtriebswelle um die Durchgangsöffnung eine erweiterte Ausnehmung mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt auf. Diese Ausnehmung ist dazu ausgebildet, einen Endabschnitt einer Schaftwelle, der eine korrespondierende Geometrie zu der Ausnehmung mit dem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, unter Ausbildung eines Gleitsitzes zu lagern. Die Abtriebswelle kann sich so entlang dieses entstandenen Gleitsitzes in axialer Richtung entlang der Hautachse um eine bestimmte Wegstrecke bewegen. Die Länge der Wegstrecke wird durch die axiale Länge der Ausnehmung sowie des korrespondierenden Endes der Schaftwelle bestimmt, wobei die axiale Länge der Ausnehmung bevorzugt der Abmessungen des Abschnitts, der eine Zahnung trägt und die Hubstrecke bestimmt, entspricht. Die in der Durchtrittsöffnung der Abtriebswelle befestigte Zugstange erstreckt sich durch diese Ausnehmung und ist axial verschiebbar in der hohlen Schaftwelle geführt. Die Geometrie der Ausnehmung kann polygonal, beispielsweise kreuzförmig bzw. als vierzackiger Stern ausgeführt sein, aber auch eine andere Form aufweisen, so kann eine Dreikant-, Vierkant-, Fünfkant-, Sechskant- oder eine Keilwellenform ausgebildet sein. Möglich sind allerdings auch Formen wie ein Trapez, Zweiflach oder auch Oval, die zur Rotationsübertragung durch Formschluss geeignet sind. Der Vorteil eines Gleitsitzes mit zueinander korrespondierenden kreuzförmigen oder keilförmigen Geometrien ist, dass die Kraftübertragung über die fast radial verlaufenden Flanken erfolgt und so wenig Reibung entsteht, die einer Verschiebung der Abtriebswelle auf der Schaftwelle entgegensteht. Alternativ kann eine Drehmomentkugelbuchse vorgesehen sein.According to a further embodiment of the surgical instrument according to the invention, the first section of the output shaft has an enlarged recess around the through-opening with a cross-section deviating from a circular shape. This recess is designed to support an end section of a shank shaft, which has a geometry corresponding to the recess with a cross section deviating from a circular shape, with the formation of a sliding fit. The output shaft can thus move along this resulting sliding fit in the axial direction along the main axis by a specific distance. The length of the path is determined by the axial length of the recess and the corresponding end of the shank shaft, with the axial length of the recess preferably corresponding to the dimensions of the section that carries teeth and determines the stroke distance. The pull rod fastened in the passage opening of the output shaft extends through this recess and is guided in the hollow shank shaft in an axially displaceable manner. The geometry of the recess can be polygonal, for example in the shape of a cross or as a four-pointed star, but it can also have another shape, for example a triangular, square, pentagonal, hexagonal or wedge wave shape can be formed. However, shapes such as a trapezoid, dihedron or oval are also possible, which are suitable for the transfer of rotation by positive locking. The advantage of a sliding fit with cross-shaped or wedge-shaped geometries that correspond to one another is that the power transmission takes place via the almost radially running flanks and so there is little friction that prevents displacement of the output shaft on the shaft shaft. Alternatively, a torque ball bushing can be provided.

Nach noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments wird die feste Verbindung der Zugstange mit der Abtriebswelle durch eine stoff-, form- oder kraftschlüssige Verbindung oder sinnvolle Kombinationen daraus bereitgestellt. Eine stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise vorteilhaft einfach eine Klebverbindung sein, bei der die Zugstange mittels Klebstoff in der Durchgangsöffnung mit der Abtriebswelle verbunden wird. Eine weitere stoffschlüssige Verbindung kann durch Schweißen hergestellt werden. Und grundsätzlich kann die Abtriebswelle auch einstückig mit der Zugstange hergestellt werden, worunter vorliegend auch eine stoffschlüssige Verbindung verstanden wird. Eine formschlüssige Verbindung kann durch Verstiften erfolgen, indem ein Stift durch eine Bohrung, die sich radial durch die Abtriebswelle bis zur zentralaxialen Durchgangsöffnung erstreckt, und in eine mit der radialen Bohrung fluchtende Bohrung in der Zugstange gesteckt wird. Ein zusätzlicher Kraftschluss entsteht dabei, wenn ein Passstift mit Übermaß oder ein elastischer Spannstift eingepresst wird.According to yet another embodiment of the surgical instrument according to the invention, the fixed connection of the pull rod to the output shaft is provided by a material, positive or non-positive connection or a sensible combination thereof. A material connection can advantageously simply be an adhesive connection, for example, in which the pull rod is connected to the output shaft by means of adhesive in the through-opening. Another material connection can be made by welding. And in principle, the output shaft can also be produced in one piece with the pull rod, which is also understood here to mean a materially bonded connection. A form-fitting connection can be made by pinning, by inserting a pin through a hole that extends radially through the output shaft to the central axial through hole voltage extends, and is inserted into a aligned with the radial bore hole in the pull rod. An additional frictional connection is created when an oversized dowel pin or an elastic dowel pin is pressed in.

Eine bevorzugte kraftschlüssige Verbindung wird durch eine Klemmvorrichtung bereitgestellt, die eine sich radial durch die Abtriebswelle bis zu der zentralaxialen Durchgangsöffnung erstreckende Bohrung und einen in die Bohrung eingedrehten Gewindestift (Madenschraube) aufweist, der direkt auf die Zugstange oder bevorzugt über eine in der Bohrung angeordnete Feder auf die Zugstange in der Durchgangsöffnung einwirkt. Für diese Bohrung kann die Abtriebswelle auf der von der erweiterten Ausnehmung abgewandten Seite einen ungezahnten Abschnitt aufweisen. Die durch die Klemmvorrichtung bereitgestellte Verbindung kann bei Reparaturbedarf der Zugstange oder der Abtriebswelle einfach gelöst werden. Es können auch weitere Befestigungsmöglichkeiten verwendet werden, die geeignet sind, eine lösbare oder unlösbare Verbindung zwischen Zugstange und Abtriebswelle bereitzustellen.A preferred non-positive connection is provided by a clamping device that has a borehole that extends radially through the output shaft to the central axial through-opening and a threaded pin (grub screw) that is screwed into the borehole, which can be attached directly to the pull rod or preferably via a spring arranged in the borehole acts on the pull rod in the through hole. For this bore, the output shaft can have a non-toothed section on the side facing away from the widened recess. The connection provided by the clamping device can be easily released if the pull rod or the output shaft needs to be repaired. Other fastening options can also be used that are suitable for providing a detachable or non-detachable connection between the pull rod and the output shaft.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments sieht vor, dass die Halterung, die die Abtriebswelle mit der Zugstange hält, eine Lagerplatte mit einer Durchgangsöffnung als Zugstangenlager aufweist. Darin wird die Zugstange auf einer Seite der Abtriebswelle gelagert, die von der Seite mit der erweiterten Ausnehmung, in der die hohle Schaftwelle abgewandt ist. Ferner weist die Halterung zur axialen Fixierung und radialen Lagerung der hohlen Schaftwelle eine erste, von der Abtriebswelle beabstandete Schaftwellenlagerplatte, in der ein von dem profilierten Endabschnitt der Schaftwelle abgewandter Abschnitt gelagert ist, sowie eine zweite, der Abtriebswelle nahe Schaftwellenlagerplatte auf, in der ein dem profilierten Endabschnitt der Schaftwelle naher Abschnitt gelagert ist. Die Schaftwelle ist dabei so gelagert, dass sie sich nur um ihre Hauptachse drehen kann, ansonsten aber festgelegt ist, während die Abtriebswelle im Gehäuse bzw. der Halterung dreh- und verschiebbar gelagert ist. Vorteilhaft können dabei sowohl für die Drehung als auch die Verschiebung ein- oder beidseitige Anschläge vorgesehen sein.A preferred embodiment of the surgical instrument according to the invention provides that the holder, which holds the output shaft with the pull rod, has a bearing plate with a through opening as a pull rod bearing. Therein, the pull rod is mounted on a side of the output shaft that faces away from the side with the widened recess in which the hollow shank shaft. Furthermore, the holder for the axial fixing and radial mounting of the hollow shaft shaft has a first shaft shaft bearing plate, spaced apart from the output shaft, in which a section facing away from the profiled end section of the shaft shaft is mounted, and a second shaft shaft bearing plate, close to the output shaft, in which a profiled end portion of the shaft shaft is mounted close portion. The shank shaft is mounted in such a way that it can only rotate about its main axis, but is otherwise fixed, while the output shaft is mounted in the housing or the holder such that it can rotate and slide. Stops on one or both sides can advantageously be provided for both the rotation and the displacement.

Die Halterung kann dabei eine Grundplatte aufweisen, an der die Lagerplatte sowie die beiden Schaftwellenlagerplatten angeordnet sein können, wobei sich die Lagerplatten beispielsweise vertikal von der Grundplatte wegerstrecken können. Die Grundplatte stellt die komplette Halterung und Lagerung für Abtriebswelle, Zugstange und Schaftwelle platzsparend und kompakt bereit.The holder can have a base plate on which the bearing plate and the two shaft shaft bearing plates can be arranged, with the bearing plates being able to extend vertically away from the base plate, for example. The base plate provides the complete mount and storage for the output shaft, pull rod and shaft shaft in a space-saving and compact manner.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments sieht vor, dass eine Antriebsachse des ersten Motors parallel zu einer Antriebsachse des zweiten Motors vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments können die zwei Antriebsachsen parallel zueinander verlaufen, wobei die Antriebsachsen senkrecht zu der Längsachse der Zugstange verlaufen. Eine dazu alternative sogenannte achsparallele Anordnung der Motoren, d. h. parallel zu der Längsachse der Zugstange, ermöglicht eine kompakte und damit platzsparende Anordnung der Komponenten des Getriebes. Ferner kann der erste Motor und die erste Schneckenwelle an der Abtriebswelle gegenüber, d. h. diametral zu dem zweiten Motor und der zweiten Schneckenwelle angeordnet sein, wobei die Abtriebswelle zwischen den Schneckenwellen angeordnet ist.A further embodiment of the surgical instrument according to the invention provides that a drive axis of the first motor is parallel to a drive axis of the second motor. In a preferred embodiment of the surgical instrument according to the invention, the two drive axes can run parallel to one another, with the drive axes running perpendicular to the longitudinal axis of the pull rod. An alternative to this, so-called axis-parallel arrangement of the motors, i. H. parallel to the longitudinal axis of the tie rod, enables a compact and thus space-saving arrangement of the components of the transmission. Furthermore, the first motor and the first worm shaft on the output shaft can be opposed, i. H. be arranged diametrically to the second motor and the second worm shaft, with the output shaft being arranged between the worm shafts.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments, insbesondere mit einer Abtriebswelle mit Pfeilverzahnung, können der erste Motor und die erste Schneckenwelle mit dem zweiten Motor und der zweiten Schneckenwelle nebeneinander an der Abtriebswelle angeordnet sein. Grundsätzlich aber kann jeder der Motoren über seine jeweilige Schneckenwelle als Antriebswelle in beliebiger Position am Umfang der zentralen Abtriebswelle angeordnet werden. Dabei ist die Anordnung der beiden Schneckenwellen sowohl parallel als auch senkrecht zur Hauptachse der Abtriebswelle möglich. Eine beliebige Anordnung der Antriebe um die Drehachse der Abtriebswelle, die auch der Hauptachse des Hub-Dreh-Getriebes entspricht, im Zusammenspiel mit einer geeigneten Verzahnung der Abtriebswelle erlaubt eine Vielzahl unterschiedlicher Anordnungen.According to a further embodiment of the surgical instrument according to the invention, in particular with an output shaft with herringbone gearing, the first motor and the first worm shaft can be arranged next to one another on the output shaft with the second motor and the second worm shaft. In principle, however, each of the motors can be arranged in any position on the circumference of the central output shaft via its respective worm shaft as a drive shaft. The arrangement of the two worm shafts is possible both parallel and perpendicular to the main axis of the output shaft. Any arrangement of the drives around the axis of rotation of the output shaft, which also corresponds to the main axis of the lift-rotary gear, in combination with a suitable gearing of the output shaft allows a large number of different arrangements.

Ferner kann eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments vorsehen, dass die Halterung Lagerabschnitte für jede Schneckenwelle zur beidseitigen Lagerung jeder Schneckenwelle aufweist. Dabei sind die Lagerabschnitte zur beidseitigen Lagerung jeder Schneckenwelle so in Bezug auf die zur Lagerung der Zugstange vorgesehene Lagerplatte und in Bezug auf die zweite, der Abtriebswelle nahen Schaftwellenlagerplatte positioniert, um den kämmenden Eingriff der Schneckenwellen mit der Zahnung der Abtriebswelle bereitzustellen. Dazu können die beiden für eine Schneckenwelle vorgesehenen Lagerabschnitte beispielsweise als umgreifender Lagerbügel oder durch Jochabschnitte für die Schneckenwellen vorgesehen sein. Alternativ kann die beidseitige Lagerung auch zweiteilig in einer Lagerplatte und einem Deckelelement umgesetzt werden. Jeder Lagerabschnitt weist eine Durchgangsöffnung als Schneckenwellenlager auf, wobei die Durchgangsöffnungen der einer Schneckenwelle zugeordneten Lagerabschnitte miteinander fluchten. Die Antriebswelle des der jeweiligen Schneckenwelle zugeordneten Motors, kann sich dann durch eine der Durchgangsöffnungen in den Lagerabschnitten zu der Schneckenwelle erstrecken.Furthermore, an embodiment of the surgical instrument according to the invention can provide that the holder has bearing sections for each worm shaft for supporting each worm shaft on both sides. The bearing sections for supporting each worm shaft on both sides are positioned in relation to the bearing plate provided for supporting the pull rod and in relation to the second shank shaft bearing plate near the output shaft in order to provide the meshing engagement of the worm shafts with the toothing of the output shaft. For this purpose, the two bearing sections provided for a worm shaft can be provided, for example, as an encompassing bearing bracket or as yoke sections for the worm shafts. Alternatively, the two-sided bearing can also be implemented in two parts in a bearing plate and a cover element. Each bearing section has a through-opening as a worm shaft bearing, the through-openings being assigned to a worm shaft Bearing sections are aligned with each other. The drive shaft of the motor assigned to the respective worm shaft can then extend to the worm shaft through one of the passage openings in the bearing sections.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Halterung zumindest eine Grundplatte aufweisen. An einer Grundplatte können die Lagerabschnitte mit den Schneckenwellen angeordnet sein, oder es kann jeweils ein Lagerabschnitt für eine Schneckenwelle an der Grundplatte angeordnet oder darin integriert sein, während ein zweiter Lagerabschnitt jeder Schneckenwelle in einer weiteren Grundplatte oder einem anderen Gehäusebauteil ausgebildet sein kann. An derselben Grundplatte, die die Lagerabschnitte für die Schneckenwellen aufweist, oder an einer anderen Grundplatte können die Lagerplatte und die beiden Schaftwellenlagerplatten angeordnet sein, mit der die Abtriebswelle mit der Zugstange und die Schaftwelle gelagert sind. Die beiden den Schneckenwellen zugeordneten Motoren können auf einer gleichen Seite der Grundplatte wie die Schneckenwellen oder auf einer von der Seite mit den Schneckenwellen abgewandten Seite der Grundplatte angeordnet sein. In letzterem Fall kann jeweils einer der Lagerabschnitte jeder Schneckenwelle in der Grundplatte integriert vorliegen, sodass der in die Grundplatte integrierte Lagerabschnitt eine Durchgangsöffnung als Schneckenwellenlager für die dem jeweiligen Motor zugeordnete Antriebswelle aufweisen kann.In a preferred embodiment, the holder can have at least one base plate. The bearing sections with the worm shafts can be arranged on a base plate, or a bearing section for a worm shaft can be arranged on the base plate or integrated therein, while a second bearing section of each worm shaft can be formed in another base plate or another housing component. The bearing plate and the two shaft shaft bearing plates, with which the driven shaft with the pull rod and the shaft shaft are mounted, can be arranged on the same base plate that has the bearing sections for the worm shafts, or on another base plate. The two motors associated with the worm shafts can be arranged on the same side of the base plate as the worm shafts or on a side of the base plate facing away from the side with the worm shafts. In the latter case, one of the bearing sections of each worm shaft can be integrated in the base plate, so that the bearing section integrated in the base plate can have a through-opening as a worm shaft bearing for the drive shaft assigned to the respective motor.

Beispielsweise kann eine Grundplatte zwei Lagerbügel für die Schneckenwellen aufweisen, wobei jeder Lagerbügel die ihm zugeordnete Schneckenwelle mit seinem freien Ende übergreift, das eine der Durchgangsöffnungen aufweist, wobei die Grundplatte die entsprechenden zweiten Durchgangsöffnungen aufweist, von denen jeweils eine Durchgangsöffnung mit jeweils einer Durchgangsöffnung eines Lagerbügels fluchtet und sich die Antriebsachsen der unterhalb der Grundplatte befestigten Motoren jeweils durch die entsprechend zugeordneten Durchgangsöffnungen, Schneckenwellen und Durchgangsöffnungen der Lagerbügel erstrecken. Die Lagerbügel sorgen für eine sichere, drehfreie Befestigung und kompakt konstruierte Halterung der Schneckenwellen.For example, a base plate can have two bearing brackets for the worm shafts, with each bearing bracket overlapping the associated worm shaft with its free end, which has one of the through-openings, the base plate having the corresponding second through-openings, of which one through-opening each has a through-opening of a bearing bracket aligned and the drive axles of the motors attached below the base plate each extend through the correspondingly assigned through-openings, worm shafts and through-openings of the bearing bracket. The bearing brackets ensure secure, non-rotating attachment and a compactly designed mounting of the worm shafts.

Die Schaftwelle, die den Schaft des chirurgischen Instruments mit der Abtriebswelle des Hub-Dreh-Getriebes zur Übertragung der Drehbewegung koppelt, ist in einer ersten Schaftlagerplatte und einer zweiten Schaftlagerplatte gelagert. Beide Schaft-Lagerplatten können an einer Grundlagerplatte vorliegen. Die Schaftwelle ist dabei mit zwei angestellten Wälzlagern so in der Grundplatte gelagert, dass sie sich nur um die Hauptachse drehen kann, ansonsten aber festgelegt ist. Distal in der ersten Schaftlagerplatte kann ein Radialrillenkugellager verwendet werden, das vor allem die Radialkräfte durch Querkräfte auf den Schaft aufnehmen kann. Das proximale Lager der zweiten Schaftlagerplatte kann bevorzugt ein Schrägkugellager sein, um den Gegendruck aus dem Schaft direkt in die Grundplatte einzuleiten. Anstatt der vorgenannten Wälzlagertypen können grundsätzlich auch Gleitlager verwendet werden. Vorteilhaft wird die Schaftwelle fest gelagert und kann reibungsarm rotieren.The shank shaft, which couples the shank of the surgical instrument to the output shaft of the lifting/rotating gear for transmitting the rotary movement, is mounted in a first shank bearing plate and a second shank bearing plate. Both shaft bearing plates can be present on a base plate. The shank shaft is mounted in the base plate with two roller bearings in such a way that it can only rotate about the main axis, but is otherwise fixed. A radial deep groove ball bearing can be used distally in the first shaft bearing plate, which can primarily absorb the radial forces due to lateral forces on the shaft. The proximal bearing of the second shaft bearing plate can preferably be an angular ball bearing in order to introduce the counter pressure from the shaft directly into the base plate. In principle, plain bearings can also be used instead of the aforementioned roller bearing types. Advantageously, the shank shaft is fixed and can rotate with little friction.

Nach noch einer weiteren Ausführungsform des chirurgischen Instruments weist der proximale Endabschnitt der Schaftwelle den von der Kreisform abweichenden Querschnitt auf, dessen Geometrie dazu ausgebildet ist, mit der erweiterten Ausnehmung der Abtriebswelle einen Gleitsitz auszubilden. Die Geometrie des proximalen Endabschnittes der Schaftwelle korrespondiert dabei mit der Geometrie der Ausnehmung der Abtriebswelle wie bereits oben beschrieben. Die Ausbildung des Gleitsitzes hat zum einen eine geführte Bewegung der Abtriebswelle zur Folge, wobei Rotation übertragen wird, während Abtriebswelle und Schaftwelle axial frei zueinander beweglich sind, und zum anderen eine korrekte Lagerung der Schaftwelle, so dass eine Drehung der Abtriebswelle spielarm auf die Schaftwelle übertragen werden kann.According to yet another embodiment of the surgical instrument, the proximal end section of the shaft shaft has a non-circular cross-section, the geometry of which is designed to form a sliding fit with the widened recess of the output shaft. The geometry of the proximal end section of the shaft corresponds to the geometry of the recess of the output shaft, as already described above. The design of the sliding fit results on the one hand in a guided movement of the output shaft, with rotation being transmitted while the output shaft and shank shaft can move freely relative to one another axially, and on the other hand in correct bearing of the shank shaft, so that rotation of the output shaft is transmitted to the shank shaft with little play can be.

Das Hub-Dreh-Getriebe kann in dem erfindungsgemäßen chirurgischen Instrument zur endlosen Rotation von Schaftwelle und Schaft bzw. der Instrumentenspitze verwendet werden. Das Getriebe kann auch genutzt werden, um andere Teile des Instruments oder des Werkzeugs in Rotation zu versetzen. Ferner ist mit der initiierbaren Hub-Bewegung der Zugstange die Ansteuerung einer weiteren distalen Funktion, wie einem Maulteil, einer Schere, einem Stapler bzw. einem Klingenvorschub etc. möglich.The lifting and rotating gear can be used in the surgical instrument according to the invention for endless rotation of shaft and shaft or the instrument tip. The gear can also be used to rotate other parts of the instrument or tool. Furthermore, with the stroke movement of the pull rod that can be initiated, it is possible to control a further distal function, such as a jaw part, scissors, a stapler or a blade feed, etc.

Weitere Ausführungsformen des Hub-Dreh-Getriebes 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.Further embodiments of the lifting and rotating gear and the surgical instrument as well as some of the advantages associated with these and other embodiments will become clear and better understood through the following detailed description with reference to the accompanying figures. Items or parts thereof that are substantially the same or similar may be given the same reference numbers. The figures are only a schematic representation of an embodiment of the invention.

Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht des chirurgischen Instruments mit schematischdargestellter Betätigungseinheit,
2 eine perspektivische Detailansicht einer ersten Ausführungsform des Hub-Dreh-Getriebes eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments,
3 eine Explosionsansicht des Hub-Dreh-Getriebes nach 2,
4 eine Seitenschnittansicht durch das Hub-Dreh-Getriebe nach 2 entlang der Hauptachse H,
5 eine perspektivische Detailansicht der Abtriebswelle nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
6 eine perspektivische Detailansicht der Abtriebswelle nach 5 mit Zugstange und Schneckenwellen nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments,
7 eine perspektivische Detailansicht der Abtriebswelle nach 5 mit Zugstange und Schneckenwellen nach einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments,
8 eine perspektivische Detailansicht der Abtriebswelle nach einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Zugstange und Schneckenwellen nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments, und
9 eine perspektivische Detailansicht der Abtriebswelle nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Zugstange und Schneckenwellen nach einer weiteren, alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments.

show:

1 a perspective view of the surgical instrument with a schematically illustrated actuating unit,
2 a perspective detailed view of a first embodiment of the lifting and rotating gear bes of a surgical instrument according to the invention,
3 an exploded view of the lifting and rotating gear 2 ,
4 a side sectional view through the lifting and rotating gear 2 along the main axis H,
5 a perspective detailed view of the output shaft according to an embodiment of the invention,
6 a perspective detailed view of the output shaft 5 with pull rod and worm shafts according to a preferred embodiment of the surgical instrument according to the invention,
7 a perspective detailed view of the output shaft 5 with pull rod and worm shafts according to a second embodiment of the surgical instrument according to the invention,
8th a perspective detailed view of the output shaft according to an alternative embodiment according to the invention with pull rod and worm shafts according to a further embodiment of the surgical instrument according to the invention, and
9 a perspective detailed view of the output shaft according to a further embodiment according to the invention with pull rod and worm shafts according to a further alternative embodiment of the surgical instrument according to the invention.

In 1 ist ein chirurgisches Instrument 10 mit einem hohlen Schaft 20 gezeigt, der eine Instrumentenhauptachse H definiert. Das chirurgische Instrument 10 weist eine am proximalen Ende 30 des Schafts 20 angeordnete, schematisch dargestellte Betätigungseinheit 40 und eine am distalen Ende 50 des Schafts 20 angeordnete Instrumentenspitze 60 auf. An der Instrumentenspitze 60 ist ein Werkzeug 70 angeordnet, das über ein axial verschiebbar in dem Schaft 20 gelagertes Betätigungselement, einer Zugstange 5, betätigt werden kann, das sich entlang der Instrumentenhauptachse H erstreckt und proximalseitig mit der Betätigungseinheit 40 in Wirkverbindung steht. Bei der Betätigungseinheit 40 kann es sich um eine manuell betätigbare Handhabe oder aber um eine für den robotischen Einsatz ausgelegte, also auch ohne manuelles Zutun betätigbare Baueinheit handein.In 1 1 shows a surgical instrument 10 having a hollow shaft 20 defining a main axis H of the instrument. The surgical instrument 10 has a schematically illustrated actuation unit 40 arranged at the proximal end 30 of the shaft 20 and an instrument tip 60 arranged at the distal end 50 of the shaft 20 . A tool 70 is arranged on the instrument tip 60 and can be actuated via an actuating element, a pull rod 5, which is mounted axially displaceably in the shaft 20 and extends along the main instrument axis H and is operatively connected to the actuating unit 40 on the proximal side. The actuation unit 40 can be a manually actuable handle or a structural unit designed for robotic use, that is to say it can also be actuated without manual intervention.

Bei dem Werkzeug 70 der Instrumentenspitze 60 kann es sich beispielsweise um ein mit Maulteilen versehenes Werkzeug, wie in 1 dargestellt, oder aber um ein Endoskop, einen Applikator oder dergleichen handeln.The tool 70 of the instrument tip 60 can be, for example, a tool provided with jaw parts, as in 1 shown, or act to an endoscope, an applicator or the like.

Die Instrumentenspitze 60 ist über einen Gelenkmechanismus 90 relativ zur Hauptachse H des Schafts 20 verschwenkbar, wobei der Gelenkmechanismus 90 aus am distalen Ende des Schafts 20 angeordneten Schwenkgliedern besteht, die über in Längsrichtung des Schafts 20 verlaufende Lenkdrähte 12 so mit einem am proximalen Ende 30 des Schafts 20 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 Instrumentenspitze 60 verursacht.The instrument tip 60 can be pivoted relative to the main axis H of the shank 20 via a joint mechanism 90, with the joint mechanism 90 consisting of swivel members arranged at the distal end of the shank 20, which are connected via steering wires 12 running in the longitudinal direction of the shank 20 to a proximal end 30 of the Shaft 20 arranged drive 13 are connected that a movement of the proximal-side drive 13 causes a corresponding relative movement of the distal-side pivoting members 11 and thus pivoting of the instrument tip 60.

Das axialverschiebbar in dem Schaft 20 gelagerte Betätigungselement 5 zum Betätigen des beispielsweise aus zwei Maulteilen bestehenden Werkzeugs 70 ist in den Figuren als Zug-/Schubstange, bzw. kurz Zugstange 5, ausgebildet. Die Zugstange 5 wird mittels eines motorisierten Hub-Dreh-Getriebes 1 angesteuert.The actuating element 5, which is mounted so as to be axially displaceable in the shaft 20, for actuating the tool 70, which consists, for example, of two jaw parts, is designed in the figures as a pull/push rod, or pull rod 5 for short. The pull rod 5 is controlled by means of a motorized lift and turn gear 1 .

Kernstück des Hub-Dreh-Getriebes 1 ist eine kreiszylindrische Abtriebswelle 4, die mit zwei Motoren 2.1 und 3.1 in Wirkverbindung steht, wie in 2 bis 4 gezeigt ist. Das Hub-Dreh-Getriebe 1 ist explizit zur Ansteuerung einer Zugstange 5, die eine Hauptachse H definiert, in Bezug auf Hub- und Drehbewegungen zur Betätigung des Werkzeugs 70 an der Instrumentenspitze 60 vorgesehen. Die Hauptachse H bezeichnet hierin die Instrumentenhauptachse sowie die Längsachse des Getriebes 1 sowie der Zugstange 5 und des darum koaxial geführten Schafts 20, bzw. einer am proximalen Ende 30 des Schafts 20 angeordneten Schaftwelle 21. Die zentrale Abtriebswelle 4 weist zur Halterung der Zugstange 5 eine zentralaxiale Durchgangsöffnung 4.5 auf. Durch diese Durchgangsöffnung 4.5 ist die Zugstange 5 geführt und mit der Abtriebswelle 4 fest verbunden. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Abtriebswelle 4 einstückig mit der Zugstange 5 gefertigt sein kann.The core of the lifting and rotating gear 1 is a circular-cylindrical output shaft 4, which is operatively connected to two motors 2.1 and 3.1, as in 2 until 4 is shown. The lifting and rotating gear 1 is explicitly intended to control a pull rod 5, which defines a main axis H, with respect to lifting and rotating movements for actuating the tool 70 on the instrument tip 60. The main axis H denotes the main axis of the instrument and the longitudinal axis of the gear 1 and the pull rod 5 and the shaft 20 guided coaxially around it, or a shaft shaft 21 arranged at the proximal end 30 of the shaft 20. The central output shaft 4 has a to hold the pull rod 5 central axial passage opening 4.5. The pull rod 5 is guided through this passage opening 4.5 and firmly connected to the output shaft 4. In principle it is conceivable that the output shaft 4 can be manufactured in one piece with the pull rod 5 .

Die Abtriebswelle 4 kann zur Verbindung mit der Zugstange 5 mittels Form- oder Kraftschluss, wie beispielsweise 5 zeigt, zwei Abschnitte haben: Einen ersten Abschnitt mit einer Zahnung 4.1. Die Zahnung 4.1 ist hier eine Kreuzverzahnung, wobei zwei Schrägverzahnungen 4a, 4b um 90° versetzt zueinander in dem gezahnten Abschnitt 4.1 einander durchdringend eingebracht sind und damit ein kreuzförmiges Muster ergeben. Die Abtriebswelle 4 hat weiterhin einen zweiten Abschnitt 4.4, der eine Bohrung 8 zur Verbindung mit der Zugstange 5 mittels Form- oder Kraftschluss aufweist. An der Stirnseite des gezahnten Abschnitts 4.1 der Abtriebswelle 4 endet eine Durchgangsöffnung 4.5, die sich axial zentral entlang der Hauptachse H, die der Hauptachse B des chirurgischen Instruments 1 entspricht, in einer erweiterten Ausnehmung 4.3 erstreckt, hier mit kreuzförmigem Querschnitt.The output shaft 4 can be connected to the pull rod 5 by means of positive or non-positive locking, such as 5 shows, have two sections: A first section with a toothing 4.1. The toothing 4.1 is here a cross toothing, with two helical toothings 4a, 4b being offset by 90° to one another in the toothed section 4.1 and penetrating each other and thus resulting in a cross-shaped pattern. The output shaft 4 also has a second section 4.4, which has a bore 8 for connection to the pull rod 5 by means of a positive or non-positive fit. At the end of the toothed section 4.1 of the output shaft 4, a through opening 4.5 ends, which extends axially centrally along the main axis H, which corresponds to the main axis B of the surgical instrument 1, in an enlarged recess 4.3, here with a cross-shaped cross section.

Dieser kreuzförmige Querschnitt ist dazu ausgebildet, siehe etwa 3, einen Endabschnitt 21.1 der Schaftwelle 21, die am proximalen Ende 30 der Schaftwelle 20 koaxial dazu angeordnet und drehfest damit verbunden ist, zu lagern. Der Endabschnitt 21.1 der Schaftwelle 21 weist daher eine zu der kreuzförmigen Ausnehmung 4.3 korrespondierende Geometrie auf. Zwischen den beiden Bauteilen wird ein Gleitsitz ausgebildet, auf dem die Abtriebswelle 4 axial verschiebbar ist. Die Länge dieses Endabschnitts 21.1 bedingt auch den axialen Bewegungsspielraum der Abtriebswelle 4. Der ausgebildete Gleitsitz zwischen Abtriebswelle 4 und Schaftwelle 21 erlaubt durch die fast radialen Flanken eine gute Übertragung des Drehmoments auf die Schaftwelle 21, ohne dabei allzu viel Reibung für deren axiale Verschiebung zueinander zu erzeugen. Es wird eine sehr stabile Lagerung der Abtriebswelle 4 ermöglicht, die alle resultierenden Verzahnungskräfte, die sich aus der Bewegung der Abtriebswelle 4 ergeben, aufnimmt.This cruciform cross-section is designed for this, see for example 3 , an end section 21.1 of the shaft shaft 21, which is arranged coaxially thereto at the proximal end 30 of the shaft shaft 20 and is connected thereto in a rotationally fixed manner. The end section 21.1 of the shaft 21 therefore has a geometry that corresponds to the cross-shaped recess 4.3. A sliding fit is formed between the two components, on which the output shaft 4 can be displaced axially. The length of this end section 21.1 also determines the axial freedom of movement of the output shaft 4. The sliding fit formed between the output shaft 4 and the shank shaft 21 allows good transmission of the torque to the shank shaft 21 due to the almost radial flanks, without too much friction for their axial displacement relative to one another generate. A very stable mounting of the output shaft 4 is made possible, which absorbs all the resulting gearing forces that result from the movement of the output shaft 4 .

In den gezeigten Beispielen ist die Zugstange 5 mit der Abtriebswelle 4 in dem ungezahnten zweiten Abschnitt 4.4 der Abtriebswelle 4 durch eine Klemmung verbunden, und zwar durch eine in die radial sich durch den zweiten Abschnitt 4.4 bis zu der zentral axialen Durchgangsöffnung 4.5 erstreckende Gewindebohrung 8 eingedrehte Madenschraube 8.1, die über eine Schraubenfeder 8.2 auf die Zugstange 5 einwirkt, wie es 4 zeigt. Alternativ kann ein Gewindestift wie Madenschraube 8.1 auch ohne Anordnung einer Feder direkt die Zugstange 5 kontaktieren und eine Normalkraft ausüben. Als weitere alternative Verbindung ist eine Pass- oder Spannstiftverbindung denkbar.In the examples shown, the pull rod 5 is connected to the output shaft 4 in the non-toothed second section 4.4 of the output shaft 4 by a clamp, namely by a threaded hole 8 screwed into the radially extending through the second section 4.4 to the central axial passage opening 4.5 Grub screw 8.1, which acts on the pull rod 5 via a coil spring 8.2, as it 4 indicates. Alternatively, a threaded pin such as a grub screw 8.1 can also contact the pull rod 5 directly and exert a normal force without the arrangement of a spring. A fitting or dowel pin connection is conceivable as a further alternative connection.

Anders als in den 2 bis 8 gezeigt, kann auf einen ungezahnten Abschnitt 4.4 zur Verbindung der Abtriebswelle 4 mit der Zugstange 5 verzichtet werden, wenn eine stoffschlüssige Verbindung durch Kleben, Schweißen oder eine einstückige Fertigung gewählt wird, was aufgrund eines geringeren Bauraumbedarfs und - vor allem beim Kleben - geringeren Fertigungsaufwand vorteilhaft sein kann. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass sich eine radiale Bohrung 8 in der Abtriebswelle 4 zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit der Zugstange 5 im gezahnten Abschnitt 4.1 befinden kann, vorzugsweise in einer „Zahnlücke“, wobei ein Gewinde- oder Zylinderstift ausreichend tief in die Bohrung eingebracht wird, um nicht über den Zahngrund hinauszuragen.Unlike in the 2 until 8th shown, a non-toothed section 4.4 for connecting the output shaft 4 to the pull rod 5 can be dispensed with if a cohesive connection by gluing, welding or a one-piece production is selected, which is advantageous due to the lower space requirement and - especially with gluing - lower production costs can be. In principle, it is also conceivable that a radial bore 8 can be located in the output shaft 4 for the positive and/or non-positive connection with the pull rod 5 in the toothed section 4.1, preferably in a "tooth gap", with a threaded pin or cylindrical pin sufficiently deep in the bore is drilled so that it does not protrude beyond the base of the tooth.

Die Schaftwelle 21, die Zugstange 5 und Abtriebswelle 4 sind in einer Halterung 7 gelagert, wobei der in 2 bis 4 gezeigte Aufbau zur vereinfachten Darstellung der Lager und Gegenlager dient. Eine erfindungsgemäße Halterung zur Lagerung der Schaftwelle 21, der Zugstange 5 und der Abtriebswelle 4 kann durchaus von der gezeigten Lösung abweichen, um eine höhere Stabilität, bessere Herstellbarkeit und einfachere Montage zu ermöglichen. Dazu gehört beispielsweise, dass die unterschiedlichen Lagerabschnitte anders als dargestellt, an unterschiedlichen Halterungs- bzw. Gehäusekomponenten ausgebildet sein können. In dem in 2 bis 4 dargestellten Beispiel weist die Halterung 7 eine Grundplatte 7.0 auf, an der insgesamt drei Lagerplatten 7.3, 7.5, 7.8 ausgebildet sind. Die Lagerplatten 7.3, 7.5, 7.8 erstrecken sich hier vertikal von der Grundplatte 7 weg und haben jeweils Durchgangsöffnungen 7.4, 7.6, 7.9, durch die die Schaftwelle 20 bzw. die Zugstange 5 geführt sind. Diese Durchgangsöffnungen 7.4, 7.6, 7.9 stellen ferner ein Lager für die Schaftwelle 20 bzw. die Zugstange 5 bereit.The shaft shaft 21, the pull rod 5 and the output shaft 4 are mounted in a holder 7, the in 2 until 4 The structure shown is used for a simplified representation of the bearing and counter bearing. A holder according to the invention for mounting the shaft shaft 21, the pull rod 5 and the output shaft 4 can certainly deviate from the solution shown in order to enable greater stability, better manufacturability and simpler assembly. This includes, for example, the fact that the different bearing sections can be formed on different mounting or housing components in a different way than shown. in the in 2 until 4 In the example shown, the holder 7 has a base plate 7.0 on which a total of three bearing plates 7.3, 7.5, 7.8 are formed. The bearing plates 7.3, 7.5, 7.8 here extend vertically away from the base plate 7 and each have through openings 7.4, 7.6, 7.9 through which the shaft 20 and the pull rod 5 are guided. These through openings 7.4, 7.6, 7.9 also provide a bearing for the shaft 20 and the pull rod 5, respectively.

So ist in der Durchgangsöffnung 7.4 der Lagerplatte 7.3 ein Zugstangenlager für die Zugstange 5 gebildet, das hier als einfaches Gleitlager ausgeführt ist, welches sowohl Rotation als auch axiale Verschiebung zulässt. In distaler Richtung entlang der Hauptachse H folgt dann die Abtriebswelle 4, die fest mit der Zugstange 5 verbunden ist und mit dem proximalen Endabschnitt 21.1 der Schaftwelle 21 den Gleitsitz bildet. Die Schaftwelle 21 ist auf der Grundplatte 7.0 in einer vorderen Schaftlagerplatte 7.5 und einer hinteren Schaftlagerplatte 7.8 gelagert. In den sich darin befindenden Durchgangsöffnungen 7.6 und 7.9 sind vorzugsweise Wälzlager 7.7 und 7.10 aufgenommen. Die Schaftwelle 21 ist mit den Lagern 7.7 und 7.10 derart gelagert, dass sie sich nur um die Hauptachse H drehen kann. Die restlichen Freiheitsgrade sind festgelegt. Das distale Schaftwellen-Wälzlager 7.7 ist ein Radialrillenkugellager, das vor allem die Radialkräfte durch Querkräfte auf die Schaftwelle 21 aufnimmt. Das hintere proximale Schaftwellen-Wälzlager 7.10 kann ein Schrägkugellager sein, das den Gegendruck aus der Schaftwelle direkt in die Grundplatte 7.0 einleiten kann, die als Teil des Gehäuses verstanden werden kann, der mit einem Trägersystem wie einem Roboterarm verbunden sein kann. Hierdurch kann die Zugkraft der Zugstange 5 über die Schaftwelle 21 zurück ins Gehäuse und damit auf das Trägersystem (figurativ nicht dargestellt) geleitet und der entstehende Druck abgeleitet werden. Je größer der Abstand beider Schaftwellen-Lagerplatten 7.5 und 7.8 bzw. der Schaftwellenlager 7.7 und 7.10 zueinander ist, desto besser ist die gesamte Schaftwelle 21 gelagert und stabil gegen Querbelastungen, die von der Bewegung der Abtriebswelle 4 erzeugt werden können. Abweichend zu den dargestellten Beispielen können die Schaftwellenlager 7.7 und 7.10 auch als Gleitlager, oder als gemischte Lagerung ausgeführt sein, wobei ein Schaftwellenlager als Wälzlager und das andere als Gleitlager ausgebildet ist. Das Zugstangenlager 7.4 in der Lagerplatte 7.3, das sowohl einen rotativen als auch axialen Freiheitsgrad haben muss, ist bevorzugt ein Gleitlager, kann aber auch durch ein als Loslager konzipiertes Wälzlager gebildet werden, indem beispielsweise ein Wälzlager ohne axiale Festlegung (Rollenlager) verwendet werden könnte oder ein Wälzlager mit axialer Festlegung (z. B. Rillenkugellager) gegenüber der Zugstange oder der Lagerplatte als Loslager gestaltet werden könnte.Thus, a tie rod bearing for the tie rod 5 is formed in the through-opening 7.4 of the bearing plate 7.3, which is designed here as a simple slide bearing, which allows both rotation and axial displacement. In the distal direction along the main axis H then follows the output shaft 4, which is firmly connected to the pull rod 5 and forms the sliding fit with the proximal end section 21.1 of the shaft 21. The shaft shaft 21 is mounted on the base plate 7.0 in a front shaft bearing plate 7.5 and a rear shaft bearing plate 7.8. Roller bearings 7.7 and 7.10 are preferably accommodated in the through openings 7.6 and 7.9 located therein. The shaft shaft 21 is mounted with the bearings 7.7 and 7.10 in such a way that it can only rotate about the main axis H. The remaining degrees of freedom are fixed. The distal shaft shaft roller bearing 7.7 is a radial deep groove ball bearing that primarily absorbs the radial forces due to lateral forces on the shaft shaft 21. The rear proximal shaft shaft roller bearing 7.10 can be an angular ball bearing, which can introduce the back pressure from the shaft shaft directly into the base plate 7.0, which can be understood as part of the housing, which can be connected to a support system such as a robotic arm. As a result, the tensile force of the pull rod 5 can be routed via the shaft 21 back into the housing and thus to the carrier system (not shown in the figure) and the resulting pressure can be dissipated. The greater the distance between the two shaft shaft bearing plates 7.5 and 7.8 or between the shaft shaft bearings 7.7 and 7.10, the better the entire shaft shaft 21 is supported and stable against transverse loads that can be generated by the movement of the output shaft 4. Deviating from the examples shown, the shaft bearings 7.7 and 7.10 can also be designed as plain bearings or as mixed bearings, with one shaft bearing being designed as a roller bearing and the other as a plain bearing. The tie rod bearing 7.4 in the bearing plate 7.3, which has both a rotational and an axial degree of freedom must have is preferably a plain bearing, but can also be formed by a roller bearing designed as a floating bearing, for example by using a roller bearing without axial fixation (roller bearing) or a roller bearing with axial fixation (e.g. deep groove ball bearing) opposite the pull rod or the bearing plate could be designed as a floating bearing.

Um die Abtriebswelle 4 anzutreiben, sind zwei Antriebe vorgesehen. Diese sind in den 2 bis 4 jeweils links und rechts der Hauptachse H angeordnet, wobei ein erster der zwei Antriebe einen ersten Motor 2.1 aufweist, der unter der Grundplatte 7.0 angeordnet ist und eine Antriebsachse C1 definiert. Eine Antriebswelle 2.3 des Motors 2.1 tritt durch eine Durchgangsöffnung 7.1.2 der Grundplatte 7.0 hindurch zur Oberseite der Grundplatte 7.0. Hierauf aufgesetzt ist eine erste Schneckenwelle 2.2. Der Motor 2.1 treibt die erste Schneckenwelle 2.2 direkt an, wobei die erste Schneckenwelle 2.2 mit der ersten Schrägverzahnung 4a der Kreuzverzahnung 4.1 (vgl. 5) an der Abtriebswelle 4 kämmt. Analog hierzu ist auf der anderen Seite der Abtriebswelle 4 ein zweiter Antrieb vorgesehen, wobei der zweite der zwei Antriebe einen zweiten Motor 3.1 aufweist, der ebenso eine Antriebswelle (figurativ nicht dargestellt) aufweist, die durch eine Durchgangsöffnung (figurativ nicht dargestellt) durch die Grundplatte 7.0 hindurchtritt und auf der eine Schneckenwelle 3.2 aufgesetzt ist. Der zweite Motor 3.1 treibt die zweite Schneckenwelle 3.2 über seine Antriebswelle direkt an, wobei die zweite Schneckenwelle 3.2 mit der zweiten Schrägverzahnung 4b der Kreuzverzahnung 4.1 der Abtriebswelle 4 kämmt. In den 2 bis 4 sind die Antriebsachsen C1, C2 der beiden Motoren 2.1 und 3.1 parallel zueinander und senkrecht zu der Hauptachse H.To drive the output shaft 4, two drives are provided. These are in the 2 until 4 arranged respectively to the left and right of the main axis H, with a first of the two drives having a first motor 2.1, which is arranged under the base plate 7.0 and defines a drive axis C1. A drive shaft 2.3 of the motor 2.1 passes through a through opening 7.1.2 in the base plate 7.0 to the upper side of the base plate 7.0. A first worm shaft 2.2 is placed on top of this. The motor 2.1 drives the first worm shaft 2.2 directly, with the first worm shaft 2.2 having the first helical gearing 4a of the cross gearing 4.1 (cf. 5 ) meshes with the output shaft 4. Analogous to this, a second drive is provided on the other side of the output shaft 4, the second of the two drives having a second motor 3.1, which also has a drive shaft (not shown figuratively), which passes through a through-opening (not shown figuratively) through the base plate 7.0 passes and is placed on a worm shaft 3.2. The second motor 3.1 drives the second worm shaft 3.2 directly via its drive shaft, the second worm shaft 3.2 meshing with the second helical toothing 4b of the cross toothing 4.1 of the output shaft 4. In the 2 until 4 the drive axes C1, C2 of the two motors 2.1 and 3.1 are parallel to each other and perpendicular to the main axis H.

Um die Schneckenwellen 2.2, 3.2 sicher zu halten, und damit sie mit der Kreuzverzahnung 4.1 der Abtriebswelle 4 ordnungsgemäß kämmen können, zeigt die vereinfachte Halterung 7 zwei Lagerbügel 7.1, 7.2 für die beiden Schneckenwellen 2.2 und 3.2. Jeder Lagerbügel 7.1, 7.2 übergreift die ihm zugeordnete Schneckenwelle 2.2 und 3.2 mit seinem freien Ende. Dieses freie Ende hat jeweils eine Durchgangsöffnung 7.1.1, 7.2.1 durch die mittels Haltemittel die Schneckenwellen 2.2 und 3.2 rotierbar gehalten werden. Die Grundplatte 7.0 weist Durchgangsöffnungen 7.1.2 auf, von denen jeweils eine Durchgangsöffnung 7.1.2 mit jeweils einer Durchgangsöffnung 7.1.1, 7.2.1 eines Lagerbügels 7.1, 7.2 fluchtet, wobei sich die Antriebsachsen C1, C2 der unterhalb der Grundplatte 7.0 befestigten Motoren 2.1, 3.1 durch die fluchtenden Durchgangsöffnungen der genannten Teilkomponenten erstrecken. Hierdurch wird eine vertikale Lagerung der Schneckenwellen 2.2, 3.2 realisiert und ebenso eine gute Kraftübertragung der Antriebsenergie der Motoren 2.1, 3.1 auf die Abtriebswelle 4. Abweichend von der Gegenlagerung der Schneckenwellen in den freien Enden der dargestellten Lagerbügel 7.1, 7.2, die sich von der Grundplatte 7.0 erstrecken, kann jedes Gegenlager, das entsprechende Durchgangsöffnung 7.1.1, 7.2.1 zur Lagerung der Schneckenwelle aufweist, in einer zweiten Halterungs- bzw. Gehäusekomponente, beispielsweise einem Gehäusedeckel, ausgebildet sein.In order to hold the worm shafts 2.2, 3.2 securely and so that they can properly mesh with the cross teeth 4.1 of the output shaft 4, the simplified bracket 7 shows two bearing brackets 7.1, 7.2 for the two worm shafts 2.2 and 3.2. Each bearing bracket 7.1, 7.2 engages over the associated worm shaft 2.2 and 3.2 with its free end. This free end has a passage opening 7.1.1, 7.2.1 through which the worm shafts 2.2 and 3.2 are held rotatably by means of holding means. The base plate 7.0 has through openings 7.1.2, of which a through opening 7.1.2 is aligned with a respective through opening 7.1.1, 7.2.1 of a bearing bracket 7.1, 7.2, with the drive axles C1, C2 of the motors attached below the base plate 7.0 2.1, 3.1 extend through the aligned passage openings of the sub-components mentioned. This results in a vertical bearing of the worm shafts 2.2, 3.2 and also good power transmission of the drive energy of the motors 2.1, 3.1 to the output shaft 4. Deviating from the counter bearing of the worm shafts in the free ends of the bearing brackets 7.1, 7.2 shown, which extend from the base plate 7.0, each abutment, which has the corresponding through-opening 7.1.1, 7.2.1 for supporting the worm shaft, can be formed in a second mounting or housing component, for example a housing cover.

Die Schneckenwellen 2.2 und 3.2 sind gegenläufig zueinander gedreht und durch die beidseitige Lagerung gehalten, um alle Verzahnungskräfte aufzufangen. Zwischen den Schneckenwellen 2.2 und 3.2 ist die Abtriebswelle 4 gelagert, und koaxial auf der Hauptachse H angeordnet sowie fest mit der Zugstange 5 verbunden. Wird also die Abtriebswelle 4 axial vorbewegt, bewegt sich auch die Zugstange axial nach vorne, wird die Abtriebswelle 4 gedreht, so rotiert auch die Zugstange 5. Die Einheit aus Abtriebswelle 4 und Zugstange 5 kann eine axiale und Rotationsbewegung durchführen, ist aber seitlich geführt, sodass nur axiale Bewegung in Richtung der Hauptachse H und Rotation um die Hauptachse H erlaubt sind.The worm shafts 2.2 and 3.2 are rotated in opposite directions and are held in place by the bearings on both sides in order to absorb all gearing forces. The output shaft 4 is mounted between the worm shafts 2.2 and 3.2 and is arranged coaxially on the main axis H and is firmly connected to the pull rod 5. If the output shaft 4 is moved axially forwards, the pull rod also moves axially forwards, if the output shaft 4 is rotated, the pull rod 5 also rotates. so that only axial movement in the direction of the main axis H and rotation around the main axis H are allowed.

Die 6 bis 9 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Anordnung zwischen Schneckenwellen 2.2 und 3.2 sowie unterschiedlich geformte Abtriebswellen 4.the 6 until 9 show different embodiments of the arrangement between worm shafts 2.2 and 3.2 as well as differently shaped output shafts 4.

In 6 ist die bevorzugte Form entsprechend den Beispielen in 2 bis 5 dargestellt, wobei die beiden Antriebsachsen C1, C2 parallel zueinander gegenüberliegen (sodass der erste Motor 2.1 und die erste Schneckenwelle 2.2 gegenüber von dem zweiten Motor 3.1 und der zweiten Schneckenwelle 3.2 angeordnet sind, sodass die Abtriebswelle 4 zwischen den beiden Schneckenwellen 2.2 und 3.2 angeordnet ist). Die Antriebsachsen C1, C2 verlaufen in 6 in einem rechten Winkel zu der Hauptachse H.In 6 is the preferred form according to the examples in 2 until 5 shown, with the two drive axles C1, C2 parallel to each other (so that the first motor 2.1 and the first worm shaft 2.2 are arranged opposite the second motor 3.1 and the second worm shaft 3.2, so that the output shaft 4 is arranged between the two worm shafts 2.2 and 3.2 ). The drive axles C1, C2 run in 6 at right angles to the main axis H.

In der zu 6 gezeigten Abtriebswelle 4 baugleichen Form in 7 verlaufen die Antriebsachsen C1, C2 parallel zu der Hauptachse H. Die Schneckenwellen 2.2, 3.2 sowie die beiden Motoren 2.1, 3.1 sind entlang dieser Antriebsachsen C1, C2 ausgerichtet, wobei alle drei Achsen H, C1, C2 in einer Ebene liegen, mit der Hauptachse H in der Mitte. Grundsätzlich aber können die beiden Schneckenwellen 2.2, 3.2 und deren Antriebsachsen C1, C2 an beliebigen Umfangspositionen der Abtriebswelle 4 um Hauptachse H angeordnet werden.in the to 6 shown output shaft 4 identical shape in 7 the drive axes C1, C2 run parallel to the main axis H. The worm shafts 2.2, 3.2 and the two motors 2.1, 3.1 are aligned along these drive axes C1, C2, with all three axes H, C1, C2 lying in one plane with the main axis H in the middle. In principle, however, the two worm shafts 2.2, 3.2 and their drive axes C1, C2 can be arranged at any circumferential positions of the output shaft 4 about the main axis H.

In 8 sind die gegenläufigen Schneckenwellen 2.2, 3.2 nebeneinander an der Abtriebswelle 4 angeordnet; die Antriebsachsen C2, C1 liegen entsprechend nebeneinander, wobei jede Schneckenwelle 2.2, 3.2 mit einer Schrägverzahnung 4a, 4b kämmt. Die Abtriebswelle 4 zeigt in 8 eine Pfeilverzahnung 4.2, bei der die beiden gegenläufigen Schrägverzahnungen 4a, 4b nebeneinander an der Abtriebswelle 4 vorliegen. Als Modifikation der Pfeilverzahnung 4.2 können die beiden Schrägverzahnungen 4a, 4b axial voneinander beabstandet an der Abtriebswelle 4, sozusagen als Doppelschrägverzahnung, ausgebildet sein. Abweichend zu der in 8 gezeigten und in dieser Ausführungsform bevorzugten Anordnung der Schneckenwellen 2.2, 3.2 nebeneinander können die mit der jeweiligen Schrägverzahnung 4a, 4b kämmenden Schneckenwellen 2.2, 3.2 auch unabhängig voneinander an einer beliebigen Umfangsposition der Abtriebswelle 4 angeordnet sein.In 8th the counter-rotating worm shafts 2.2, 3.2 are arranged side by side on the output shaft 4; the drive axles C2, C1 are correspondingly next to each other, with each worm shaft 2.2, 3.2 having a helical gearing 4a, 4b combs. The output shaft 4 is shown in 8th herringbone gearing 4.2, in which the two opposing helical gearings 4a, 4b are present next to one another on the output shaft 4. As a modification of the herringbone gearing 4.2, the two helical gearings 4a, 4b can be formed at an axial distance from one another on the output shaft 4, so to speak as a double helical gearing. Deviating from the in 8th shown and in this embodiment preferred arrangement of the worm shafts 2.2, 3.2 next to each other, the worm shafts 2.2, 3.2 meshing with the respective helical gearing 4a, 4b can also be arranged independently of one another at any circumferential position of the output shaft 4.

Die Schneckenwellen 2.2, 3.2 sind in allen bisherigen Ausführungsform gegenläufig zueinander gedreht. Sie kämmen mit den jeweiligen Schrägverzahnungen 4a, 4b des verzahnten Abschnitts 4.1, 4.2 der Abtriebswelle 4 und bedingen so, wenn sie beide gleichzeitig in die gleiche Richtung drehen, einen Hub der Abtriebswelle 4 und damit der Zugstange 5 und bei gegenläufiger Rotation eine Rotation der Abtriebswelle 4.In all previous embodiments, the worm shafts 2.2, 3.2 are rotated in opposite directions to one another. They mesh with the respective helical gearings 4a, 4b of the toothed section 4.1, 4.2 of the output shaft 4 and, if they both rotate simultaneously in the same direction, cause a stroke of the output shaft 4 and thus of the pull rod 5 and, in the case of opposite rotation, a rotation of the output shaft 4.

In 9 ist eine Ausführungsform mit zwei Schneckenwellen 2.2, 3.2 gezeigt, deren Steigungen einen Extremfall darstellen. So geht die Steigung der ersten Schneckenwelle 2.2 gegen 0°, sodass eine aufgedrehte Schneckenwelle bzw. ein Zylinder mit einer geraden Verzahnung, d. h. ein Stirnrad, erreicht wird. Die zweite Schneckenwelle 3.2 zeigt eine Steigung gegen 90°, wodurch eine eingedrehte Schneckenwelle entsteht, die eine sehr enge Spiralführung hat. Hierbei hat jede Schneckenwelle eine eigene Aufgabe, nicht beide Schneckenwellen 2.2, 3.2 arbeiten zusammen: Die erste Schneckenwelle 2.2 sorgt für den Hub in axialer Richtung und die zweite Schneckenwelle 3.2 ist für die Rotation vorgesehen.In 9 an embodiment with two screw shafts 2.2, 3.2 is shown, the slopes of which represent an extreme case. The pitch of the first worm shaft 2.2 approaches 0°, so that a screwed-up worm shaft or a cylinder with straight teeth, ie a spur gear, is achieved. The second worm shaft 3.2 has a pitch of around 90°, resulting in a screwed-in worm shaft that has a very narrow spiral guide. Each worm shaft has its own task, not both worm shafts 2.2, 3.2 work together: the first worm shaft 2.2 provides the stroke in the axial direction and the second worm shaft 3.2 is provided for the rotation.

Die in Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 beschriebenen Details bezüglich Verbindung der Abtriebswelle 4 mit der Zugstange 5 und Lagerung in einer Halterung 7 gelten für die alternativen Ausführungsformen der Beispiele der 7 bis 9 in entsprechender Weise.In relation to the embodiment of 2 until 4 The details described regarding the connection of the output shaft 4 to the pull rod 5 and storage in a holder 7 apply to the alternative embodiments of the examples in FIG 7 until 9 in a corresponding manner.

Bezugszeichenlistereference list

11: Hub-Dreh-GetriebeLift-turn gear
2.12.1: Erster MotorFirst engine
2.22.2: Erste SchneckenwelleFirst worm shaft
2.32.3: Antriebswelledrive shaft
3.13.1: Zweiter Motorsecond engine
3.23.2: Zweite SchneckenwelleSecond worm shaft
44: Abtriebswelleoutput shaft
4a4a: Erste Schrägverzahnung in einer RichtungFirst helical gearing in one direction
4b4b: Zweite Schrägverzahnung in entgegengesetzter RichtungSecond helical gearing in the opposite direction
4.14.1: Kreuzverzahnung mit einander durchdringenden SchrägverzahnungenCross gearing with interpenetrating helical gears
4.24.2: Pfeilverzahnung mit beiden Schrägverzahnungen nebeneinanderHerringbone gearing with both helical gears next to each other
4.34.3: Ausnehmungrecess
4.44.4: Ungezahnter AbschnittUnserrated section
4.54.5: Durchgangsöffnungpassage opening
55: Zugstangepull bar
77: Halterungbracket
7.07.0: Grundplattebase plate
7.17.1: Lagerbügelstorage bracket
7.1.17.1.1: Durchgangsöffnungpassage opening
7.1.27.1.2: Durchgangsöffnungpassage opening
7.27.2: Lagerbügelstorage bracket
7.2.17.2.1: Durchgangsöffnungpassage opening
7.37.3: Lagerplattebearing plate
7.47.4: Zugstangenlager-DurchgangsöffnungTie rod bearing through hole
7.57.5: vordere Schaftwellenlagerplattefront shaft bearing plate
7.67.6: Durchgangsöffnung vordere SchaftwellenlagerplatteThrough hole front shaft bearing plate
7.77.7: Rillenkugellager vordere SchaftwellenlagerplatteDeep groove ball bearing front shaft bearing plate
7.87.8: hintere Schaftwellenlagerplatterear shaft bearing plate
7.97.9: Durchgangsöffnung hintere SchaftwellenlagerplatteThrough hole rear shaft bearing plate
7.107.10: Kugellager hintere SchaftwellenlagerplatteBall bearing rear shaft bearing plate
88th: Bohrungdrilling
8.18.1: Madenschraubegrub screw
8.28.2: FederFeather
1010: Chirurgisches Instrumentsurgical instrument
2020: Schaftshaft
2121: Schaftwelleshaft shaft
21.121.1: Endabschnitt mit kreuzförmiger GeometrieEnd section with cruciform geometry
3030: Proximales Ende des SchaftesProximal end of the stem
5050: Distales Ende des SchaftesDistal end of the shaft
6060: Instrumentenspitzeinstrument tip
7070: Werkzeug Tool
HH: Hauptachsemain axis
C1C1: Antriebsachse erster MotorDrive axle first motor
C2C2: Antriebsachse zweiter MotorDrive axle second motor

Claims

A surgical instrument (10) comprising a shaft (20) having a major axis (H), an actuator (40) located at the proximal end (30) of the shaft (20) and an actuator (40) located at the distal end (50) of the shaft (20). Tool (70), wherein a pull rod (5) for actuating the tool (70) extends axially displaceably from the actuating unit (40) through the shank (20), characterized in that the actuating unit (40) has a rotary Gear (1) with two drives for controlling the pull rod (5) in relation to a lifting and a rotary movement for actuating the tool (70), wherein the lifting and rotating gear (1) - an output shaft (4) with a central-axial passage opening (4.5), through which the tie rod (5) extends, which is firmly connected to the output shaft (4), - and a holder (7) for the output shaft (4) with the tie rod (5), and - two Has drives with a first motor (2.1) and a second motor (3.1), the Abtr The drive shaft (4) has a gearing (4.1, 4.2) with a first helical gearing (4a) and with a second helical gearing (4b) in a direction opposite to the first helical gearing (4a), the first motor (2.1) having a first worm shaft (2.2 ) directly, which meshes with the first helical toothing (4a) of the toothing (4.1, 4.2), and the second motor (3.1) directly drives a second worm shaft (3.2) which rotates in the opposite direction to the first worm shaft (2.2) with the second helical toothing (4b) of the toothing (4.1, 4.2) meshes.

Surgical instrument (10) after claim 1 , characterized in that the toothing (4.1, 4.2) is a cross toothing (4.1), in which the first helical toothing (4a) and the second helical toothing (4b) penetrate each other, or a herringbone toothing (4.2), in which the first helical toothing (4a) and the second helical gearing (4b) are arranged axially adjacent to the output shaft (4).

Surgical instrument (10) after claim 1 or 2 , characterized in that the output shaft (4) has at one end around the through-opening (4.5) an enlarged recess (4.3) with a cross-section deviating from a circular shape, which is designed to form an end section (21.1) of a hollow shank shaft (21), which has a geometry corresponding to the recess (4.3) that deviates from a circular shape, to be mounted with the formation of a sliding fit, the pull rod (5) being accommodated in the hollow shank shaft (21) in an axially displaceable manner.

Surgical instrument (10) according to at least one of Claims 1 until 3 , characterized in that the fixed connection of the tie rod (5) to the output shaft (4) is a material, positive and/or non-positive connection, the material connection preferably being an adhesive connection of the tie rod (5) in the through-opening (4.5 ) of the output shaft (4) is provided, and the positive connection is preferably provided by at least one pin connection, in which a pin extends through a radial bore (8) in the output shaft (4) to the central axial through-opening (4.5) and into a the radial bore (8) aligned recess in the pull rod (5), and the non-positive connection is preferably provided by a clamping device which has a bore (8) extending radially through the output shaft (4) to the central axial through-opening (4.5). and a threaded pin (8.1) screwed into the bore (8), which preferably has a spring (8.2) on the pull rod (5) in the passage opening (4.5) presses.

Surgical instrument (10) after claim 3 or 4 , characterized in that the holder (7), which holds the output shaft (4) with the tie rod (5), has a bearing plate (7.3) which has a through opening (7.4) as a tie rod bearing, in which the tie rod (5). is mounted on a side of the output shaft (4) which faces away from a side with the widened recess (4.3), the holder (7) for the axial fixing and radial mounting of the shank shaft (21) having a first, from the output shaft (4) spaced-apart shaft shaft bearing plate (7.5), in which a section of the shaft shaft (21) facing away from the end section (21.1) is mounted, and a second shaft shaft bearing plate (7.8) close to the output shaft (4), in which a shaft shaft bearing plate (7.8) closer to the end section (21.1). Section of the shaft shaft (21) is mounted.

Surgical instrument (10) according to at least one of Claims 1 until 5 , characterized in that a drive axis (C1) of the first motor (2.1) is parallel to a drive axis (C2) of the second motor (3.1), wherein preferably the first motor (2.1) with the first worm shaft (2.2) and the second motor (3.1) with the second worm shaft (3.2) are arranged side by side on the output shaft (4), or - the first motor (2.1) with the first worm shaft (2.2) opposite the second motor (3.1) are arranged with the second worm shaft (3.2) and the output shaft (4) between the worm shafts (2.2, 3.2).

Surgical instrument (10) after claim 5 or 6 , characterized in that the holder (7) has bearing sections for each worm shaft (2.2, 3.2) for bearing each worm shaft (2.2, 3.2) on both sides, the bearing sections for bearing each worm shaft (2.2, 3.2) on both sides in relation to the bearing plate ( 7.3) and the second shaft bearing plate (7.8) are positioned to provide meshing engagement of the worm shafts (2.2, 3.2) with the toothing (4.1, 4.2) of the output shaft (4).

Surgical instrument (10) after claim 7 , characterized in that the bearing sections for supporting at least one of the worm shafts (2.2, 3.2) on both sides are provided by a bearing bracket (7.1, 7.2) which has a first through-opening (7.1.1, 7.2.1) and a second through-opening ( 7.1.2) as a worm shaft bearing, each worm shaft (2.2, 2.3) being connected to the respective motor (2.1, 3.1) via an associated drive shaft (2.3) which extends through one of the through openings (7.1.1, 7.2.1; 7.1.2) of the bearing bracket (7.1, 7.2).

Surgical instrument (10) after claim 7 or 8th , characterized in that the holder (7) has at least one base plate (7.0) on which - the bearing sections with the worm shafts (2.2, 3.2) and/or - the bearing plate (7.3), the first shaft bearing plate (7.5) and the second Shaft shaft bearing plate (7.8) are arranged, with the motors (2.1, 3.1) - being arranged on the same side of the base plate (7.0) as the worm shafts (2.2, 3.2), or - on one side with the worm shafts (2.2, 3.2 ) facing away from the base plate (7.0), one of the bearing sections of each worm shaft (2.2, 3.2) being integrated into the base plate (7.0), and the bearing section integrated into the base plate (7.0) for the respective motor (2.1, 3.1) associated drive shaft (2.3) has a through opening (7.1.2) as a worm shaft bearing.