DE10233164A1

DE10233164A1 - Verfahren und Baueinheit zum justierbaren Verbinden von Bauteilen

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Publication number: DE10233164A1
Application number: DE2002133164
Authority: DE
Original assignee: MTM MEDIZINTECHNIK MAUK GmbH
Current assignee: MTM MEDIZINTECHNIK MAUK GmbH
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-05

Abstract

Verfahren zum justierbaren Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil zu einer Baueinheit, in der die Bauteile mit ihren Achsen in einer vorgebbaren Richtung zueinander ausrichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile (2, 3) gleitend gegeneinander gelagert und in die vorgegebene Richtung ausgerichtet werden, nach deren Erreichen von einem Bauteil auf das andere Bauteil einwirkender Druck ausgeübt wird, aufgrund dessen mindestens eines der beiden Bauteile vom anderen elastisch verformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum justierbaren Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, zu einer Baueinheit, in der die Bauteile mit ihren Achsen in einer vorgebbaren Richtung zueinander ausrichtbar sind.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Baueinheit mit zwei gegeneinander in vorgegebbaren Stellungen justierbaren Bauteilen, von denen ein erstes mit einer Fläche in ein zweites hineinragt, auf dessen Fläche die Fläche des ersten Bauteils ausrichtbar gelagert und nach ihrer Ausrichtung festlegbar ist.
Häufig ergeben sich in der Technik gewisse Ausrichtprobleme bezüglich technischer Bauteile, die konstruktiv nicht technisch vorgegebenen Linienführungen angepaßt werden müssen. Derartige Probleme tauchen insbesondere dann auf, wenn die durch die technische Gestaltung weitgehend mit geraden Linien und ebenen Flächen versehenen Bauteile in organisch gewachsene Oberflächen integriert werden müssen. Bevorzugtes Anwendungsgebiet derartiger Baueinheiten ist die Medizintechnik, bei der Abstützkonstruktionen so gestaltet sein müssen, daß sie einerseits den Oberflächengestaltungen zu versorgender Organteile angepaßt werden können und andererseits in der jeweils gewünschten. Lage unter Berücksichtigung ihrer technisch vorgegebenen Gestaltung montiert werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe eine möglichst einfache und genaue Anpassung der technisch vorgegebenen Bauteile an die jeweils vorgefundene Gestaltung eines Organteils möglich ist. Hinsichtlich der Baueinheit besteht die Aufgabe darin, die die Baueinheit bildenden Bauteile einander zur Erzielung eines optimalen technischen Effekts zuordnen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim Verfahren dadurch gelöst, daß die beiden Bauteile gleitend gegeneinander gelagert und in die vorgegebene Richtung ausgerichtet werden, nach deren Erreichen von einem Bauteil auf das andere Bauteil einwirkender Druck ausgeübt wird, aufgrund dessen mindestens eines der beiden Bauteile vom anderen elastisch verformt wird.

Hinsichtlich der Baueinheit wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fläche des ersten Bauteils eine sie begrenzende Begrenzungslinie aufweist, die aufgrund eines von einer der beiden Flächen auf die andere Fläche wirkenden Druckes in einer vorgebbaren Stellung verformbar ist.

Dadurch wird mit Hilfe des Verfahrens dafür Sorge getragen, daß die Bauteile nach ihrer jeweiligen Montage noch exakt zueinander ausgerichtet und in der ausgerichteten Lage festgelegt werden können. Dadurch wird erreicht, daß die Bauteile in einer optimalen Position zueinander festgelegt werden, so daß sie die zu übertragenden Kräfte gut aufnehmen und weiterleiten können. Durch diese optimale Ausrichtung ist dafür Sorge getragen, daß die auftretenden Kräfte nicht dazu führen, in einem der Bauteile bzw. in der Baueinheit zu Funktionsstörungen zu führen.

Hinsichtlich der Baueinheit besteht der Vorteil darin, daß nach einer Ausrichtung der beiden Bauteile zueinander der von einer Fläche auf die andere ausgeübte Druck so dosiert werden kann, daß die Begrenzungslinie sich flächig verformt. Durch diese Verformung wird eine feste Führung des ersten Bauteils innerhalb des zweiten Bauteils herbeigeführt. Auf diese Weise kann eine exakte Ausrichtung der beiden Bauteile gegeneinander vorgenommen werden, die bei der bisher üblichen Verschraubung der beiden Bauteile im Regelfall nicht erreichbar ist, da beim Anbringen der Verschraubung noch Verschiebungen der beiden Bauteile zueinander auftreten. Diese Verschiebungen bewirken, daß die beiden Bauteile nicht in Richtung des zu erwartenden Kraftflusses ausgerichtet sind, so daß durch eine Kraftumlenkung zusätzliche Belastungen in den Bauteilen eintreten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beaufschlagen sich die Bauteile aufgrund der auftretenden elastischen Verformung flächig. Dadurch werden die Bauteile sehr genau gegeneinander geführt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Größe einer durch die flächige Beaufschlagung der Bauteile entstehenden Kontaktfläche im Einzelfall festgelegt. Auf diese Weise kann die Ausrichtung der beiden Bauteile so vorgenommen werden, daß auch beim Auftreten der zu erwartenden Belastungen eine Verschiebung der Bauteile nicht zu befürchten ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Größe der Kontaktfläche in Abhängigkeit von Größe und Richtung der zu übertragenden Kräfte festgelegt. Dadurch wird unabhängig vom jeweiligen Belastungsfall für einen optimalen Kraftfluß gesorgt, der eine günstige Bemessung der Bauteile zuläßt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Größe der Kontaktfläche in Abhängigkeit von Materialeigenschaften der Bauteile festgelegt. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die Bauteile optimal zu dimensionieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das erste Bauteil mit einer als Kegelfläche augebildeten Oberfläche auf einer Wölbung des zweiten Bauteils geführt, in der die Kegefläche mit ihrem unteren kreisförmigen Rand ausgerichtet und durch Druck beaufschlagt wird. Die auf diese Weise verwendbare Kegelfläche kann serienmäßig vergleichsweise günstig hergestellt und auf einfache Weise montiert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das erste Bauteil beim Ausrichten auf einer als Kugelkalotte ausgebildeten Oberfläche geführt. Diese Führung auf einer als Kugelkalotte ausgebildeten Oberfläche macht eine sehr feine Anpassung an die vorgefundenen Bedingungen beispielsweise der Gestaltung organischer Oberflächen möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kugelkalotte auf der Fläche des zweiten Bauteils in einer der Kugelkalotte angepaßten Wölbung geführt. Durch diese Führung der Kugelkalotte in einer Wölbung, die ihr angepaßt wird, wird eine optimale Anpassung der miteinander zu verbindenen Bauteile erreicht. Die auftretende Klemmwirkung wird schon bei einer relativ kleinen Flächenpressung erreicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kugelkalotte entlang einer sie begrenzenden kreisförmigen Begrenzungslinie in der vorgegebenen Richtung der beiden zueinander ausgerichteten Bauteile in der Wölbung verklemmt und die Begrenzungslinie durch Aufbringung einer Druckkraft flächig verformt. Durch diese kreisförmige Begrenzungslinie ist gewährleistet, daß unabhängig von der jeweiligen Zuordnung der Bauteile immer ein Teil der Begrenzungslinie seine Klemmwirkung entfalten kann. Grundsätzlich können auch einzelne Erhebungen auf der Kugelkalotte ausgebildet werden, um die gewünschte Klemmwirkung zu erzielen. Dabei ist allerdings nicht in allen Fällen ausreichend gewährleistet, daß eine dieser Erhebungen mit der jeweiligen Gegenfläche in Eingriff kommt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Begrenzungslinie plastisch verformbar. Dadurch kann sie sich im verformten Zustand sehr günstig der sie aufnehmenden Fläche des anderen Bauteils anpassen, so daß außer dem Kraftschluß auch noch ein Formschluß die Verbindung sehr formstabil macht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beaufschlagen die Bauteile sich im Bereich der verformten Begrenzungslinie flächig. Auf diese Weise kommt eine sehr sichere und formstabile Verbindung zustande, da die flächige Ausbildung der Bauteile im Bereich ihrer die Kräfte übertragenden Kanten zu überschaubaren Flächenpressungen führen, so dass eine weitere Verformung der einander beaufschlagenden Kanten nicht zu befürchten ist. Damit stellen sich Kontaktflächen ein, deren Größe von der Größe der zu übertragenden Kräfte einerseits und von den Materialeigenschaften der sich einander beaufschlagenden Bauteile abhängen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erste Bauteil eine als Kegelfläche ausgebildete Oberfläche auf, die mit ihrem unteren kreisförmigen Rand als Kontaktfläche auf der Fläche des zweiten Bauteils geführt ist. Die Gestaltung des ersten Bauteils als Kegelfläche erhöht dessen Formstabilität und verbessert dessen Fähigkeit, bei vergleichsweise kleinen Wandstärken relativ große Kräfte übertragen zu können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erste Bauteil eine als Zylinderfläche ausgebildete Oberfläche auf, die mit einem kreisförmigen Rand als Kontaktfläche auf der Fläche des zweiten Bauteils geführt ist. Die zylindrische Gestaltung der Oberfläche erleichtert und verbilligt die Herstellung des ersten Bauteils und wirkt sich auch kostensenkend auf die Montage der gesamten Baueinheit aus.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erste Bauteil eine als Kugelkalotte ausgebildete Oberfläche auf, die in einer entsprechend ausgebildeten Wölbung geführt ist, die im zweiten Bauteil ausgebildet ist, und die Kugelkalotte weist eine sie begrenzende Begrenzungslinie auf, entlang der die Kugelkalotte in der Wölbung festlegbar ist. Diese Führung auf einer als Kugelkalotte ausgebildete Oberfläche macht eine sehr feine Anpassung an die vorgefundenen Bedingung, beispielsweise der Gestaltung organischer Oberflächen möglich. Durch die Führung der Kugelkalotte in einer Wölbung, die ihr angepasst wird, wird eine optimale Anpassung der miteinander zu verbindenden Bauteile erreicht. Die auftretende Klemmwirkung wird schon bei einer relativ kleinen Flächenpressung erreicht. Durch die kreisförmig ausgebildete Begrenzungslinie ist gewährleistet, dass unabhängig von der jeweiligen Zuordnung der Bauteile immer ein Teil der Begrenzungslinie seine Klemmwirkung entfalten kann. Grundsätzlich können auch einzelne Erhebungen auf der Kugelkalotte ausgebildet werden, um die gewünschte Klemmwirkung zu erzielen. Dabei ist allerdings nicht in allert Fällen ausreichend gewährleistet, dass eine diese Erhebungen mit der jeweiligen Gegenfläche in Eingriff kommt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Begrenzungslinie am Übergang von einer einen vorgegebenen Radius aufweisenden ersten Kugelkalotte zu einer zweiten Kugelkalotte, die einen größeren Radius als die erste Kugelkalotte aufweist. Mit Hilfe des großen Radius der zweiten Kugelkalotte wird die Begrenzungslinie deutlich ausgebildet, so dass sie ihrer Funktion als Klemmmittel gerecht werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das zweite Bauteil mindestens zwei Teilflächen auf, von denen jede die Kugelkalotte auf sich einander gegenüberliegenden Bereichen beaufschlagt. Durch diese Art des aus zwei Teilflächen bestehenden Kreiszylinders wird erreicht, dass die Kugelkalotte zwischen den Teilflächen günstig positioniert werden kann, ohne dass deswegen eine exakte Ausrichtung der Kugelkalotte beeinträchtigt wird. In den nicht beaufschlagten Teilen der Kugelkalotte ist eine Ausrichtung des ersten Bauteils in einem weiten Umfange möglich, der durch Flächen des zweiten Bauteils nicht beeinträchtigt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kreiszylinder mindestens an einem seiner beiden Enden eine Öffnung auf, aus der das erste Bauteil mit einem sich an die Kugelkalotte anschließenden Kupplungsende herausragt. Auf diese Weise können an das erste Bauteil weitere Konstruktionen angeschlossen werden, die gegenüber einer mit dem zweiten Bauteil verbundenen Grundkonstruktion in einer verschwenkten Lage justiert werden müssen. Dabei ist insbesondere an Abstützkonstruktionen gedacht, die im Rahmen organischer Körperteile gegeneinander ausgerichtet werden müssen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Öffnung von einem Wulst umgeben, der in einen vom Kreiszylinder umgebenen Innenraum hineinragt und mit einem Radius in den Innenraum einmündet, der dem Radius der ersten Kugelkalotte entspricht. Dadurch kann die erste Kugelkalotte auf dem Wulst geführt werden. Andererseits kann auch die Begrenzungslinie im Bereich des vom Wulst gebildeten Radius verklemmt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der zweiten Kugelkalotte und dem Wulst ein keilförmiger Spalt ausgebildet. Die Steigung dieses keilförmigen Spaltes ist so konzipiert, daß eine dauerhafte Verklemmung der Begrenzungslinie innerhalb des keilförmigen Spaltes möglich ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am Wulst die zwischen den beiden Kugelkalotten verlaufende Begrenzungslinie festlegbar. Auf diese Weise ist eine bis in den Wulst hineinreichende Verschwenkung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Wulst und der zweiten Kugelkalotte ein spitzwinkeliger keilförmiger Schlitz ausgebildet, in dem die erste Kugelkalotte hineinziehbar ist. Auch durch diese konstruktive Ausgestaltung des Übergangs von der Innenfläche des Kreiszylinders in den Wulst ist die Möglichkeit gegeben, eine dauerhafte Verklemmung der Begrenzungslinie im keilförmigen Schlitz vorzusehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kreiszylinder einen Radius auf, der dem der Kugelkalotte entspricht. Dadurch kann eine gute Führung der Kugelkalotte innerhalb des Kreiszylinders gewährleistet werden, so daß eine leichte Ausrichtung der Bauteile zueinander möglich ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kreiszylinder schmale Teilflächen auf, auf denen die erste Kugelkalotte geführt ist. Durch diese Ausgestaltung des Kreiszylinders kann eine große Bewegungsfreiheit des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil gewährleistet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Teilfläche eine Breite, die etwa einem Viertel des Umfangs der Kugelkalotte entspricht. Dadurch wird die Kugelkalotte auf der Hälfte ihres Umfangs von den Begrenzungsflächen beaufschlagt, so daß eine einwandfreie Führung der ersten Kugelka lotte gewährleistet werden kann. Die zwischen den Begrenzungsflächen liegenden Teile der Kugelkalotte sind durch das zweite Bauteil nicht eingeschränkt, so daß eine große Einstell- und Justiermöglichkeit für das erste Bauteil gegeben ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wulst eine der zweiten Kalotte zugewandte Oberfläche auf, die am breiteren Ende des keilförmigen Schlitzes einen Abstand von 0, 1 bis 0, 2 cm von einer ihr zugewandten Oberfläche der zweiten Kalotte besitzt. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß das erste Bauteil leicht in der Wölbung des zweiten Bauteiles bewegt und justiert werden kann, ohne daß eine Festklemmung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil beeinträchtigt würde.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wulst eine der zweiten Kugelkalotte zugewandte Anlagefläche von einer Breite auf, die etwa 60% bis 90% der Breite ausmacht, mit der die zweite Kugelkalotte im verschwenkten Zustand die Wandungen beaufschlagt. Diese Anlagefläche ist mit einem Radius gewölbt, der dem der ersten Kugelkalotte entspricht. Auf dieser Anlagefläche wird die erste Kugelkalotte beim Ausschwenken des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil geführt. Darüber hinaus kann im Bereich dieser Anlagefläche auch eine Verklemmung der Begrenzungslinie stattfinden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Begrenzungslinie einen etwa 1 mm größeren Durchmesser als die erste Kugelkalotte. Dieser vergleichsweise kleine Abstand reicht aus, um auf den gesamten Umfang der Kugelkalotte gesehen eine feste Verbindung mit dem zweiten Bauteil herstellen zu können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Bauteil als eine Aufnahme ausgebildet, durch die sich eine Ausrichtstange zum Ausrichten einer Wirbelsäule erstreckt, und das zweite Bauteil als eine in einem Wirbel einer Wirbelsäule zu verankernde Knochenschraube. In dieser Form stellt die Bauein heit eine besonders leicht und genau zu justierende Ausrichtung der beiden Bauteile gegeneinander zur Verfügung. Die genaue Ausrichtung der Bauteile ist im Falle eines Wirbelsäulenfixateurs von ganz besonders wichtiger Bedeutung, um einerseits den an der Wirbelsäule vorgefundenen Schäden Rechnung tragen zu können und andererseits keine zusätzlichen Kräfte in die Wirbelsäule einleiten zu müssen, die sich lediglich aus der Tatsache ergeben, daß eine genaue Anpassung der beiden Bauteile zueinander nicht möglich ist. Insofern stellt die Justiermöglichkeit der beiden Bauteile zueinander gerade im Bereich der Wirbelsäulenfixateure eine wichtige Voraussetzung für eine haltbare Justierung eines Wirbels in der Wirbelsäule dar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Aufnahme eine auf die Ausrichtstange einwirkende Klemmschraube auf. Diese Klemmschraube dient einerseits zur Festlegung der Ausrichtstange innerhalb der Aufnahme und andererseits zur Herstellung der Klemmverbindung zwischen der Aufnahme und der sie mit dem Wirbel verbindenden Knochenschraube. Auf diese Weise eignet sich die Baueinheit besonders zur Herstellung eines Wirbelsäulenfixateurs.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beaufschlagt die Ausrichtstange mit ihrem der Klemmschraube abgewandten Unterteil die erste Kugelkalotte. Dadurch wird auf die erste Kugelkalotte der Druck ausgeübt, der zum Festklemmen der Begrenzungslinie innerhalb des Kreiszylinders benötigt wird. Dadurch wird eine sehr einfache und für den operierenden Arzt schnell einzurichtende Führung eines Wirbels innerhalb der Wirbelsäule zur Verfügung gestellt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bei eingeschraubter Klemmschraube die über die Ausrichtstange beaufschlagte erste Kugelkalotte mit ihrer Begrenzungslinie in der im jeweiligen Fall gewünschten Lage verklemmt. Dadurch kann eine gerade beim Ausrichten von Wirbeln notwendige genaue Anpassung der jeweils gewünschten Zuordnungen erfolgen. In vielen Fällen wird der Arzt daher auf ein Verbiegen der Ausrichtstange zum Zwecke der Anpassung an den jeweiligen Verlauf der Wirbelsäule verzichten können.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Systemskizze von zwei zusammengefügten Bauteilen,
2 eine Systemskizze von zwei ineinandergefügten Bauteilen mit verschwenktem ersten Bauteil,
3 eine vergrößerte Systemdarstellung im Bereich von zwei ineinandergefügten Bauteilen,
4 einen Querschnitt durch eine als Wirbelsäulenfixateur ausgebildete Baueinheit,
5 einen Längsschnitt durch einen Wirbelsäulenfixateur,
6 einen Längsschnitt durch einen Wirbelsäulenfixateur mit verschwenkter Pedickelschraube,
7 eine Systemdarstellung von drei miteinander verbundenen Wirbelsäulenfixateuren,
8 einen Querschnitt durch einen Wirbelsäulenfixateur entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 7 und
9 einen Querschnitt durch ein anderes zweites Bauteil.
Eine Baueinheit (1) besteht im wesentlichen aus einem ersten Bauteil (2) und einem zweiten Bauteil (3). Das erste Bauteil (2) ist auf einer Kugelkalotte (4) schwenkbar im zweiten Bauteil (3) gela gert, das zu diesem Zwecke einen als Kreiszylinder (5) ausgebildeten Innenraum (6) besitzt, auf dessen Wandungen (7,8) die Kugelkalotte (4) verschwenkbar gelagert ist. Zu diesem Zwecke besitzt die Kugelkalotte (4) denselben Radius wie der Innenraum (6) des Kreiszylinders (5).
In die Kugelkalotte (4) mündet entlang einer kreisförmigen Begrenzungslinie (9) eine zweite Kugelkalotte (10) ein, an die sich in eine von der ersten Kugelkalotte (4) abweisende Richtung ein Kupplungsteil (11) anschließt. Mit diesem Kupplungsteil (11) ragt das erste Bauteil (2) aus einer Öffnung (12) heraus, die an einem das erste Bauteil (2) aufnehmenden Ende (13) des zweiten Bauteils (3) vorgesehen ist.
Das Ende (13) ist in Form eines Wulstes (14) ausgebildet, der mit seiner Verdickung (15) in den Innenraum (6) des Kreiszylinders (5) hineinragt. Die Wandungen (7,8) des Kreiszylinders (5) gehen in Form eines Radius (16) in die Verdickung (15) des Wulstes (14) über. Dieser Radius (16) entspricht dem der ersten Kugelkalotte (4). Er besitzt bis zu seiner Einmündung in die Verdickung (15) des Wulstes (14) eine Länge (17), die etwa 60% bis 90% der Breite ausmacht, mit der die zweite Kugelkalotte (10) im verschwenkten Zustand die Wandungen (7, 8) beaufschlagt.
Zwischen diesem Radius (16) und dem Radius (18) der zweiten Kugelkalotte (10) öffnet sich ein keilförmiger Schlitz (19), dessen Spitze (20) in die Begrenzungslinie (9) einmündet, an der die erste Kugelkalotte (4) in die zweite Kugelkalotte (10) übergeht. Er öffnet sich bis zum Übergang des Radius (16) in die Öffnung (12) des Kreiszylinders auf eine Distanz (21) zwischen 0,1 und 0,2 cm.
Die Begrenzungslinie (9) ist in Form einer Kreislinie ausgebildet, die an der Einmündung der ersten Kugelkalotte (4) in die zweite Kugelkalotte (10) vorgesehen ist und sich etwa 1 mm auf der ersten Kugelkalotte (4) erhebt. Statt einer Kreislinie können auch einzelne Erhebungen in diesem Bereich vorgesehen sein, die ein Festklemmen des ersten Bauteils (2) im Kreiszylinder (5) des zweiten Bauteils (3) bewirken. Um diese Klemmwirkung zustande zu bringen, wird auf die erste Kugelkalotte (4) im Regelfall ein Druck ausgeübt.
Bei einer Ausbildung des ersten Bauteils (2) gemäß 8 wird das Kupplungsteil (11) durch den Innenraum (6) des zweiten Bauteils (3) hindurchgeführt, bis die Begrenzungslinie (9) im Bereich des keilförmigen Schlitzes (19) verklemmt werden kann. Diese Verklemmung erfolgt in einer jeweils gewünschten Stellung des ersten Bauteils (2) gegenüber dem zweiten Bauteil (3). Dabei kann das Kupplungsteil (11) in beliebiger Weise zum Ankuppeln an andere Gegenstände geeignet sein, beispielsweise als eine Schraube (22), die in ein Knochenteil (23) hineingeschraubt wird. Zu diesem Zwecke kann die erste Kugelkalotte (4) in einem einem Gewinde (24) der Schraube (22) gegenüberliegenden Teil der ersten Kugelkalotte (4) mit einem Schlitz (25) ausgestattet sein, in den ein nicht dargestellter Schraubendreher eingeführt werden kann. Mit diesem kann die Schraube (22) in das Knochenteil (23) eingeschraubt werden.
Im Falle des in 9 dargestellten zweiten Bauteils (3) wird dieses entlang eines Durchgangs (26), der sich quer durch das Bauteil (3) erstreckt über die beiden Kugelkalotten (4,10) geschoben, bis der Wulst (14) erreicht ist. In dem keilförmigen Schlitz (19) wird das erste Bauteil (2) gegenüber dem zweiten Bauteil (3) in einer für das Bauteil (3) günstigen Lage verklemmt.
Es ist jedoch auch möglich, das erste Bauteil (2) durch den a11-seits umschlossenen Innenraum (6) gemäß 8 zu schieben, bis das Gewinde (24) der Schraube (22) aus der Öffnung (12) des Kreiszylinders (5) herausragt. In dieser Stellung kann die Schraube (22) auf ähnliche Weise wie bereits beschrieben mit einem Schraubendreher in ein Knochenteil (23) eingeschraubt werden. Sodann erfolgt das Verklemmen des zweiten Bauteils (3) gegenüber dem mit dem Knochenteil (23) verschraubten ersten Bauteil (2) in einer für die weitere Montage günstigen Lage.
Diese weitere Montage kann darin bestehen, daß durch drei einander benachbarte im Sinne der Baueinheit (1) ausgebildete Fixateure (27,28,29) eine Ausrichtstange (30) verläuft, entlang der die Fi xateure (27,28,29) ausgerichtet werden. Dabei wird die Ausrichtstange über die Fixateure (27,29) bezüglich zweier gesunder Wirbel (31,32) ausgerichtet. Zwischen den beiden gesunden Wirbeln (31,32) ist ein aus seiner Ursprungslage verrutschter Wirbel (33) über den Fixateur (28) so an die Ausrichtstange (30) anzukoppeln, daß dieser verrutschte Wirbel (33) jedenfalls weitgehend in seine ursprüngliche Lage zwischen den beiden gesunden Wirbeln (31,32) zurückgeholt wird. Zu diesem Zwecke wird in den verrutschten Wirbel (33) ebenfalls eine Schraube (22) eingedreht, die an den Fixateur (28) mit Hilfe der beiden Kugelkalotten (4,10) angekoppelt wird. Dabei kann die Schraube (22) innerhalb der vom Wulst (14) gebildeten Aufnahme so ausgerichtet werden, daß er in optimaler Stellung eine Zugkraft auf den verrutschten Wirbel (33) ausübt mit dem Ziel, daß dieser wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt wird.
Zu diesem Zwecke wird die Begrenzungslinie (9) in dem keilförmigen Schlitz (19) so verklemmt, daß einerseits die Schraube (22) eine möglichst große Kraft in den Wirbel (33) einleiten kann, ohne daß dieser dabei geschädigt wird, und andererseits das zweite Bauteil (3) auf der Ausrichtstange (30) in einer optimalen Lage befestigt werden kann. Dabei ist anzustreben, daß die Ausrichtstange (30) durch alle drei Fixateure (27,28,29) in gerader Richtung verläuft.
Nach endgültiger Festlegung des den verrutschten Wirbel (33) zugeordneten Fixateurs (28) gegenüber den beiden benachbarten Fixateuren (27,29) werden alle drei Fixateure (27,28,29) gegenüber der Ausrichtstange (30) mit Hilfe von Klemmschrauben (34,35,36) festgeklemmt. Dabei verläuft die Ausrichtstange (30) durch die Fixateure (27,28,29) in der Weise, daß bei einem Anziehen der Klemmschrauben (34,35,36) der auf die Ausrichtstange (30) ausgeübte Druck groß genug ist, um die jeweiligen Kugelkalotten (4,10) im Bereich der ihnen zugeordneten Schlitze (19) zu verklemmen. Gegebenenfalls verläuft die Ausrichtstange (30) durch in den drei Fixateuren (27,28,29) vorgesehene Langlöcher (37), die so ausgebildet sind, daß die Ausrichtstange (30) sich in jedem Fall beim Anziehen der Klemmschrauben (34,35,36) auf die ihr benachbarte Kugelkalotte (4) abstützt.
Sollte sich zu einem späteren Zeitpunkt ergeben, daß der verrutschte Wirbel (33) sich unter dem Einfluß der Ausrichtung über die Ausrichtstange (30) stabilisiert hat, so kann überlegt werden, ob dieser verrutschte Wirbel (33) durch weiteres Eindrehen der Schraube (22) noch weiter in seine ursprüngliche Lage zurückgeholt werden kann. Zu diesem Zwecke können die in den zweiten Bauteilen (3) verklemmten ersten Bauteile (2) durch Lockern der Klemmschrauben (34,35,36) aus ihrer Verklemmung gelöst werden. Sodann kann die Ausrichtstange (30) aus den drei Fixateuren (27,28,29) herausgezogen werden, so daß die erste Kugelkalotte (4) der dem verrutschten Wirbel (33) zugeordneten Schraube (22) mit einem Schraubendreher erreicht werden kann. Durch weiteres Einschrauben der Schraube (22) in den verrutschten Wirbel (33) und eine neuerliche Ausrichtung der Schraube (22) gegenüber dem Fixateur (28) kann der verrutschte Wirbel (33) angehoben werden. Sodann wird durch Einschrauben sämtlicher Klemmschrauben (34,35,36) die Stabilität der gesamten Konstruktion wieder hergestellt.

Claims

Verfahren zum justierbaren Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil zu einer Baueinheit, in der die Bauteile mit ihren Achsen in einer vorgebbaren Richtung zueinander ausrichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile (2, 3) gleitend gegeneinander gelagert und in die vorgegebene Richtung ausgerichtet werden, nach deren Erreichen von einem Bauteil auf das andere Bauteil einwirkender Druck ausgeübt wird, aufgrund dessen mindestens eines der beiden Bauteile vom anderen elastisch verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der elastischen Verformung die Bauteile sich gegenseitig flächig beaufschlagen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe einer durch die flächige Beaufschlagung der Bauteile entstehenden Kontaktfläche im Einzelfall festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kontaktfläche in Abhängigkeit von Größe und Richtung zu übertragender Kräfte festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kontaktfläche in Abhängigkeit von Materialeigenschaften der Bauteile festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil mit einer als Kegelfläche ausgebildeten Oberfläche auf einer Wölbung des zweiten Bauteils geführt wird, in der die Kegelfläche mit ihrem unteren kreisförmigen Rand ausgerichtet und durch Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil mit einer als Zylinderfläche ausgebildeten Oberfläche auf einer Wölbung des zweiten Bauteils geführt wird, in der die Zylinderfläche mit ihrem unteren kreisförmigen Rand ausgerichtet und durch Druck beaufschlagt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (2) beim Ausrichten auf einer als Kugelkalotte (4) ausgebildeten Oberfläche geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkalotte (4) auf der Fläche (7, 8) des zweiten Bauteils (3) in einer der Kugelkalotte (4) angepaßten Wölbung geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkalotte (4) entlang einer sie begrenzenden kreisförmigen Begrenzungslinie (9) in der vorgegebenen Richtung der beiden zueinander ausgerichteten Bauteile (2, 3) in der Wölbung verklemmt wird und die Begrenzungslinie (9) durch Aufbringung einer Druckkraft flächig verformt wird.
Baueinheit mit zwei gegeneinander in vorgebbaren Stellungen justierbaren Bauteilen, von denen ein erstes mit einer Fläche in ein zweites hineinragt, auf dessen Fläche die Fläche des ersten Bauteils ausrichtbar gelagert und nach ihrer Auslegung festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des ersten Bauteils eine sie begrenzende Begrenzungslinie (9) aufweist, die aufgrund eines von einer der beiden Flächen auf die andere Fläche wirkenden Druckes in einer vorgebbaren Stellung verformbar ist.
Baueinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie elastisch verformbar ist.
Baueinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile sich im Bereich der verformten Begrenzungslinie flächig beaufschlagen.
Baueinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie als eine vom jeweiligen Belastungsfall vorgegebene Kontaktfläche flächig verformt ist.
Baueinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kontaktfläche von der Größe der zu übertragenden Kräfte abhängt.
Baueinheit nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kontaktfläche von Materialeigenschaften der Bauteile abhängt.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil eine als Kegelfläche ausgebildete Oberfläche aufweist, die mit ihrem unteren kreisförmigen Rand als Kontaktfläche auf der Fläche des zweiten Bauteils geführt ist.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil eine als Zylinderfläche ausgebildete Oberfläche aufweist, die mit einem kreisförmigen Rand als Kontaktfläche auf der Fläche des zweiten Bauteils geführt ist.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (2) eine als Kugelkalotte (4) ausgebildete Oberfläche aufweist, die in einer entsprechend ausgebildeten Wölbung geführt ist, die im zweiten Bauteil (2, 3) ausgebildet ist, und die Kugelkalotte (4) eine sie begrenzende Begrenzungslinie (9) aufweist, entlang der die Kugelkalotte (4) in der Wölbung festlegbar ist.
Baueinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie (9) am Übergang von einer einen vorgegebenen Radius aufweisenden ersten Kugelkalotte (4) zu einer zweiten Kugelkalotte (10) verläuft, die einen größeren Radius als die erste Kugelkalotte (4) aufweist.
Baueinheit nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung des zweiten Bauteils (3) als innere Oberfläche eines Kreiszylinders (5) ausgebildet ist.
Baueinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (3) mindestens zwei Teilflächen 38, 39) aufweist, von denen jede die Kugelkalotte (4) auf sich einander gegenüberliegenden Bereichen beaufschlagt.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreiszylinder (5) mindestens an einem seiner Enden (13) eine Öffnung (12) aufweist, durch die das erste Bauteil (2) mit einem sich an die Kugelkalotte (4) anschließenden Kupplungsteil (11) hindurchragt.
Baueinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (12) von einem Wulst (14) umgeben ist, der in einen vom Kreiszylinder (5) umgebenen Innenraum (6) hineinragt und mit einem Radius (16) in den Innenraum (6) einmündet, der dem Radius der ersten Kugelkalotte (4) entspricht.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Kugelkalotte (10) und dem Wulst (14) ein keilförmiger Spalte (19) ausgebildet ist.
Baueinheit nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß am Wulst (14) die zwischen den beiden Kugelkalotten (4, 10) verlaufende Begrenzungslinie (9) festklemmbar ist.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wulst (14) und der zweiten Kugelkalotte (10) ein spitzwinkliger keilförmiger Schlitz (19) ausgebildet ist, in den die erste Kugelkalotte (4) hineinziehbar ist.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreiszylinder (5) einen Radius aufweist, der dem der erstem Kugelkalotte (4) entspricht.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreiszylinder (5) schmale Teilflächen (38, 39) aufweist, auf denen die erste Kugelkalotte (4 ). geführt ist.
Baueinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (38, 39) eine Breite besitzen, die etwa einem Viertel des Umfangs der ersten Kugelkalotte (4) entspricht.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (14) eine der zweiten Kalotte (10) zugewendete Oberfläche aufweist, die am breiteren Ende des keilförmigen Schlitzes (19) einen Abstand von 0,1 bis 0,2 cm von einer ihm zugewandten Oberfläche der zweiten Kalotte (10) besitzt.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie (9) einen etwa 1 mm größeren Durchmesser als die erste Kugelkalotte (4) besitzt.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (2) als eine Aufnahme ausgebildet ist, durch die sich eine Ausrichtstange (30) zum Ausrichten einer Wirbelsäule erstreckt und das zweite Bauteil (3) als eine in einem Wirbel (31, 32, 33) einer Wirbelsäule zu verankernde Knochenschraube (22) ausgebildet ist.
Baueinheit nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme eine auf die Ausrichtstange (30) einwirkende Klemmschraube (34, 35, 36) aufweist.
Baueinheit nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtstange (30) mit ihrem der Klemmschraube (34, 35, 36) abgewandten Unterteil die erste Kugelkalotte (4) beaufschlagt.
Baueinheit nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeschraubter Klemmschraube (34, 35, 36) die über die Ausrichtstange (30) beaufschlagte erste Kugelkalotte (4) mit ihrer Begrenzungslinie (9) in der im jeweiligen Fall gewünschten Lage verklemmt ist.