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Verfahren und Vorrichtung zum Querteilen eines
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langgestreckten Knochens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Querteilen eines langgestreckten Knochens in scheibenförmige Knochenstücke, beispielsweise
Markknochen, und erstreckt sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Um Röhrenknochen als Markknochen anzubieten, werden die von Natur
langgestreckten, im übrigen aber mehr oder weniger unregelmäßig geformten Knochen
in Knochenstücke von etwa 2 bis 3 cm Breite zerteilt. Hierzu dienen Knochensägen,
die als Kreis- oder Bandsägen ausgebildet sind.
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Der zu zerteilende Knochen wird während des Sägens von Hand gehalten
oder in einer Einspannvorrichtung fixiert.
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Nach jedem Sägeschnitt ist eine der Knochenstückgröße angepaßte Koaxialverschiebung
erforderlich. Wird der Knochen von Hand gehalten, ist diese Positionsveränderung
verhältnismäßig einfach durchzuführen, -aber mit einer erhöhten Verletzungsgefahr
verbunden-, da der Antrieb der Säge unterdessen nicht unterbrochen wird. Die Handhabung
erfordert überhaupt große Aufmerksamkeit und ein gewisses geschick, damit insbesondere
ein mehr und mehr verkürzter Knochen mit fettglatter Oberfläche während des Sägeschnittes
sicher fixiert bleibt und nicht entgleitet.
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Die Unfallhäufigkeit bei dieser Tätigkeit spricht für sich.
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Unter Verwendung von Einspanneinrichtungen läßt sich die Unfallgefahr
zwar mindern, aber nicht ausschließen. Die bekannten Einspannvorrichtungen haben
zudem den Nachteil, daß der Knochen nach jedem Sägeschnitt ausgespannt und für den
nachfolgenden Sägeschnitt erneut eingespannt werden muß. Dieser Umspannvorgang erfolgt
gleichfalls in der Regel bei laufender Säge und stellt daher eine nicht zu unterschätzende
Gefahrenquelle dar. Abgesehen davon ist diese Arbeitsweise verhältnismäßig zeitaufwendig,
so daß in der Praxis häufig die vorhandenen Einspannvorrichtungen nicht benutzt
werden und statt dessen der Knochen auch während des Sägevorgangs von Hand gehalten
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Querschneiden
eines langgestreckten Knochens vorzuschlagen, mit dem eine Verletzungsgefahr bei
der Durchführung des Verfahrens ausgeschlossen werden kann und dessen Sicherheit
dennoch die Zerteilungsleistung nicht beeinträchtigt, Ausgehend von einem Verfahren
zum Querteilen eines langgestreckten Knochens in scheibenförmige Knochenstücke,
beispielsweise Markknochen, wobei der Knochen zunächst radial eingespannt und vom
so fixierten Knochen ein über den Einspannbereich vorstehendes Knochenstück abgetrennt
wird, soll zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß so verfahren werden,
daß der Knochen im mittleren Bereich über etwa eine Knochenstückbreite eingespannt
wird, worauf gleichzeitig, von beiden Endbereichen des Knochens ausgehend, Knochenstücke
paarweise abgetrennt
werden, bis der Knochen auf die eingespannte
Knochenstückbreite verkürzt ist.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Knochen nur einmal eingespannt,
so daß sich für einen Knochen wiederholende zeitaufwendige Ein- und Ausspannvorgänge
erübrigen.
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Da erfindungsgemäß. yon beiden Endbereichen des Knochens ausgehend
jeweils ein Knochenstückpaar abgetrennt wird, ergibt sich eineWgegenüber bekannten
Verfahren-doppelte Zerteilungsleistung. Die beidseitig gleichzeitige Abtrennung
begünstigt darüber hinaus die mittige Einspannung insofern, als die an beiden Endbereichen
auftretenden Sägekräfte weitgehend gegeneinander aufgehoben werden. Die - wenn auch
nur in etwa - erfüllte Querschnittssymmetrie des Knochens zu beiden Seiten seiner
Einspannstelle führt zu einem beiderseits nahezu gleichzeitig beginnenden und endenden
Sägevorgang, was sich gleichfalls positiv auf die Einspannbelastung auswirkt.
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Abgesehen davon können die Einspannkräfte so groß gewählt werden,
daß selbst bei einseitig einsetzenden Sägeschnitten aufgrund einer nicht exakt mittigen
Einspannung des Knochens oder aufgrund extremer Unregelmäßigkeiten dieser gleichwohl
sicher fixiert bleibt.
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Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist eine von einem Schwenkarm getragene Einspannzange auf, die in einer
senkrechten Ebene zu einer Achse bewegbar ist, mit der zu
beiden
Seiten der Einspannzange je eine Welle eines in einem Schlitten geführten Motors
eines Kreissägeblattes fluchtet, wobei der Abstand der Kreissägeblätter zueinander
durch eine Verschiebung der Schlitten in einstellbaren Stufen veränderbar ist, Das
erfindungsgemäße Verfahren läßt sich selbstverständlich auch mit einer Vorrichtung
durchführen, die anstelle von Kreissägeblättern beispielsweise Bandsägen oder dergleichen
verwendet, die über entsprechend ausgebildete Schlitten gleichfalls in einstellbaren
Stufen verschiebbar sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit an sich bekannten Mitteln
so steuern, daß die Einspannzange mit Hilfe des Schwenkarmes den zu zerteilenden
Knochen so weit durch den Wirkungsbereich der Kreissägeblätter hindurchführt, daß
ein Knochenstückpaar abgetrennt ist, worauf die Rückwärtsbewegung des Schwenkarmes
eine Bewegung der Schlitten um eine Verschiebestufe auslöst, sobald der Knochen
aus dem Wirkungsbereich der Kreissägeblätter herausgeschwenkt ist, so daß unmittelbar
anschließend die Einspannzange mit dem Knochen erneut in den Wirkungsbereich der
Kreissägeblätter hineingeschwenkt werden kann. Dieser Bewegungsablauf wiederholt
sich so oft, bis der Restknochen in der Zange zu beiden Seiten bis nahezu auf die
Einspannbreite verkürzt ist. Im geöffneten Zustand der Zange wird das -restliche
Knochenstück ausgestoßen und den übrigen Knochenstücken hinzugefügt.
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Nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedem
Kreissägeblatt ein mit dem Schlitten verfahrbares und gelenkig gelagertes Stützelement
zugeordnet, das unter Druck gegen das jeweils abzutrennende Knochenstück zur Anlage
kommt.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ersetzt das Stützelement den
bei konventionellen Kreissägen üblichen Tisch.
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Wegen der bei der erfindungsgemäßen Vorric-htung benutzten Einspannzange
hat das Stützelement jedoch nicht ausschließlich eine Stützfunktion, sondern bewirkt
darüber hinaus eine sichere Trennung des jeweils unterstützten Knochenstückes vom
beim Sägeschnitt anfallenden Knochenmehl.
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Das Knochenstück wird über der Ebene des Stützelements gehalten, während
das Knochenmehl unter die Ebene des Stützelements gelangt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an mindestens
einer Klaue der Einspannzange ein Hebelsystem angreift, das unter einem Druck eines
Federpakets die Einspannzange in Schließstellung hält und unter einem entgegengerichteten
Druck einer Hydraulikeinrichtung die Einspannzange in Offenstellung überführt.
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Während der aus dem Federpaket resultierende Druck die Einspannzange
bei einer Betriebsstörung und selbst bei Stromausfall in sicherer Schließstellung
hält, läßt sich mit an si'c-h bekannten Steuermitteln die den'Öffnungsdruck aufbringendedraulikeinrichtung
so schalten, daß durch
eine entsprechende Schwenkbewegung des die
Einspannzange tragenden Armes die Hydraulikeinrichtung beaufschlagt wird und diese
die Einspannzange gegen die Kraft des Federpakets öffnet.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung greift am Schwenkarm
der Einspannzange eine Zylinder-Kolbenstangeneinheit an, mit der die Einspannzange
aus einer Beschickungsposition zwischen die Wirkungsbereiche der Kreissägeblätter
überführbar ist.
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Die Uberfuhrungsbewegung der Einspannzange aus der Beschickungsposition
wird vorzugsweise durch eine vorausgegangene Schließbewegung der Zangenklauen ausgelöst,
wogegen der überführung der Einspannzange in die Beschickungsposition eine Öffnungsbewegung
der Zangenklauen vorausgeht.
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Die öffnungsbewegung wird zweckmäßigerweise so früh eingeleitet, daß
der bis dahin eingespannte Knochenrest aus der Einspannzange ausgestoßen werden
kann und zu den Knochenstücken gelangt, bevor die so freigewordene Einspannzange
erneut in die Beschickungsposition geschwenkt wird.
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In der Beschickungsposition befindet sich die Einspannzange nach einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung in einer für den Zangendurchtritt mittig geschlitzten
Aufnahmekammer, die durch einen Deckel verschlossen ist.
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Die erfindungsgemäße Aufnahmekammer ist so ausgebildet, daß sie den
von der Einspannzange zu erfassenden Knochen in das Zangenmaul gleiten läßt. Dabei
können auf den Stirnseiten der Aufnahmekammer Federelemente vorgesehen sein, die
mit geringer Kraft den in das Zangenmaul gleitenden Knochen in eine mittige Position
bringen, ohne den Gleitvorgang selbst zu stören.
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In jedem Falle ist durch die Aufnahme eine gefahrvolle Zugriffsmöglichkeit
der Bedienung zur Aufnahmeposition der Einspannzange verhindert.
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Zur gefahrlosen Beschickung der Vorrichtung sieht eine weitere Ausgestaltung
der Erfindung vor, daß über dem Deckel der Aufnahmekammer ein Knochenmagazin angeordnet
ist, dessen Boden durch den Deckel der Aufnahmekammer gebildet ist.
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Ein Magazinverschluß ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er nur bei
verschlossener Aufnahmekammer eine Beschickung des Magazins mit einem Knochen ermöglicht
und die Öffnung der Aufnahmekammer erst erfolgen kann, wenn das Magazin verschlossen
ist. Auf diese Weise ist jegliche Unfallgefahr bei der Beschickung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung unterbunden.
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Vorzugsweise ist der Deckel der Aufnahmekammer schalenförmig gewölbt
und um eine durch den Schalenradius bestimmte Achse verschwenkbar. Dabei weist die
konvexe Deckelseite zum Magazin hin, so daß der auf dieser Wölbung ruhende Knochen
bei
der Öffnungsbewegung des Deckels abrollen kann und in keinem Falle den Bewegungsvorgang
behindert.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist unter dem von
den Kreissägeblättern durchfahrenen Bereich ein das Knochenmehl auffangender Wagen
in die Vorrichtung einfahrbar.
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Mit dieser Ausgestaltung ist ein sicheres Auffangen des in nicht unerheblichen
Mengen anfallenden Knochenmehls und dessen rationeller Abtransport gewährleistet.
Ein mit Knochenmehl gefüllter Wagen läßt sich schnell und einfach aus der Vorrichtung
herausfahren und gegen einen leeren Wagen austauschen. Die oben beschriebenen, den
Kreissägeblättern zugeordneten Stützelemente verhindern, daß Knochenstücke mit dem
Knochenmehl in den Wagen gelangen und dabei nicht nur mit Mehl verunreinigt werden,
sondern verlorengehen.
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Die Stützelemente leiten statt dessen die Knochenstücke einem Schrägboden
einer Auffangeinrichtung zu, die nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
unter dem von den Kreissägeblättern durchfahrenen Bereich oberhalb des Wagens vorgesehen
ist.
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Die Auffangeinrichtung mündet nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung in eine zu beiden Seiten der Vorrichtung geneigt verlaufende Rinne, die
einen Bodenrost aus in Rinnenlängsrichtung ausgerichteten Stäben aufweist.
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Der Bodenrost begünstigt nicht nur den Gleitvorgang der Knochenstücke
in Richtung von an den Rinnenenden aufgestellten Auffangbehältern oder angehängten
Säcken, sondern läßt Knochenkleinteile und -splitter durchfallen, so daß die Knochenstücke
auch davon befreit anfallen.
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Schließlich sieht eine Ausgestaltung der Erfindung noch vor, daß ein
unter Ver:wendung von schalldämpfenden Materialien gefertigtes Gehäuse die Vorrichtung
einschließt.
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Dem erfindungsgemäßen Einschluß der Vorrichtung kommt eine zweifache
Bedeutung zu: Zum einen verwehrt der Einschluß einen Zugriff zu der in Betrieb befindlichen
Vorrichtung, da in Verbindung mit den zu Reinigungszwecken abnehmbaren Gehäuseteilen
elektrische Schalter so in Wirkverbindung gebracht werden können, daß die Stromversorgung
bei geöffnetem Gehäuse in an sich bekannter Weise unterbrochen ist.
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Zum anderen unterbindet das aus schalldämpfenden Materialien gefertigte
Gehäuse eine Belästigung aus dem Betriebslärm der Vorrichtung, der jeden Sägevorgang
kennzeichnet, insbesondere wenn das zu zerteilende Material Knochenhärte aufweist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig.
1 eine Seitenansicht der Vorrichtung bei entfernter Gehäuseseite und Fig. 2 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei entferntem Gehäusedeckel.
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Ein in 2 bis 3 cm breite Stücke zu zerteilender langgestreckter Röhrenknochen
1 wird in ein Magazin 2 eingelegt, das durch einen um eine Achse 3 schwenkbaren
Verschluß 4 absperrbar ist.
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Den Boden des Magazins 2 bildet ein schalenförmig gewölbter Deckel
5 einer darunter angeordneten Aufnahmekammer 6. Der Deckel 5 ist um eine durch den
Radius seiner Wölbung lokalisierte Achse 7 in eine Öffnungsposition schwenkbar,
sobald eine Einspannzange 8 in aufnahmebereitem Zustand durch einen vertikalen Schlitz
in der Mitte einer Seitenwand in die Aufnahmekammer 6 eingedrungen ist. Ein nicht
dargestelltes Hydrauliksystem hält das Maul der Einspannzange 8 geöffnet, bis der
Röhrenknochen 1 mittig in das Zangenmaul gefallen ist.
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Ein an Klauen der Einspannzange 8 angreifendes Hebelsystem 9 schließt
unter dem Druck eines Federpaketes 1o die Klauen und spannt dadurch den Röhrenknochen
1 mittig fest ein.
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Ein auf einer Achse 11 gelagerter Schwenkarm 12 wird durch eine Zylinder-Kolbenstangeneinheit
13 betätigt und führt die am freien Ende des Schwenkarmes 12 angeordnete
Einspannzange
8 mit dem Röhrenknochen 1 in einer senkrechten Ebene zu einer Achse, mit der zu
beiden Seiten der Einspannzange 8 je eine Welle 14 eines in einem Schlitten 15 geführten
Motors 16 eines Kreissägeblattes 17 fluchtet.
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Der Abstand der Kreissägeblätter 17 zueinander ist so gewählt, daß
von den Endbereichen des Röhrenknochens 1 je ein Knochenstück in der gewünschten
Breite gleichzeitig abgetrennt wird, sobald die Einspannzange 8 mit dem Röhrenknochen
1 in den Wirkungsbereich der Kreissägeblätter 17 eingeschwenkt wird.
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Während des Abtrennvorganges drückt ein jedem Kreissägeblatt 17 zugeordnetes,
mit dem Schlitten 15 verfahrbares, gelenkig gelagertes Stützelement 18 gegen das
abzutrennende Knochenstück und überführt das abgetrennte Knochenstück, getrennt
von dem unter das Stützelement 18 gelangenden Knochenmehl, in eine Auffangeinrichtung
19, die mit einem Schrägboden 20 versehen ist.
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Die Auffangeinrichtung 19 mündet in eine in Richtung der beiden Seiten
der Vorrichtung geneigt ausgerichtete Rinne 21, die mit einem Bodenrost 22 versehen
ist, der aus in Längsrichtung der Rinne 21 ausgerichteten Stäben besteht.
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In die Auffangeinrichtung 19 gelangte Knochenbruckstücke und -splitter
fallen durch den Bodenrost 22 durch, so daß in am unteren Ende der Rinne 21 zu beiden
Seiten der
Vorrichtung aufgestellte Behälter ausschließlich verwertbare
Knochenstücke gelangen.
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Das Knochenmehl fällt in einen unter dem Wirkungsbereich der Kreissägeblätter
17 in die Vorrichtung einfahrbaren Wagen 23, ohne die vom Knochen 1 abgetrennten
Knochenstücke zu verunreinigen.
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Nachdem vom Knochen 1 ein Knochenstückpaar in der sorbeschriebenen
Weise abgetrennt ist, bewegt die Zylinder-Kolbenstangeneinheit 13 den Schwenkarm
12 der Einspannzange 8 mit dem verbliebenen Teil des Knochens 1 so weit zurück,
bis der Knochen 1 aus dem Wirkungsbereich der Kreissägeblätter 17 gelangt ist. Daraufhin
verfahren die Schlitten 15 um die gewünschte Knochenstückbreite die Motoren 16 mit
den Kreissägeblättern 17 gegeneinander.
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Sodann wird durch eine Bewegungsumkehr des Schwenkarmes 12 ein weiteres
Knochenstückpaar vom verbliebenen Teil des Knochens 1 abgetrennt.
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Dieser Bewegungsablauf wiederholt sich so lange, bis in der Einspannzange
8 ein Knochenreststück verblieben ist, das - zumindest in etwa - den übrigen Knochenstücken
entspricht.
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Mit diesem Knochenreststück wird die -Einspannzange 8 zurückgeschwenkt
und durch das Hydrauliksystem geöffnet, so daß sich mit einem Auswerfhebel 24 die
Einspannzange 8 vom Knochenreststück befreien läßt.
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Anschließend wird die Einspannzange 8 in geöffnetem Zustand weiter
zurückgeschwenkt, bis sie erneut in die Aufnahmekammer 6 überführt ist, um mit einem
im Magazin 2 bereitgehaltenen Knochen 1 beschickt zu werden, worauf sich der Zerteilungsvorgang
in allen Einzelheiten wiederholt.
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Um eine Geräuschbelästigung aus dem Betrieb der Vorrichtung zu vermeiden,
ist die Vorrichtung insgesamt von einem Gehäuse 25 eingeschlossen, das in an sich
bekannter Weise aus schalldämmendem Material gefertigt ist.