JPH06304193A - 空圧式打撃工具と、空圧式打撃工具のためのピストン - Google Patents
空圧式打撃工具と、空圧式打撃工具のためのピストンInfo
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Abstract
内において工具保持具を固定的に保持することを可能に
し、打撃工具の安定化を図る。 【構成】 打撃工具は、シリンダ(10)の内部におい
て往復運動を行なうピストン(15)を有する。シリン
ダ(10)は、ピストン(15)がいずれのピストン面
で工具保持具(2)のヘッド(7)に打撃を加えるかを
決定するため、また、打撃工具が前方方向への打撃また
は後方方向への打撃を発生するかを決定するため、打撃
工具のハウジング(1)の内部において空圧によって移
動する。この移動は、操作エレメント(21)の位置に
依存して行なわれる。
Description
外科手術において用いられる空気式打撃工具に関する。
本空圧式打撃工具は、ハウジングと、空圧駆動による往
復運動を行なうピストンを有するシリンダ/ピストン構
造部と、工具保持具とを有し、該工具保持具は、ハウジ
ングの外部においては工具取り付け部があり、ハウジン
グの内部においてはピストンのために2つの打撃面を形
成しており、それによって所望に応じて前方方向への打
撃または後方方向への打撃を発生することができる。さ
らに本発明は、空圧式打撃工具のためのピストンに関す
る。
れる空圧式打撃工具で、例えば、人工関節部を収容する
ため、骨の支持面を加工するための骨加工用工具を駆動
するための空圧式打撃工具は、ヨーロッパ特許出願45
2 543または米国特許5152 352によって周
知であり、さらに、例えば国際特許出願WO 89/0
6516および米国特許5 108 400によって周
知である。
ている打撃工具において、工具保持具は、打撃方向を逆
転するため、ハウジングに対してさまざまな位置にもっ
てくることができたり、もしくは、ハウジング内におい
て移動できるようガイドされる。しかしながら、工具取
り付け部と、側方から著しい力が作用する工具保持具の
パッキンとにおいて、必ずしも問題がないわけではない
ことがわかった。
において、打撃方向の逆転は、ハウジング内においてね
じによって保持されている工具保持具を回転する、複雑
な方法によってしか可能でない。その一方、WO 89
/06516によれば、打撃方向の逆転は、ハウジング
内において単に引っ張るか、もしくは押すかによるもの
であり、それによってハウジングに対する工具保持具の
移動が行なわれる。しかしながら、打撃方向の逆転は、
ハウジングの持ち方と無関係に行なうことができず、ま
た、ハウジングの意図しない偶然な動きによっても引き
起こされることがであるので、このような打撃工具の取
り扱いは簡単でないことがわかった。
には差動ピストンが提案されており、圧縮空気がピスト
ンによって制御される。そのため特に、オーバーフロー
配管がハウジング内に設けられている。しかしながら、
このことによってハウジングの製造費がかさむという不
利な点がある。さらに、それによって打撃工具の大きさ
がかさむことになり、外科医にとって装置が取り扱いに
くいものとなる。
たような短所のない空圧式打撃工具を提供することであ
り、特に、ハウジングに引っ張られたり、押されたりし
ても打撃方向には影響が与えられることなく、打撃方向
を簡単かつ随意に切り換えることができる空圧式打撃工
具を提供することである。さらに、打撃工具は安定性が
なければならない。特に、さまざまな方向に作用する力
をこうむるハウジングにおける工具保持具の工具取り付
け部は安定性がなければならない。
に、ヨーロッパ特許A−452 453では差動ピスト
ンが提案されており、圧縮空気がピストンによって制御
されるが、そのため特に、オーバーフロー配管がハウジ
ング内に設けられているが、このことによってハウジン
グの製造費がかさむという不利な点がある。さらに、そ
れによって打撃工具の大きさがかさむことになり、外科
医にとって装置が取り扱いにくいものとなる。
外科手術において用いられる空圧式打撃工具であって、
ハウジングと、空圧駆動による往復運動を行なうピスト
ンを有するシリンダ/ピストン構造部と、工具保持具と
を有し、該工具保持具は、ハウジングの外部においては
工具取り付け部があり、ハウジングの内部においてはピ
ストンのために2つの打撃面を形成しており、それによ
って所望に応じて前方方向への打撃または後方方向への
打撃を発生することができる空圧式打撃工具において、
工具保持具をハウジング内において基本的に固定的に保
持し、また、シリンダをハウジングと切り離されたコン
ポーネントとして設計し、かつ、ハウジング内において
シリンダを移動可能なように配置し、さらに、手動操作
可能な切り換え手段を設け、これを操作することによっ
てシリンダを移動し、この場合、シリンダが移動した位
置により、シリンダ内において空圧駆動による往復運動
を行なうピストンが打撃面のいずれかに作用することに
よって解決される。シリンダを移動することによって打
撃方向が切り換えられることにより、一方では、ハウジ
ング内において移動することのない工具保持具が可能で
あり、他方では、ハウジングに作用する引っ張り力や押
しつけ力とは無関係に切り換えを行なうことができる。
ピストンであって、該ピストンが、圧縮エアによって制
御され、往復運動を行なう差動ピストンであり、該往復
運動は、圧力下におかれているエアが1つのピストン環
状面には絶えず作用し、かつ、ピストンによって制御さ
れるオーバーフロー配管によってピストン前面には暫時
しか作用しないピストンにおいて、前記オーバーフロー
配管が、ピストン内に配置されているとともに複数の個
別チャンネル(46)によって形成されることによって
解決される。
り換えられることにより、一方では、ハウジング内にお
いて移動することのない工具保持具が可能であり、他方
では、ハウジングに作用する引っ張り力や押しつけ力と
は無関係に切り換えを行なうことができる。
的にしか示されていないグリップ(2a)が設けられて
いるハウジング(1)を有している。ハウジング内にお
いて、工具保持具(2)が固定的に保持されている。工
具保持具(2)は、その前端で概略的にしか示されてい
ないが、例えば骨やすりなどの骨加工用工具のための工
具取り付け部(3)を有している。工具保持具(2)は
ハウジング(1)の前部において、ハウジングのくぼみ
に配置されている支持ブロック(4)により、横ずれし
ないように保持されている。工具保持具(2)は軸方向
において、好ましくはハウジング(1)と支持ブロック
(4)との間で作用を行なう剛直な円板ばね(5)によ
り、基本的に固定的に保持されている。円板ばね(5)
により、ピストンが工具保持具(2)に加える打撃に対
し、ハウジングが動的に分離されている。ハウジングの
このような分離は、ばね(5)の代わりにゴム製の部材
またはプラスチック製の部材によって得ることもでき
る。しかしながら、工具保持具を完全に固定する固定方
法も可能である。ハウジング内において工具保持具
(2)はハウジングの中空空間内に延びており、また、
その終端には2つの打撃面(8)と(9)(図2)とを
有するヘッド(7)が設けられている。
が配置されている。シリンダ(10)はハウジング内に
おいて長軸方向に移動可能なよう配置されていて、通
常、図1および図2に示されている終点位置の1つに置
かけている。シリンダ(10)は、ハウジング内壁とシ
リンダ外壁とに設けられている複数のガイド(11)に
よってガイドされる。ガイド(11)には、パッキンリ
ングを配置することも可能である。シリンダの内部にお
いては、中空ピストンとして設計された差動ピストン
(15)が配置されている。ピストンの中空空間(1
6)は、工具保持具のヘッド(7)を取り囲み、また、
2つの打撃面(17)と(18)を形成している(図
2)。ハウジングの後方の内面においては、ストッパ
(20)が設けられている。ハウジングの外部において
は、打撃工具をコントロールするための操作エレメント
(21)が設けられている。さらに、図には示されてい
ないが、圧縮エアの供給のための接続部がある。
明する。図1においてシリンダ(10)は、打撃工具
が、骨加工用工具に前方方向の打撃を加える位置で示さ
れている。打撃工具が骨加工用工具に前方方向の打撃を
加えるためには、ここに示されている例では、打撃工具
の操作者が操作エレメント(21)を、図示されている
ように右側にずらした位置に置く。それによって、図に
は示されていないバルブにより、ハウジング(1)にお
ける圧縮エア配管(25)が、打撃工具の圧縮エア接続
部を経由して圧縮エア源と接続する。この圧縮エア源の
圧力は、例えば、7barとすることができる。圧縮エ
アは、配管(25)を経由し、ハウジグ(1)の後部に
おいてハウジング内壁とシリンダ(10)の前面(2
7)とによって形成されるチャンバー(26)に入る。
チャンバー(26)内の圧縮エアがシリンダ(10)に
力を加え、この力によってシリンダ(10)が図1にお
いて示されている移動位置に圧せられる。この位置にお
いてシリンダ(10)は、工具の方向に一杯にずらされ
た状態になっており、シリンダ(10)の前端がハウジ
ングの内面(30)と接触している。さらに圧縮エア
は、ハウジング(1)の配管(33)を経由してハウジ
ングとシリンダとの間で形成されるチャンバー(34)
に導かれる。この圧縮エアも、すでに述べたバルブによ
って配管(33)に供給することができる。
めには別個のバルブを設けることもできる。チャンバー
(34)における圧縮エアは、シリンダの環状面(3
5)と(36)によってシリンダに力を加え、この力が
作用する方向は、圧縮エアがシリンダの面(27)に加
える力の方向とは反対である。しかしながら、シリンダ
面(27)は環状面(35)と(36)よりも大きいた
め、図1に示されているシリンダ(10)の移動位置が
得られる。チャンバー(34)からは、通路(38)と
(39)とがシリンダの内部に至る。通路(38)と
(39)とによって、ピストンの運動に必要な圧縮エア
がシリンダ内部に至る。
パ特許A−452 543によってすでに周知の方法で
行なわれる。図1において示されているピストン(1
5)の左側の終点位置で、ピストン(15)は、図2に
示されている打撃面(18)によって工具保持具(2)
のヘッド(7)の打撃面(9)に打撃を加える。シリン
ダ(10)の段と差動ピストンの段とを境界に持つチャ
ンバー(40)において、圧縮された空気が膨張するこ
とにより、ピストンは、図示されている左側の終点位置
から右方向に加速される。ピストン(15)の右方向へ
の運動の際に、チャンバー(34)からシリンダ内部へ
の通路(38)が開放される。それによって、拡大しつ
つあるチャンバー(40)に圧縮エアが入る。ピストン
の前面(41)とシリンダ内壁とを境界に持つチャンバ
ー(28)は、図1において示されたピストンの位置で
は、当初は圧力がかかっていない。すなわち、チャンバ
ー(28)の圧力レベルは周囲の圧力と同じである。
は、図に示したピストン位置では、シリンダ壁における
アウトレット(42)と、図には示されていないハウジ
ングの開口部により、周囲の空気と接続されているハウ
ジングのチャンバー(43)とによっていまだ開放状態
におかれている。しかしながら、ピストンが右方向に動
く場合に、ピストン(15)によってアウトレット(4
2)が閉鎖され、小さくなりつつあるチャンバー(2
8)内の空気が圧縮される。しかしながら、通路(3
8)を経由してチャンバー(40)に圧縮エアが導入さ
れることにより、ピストンはさらに右方向に加速され
る。右側の終点に向かうピストン(15)が、チャンバ
ー(34)からシリンダ内部への通路(39)と、ピス
トン(15)におけるオーバーフローチャンネル(4
6)の半径方向の部分とが接続される位置に達すると同
時に、圧縮エアが通路(39)とオーバーフローチャン
ネル(46)とを経由してチャンバー(28)において
も導入される。チャンバー(28)において圧縮エアが
導入されることにより、ピストン(15)がゆるやかに
減速し、その右側の終点に達する。
の方向に加速される。チャンバー(28)における膨張
によってピストンは、ピストンによってアウトレット
(42)が開放されるまで加速される。ピストンが左方
向に動く際、ピストンはその打撃面(18)により、再
度ヘッド(7)の衝突面(9)にあたり、再び図1に示
された位置をとることになる。この位置から、ピストン
は再び、すでに説明したように右方向に移動し、右側の
終点においてゆるやかに減速する。したがって、シリン
ダ(10)が図1において示した位置にある場合には、
空圧式打撃工具の前方方向の打撃が得られる。さらに、
シリンダ壁の前の部分には通路(45)が配置されてお
り、それにより、ハウジングの前部で形成される空間
が、ハウジング(1)のアウトレットを経由して周囲と
接続されている。これによってピストンは、ハウジング
の前部において形成される空間での圧縮によって減速さ
れることはない。
打撃工具が図2に示した位置にある場合、骨加工用工具
に後方方向の打撃しか加えない。図1における符号と同
一の符号は同一部分を示している。図2において、操作
エレメント(21)は中間位置に置かれている。この場
合、ハウジング(1)のチャンネル(25)は圧縮エア
源と接続されておらず、圧はない。そのためチャンバー
(26)にも圧はない。しかしながら、チャンバー(3
4)には、ハウジング(1)におけるチャンネル(3
3)を経由して引き続いて圧縮エアが供給される。圧縮
エアがシリンダ(10)の外部環状面(35)と(3
6)とに力を加えることにより、シリンダ(10)は図
2に示した右側の位置に移動し、シリンダ(10)の前
面(27)がストッパ(20)と接する。ハウジング内
においてシリンダ(10)が移動することにより、ピス
トン(15)の打撃面がヘッド(7)の衝突面(8)に
衝突する。これとは反対に、ピストンが左方向に動く場
合、ピストンはもはやその打撃面(18)で、ヘッド
(7)の衝突面(9)に衝突することはなく、チャンバ
ー(40)内の圧縮された空気によってゆるやかに減速
する。これ以外は、ピストンの運動は図1において説明
したものと同一の方法で行なわれる。
位置にある場合、すなわち操作エレメント(21)が最
も左側の位置にある場合には、チャンネル(33)を経
由するチャンバー(34)への圧縮エアの供給も遮断す
ることができる。この場合には、ピストン(15)がも
はや駆動されることなく、打撃工具が打撃を行なうこと
はない。いうまでもなく、シリンダのここに示した空圧
による移動方法は、例としてあげたにすぎない。手動操
作レバーによる機械的な移動、またはその他の方式の移
動方法も問題なく可能である。
図を示しているが、部分的に断面図になっている。この
ピストンは、図示したように、図1および図2による打
撃工具において使用することが可能である。また、この
ピストンは、例えば、ヨーロッパ特許A−452 54
3によって周知である打撃工具にも使用することができ
る。このピストンで新しい点は、ピストンに複数のオー
バーフローチャンネル(46)が設けられていることで
ある。それによって、ハウジング内におけるオーバーフ
ロー配管が不要になり、ハウジングの構造および製造が
簡略化される。また、打撃工具の構造もスペースを節約
することができる。さらには、チャンネル数が多いこと
により、打撃能力を高めることができる。
後方方向の打撃運動量との比を約1とするよう、打撃工
具の寸法決めは、ヨーロッパ特許A−452 543に
よって周知である以下の規則にしたがって行なわれるこ
とが好ましい。第1のパラメータAは以下のように定義
される。 A=(A1/A2)(P0/P2) ただし、 A1=ピストンの前面(41)の大きさ A2=ピストンの環状面(47)の大きさ P0=周囲の圧力の値(約1bar) P2=圧縮エア源の圧力の値(約7bar)
定義される。 VU=V12/VAおよびV0=VT/VA ただし、VAはオーバーフローチャンネル(46)の容
積(環状ノッチの容積を含む)に、アウトレット(4
2)がまさにピストンによって閉鎖された場合のピスト
ン位置でのシリンダ空間(28)の容積を加えた容積で
あり、V12はオーバーフローチャンネル(46)の容積
(環状ノッチの容積を含む)に、オーバーフローチャン
ネル(46)がまさに開く場合のピストン位置でのシリ
ンダ空間(28)の容積を加えた容積であり、VTはオ
ーバーフローチャンネル(46)の容積(ノッチの容積
を含む)に、ピストンが右側の終点位置にある場合のシ
リンダ空間(28)の容積を加えた容積である。
メータが基本的に、以下の範囲内である場合である。 0.1≦A≦0.5 0≦V0≦VU≦1 しかしながら、パラメータV0とVUが0.1〜0.8の範
囲内であることが望ましい。
によると、シリンダを移動することによって打撃方向が
切り換えられることにより、一方では、ハウジング内に
おいて移動することのない工具保持具が可能であり、他
方では、ハウジングに作用する引っ張り力や押しつけ力
とは無関係に切り換えを行なうことができる。また、ハ
ウジング内におけるオーバーフロー配管が不要になり、
ハウジングの構造および製造が簡略化される。また、打
撃工具の構造もスペースを節約することができ、さらに
は、チャンネル数が多いことにより、打撃能力を高める
ことができる。
よる打撃工具を示す図である。
る打撃工具を示す図である。
面図で前面図とで示す図である。
部、4…支持ブロック、5…円板ばね、7…ヘッド、8
…打撃面、10…シリンダ、11…ガイド、15…ピス
トン、16…中空空間、17,18…打撃面、21…操
作エレメント、25…圧縮エア配管、26…チャンバ
ー、27…シリンダの面、30…ハウジングの内面、3
3…配管、34…チャンバー、35,36…環状面、3
8,39…通路、40…チャンバー、46…オーバーフ
ローチャンネル。
Claims (10)
- 【請求項1】 空圧式打撃工具、特に外科手術において
用いられる空圧式打撃工具であって、ハウジングと、空
圧駆動による往復運動を行なうピストンを有するシリン
ダ/ピストン構造部と、工具保持具とを有し、該工具保
持具は、ハウジングの外部においては工具取り付け部が
あり、ハウジングの内部においてはピストンのために2
つの打撃面を形成しており、それによって所望に応じて
前方方向への打撃または後方方向への打撃を発生するこ
とができる空圧式打撃工具において、工具保持具(2)
をハウジング(1)内において基本的に固定的に保持
し、また、シリンダ(10)をハウジングと切り離され
たコンポーネントとして設計し、かつ、ハウジング内に
おいてシリンダを移動可能なように配置し、さらに、手
動操作可能な切り換え手段(21)を設け、これを操作
することによってシリンダを移動し、この場合、シリン
ダが移動した位置により、シリンダ内において空圧駆動
による往復運動を行なうピストン(15)が、打撃面
(8,9)のいずれかに作用することを特徴とする空圧
式打撃工具。 - 【請求項2】 前記シリンダの移動が空圧によって行な
われることを特徴とする請求項1に記載の空圧式打撃工
具。 - 【請求項3】 前記切り換え手段としてバルブを設け、
該バルブの1つの切り換え位置においてシリンダ外壁の
少なくとも1つの環状面(35,36)に圧縮エアが供
給され、また別の切り換え位置においてシリンダ外壁の
前面(27)に圧縮エアが供給されることを特徴とする
請求項2に記載の空圧式打撃工具。 - 【請求項4】 前記ハウジングとシリンダ外壁との間
に、圧縮エアが定常的に供給される第1のチャンバー
(34)が設けられ、シリンダの長軸方向に見て隔てら
れた少なくとも2つの通路(38,39)が該チャンバ
ーからシリンダの内部に至ることを特徴とする請求項1
から請求項3までのいずれかに記載の空圧式打撃工具。 - 【請求項5】 前記シリンダの環状面(35,36)が
チャンバー壁の一部を形成していることを特徴とする請
求項3又は請求項4に記載の空圧式打撃工具。 - 【請求項6】 前記ピストン(15)が、圧縮エアによ
って制御され、往復運動を行なう差動ピストンであり、
また、該往復運動は、圧力下におかれているエアが1つ
のピストン環状面(47)には絶えず作用し、かつ、ピ
ストン前面(41)には暫時しか作用せず、さらにこの
場合、通路(38)を経由してチャンバーからの圧縮エ
アがピストン環状面に作用することで行われることを特
徴とする請求項4または請求項5に記載の空圧式打撃工
具。 - 【請求項7】 前記ピストン前面(41)に、ピストン
によって制御されるオーバーフロー配管(46)を経由
して暫時、圧縮エアが供給されることを特徴とする請求
項6に記載の空圧式打撃工具。 - 【請求項8】 前記ピストン内に配置されている複数の
チャンネル(46)としてオーバーフロー配管が設計さ
れ、該チャンネルが、ピストンの運動に依存して、第2
の通路(39)を経由して暫時、チャンバー(34)と
接続されることを特徴とする請求項7に記載の空圧式打
撃工具。 - 【請求項9】 工具保持具(2)がハウジング(1)内
に保持されている支持ブロック(4)により、側方から
の力に対して横ずれしないように保持されており、ま
た、ハウジングと支持ブロックとの間において設けられ
ているばね(5)もしくは弾力性に富んだゴム製の部材
またはプラスチック製の部材により、軸方向において固
定されていることを特徴とする請求項1から請求項8ま
でのいずれかに記載の空圧式打撃工具。 - 【請求項10】 空圧式打撃工具のためピストンであっ
て、該ピストンが、圧縮エアによって制御され、往復運
動を行なう差動ピストンであり、該往復運動は、圧力下
におかれているエアが1つのピストン環状面には絶えず
作用し、かつ、ピストンによって制御されるオーバーフ
ロー配管によってピストン前面には暫時しか作用しない
ピストンにおいて、前記オーバーフロー配管が、ピスト
ン内に配置されているとともに複数の個別チャンネル
(46)によって形成されていることを特徴とする空圧
式打撃工具のためのピストン。
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