TWI551262B

TWI551262B - 刀具結構

Info

Publication number: TWI551262B
Application number: TW103119337A
Authority: TW
Inventors: 李石增; 吳杰才; 郭進星; 蕭銘暉
Original assignee: 長庚醫療財團法人
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2016-10-01
Also published as: TW201545704A

Description

刀具結構

本案有關一種刀具結構，尤指一種整合鑽孔及切削功能的刀具結構。

隨著科技的進步，近年來有越來越多操作方便、具良好效能的鑽孔或切削工具，以提供使用者更快速的完成工作。鑽孔工具係利用馬達所提供的扭矩，提供鑽頭旋轉而能進行鑽孔動作；切削工具能夠在施工材料上沿著切削路徑來進行切削，不同於鑽孔工具僅能於施工材料上鑽孔。

然而，在一些特殊情況中，例如在硬度皆不同之複合層材料上，欲使用鑽孔工具僅針對硬度最高之最外層進行鑽孔時，在不傷及下一層材料的前提下，其鑽孔精密度往往取決於使用者的經驗值。以開顱手術為例，鑽孔與切削為開顱手術的兩大步驟。在鑽孔過程中，醫生必須注意鑽孔工具是否即將鑽穿頭骨，以防止鑽穿頭骨的瞬間傷害到硬腦膜等大腦組織。此外，完成鑽孔後，如欲進行切削頭骨，則必須更換另一種切削工具來進行切削。然而，目前鑽孔及切削分別具有專屬的刀具，如在同時需要鑽孔及切削的場合時，必須隨時更替使用，在使用上必然較不方便，且無效率可言。

據此，實有必要提供一種刀具結構，其同時整合了鑽孔及切削功能，讓使用者在硬度皆不同之複合層材料上鑽孔後，可不替換刀具即可立刻執行切削動作。除此之外，若僅想在複合層材料之最上層材料鑽孔時，亦能提供在孔鑽穿的瞬間停止鑽頭轉動的功能，以防止在最上層材料鑽孔完成的瞬間有傷害下層材料之可能。

為解決上述問題，本案之主要目的提供一種刀具結構，包含：殼體，其內部包含設有第一開關之第一面、設有第二開關之第二面及至少一第一凸部，其中，該第一開關及該第二開關用以控制該刀具結構之動力源；第一平板，係設於該殼體內部且位於該第一面及該第一凸部之間；第二平板，係設於該殼體內部且位於該第二面及該第一凸部之間；至少一彈性元件，其二端分別連接該第一平板及該第二平板，俾使該第一平板及該第二平板在一初始位置下分別抵接該第一凸部；夾持件，其一端連接該動力源，另一端設有一鑽頭；以及基座，係設於該夾持件之外側，該基座之一端具有第二凸部，另一端設有至少一鉤件；其中，當該鑽頭抵接一物體並受到該物體的反作用力時，會使該夾持件推動該第一平板，而使該第一平板朝遠離該初始位置之方向持續移動俾觸發該第一開關；當該鉤件勾住該物體並拉動該基座時，會使該基座之第二凸部推動該第二平板，而使該第二平板朝遠離該初始位置之方向持續移動俾觸發該第二開關。

於一實施型態中，該第一凸部係環設於該殼體內部且與該殼體為一體成形者。

於一實施型態中，該第一凸部係為螺栓。

於一實施型態中，該彈性元件為拉伸彈簧。

於一實施型態中，該夾持件連接該動力源之一端具有第三凸部，用以抵接該基座之相對於該第二凸部之第一凹部。

於一實施型態中，該殼體於該第一面上及該第一平板上分別具有供該動力源穿設之第一孔洞，且該第一平板之第一孔洞之直徑係小於該夾持件具有該第三凸部之一端的寬度。

於一實施型態中，該殼體於該第二面上及該第二平板上分別具有供該夾持部及該基座穿設之第二孔洞，且該第二平板之第二孔洞之直徑係小於該基座具有該第二凸部之一端的寬度。

於一實施型態中，該基座與該鉤件之一端之間更設有壓縮彈簧。

於一實施型態中，該鉤件之另一端具有一斜面。

於一實施型態中，該第一平板與該第一面之間的距離不大於2mm，且該第二平板與該第二面之間的距離不大於2mm。

藉由本案之刀具結構，能同時提供鑽孔及切削功能，讓使用者在完成複合層材料之最上層材料鑽孔作業後，能夠在不替換刀具的情形下，即可立刻執行切削動作。此外，在完成複合層材料之最上層材料鑽孔時，在孔鑽穿的瞬間鑽頭能夠停止轉動，而能避免鑽頭在鑽穿最上層材料之瞬間有傷害到下一層材料之情形。

1‧‧‧刀具結構

2‧‧‧動力源

3‧‧‧殼體

31‧‧‧第一面

311‧‧‧第一開關

32‧‧‧第二面

321‧‧‧第二開關

33‧‧‧第一凸部

34‧‧‧螺栓

4‧‧‧第一平板

312、41‧‧‧第一孔洞

5‧‧‧第二平板

322、51‧‧‧第二孔洞

61‧‧‧拉伸彈簧

62‧‧‧壓縮彈簧

7‧‧‧夾持件

71‧‧‧第一端

711‧‧‧第三凸部

72‧‧‧第二端

721‧‧‧鑽頭

8‧‧‧基座

81‧‧‧第一端

811‧‧‧第二凸部

812‧‧‧第一凹部

82‧‧‧第二端

821‧‧‧鉤件

8211‧‧‧斜面

91‧‧‧第一物體

92‧‧‧第二物體

F‧‧‧反作用力

第1圖係為本案刀具結構之一實施例之示意圖；第2圖係為本案刀具結構之一實施例中進行鑽孔時觸發第一開關之示意圖；第3圖係為本案刀具結構之一實施例中完成鑽孔時停止觸發第一開關之示意圖；第4圖係為本案刀具結構之一實施例中進行切削時觸發第二開關之示意圖；第5圖係為本案刀具結構之一實施例中完成切削時停止觸發第二開關之示意圖；以及第6圖係為本案刀具結構之另一實施例之示意圖。

以下藉由特定之具體實施例加以說明本案之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本案之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。因此，以下本案所涵蓋本文揭示的任何特定實施例之任何部件或方法，可與本文揭示的任何其他實施例之任何部件或方法相結合。

請參閱第1圖，本案之刀具結構1包含殼體3、第一平板4、第二平板5、至少一彈性元件、夾持件7以及基座8。殼體3之內部包含第一面31、第二面32及至少一第一凸部33。該第一面31上設有第一開關311，該第二面32上設有第二開關321，其中，該第一開關311及該第二開關321係為刀具結構1之動力源2的作動開關。具體言之，殼體3可為圓柱體，但本案並不以此為限，殼體3亦可為立方體。殼體3之內部係以相對應的第一面31及第二面32，以及在第一面31及第二面32之間環設於該殼體3內部的第一凸部33，來使得殼體3內部形成一中空腔室，且第一凸部33與第一面31或第二面32之間存在有一預設距離。於一實施例中，第一凸部33係為殼體3所一體成形者，但本案並不以此為限。而所述之動力源2係由直流馬達及減速齒輪組所組成，用以提供旋轉動力。

第一平板4係設於殼體3內部，具體位置係位於殼體3之第一面31及第一凸部33之間，第二平板5亦設於殼體3內部，且具體位置係位於殼體3之第二面32及第一凸部33之間。由於第一凸部33與第一面31或第二面32之間存在有一預設距離，此一預設距離必須大於第一平板4或第二平板5的厚度，如此一來才可以將第一平板4置入第一面31及第一凸部33之間、將第二平板5置入第二面32及第一凸部33之間。於一實施例中，第一平板4及第二平板5之形狀可配合殼體3之形狀，例如殼體3為圓柱體，第一平板4及第二平板5即為對應之圓形，例如殼體3為立方體，第一平板4及第二平板5即為對應之四方形，本案並不以此為限。而第一平板4及第二平板5之間，設有至少一彈性元件，該彈性元件具體可為拉伸彈簧61，而拉伸彈簧61之二端則分別連接第一平板4及第二平板5。於一實施例中，拉伸彈簧61至少為一個以上，但本案並無限制拉伸彈簧61之數量。藉由拉伸彈簧61的特性，將拉伸彈簧61稍微拉開使其出現軸向拉力後，再連接第一平板4及第二平板5，藉由拉伸彈簧61之軸向拉力，俾使第一平板4及第二平板5能在一初始位置下分別抵接第一凸部33之兩側。於一實施例中，殼體3係為圓柱體，而第一凸部33係環設於圓柱體之殼體3中形成圓環狀，因此，第一平板4及第二平板5皆為對應之圓形，藉由拉伸彈簧61使第一平板4及第二平板5之圓形的邊緣皆抵接在圓環狀之第一凸部33上；於另一實施例中，殼體3之內部係形成有複數個第一凸部33，第一平板4及第二平板5亦藉由拉伸彈簧61而抵接在該些第一凸部33上，但本案並不以此為限。

夾持件7之第一端71連接動力源2，而夾持件7之第二端72係設有一鑽頭721，藉由夾持件7之配置，能將動力源2所產生的旋轉動力傳送給鑽頭721。而殼體3之第一面31具有第一孔洞312，第一平板4上亦具有第一孔洞41，夾持件7之第一端71係配置於殼體3之內部，因此，動力源2係穿設殼體3之第一面31之第一孔洞312以及第一平板4之第一孔洞41，以連接夾持件7之第一端71。夾持件7係穿設殼體3之第二面32之第二孔洞322以及第二平板5之第二孔洞51，故夾持件7之第二端72配置於殼體3之外部，鑽頭721亦配置於殼體3之外部，以利鑽頭721之替換。於一實施例中，夾持件7具體為圓柱體，第一孔洞312、41及第二孔洞322、51亦配合該夾持件7之外形而為圓孔之形狀。

基座8係設於夾持件7之外側，基座8之第一端81具有第二凸部811，而基座8之第二端82設有至少一鉤件821。基座8如同夾持件7一般，係穿設殼體3之第二面32之第二孔洞322以及第二平板5之第二孔洞51，因此，基座8之第一端81係配置於殼體3之內部，基座8之第二端82係配置於殼體3之外部，鉤件821亦配置於殼體3之外部。於一實施例中，鉤件821與基座8之間的連結關係為滑動對，且鉤件821與基座8之間設有壓縮彈簧62，因此，鉤件821相對於基座8僅能進行直線的往復運動；於另一實施例中，鉤件821係直接固設於基座8上而不需要彈簧，但本案並不以此為限。

因此，本案之刀具結構1藉由拉伸彈簧61之作用，使得第一平板4及第二平板5之初始位置係為抵接殼體3之第一凸部33。請參閱第2圖，使用者欲操作本案之刀具結構1於複合層材料之最上層材料進行鑽孔時，即於第一物體91上鑽孔而不傷及第二物體92，首先必須先將鑽頭721抵接第一物體91後，將手持之殼體3往第一物體91之方向施力，且所施的力量必須大於拉伸彈簧61之軸向拉力，如此一來鑽頭721會受到第一物體91的反作用力F，使得鑽頭721所連接之夾持件7會相對於殼體3往反作用力F之方向移動，夾持件7會移動抵接該第一平板4且會進一步推動第一平板4往反作用力F之方向移動，而使第一平板4持續遠離原本第一平板4抵接第一凸部33時之初始位置，最後第一平板4會觸發殼體3之第一面31上的第一開關311，以啟動動力源2提供旋轉動力而能利用鑽頭721對第一物體91進行鑽孔作業。而夾持件7為了能推動第一平板4，夾持件7抵接第一平板4之第一端71的寬度必須大於第一平板4之第一孔洞41之直徑。

在鑽穿第一物體91之瞬間，請參閱第3圖，原本鑽頭721所承受第一物體91之反作用力F即會消失，而拉伸彈簧61的軸向拉力會使得第一平板4回到抵接第一凸部33之初始位置，不再觸發第一開關311且動力源2關閉，此時鑽頭721不再轉動，能夠避免傷及第二物體92。

在完成鑽孔作業而接著欲進行切削作業時，請參閱第4圖，利用本案刀具結構1之基座8的第二端82上的鉤件821伸入第一物體91與第二物體92之間，此時使用者手持之殼體3可往上拉，且向上的拉力必須大於拉伸彈簧61之軸向拉力。藉由鉤件821勾住第一物體91而使得基座8相對於殼體3能被鉤件821所拉動，由於基座8之第二凸部811之第一端81的寬度係大於第二平板5之第二孔洞51之直徑，因此，基座8之第一端81上的第二凸部811移動抵接第二平板5且會進一步推動第二平板5，使得第二平板5持續遠離原本第二平板5抵接第一凸部33時之初始位置，最後第二平板5會觸發殼體3之第二面32上的第二開關321，以啟動動力源2提供旋轉動力而能利用鑽頭721對第一物體91進行切削作業。此時鑽頭721具體可採用鑽石磨棒，即可在不更換鑽頭721之情況下進行切削作業，但本案並不以此為限。若要停止切削作業，請參閱第5圖，只需要讓使用者對殼體3所施加之向上拉力小於拉伸彈簧61之軸向拉力，讓第二平板5藉由拉伸彈簧61之軸向拉力回到抵接第一凸部33之初始位置，而不再觸發第二開關321以關閉動力源2，此時鑽頭721不再轉動，就可停止切削作業。

於一實施例中，夾持件7連接動力源2之第一端71具有第三凸部711，該第三凸部711係用以抵接基座8之相對於第二凸部811之位置的第一凹部812。而第三凸部711及第一凹部812之間的作用，如第1圖所示，在第一平板4及第二平板5分別抵接第一凸部33之初始位置時，第三凸部711能藉由抵接第一凹部812使夾持件7亦能固定於殼體3內部。於一實施例中，請同時參閱第2、3圖，在第一平板4從觸發第一開關311之位置移動到未觸發第一開關311之位置的過程中，第一平板4會回到抵接第一凸部33之初始位置，而夾持件7亦會受到第一平板4之推動，使第三凸部711抵接第一凹部812進而固定於殼體3內部。換言之，第一凹部812係發揮阻擋功能，藉由第三凸部711搭配第一凹部812而能阻擋夾持件7移動出殼體3內部。

於一實施例中，殼體3內部之第一凸部33具體為螺栓。請參閱第6圖，螺栓34係從殼體3之外側鎖入使得部份之螺栓34凸出於殼體3之內部，以作為抵接第一平板4及第二平板5之部件。螺栓34之數量至少為一個以上，以第6圖所示為例，係分別以二個螺栓34分別抵接第一平板4及第二平板5；於另一實施例中，亦可以一個螺絲元件之二側直接分別抵接第一平板4及第二平板5，而此一螺絲元件之直徑即為前述二個螺栓34之間的距離。另抵接第一平板4或第二平板5之螺栓34之數量則至少為二個以上，以保持第一平板4或第二平板5於殼體3內部之平衡，但本案並不以此為限。於一實施例中，請參閱第6圖，伸入第一物體91與第二物體92之間的鉤件821之一端具有一斜面8211，此斜面8211係能幫助鉤件821更容易伸入第一物體91及第二物體92之間。

本案之刀具結構1除了能夠應用在複數層材料的最上層材料鑽孔及切削作業外，亦能作為開顱手術中的頭骨鑽孔切削工具。在開顱手術中進行頭骨之切削時，鉤件821與基座8之間為滑動對之設計，且鉤件821與基座8之間設有壓縮彈簧62，因此本案之刀具結構1能夠藉由滑動對及壓縮彈簧62之設計，於切削時可隨時根據切削頭骨之厚度調整切削的深度，以避免切削時傷害到頭骨下的硬腦膜。此外，由於硬腦膜只能承受2mm的變形量，因此，第一平板4與第一面31之間的距離不大於2mm，且第二平板5與第二面32之間的距離不大於2mm，以防止刀具過衝之情形，但此僅適用將本案刀具結構應用於開顱手術之手術器械中，本案並不以此為限。

綜上所述，藉由本案能同時提供鑽孔及切削功能之刀具結構，讓使用者使用本案刀具結構對複合層材料之最上層材料鑽孔時，在孔鑽穿最上層材料的瞬間即停止鑽頭，防止鑽頭傷害到下一層材料，具備防止過衝功能。此外，在完成鑽孔時，使用者能夠在不替換刀具的情形下，直接執行切削動作，且能夠依據材料之厚度調整切削深度，故能夠有效的增進使用效率。

上述實施形態僅為例示性說明本案之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本案之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本案之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本案所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本案之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。