NL9401195A

NL9401195A - Pneumatically actuated hand tool

Info

Publication number: NL9401195A
Application number: NL9401195A
Authority: NL
Inventors: Jan Constant Cool; Koenraad Alexander Rijnsaardt
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-03-01

Abstract

Pneumatically actuated hand tool for carrying out a mechanical operation, provided with an exchangeable gas cartridge in which the gas which is required for pneumatic actuation is stored. More particularly, the hand tool is provided with at least one pneumatic motor, at least one transmission mechanism, with means which execute the mechanical operation, and with a control circuit for controlling the supply of gas from the gas cartridge to the pneumatic motor, the transmission mechanism being connected on one side to the pneumatic motor and on the other side to the means which carry out the mechanical operation. In a further refinement of the invention, the transmission mechanism is designed in such a manner that it is a constant force supplied by the pneumatic motor, converted into a force which, during the entire mechanical operation, virtually corresponds to the force required to carry out the mechanical operation. <IMAGE>

Description

Titel: Pneumatisch bekrachtigd handgereedschapTitle: Pneumatically powered hand tools

De uitvinding heeft betrekking op een pneumatisch bekrachtigd handgereedschap volgens de aanhef van conclusie 1.The invention relates to a pneumatically powered hand tool according to the preamble of claim 1.

Dergelijke pneumatisch bekrachtigde handgereedschappen zijn bekend in de vorm van bijvoorbeeld boormachines, nietapparaten, moeraandraaiers en dergelijke.Such pneumatically powered hand tools are known in the form of, for example, drilling machines, staplers, nut drivers and the like.

Een bezwaar van de bekende pneumatisch bekrachtigde handgereedschappen is dat deze telkens via tenminste een gastoevoerslang zijn verbonden met een compressor. De noodzakelijk aanwezige gastoevoerslang belemmert de bedieningsman van het handgereedschap in zijn bewegingsvrijheid. Bovendien kan een op een gastoevoerslang aangesloten handgereedschap minder goed worden gemanipuleerd doordat de slang telkens krachten op het handgereedschap uitoefent.A drawback of the known pneumatically powered hand tools is that they are each connected to a compressor via at least one gas supply hose. The necessary gas supply hose hinders the operator of the hand tool in his freedom of movement. Moreover, a hand tool connected to a gas supply hose cannot be manipulated as well because the hose always exerts forces on the hand tool.

De uitvinding beoogt een pneumatisch bekrachtigd handgereedschap zonder de hierboven genoemde bezwaren welk handgereedschap bovendien op economische wijze kan worden vervaardigd.The object of the invention is a pneumatically powered hand tool without the above drawbacks, which hand tool can moreover be manufactured economically.

Het pneumatisch bekrachtigde handgereedschap wordt hiertoe volgens de uitvinding gekenmerkt door de maatregelen van conclusie 1.For this purpose, the pneumatically actuated hand tool is characterized according to the invention by the features of claim 1.

Door het, in het pneumatisch handgereedschap opgenomen, uitwisselbare gaspatroon, waarin het gas is opgeslagen dat benodigd is voor de pneumatische bekrachtiging, kan het handgereedschap functioneren zonder dat het via een slang is aangesloten op een externe compressor. Derhalve kan het gereedschap ook op plaatsen worden gebruikt waar geen compressor aanwezig is en kan bovendien door afwezigheid van de slang vrijelijk met het handgereedschap worden gemanipuleerd.The exchangeable gas cartridge, which contains the gas required for the pneumatic actuation, which is incorporated in the pneumatic hand tool, allows the hand tool to function without being connected to an external compressor via a hose. Therefore, the tool can also be used in places where no compressor is present and, moreover, due to the absence of the hose, it can be freely manipulated with the hand tool.

De gaspatronen zijn standaard in de handel verkrijgbaar en worden bijvoorbeeld toegepast voor het onder druk houden van kleine biertappen, voor het vervaardigen van slagroom of spuitwater of voor dergelijke toepassingen in de voedingsmiddelenindustrie waar gasdruk noodzakelijk is. Eén van de standaard in de handel verkrijgbare gaspatronen is ongeveer 8 cm lang, heeft een volume van ca. 20.7 cm3 en is gevuld met ca. 16 gram steriel CO2 dat onder een druk staat van 56 bar.The gas cartridges are commercially available as standard and are used, for example, for keeping small beer taps under pressure, for producing whipped cream or spray water or for such applications in the food industry where gas pressure is required. One of the standard commercially available gas cartridges is approximately 8 cm long, has a volume of approximately 20.7 cm3 and is filled with approximately 16 grams of sterile CO2 under a pressure of 56 bar.

De uitvinding berust op het inzicht dat een dergelijk gaspatroon een verrassend grote hoeveelheid energie bevat, zodat het gaspatroon naast de gasdruktoepassingen, waarvoor het gaspatroon in eerste instantie is ontworpen, tevens geschikt is voor gebruik bij het verrichten van mechanische handelingen die een aanzienlijke hoeveelheid energie vergen.The invention is based on the insight that such a gas cartridge contains a surprisingly large amount of energy, so that the gas cartridge, in addition to the gas pressure applications for which the gas cartridge was initially designed, is also suitable for use in performing mechanical operations that require a considerable amount of energy. .

In nadere uitwerking van de uitvinding wordt het handgereedschap gekenmerkt door de maatregelen van conclusie 2 .In further elaboration of the invention, the hand tool is characterized by the features of claim 2.

Met een aldus uitgevoerd handgereedschap kunnen allerlei mechanische handelingen worden uitgevoerd, die worden bewerkstelligd door de specifiek daarvoor ingerichte handelingen uitvoerende middelen. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan het knippen van draad- of staafmateriaal, zoals schroeven en of spijkers, het aandraaien van bouten, moeren of schroeven, het aanbrengen van nieten of dergelijke mechanische handelingen.With a hand tool thus constructed, all kinds of mechanical operations can be carried out, which are effected by means specifically designed for this purpose. This may include cutting wire or rod material, such as screws and or nails, tightening bolts, nuts or screws, applying staples or similar mechanical actions.

Als motor kan bijvoorbeeld worden gekozen voor een zuiger/cilinder-samenstel, waarmee een translerende beweging wordt verkregen, of een voor vaanmotor, waarmee een roterende beweging wordt verkregen. Als overbrengingsmechaniek kan bijvoorbeeld worden gekozen voor een bewegingsschroef voorzien van een moer en een schroefspil, al dan niet voorzien van een variabele spoed, voor een hefboomstelsel, voor een nokkenstelsel of voor combinaties van dergelijke overbrengingsmechanieken. Bij de, de mechanische handeling uitvoerende middelen kan bijvoorbeeld worden gedacht aan de bekken van een tang, de messen van een schaar, een dop van een dopsleutel of dergelijke.As a motor, for example, a piston / cylinder assembly can be chosen, with which a translating movement is obtained, or a vane motor, with which a rotating movement is obtained. The transmission mechanism can for instance be chosen for a movement screw provided with a nut and a screw spindle, whether or not provided with a variable pitch, for a lever system, for a cam system or for combinations of such transmission mechanisms. Examples of the means performing the mechanical action may be the jaws of pliers, the blades of scissors, a cap of a socket wrench or the like.

Door de toch beperkte energie die is opgeslagen in een gaspatroon, is het pneumatisch bekrachtigde handgereedschap volgens de uitvinding met name geschikt voor mechanische handelingen die gedurende korte tijd veel kracht vereisen, hetgeen met name het geval is bij het knippen van draad- of staafmateriaal, bij het klinken van nagels of bij het aanbrengen van nieten en dergelijke impuls gestuurde handelingen.Due to the nevertheless limited energy stored in a gas cartridge, the pneumatically powered hand tool according to the invention is particularly suitable for mechanical operations that require a great deal of force for a short time, which is the case in particular when cutting wire or rod material, when riveting or when applying staples and such impulse controlled actions.

Daarbij moet, doordat de in een gaspatroon opgeslagen energie beperkt is, het handgereedschap zeer zuinig met de beschikbare energie omspringen.In addition, because the energy stored in a gas cartridge is limited, the hand tools must be very economical with the available energy.

In het algemeen worden pneumatisch bekrachtigde handgereedschappen zodanig uitgevoerd dat voor het verrichten van de mechanische handelingen meer dan voldoende kracht geleverd kan worden. Bij de dimensionering van dergelijke gereedschappen wordt in het algemeen bepaald wat de kracht en/of het vermogen is, dat nodig is voor de te verrichten mechanische handeling, en wordt vervolgens het gereedschap zodanig gedimensioneerd dat de daardoor te leveren kracht ten minste 1.5 maal zo groot is als de benodigde kracht.In general, pneumatically powered hand tools are designed in such a way that more than sufficient force can be provided to perform the mechanical operations. When dimensioning such tools, it is generally determined what the force and / or power is required for the mechanical action to be performed, and then the tool is dimensioned such that the force to be delivered thereby is at least 1.5 times greater is like the necessary force.

Teneinde een handgereedschap te verschaffen dat zeer zuinig met de in het patroon opgeslagen energie omspringt, wordt het handgereedschap volgens een nadere uitwerking van de uitvinding gekenmerkt door de maatregelen van conclusie 3.In order to provide a hand tool that is very economical with the energy stored in the cartridge, the hand tool according to a further elaboration of the invention is characterized by the features of claim 3.

Doordat het overbrengingsmechaniek de door de pneumatische motor geleverde kracht omzet in een kracht, die gedurende de gehele mechanische handeling vrijwel overeenstemt met de voor het uitvoeren van de mechanische handeling benodigde kracht, gaat er geen energie verloren. Energie is immers gelijk aan kracht maal de afgelegde afstand. De mechanische handeling uitvoerende middelen leggen telkens dezelfde afstand af voor het uitvoeren van de mechanische handeling. Eventuele variatie in het energieverbruik van het gereedschap kan worden bewerkstelligd door variatie van de kracht die de, de mechanische handeling uitvoerende middelen tijdens de mechanische handeling uitoefenen. Volgens de uitvinding is de overbrenging van het gereedschap zodanig uitgevoerd deze kracht gedurende de gehele mechanische handeling juist voldoende is voor het uitvoeren van die mechanische handeling.Because the transmission mechanism converts the force supplied by the pneumatic motor into a force that during the entire mechanical operation almost corresponds to the force required to perform the mechanical operation, no energy is lost. After all, energy is equal to force times the distance traveled. Means performing the mechanical action always travel the same distance for carrying out the mechanical action. Any variation in the power consumption of the tool can be brought about by varying the force exerted by the mechanical action means during the mechanical action. According to the invention, the transmission of the tool is designed in such a way that this force during the entire mechanical operation is just sufficient to perform that mechanical operation.

Uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding worden in de volgconclusies beschreven en worden, onder verwijzing naar de tekening, hieronder nader verduidelijkt.Embodiments of the invention are described in the subclaims and are further clarified below with reference to the drawing.

Fig. 1 toont een langsdoorsnede-aanzicht van een pneumatisch bekrachtigde knipinrichting; fig. 2 toont een boven-aanzicht van de in fig. 1 weergegeven bekrachtigde knipinrichting; fig. 3 toont een schematisch overzicht van de wijze waarop de motoren zijn aangesloten op het gaspatroon; fig. 4 toont een grafiek waarin het, voor het knippen van een pedikelschroef benodigde moment en het door de knipinrichting geleverde moment is weergegeven; en fig. 5 toont een zij-aanzicht van een mogelijke uitvoeringsvorm van de behuizing van de in fig. 1 weergegeven knipinrichting.Fig. 1 shows a longitudinal sectional view of a pneumatically actuated cutting device; FIG. 2 is a top plan view of the energized cutting device shown in FIG. 1; Fig. 3 shows a schematic overview of the way in which the engines are connected to the gas cartridge; FIG. 4 is a graph showing the torque required to cut a pedicle screw and the torque provided by the cutter; and FIG. 5 shows a side view of a possible embodiment of the housing of the cutting device shown in FIG. 1.

Zoals hierboven reeds is aangegeven heeft de uitvinding betrekking op een handgereedschap voor het uitvoeren van een mechanische handeling, waarbij het handgereedschap is voorzien van een uitwisselbaar gaspatroon waarin het gas is opgeslagen dat benodigd is voor de pneumatische bekrachtiging. Het gaspatroon is in de figuren niet afgebeeld maar kan bijvoorbeeld zijn opgenomen in het handvat van het handgereedschap.As already indicated above, the invention relates to a hand tool for performing a mechanical operation, wherein the hand tool is provided with an exchangeable gas cartridge in which the gas required for the pneumatic actuation is stored. The gas cartridge is not shown in the figures but may for instance be included in the handle of the hand tool.

Het handgereedschap is voorzien van ten minste één pneumatische motor la, lb, ten minste één overbrengingsmechaniek 2, van middelen 3 die de mechanische handeling uitvoeren, en van een regelcircuit 4, dat is weergegeven in fig. 3, voor het regelen van de toevoer van gas vanuit het gaspatroon naar de pneumatische motor la, lb. Het overbrengingsmechaniek 2 is enerzijds aangesloten op de pneumatische motor la, lb en anderzijds op de, de mechanische handeling uitvoerende middelen 3.The hand tool is provided with at least one pneumatic motor 1a, 1b, at least one transmission mechanism 2, means 3 performing the mechanical action, and with a control circuit 4, shown in Fig. 3, for controlling the supply of gas from the gas cartridge to the pneumatic motor 1a, 1b. The transmission mechanism 2 is connected on the one hand to the pneumatic motor 1a, 1b and on the other hand to the means 3 performing the mechanical action.

Het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is een knipgereedschap voor het afknippen van draadeinden of staafeinden of dergelijke. Meer in het bijzonder betreft het een knipgereedschap voor het afknippen van de uiteinden van pedikelschroeven of dergelijke botschroeven.The exemplary embodiment shown is a cutting tool for cutting off threaded rods or rod ends or the like. More particularly, it concerns a cutting tool for cutting the ends of pedicle screws or like bone screws.

Bij orthopedische ingrepen wordt regelmatig gebruik gemaakt van botschroeven voor het bevestigen van platen of frames aan botdelen van het menselijk lichaam. Over het algemeen zijn deze schroeven voorzien van een eerste schroefdraaddeel met een grove spoed, dat in het botdeel wordt opgenomen, en van een tweede schroefdraaddeel met een kleinere spoed voor samenwerking met een moer, met behulp waarvan platen of dergelijke onderdelen met het botdeel kunnen worden verbonden. Ten behoeve van een eenvoudige montage van een plaat of frame is dit tweede schroefdraaddeel vaak vrij lang uitgevoerd. Na montage van de platen of dergelijke onderdelen dient het tweede, uitstekende schroefdraaddeel te worden ingekort omdat dit uitstekende deel irritaties kan veroorzaken. Dit inkorten geschiedt tot op heden handmatig met behulp van een betonschaar of van een speciaal daarvoor ontwikkeld gereedschap.Orthopedic procedures regularly use bone screws to attach plates or frames to bone parts of the human body. Generally, these screws are provided with a first coarse-pitch threaded portion that is received in the bone portion, and a second threaded portion with a smaller pitch for co-operating with a nut, by means of which plates or similar parts can be connected to the bone portion connected. For the purpose of simple mounting of a plate or frame, this second threaded part is often of quite long design. After mounting the plates or similar parts, the second, protruding threaded part must be shortened because this protruding part can cause irritation. Until now, this shortening has been done manually with the help of bolt cutters or a specially developed tool.

Het bekende, speciaal ontwikkelde, handmatig bediende gereedschap is voorzien van een buitencilinder 5 met een kopvlak 6 waarin, excentrisch ten opzichte van de lengtehartlijn van de buitencilinder 5, een knipgat 7 is opgenomen, en is voorzien van een cilindrische binnenstang 8, die roteerbaar is opgenomen in de buitencilinder 5. In de binnenstang 8 is excentrisch ten opzichte van de lengtehartlijn daarvan een boring 9 aangebracht die in éen lijn kan worden gebracht met het knipgat 7 in het kopvlak 6 van de buitencilinder 5. De binnenstang 8 is verbonden met een eerste hefboom en de buitencilinder 5 met een tweede hefboom waarmee de chirurg het gereedschap bedient. Voor het afknippen van het uiteinde van een botschroef brengt de chirurg de hefbomen van het gereedschap in een zodanige stand dat de boring 9 en het knipgat 7 van het gereedschap in één lijn staan zodat de chirurg het gereedschap met het knipgat 7 en de boring 9 over het af te knippen schroefuiteinde kan schuiven. Vervolgens verplaatst de chirurg de hefbomen ten opzichte van elkaar zodat de binnenstang 8 roteert ten opzichte van de buitencilinder 5 en het excentrische knipgat 7 verplaatst ten opzichte van de boring 9. Bij deze verplaatsing van het knipgat 7 ten opzichte van de boring 9 wordt het schroefuiteinde afgeschoven ter plaatse van het grensvlak 10 tussen het knipgat 7 en de boring 9. Het afgeknipte schroefuiteinde wordt hierbij opgenomen in de boring 9 zodat dit bij het afknippen niet in de wond kan vallen en daar zoek kan raken. Doordat het afknippen via een niet-verspanende bewerking plaatsvindt, kunnen spanen, die bijvoorbeeld bij een zaagbewerking vrijkomen, de wond niet vervuilen. Bovendien wordt bij de afschuivende beweging het te verwijderen schroefuiteinde zodanig afgeknipt, dat het overblijvende deel van de botschroef een mooi vlak vrij uiteinde heeft dat niet snel tot irritaties zal leiden.The known, specially developed, manually operated tool is provided with an outer cylinder 5 with an end face 6 in which, eccentrically with respect to the longitudinal axis of the outer cylinder 5, a cutting hole 7 is included, and is provided with a cylindrical inner rod 8, which is rotatable received in the outer cylinder 5. In the inner rod 8 a bore 9 is arranged eccentrically with respect to the longitudinal axis thereof, which can be aligned with the cutting hole 7 in the end face 6 of the outer cylinder 5. The inner rod 8 is connected to a first lever and the outer cylinder 5 with a second lever with which the surgeon operates the tool. To cut the end of a bone screw, the surgeon positions the levers of the tool so that the bore 9 and the cutting hole 7 of the tool are aligned so that the surgeon transfers the tool to the cutting hole 7 and bore 9. the screw end to be cut can slide. The surgeon then moves the levers relative to each other so that the inner rod 8 rotates relative to the outer cylinder 5 and the eccentric cutting hole 7 moves relative to the bore 9. With this movement of the cutting hole 7 relative to the bore 9, the screw end sheared at the interface 10 between the cutting hole 7 and the bore 9. The cut screw end is hereby received in the bore 9 so that it cannot fall into the wound during cutting and get lost there. Because the cutting takes place via a non-cutting operation, chips, which are released, for example, during a sawing operation, cannot contaminate the wound. In addition, during the shearing movement, the screw end to be removed is cut so that the remaining part of the bone screw has a nice flat free end that will not easily lead to irritations.

Een bezwaar van het bekende gereedschap is echter dat de chirurg vrij veel kracht moet uitoefenen op de hefbomen van het gereedschap. Een gevaar dat daarbij optreedt is, dat de chirurg daarbij tevens onbedoeld een grote kracht via de af te knippen schroef overdraagt op de patiënt, doordat de chirurg onbedoeld de positie van de buitencilinder ten opzichte van de patiënt wijzigt. Deze grote krachtuitoefening kan leiden tot het losraken van de botschroef of in ernstiger gevallen zelfs tot botbreuk.A drawback of the known tool, however, is that the surgeon must exert quite a lot of force on the levers of the tool. A danger that occurs is that the surgeon also unintentionally transfers a great force to the patient via the screw to be cut off, because the surgeon unintentionally changes the position of the outer cylinder relative to the patient. This great force can lead to the bone screw loosening or, in more severe cases, to bone fracture.

Samenvattend kan worden gesteld dat van het bekende gereedschap de middelen waarmee de mechanische handeling wordt uitgevoerd bevredigend functioneren maar dat de bekrachtiging van deze middelen, te weten handmatig bediende hefbomen, niet bevredigend is.In summary, it can be stated that of the known tools the means with which the mechanical action is performed function satisfactorily, but that the actuation of these means, namely manually operated levers, is not satisfactory.

Teneinde het pneumatisch bekrachtigde handgereedschap volgens de uitvinding in te richten voor het afknippen van draadeinden, staafeinden, botschroeven of dergelijke is het voorzien van ten minste één, als zuiger/cilinder-samenstel uitgevoerde pneumatische motor la, lb, waarbij het overbrengingsmechaniek 2 is uitgevoerd als een hefboomstelsel 2. De mechanische handeling uitvoerende middelen 3 zijn uitgevoerd als een buitencilinder 5 met een kopvlak 6 waarin, excentrisch ten opzichte van de lengtehartlijn van de buitencilinder 5, een knipgat 7 is opgenomen. De middelen 3 omvatten tevens een cilindrische binnenstang 8, die roteerbaar is opgenomen in de buitencilinder 5. In de binnenstang 8 is excentrisch ten opzichte van de lengtehartlijn daarvan een zich in lengterichting van de brnnenstang 8 uitstrekkende boring 9 aangebracht, die in één lijn brengbaar is met het knipgat 7 in het kopvlak 6 van de buitencilinder 5.In order to set up the pneumatically actuated hand tool according to the invention for cutting off threaded rods, rod ends, bone screws or the like, it is provided with at least one pneumatic motor 1a, 1b, which is designed as a piston / cylinder assembly, the transmission mechanism 2 being designed as a lever system 2. The mechanical action-carrying means 3 are designed as an outer cylinder 5 with an end face 6 in which a cutting hole 7 is received, eccentrically with respect to the longitudinal axis of the outer cylinder 5. The means 3 also comprise a cylindrical inner rod 8, which is rotatably received in the outer cylinder 5. In the inner rod 8, a bore 9 extending in the longitudinal direction of the inner rod 8 is arranged eccentrically with respect to the longitudinal axis thereof. with the cutting hole 7 in the end face 6 of the outer cylinder 5.

Een aldus uitgevoerd handgereedschap is geschikt voor het afknippen van botschroeven of dergelijke staafvormige, vrije uiteinden. Het grote voordeel van dit knipgereedschap is dat het op allerlei plaatsen bruikbaar is zonder dat een externe energiebron aanwezig behoeft te zijn. Het gas dat zich in de standaard in de handel verkrijgbare gaspatronen bevindt, is steriel zodat het gereedschap tevens bruikbaar is voor toepassingen waarbij steriliteit vereist is, zoals bijvoorbeeld bij operaties. Verder is het handgereedschap bijzonder geschikt voor toepassingen in stofvrije ruimten omdat het gas dat zich in het patroon bevindt tevens stofvrij is .A hand tool thus designed is suitable for cutting off bone screws or the like rod-like, free ends. The great advantage of this cutting tool is that it can be used in all kinds of places without the need for an external energy source. The gas contained in standard commercially available gas cartridges is sterile so that the tool can also be used in applications that require sterility, such as operations. Furthermore, the hand tool is particularly suitable for applications in dust-free rooms because the gas contained in the cartridge is also dust-free.

Doordat de binnenstang 8 ten opzichte van de buitencilinder 5, die door de chirurg wordt vastgehouden, wordt verdraaid, wordt geen ongewenste externe kracht op het af te knippen onderdeel overgedragen, die bijvoorbeeld bij het afknippen van botschroeven tot botbreuk of ongewenste krachtoverdracht op de patiënt zou kunnen leiden.By rotating the inner rod 8 relative to the outer cylinder 5 held by the surgeon, no unwanted external force is transferred to the cut-off part, which would, for example, cut bone screws leading to bone fracture or unwanted force transfer to the patient. can lead.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding is het handgereedschap voorzien van twee zuiger/cilinder-samenstellen la, lb, waarbij het hefboomstelsel 2 dubbel is uitgevoerd. De buitencilinder 5 is star verbonden met een basis 11 en de binnenstang 8 is star verbonden met het midden van een eerste hefboom 12 van het dubbele hefboomstelsel 2. Het dubbele hefboomstelsel 2 is tevens voorzien van twee tweede hefbomen 13a, 13b, die elk met een eerste uiteinde 14a, 14b scharnierbaar zijn verbonden met de respectieve uiteinden 15a, 15b van de eerste hefboom 12 en die elk met een tweede uiteinde 16a, 16b scharnierbaar zijn verbonden met de basis 11. De zuiger/cilinder-samenstellen la, lb maken elk onderdeel uit van een tweede hefboom 13a, resp. 13b.According to a further elaboration of the invention, the hand tool is provided with two piston / cylinder assemblies 1a, 1b, wherein the lever system 2 is of double construction. The outer cylinder 5 is rigidly connected to a base 11 and the inner rod 8 is rigidly connected to the center of a first lever 12 of the double lever system 2. The double lever system 2 is also provided with two second levers 13a, 13b, each having a first ends 14a, 14b are pivotally connected to the respective ends 15a, 15b of the first lever 12 and each pivotally connected to the base 11 with a second end 16a, 16b. The piston / cylinder assemblies 1a, 1b make up each part from a second lever 13a, respectively. 13b.

Door de dubbele uitvoering van het bekrachtigingsmechaniek van het handgereedschap, zoals hierboven beschreven, wordt op de binnenstang 8 geen dwarskracht uitgeoefend doch slechts een rotatiemoment. Dit vereenvoudigt de legering van de binnenstang 8 in de buitencilinder 5, hetgeen een lichte constructie mogelijk maakt.Due to the double design of the energizing mechanism of the hand tool, as described above, no transverse force is exerted on the inner rod 8, but only a rotational moment. This simplifies the alloying of the inner rod 8 in the outer cylinder 5, which allows for a light construction.

Teneinde het op de binnenstang 8 uitgeoefende moment tijdens de kniphandeling te laten toenemen wordt de inrichting volgens een nadere uitwerking van de uitvinding gekenmerkt doordat, wanneer het knipgat 7 in lijn ligt met de boring 9, de hoek tussen de eerste en de tweede hefboom vrijwel 180° bedraagt, waarbij deze hoek tijdens de knipbewerking afneemt. Doordat de hoek tijdens de knipbewerking afneemt neemt de momentarm ten opzichte van de binnenstang 8 toe, hetgeen tot een toenemend op de binnenstang 8 uitgeoefend moment leidt.In order to increase the moment exerted on the inner rod 8 during the cutting operation, the device according to a further elaboration of the invention is characterized in that, when the cutting hole 7 is aligned with the bore 9, the angle between the first and the second lever is almost 180 °, this angle decreasing during the cutting operation. Because the angle decreases during the cutting operation, the moment arm increases with respect to the inner rod 8, which leads to an increasing moment exerted on the inner rod 8.

Fig. 4 toont een grafiek waarin op de verticale as het moment in Nmm en op de horizontale as de hoekverdraaiing in rad is aangegeven. Lijn 17 toont het verloop van het voor de knipbewerking benodigde moment. Lijn 18 toont het verloop van het door de bekrachtiging op de binnenstang 8 uitgeoefende moment. Het is duidelijk dat het geleverde moment 18 nauwkeurig is afgestemd op het benodigde moment 17. Hierdoor zal een minimum aan energie verloren gaan. Het toenemen van het geleverde moment 18 wordt veroorzaakt door de tijdens de knipbewerking toenemende momentarm, hetgeen wordt bewerkstelligd door de hefboomstelsels 2. Tot ca. 0.8 rad hoekverdraaiing neemt het geleverde moment toe. Vanaf deze hoekverdraaiing zal de af te knippen schroef echter zonder verdere momenttoename vanzelf afbreken. Verdere toevoer van gas aan de pneumatische motoren is vanaf die hoekverdraaiing dan ook niet meer nodig. Het regelcircuit 4, dat het gas uit het gaspatroon toevoert aan de pneumatische motoren la, lb, is zodanig uitgevoerd dat, bij het bereiken van de hoekverdraaiing waarbij de knipbewerking zonder verdere momenttoename vanzelf wordt afgerond, de gastoevoer aan de pneumatische motoren la, lb wordt afgesloten. Vanzelfsprekend moeten de pneumatische motoren hun arbeidsslag afronden voor het afronden van de knipbewerking. Voor het afronden van deze arbeidsslag is echter de druk in de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb voldoende groot (ca. 56 bar), zodat de afronding van de arbeidsslag wordt bewerkstelligd door de verdere expansie van het gas in de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb. Derhalve wordt bij het aldus afronden van de arbeidsslag geen energie aan het gaspatroon onttrokken. Vanzelfsprekend neemt de druk in de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb af waardoor het uitgeoefende moment weer afneemt hetgeen duidelijk is weergegeven in fig. 4.Fig. 4 shows a graph in which the moment in N mm is indicated on the vertical axis and the angular rotation in rad is indicated on the horizontal axis. Line 17 shows the course of the moment required for the cutting operation. Line 18 shows the course of the moment exerted on the inner rod 8 by the actuation. It is clear that the delivered moment 18 is accurately tuned to the required moment 17. As a result, a minimum of energy will be lost. The increase in the delivered moment 18 is caused by the moment arm increasing during the cutting operation, which is effected by the lever systems 2. Up to approx. 0.8 rad angular rotation the delivered moment increases. From this angular rotation, however, the screw to be cut will snap off without further torque increase. Further supply of gas to the pneumatic motors is therefore no longer necessary from that angle rotation. The control circuit 4, which supplies the gas from the gas cartridge to the pneumatic motors 1a, 1b, is designed such that, upon reaching the angular displacement at which the cutting operation is completed without further instantaneous increase, the gas supply to the pneumatic motors 1a, 1b is locked. Obviously, the pneumatic motors must complete their work stroke to complete the cutting operation. However, to round off this working stroke, the pressure in the piston / cylinder assemblies 1a, 1b is sufficiently large (approx. 56 bar), so that the rounding off of the working stroke is effected by the further expansion of the gas in the piston / cylinder assemble la, lb. Therefore, when the work stroke is thus rounded off, no energy is extracted from the gas cartridge. It goes without saying that the pressure in the piston / cylinder assemblies 1a, 1b decreases so that the applied moment again decreases, which is clearly shown in Fig. 4.

Een regelcircuit of gastoevoercircuit dat een dergelijke werking heeft is weergegeven in fig. 3 en wordt gekenmerkt door een toevoerleiding 19 die enerzijds is verbonden met het gaspatroon Pv en anderzijds met een eerste ingang van een EN-poort 20, van welke EN-poort 20 de tweede ingang is verbonden met een bedieningsknop 21 die een aan- of uit-signaal afgeeft. De uitgang van de EN-poort 20 is verbonden met een eerste ingang van een NIET-EN-poort 22, van welke NIET-EN-poort 22 een tweede ingang via een signaalleiding 23 is verbonden met de cilinderkamer van één van de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb en wel zodanig dat de signaalleiding 23 pas na het afleggen van een zekere slag van de zuiger van het zuiger/cilinder-samenstel onder druk komt. De uitgang van de NIET-EN-poort 22 is via een eerste terugslagklep 24 en een eindtoevoerleiding 26 verbonden met de inlaten 25a, 25b van de beide zuiger/cilinder-samenstellen la, lb. De eindtoevoerleiding 26 is via een terugvoerleiding 27, waarin een tweede terugslagklep 28 is opgenomen, verbonden met de uitgang van de EN-poort 20.A control circuit or gas supply circuit having such an operation is shown in Fig. 3 and is characterized by a supply line 19 which is connected on the one hand to the gas cartridge Pv and on the other hand to a first input of an AND gate 20, of which AND gate 20 the the second input is connected to an operating button 21 which gives an on or off signal. The output of the AND gate 20 is connected to a first input of a NAND gate 22, of which NAND gate 22 a second input is connected via a signal line 23 to the cylinder chamber of one of the piston / cylinder assemblies 1a, 1b such that the signal line 23 only comes under pressure after a certain stroke of the piston of the piston / cylinder assembly has been covered. The output of NAND gate 22 is connected via a first check valve 24 and an end supply line 26 to the inlets 25a, 25b of both piston / cylinder assemblies 1a, 1b. The end supply line 26 is connected via a return line 27, in which a second check valve 28 is included, to the output of the AND gate 20.

De werking van het regelcircuit volgens de uitvinding is als volgt: wanneer de bedieningsknop 21 wordt ingedrukt stroomt er gas vanuit het gaspatroon door leiding 19 via de EN-poort 20 naar de NIET-EN-poort 22 en de terugslagklep 28. Het gas stroomt door de NIET-EN-poort 22 en de terugslagklep 24 naar de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb. Als de zuiger van het zuiger/cilinder-samenstel lb de ingang van signaalleiding 2 passeert komt deze signaalleiding 23 onder druk en wordt de NIET-EN-poort geschakeld, zodat deze geen gas meer doorlaat. De gastoevoer naar de cilinders is dan stopgezet en het gas in de cilinders zal verder expanderen, zodat de arbeidsslag van de zuigers van de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb wordt afgerond. De terugslagklep 24 zorgt ervoor dat het expanderende gas niet door het afblaasgat in de NIET-EN-poort kan ontsnappen.The operation of the control circuit according to the invention is as follows: when the operating button 21 is pressed, gas flows from the gas cartridge through line 19 through the AND gate 20 to the NAND gate 22 and the non-return valve 28. The gas flows through the NAND gate 22 and the check valve 24 to the piston / cylinder assemblies 1a, 1b. When the piston of the piston / cylinder assembly 1b passes the input of signal line 2, this signal line 23 is pressurized and the NAND gate is switched so that it no longer allows gas to pass through. The gas supply to the cylinders is then stopped and the gas in the cylinders will expand further, so that the working stroke of the pistons of the piston / cylinder assemblies 1a, 1b is completed. The check valve 24 prevents the expanding gas from escaping through the vent hole in the NAND gate.

Wanneer de zuigers de gehele arbeidsslag hebben afgerond, wordt de bedieningsknop 21 losgelaten. De gasdruk van het gaspatroon valt hierdoor weg. Het gas in de cilinders van de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb kan nu door de terugslagklep 28 en een afblaasgat in de EN-poort 20 wegstromen. De zuigers in de cilinders worden door terugstelveren 29a, 29b, die zijn weergegeven in fig. 2, naar hun startpositie teruggedrukt. Gedurende het knippen moet de bedieningsknop 21 derhalve ingedrukt blijven.When the pistons have completed the entire working stroke, the operating button 21 is released. The gas pressure of the gas cartridge is hereby dropped. The gas in the cylinders of the piston / cylinder assemblies 1a, 1b can now flow out through the check valve 28 and a vent hole in the AND gate 20. The pistons in the cylinders are pushed back to their starting position by return springs 29a, 29b shown in Fig. 2. The operating button 21 must therefore remain pressed during cutting.

De EN-poort 20 en de NIET-EN-poort 22 zijn in de pneumatiek op zichzelf bekende onderdelen die hier geen verdere toelichting behoeven.The AND gate 20 and the NAND gate 22 are components known per se in the pneumatics and need no further explanation here.

Bij een proefopstelling met een als hierboven beschreven uitgevoerd regelcircuit 4 konden met behulp van één gaspatroon zesendertig pedikelschroeven worden doorgeknipt.In a test set-up with a control circuit 4 as described above, thirty-six pedicle screws could be cut using one gas cartridge.

Met een regelcircuit (niet weergegeven) dat slechts is voorzien van een toevoerleiding die enerzijds is verbonden met het gaspatroon en anderzijds met de cilinderkamers van de zuiger/cilinder-samenstellen la, lb, welke toevoerleiding kan worden onderbroken door een bedieningsknop konden nog altijd achttien pedikelschroeven worden doorgeknipt. Bij een aldus uitgevoerd regelcircuit wordt geen gebruik gemaakt van de expansie van het gas in de zuiger/cilinder-samenstellen ter afronding van de arbeidsslag. Bij een aldus uitgevoerd regelcircuit neemt het door de bekrachtiging op de binnenstang 8 uitgeoefende moment gedurende de gehele arbeidsslag toe, terwijl dit voor het afronden van de arbeidsslag niet meer noodzakelijk is. Bij deze uitvoeringsvorm is derhalve sprake van enig energieverlies, echter, het regelcircuit is van een bekorende eenvoud.With a control circuit (not shown) which is only provided with a supply line which is connected on the one hand to the gas cartridge and on the other hand to the cylinder chambers of the piston / cylinder assemblies 1a, 1b, which supply line can be interrupted by a control knob, eighteen pedicle screws could still are cut. In a control circuit thus designed, no use is made of the expansion of the gas in the piston / cylinder assemblies to round off the work stroke. In a control circuit thus designed, the moment exerted by the actuation on the inner rod 8 increases during the entire working stroke, while this is no longer necessary for completing the working stroke. In this embodiment, therefore, there is some energy loss, however, the control circuit is of attractive simplicity.

Fig. 5 toont nog een mogelijke uitvoering van de behuizing van de pedikelschroefknipper volgens de uitvinding. De behuizing omvat drie cilindrische delen waarvan het eerste, onderste deel 5 wordt gevormd door de buitencilinder 5 die een lengte heeft van 15 cm en een diameter van 19 mm. het middelste cilindrische deel 11 vormt de behuizing en tevens basis voor de bekrachtiging van het pneumatische gereedschap en heeft een hoogte van 30 mm en een diameter van 80 mm. Het bovenste cilindrische deel 30 vormt het handvat van het handgereedschap en heeft een lengte van 10 cm en een diameter van 35 mm. Het handvat 30 kan tevens dienst doen als opneemeenheid voor het gaspatroon.Fig. 5 shows another possible embodiment of the housing of the pedicle screw cutter according to the invention. The housing comprises three cylindrical parts, the first, lower part 5 of which is formed by the outer cylinder 5, which has a length of 15 cm and a diameter of 19 mm. the middle cylindrical part 11 forms the housing and also the basis for the actuation of the pneumatic tool and has a height of 30 mm and a diameter of 80 mm. The top cylindrical part 30 forms the handle of the hand tool and has a length of 10 cm and a diameter of 35 mm. The handle 30 can also serve as a gas cartridge receiving unit.

Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld maar dat diverse wijzigingen binnen het raam van de uitvinding mogelijk zijn.It is clear that the invention is not limited to the described exemplary embodiment, but that various modifications are possible within the scope of the invention.

Zo kan het handgereedschap tevens zijn uitgevoerd als draadknipper voor het doorknippen van doorlopende draden, zoals bijvoorbeeld de stagen van een mast van een zeilschip. Een andere toepassingmogelijkheid kan bijvoorbeeld een blindklinktang zijn waarmee bijvoorbeeld popnagels kunnen worden aangebracht. Verder zou het handgereedschap, mits voorzien van een geschikte regeling, kunnen zijn uitgevoerd als een momentsleutel voor het met een voor in te stellen moment aandraaien van bouten of moeren. Doordat het handgereedschap kan functioneren zonder hulpmiddelen, zoals bijvoorbeeld een compressor, is het bijzonder geschikt voor toepassingen onder bijzondere omstandigheden, waarbij bijvoorbeeld gedacht kan worden aan een pneumatisch bekrachtigde schaar voor gebruik bij de brandweer.The hand tool can for instance also be designed as a wire cutter for cutting continuous wires, such as, for example, the stays of a mast of a sailing ship. Another application option can be, for example, a blind rivet pliers with which, for example, rivets can be applied. Furthermore, the hand tool, if provided with suitable control, could be designed as a torque wrench for tightening bolts or nuts with a pre-set torque. Because the hand tools can function without tools, such as a compressor, it is particularly suitable for applications under special circumstances, such as pneumatically powered scissors for use by the fire brigade.

Claims

Pneumatically powered hand tools for performing a mechanical operation, characterized in that the hand tools are provided with an interchangeable gas cartridge, in which the gas required for the pneumatic actuation is stored.

Hand tool according to claim 1, characterized by at least one pneumatic motor, by at least one transmission mechanism, by means performing the mechanical action, and by a control circuit for controlling the supply of gas from the gas cartridge to the pneumatic motor, wherein the transmission mechanism is connected on the one hand to the pneumatic motor and on the other hand to the means performing the mechanical action.

Hand tool according to claim 2, characterized in that the transmission mechanism is designed in such a way that it converts a constant force, supplied by the pneumatic motor, into a force which during the entire mechanical operation substantially corresponds to that for performing the mechanical operation. required strength.

Hand tool according to claim 2 or 3, characterized in that the hand tool is a cutting tool for cutting thread ends or rod ends or the like.

Hand tool according to claim 4, characterized in that the hand tool is provided with at least one pneumatic motor, which is designed as a piston / cylinder assembly, the transmission mechanism being designed as a lever system, the mechanical operation means being designed as a outer cylinder (5) with an end face (6) in which, eccentrically with respect to the longitudinal axis of the outer cylinder (5), a cutting hole (7) is included, which means also comprise a cylindrical inner rod (8), which is rotatably received in the outer cylinder (5), in which an inner bore (8) has an eccentric relative to its longitudinal axis, a bore (9) which can be aligned with the cutting hole (7) in the end face (6) of the outer cylinder (5) ).

Hand tool according to claim 5, characterized in that the hand tool is provided with two piston / cylinder assemblies, the lever system being double, the outer cylinder (5) being rigidly connected to a base (11), the inner rod (8) rigidly connected to the center of a first lever (12) of the double lever system, the double lever system also comprising two second levers (13a, 13b), each of which is hinged at a first end to the respective ends of the first lever (12) and each of which is pivotally connected to the base (11) at a second end, the piston / cylinder assemblies (1a, 1b) each being part of a second lever (13a, 13b, respectively) ).

Hand tool according to claim 6, characterized in that, when the cutting hole (7) is aligned with the bore (9), the angle between the first and the second lever is approximately 180 ° and decreases during the cutting operation, so that the moment arm increases.

Hand tool according to claim 7, characterized in that the control device (4) is provided with a supply line (19) which is connected on the one hand to the gas cartridge (Pv) and on the other hand to a first input of an AND gate (20), from which AND gate (20) the second input is connected to a control button (21) that gives an on or off signal, the output of the AND gate (20) is connected to a first input of a NAND gate (22), of which NAND gate (22) a second input is connected via a signal line (23) to the cylinder chamber of one of the piston / cylinder assemblies (1a, 1b) such that the signal line does not come under pressure until after a certain stroke of the piston of the piston / cylinder assembly (1a, 1b) is actuated, the output of the NAND gate (22) via a first non-return valve (24) and an end supply line (26) is connected to inlets (25a, 25b) of both piston / cylinder assemblies (1a, 1b), the final supply line (26) via a return line (27) incorporating a second check valve (28) is connected to the output of the AND gate (20).

Hand tool according to any one of claims 5-7, characterized in that the control circuit (4) is designed such that, upon reaching an angular rotation of the inner rod (8) relative to the outer cylinder (5), the cutting operation without further torque increase is completed, the gas supply to the piston / cylinder assemblies (1a, 1b) is shut off.

Hand tool according to claim 7, characterized in that the control device (4) is provided with a supply line (19) which is connected on the one hand to the gas cartridge (Pv) and on the other to the cylinder chambers of the piston / cylinder assemblies (1a, 1), where the supply line is interruptible by an operating button.