DE29708720U1

DE29708720U1 - Chirurgiemotor

Info

Publication number: DE29708720U1
Application number: DE29708720U
Authority: DE
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2007-05-17

Description

CHIRURGIEMOTOR

Die Erfindung betrifft einen Chirurgiemotor mit einem lösbaren Anschluß für eine zu einem chirurgischen Werkzeug führende Antriebswelle und mit einer Steuerung für den Betrieb des Motors.

Chirurgiemotoren werden verbreitet eingesetzt, um chirurgische Werkzeuge anzutreiben, beispielsweise Fräser, Bohrmaschinen, Sägen etc. Es ist dabei üblich, die Antriebsleistung von einem stationären Motor über eine Antriebswelle an das Werkzeug zu übertragen, diese Welle ist häufig als Biegewelle ausgebildet, so daß der das Werkzeug betätigende Chirurg durch diese Antriebswelle weitgehend unbehindert arbeiten kann.

Diese Chirurgiemotoren werden mit unterschiedlichen Werkzeugen eingesetzt, das heißt an diese Chirurgiemotoren können über zum Werkzeug gehörige Antriebswellen unterschiedliche Werkzeug-Antriebswellen-Einheiten angeschlossen werden. Zu diesem Zweck sind die Anschlüsse der Antriebswellen am Motor lösbar ausgebildet.

Entsprechend den jeweils angeschlossenen Werkzeugen müssen die Motoren mit unterschiedlichen Betriebsparametern betrieben werden, beispielsweise darf bei be-

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stimmten Werkzeugen eine maximale Drehzahl nicht überschritten werden, bei anderen Werkzeugen ist es notwendig, eine Umschaltung der Drehrichtung des Motors zu verhindern, da das Werkzeug nur in einer Drehrichtung betrieben werden kann etc. Es ist bekannt, diese Änderung der Betriebsparameter in Abhängigkeit von dem jeweils angeschlossenen Werkzeug durch von Hand betätigbare Schaltelemente am Chirurgiemotor vorzunehmen. Dies ist jedoch umständlich und birgt außerdem die Gefahr in sich, daß bei der Wahl der Betriebsparameter Bedienungsfehler auftreten.

Es ist bei chirurgischen Instrumenten, beispielsweise bei Dentalwerkzeugen, auch bekannt, Werkzeuge mit aktiven elektrischen Schaltelementen zu versehen und diese Schaltelemente beim Anschluß der Werkzeuge an einen Elektromotor über entsprechende elektrische Verbindungen mit der Steuerung des Motors zu verbinden, so daß auf diese Weise die für jedes Werkzeug verschiedenen elektrischen Bauelemente erkannt und zur Steuerung der Betriebsparameter des Motors verwendet werden können. Dies ist jedoch eine sehr aufwendige Methode, denn alle Werkzeuge müssen mit entsprechenden elektrischen Bauelementen ausgerüstet werden, außerdem müssen zusätzlich zu der mechanischen Verbindung im Anschluß elektrische Verbindungen vorgesehen werden, die den Aufbau komplizieren und erneut eine Fehlerquelle bilden können.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Chirurgiemotor der gattungsgemäßen Art in einfachster Weise so auszugestalten, daß beim Anschluß unterschiedlicher Antriebswellen unterschiedliche Betriebsparameter des Motors ausgewählt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Chirurgiemotor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Anschluß ein Magnet und in dessen Magnetfeld ein Magnetsensor angeordnet sind, daß die Antriebswelle im angeschlossenen Zustand derart im Bereich des Magneten und/oder des Magnetsensors angeordnet ist, daß das Material der Antriebswelle die Größe des Magnetfeldes am Magnetsensor beeinflussen kann, und daß der Magnetsensor der Größe des gemessenen Magnetfeldes entsprechende Signale der Steuerung zuführt, die die Betriebsparameter des Motors in Abhängigkeit von diesen Signalen einstellt.

Allein das Material der Antriebswelle beeinflußt also die Betriebsparameter des Motors dadurch, daß dieses Material der Antriebswelle die Größe des Magnetfeldes am Ort des Magnetsensors beeinflußt. Beispielsweise kann das Material der Antriebswelle Eisen sein, so daß ein magnetischer Rückschluß zwischen Magnet und Magnetsensor ausgebildet wird, in einem anderen Fall könnte dieses Material Kunststoff sein, welcher das Magnetfeld unbeeinflußt läßt. Der Magnet und der Magnetsensor bilden somit eine Vorrichtung zur Erkennung der magnetischen Eigenschaften des Materials der Antriebswelle und

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können entsprechend den erkannten magnetischen Eigenschaften die Betriebsparameter des Motors automatisch wählen, ohne daß dazu die Antriebswelle in irgendeiner Weise verändert werden muß, insbesondere ist es nicht notwendig, spezielle elektrische Bauelemente und elektrische Verbindungen zwischen Antriebswelle und Motor vorzusehen.

Grundsätzlich kann als Magnetsensor jedes magnetfeldempfindliche Bauelement verwendet werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnetsensor eine Hall-Sonde.

Die Beeinflussung des Magnetfelds kann beispielsweise darin bestehen, daß die Verteilung des Magnetfelds im Bereich des Magnetsensors geändert wird. Beispielsweise kann das magnetische Material einer Antriebswelle die Feldlinien des Magnetfelds so verschieben, daß sie einen Magnetsensor durchsetzen, der sich ohne den Einschub einer magnetischen Antriebswelle in einem Gebiet ohne Magnetfeld oder mit nur schwachem Magnetfeld befindet. Der Magnetfeldsensor kann dabei räumlich dicht am Permanentmagneten angeordnet sein, sofern durch die Geometrie des magnetischen Teils der Antriebswelle sichergestellt ist, daß eine solche Änderung des Magnetfelds am Ort des Magnetfeldsensors erreicht werden kann.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn das Material der angeschlossenen Antriebs-

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welle eine magnetische Brücke zwischen Magnet und Magnetsensor ausbildet, welche das Magnetfeld mehr oder weniger konzentriert und damit die Größe des Magnetfeldes am Ort des Magnetsensors verändert.

Dabei kann auch vorgesehen werden, daß Magnet und Magnetsensor durch ein magnetisches Rückschlußelement miteinander verbunden sind, vorzugsweise befindet sich dieses magnetische Rückschlußelement auf der Seite von Magnet und Magnetsensor, die dem Material der Antriebswelle gegenüberliegt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das das Magnetfeld beeinflussende Material der Antriebswelle durch eine auf den Anschluß aufsteckbare Aufsteckhülse am Ende der Antriebswelle gebildet wird. Es ist dann nicht notwendig, was grundsätzlich auch möglich wäre, spezielles, das Magnetfeld beeinflussendes Material an der Antriebswelle zusätzlich anzuordnen, sondern es können die ohnehin notwendigen Teile der Antriebswelle als Signalgeber verwendet werden, indem das Material der Aufsteckhülse bei verschiedenen Antriebswellen unterschiedlich ist.

Insbesondere können der Magnet und der Magnetsensor unmittelbar neben der Außenwand der Aufsteckhülse der angeschlossenen Antriebswelle im Abstand zueinander angeordnet sein. Eine solche Anordnung ermöglicht es auch, Magnet und Magnetsensor nachträglich an bereits vorhandenen Motoren anzuordnen, die damit nachträglich mit

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einer entsprechenden Antriebswellenerkennung ausgerüstet werden können.

Es ist günstig, wenn sich der Magnet, der Magnetsensor und gegebenenfalls das magnetische Rückschlußelement in einer abgeschlossenen Kammer befinden. Diese erstreckt sich vorzugsweise konzentrisch zur Kammer über einen Teilumfangsbereich des Anschlusses und läßt zwischen sich und dem Anschluß einen Einführschlitz für die Aufsteckhülse frei.

Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1

eine Querschnittsansicht im Bereich des Anschlusses eines Chirurgiemotores mit angeschlossener Antriebswelle;

Figur 2 : eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in Figur 1 und

Figur 3 : eine Teilansicht des Anschlußbereiches ähnlich Figur 2 beim Anschluß einer Antriebswelle mit nichtmagnetischem Material.

In einem Gehäuse 1 befindet sich ein Elektromotor 2, der lediglich in Figur 2 schematisch dargestellt ist. Die Betriebsparameter dieses Elektromotors, also seine

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Drehzahl, seine Drehrichtung sowie die Betriebszeiten werden durch eine Steuerung 3 beeinflußt, die in der Darstellung der Figur 2 ebenfalls nur schematisch dargestellt ist und die über eine Verbindungsleitung 4 mit dem Elektromotor 2 verbunden ist.

An der Außenseite des Gehäuses 1 befindet sich ein Anschluß 5 für eine Biegewelle 6, die in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise zu einem Werkzeug führt, beispielsweise einer Säge, einem Bohrer, einem Fräser etc. Die Biegewelle 6 ist mit einer Aufsteckhülse 7 an ihrem dem Gehäuse 1 zugewandten Ende auf einen zylindrischen Sockel 8 des Anschlusses 5 aufgesteckt und in dieser Form durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel dauerhaft, jedoch lösbar gehalten. Diese Mittel können beispielsweise ein Rastgesperre oder ein Bajonettanschluß sein.

Im angeschlossenen Zustand überträgt die Biegewelle 6 die Drehbewegung des Elektromotors 2 auf das an die Biegewelle angeschlossene Werkzeug, dies ist in Figur durch die gestrichelte Linie 9 angedeutet.

Unterhalb des Sockels 8 erstreckt sich über einen Teilbereich des Umfanges des Sockels 8 eine geschlossene Kammer 10, die der Kontur des Sockels 8 konzentrisch folgt und die zwischen sich und dem Sockel 8 einen kreisbogenförmigen Schlitz 11 freiläßt, dessen Breite so gewählt ist, daß die Aufsteckhülse 7 im aufgesteckten Zustand in diesen Schlitz 11 eintaucht.

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Im Inneren der Kammer 10 befindet sich an einem Ende derselben ein Permanentmagnet 12, am anderen Ende eine Hall-Sonde 13. Zwischen Permanentmagnet 12 und Hall-Sonde 13 erstreckt sich an deren dem Sockel 8 abgewandten Seite ein bogenförmiges magnetisches Rückschlußelement 14, das beispielsweise aus weichmagnetischem Material, wie Eisen oder Nickel, bestehen kann. Die Hall-Sonde 13 ist über eine Leitung 15 mit der Steuerung 3 verbunden.

Der Permanentmagnet 12 erzeugt am Ort der Hall-Sonde ein Magnetfeld, wobei die Größe des Magnetfeldes durch das magnetische Rückschlußelement 14 beeinflußt wird. Eine weitere Beeinflussung der Größe dieses Magnetfeldes am Ort der Hall-Sonde ergibt sich durch das in den Schlitz 11 eingeführte Material der Aufsteckhülse 7. Wenn dieses Material magnetische Eigenschaften aufweist, wie dies beispielsweise bei Eisen der Fall ist, ergibt sich durch das Einführen der Aufsteckhülse 7 in den Schlitz 11 eine Änderung der Größe des Magnetfeldes am Ort der Hall-Sonde 13, wenn dagegen das Material der Aufsteckhülse 7 keine magnetischen Eigenschaften hat, also beispielsweise aus Kunststoff besteht, wie es im Ausführungsbeispiel der Figur 3 dargestellt ist, dann beeinflußt das Einschieben der Aufsteckhülse 7 in den Schlitz 11 das Magnetfeld am Ort der Hall-Sonde nicht.

Die Hall-Sonde erzeugt elektrische Signale, deren Größe von der Größe des Magnetfeldes am Ort der Hall-Sonde abhängig ist, und diese Signale werden über die Leitung

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15 der Steuerung 3 zugeführt. Diese Signale hängen vom Material der Aufsteckhülse 7 ab und ändern sich mit den magnetischen Eigenschaften dieses Materials, so daß beim Anschluß verschiedener Biegewellen 6, die Aufsteckhülsen 7 aus unterschiedliche magnetisch wirkbarem Material tragen, diese unterschiedlichen Biegewellen 6 von der Steuerung erkannt werden können. In Abhängigkeit von dieser Erkennung werden dann die Betriebsparameter des Elektromotors 2 gewählt. Dazu sind keinerlei Veränderungen an der Biegewelle 6 notwendig, es genügt, die Aufsteckhülsen verschiedener Biegewellen je nach den gewünschten Betriebsparametern aus magnetisch unterschiedlich wirksamem Material herzustellen. Da diese Aufsteckhülsen zur Herstellung der Verbindung ohnehin notwendig sind, ergibt sich dadurch praktisch kein zusätzlicher Bauaufwand, außerdem besteht keine Gefahr einer Fehlfunktion durch Beschädigungen.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Chirurgiemotor mit einem lösbaren Anschluß für eine zu einem chirurgischen Werkzeug führende Antriebswelle und mit einer Steuerung für den Betrieb des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschluß (5) ein Magnet (12) und in dessen Magnetfeld ein Magnetsensor (13) angeordnet sind, daß die Antriebswelle (6) im angeschlossenen Zustand derart im Bereich des Magneten (12) und/ oder des Magnetsensors (13) angeordnet ist, daß das Material (7) der Antriebswelle (6) die Größe des Magnetfeldes am Magnetsensor (13) beeinflussen kann, und daß der Magnetsensor (13) der Größe des gemessenen Magnetfeldes entsprechende Signale der Steuerung (3) zuführt, die die Betriebsparameter des Motors (2) in Abhängigkeit von diesen Signalen einstellt.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetsensor (13) eine Hall-Sonde ist.

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3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (7) der angeschlossenen Antriebswelle (6) eine magnetische Brücke zwischen Magnet (12) und Magnetsensor (13) ausbildet.

4. Motor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (12) und der Magnetsensor (13) durch ein magnetisches Rückschlußelement (14) miteinander verbunden sind.

Motor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das das Magnetfeld beeinflussende Material der Antriebswelle (6) durch eine auf den Anschluß (5) aufsteckbare Aufsteckhülse (7) am Ende der Antriebswelle (6) gebildet wird.

6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Magnet (12) und Magnetsensor (13) unmittelbar neben der Außenwand der Aufsteckhülse (7) der angeschlossenen Antriebswelle (6) im Abstand zueinander angeordnet sind.

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7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Magnet (12 ), der Magnetsensor (13) und gegebenenfalls das magnetische Rückschlußelement (14) in einer abgeschlossenen Kammer (10) befinden.

8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die abgeschlossene Kammer (10) konzentrisch zum Anschluß (5) über einen Teilanschlußbereichs des Anschlusses (5) erstreckt und zwischen sich und dem Anschluß (5) einen Einführschlitz (11) für die Aufsteckhülse (7) freiläßt.