JPH10113884A - 回転ツールヘッド - Google Patents

回転ツールヘッド

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JPH10113884A
JPH10113884A JP9182200A JP18220097A JPH10113884A JP H10113884 A JPH10113884 A JP H10113884A JP 9182200 A JP9182200 A JP 9182200A JP 18220097 A JP18220097 A JP 18220097A JP H10113884 A JPH10113884 A JP H10113884A
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JP
Japan
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shaft
tool head
socket
longitudinal axis
corner
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JP9182200A
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English (en)
Inventor
Gerould W Norman
ジェロールド・ダブリュー・ノーマン
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Bristol Myers Squibb Co
Original Assignee
Bristol Myers Squibb Co
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1613—Component parts
    • A61B17/1633—Sleeves, i.e. non-rotating parts surrounding the bit shaft, e.g. the sleeve forming a single unit with the bit shaft
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B17/162—Chucks or tool parts which are to be held in a chuck
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    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/0046—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets with a releasable handle; with handle and operating part separable
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンドピースのソケット内への挿入が容易
で、シャフトとソケットとの位置合わせを自動的に行う
ことが可能な、改良形回転ツールヘッドを提供する。 【解決手段】 本発明のツールヘッドのシャフトの断面
形状は多角形であり、その端部はテーパーをなしている
ので、対応する多角形形状を有するソケット内に容易に
挿入することができる。また、タングを分けるような非
直線状のスロットを有するコレットが設けられている。
スロットが直線状でないことによって、コレットに挿入
されているワイヤすなわちシャフトは、コレットの中央
部分に位置合わせされ、ワイヤすなわちシャフトが、各
タング間から出てしまうことが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動ハンドピ
ースと共に用いられる回転ツールヘッドの改良に関す
る。本発明は、モジュールツールヘッドや、外科手術用
ワイヤドライバなどのコレットを収めたツールヘッドに
特に適している。
【０００２】
【従来の技術】回転ツールヘッドは、ねじ及び他のファ
スナーの駆動、穴あけ、凹部のリーマー加工、ワイヤ及
びピンの駆動、および、研削や形削りなどの多数の適用
例において、回転ドライブハンドピースと共に用いられ
る。従来、それぞれの異なる機能は、特定の形状を有す
るツールヘッドを備えた異なる専用のハンドピースによ
って行われている。費用や空間を削減するために、研究
者は、モジュールのツールヘッドを有する万能ハンドピ
ースを提供した。目的を異としてそれぞれ構成された種
々のツールヘッドは、特定の機能をなすのに必要とされ
るような方法で、万能ハンドピースに取り外し可能にか
み合わせられる。モジュールツールヘッドは、外科手術
用器具において、その空間や費用の削減の点で特に応用
し得る。ユーザーにとって、モジュールツールヘッドの
取付けや取外しを容易にすることが重要である。モジュ
ールツールヘッドの取付けにおいて生じる１つの問題
は、シャフトの位置合わせの失敗である。多くの従来技
術のモジュールツールヘッドにおいて、シャフトの位置
合わせに失敗するとフラストレーションが溜まるし、正
確な係合を確実に行うべく、シャフトを手作業で再度位
置合わせすることは、時間や集中力の無駄である。上記
問題は、ツールヘッドを取り付ける際にユーザーによっ
てつかまれることがないフリーホイーリングシャフトを
有する、ある種のワイヤドライブ構成のようなモジュー
ルツールヘッドにおいてはさらに悪化する。フリーホイ
ーリングシャフトを有する場合、シャフトが誤って位置
合わせされると、シャフトのベアリングによってシャフ
トがツールヘッド内で回転させられるため、シャフトの
挿入端部がハンドピースに接している状態でツールヘッ
ドを前後に回転させることによっては、シャフトとソケ
ットとは位置合わせがされないことが多い。
【０００３】また、多くの回転ヘッドは、シャフトすな
わちワイヤをつかむためのコレットを備えている。コレ
ットは、回転ツールヘッド内において、グラインディン
グバー(grinding burr)を保持したり、ピンやワイヤを
保持したりするために用いられる。ワイヤをつかむため
のコレットを備えた上記のような適用例として、外科用
ワイヤドライバがあげられる。コレットの長手軸は、ワ
イヤドライバやハンドピースを貫通して延在するカニュ
ーレに位置合わせされる。カニューレによって、コレッ
ト自体よりも長いワイヤの使用が可能となるが、これ
は、ワイヤが器具の全長にわたって延在することができ
るからである。使用前にワイヤをコレット及びカニュー
レ内に入れなければならない。ワイヤがコレット内に簡
単に入れられ、ワイヤがコレット軸に正確に位置合わせ
されることは、ユーザーにとって重要である。従来技術
のシャフト及びコレットを図１に示す。このアセンブリ
は、コレット端部３を有するシャフト１を備えている。
シャフトは自由回転可能にベアリング４内に取り付けら
れる。次に、アセンブリをツールヘッドハウジング内に
取り付ける。コレット端部３は、長手軸に対して平行な
タング５を備えている。タング５は直線状のスロット６
によって分けられている。上記従来技術のコレットで
は、ワイヤ７は各コレットタング間の溝から出てしま
い、図１に示すように、誤ってカニューレ内に入ってし
まうかも知れない。そうなると、ワイヤを取り出して再
度挿入しなければならない。このような手続きはフラス
トレーションが溜まるし、時間を浪費する。また、ワイ
ヤの一部分が各タング間の溝のいずれかの中にスリップ
し、つかまれてしまうと、ワイヤは軸からずれ、ユーザ
ーが駆動しようと思うようには作動しないであろう。同
様に、グラインディングバーを保持するのに用いられる
コレットにおいては、バーがコレット軸に位置合わせさ
れなけれはならず、さもなければバーは正しく回転しな
いであろう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決しようとする技術的課題は、改良形回転ツールヘッ
ドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段・作用・効果】上記課題を
解決するために、本発明によれば、以下の構成の回転ツ
ールヘッドが提供される。モジュールのツールヘッドの
場合、シャフトは、回転運動を伝達すべく、多角形の断
面を有している。シャフトは、ハンドピース内において
対応する多角形形状を有するソケット内に挿入すること
ができる。シャフトの端部はテーパーにされており、簡
単に挿入することができる。シャフトの多角形の各側面
に対応する平面は、シャフトの端部に向かって収束して
いる。このように、多角形のコーナーは、その断面面積
が小さくなっていくように、テーパー部分に沿って連続
している。シャフトがソケット内に挿入されると、シャ
フトは上記テーパーによってソケット内に進み始める。
一旦進み出すと、テーパーシャフトのコーナーは、ソケ
ットの平面に突き当たる。端部がテーパーにされてお
り、多角形のコーナーがテーパー部分に沿って延在して
いるため、テーパー部分のコーナーにかかるソケット平
面の力によって、シャフト及びソケットは互いに位置合
わせされた状態となるように回転する。このような自動
位置合わせの性質によって、ツールヘッドは容易に取り
付けられる。
【０００６】本発明はまた、タングが非直線状の溝によ
って分けられているコレットを設けることにより、コレ
ット内に配置されるワイヤすなわちシャフトが誤って位
置合わせされるのを防ぐ。例としてはジグザグで螺旋状
の溝があげられる。溝が非直線状であると、ワイヤすな
わちシャフトは各タング間の溝から出てしまうことがな
い。ワイヤすなわちシャフトは、各タング間でシャフト
の中央部分下方に案内され、ワイヤすなわちシャフトは
コレットの中央部に位置決めされ、正確に作動する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態の例
を、図２〜１５にしたがって、詳細に説明する。
【０００８】図２〜６に、代表的なモジュールのツール
ヘッド１０と回転ハンドピース１２とを示しており、こ
れらを通じて本発明の種々の性質を説明する。図示され
ているツールヘッドは、ハンドピースに取り外し可能に
係合するモジュールの整形外科用ワイヤドライバーであ
る。ハンドピース１２は、ツールヘッド１０のドライブ
シャフトにかみ合うように係合する多角形のソケット１
１を備えている。ソケット１１は複数の側面９を有して
おり、隣接する各側面はコーナー１３において接する。
機能の異なるツールヘッドや、モジュールでないツール
ヘッドも、以下に説明するように、本発明を含んでいて
もよい。
【０００９】図７及び図８に、テーパー状挿入端部１８
を有するシャフト１６を備えたツールヘッドシャフトア
センブリ１４の実施形態を示す。シャフト１６は、長手
軸に対して垂直な方向においては多角形の断面形状を有
する。シャフトは複数の側面２０を有しており、隣接す
る各側面はコーナー２２において接する。シャフト１６
の形状はソケット１１に対応しており、トルクを伝達す
べく確実に係合する。代表的なシャフト１６及びソケッ
ト１１は六角形の形状を有している。挿入端部１８は六
角形のシャフト１６との境界がない、円錐形のテーパー
に研削されている。使用するときには、円錐挿入端部１
８を多角形のソケット１１に挿入する。端部１８がソケ
ット１１に対して概ね位置合わせされると、端部１８は
上記テーパーによりソケット１１内に案内されるので、
ヘッド１０のハンドピース１２への取付は容易となる。
しかし、端部１８が円錐形状であると、端部１８がソケ
ット１１内に固定されることがあることがわかった。こ
のことは、円錐端部１８からシャフト１６のコーナー２
２までの移行領域２４が、ソケット１１の平坦な側面９
に接するときに生じる。移行領域は、コーナーを横切り
シャフト領域までテーパーにされた、幅が広く滑らかな
表面である。このため、この領域はソケット１１内に押
し込まれる傾向がある。シャフト１６を側面から側面へ
と揺らすことは、シャフト１６を解放し、シャフトを着
座させるのを容易にする。しかし、このような手順は常
に作用する訳ではなく、シャフト１６をソケット１１か
ら外して再度挿入することが必要となることがある。ワ
イヤドライバの場合、シャフト１６はツールヘッド１０
内に収容され、フリーホイーリングベアリング２６に取
り付けられる。ツールヘッド１０をシャフト軸のまわり
で回転させても、シャフト１６はツールヘッド１０内で
回転するので、押し込まれたシャフト１６が外れること
はない。
【００１０】図９〜図１２に、本発明の好ましい実施形
態を示す。この好ましいアセンブリは、図２〜図６に示
した代表的なツールヘッド及び回転ハンドピース内にお
いても示されている。シャフトアセンブリ３０は、長手
軸を有するシャフト３２を備えている。シャフト３２の
断面形状は、長手軸に対して垂直な方向においては多角
形の断面形状を有する。シャフト３２は複数の側面３４
を備えており、隣接する各側面はコーナー３６において
接する。シャフト３２の形状はソケット１１に対応して
いるので、トルクを伝達すべく確実に係合する。代表的
なシャフト１６及びソケット１１は六角形の形状を有す
る。シャフト３２はツールヘッド１０内においてベアリ
ング３８に取り付けられる。シャフトは挿入端部４０を
有する。図示したワイヤドライバでは、シャフト３２
は、挿入端部４０において、ツールヘッドから露出して
いる。挿入端部４０は、複数の収束する平面４２を備え
ており、この平面は、例えばベルトグラインディングや
ミーリングにより形成される、シャフトの多角形３４の
側面と、収束する平面４２とは、１対１で対応するの
で、長手軸に対して垂直な方向におけるテーパー端部４
０の断面もまた、シャフトの多角形と同じ数の側面を有
するが面積は小さい多角形をなす。シャフトの多角形の
コーナー３６はテーパー端部４０に沿って連続し、テー
パー端部４０にコーナー４４を形成する。テーパー端部
４０がソケット１１内に挿入されると、テーパー端部４
０のコーナー４４はソケット１１の側面９に接する。コ
ーナー４４は各平面４２の交点によって形成される線で
ある。さらに、コーナー４４は、シャフト３２に隣接し
た最大の空間から、シャフトの自由端に隣接した最小の
空間に向かって収束している。上記した挿入端部の形状
によって、ソケット１１の側面と挿入端部４０のコーナ
ー４４とは、図１３に示すように、局部接触をなす。テ
ーパーコーナー４４は、シャフト３２をソケット１１内
に押し込む軸力と合同して、図１４に示すように、コー
ナー４４と側面９との間に、横方向の合力４８を生じさ
せる。この横方向の合力４８は、シャフト３２及びソケ
ット１１の半径全体にわたって作用して、シャフト３２
とソケット１１とを互いに対して位置合わせされた位置
へと回転させるようなねじり合力５０を生じさせる。上
記したようなシャフト及びソケットの配置であれば、コ
ーナー４４が側面９のちょうど中央に接しており横方向
の合力が生じない場合を除き、位置合わせは自動的に行
われる。このような場合、局部接触４６の位置を変える
ためには、ツールヘッドをわずかに揺らすだけで十分で
あって、不安定な状態となるので便利であり、また、自
動的に位置合わせを行う合力が生じる。
【００１１】本発明はまた、図９〜図１２に示すよう
に、コレット内に配置されるワイヤやシャフトが誤って
位置合わせされることがないような、改良されたコレッ
トを備えている。シャフト３２はコレット端部５２を有
する。複数のタング５４は、この代表例では４つあるの
だが、シャフト３２の壁によって形成されている。タン
グはシャフト３２の壁に設けられた非直線状のスロット
５６によって分けられている。図９〜図１２の実施形態
は、ジグザグ形状のスロット５６を有する。図示した４
つのスロットは、カッティングツール、部材、あるいは
その両方が動かされるときに、対向するスロットを同時
に切り込むことによって形成されるとよい。次に、部材
を回転させてもう１対のスロットを形成する。奇数のス
ロットや、不規則な空間をあけたスロットが必要であれ
ば、個々に切り込むとよい。このタイプのスロットは、
相対的な横方向運動や、相対的な交互の回転運動によっ
て構成されるとよい。各スロット５６の交点は、長手軸
に沿う中央孔を形成する。あるいは、シャフトは、穴あ
けなどによって長手軸沿いに形成された孔を有していて
もよく、この孔は、より大きいワイヤやシャフトを収容
することができるように、スロット５６の交点よりも大
きくされる。タング５４間に挿入されたワイヤ５８すな
わちシャフトは、長手軸に沿って案内され、タング５４
の中央部分に収容される。スロット５６が非直線状であ
ることによって、ワイヤ５８すなわちシャフトは各タン
グ間に突出することがないようにされている。ワイヤ５
８すなわちシャフトがタングの内面に対向して方向付け
られていると、ワイヤには、長手軸と平行であり、か
つ、ワイヤ５８すなわちシャフトが各タング５４間でス
リップすることが可能である程度の十分な長さを持つ開
口は表われない。代表的なワイヤドライバ配置では、シ
ャフトアセンブリ３０はハウジング５７内に取り付けら
れる。端部キャップ５９はハウジング５７にねじ山をつ
け、コレット端部５２を覆う。端部キャップ５９のテー
パー部分６１は、コレット端部５２のテーパー部分６３
と共働して、共にタング５４を押して、部分６３が部分
６１内に進むとワイヤを把持する。レバー６５は、部分
６１及び６３を互いに相対的に移動させるべく弧状にさ
れている。レバーはシャフトアセンブリ３０全体をハウ
ジング５７内で前進させる。ばね６７はシャフトアセン
ブリ３０をハウジング５７内で後向きに傾ける。
【００１２】図１５に、タング６０が非直線状の螺旋ス
ロット６２によって分けられている他の実施形態を示
す。このコレットは、螺旋スロット６２によって分けら
れている２つだけのタング６０と共に用いられる。同様
に、コレットは、図９の実施形態と同様のタング及びス
ロットを複数個有していてもよい。本実施形態の螺旋ス
ロット６２は、部材やカッティングツールが走行すると
きに、連続する相対回転により構成されてもよい。
【００１３】当業者であれば、上記説明は、代表的なモ
ジュールのワイヤドライパアセンブリを用いて、本発明
を実施する好ましい形態を説明したものであることが理
解されるであろう。本発明は、コレット端部を持たない
モジュールのツールヘッドにおいて、改良されたシャフ
ト挿入端部の形状を提供するのに用いることができる。
同様に、この改良されたシャフトコレット端部は、非モ
ジュールツールヘッドにおいて用いられてもよい。最後
に、上記好ましい実施形態は、上記特許請求の範囲によ
って定義された本発明の原理及び範囲から逸脱すること
なく、設計や構成においてさらなる変形を加えることが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術のシャフトアセンブリの側面図であ
る。
【図２】 本発明に係る回転ハンドピースの正面図であ
る。
【図３】 図２の回転ハンドピースの側面図である。
【図４】 本発明に係る回転ツールヘッドの正面図であ
る。
【図５】 図４の回転ツールヘッドの部分拡大斜視図で
ある。
【図６】 図４の回転ツールヘッドの正面図断面図であ
る。
【図７】 シャフトアセンブリの一実施形態の正面図で
ある。
【図８】 図７のシャフトアセンブリの側面図である。
【図９】 シャフトアセンブリの他の実施形態の正面図
である。
【図１０】 図９のシャフトアセンブリのシャフトの正
面図である。
【図１１】 図１０のシャフトの側面図である。
【図１２】 図１０のシャフトのコレット端部の正面図
である。
【図１３】 図１０のシャフトの挿入端部間の相互作用
を示すように部分的に断面で示す正面図であって、図３
のハンドピースのソケットが付いた状態である。
【図１４】 図１３に示した相互作用によって生じた合
力を示す図である。
【図１５】 シャフトアセンブリのさらなる他の実施形
態の側面図である。
【符号の説明】
１ シャフト ３ コレット端部 ４ ベアリング ５ タング ６ スロット ７ ワイヤ ９ 側面 １１ ツールヘッド １２ ハンドピース １３ コーナー １４ シャフトアセンブリ １６ シャフト １８ 挿入端部 ２０ 側面 ２２ コーナー ２４ 移行領域 ２６ ベアリング ３０ シャフトアセンブリ ３２ シャフト ３４ 側面 ３６ コーナー ３８ ベアリング ４０ 挿入端部 ４２ 面 ４４ コーナー ４６ 局部接触 ４８ 合力 ５０ ねじれ合力 ５２ コレット端部 ５４ タング ５６ スロット ５７ ハウジング ５８ ワイヤ ５９ 端部キャップ ６０ タング ６１ テーパー部分 ６２ スロット ６３ テーパー部分 ６５ レバー ６７ ばね

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転ドライブハンドピース及びモジュー
    ルツールヘッドにして、該モジュールツールヘッドは該
    ハンドピースに取り外し可能に係合して、ドライブ機構
    は上記ハンドピースから上記ツールヘッドへとトルクを
    伝達し、上記ドライブ機構は、ソケットと、長手軸を有
    する対応するかみ合いシャフトとを備えており、上記シ
    ャフトは上記長手軸に対して垂直な方向においては多角
    形の断面形状を有し、上記ソケットは上記シャフトが上
    記ソケットに確実に係合することができるような対応す
    る多角形形状を有し、上記多角形は複数の側面よりな
    り、上記多角形の上記側面は隣接する１対の側面間のコ
    ーナーにおいてそれぞれ接しており、上記シャフトの一
    端はテーパー状である、回転ドライブハンドピース及び
    モジュールツールヘッド。
  2. 【請求項２】 上記シャフトの上記テーパー端部は、上
    記多角形のシャフトと融合する円錐状のテーパーである
    ことを特徴とする、請求項１記載の回転ドライブハンド
    ピース及びモジュールツールヘッド。
  3. 【請求項３】 上記テーパー端部は複数の収束する平面
    を備え、上記シャフトの多角形と上記収束する平面とは
    １対１で対応しており、上記テーパー端部の断面もま
    た、上記長手軸に対して垂直な方向においては、上記シ
    ャフトの多角形と同数の側面を有しているが面積は小さ
    い多角形であり、上記シャフトの多角形の上記コーナー
    は上記テーパー端部に沿って連続しており、上記テーパ
    ー端部が上記ソケット内に挿入されると、上記テーパー
    端部の上記コーナーは上記ソケットの各側面に接し、上
    記シャフト及びソケットは互いに位置合わせされた状態
    となるように回転することを特徴とする、回転ドライブ
    ハンドピース及びモジュールツールヘッド。
  4. 【請求項４】 回転ドライブハンドピースと共に用いる
    モジュールツールヘッドにして、上記ハンドピースは複
    数の側面よりなる多角形形状にされており、上記多角形
    の隣接する各側面はコーナーにおいて接しており、上記
    ツールヘッドは、長手軸と、上記ソケット内に挿入すべ
    く構成された挿入端部とを有するシャフトを備えてお
    り、上記シャフトは、上記ソケットの形状に対応する多
    角形の断面形状を有し、上記シャフトの上記挿入端部は
    複数の収束する平面を備え、上記シャフトの多角形の上
    記側面と上記収束する平面とは１対１で対応しており、
    上記長手軸に垂直な方向における上記挿入端部の断面も
    また、上記シャフトの多角形の側面と同数の側面を有し
    ているが面積は小さい多角形にされており、上記シャフ
    トの多角形の上記コーナーは上記挿入端部に沿って連続
    しており、上記テーパー端部が上記ソケット内に挿入さ
    れると、上記各コーナーは上記ソケットの各側面に接
    し、上記シャフトおよびソケットは互いに位置合わせさ
    れた状態となるように回転することを特徴とする、モジ
    ュールツールヘッド。
  5. 【請求項５】 上記シャフトはさらに、上記挿入端部と
    対向するコレット端部を備え、上記コレット端部はシャ
    フト壁を有し、上記シャフト壁は非直線状の溝によって
    分けられて、上記長手軸に対して略平行な複数のタング
    を形成することを特徴とする、請求項４記載のモジュー
    ルツールヘッド。
  6. 【請求項６】 上記非直線状の溝はジグザグ形であるこ
    とを特徴とする、請求項５記載のモジュールツールヘッ
    ド。
  7. 【請求項７】 上記非直線状の溝は上記長手軸のまわり
    で螺旋をなすことを特徴とする、請求項５記載のモジュ
    ールツールヘッド。
  8. 【請求項８】 回転ハンドピース用のツールヘッドにし
    て、上記ツールヘッドは長手軸に沿って設けられたシャ
    フト壁を備えたシャフトを有し、上記シャフトは、上記
    長手軸に対して略平行な複数のタングを有するコレット
    端部を備え、上記タングは、上記シャフト壁に形成され
    た非直線状の溝によって長手方向に互いに分けられるこ
    とを特徴とするツールヘッド。
  9. 【請求項９】 上記非直線状の溝はジグザグ形であるこ
    とを特徴とする、請求項８記載のモジュールツールヘッ
    ド。
  10. 【請求項１０】 上記非直線状の溝は上記長手軸のまわ
    りで螺旋をなすことを特徴とする、請求項８記載のモジ
    ュールツールヘッド。
  11. 【請求項１１】 上記シャフトはさらに、上記コレット
    端部と対向する挿入端部を備え、上記シャフトの上記挿
    入端部は複数の側面よりなる多角形を有し、上記多角形
    の隣接する側面はコーナーにおいて接しており、上記挿
    入端部は複数の収束する平面を備え、上記シャフトの上
    記側面と上記収束する平面とは１対１で対応しており、
    上記長手軸に垂直な方向における上記挿入端部の断面も
    また、上記シャフトと同数の側面を有しているが面積は
    小さい多角形にされており、上記シャフトの多角形の上
    記コーナーは上記挿入端部に沿って連続することを特徴
    とする、請求項８記載のモジュールツールヘッド。
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