EP2217171A2 - Vorrichtung zur herstellung einer schraubenförmigen, insbesondere schneckenförmigen ausnehmung in einem knochen - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung einer schraubenförmigen, insbesondere schneckenförmigen ausnehmung in einem knochen

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EP2217171A2
EP2217171A2 EP08843759A EP08843759A EP2217171A2 EP 2217171 A2 EP2217171 A2 EP 2217171A2 EP 08843759 A EP08843759 A EP 08843759A EP 08843759 A EP08843759 A EP 08843759A EP 2217171 A2 EP2217171 A2 EP 2217171A2
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EP
European Patent Office
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shaft
tool
torque
helical
drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08843759A
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Inventor
Gernot Teichmann
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Teichmann Gernot
Original Assignee
Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1662—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body
    • A61B17/1673—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body for the jaw
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    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/08—Machine parts specially adapted for dentistry
    • A61C1/18—Flexible shafts; Clutches or the like; Bearings or lubricating arrangements; Drives or transmissions
    • A61C1/185—Drives or transmissions
    • A61C1/186—Drives or transmissions with torque adjusting or limiting means

Definitions

  • the invention relates to a device as outlined in more detail in the preamble of patent claim 1.
  • German utility model DE 20 2006 012 830 U1 it has been proposed to make the helical anchoring part of a jaw implant extremely helical and to select the size ratio outer diameter to inner diameter equal to or greater than 2.
  • an apparatus for producing a helical recess for receiving a helical and in particular such a helical anchoring part This tool can be provided with a material-removing device, for example in the form of teeth, whose helical movement direction is reversed for a short time.
  • a material-removing device for example in the form of teeth, whose helical movement direction is reversed for a short time.
  • the invention is based on the endeavor to provide a device of the type in question, by means of which the helical and preferably helical recess can be quickly and safely introduced into a bone, especially in a jawbone ,
  • the invention provides for a special drive device of the tool in the case of the named device.
  • the device according to the invention is first characterized by a drive device which applies two torques directed in the direction of rotation of the tool via the shaft to the tool, wherein the first torque has an at least almost constant magnitude and the second torque is greater than that first and reverses its direction of rotation during material removal continuously.
  • the device thus applies two torques to the tool: a first torque of the shaft serves to ensure the helical advance and the tracking of the tool connected to the shaft. For this it is enough to the wave and thus apply to the tool a torque of a certain size and constancy. Although this torque continues to act on the tool with a practically constant magnitude via the shaft, it does not turn the shaft and thus the tool until the second torque described below acts on the tool and the tool removes material. Only the material removal creates space for tracking, for advancing the tool under the action of the first torque, which now rotates the shaft relatively slowly.
  • the first torque may be separately controlled or regulated to its relatively small, constant value.
  • a second, larger torque of the shaft is superimposed on the first torque and serves as the actual drive of the tool, which is intended to widen the cylindrical bore to a dietaryiförmigen or at least partially helical recess by material removal.
  • a hammering here also oscillating said movement of the tool, which can be changed by a control or regulation of the second, relatively large torque in a certain frame, in terms of stroke and stroke rate.
  • the two torques required here can be controlled or regulated completely independently of one another. This means a high adaptability of the device to the particular prevailing conditions in the patient.
  • propulsion and drive of the tool of the individually present condition of the respective bone, the bone quality can be adapted very precisely. This leads to a fast and secure production of the recess with a largely gentle treatment of the patient.
  • the hammering, oscillating movement of the tool which is generated by the inversion of the second torque, can extend over very small paths, calculated in fractions of a millimeter or tenth of a millimeter, and be performed at a high frequency.
  • the reversal of the direction of rotation of the second torque preferably takes place at least 50 times or even 500 times per revolution of the shaft.
  • the first torque is used to advance the tool during its preferably machined work as well as the return stroke of the tool after work.
  • the first torque may have an adjustable and within narrow limits and relatively small size, wherein the second torque is preferably at least twice as large as the first. Within narrow limits, this means, for example, not over 20 to 50% of the setpoint without great fluctuations. Relatively small here generally means a fraction of the magnitude of the second torque, that is, for example, one third or even less.
  • An embodiment of the device provides that the tool on the shaft, although rotationally fixed, but is arranged axially movable.
  • a stored tool can be quickly and easily replaced with a new or other sized tool, so that with appropriate storage of different tools, the device is very versatile to practically universal use.
  • the attachment of the tool can for example be done so that the tool is connected to the shaft via a basically axial tongue and groove guide.
  • the tongue and groove guide may preferably be helical and formed with a large pitch. Large pitch here means in particular a pitch of over 45 °, preferably over 60 ° to near 90 °.
  • the helical shape generated during rotation of the shaft on the tool an axially directed force component. This helps on the one hand in producing the helical recess and on the other hand when removing the tool after completion.
  • An embodiment of the device provides that the material-removing parts of the tool or at least the carrier part are arranged helically or at least partially helical and with a small pitch or is.
  • Material removing parts may be teeth or the like.
  • Small pitch here means in particular a slope of less than 45 °, but preferably less than 30 ° to only a few degrees.
  • the helix of the tongue and groove guide runs perpendicular to the helix of the tool, that is to say that the axes of the two helixes are perpendicular to one another.
  • the slopes of the two coils can be 80 ° and 10 °.
  • the shaft is driven by a worm gear, which comprises a shaft arranged on the worm wheel, which is driven by a worm.
  • a worm gear In order to allow a small, axial displacement of the screw relative to the worm wheel, such a worm gear should preferably be designed as a cylindrical worm gear whose worm teeth show a possibly rounded trapezoidal profile.
  • the drive of the screw via a rotatable and axially oscillating displaceable second shaft.
  • the second shaft is driven by a first drive device for applying the first torque and a second drive device for applying an oscillating, axial displacement of the second shaft.
  • the axial, oscillating, d. H. reciprocating displacement of the second shaft, and thus the worm can be done over a very small distance, depending on the reduction of the worm gear, the z. B. only in the range of one millimeter or even less.
  • the direction of rotation of the torque of the first drive device is reversible.
  • the tool can be retrieved from the then finished recess, during which the second drive device is turned off. Since the tool only has to put back the already finished recess in this return stroke, this is also sufficient for the relatively small size of the first torque.
  • the two drive devices may in particular comprise an electric motor or a turbine.
  • Such drives are also known from the dental practice or surgery.
  • the worm gear and the two drive devices can be accommodated in a common housing.
  • the device can either as be very compact, hand-held tool or designed as a stationary device.
  • Fig. 1 shows an overall view of a device according to the invention, in perspective and schematic representation.
  • Fig. 2 shows a detail of a first drive.
  • Fig. 3 shows a worm drive with a worm shaft and a tool shaft.
  • Fig. 4. shows the lower end of the tool shaft.
  • FIG. 5 shows the section V - V in FIG. 4.
  • Fig. 6 shows a tool to be arranged on the lower end of the tool shaft.
  • Fig. 7 shows the assignment of two drives on a common drive shaft.
  • the device 1 represents a surgical hand tool, with the help of a blind hole in a jawbone to be expanded to a helical recess.
  • a device including its mode of action, is described in detail in principle in DE 20 2006 012 830 U1, so that only the new structure and the new mode of operation of the device 1 will be described here.
  • the device 1 according to FIG. 1 comprises a handy housing 2, in the rear part of which a first motor 3 for generating a first torque M1 and a second motor 4 for generating a second torque M2 are mounted.
  • the front part of the housing 2 may be releasably connected to the rear part and is only suggested to better describe the components therein.
  • the first motor 3 drives with the torque M1 to a hollow shaft 5, in the manner of a tongue and groove connection a horizontal worm shaft 6 limited slidably but is mounted rotatably, see Fig. 2.
  • the worm shaft 6 is fixedly connected to a screw 7, which is designed as a cylindrical screw with a slightly rounded trapezoidal profile.
  • the worm 7 meshes with a worm wheel 8, the shaft 9 of which runs perpendicularly and thus at right angles to the worm shaft 6, cf.
  • FIG. 3 The first motor 3 drives with the torque M1 to a hollow shaft 5, in the manner of a tongue and groove connection a horizontal worm shaft 6 limited slidably but is mounted rotatably, see Fig. 2.
  • the worm shaft 6 is fixedly connected to a screw 7, which is designed as a cylindrical screw with a slightly rounded trapezoidal profile.
  • the worm 7 meshes with a worm wheel 8, the shaft 9 of which runs perpendicularly and thus at right angles to the
  • the vertical shaft 9 is provided at its lower portion 10 outside with some longitudinal grooves 11 which extend slightly helically in the lateral surface of the shaft 9.
  • the lower section 10 terminates with a flange 12 projecting radially over the lateral surface, cf. FIGS. 4 and 5.
  • a tool 13 On the lower portion 10 of the shaft 9, a tool 13 is pushed, see FIG. 6, which is hollow and can engage with internally helically protruding webs 14 in the grooves 11 of the shaft 9. Although the tool 13 is thus rotationally fixed on the shaft 9, but slidably mounted slightly helically in the longitudinal direction. Down to the tool 13 is supported on the flange 12 from.
  • the tool 13 comprises a tool carrier in the form of a radially projecting, helical rib 15, with an inner diameter Di and an outer diameter Da.
  • the rib 15 begins at the bottom with the inner diameter Di, which increases over an arc 16 to the outer diameter Da, and then continue with the same diameter Da helically over about one revolution to the top.
  • a plurality of radially and axially slightly protruding teeth 17 are arranged on the rib 15 from the inner diameter Di to the outer diameter Da.
  • the motor 4 drives a horizontal, parallel to the worm roller 6, stationary roller 18, at whose Jacket surface 19 is a sinusoidal, circumferential groove 20 is introduced.
  • Parallel to the roller 18 a limited longitudinally guided double cam 21 is arranged.
  • Parallel to the double cam 21 an annular slider 22 is fixedly connected to the worm roller 6, the outside has a straight, annular circumferential groove 23 of the double cam 21 engages with play on the one hand in the groove 20 and on the other hand in the groove 23 a.
  • the two motors 3 and 4 are set in motion, causing the following.
  • the motor 3 brings on the worm shaft 6 a torque M1, then on the worm 7, then on the worm wheel 8, then on the shaft 9, then on the tool 13, whereby finally the teeth 17 brought by the torque M1 to some extent in advance become.
  • a torque M2 is brought onto the roller 18 simultaneously via the motor 4.
  • the rotating roller 18 converts the torque M2 over the double cam 21 and the slider 22 in a longitudinal movement L of the worm shaft 6, which in turn displaces the screw 7 axially something. Due to the axial displacement of the screw 7, a torque M3 is generated on the meshing with the worm 7 worm wheel 8, which is transmitted to the shaft 9 and from there to the tool 13 and now in addition to the torque M1 acting on the tool 13.

Abstract

Vorrichtung (1) zur Herstellung einer schraubenförmigen, insbesondere schneckenförmigen Ausnehmung in einem Knochen. Um eine Vorrichtung (1) der in Rede stehenden Art aufzuzeigen, mittels der die Ausnehmung schnell und sicher eingebracht werden kann, wird eine Antriebsvorrichtung (3 bis 9, 18 bis 23) vorgeschlagen, welche über die Welle (9) auf das Werkzeug (13) zwei in Drehrichtung des Werkzeugs (13) gerichtete Drehmomente (M1, M3) aufbringt, wobei das erste Drehmoment (M1) eine zumindest nahezu konstante Größe hat und das zweite Drehmoment (M3) größer ist als das erste und seine Drehrichtung während der Materialabtragung fortlaufend umkehrt.

Description

Vorrichtung zur Herstellung einer schraubenförmigen, insbesondere schneckenförmigen Ausnehmung in einem Knochen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentan- Spruchs 1 näher umrissen ist.
In der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 20 2006 012 830 U1 des Anmelders wurde vorgeschlagen, den schraubenförmigen Verankerungsteil eines Kieferimplantats ausgesprochen schneckenförmig auszubilden und dabei das Größenverhältnis Außendurch- messer zu Innendurchmesser gleich oder größer 2 zu wählen. Es wurde dort des Weiteren auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer schraubenförmigen Ausnehmung zur Aufnahme eines schraubenförmigen und insbesondere eines solchen schneckenförmigen Verankerungsteils vorgeschlagen. Dieses Werkzeug kann mit einer materialabtragenden Vorrichtung, zum Beispiel in Form von Zähnen, versehen sein, deren wendeiförmige Be- wegungsrichtung kurzzeitig, umgekehrt wird. Wie eine solche Vorrichtung jedoch im Einzelnen aufgebaut ist, das geht aus dieser Veröffentlichung nicht hervor. Hier setzt die Erfindung an.
Ausgehend von den zuvor geschilderten Gegebenheiten und der genannten Druckschrift liegt der Erfindung das Bestreben zu Grunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art aufzeigen, mittels der die schraubenförmige und vorzugsweise schneckenförmige Ausnehmung schnell und sicher in einen Knochen, insbesondere in einen Kieferknochen, eingebracht werden kann.
Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung bei der genannten Vorrichtung eine besondere Antriebsvorrichtung des Werkzeugs vor. Die Vorrichtung ist nach der Erfindung im Einzelnen zunächst gekennzeichnet durch eine Antriebsvorrichtung, welche über die Welle auf das Werkzeug zwei in Drehrichtung des Werkzeugs gerichtete Drehmomente aufbringt, wobei das erste Drehmoment eine zumindest nahezu konstante Größe hat und das zwei- te Drehmoment größer ist als das erste und seine Drehrichtung während der Materialabtragung fortlaufend umkehrt.
Die Vorrichtung bringt somit auf das Werkzeug zwei Drehmomente auf: Ein erstes Drehmoment der Welle dient der Sicherstellung des schraubenförmigen Vortriebs und der Nachführung des mit der Welle verbundenen Werkzeugs. Hierzu genügt es, auf die Welle und damit auf das Werkzeug ein Drehmoment von gewisser Größe und Konstanz aufzubringen. Dieses Drehmoment wirkt mit einer praktisch konstanten Größe über die Welle auf das Werkzeug zwar fortdauernd ein, verdreht die Welle und damit das Werkzeug jedoch erst dann, wenn das nachfolgend beschriebene zweite Drehmoment auf das Werk- zeug einwirkt und das Werkzeug Material abträgt. Erst die Materialabtragung schafft Raum zum Nachführen, zum Vorschub des Werkzeugs unter der Einwirkung des ersten Drehmoments, das die Welle nun relativ langsam verdreht. Das erste Drehmoment kann separat auf seinen relativ kleinen, konstanten Wert gesteuert oder geregelt werden.
Ein zweites, größeres Drehmoment der Welle überlagert das erste Drehmoment und dient zum eigentlichen Antrieb des Werkzeugs, das durch Materialabtragung die zylindrische Bohrung zu einer im Prinzip wendeiförmigen oder doch zumindest teilwendelförmigen Ausnehmung erweitern soll. Hierzu dient eine hämmernde, hier auch oszillierend genannte Bewegung des Werkzeugs, die durch eine Steuerung oder Regelung des zweiten, rela- tiv großen Drehmoments in einem gewissen Rahmen, bezüglich Hub und Schlagzahl, verändert werden kann.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Antriebskonzepts können die beiden hier erforderlichen Drehmomente völlig unabhängig voneinander gesteuert beziehungsweise geregelt wer- den. Dies bedeutet eine hohe Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung an die jeweils beim Patienten vorherrschenden Gegebenheiten. Insbesondere können Vortrieb und Antrieb des Werkzeugs der individuell vorliegenden Beschaffenheit des jeweiligen Knochens, der Knochenqualität, sehr genau angepaßt werden. Dies führt zu einer schnellen und sicheren Herstellung der Ausnehmung bei weitgehend schonender Behandlung des Patienten.
Die hämmernde, oszillierende Bewegung des Werkzeugs, die durch die Umkehrung des zweiten Drehmoments erzeugt wird, kann sich über sehr kleine Wege, in Bruchteilen eines Millimeters oder Zehntelmillimeters gerechnet, erstrecken und bei einer hohen Frequenz durchgeführt werden. So kann, zum Beispiel in Abhängigkeit des Außendurchmes- sers der Ausnehmung, vorgesehen sein, dass die Umkehrung der Drehrichtung des zweiten Drehmoments vorzugsweise mindestens 50 mal oder sogar 500 mal pro Umdrehung der Welle erfolgt. Diese Werte richten sich insbesondere auch nach der Art, Form und Größe des Werkzeugs und können gegebenenfalls an der Vorrichtung in einem bestimmten Bereich wunschgemäß eingestellt werden, um damit eine optimale Anpassung des jeweiligen Werkzeugs an die individuell unterschiedlichen Gegebenheiten des jeweiligen Einsatzfalles durchzuführen.
Das erste Drehmoment dient dem Vorschub des Werkzeug während dessen vorzugswei- se spanabhebender Arbeit sowie dem Rückhub des Werkzeugs nach der Arbeit. Das erste Drehmoment kann eine einstellbare und in engen Grenzen gleichbleibende und relativ kleine Größe haben, wobei das zweite Drehmoment vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist wie das erste. In engen Grenzen bedeutet hier ohne große Schwankungen von zum Beispiel nicht über 20 bis 50% vom Sollwert. Relativ klein bedeutet hier generell ei- nen Bruchteil der Größe des zweiten Drehmoments, also zum Beispiel auch ein Drittel oder noch weniger.
Eine Ausführung der Vorrichtung sieht vor, dass das Werkzeug auf der Welle zwar verdrehfest, aber axial beweglich angeordnet ist. Ein derart gelagertes Werkzeug kann schnell und einfach gegen ein neues oder anderes dimensioniertes Werkzeug ausgetauscht werden, so dass bei entsprechende Lagerhaltung von unterschiedlichen Werkzeugen die Vorrichtung sehr vielseitig bis praktisch universal einsetzbar ist. Die Befestigung des Werkzeugs kann beispielsweise so geschehen, dass das Werkzeug mit der Welle über eine im Prinzip axiale Nut-Feder-Führung verbunden ist. Die Nut-Feder- Führung kann vorzugsweise wendeiförmig und mit großer Steigung ausgebildet sein. Große Steigung bedeutet hier insbesondere eine Steigung von über 45°, vorzugsweise über 60° bis nahe bei 90°. Die Wendelform erzeugt beim Verdrehen der Welle am Werkzeug eine axial gerichtete Kraftkomponente. Diese hilft einerseits beim Herstellen der schraubenförmigen Ausnehmung und andererseits beim Entfernen des Werkzeugs nach dem Fertigstellen.
Eine Ausführung der Vorrichtung sieht vor, dass die materialabtragenden Teile des Werkzeugs oder zumindest deren Trägerteil wendeiförmig oder zumindest teilwendelförmig und mit kleiner Steigung angeordnet sind bzw. ist. Materialabtragende Teile können Zähne oder dergleichen sein. Kleine Steigung bedeutet hier insbesondere eine Steigung von unter 45°, vorzugsweise aber unter 30° bis nur wenige Grad.
Werden die beiden vorgenannten wendeiförmigen Anordnungen gewählt, dann kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Wendel der Nut-Feder-Führung senkrecht zur Wendel des Werkzeugs verläuft, also die Achsen der beiden Wendeln senkrecht aufein- ander stehen. Beispielsweise können die Steigungen der beiden Wendeln 80° und 10° betragen.
Bei der Ausbildung des Antriebs kann vorgesehen sein, dass die Welle über ein Schneckengetriebe angetrieben wird, das ein an der Welle angeordnetes Schneckenrad umfaßt, das von einer Schnecke angetrieben wird. Um eine kleine, axiale Verschiebung der Schnecke gegenüber dem Schneckenrad zuzulassen, soll ein solches Schneckengetriebe vorzugsweise als Zylinderschneckentrieb ausgebildet sein, deren Schneckenzähne ein eventuell gerundetes Trapezprofil zeigen.
Zur Erzeugung der beiden Drehmomente bzw. Bewegungen des Werkzeugs wird vorgeschlagen, dass der Antrieb der Schnecke über eine drehbare und axial oszillierend verschiebbare zweite Welle erfolgt. Die zweite Welle ist von einer ersten Antriebsvorrichtung zum Aufbringen des ersten Drehmoments und von einer zweiten Antriebsvorrichtung zum Aufbringen einer oszillierenden, axialen Verschiebung der zweiten Welle angetrieben. Die axiale, oszillierende, d. h. hin- und hergehende Verschiebung der zweiten Welle, und damit der Schnecke, kann in Abhängigkeit von der Untersetzung des Schneckengetriebes über ein sehr kleine Strecke erfolgen, die z. B. nur im Bereich von einem Millimeter oder sogar noch darunter liegt.
Um das Werkzeug nach der Fertigstellung aus der schraubenförmigen Ausnehmung schnell und sicher wieder zu entfernen, wird vorgesehen, dass die Drehrichtung des Drehmoments der ersten Antriebsvorrichtung umkehrbar ist. So kann durch bloßes Umschalten der Drehrichtung der ersten Antriebsvorrichtung das Werkzeug wieder aus der dann fertigen Ausnehmung geholt werden, während dessen die zweite Antriebsvorrichtung ausgeschaltet ist. Da das Werkzeug bei diesem Rückhub nur die schon fertige Ausnehmung zurück legen muß, genügt auch hierzu die relativ geringe Größe des ersten Drehmoments.
Zum eigentlichen Antrieb des Werkzeugs können die beiden Antriebsvorrichtungen insbesondere einen Elektromotor oder eine Turbine umfassen. Derartige Antriebe sind auch aus der Zahnarztpraxis bzw. aus der Chirurgie bekannt. Um eine kompakte Bauform zu erzielen, können das Schneckengetriebe und die beiden Antriebsvorrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Hierbei kann die Vorrichtung entweder als sehr kompaktes, handgeführtes Werkzeug oder als stationäre Vorrichtung ausgebildet sein.
Weitere besondere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind auch der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels entnehmbar.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung, in perspektivischer und schematischer Darstellung.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit eines ersten Antriebs.
Fig. 3 zeigt einen Schneckentrieb mit einer Schneckenwelle und einer Werkzeugwelle.
Fig. 4. zeigt das untere Ende der Werkzeugwelle.
Fig. 5 zeigt den Schnitt V - V in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt ein auf dem unteren Ende der Werkzeugwelle anzuordnendes Werkzeug.
Fig. 7 zeigt die Zuordnung zweier Antriebe auf einer gemeinsamen Antriebswelle.
Die Vorrichtung 1 stellt ein chirurgisches Handwerkzeug dar, mit dessen Hilfe eine Sacklochbohrung in einem Kieferknochen zu einer schneckenförmigen Ausnehmung erweitert werden soll. Eine solche Vorrichtung einschließlich ihrer Wirkungsweise ist im Prinzip in der DE 20 2006 012 830 U1 im Einzelnen beschrieben, so dass hier nur der neue Aufbau und die neue Wirkungsweise der Vorrichtung 1 beschrieben werden.
Die Vorrichtung 1 umfaßt gemäß Fig. 1 ein handliches Gehäuse 2, in dessen hinterem Teil ein erster Motor 3 zur Erzeugung eines ersten Drehmoments M1 und ein zweiter Mo- tor 4 zur Erzeugung eines zweiten Drehmoments M2 gelagert sind. Der vordere Teil des Gehäuses 2 kann mit dem hinteren Teil lösbar verbunden sein und ist nur angedeutet, um die darin befindlichen Bauteile besser beschreiben zu können.
Der erste Motor 3 treibt mit dem Drehmoment M1 eine Hohlwelle 5 an, in der nach Art einer Nut-Feder-Verbindung eine waagrechte Schneckenwelle 6 begrenzt verschiebbar aber drehfest gelagert ist, vergleiche Fig. 2. Die Schneckenwelle 6 ist fest mit einer Schnecke 7 verbunden, die als Zylinderschnecke mit einem leicht gerundeten Trapezprofil ausgebildet ist. Die Schnecke 7 kämmt mit einem Schneckenrad 8, dessen Welle 9 senkrecht und somit rechtwinklig zur Schneckenwelle 6 verläuft, vergleiche Fig. 3.
Die senkrechte Welle 9 ist an ihrem unteren Abschnitt 10 außen mit einigen längslaufenden Nuten 11 versehen, die leicht wendeiförmig in der Mantelfläche der Welle 9 verlaufen. Der untere Abschnitt 10 schließt mit einem radial über der Mantelfläche hervorstehenden Flansch 12 ab, vergleiche Fig. 4 und 5.
Auf den unteren Abschnitt 10 der Welle 9 ist ein Werkzeug 13 aufgeschoben, vergleiche Fig. 6, das hohl ausgebildet ist und mit innen wendeiförmig hervorstehenden Stegen 14 in die Nuten 11 der Welle 9 eingreifen kann. Das Werkzeug 13 ist somit auf der Welle 9 zwar verdrehfest, aber in Längsrichtung leicht wendeiförmig verschiebbar gelagert. Nach unten zu stützt sich das Werkzeug 13 an dem Flansch 12 ab.
Das Werkzeug 13 umfaßt einen Werkzeugträger in Form einer radial vorstehenden, wendeiförmigen Rippe 15, mit einem Innendurchmesser Di und einem Außendurchmesser Da. Die Rippe 15 beginnt unten mit dem Innendurchmesser Di, der sich über einen Bogen 16 auf den Außendurchmesser Da vergrößert, um dann mit gleichem Durchmesser Da sich wendeiförmig über etwa eine Umdrehung nach oben hin fortzusetzen. Im Bereich des Bogens 16 sind an der Rippe 15 vom Innendurchmesser Di bis zum Außendurchmesser Da mehrere radial und axial leicht vorstehende Zähne 17 angeordnet.
Während der erste Motor 3 die Schneckenwelle 6 mit dem ersten Drehmoment M1 antreibt, wird die Schneckenwelle 6 auch über den zweiten Motor 4 in folgender Weise angetrieben: Der Motor 4 treibt eine waagerechte, parallel zur Schneckenwalze 6 verlaufende, ortsfeste Walze 18 an, an deren Mantelfläche 19 eine sinusförmige, umlaufende Nut 20 eingebracht ist. Parallel zur Walze 18 ist ein begrenzt längs geführter Doppelnocken 21 angeordnet. Parallel zum Doppelnocken 21 ist mit der Schneckenwalze 6 ein ringförmiges Gleitstück 22 fest verbunden, das außen eine gerade, ringförmig umlaufende Nut 23 aufweist Der Doppelnocken 21 greift mit Spiel einerseits in die Nut 20 und andererseits in die Nut 23 ein. Wenn das Werkzeug 13 in die nicht dargestellte Bohrung im Kieferknochen eingebracht wird, dann werden die beiden Motoren 3 und 4 in Gang gesetzt, was Folgendes bewirkt. Der Motor 3 bringt auf die Schneckenwelle 6 ein Drehmoment M1 auf, dann auf die Schnecke 7, dann auf das Schneckenrad 8, dann auf die Welle 9, dann auf das Werkzeug 13, wodurch schließlich die Zähne 17 durch das Drehmoment M1 gewissermaßen in Vorschub gebracht werden.
Damit die unter dem Drehmoment M1 etwa radial vorwärts strebenden Zähne 17 in eine hammerartige Bewegung gebracht werden, wird gleichzeitig über den Motor 4 ein Dreh- moment M2 auf die Walze 18 gebracht. Die sich drehende Walze 18 wandelt das Drehmoment M2 über den Doppelnocken 21 und das Gleitstück 22 in eine Längsbewegung L der Schneckenwelle 6 um, die wiederum die Schnecke 7 axial etwas verschiebt. Durch die axiale Verschiebung der Schnecke 7 wird auf das mit der Schnecke 7 kämmende Schneckenrad 8 ein Drehmoment M3 erzeugt, das auf die Welle 9 und von dort auf das Werkzeug 13 übertragen wird und nun zusätzlich zum Drehmoment M1 auf das Werkzeug 13 einwirkt.
Da die Längsbewegung L oszilliert, verdrehen sich Schneckenrad 8, Welle 9 und Werkzeug 13 dementsprechend unter dem Drehmoment M3 hin und her, wechseln also stän- dig mit einer gewissen Frequenz ihre Drehrichtung. Folglich ergibt sich an den Zähnen 17 eine etwa tangentiale, hämmernde Bewegung, welche das Drehmoment M1 überlagert. Folglich können die Zähne 17 des Werkzeugs 13 sich unter dem Einfluss beider Drehmomente M1 und M3 sehr schnell um die Bohrung in den Kieferknochen einarbeiten und die wendeiförmige Ausnehmung fertig stellen.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Gehäuse
3 Motor
4 Motor
5 Hohlwelle
6 Schneckenwelle
7 Schnecke
8 Schneckenrad
9 Welle
10 Abschnitt
1 1 Nut
12 Flansch
13 Werkzeug
14 Steg
15 Rippe
16 Bogen
17 Zahn
18 Walze
19 Mantelfläche
20 Nut
21 Doppelnocke
22 Gleitstück
23 Nut
Di Innendurchmesser
Da Außendurchmesser
L Längsbewegung
M1 Drehmoment
M2 Drehmoment
M3 Drehmoment

Claims

Schutzansprüche
1. Vorrichtung (1 ) zur Herstellung einer schraubenförmigen, insbesondere schneckenförmigen Ausnehmung in einem Knochen zur Aufnahme eines schraubenför- migen, insbesondere schneckenförmigen Verankerungsteils eines Knochenimplantats, mit einem durch eine Welle (9) angetriebenen und materialabtragenden Werkzeug (13), mit dem eine zylindrische Bohrung zu einer zumindest teilwendel- förmigen Ausnehmung erweiterbar ist, gekennzeichnet durch eine Antriebsvorrichtung (3 bis 9, 18 bis 23), welche über die Welle (9) auf das Werkzeug (13) zwei in Drehrichtung des Werkzeugs (13) gerichtete Drehmomente (M1 , M3) aufbringt, wobei das erste Drehmoment (M1 ) eine zumindest nahezu konstante Größe hat und das zweite Drehmoment (M3) größer ist als das erste und seine Drehrichtung während der Materialabtragung fortlaufend umkehrt.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrung der Drehrichtung des zweiten Drehmoments (M3) mindestens 50 mal pro Umdrehung der Welle (9) erfolgt.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrung der Drehrichtung des zweiten Drehmoments (M3) mindestens 500 mal pro Umdrehung der Welle (9) erfolgt.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Drehmoment (M3) mindestens doppelt so groß ist wie das erste Dreh- moment (M1 ).
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (13) auf der Welle (9) zwar verdrehfest, aber axial beweglich angeordnet ist.
6. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (13) mit der Welle (9) über eine axiale Nut-Feder-Führung (11 , 14) verbunden ist.
7. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut-Feder- Führung (1 1 , 14) wendeiförmig und mit großer Steigung ausgebildet ist.
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die materialabtragenden Teile (17) des Werkzeugs (13) oder zumindest deren
Trägerteil (15) wendeiförmig oder zumindest teilwendelförmig und mit kleiner Steigung angeordnet sind bzw. ist.
9. Vorrichtung (1 ) nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel der Nut-Feder-Führung (11 ,14) senkrecht zur Wendel des Werkzeugs (13) verläuft.
10. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (9) über ein Schneckengetriebe (7, 8) angetrieben wird.
1 1. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckengetriebe (7, 8) ein an der Welle (9) angeordnetes Schneckenrad (8) umfaßt, das von einer Schnecke (7) angetrieben wird.
12. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Schnecke (7) über eine drehbare und axial oszillierend verschiebbare zweite Welle (6) erfolgt.
13. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (6) von einer ersten Antriebsvorrichtung (3, 5) zum Aufbringen des ersten Drehmoments (M1 ) und von einer zweiten Antriebsvorrichtung (4, 18 bis 23) zum Aufbringen einer oszillierenden, axialen Verschiebung (L) der zweiten Welle (6) angetrieben ist.
14. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung des Drehmoments (M 1 ) der ersten Antriebsvorrichtung (3, 5) umkehrbar ist.
15. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsvorrichtungen (3, 4) einen Elektromotor oder eine Turbine umfassen.
16. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckengetriebe (6 bis 9) und die beiden Antriebsvorrichtungen (3, 4,
5, 18 bis 23) in einem gemeinsamen Gehäuse (2) untergebracht sind.
17. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) als handgeführtes Werkzeug ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als stationäre Vorrichtung ausgebildet ist.
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