DE2735358A1

DE2735358A1 - Werkzeugspannfutter zum einspannen eines werkzeugs sehr kleinen durchmessers unter verwendung eines eintreibers mit drehzahlminderer fuer chirurgische zwecke

Info

Publication number: DE2735358A1
Application number: DE19772735358
Authority: DE
Inventors: Russell K Eaton; James W Richmond
Original assignee: Stryker Corp
Current assignee: Stryker Corp
Priority date: 1976-08-12
Filing date: 1977-08-05
Publication date: 1978-02-16
Also published as: JPS5323185A; CH621697A5; US4067403A; GB1582877A

Description

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PATENTANWALT ? H DIPL. ING. G. LIEBAU ^L '

•IIKENSTKASSE 3» ■ ΤβΗΟΝ 9609« 6900 AUGSBURG 22

St 10397/B

3. Aug. 1977

Stryker Corporation
420 East Alcott Street

Kalamazoo, Michigan, USA

Werkzeugspannfutter zum Einspannen eines Werkzeugs sehr kleinen Durchmessers unter Verwendung eines Eintreibers mit Drehzahlminderer für chirurgische Zwecke

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugspannfutter zur Verwendung zusammen mit einem Eintreiber mit Drehzahlminderer für chirurgische Zwecke und insbesondere zum Einspannen eines Werkzeuges sehr kleinen Durchmessers, wie z.B. für den normalerweise zum Nageln von Knochen bei der orthopädischen Chirurgie verwendeten Draht.

Bei der orthopädischen Chirurgie werden üblicherweise Drähte bestimmter Längen in Knochen eingesetzt, um diese in einer gewünschten Stellung zu nageln und in einem bestimmten Verhältnis zueinander zu halten. Dabei muß der Draht durch die Knochen hindurchgetrieben werden. Der Eintreiber wird somit auch zum Drahtlieferer, wobei der Chirurg nur ein einziges Werkzeug bei Hand haben muß.

Falls ferner ein Werkzeug als Drahtlieferer verwendet werden soll, muß derselbe einen Draht einer zweckmäßigen Länge und zwar fest und starr halten, während das Werkzeug als Eintreiber dient, wobei er jedoch durch einfache Handhabung es dem Draht ermöglicht, während seiner Verwendung beliebig herausgezogen zu werden.

Es ist allgemein bekannt, daß bei herkömmlichen Werkzeugspannfuttern für Bohrer und ähnliche Werkzeugmaschinen die Werkzeugspannfutter für Werkstücke sehr kleinen Durchmessers bei der Gewährleistung eines zweckmäßigen Eingriffes dieser Werkzeuge Schwierigkeiten ausgesetzt sind. Bei herkömmlichen Werkzeugspannfuttern dieser Art, gewöhnlich bei Spannzangenwerkzeugspannfuttern ist normalerweise eine separate

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Handhabung, oft anhand einer Schlüssel- oder Teilvorrichtung, zum Anziehen oder Festziehen bzw. zum Lockern des dabei gehaltenen Werkzeugstückes erforderlich. Eine derartige separate Handhabung des Werkzeugspannfutters unter den üblichen chirurgischen Bedingungen ist bestenfalls äußerlich unzufriedenstellend, so daß es höchst wünschenswert ist, daß ein Werkzeugspannfutter vorgesehen wird, welches ein Werkzeug und ein Werkstück, wie z.B. einen Draht eines sehr kleinen Durchmessers wirkungsvoll festhält und gleichzeitig aber durch einfache manuelle Handhabung und ohne ein gesondertes Werkzeug ohne weiteres eingerückt bzw. ausgerückt werden kann.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Schaffung eines Werkzeugspannfutters zur Verwendung zum Einspannen eines Werkzeuges sehr kleinen Durchmessers durch Verwendung eines Eintreibers mit Drehzahlminderer für chirurgische Zwecke sowie ferner eines Spannfutters der obengenannten Art, wobei für eine gegebene Drahtdimension keine Einstellung oder Verstellung des Drahtes zum Einsatz eines Werkzeuges oder während der Funktion des Werkzeuges erforderlich ist und wobei das Werkzeug bzw. das von dem Werkzeug gehaltene Werkstück zum Zweck des Entfernens in einfacher Weise freigegeben werden kann.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner, ein Werkzeugspannfutter der obenerwähnten Art vorzusehen, welches mit Hilfe konstant wirkender elastischer oder federnder Mittel selbsttätig in Eingriff kommt, jedoch mit Hilfe einer einfachen Manipulation bzw. eines einfachen Handgriffes gelöst bzw. freigemacht werden kann.

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Das Ziel der Erfindung ist ferner die Schaffung eines Spannfutters der zuvor erwähnten Art, wobei seine Frei gabe ohne Verwendung eines gesonderten Werkzeuges erfolgen kann.

In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

Figur 1: eine teilweise weggebrochene Ansicht des

Eintreibers für das erfindungsgemäße Spann futter;

Figur 2: eine Längsschnittansicht entlang der Linie II - II gemäß Figur 1;

Figur 3 Schnittansichten entlang der Linie III ^u* ^4: III bzw. IV - IV gemäß Figur 2; und

Figur 5: das Spannfutter in einer Alternativstellung.

Figur 1 zeigt ein mit der Hand bzw. von Hand gehaltenes chirurgisches Instrument 10 mit einer Handstückanordnung 11, an welcher eine Spannfutteranordnung 12 befestigt ist.

Die Handstückanordnung 11 hat ein Handstück 13, welches primär durch einen Gehäuseteil 14 mit einem geraden röhrenförmigen Griffteil 16 einer wesentlichen Länge und einem kurzen röhrenförmigen Nasenteil 17 gebildet ist, der mit dem Vorwärtsende des Griffteiles oder Handgriffteiles einstückig ausgebildet ist.

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Ein patronenartiger Motor 26 einer beliebigen herkömmlichen Bauart ist innerhalb des Griffabschnittes 16 bewegbar angeordnet, wobei er ggf. mit einem patronenartigen Drehzahlminderer 27 in Reihe geschaltet ist, der wiederum ebenso innerhalb des Griffteiles 16 bewegbar angeordnet ist. Diese Patronen oder Gehäuse 26 bzw. 27 weisen äußere hülsenartige Gehäuse 28 bzw. 29 auf, so daß die einzelnen Patronen jeweils in das rückwärtige Ende des Griffteiles 16 gleitbar eingesetzt bzw. daraus entfernt werden können. Sowohl die Motor- und die Drehzahlmindererpatronen sind vollkommen selbsthaltend, so daß jede als eine einzelne Baueinheit behandelt bzw. gehandhabt werden kann. Die Motorpatrone 26 enthält einen zweckmäßigen Motor, vorzugsweise einen herkömmlichen Druckluftmotor oder einen pneumatischen Motor, um somit die gewünschte Drehzahl des chirurgischen Instrumentes zu ermöglichen. Die spezifische Form des innerhalb der Patrone 27 vorgesehenen Drehzanlminderers kann ebenso jene eines herkömmlichen, beispielsweise eines getriebeartigen Drehzahlminderers sein, um somit das gewünschte Drehzahlverhältnis zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsende derselben zu erhalten.

Das Vorwärtsende der Drehzahlmindererpatrone 27 kann sich gegen eine Schulter 32 abstützen, welche mit dem Griffteil 16 einstückig ausgebildet ist, um die innerste Stellung der Patrone zu bestimmen. Eine Abstandshalterhülse 31 ist innerhalb des Griffteiles 16 gleitbar aufgenommen und zwischen dem Gehäuse der Patronen 26 bzw. 27 zum Halten derselben in dem gewünschten in Axialabstand voneinander vorliegenden Verhältnis angeordnet. Das rückwärtige Ende der

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Motorpatrone stützt sich wiederum gegen eine innere kreisringförmige Schulter 33 ab, welche auf der Adapterhülse 26 gebildet ist, wodurch die Patronen 26 bzw. 27 innerhalb eines Gehäuses 14 ortsfest untergebracht sind.

Zum Zuführen von Druckmittel, nämlich Luft (angenommen, daß es sich bei dem Motor um einen Druckluftmotor handelt) zur Motorpatrone 26 ist ein Einlaßrohr oder Luftaufnahmerohr 34 vorgesehen, welche innerhalb der Adapterhülse 21 beispielsweise mit Hilfe einer Gewindeverbindung 36 dazwischen konzentrisch und feststehend angeordnet. Das Innenende des Druckluftaufnahmerohres 34 befindet sich im Lagereingriff mit dem benachbarten rückwärtigen Ende der Motorpatrone 26, so daß der Druckluftzuführkanal durch das Rohr 34 somit in kontinuierlicher Verbindung mit dem Einlaßkanal 38 in der Motorpatrone 26 steht. Um den Auslaß der Luft aus dem Motor zu ermöglichen ist eine Vielzahl kleiner Auslaßkanäle oder Auslaßleitungen 39 in der Adapterhülse 21 vorgesehen, welche durch das rückwärtige Ende derselben axial münden, so daß die Luft dabei in eine Leitung und durch diese Leitung hindurch entweicht, welche das Einlaßrohr 34 umgibt. Die Adapterhülse 21 und das Einlaßrohr 34 sind herkömmlicherweise mit einer (nicht gezeigten) länglichen flexiblen Rohrleitung verbunden, welche konzentrische innere und äußere biegsame Rohre oder Schläuche enthält, so daß die unter Druck stehende Zufuhrluft durch das innere Rohr bzw. den inneren Schlauch zugeführt und die Ar.slaßluft durch den äußeren Schlauch beseitigt werden kann.

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Die Patronenmotoreinheit 26 hat eine Ausgangswelle oder Abtriebwelle 41, die sichvon dieser erstreckt und mit einem zylindrischen Kupplungsteil 42 versehen ist, welcher innerhalb derselben aufgenommen und mit dem rückwärtigen Ende der Eingangswelle oder Antriebswelle 44 der Drehzahlminderereinheit 27 gekoppelt werden kann. Dieses Koppeln kann in einer beliebigen herkömmlichen Art erfolgen, wie z.B. durch die bei 43 bzw. 46 angedeuteten Anordnung aus einem Antriebszapfen und einem Schlitz.

Die Drehzahlminderereinheit 27 hat eine Abtriebswelle 47, welche mit der Antriebswelle 44 koaxial ausgerichtet ist und einen Kragenteil 67 trägt, der nachfolgend erörtert wird. Eine Hülse 54 wird in dem Nasenteil 17 durch die Stellschraube 56 gehalten und stützt die Lager 52 und 53 koaxial mit der Welle 47 ab.

Durch die Mittelöffnung 61 der Hülse 54 erstreckt eine Welle 62, welche durch die Lager 52 bzw. 53 gestützt ist. Das Innenende dieser Welle hat einen Vorsprung 63, der hier einen verringerten Durchmesser hat und durch eine Hülse 64 umgeben ist. Die Hülse 64 wird in bezug auf den Vorsprung 63 mit Hilfe einer herkömmlichen Einrichtung, wie z.B. einer Stellschraube 66 in Stellung und darüber hinaus zwischen dem Ende des Lagers 52 und des Ausgangskragens 67 gehalten. Dieser Kragen67 ist angeordnet, um die Hülse 63 in einer beliebigen herkömmlichen Art Anzutreiben, wie z.B. durch einen geschlitzten Teil des Kragen· zur Aufnahme eines vorspringenden Teiles der Hüls·,

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wobei der Ausgang des Drehzahlminderers 27 durch die Hülse 64 zur Bewirkung der Drehung der Welle 62 verbunden ist.

Das vordere bzw. hintere Ende der Welle 62 gemäß der Figur 2 ist mit einer wesentlichen Schulter 68 versehen, welche sich gegen das Lager 53 zur Begrenzung der Bewegung der Wellen nach links gemäß Figur 2 abstützt. Am Vorderende der Welle ist eine öffnung 69 vorgesehen, welche eine kegelstumpfartige Form hat und
in Richtung auf das Ende der Welle und durch das Ende dieser Welle hindurch nach vorne divergiert. Die Aussenoberflache des rechten Enden der Welle ist bei 71 mit einem Gewinde zur Aufnahme des Innengewindes 72
eines Kappenteiles 73 vorgesehen. Dieser Kappenteil
hat eine Innenöffnung 74 reduzierten Durchmessers neben dem rechten Ende desselben zum Bilden einer Führungsöffnung 76.

Innerhalb der Innenöffnung 74 wird der Werkzeugträger 77 aufgenommen. Derselbe hat einen vorspringenden
Teil 78 mit einem zweckmäßigen Durchmesser zum rei bungslosen Gleiten durch die Führungsöffnung 76 hindurch sowie einenvergrößerten sich verjüngenden Kopf 79, deren Verjüngung der Verjüngung der Innenöffnung 69 entspricht. Eine Feder 81 erstreckt sich zwischen einem Sitz 82 in dem Kappenteil 73 und einem Sitz 84 am Vorderende des Kopfes 79. Die Feder 81 erzeugt somit eine Konstantkraft zum Treiben des Werkzeugträgers 77 nach links in Richtung auf die Oberfläche 69, wobei ggf. eine Einrichtung, wie z.B. die kreisringförmige Vertiefung 86 am Ende des Teiles 78 zur Erleichterung des manuellen Greifens desselben zum

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Abziehen desselben nach rechts gegen die Kraft der besagten Feder vorgesehen sein kann.

Zurückkehrend nun zur Figur 3 zeigt diese Figur, daß in dem Kopf 79 eine Gruppe von drei Schlitzen 86, 87, 88 vorgesehen ist, wobei dieselben in Mittelebenen angeordnet sind, welche vorzugsweise gleiche Winkel mit Bezug zueinander bilden. Die Schlitzes 86 und 87 dienen zur Aufnahme von Kugeln 91 und 92, wobei sie normalerweise eine etwas größere Breite oder Weite als der Schlitz 88 haben. Der Schlitz 88 dient zur Aufnahme einer verhältnismäßig schmalen Scheibe 93 mit einem abgerundeten Perimeter 94, wobei er mit Naben 96 bzw. 97 zum Halten der Scheibe in richtiger fluchtenden Ausrichtung mit den Seiten des Schlitzes 88 versehen ist. Die Scheibe hat denselben Durchmesser wie die Kugeln, wobei jedoch ihr abgerundeter Perimeter in einem kleineren Radius als wie bei den besagten Kugeln abgerundet ist. Die besagten Naben können selbstverständlich ggf. entfallen, wobei der Schlitz 88 auf eine Weite oder Breite geschmälert werden kann, und zwar nur um einftn Spielabstand, der größer als die Stärke oder Dicke der Scheibe 93 ist, während jedoch der etwas weitere oder breitere Schlitz, wie gezeigt angesichts der Schwierigkeit bei der Herstellung eines schmäleren Schlitzes bei den in Betracht kommenden geringen Dimensionen bevorzugt ist.

Sämtliche drei Schlitze haben nur eine axiale Länge, welche auereicht, um die Kugeln 91 und 92 und die Scheibe 93 aufzunehmen und deren Drehung xu ermöglichen, wobei die Länge des Schlitzes 88 in Figur 2 gezeigt und jene der Schlitze 86 und 87 für die Kugel

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im allgemeinen ähnlich ist. Mittig innerhalb des Werkzeugträgers 77 und der Welle 62 sind koaxiale öffnungen 98 und 99 zur Aufnahme des Drahtes oder eines anderen Werkzeuges vorgesehen, wie durch die gestrichelte Linie W gezeigt. Die Bemessung der Kugeln 91 und 92 sowie der Scheibe 93, wie am besten aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, ist derart, daß dann, wenn der Werkzeugträger 77 durch die Feder 81 nach links gedrückt wird, die besagte Scheibe und die Kugel sich gegen die Oberfläche 69 abstützen und somit in satte Einlage mit dem Draht W gebracht werden, wobei jedoch bei der Bewegung des Werkzeugträgers 77 nach vorne, d.h. nach rechts gemäß Figur 2, die Scheibe und Kugeln freigegeben sowie auch gleichzeitig das Werkzeug gelöst wird.

Der Motor 26 und der Drehzahlminderer 27 zusammen mit den Teilen, die unmittelbar jeweils mit jedem betreffenden Teil in Verbindung stehen, sind oben bereits als herkömmlich bezeichnet worden. Es reicht aus, zu sagen, daß sofern die vorliegende Erfindung betroffen ist, der Ausgangskragen 67 durch eine beliebige zweckmäßige Einrichtung veranlaßt wird, sich mit einer vorbestimmten Drehzahl mit Hilfe eines beliebigen herkömmlichen Mittels zu drehen. Der Kragen wirkt dann durch die Hülse und die Stellschraube 66 zum Antreiben der Welle 62. Während der Werkzeugträger 77 durch die Feder 81 nach links getrieben wird, um die Pestklemmteile, nämlich die Scheibe 93 und Kugeln 91 und 92 mit dem Werkzeug festzuklemmen und insbesondere hier näher mit dem Draht W, wirkt die Drehung der Welle 62 durch die Scheibe und die Kugel zum Bewirken der Drehung sowohl des Werkzeugträgers 77

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als auch des Werkzeuges, und zwar wie gewünscht. Wenn das Werkzeug ein Draht ist, kann derselbe in an sich bekannter Weise verwendet werden.

Wenn das Loch in den Knochen eingebohrt worden ist, wird der Draht zum Erhalt einer gewünschten oder zweckmäßigen Länge in bezug auf den Knochen abgeschnitten, worauf das Instrument beseitigt wird. Dann muß nur der Werkzeugträger 77 beispielsweise durch die Nut 66 ergriffen und dann (nach rechts in bezug auf Figur 2) nach vorne gezogen werden, um somit den Eingriff des Drahtes seitens der Festklemmteile freizugeben und denselben mit der gewünschten Distanz für seine nachfolgende Handhabung nach außen zu ziehen, worauf der Werkzeugträger 77 losgemacht wird* Derselbe wird auf die Feder 81 ansprechen, um die Festklemmteile wiederum zum Greifeingriff zwischen der Oberfläche 69 und dem Draht zu bewegen, so daß das Instrument für die nächste Verwendung desselben bereitsteht.

Falls ein Draht herausgezogen und ausgewechselt werden soll oder falls ein im wesentlichen verbrauchter oder verwendeter Draht ersetzt werden soll, wird derselbe Vorgang durchgeführt, indem nämlich der Werkzeugträger 77 nach vorne von Hand gezogen wird, um den Draht dann in der Vorrichtung freizugeben und um einen neuen Draht in Stellung einzusetzen.

Falls kein Draht in Stellung gebracht worden ist, so ist aufgrund von Figur 3 ersichtlich, daß die Scheibe und die Kugeln lediglich in Eingriff miteinander stehen.

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so daß keine unrichtige Verschiebung der Teile erfolgt.

Ein typischer Durchmesser für das Werkzeug, bei der dargestellten Ausführungsform ist etwa(1/16 inch) 0,16 cm oder weniger.

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Claims

Patentansprüche

Chirurgisches Instrument zum drehbaren Eintreiben eines stabartigen Werkzeuges, wie z.B. eines Drahtes, mit einem von Hand ergreifbaren hohlen Gehäuse, einer Welle, welche innerhalb des Gehäuses drehbar gelagert ist, wobei die Welle einen Teil aufweist, der neben dem Vorderende des Gehäuses angeordnet ist und sich von dem Vorderende des Gehäuses axial nach außen erstreckt und wobei der Wellenteil eine axial länglich ausgebildete Innenöffnung hat, die darin gebildet ist und sich durch das Vorderende desselben divergierend erstreckt und die öffnung durch eine kegelstumpfartige Oberfläche begrenzt ist, die in bezug auf die Achse der Welle in einem kleinen Winkel angeordnet ist, einem Werkzeugträger, der in bezug auf die Innenöffnung koaxial angeordnet und teilweise in diese Innenöffnung teleskopenartig eingeschoben ist, wobei der Werkzeugträger eine Mittelöffnung hat, die sich durch denselben in im wesentlichen koaxialer Fluchtung mit der Welle axial erstreckt» wobei der Werkzeugträger auch drei Schlitze hat, die sich durch denselben hindurch von der Mittelöffnung zur äußeren AuBenumfangsoberfläche des Werkzeugträgers radial erstrecken und wobei die drei Schlitze auBenumfangsmäBig in Abstand voneinander und mit ihren radialen Mittelachsen innerhalb im wesentlichen einer einzelnen Ebene angeordnet

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sind, die sich zu der Wellenachse senkrecht erstreckt und mit drei Festklenunteilen, die innerhalb der Schlitze und neben der konischen Oberfläche angeordnet sind, um auf die Axialbewegung des Werkzeugträgers entlang der konischen Oberfläche und in bezug auf die konische Oberfläche anzusprechen und um eine Bewegung der Festklemmteile radial zunWerkzeugträger zu bewirken, wobei die Festklemmteile zumindest teilweise in die Mittelöffnung in zumindest einer Axialstellung des Werkzeugträgers zum Zwecke des Festklemmeingriffes mit einem darin angeordneten stabförmigen Werkzeug eintreten oder eingreifen, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß zwei der Festklemmteile identische Kugeln (91, 92) aufweisen oder bilden und das dritte Festklemmglied eine Scheibe (93) aufweist oder ist, welche relativ zu ihrem entsprechenden Schlitz (88) derart in Beziehung steht, daß die Achse der Scheibe (93) von der Achse des Werkzeugträgers (77) in Abstand, jedoch im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Werkzeugträgers (77) liegt, wobei die Scheibe (93) und die Kugeln (91, 92) sämtlich denselben Durchmesser aufweisen und die Scheibe (93) eine Kreisaußenumfangsoberflache (94) hat, welche mit dem Werkzeug in Eingriff kommen kann, die eine abgerundete konvexe Form in der Axialrichtung der Scheibe aufweist, wobei nach der oder bei der rückwärtigen Axialbewegung des Werkzeugträgers (77) in die besagte Innenöffnung (69) die Festklemmglieder (91, 92, 93), mit einem Werkzeug in Eingriff kommen, welche

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innerhalb des Werkzeugträgers (77) vorgesehen ist.
2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hüleenartiger Kappenteil (73) vorgesehen ist, der zur Drehung mit dem WeIlenteil (77) angeordnet ist und sich von dem Wellenteil axial nach vorne erstreckt und ein hohles Innere (74) hat, das mit der Innenöffnung (69) in Verbindung steht, wobei der Werkzeugträger (77) einen vergrößerten Teil (79) hat, der innerhalb der Innenöffnung (69) und des hohlen Inneren des Kappenteiles bewegbar angeordnet ist und wobei der vergrößerte Teil zur Zusammenarbeit mit der konischen Oberfläche angeordnet und die besagtenRadialschlitze aufweist, die darin gebildet sind und der Kappenteil eine Vorderwand hat, die von dem vergrösserten Teil des Werkzeugträgers axial in Abstand angeordnet und mit einer kleinen Führungsöffnung (76) versehen ist, die sich durch denselben in koaxialer Fluchtung mit der Welle erstreckt, wobei der Werkzeugträger einen länglichen Wellenteil (78) mit verringertem Durchmesser aufweist, der an dem vergrößerten Teil befestigt ist und sich von diesem vergrößerten Teil koaxial nach vorne erstreckt und wobei der besagte Wellenteil sich durch die Führungsöffnung hindurch gleitbar axial erstreckt und die Mittelöffnung (98) in dem Werkzeugträger ausgebildet ist und sich sowohl durch den vergrößerten Teil als auch durch den vergrößerten Wellenteil erstreckt, während eine Federein-

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richtung (81) zwischen dem Kappenteil und dem Werkzeugträger zusammenarbeitet, um den Werkzeugträger in die Innenöffnung axial nach innen und federnd einzutreiben, um die besagten Festklemmteile in einer Stellung zum Eingriff mit einem Werkzeug normalerweise zu halten.
3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die abgerundete konvexe Form der Außenumfangsoberflache (94) auf der Scheibe (93) durch einen Radius gebildet ist, der wesentlich oder im wesentlichen kleiner als der Radius der Kugeln (91, 92) ist.

Der Patentanwalt

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