WO2023006649A1 - Bearing assembly of a control plate on a shaft, and surgical instrument - Google Patents

Bearing assembly of a control plate on a shaft, and surgical instrument Download PDF

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WO2023006649A1
WO2023006649A1 PCT/EP2022/070764 EP2022070764W WO2023006649A1 WO 2023006649 A1 WO2023006649 A1 WO 2023006649A1 EP 2022070764 W EP2022070764 W EP 2022070764W WO 2023006649 A1 WO2023006649 A1 WO 2023006649A1
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WO
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shaft
swash plate
surgical instrument
guide groove
bearing arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/070764
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German (de)
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Inventor
Sven Axel Grüner
Dominik Längle
Janosz SCHNEIDER
Jochen Stefan
Original Assignee
Karl Storz Se & Co. Kg
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Publication date
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    • A61B2017/2932Transmission of forces to jaw members
    • A61B2017/2933Transmission of forces to jaw members camming or guiding means
    • A61B2017/2934Transmission of forces to jaw members camming or guiding means arcuate shaped guiding means

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement for a swash plate on a shaft and to a surgical instrument which has such a bearing arrangement.
  • Surgical instruments are known from the prior art, which can be guided manually or by a robot, and which have tools whose tool tip can be pivoted by means of a plurality of interlocking pivoting members. These pivot links are connected to a variety of steering wires or cables to provide fine control of the tool tip. A more even force distribution in all bending directions can be achieved with many thin steering wires compared to a few thicker steering wires.
  • the design of the drive for the steering wires with the spatially adjustable swash plate on which the steering wires are mounted has the advantage that this enables a spatially com pact design and only one component has to be moved in order to be able to address all steering wires.
  • US Pat. No. 10,105,128 B2 discloses a surgical instrument with a mechanism to control the rotation of a swash plate in two degrees of freedom via link rods with drives on the proximal side.
  • a gimbal mounting is proposed for moving the swash plate, which has gimbal mounts arranged on a base plate, which provide an axis of rotation for a gimbal ring, which in turn provides an axis of rotation for the swash plate, which is therefore not rotatable in the instrument.
  • the further object of providing a surgical instrument that has a structurally simple and space-saving storage arrangement for the spatially adjustable swash plate, even with large angular offsets, is achieved by the surgical instrument with the features of independent claim 8 .
  • a first embodiment of the bearing arrangement according to the invention for a swash plate on a shaft provides that the shaft has at least one guide groove in front of its outer surface, which extends along the shaft, the swash plate being designed in the shape of a circular ring with an outer side and an inner side , has at least one pin arranged pointing radially inwards on the swash plate.
  • the bearing arrangement at least one of the two pins mounted firmly on or in the swash plate engages in the at least one guide groove, so that an angle of rotation of the shaft can be transferred to the swash plate.
  • the shaft has two guide grooves present in its outer surface, which grooves extend diametrically and longitudinally along the shaft, the swash plate having two pins arranged diametrically and pointing radially inwards on the swash plate, which in the bearing arrangement Order intervene in a respective guide groove.
  • the symmetrical structure ensures a more even power transmission and a more secure guidance of the bearing arrangement.
  • the bearing arrangement according to the invention is therefore particularly suitable for installation in a surgical instrument, the shaft being a main shaft of the surgical instrument which has a shaft which runs coaxially to a longitudinal axis of the main shaft and which can preferably be a hollow shaft.
  • the shaft being a main shaft of the surgical instrument which has a shaft which runs coaxially to a longitudinal axis of the main shaft and which can preferably be a hollow shaft.
  • At the proximal end of the shaft there is an actuating unit and at the distal end of the shaft there is a tool tip with a tool that can be actuated via an actuating element that is mounted in the shaft in an axially displaceable manner, which also extends through a longitudinal-axial through-bore of the main shaft and comes proximally with it the actuating unit is in operative connection.
  • the bearing arrangement according to the invention is designed for the spatial alignment of the swash plate in relation to the main shaft in cooperation with a drive on the proximal side, so that a movement of the drive on the proximal side causes the tool tip to pivot. Furthermore, the bearing arrangement according to the invention provides the possibility of compensating for an axial offset, because this avoids an overdefinition of the axial position in the drive on the proximal side. The connection to the proximal side drive can then determine the unambiguous axial position.
  • a maximum permissible tilting of the swash plate can be predetermined by the chosen length and depth of each guide groove. Ie., The length and depth of the guide grooves are determined by the desired maximum tilting of the swash plate, with a larger axial offset can be made possible by the guide grooves can also be correspondingly extended in the respective direction. Furthermore, the achievable tilt angle can depend on a ratio between the outer diameter of the main shaft and the inner diameter of the swash plate.
  • the swash plate can be pushed onto the shaft until it is in the area of the guide grooves, whereupon the pins are mounted on the swash plate. so that they can engage in the guide grooves.
  • the swash plate can have diametrically radial passage have bohmngen, so that the pins can be inserted from the outside of the swash plate through the through hole until they emerge on the inside of the swash plate and protrude radially inward.
  • the pins can be pre-assembled in the through-holes of the swash plate before they are arranged on the shaft, or alternatively, designed swash plates can be used in which the through-holes are not introduced into the finished swash plate from the outside.
  • designed swashplates can be produced, for example, using an additive manufacturing process or can be assembled from two partial disks that are divided in the radial or axial direction and thus allow variations in the swashplate that cannot be easily achieved with conventional manufacturing.
  • the swash plate could have diametrically radially from the inside of extending blind holes for receiving the pins, or the pins could on the inside with the swash plate z.
  • both guide grooves can extend to one end of the shaft, so that the swash plate with the fully assembled pins projecting radially inwards can simply be pushed on from the end of the shaft can.
  • pins can be threaded into the guide grooves extending to the end of the shaft from the end of the shaft, so that the pins threaded into the extended guide grooves can run up to the storage area, which is limited by the closed end of both guide grooves.
  • the length of the guide grooves can be limited, in which they have the depth predetermined for supporting the swash plate Mounting the swash plate with the radially inwardly projecting pins is followed by a mounting groove on each guide groove, which extends to one end of the shaft and has a smaller depth as the guide groove.
  • a storage arrangement with a guide groove in the shaft and a pin in the swash plate.
  • the bearing arrangement is the bearing arrangement in a surgical instrument in which the shaft is a main shaft
  • the end to which the extended guide grooves or mounting grooves extend is preferably the proximal end of the main shaft.
  • the shaft has a spherical section on which the shaft diameter is widened to form the spherical contour, and that the guide groove / s on the ball section / s.
  • the swash plate whose pin(s) engages in the guide groove(s), has a receiving recess on its inner side that is at least partially contoured to fit the ball section. Since the guide groove(s) follows the circular contour of the ball section, no extensions of the guide groove(s) or assembly groove(s) to the end of the shaft are required for mounting the swash plate with the pin(s) pointing inwards.
  • the receiving recess can be spherical in shape corresponding to the spherical segment, whereby the receiving recess acts on both sides in the manner of a joint socket and the coupling is thus completely fixed axially.
  • a two-piece design of the swash plate allows assembly by mounting the swash plate parts on the ball section to complete the swash plate.
  • a two-piece swash plate can be divided in the axial or radial direction.
  • a one-piece swash plate with a spherical receiving recess could be made of a plastic with sufficient elasticity, so that the one-piece swash plate can be pressed onto the spherical section of the shaft in a kind of snap connection.
  • the receiving recess has a spherical section and a cylindrical or expanding section, so that the swash plate is only fixed on one side by the spherical section and a mounting ge is made possible on the spherical portion by the cylindrical or flared portion has when pushed onto the shaft in the direction of the spherical portion.
  • the surgical instrument according to the invention which has a main shaft which runs coaxially to a—preferably hollow—shank and forms a bearing arrangement with a swash plate, provides in a first embodiment that the bearing arrangement is a bearing arrangement according to the invention.
  • the pin pointing radially inwards on the swash plate engages in the guide groove made longitudinally in the main shaft or the two pins arranged diametrically and pointing radially inwards on the swash plate engage in the two guide grooves made diametrically and lengthwise on both sides in the main shaft, to transmit an angle of rotation of the shaft to the swash plate.
  • the advantageously simple design of the storage arrangement means that procurement, storage and assembly costs can be reduced.
  • a miniaturization of the surgical instrument is made possible by the compact design of the bearing arrangement, even in the case of large angular offsets.
  • the surgical instrument has an actuating unit arranged at the proximal end of the shaft and a tool tip with a tool arranged at the distal end of the shaft.
  • the tool can be actuated via an actuating element which is mounted so as to be axially displaceable in the shaft, which extends through a longitudinally axial through hole in the main shaft and is operatively connected proximally to the actuating unit.
  • the tool tip can be pivoted relative to the longitudinal axis of the shaft via a joint mechanism, and the joint mechanism is operatively connected to a drive on the proximal side, which has the swash plate in the bearing arrangement according to the invention, which miniaturizes the drive on the proximal side permitted.
  • the spatial orientation of the swash plate in relation to the main shaft caused by movement of the drive on the proximal side causes the tool tip to pivot.
  • the joint mechanism can consist of pivoting members arranged at the distal end of the shaft, which are connected to the drive on the proximal side via steering wires running in the longitudinal direction of the shaft, in that the steering wires are mounted on the swash plate, so that a movement of the proximal be good Drive causes a corresponding relative movement of the distal pivoting members and thus pivoting of the tool tip.
  • the swash plate has a the ball section at least partially contoured contoured receiving recess on its inside.
  • the spherical section is preferably on the proximal side and the cylindrical or widening section is on the distal side, so that the swash plate is fixed in the distal direction on the ball section and the assembly of the swash ring on the ball section of the shaft is from the proximal end of the shaft can be done.
  • the one-sided fixation here works in the surgical instrument because the swash plate, to which steering wires for moving a distal-side tool tip are fastened, is pulled on one side by the tension of the steering wires and is thus held on the ball section.
  • the proximal is term drive as a motorized drive with at least two drive wheels, z. B. driven gears, between which the swash plate is arranged.
  • the swash plate can be coupled to a third gear wheel that meshes with the two driven gear wheels, with a fourth gear wheel that meshes with the two driven gear wheels preferably being arranged on the axis of rotation of the third gear wheel offset by 180° with respect to the third gear wheel so that the toothed chain that is formed is closed to form a toothed ring that ensures an even distribution of force all around.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective side view of a surgical instrument
  • FIG. 2 shows a perspective detailed view of a swash plate bearing arrangement from the prior art
  • FIG. 4 a plan view of the bearing arrangement according to the invention from FIG. 3c),
  • FIG. 5 shows a longitudinal sectional view through the bearing arrangement according to the invention from FIG. 4 along section line A-A,
  • FIG. 6 shows a longitudinal sectional view of the bearing arrangement corresponding to FIG. 5 with a position of the swash plate corresponding to FIG. 3a),
  • Fig. 7 is a longitudinal sectional view of an assembly arrangement for producing the bearing arrangement according to Fig. 6,
  • FIG. 8 shows a perspective, partially sectional, detailed view of an embodiment of the bearing arrangement according to the invention with a ball section
  • Fig. 9 is a partially sectional plan view of the bearing assembly of Fig. 8,
  • FIGS. 8 and 9 show a perspective view of the swash plate for an embodiment of the bearing arrangement according to the invention with a ball section corresponding to FIGS. 8 and 9,
  • FIG. 11 is a side sectional view through a swash plate having a spherical receiving portion.
  • Fig. 1 shows schematically a surgical instrument 1 with a hollow shank 2, arranged at the proximal end 3 of the shank 2, shown only schematically Actuate supply unit 4 and arranged at the distal end 5 of the shank 2 tool tip 6 with a tool 7, which is about an axially displaceable in the shaft 2
  • Actuate supply element 8 can be actuated, which is proximally connected to the actuating unit 4 in Wirkver connection.
  • the actuating unit 4 can be a manually actuated handle or a structural unit designed for robotic use, that is to say it can also be actuated without manual intervention.
  • the tool tip 6 it can be, for example, a tool provided with jaw parts, as shown in FIG.
  • the tool tip 6 can be pivoted relative to the longitudinal axis 10 of the shank 2 via a joint mechanism 9, the joint mechanism 9 consisting of pivoting members 11 arranged at the distal end of the shank 5
  • the end 3 of the shaft 2 is connected to a drive 13 arranged such that a movement of the drive 13 at the proximal end causes a corresponding relative movement of the pivoting members 11 at the distal end and thus a pivoting of the tool tip 6 .
  • steering wires 12 can also be used functionally, which is why the term steering wires 12 used should also be read and understood synonymously as a steering cable.
  • the axially ver slidably mounted in the shaft 2 actuating element 8 for actuating the tool 7 consisting of two jaw parts, for example, is designed as a push/pull rod in the illustrated embodiments.
  • the drive 13 for the steering wires 12 can preferably be designed as a motorized drive 13, which has a spatially adjustable swash plate 14 on which the steering wires 12 are mounted in such a way that a preferably motorized drive 13 effected displacement of the swash plate 14 via the steering wires 12 causes a pivoting of the tool tip 6, as z. B.
  • the motorized drive 13 can have two drive units with gear wheels 18 and 19, preferably bevel gears, driven by motors, between which the swash plate 14 is arranged.
  • the steering wires 12 emerging from the shaft 2 at the proximal end 3 of the shaft 2 are guided through steering wire grooves 26 at the distal end of the main shaft 21 and can be fanned out via a serrated lock washer (not shown) arranged non-rotatably on the main shaft 21, thereby increasing the radial spacing of the steering wires 12 is enlarged from the longitudinal axis 10 of the shaft 2.
  • the proximal be tig behind such a serrated lock washer parallel to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 running steering wires 12 extend to the swash plate 14 to which the steering wires 12 are fixed.
  • Increasing the radial distance of the steering wires 12 from the longitudinal axis 10 of the shaft 2 not only simplifies the assembly and manufacture of the gear 13 equipped with the swash plate 14, but also reduces the necessary adjustment angle of the swash plate 14 per portion, by a desired amount to achieve high pivot angle of the tool tip 6.
  • the increase in the radial distance can also be achieved without a serrated lock washer, in which case the steering wires 12 exiting through the steering wire grooves 26 at the proximal end 3 run directly to the swash plate 14, so that the steering wires are fed to the swash plate 14 at an angle to the longitudinal axis 10. Due to the lower installation space requirement, a variant without a serrated lock washer may be preferred.
  • the swash plate 14 has an axially parallel through-hole 41 for each steering wire 12, with the steering wires 12 being fastened within the through-holes 41 using grub screws 41" as in Fig. 2 or on the proximal side with a clamping disk 4L, as in Fig. 8 and 9, can be fixed and non-positively connected to the swash plate 14.
  • Alternative forms of attachment of the steering wires to the swash plate also include, for example, welding or crimping or other clamping devices.
  • the driven gears 18 and 19 are coupled to a third gear 30, which meshes with the two driven gears 18 and 19 and whose axis of rotation D is the central axis A of the driven gears 18 and 19 and the longitudinal axis 10 of the shaft 2 cuts.
  • the third gear 30 is preferably designed as a bevel gear.
  • swash plate 14 which is a direct Actuation of the steering wires 12 causes.
  • the swash plate 14 is mounted in a steering ring 33 which is coupled to the third gear wheel 30 in a rotationally fixed manner.
  • a fourth toothed wheel 31 is arranged on the axis of rotation D of the third toothed wheel 30, offset by 180° with respect to the third toothed wheel 30 , which is in engagement with the two driven gears 18 and 19, wherein the fourth gear 31 is preferably formed as a bevel gear.
  • the swash plate 14 is mounted via a bearing ring 32 in the steering ring 33 , which is coupled in a rotationally fixed manner to the third gear wheel 30 , in order to enable the swash plate 14 to rotate about the longitudinal axis 10 of the shaft 2 .
  • the steering ring 33 which is non-rotatably coupled to the third gear 30, can be rotated freely relative to the fourth gear 31 via a bearing ring 34, so that rotation of the fourth gear 31 about its axis of rotation D does not cause the steering ring 33 and the swash plate 14 to rotate.
  • a surgical instrument 1 according to the invention which has a bearing arrangement 40 according to the invention, while the swash plate 14 moves from the standstill 2 for cardanic mounting via two bearing pins 27 offset by 180° from one another on a universal joint disk 28 on the main shaft 21, the universal joint disk 28 being pivotable via two bearing pins 29 offset by 180° from one another on the main shaft 21 is mounted, the bearing pins 27 of the spatially adjustable disk 14 and the La gerstatte 29 of the universal joint disk 28 are offset by 90 ° to each other.
  • a bearing arrangement 40 according to the invention which also makes it possible to pivot the swash plate 14 by two degrees of freedom, as a result of which the tool tip 6 can be pivoted in all spatial directions relative to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 via the steering wires 12 on the valley side, is structurally much simpler and more compact and easier to assemble.
  • 3 to 7 relate to an example of a first embodiment of a bearing arrangement 40 according to the invention, and FIGS. 8 to 9 show an example of a further embodiment.
  • the storage arrangement 40 according to the invention of a swash plate 14 on a main shaft 21 according to FIGS. 3 to 6 (Fig. 7 shows a mounting arrangement for this) is for use in a surgical instrument 1 is preferably suitable.
  • the main shaft 21 of the bearing arrangement 40 has, in the area provided for the bearing of the swash plate 14, two guide grooves 22 extending along the shaft 21 and introduced on both sides or diametrically in the shaft 21, into the two diametrically and radially inwardly pointing on the swash plate 14 arranged pins 42 engage, of which only one is indicated for the sake of clarity. As can be seen in Fig.
  • the swash plate 14 mounted in this way can move from the neutral position a), in which the swash plate 14 lies in a plane defined by the axis of rotation A, perpendicular to the longitudinal axis 10, into a position pivoted about the axis of rotation D b) and also in a position c) pivoted about the axis of rotation A.
  • Superimposed movements by pivoting around both axes of rotation A, D are also possible, but not shown.
  • By engaging the pins 42 in the guide grooves 22 can also be a rotation angle of the shaft 21 on the swash plate 14 are transmitted.
  • bearing arrangement 40 shown by way of example with the two diametrical pins each engaging in a guide groove may be preferred, a bearing arrangement according to the invention (not shown) can also have just one inwardly pointing pin on the swash plate, which can engage in a corresponding single guide groove which along the main shaft he stretches.
  • the bearing arrangement 40 of the swash plate 14 on the main shaft 21 makes it possible for the swash plate 14 to be displaced three-dimensionally relative to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 . If, starting from the neutral starting position shown in Fig. 3a, in which the swash plate 14 is aligned perpendicularly to the longitudinal axis 10 of the shaft 2, the gears 18 and 19 are driven in such a way that the gears 18 and 19 rotate in the same direction, causes this rotation of the driven gears 18 and 19 due to the meshing engagement with the third gear 30 and the fourth gear 31 a tilting of the swash plate 14 coupled to the toothed ring about the axis of rotation A, as shown in Fig. 3c.
  • the maximum tilting or twisting or the maximum tilting and rotation angles around the axis of rotation A and D are determined by the length and depth of the guide grooves 22 in conjunction with the inner diameter and thickness of the swash plate 14 in relation to the outer diameter of the shaft 21 and the length of the pins 42 determined. As can be seen in FIG. 5, the maximum tilting is limited by contact of the swash plate 14 or the corresponding pin 42 on the distal end of the guide groove 22. If a larger tilt angle is required or desirable for a swash plate-shaft combination with fixed dimensions, the guide grooves 22 must be lengthened accordingly.
  • the transmission of a rotational movement of the main shaft 21 about the longitudinal axis 10 of the shank 2 to the swash plate 14 is provided by the bearing arrangement 40 according to the invention, as a result of which the tool tip 6 coupled to the main shaft 21 on the distal side also rotates about the longitudinal axis 10 of the shank 2 rotates.
  • the swash plate 14 is tilted and/or twisted relative to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 during the rotation of the main shaft 21 about the longitudinal axis 10 of the shaft 2, the steering wires 12 fixed to the swash plate 14 run through different control positions, the distal bending of the tool tip 6 remains spatially the same despite the rotation of the tool tip 6 about the longitudinal axis 10 of the shank 2 .
  • FIGS. 3 to 7 also shows mounting grooves 25, which adjoin the guide grooves 22 on the proximal side up to the end of the shaft 21 and have a smaller depth than the guide grooves 22, so that in comparison to a guide groove that goes through to the end of the shaft (Not shown), the machining effort is reduced, and the remaining wall thickness of the main shaft 21 is increased by the through hole 23.
  • Fig. 7 illustrates the assembly of the swash plate 14 with the rings from the inside of the ring-shaped swash plate 14 radially inwardly projecting pins 42, which is from the proximal end of the shaft when pushing on the swash plate 14 can run in the mounting grooves 25 until the guide grooves 22 are reached (Fig. 6).
  • non-illustrated embodiments of the bearing arrangement 40 according to the invention are conceivable, in which the guide grooves 22 are extended to the proximal end of the main shaft 21 if the wall thickness of the main shaft 21 and the cutting costs Zer play no role. If neither extended guide grooves 22 nor mounting grooves 25 are provided, the swash plate 14 on the main shaft 21 must be pushed into the area of the guide grooves 22 to mount the bearing arrangement before the pins 42 are inserted into the swash plate 14 to engage with the Provide guide grooves 22.
  • the respective assembly variant can be selected accordingly to the assembly process of the drive 13 of the surgical instrument 1.
  • the swash plate 14 can have two diametrically radial through-holes 43 (cf. also the exemplary embodiment according to FIGS. 8, 10), so that the pins 42 can be inserted from the outside of the swash plate 14 through the through-hole 43 until they emerge from the inside of the swash plate 14 and protrude radially inward by the desired length.
  • the pins 42 can be fastened to the swash plate 14 in two blind bores running diametrically radially from the inside, which are produced, for example, by an additive manufacturing process or, when using a swash plate made of two parts, are introduced into a respective half ring can.
  • the pins 42 can be cohesively connected to the swash plate 14 on the inside, e.g. B. be made in one piece.
  • FIGS. 8 to 10 show examples of an alternative embodiment of a bearing arrangement 40 according to the invention, in which the main shaft 21 has a ball section 24 for the ball-joint bearing of the swash plate 14, on which the guide grooves 22 are present, with this embodiment not having an axial offset of the swash plate 14 allowed.
  • the swash plate 14 has a contoured receiving recess 44 that is at least partially adapted to the ball section 24 and, in the example shown, consists of a spherical section 45 on the proximal side and a cylindrical section 46 on the distal side - malside end of the main shaft 21 allowed.
  • a widening section (not shown) can be provided on the distal side.
  • the swash plate 14 is only fixed on one side on the ball section 24 by the spherical section 45 on the proximal side, but is fixed by the tension of the steering wires 12, which are passed through the passage openings 41 here, and are fastened with a clamping ring 41' arranged on the proximal side. held so that the swash plate 14 is fixed in the axial direction.
  • FIG. 11 a modification of this embodiment is shown, in which the receiving recess 44 of the swash plate 14 corresponding to the spherical portion 24 is fully formed as a spherical portion 45, so that the ball-and-socket position is fully fixed axially.
  • this embodiment requires at least a two-part design of the swash plate 14 in order to allow assembly on the ball section 24, for which two alternatively possible separation or connection planes of the swash plate 14 are indicated by way of example in FIG. 11 by the dashed lines.
  • a separation or connection plane runs perpendicularly to the longitudinal axis 10, so that the swash plate 14 consists of two partial rings that can be separated or connected in the axial direction.
  • a second separation or connection plane in which the longitudinal axis 10 lies, runs in a radial direction and provides a swash plate 14 which consists of two half rings that can be separated or connected in the radial direction.
  • the present invention provides a bearing arrangement 40 for a swash plate 14 on a shaft 21 and a surgical instrument 1 with a main shaft 21 which extends coaxially with a shaft 2 and forms such a bearing arrangement with a swash plate 14 .
  • the location arrangement arrangement 40 is through
  • At least one pin 42 arranged radially inwards on the swash plate 14 is provided.
  • the pin 42 engages in the guide groove 22 so that an angle of rotation of the shaft 21 can be transferred to the swash plate 14 .

Abstract

The present invention relates to a bearing assembly (40) of a control plate (14) on a shaft (21), and to a surgical instrument (1) having a main shaft (21) extending coaxially with a shaft (2), which main shaft forms such a bearing assembly together with a control plate (14). The bearing assembly (40) is provided by: - at least one guide groove (22), which extends longitudinally in the shaft (21); and - at least one pin (42), which is situated on the control plate (14) and points radially inwards. The pin (42) engages in the guide groove (22) such that a rotational angle of the shaft (21) can be transmitted to the control plate (14).

Description

Lagerungsanordnung einer Taumelscheibe auf einer Welle und chirurgisches In strument Bearing arrangement of a swash plate on a shaft and surgical instrument
Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung einer Taumelscheibe auf einer Welle so wie ein chirurgisches Instrument, das eine solche Lagerungsanordnung aufweist. The invention relates to a bearing arrangement for a swash plate on a shaft and to a surgical instrument which has such a bearing arrangement.
Aus dem Stand der Technik sind chirurgische Instrumente bekannt, die manuell oder von einem Roboter geführt werden können, und die Werkzeuge aufweisen, deren Werkzeug spitze mittels mehrerer ineinandergreifender Schwenkglieder verschwenkt werden kann. Diese Schwenkglieder sind mit einer Vielzahl Lenkdrähte oder -seile verbunden, um eine feinfühlige Steuerung der Werkzeugspitze zu erreichen. Mit vielen dünnen Lenkdrähten gegenüber wenigen dickeren Lenkdrähten kann eine gleichmäßigere Kraftverteilung in alle Abwinkelungsrichtungen erzielt werden. Surgical instruments are known from the prior art, which can be guided manually or by a robot, and which have tools whose tool tip can be pivoted by means of a plurality of interlocking pivoting members. These pivot links are connected to a variety of steering wires or cables to provide fine control of the tool tip. A more even force distribution in all bending directions can be achieved with many thin steering wires compared to a few thicker steering wires.
Aus US 5 454 827 ist bekannt, solche Lenkdrähte mit einer proximalseitig in einer Betäti gungseinheit angeordneten räumlich verstellbaren Scheibe zu koppeln, die über eine Stan ge mit einem manuell betätigbaren Steuerhebel verbunden ist, sodass eine Bewegung der räumlich verstellbaren Taumelscheibe eine entsprechende relative Bewegung der distalsei tigen Schwenkglieder und somit ein Verschwenken der Werkzeugspitze verursacht. It is known from US Pat. No. 5,454,827 to couple such steering wires to a spatially adjustable disc arranged in an actuation unit on the proximal side, which is connected via a rod to a manually operable control lever, so that movement of the spatially adjustable swash plate causes a corresponding relative movement of the distalsei term pivoting members and thus pivoting of the tool tip.
Die Ausbildung des Antriebs für die Lenkdrähte mit der räumlich verstellbaren Taumel scheibe, an der die Lenkdrähte gelagert sind, hat den Vorteil, dass dies eine räumlich kom pakte Bauweise ermöglicht und nur ein Bauteil bewegt werden muss, um alle Lenkdrähte ansprechen zu können. The design of the drive for the steering wires with the spatially adjustable swash plate on which the steering wires are mounted has the advantage that this enables a spatially com pact design and only one component has to be moved in order to be able to address all steering wires.
US 10,105,128 B2 offenbart ein chirurgisches Instrument mit einer Mechanik, um die Ro tation einer Taumelscheibe in zwei Freiheitsgraden über Gelenkstangen mit proximalseiti gen Antrieben zu steuern. Alternativ dazu wird zur Bewegung der Taumelscheibe eine kardanische Lagerung vorgeschlagen, die auf einer Basisplatte angeordnete Kardanring aufnahmen aufweist, die eine Drehachse für einen Kardanring bereitstellen, der seinerseits eine Drehachse für die Taumelscheibe bereitstellt, die somit allerdings nicht im Instrument drehbar ist. US Pat. No. 10,105,128 B2 discloses a surgical instrument with a mechanism to control the rotation of a swash plate in two degrees of freedom via link rods with drives on the proximal side. Alternatively, a gimbal mounting is proposed for moving the swash plate, which has gimbal mounts arranged on a base plate, which provide an axis of rotation for a gimbal ring, which in turn provides an axis of rotation for the swash plate, which is therefore not rotatable in the instrument.
Auch der alternative Einsatz einer Kreuzgelenkscheibe mit zwei rechtwinklig gekreuzten Stift-Paaren zur kardanischen Lagerung einer Taumelscheibe auf einer Instrumentenwelle, bei der ein Stift-Paar mit der Welle und ein Stift-Paar mit der Taumelscheibe verbunden sind, ist mit höheren Beschaffungs-, Lager- und Montagekosten verbunden. Außerdem er fordert die kardanische Lagerung mit Kreuzgelenkscheibe prinzipbedingt bei hohen Win kelversätzen einen sehr großen Bauraum, was einer Miniaturisierung des proximal seitigen Antriebs des Instruments entgegensteht. The alternative use of a universal joint disk with two pairs of pins crossed at right angles for cardanic mounting of a swash plate on an instrument shaft, in which one pair of pins is connected to the shaft and one pair of pins to the swash plate, is associated with higher procurement, storage and and assembly costs. In addition, the gimbal mounting with the universal joint disc, due to the principle involved, requires a very large installation space at high angle offsets, which prevents miniaturization of the instrument's proximal-side drive.
Weitere, potentiell alternativ einsetzbare Kupplungsvarianten zwischen einer Welle und einer Taumelscheibe haben unterschiedliche Nachteile. So kann eine Bogenzahnkupplung zwar sehr kompakt gebaut werden, gestattet allerdings nur einen sehr geringen Winkelver satz. Gleichlaufgelenke erfordern durch die Laufbahnen relativ aufwändige Einzelteile und sind aufgrund der Kugeln komplexer in der Montage. Stoffschlüssige Kupplungen mit vor teilhafter Spielfreiheit haben oft eine Federkomponente und deshalb aufgrund der Elastizi tät eine indirekte Drehwinkelübertragung. Besonders bei Richtungs-ZKraftwechseln erfolgt zunächst eine vollständige Entlastung, gefolgt von einer Spannung in die andere Richtung, bevor die Bewegung weitergegeben wird. Die Winkelfunktion der Übertragung ist stark drehmomentabhängig. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hinsichtlich Montageaufwand vereinfachte Lagerungsanordnung einer Taumelscheibe auf einer Welle, die etwa eine Hauptwelle eines chirurgischen Instruments sein kann, bereitzu stellen, wobei die Taumelscheibe eine Ausgangssituation für möglichst geringen Bau raumbedarf schaffen soll. Other coupling variants that can potentially be used as alternatives between a shaft and a swash plate have different disadvantages. Although a curved tooth coupling can be built very compactly, it only allows a very small angular misalignment. Due to the raceways, constant velocity joints require relatively complex individual parts and are more complex to assemble due to the balls. Cohesive couplings with a certain degree of freedom from play often have a spring component and therefore an indirect transmission of the angle of rotation due to the elasticity. Especially with Zforce changes in direction, full unloading occurs first, followed by tension in the other direction before movement is passed on. The angular function of the transmission is strongly dependent on the torque. Based on this prior art, it is the object of the present invention to provide a mounting arrangement for a swash plate on a shaft, which can be a main shaft of a surgical instrument, which is simplified in terms of assembly effort, the swash plate being intended to create a starting situation for the smallest possible construction space requirement.
Diese Aufgabe wird durch eine Lagerungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a bearing arrangement having the features of claim 1.
Die weitere Aufgabe, ein chirurgisches Instrument bereitzustellen, das eine konstruktiv einfache und auch bei hohen Winkelversätzen platzsparend aufgebaute Lagerungsanord nung der räumlich verstellbaren Taumelscheibe aufweist, wird durch das chirurgische In strument mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst. The further object of providing a surgical instrument that has a structurally simple and space-saving storage arrangement for the spatially adjustable swash plate, even with large angular offsets, is achieved by the surgical instrument with the features of independent claim 8 .
Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen der Lagerungsanordnung und des chirurgischen Instruments sind in den Unteransprüchen ausgeführt. Further developments and preferred embodiments of the storage arrangement and the surgical instrument are set out in the dependent claims.
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung einer Taumel scheibe auf einer Welle sieht vor, dass die Welle zumindest eine n ihrer Außenfläche vor liegende Führungsnut aufweist, die sich längs der Welle erstreckt, wobei die Taumelschei be, die kreisringförmig mit einer Außenseite und einer Innenseite ausgebildet ist, zumin dest einen radial nach innen weisend an der Taumelscheibe angeordneten Stift aufweist. In der Lagerungsanordnung greift zumindest einer der zwei fest an bzw. in der Taumelschei be montierten Stifte in die zumindest eine Führungsnut ein, sodass ein Drehwinkel der Welle auf die Taumelscheibe übertragbar ist. A first embodiment of the bearing arrangement according to the invention for a swash plate on a shaft provides that the shaft has at least one guide groove in front of its outer surface, which extends along the shaft, the swash plate being designed in the shape of a circular ring with an outer side and an inner side , has at least one pin arranged pointing radially inwards on the swash plate. In the bearing arrangement, at least one of the two pins mounted firmly on or in the swash plate engages in the at least one guide groove, so that an angle of rotation of the shaft can be transferred to the swash plate.
Vorteilhaft ergibt sich so eine drehsteife Verbindung zwischen Welle und Taumelscheibe, die auch bei einem großen Winkelversatz (± 40 ° und mehr) und Axialversatz eine Dreh winkelübertragung erlaubt, dabei aber trotzdem noch sehr kompakt aufgebaut, sowie ein fach herzustellen und zu montieren ist. This advantageously results in a torsionally rigid connection between the shaft and the swash plate, which allows a rotational angle to be transmitted even with a large angular misalignment (± 40° and more) and axial misalignment, while still being very compact and easy to manufacture and assemble.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung weist die Welle zwei in ihrer Außenfläche vorliegende Führungsnut auf, die sich diametral und längs der Welle erstreckt, wobei die Taumelscheibe zwei diametral und radial nach in nen weisend an der Taumelscheibe angeordnete Stifte aufweist, die in der Lagerungsan- Ordnung in eine jeweilige Führungsnut eingreifen. Der symmetrische Aufbau sorgt für eine gleichmäßigere Kraftübertragung und eine sicherere Führung der Lageranordnung. According to a preferred embodiment of the bearing arrangement according to the invention, the shaft has two guide grooves present in its outer surface, which grooves extend diametrically and longitudinally along the shaft, the swash plate having two pins arranged diametrically and pointing radially inwards on the swash plate, which in the bearing arrangement Order intervene in a respective guide groove. The symmetrical structure ensures a more even power transmission and a more secure guidance of the bearing arrangement.
Die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung eignet sich daher insbesondere für den Ver bau in einem chirurgischen Instrument, wobei die Welle eine Hauptwelle des chirurgischen Instruments ist, das einen koaxial zu einer Längsachse der Hauptwelle verlaufenden Schaft aufweist, der vorzugsweise ein hohler Schaft sein kann. An dem proximalen Schaftende ist eine Betätigungseinheit und an dem distalen Ende des Schafts ist eine Werkzeugspitze mit einem Werkzeug angeordnet, das über ein axial verschiebbar im Schaft gelagertes Betäti gungselement betätigbar ist, das sich ferner durch eine längsaxiale Durchgangsbohrung der Hauptwelle erstreckt und proximal sei tig mit der Betätigungseinheit in Wirkverbindung steht. Die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung ist dabei zur räumlichen Ausrichtung der Taumelscheibe in Bezug auf die Hauptwelle im Zusammenwirken mit einem proximal seitigen Antrieb ausgebildet, sodass eine Bewegung des proximal sei tigen Antriebs das Verschwenken der Werkzeugspitze verursacht. Ferner ist durch die erfindungsgemäße La gerungsanordnung die Möglichkeit gegeben, einen axialen Versatz auszugleichen, weil sich dadurch eine Überdefinition der axialen Lage im proximal sei tigen Antrieb vermeiden lässt. Die Verbindung zum proximal sei tigen Antrieb kann dann die eindeutige axiale Lage bestimmen. The bearing arrangement according to the invention is therefore particularly suitable for installation in a surgical instrument, the shaft being a main shaft of the surgical instrument which has a shaft which runs coaxially to a longitudinal axis of the main shaft and which can preferably be a hollow shaft. At the proximal end of the shaft there is an actuating unit and at the distal end of the shaft there is a tool tip with a tool that can be actuated via an actuating element that is mounted in the shaft in an axially displaceable manner, which also extends through a longitudinal-axial through-bore of the main shaft and comes proximally with it the actuating unit is in operative connection. The bearing arrangement according to the invention is designed for the spatial alignment of the swash plate in relation to the main shaft in cooperation with a drive on the proximal side, so that a movement of the drive on the proximal side causes the tool tip to pivot. Furthermore, the bearing arrangement according to the invention provides the possibility of compensating for an axial offset, because this avoids an overdefinition of the axial position in the drive on the proximal side. The connection to the proximal side drive can then determine the unambiguous axial position.
Eine maximal zulässige Verkippung der Taumelscheibe kann dabei durch die gewählte Länge und Tiefe jeder Führungsnut vorbestimmt werden. D. h., die Länge und Tiefe der Führungsnuten werden von der gewünschten maximalen Verkippung der Taumelscheibe bestimmt, wobei ein größerer Axialversatz ermöglicht werden kann, indem die Führungs nuten darüber hinaus in die jeweilige Richtung entsprechend verlängert werden können. Ferner kann der erreichbare Verkippwinkel von einem Verhältnis zwischen dem Außen durchmesser der Hauptwelle und dem Innendurchmesser der Taumelscheibe abhängig sein. A maximum permissible tilting of the swash plate can be predetermined by the chosen length and depth of each guide groove. Ie., The length and depth of the guide grooves are determined by the desired maximum tilting of the swash plate, with a larger axial offset can be made possible by the guide grooves can also be correspondingly extended in the respective direction. Furthermore, the achievable tilt angle can depend on a ratio between the outer diameter of the main shaft and the inner diameter of the swash plate.
Zur Montage der Taumelscheibe auf der Welle zur Bereitstellung der erfmdungsgemäßen Lagerungsanordnung durch Eingriff der Stifte in die bezüglich ihrer Länge begrenzten Führungsnuten kann die Taumelscheibe auf die Welle aufgeschoben werden, bis sie im Be reich der Führungsnuten liegt, woraufhin die Stifte an der Taumelscheibe montiert werden, sodass sie in die Führungsnuten eingreifen können. Entsprechendes gilt für eine Lage rungsanordnung mit einer Führungsnut in der Welle und einem Stift in der Taumelscheibe. Die Taumelscheibe kann zum Einsetzten der Stifte diametral radial verlaufende Durchtritt- bohmngen aufweisen, sodass die Stifte von der Außenseite der Taumelscheibe durch die Durchtrittbohrung eingeführt werden können, bis sie an der Innenseite der Taumelscheibe austreten und radial nach innen vorstehen. Auch hier gilt entsprechendes für eine Taumel scheibe mit nur einem Stift. To mount the swash plate on the shaft to provide the storage arrangement according to the invention by engaging the pins in the guide grooves, which are limited in terms of their length, the swash plate can be pushed onto the shaft until it is in the area of the guide grooves, whereupon the pins are mounted on the swash plate. so that they can engage in the guide grooves. The same applies to a location arrangement arrangement with a guide groove in the shaft and a pin in the swash plate. To insert the pins, the swash plate can have diametrically radial passage have bohmngen, so that the pins can be inserted from the outside of the swash plate through the through hole until they emerge on the inside of the swash plate and protrude radially inward. The same applies here for a swash plate with only one pin.
Bei einem alternativen Montagevorgang können die Stifte in den Durchtrittbohrungen der Taumelscheibe vor der Anordnung auf der Welle vormontiert werden oder alternativ ge staltete Taumelscheiben eingesetzt werden, bei denen die Durchtrittbohrungen nicht von außen in die fertige Taumelscheibe eingebracht werden. Alternativ gestaltete Taumelschei ben können beispielsweise durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt werden oder aus zwei Teilscheiben zusammengefügt werden, die in radialer oder axialer Richtung geteilt sind und damit Variationen der Taumelscheibe zulassen, die bei herkömmlicher Fer tigung nicht ohne weiteres erreichbar sind. Beispielsweise könnte die Taumelscheibe dia metral radial von der Innenseite aus verlaufende Sackbohrungen zur Aufnahme der Stifte aufweisen, oder die Stifte könnten an der Innenseite mit der Taumelscheibe z. B. stoff- schlüssig verbunden oder einstückig gefertigt sein. Auch hier gilt entsprechendes für eine Taumelscheibe mit nur einem Stift. In an alternative assembly process, the pins can be pre-assembled in the through-holes of the swash plate before they are arranged on the shaft, or alternatively, designed swash plates can be used in which the through-holes are not introduced into the finished swash plate from the outside. Alternatively designed swashplates can be produced, for example, using an additive manufacturing process or can be assembled from two partial disks that are divided in the radial or axial direction and thus allow variations in the swashplate that cannot be easily achieved with conventional manufacturing. For example, the swash plate could have diametrically radially from the inside of extending blind holes for receiving the pins, or the pins could on the inside with the swash plate z. B. integrally connected or made in one piece. The same applies here to a swash plate with only one pin.
Zur Vereinfachung der Montage einer mit den Stiften vormontierten Taumelscheibe kön nen in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung sich beide Führungsnuten bis zu einem Ende der Welle erstrecken, sodass die Taumelscheibe mit den fertig montierten, radial nach innen ragenden Stiften einfach vom Ende der Welle aufgeschoben werden kann. Hierzu können Stifte in die sich bis zum Ende der Welle er streckenden Führungsnuten von der Wellenstimseite her eingefädelt werden, sodass die in die verlängerten Führungsnuten eingefädelten Stifte bis zum Lagerbereich laufen können, der durch das geschlossene Ende beider Führungsnuten begrenzt wird. Entsprechendes gilt für eine Lagerungsanordnung mit einer Führungsnut in der Welle und einem Stift in der Taumelscheibe. To simplify the assembly of a swash plate pre-assembled with the pins, in a further embodiment of the bearing arrangement according to the invention, both guide grooves can extend to one end of the shaft, so that the swash plate with the fully assembled pins projecting radially inwards can simply be pushed on from the end of the shaft can. For this purpose, pins can be threaded into the guide grooves extending to the end of the shaft from the end of the shaft, so that the pins threaded into the extended guide grooves can run up to the storage area, which is limited by the closed end of both guide grooves. The same applies to a bearing arrangement with a guide groove in the shaft and a pin in the swash plate.
Um den Bearbeitungs- bzw. Zerspanungsaufwand bei der Nutherstellung zu reduzieren, und/oder eine Schwächung der Welle durch Reduktion der Wandstärke zu vermeiden, können die Führungsnuten in ihrer Länge begrenzt sein, in der sie die zur Lagerung der Taumelscheibe vorbestimmte Tiefe aufweisen, wobei zur Montage der Taumelscheibe mit den radial nach innen kragenden Stiften sich an jede Führungsnut eine Montagenut an schließt, die sich bis zu einem Ende der Welle erstreckt und eine geringere Tiefe aufweist als die Führungsnut. Entsprechendes gilt für eine Lagerungsanordnung mit einer Füh rungsnut in der Welle und einem Stift in der Taumelscheibe. Mit einer Montagenut erfolgt das Aufschieben der Taumelscheibe analog zu dem vorbeschriebenen Aufschieben mit ei ner verlängerten Führungsnut. In order to reduce the machining or machining effort when producing the groove and/or to avoid weakening the shaft by reducing the wall thickness, the length of the guide grooves can be limited, in which they have the depth predetermined for supporting the swash plate Mounting the swash plate with the radially inwardly projecting pins is followed by a mounting groove on each guide groove, which extends to one end of the shaft and has a smaller depth as the guide groove. The same applies to a storage arrangement with a guide groove in the shaft and a pin in the swash plate. With a mounting groove, the swash plate is pushed on in a similar way to the above-described pushing on with an extended guide groove.
Handelt es sich bei der Lagerungsanordnung um die Lagerungsanordnung in einem chirur gischen Instrument, bei dem die Welle eine Hauptwelle ist, so ist das Ende, zu dem sich die verlängerte Führungsnuten bzw. Montagenuten erstrecken, bevorzugt das proximalsei tige Ende der Hauptwelle. If the bearing arrangement is the bearing arrangement in a surgical instrument in which the shaft is a main shaft, the end to which the extended guide grooves or mounting grooves extend is preferably the proximal end of the main shaft.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung, für die nicht die Möglichkeit eines axialen Versatzes der Taumelscheibe erforderlich oder wün schenswert ist, ist vorgesehen, dass die Welle einen Kugelabschnitt aufweist, an dem der Wellendurchmesser zur Bildung der Kugelkontur aufgeweitet ist, und dass die Führungs- nut/en an dem Kugelabschnitt vorliegt/en. Die Taumelscheibe, deren Stift/e in die Füh- rungsnut/en eingreift/en, weist dazu eine an den Kugelabschnitt zumindest teilweise ange passt konturierte Aufnahmeausnehmung an ihrer Innenseite auf. Da die Führungsnut/en der Kreiskontur des Kugelabschnitts folgt/en, sind hier zur Montage der Taumelscheibe mit dem/den nach innen weisenden Stift/en keine Verlängerungen der Führungsnut/en oder Montagenut/en bis zum Wellenende erforderlich. In a further embodiment of the bearing arrangement according to the invention, for which the possibility of an axial offset of the swash plate is not necessary or desirable, it is provided that the shaft has a spherical section on which the shaft diameter is widened to form the spherical contour, and that the guide groove / s on the ball section / s. The swash plate, whose pin(s) engages in the guide groove(s), has a receiving recess on its inner side that is at least partially contoured to fit the ball section. Since the guide groove(s) follows the circular contour of the ball section, no extensions of the guide groove(s) or assembly groove(s) to the end of the shaft are required for mounting the swash plate with the pin(s) pointing inwards.
In einer Variante der Ausführungsform mit Kugelabschnitt kann die Aufnahmeausneh mung korrespondierend zu dem Kugelabschnitt kugelförmig ausgebildet sein, wodurch die Aufnahmeausnehmung in der Art einer Gelenkpfanne beidseitig wirkt und die Kupplung damit axial vollständig festgelegt ist. Eine zweiteilige Ausführung der Taumelscheibe er möglicht hierbei die Montage, indem die Taumelscheibenteile auf den Kugelabschnitt zur Fertigstellung der Taumelscheibe montiert werden. Eine zweiteilige Taumelscheibe kann in axialer oder radialer Richtung geteilt sein. Alternativ könnte eine einteilige Taumel scheibe mit einer kugelförmigen Aufnahmeausnehmung aus einem Kunststoff mit hinrei chender Elastizität gefertigt sein, sodass die einteilige Taumelscheibe in einer Art Schnappverbindung auf den Kugelabschnitt der Welle aufgepresst werden kann. In a variant of the embodiment with a spherical segment, the receiving recess can be spherical in shape corresponding to the spherical segment, whereby the receiving recess acts on both sides in the manner of a joint socket and the coupling is thus completely fixed axially. A two-piece design of the swash plate allows assembly by mounting the swash plate parts on the ball section to complete the swash plate. A two-piece swash plate can be divided in the axial or radial direction. Alternatively, a one-piece swash plate with a spherical receiving recess could be made of a plastic with sufficient elasticity, so that the one-piece swash plate can be pressed onto the spherical section of the shaft in a kind of snap connection.
In einer dazu alternativen Variante weist die Aufnahmeausnehmung einen kugelförmigen Abschnitt und einen zylindrischen oder sich aufweitenden Abschnitt auf, sodass die Tau melscheibe nur einseitig durch den kugelförmigen Abschnitt festgelegt ist und eine Monta- ge auf dem Kugelabschnitt ermöglicht wird, indem der zylindrische oder sich aufweitende Abschnitt beim Aufschieben auf die Welle in Richtung des Kugelabschnitts weist. In an alternative variant to this, the receiving recess has a spherical section and a cylindrical or expanding section, so that the swash plate is only fixed on one side by the spherical section and a mounting ge is made possible on the spherical portion by the cylindrical or flared portion has when pushed onto the shaft in the direction of the spherical portion.
Das erfindungsgemäße chirurgische Instrument, das eine koaxial zu einem - vorzugsweise hohlen - Schaft verlaufende Hauptwelle aufweist, die mit einer Taumelscheibe eine Lage rungsanordnung bildet, sieht in einer ersten Ausführungsform vor, dass die Lagerungsan ordnung eine erfindungsgemäße Lagerungsanordnung ist. The surgical instrument according to the invention, which has a main shaft which runs coaxially to a—preferably hollow—shank and forms a bearing arrangement with a swash plate, provides in a first embodiment that the bearing arrangement is a bearing arrangement according to the invention.
In dieser Lagerungsanordnung greift der an der Taumelscheibe radial nach innen weisende Stift in die längs in die Hauptwelle eingebrachte Führungsnut bzw. greifen die zwei an der Taumelscheibe diametral und radial nach innen weisend angeordneten Stifte in die zwei beidseitig diametral und längs in die Hauptwelle eingebrachten Führungsnuten, um einen Drehwinkel der Welle auf die Taumelscheibe zu übertragen. In this bearing arrangement, the pin pointing radially inwards on the swash plate engages in the guide groove made longitudinally in the main shaft or the two pins arranged diametrically and pointing radially inwards on the swash plate engage in the two guide grooves made diametrically and lengthwise on both sides in the main shaft, to transmit an angle of rotation of the shaft to the swash plate.
Durch die vorteilhaft einfache Konstruktion der Lagerungsanordnung können Beschaf- fungs-, Lager- und Montagekosten gesenkt werden. Insbesondere wird durch die kompakte Bauweise der Lagerungsanordnung auch bei hohen Winkelversätzen eine Miniaturisierung des chirurgischen Instruments ermöglicht. The advantageously simple design of the storage arrangement means that procurement, storage and assembly costs can be reduced. In particular, a miniaturization of the surgical instrument is made possible by the compact design of the bearing arrangement, even in the case of large angular offsets.
Das chirurgische Instrument weist in einer weiteren Ausführungsform eine am proximalen Ende des Schaftes angeordnete Betätigungseinheit und eine am distalen Ende des Schaftes angeordnete Werkzeugspitze mit einem Werkzeug auf. Das Werkzeug ist über ein axial verschiebbar im Schaft gelagertes Betätigungselement betätigbar, das sich durch eine längsaxiale Durchgangsbohrung in der Hauptwelle erstreckt und proximal sei tig mit der Be tätigungseinheit in Wirkverbindung steht. Dabei ist die Werkzeugspitze über einen Ge lenkmechanismus relativ zur Längsachse des Schaftes ver sch wenkbar, und der Gelenkme chanismus steht mit einem proximal sei tigen Antrieb in Wirkverbindung steht, der die Taumelscheibe in der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung aufweist, die eine Miniatu risierung des proximal sei tigen Antriebs gestattet. Durch die räumliche Ausrichtung der Taumelscheibe in Bezug auf die Hauptwelle durch Bewegung des proximal sei tigen An triebs wird ein Verschwenken der Werkzeugspitze bewirkt. In a further embodiment, the surgical instrument has an actuating unit arranged at the proximal end of the shaft and a tool tip with a tool arranged at the distal end of the shaft. The tool can be actuated via an actuating element which is mounted so as to be axially displaceable in the shaft, which extends through a longitudinally axial through hole in the main shaft and is operatively connected proximally to the actuating unit. The tool tip can be pivoted relative to the longitudinal axis of the shaft via a joint mechanism, and the joint mechanism is operatively connected to a drive on the proximal side, which has the swash plate in the bearing arrangement according to the invention, which miniaturizes the drive on the proximal side permitted. The spatial orientation of the swash plate in relation to the main shaft caused by movement of the drive on the proximal side causes the tool tip to pivot.
Der Gelenkmechanismus kann in einer Ausführungsform aus am distalen Ende des Schaf tes angeordneten Schwenkgliedem bestehen, die über in Längsrichtung des Schaftes ver laufende Lenkdrähte mit dem proximal sei tigen Antrieb verbunden sind, indem die Lenk drähte an der Taumelscheibe gelagert sind, sodass eine Bewegung des proximal sei tigen Antriebs eine entsprechende relative Bewegung der distal sei tigen Schwenkglieder und so mit das Verschwenken der Werkzeugspitze verursacht. In one embodiment, the joint mechanism can consist of pivoting members arranged at the distal end of the shaft, which are connected to the drive on the proximal side via steering wires running in the longitudinal direction of the shaft, in that the steering wires are mounted on the swash plate, so that a movement of the proximal be good Drive causes a corresponding relative movement of the distal pivoting members and thus pivoting of the tool tip.
Wird die erfmdungsgemäße Lagerungsanordnung für das erfmdungsgemäße chirurgisches Instrument eingesetzt, so weisen bei der Ausführungsform der Lagerungsanordnung, bei der die Welle einen Kugelabschnitt hat, an dem der Wellendurchmesser zur Bildung der Kugelkontur aufgeweitet ist, und die Führungsnuten an dem Kugelabschnitt vorliegen, die Taumelscheibe eine an den Kugelabschnitt zumindest teilweise angepasst konturierte Auf nahmeausnehmung an ihrer Innenseite auf. Der kugelförmige Abschnitt liegt bei dem chi rurgischen Instrument bevorzugt proximalseitig und der zylindrische oder sich aufweitende Abschnitt distalseitig vor, sodass die Taumelscheibe in distaler Richtung auf dem Kugelab schnitt festgelegt ist und die Montage des Taumelrings auf dem Kugelabschnitt der Welle vom proximal sei tigen Ende der Welle erfolgen kann. Die einseitige Festlegung hierbei funktioniert in dem chirurgischen Instrument deshalb, weil die Taumelscheibe, an der Lenkdrähte zum Bewegen einer distal seitigen Werkzeugspitze befestigt sind, durch die Spannung der Lenkdrähte einseitig gezogen und damit auf dem Kugelabschnitt gehalten wird. If the bearing arrangement according to the invention is used for the surgical instrument according to the invention, then in the embodiment of the bearing arrangement in which the shaft has a spherical section on which the shaft diameter is widened to form the spherical contour and the guide grooves are present on the spherical section, the swash plate has a the ball section at least partially contoured contoured receiving recess on its inside. In the surgical instrument, the spherical section is preferably on the proximal side and the cylindrical or widening section is on the distal side, so that the swash plate is fixed in the distal direction on the ball section and the assembly of the swash ring on the ball section of the shaft is from the proximal end of the shaft can be done. The one-sided fixation here works in the surgical instrument because the swash plate, to which steering wires for moving a distal-side tool tip are fastened, is pulled on one side by the tension of the steering wires and is thus held on the ball section.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der proximal sei tige Antrieb als motorisierter Antrieb mit zumindest zwei Antriebsrädern, z. B. angetriebenen Zahnrädern, ausgebildet sein, zwischen denen die Taumelscheibe angeordnet ist. Ferner kann die Taumelscheibe mit einem dritten Zahnrad gekoppelt sein, das mit den beiden angetriebenen Zahnrädern in Eingriff steht, wobei bevorzugt auf der Drehachse des dritten Zahnrads um 180° versetzt zum dritten Zahnrad ein viertes Zahnrad angeordnet ist, das mit den beiden angetriebenen Zahnrädern in Eingriff steht, sodass die gebildete Verzahnungskette zu einem Verzah nungsring geschlossen wird, der eine gleichmäßig umlaufende Kraftverteilung gewährleis tet. In a preferred embodiment, the proximal is term drive as a motorized drive with at least two drive wheels, z. B. driven gears, between which the swash plate is arranged. Furthermore, the swash plate can be coupled to a third gear wheel that meshes with the two driven gear wheels, with a fourth gear wheel that meshes with the two driven gear wheels preferably being arranged on the axis of rotation of the third gear wheel offset by 180° with respect to the third gear wheel so that the toothed chain that is formed is closed to form a toothed ring that ensures an even distribution of force all around.
Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Aus führungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschrei bung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegen stände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Dar stellung einer Ausführungsform der Erfindung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Other embodiments, as well as some of the advantages associated with these and other embodiments, will become apparent and better understood through the following detailed description with reference to the accompanying figures. Items or parts thereof that are substantially the same or similar may be given the same reference numbers. The figures are only a schematic Dar position of an embodiment of the invention. In the drawings, an embodiment is shown as an example of the invention. The drawings, the description and the claims contain numerous characteristics in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
Dabei zeigen: show:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines chirurgischen Instruments, Fig. 2 eine perspektivische Detailansicht einer Taumelscheiben-Lagerungsanordnung aus dem Stand der Technik, 1 shows a schematic perspective side view of a surgical instrument, FIG. 2 shows a perspective detailed view of a swash plate bearing arrangement from the prior art,
Fig. 3 perspektivische Ansichten a), b), c) einer erfindungsgemäßen Lagerungsanord nung mit unterschiedlicher Lage der Taumelscheibe in Bezug auf die Hauptwelle, Fig. 4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung aus Fig. 3c),3 perspective views a), b), c) of a bearing arrangement according to the invention with a different position of the swash plate in relation to the main shaft, FIG. 4 a plan view of the bearing arrangement according to the invention from FIG. 3c),
Fig. 5 eine Längsschnittansicht durch die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung aus Fig. 4 entlang Schnittlinie A-A, 5 shows a longitudinal sectional view through the bearing arrangement according to the invention from FIG. 4 along section line A-A,
Fig. 6 eine Längsschnittansicht der Lagerungsanordnung entsprechend Fig. 5 mit einer Lage der Taumelscheibe entsprechend Fig. 3a), 6 shows a longitudinal sectional view of the bearing arrangement corresponding to FIG. 5 with a position of the swash plate corresponding to FIG. 3a),
Fig. 7 eine Längsschnittansicht einer Montageanordnung zur Herstellung der Lage rungsanordnung entsprechend Fig. 6, Fig. 7 is a longitudinal sectional view of an assembly arrangement for producing the bearing arrangement according to Fig. 6,
Fig. 8 eine perspektivische Teilschnittdetailansicht einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Lagerungsanordnung mit Kugelabschnitt, 8 shows a perspective, partially sectional, detailed view of an embodiment of the bearing arrangement according to the invention with a ball section,
Fig. 9 eine Teilschnittdraufsicht der Lagerungsanordnung aus Fig. 8, Fig. 9 is a partially sectional plan view of the bearing assembly of Fig. 8,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Taumelscheibe für eine Ausführungsform der er- findungsgemäßen Lagerungsanordnung mit Kugelabschnitt entsprechend Fig. 8 und 9, 10 shows a perspective view of the swash plate for an embodiment of the bearing arrangement according to the invention with a ball section corresponding to FIGS. 8 and 9,
Fig. 11 eine Seitenschnittansicht durch eine Taumelscheibe mit einem kugelförmigen Aufnahmeabschnitt. 11 is a side sectional view through a swash plate having a spherical receiving portion.
Fig. 1 zeigt schematisch ein chirurgisches Instrument 1 mit einem hohlen Schaft 2, einer am proximalen Ende 3 des Schaftes 2 angeordneten, nur schematisch dargestellten Betäti gungseinheit 4 und einer am distalen Ende 5 des Schaftes 2 angeordneten Werkzeugspitze 6 mit einem Werkzeug 7, das über ein axial verschiebbar im Schaft 2 gelagertes Betäti gungselement 8 betätigbar ist, das proximal seitig mit der Betätigungseinheit 4 in Wirkver bindung steht. Bei der Betätigungseinheit 4 kann es sich um eine manuell betätigbare Handhabe oder aber um eine für den robotischen Einsatz ausgelegte, also auch ohne manu elles Zutun betätigbare Baueinheit handeln. Bei dem Werkzeug 7 der Werkzeugspitze 6 kann es sich beispielsweise um ein mit Maulteilen versehenes Werkzeug, wie in Fig. 1 dargestellt, oder aber um ein Endoskop, einen Applikator oder dergleichen handeln. Die Werkzeugspitze 6 ist über einen Gelenkmechanismus 9 relativ zur Längsachse 10 des Schaftes 2 ver schwenkbar, wobei der Gelenkmechanismus 9 aus am distalen Ende des Schaftes 5 angeordneten Schwenkgliedern 11 besteht, die über in Längsrichtung des Schaf tes 2 verlaufende Lenkdrähte 12 so mit einem am proximalen Ende 3 des Schaftes 2 ange ordneten Antrieb 13 verbunden sind, dass eine Bewegung des proximal sei tigen Antriebs 13 eine entsprechende relative Bewegung der distal sei tigen Schwenkglieder 11 und somit ein Verschwenken der Werkzeugspitze 6 verursacht. Auch wenn voranstehend und nachfol gend nur der Begriff Lenkdrähte 12 verwendet wird, können funktional auch Lenkseile verwendet werden, weshalb der verwendete Begriff Lenkdrähte 12 synonym auch als Lenkseil zu lesen und zu verstehen ist. Fig. 1 shows schematically a surgical instrument 1 with a hollow shank 2, arranged at the proximal end 3 of the shank 2, shown only schematically Actuate supply unit 4 and arranged at the distal end 5 of the shank 2 tool tip 6 with a tool 7, which is about an axially displaceable in the shaft 2 Actuate supply element 8 can be actuated, which is proximally connected to the actuating unit 4 in Wirkver connection. The actuating unit 4 can be a manually actuated handle or a structural unit designed for robotic use, that is to say it can also be actuated without manual intervention. With the tool 7 the tool tip 6 it can be, for example, a tool provided with jaw parts, as shown in FIG. 1, or an endoscope, an applicator or the like. The tool tip 6 can be pivoted relative to the longitudinal axis 10 of the shank 2 via a joint mechanism 9, the joint mechanism 9 consisting of pivoting members 11 arranged at the distal end of the shank 5 The end 3 of the shaft 2 is connected to a drive 13 arranged such that a movement of the drive 13 at the proximal end causes a corresponding relative movement of the pivoting members 11 at the distal end and thus a pivoting of the tool tip 6 . Even if only the term steering wires 12 is used above and below, steering cables can also be used functionally, which is why the term steering wires 12 used should also be read and understood synonymously as a steering cable.
Das axial ver schiebbar im Schaft 2 gelagerte Betätigungselement 8 zum Betätigen des bei spielsweise aus zwei Maulteilen bestehenden Werkzeugs 7 ist bei den dargestellten Aus führungsformen als Zug-/Schub Stange ausgebildet. Der Antrieb 13 für die Lenkdrähte 12 kann bei dem erfindungsgemäßen medizinischen Instrument 1 vorzugsweise als motori sierter Antrieb 13 ausgebildet sein, der eine räumlich verstellbare Taumelscheibe 14 auf weist, an der die Lenkdrähte 12 so gelagert sind, dass eine vorzugsweise über den motori sierten Antrieb 13 bewirkte Verlagerung der Taumelscheibe 14 über die Lenkdrähte 12 ein Verschwenken der Werkzeugspitze 6 bewirkt, wie aus dem Stand der Technik z. B. The axially ver slidably mounted in the shaft 2 actuating element 8 for actuating the tool 7 consisting of two jaw parts, for example, is designed as a push/pull rod in the illustrated embodiments. In the medical instrument 1 according to the invention, the drive 13 for the steering wires 12 can preferably be designed as a motorized drive 13, which has a spatially adjustable swash plate 14 on which the steering wires 12 are mounted in such a way that a preferably motorized drive 13 effected displacement of the swash plate 14 via the steering wires 12 causes a pivoting of the tool tip 6, as z. B.
US 10,105,128 B2 oder der Taumelscheiben-Lagerungsanordnung aus Fig. 2 bekannt. US Pat. No. 10,105,128 B2 or the swash plate bearing arrangement from FIG.
Durch die Verwendung eines motorisierten Antriebs 13 für die räumlich verstellbare Scheibe 14 ist es möglich, die Lenkdrähte 12 zum Verschwenken der distalseitigen Schwenkglieder 11 bzw. der Instrumentenspitze 6 exakt, feinfühlig in kleinsten Schritten und auch reproduzierbar anzusteuern. Darüber hinaus ist die Anzahl der zu verwendenden Lenkdrähte 12 für einen motorisierten Antrieb 13 unerheblich. Der motorisierte Antrieb 13 kann, wie aus dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 bekannt, zwei Antriebseinheiten mit über Motoren angetriebenen Zahnräder 18 und 19, vorzugsweise Kegelräder, aufweisen, zwischen denen die Taumelscheibe 14 angeordnet ist. Bei dem chirurgischen Instrument 1 gemäß Fig. 1 (in Verbindung mit Fig. 2 - Stand der Technik - bzw. Fig. 3-11 - erfin dungsgemäße Lagerungsanordnung 40) ist im Schaft 2 eine sich koaxial zur Längsachse 10 des Schaftes 2 erstreckende hohle Hauptwelle 21 angeordnet, die um die Längsachse 10 des Schaftes 2 rotierbar ist und sich über das proximale Ende 3 des Schaftes 2 hinaus bis in den Bereich des motorisierten Antriebs 13 erstreckt. Innerhalb dieser hohlen Hauptwelle 21 ist axial verschiebbar das Betätigungselement 8 zur Betätigung des Instruments 7 gela gert. By using a motorized drive 13 for the spatially adjustable disk 14, it is possible to control the steering wires 12 for pivoting the distal-side pivoting members 11 or the instrument tip 6 precisely, sensitively in the smallest of steps and also reproducibly. In addition, the number of steering wires 12 to be used for a motorized drive 13 is irrelevant. As is known from the prior art according to FIG. 2, the motorized drive 13 can have two drive units with gear wheels 18 and 19, preferably bevel gears, driven by motors, between which the swash plate 14 is arranged. In the surgical instrument 1 according to FIG. 1 (in conjunction with FIG. 2 - prior art - or FIG. 3-11 - inventions to the invention storage arrangement 40) in the shaft 2 is a coaxial to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 extending hollow main shaft 21 arranged, which is rotatable about the longitudinal axis 10 of the shaft 2 and extends beyond the proximal end 3 of the shaft 2 to in the area of the motorized drive 13 extends. Within this hollow main shaft 21, the actuating element 8 for actuating the instrument 7 is axially displaceable gela siege.
Die am proximalen Ende 3 des Schaftes 2 aus dem Schaft 2 austretenden Lenkdrähte 12 werden durch Lenkdrahtnuten 26 am distalen Ende der Hauptwelle 21 geführt und können über eine drehfest auf der Hauptwelle 21 angeordnete Fächerscheibe (nicht dargestellt) aufgefächert werden, wodurch der radiale Abstand der Lenkdrähte 12 von der Längsachse 10 des Schaftes 2 vergrößert wird. Die proximal sei tig hinter einer solchen Fächerscheibe parallel zur Längsachse 10 des Schaftes 2 verlaufenden Lenkdrähte 12 erstrecken sich zur Taumelscheibe 14, an der die Lenkdrähte 12 festgelegt sind. Durch die Vergrößerung des radialen Abstandes der Lenkdrähte 12 von der Längsachse 10 des Schaftes 2 werden nicht nur die Montage und Fertigung des mit der Taumelscheibe 14 ausgestatten Getriebes 13 vereinfacht, sondern wird auch der notwendige Verstell winkel der Taumelscheibe 14 pro portional verringert, um einen erwünscht hohen Verschwenkwinkel der Werkzeugspitze 6 zu erzielen. Die Vergrößerung des radialen Abstands kann aber auch ohne Fächerscheibe erzielt werden, wobei die am proximalen Ende 3 durch die Lenkdrahtnuten 26 austretenden Lenkdrähte 12 direkt zur Taumelscheibe 14 verlaufen, sodass die Lenkdrähte unter einem Winkel zur Längsachse 10 der Taumelscheibe 14 zugeführt werden. Aufgrund des geringe ren Bauraumbedarfs kann eine Variante ohne Fächerscheibe bevorzugt sein. Zur Befesti gung der Lenkdrähte weist die Taumelscheibe 14 eine axialparallele Durchgangsbohrung 41 für jeden Lenkdraht 12 auf, wobei die Lenkdrähte 12 innerhalb der Durchgangsbohrun gen 41 über Madenschrauben 41“ wie in Fig. 2 oder proximal seitig mit einer Klemm scheibe 4L, wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, fixierbar und kraftschlüssig mit der Taumel scheibe 14 verbindbar sind. Dazu alternative Befestigungsformen der Lenkdrähte an der Taumelscheibe umfassen beispielsweise auch Schweißen oder Crimpen oder andere Kl emmvorri chtungen . The steering wires 12 emerging from the shaft 2 at the proximal end 3 of the shaft 2 are guided through steering wire grooves 26 at the distal end of the main shaft 21 and can be fanned out via a serrated lock washer (not shown) arranged non-rotatably on the main shaft 21, thereby increasing the radial spacing of the steering wires 12 is enlarged from the longitudinal axis 10 of the shaft 2. The proximal be tig behind such a serrated lock washer parallel to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 running steering wires 12 extend to the swash plate 14 to which the steering wires 12 are fixed. Increasing the radial distance of the steering wires 12 from the longitudinal axis 10 of the shaft 2 not only simplifies the assembly and manufacture of the gear 13 equipped with the swash plate 14, but also reduces the necessary adjustment angle of the swash plate 14 per portion, by a desired amount to achieve high pivot angle of the tool tip 6. However, the increase in the radial distance can also be achieved without a serrated lock washer, in which case the steering wires 12 exiting through the steering wire grooves 26 at the proximal end 3 run directly to the swash plate 14, so that the steering wires are fed to the swash plate 14 at an angle to the longitudinal axis 10. Due to the lower installation space requirement, a variant without a serrated lock washer may be preferred. To fasten the steering wires, the swash plate 14 has an axially parallel through-hole 41 for each steering wire 12, with the steering wires 12 being fastened within the through-holes 41 using grub screws 41" as in Fig. 2 or on the proximal side with a clamping disk 4L, as in Fig. 8 and 9, can be fixed and non-positively connected to the swash plate 14. Alternative forms of attachment of the steering wires to the swash plate also include, for example, welding or crimping or other clamping devices.
Wie in Fig. 2 angedeutet, sind die angetriebenen Zahnräder 18 und 19 mit einem dritten Zahnrad 30 gekoppelt, das mit den beiden angetriebenen Zahnrädern 18 und 19 in Eingriff steht und dessen Drehachse D die Mittelachse A der angetriebenen Zahnräder 18 und 19 sowie die Längsachse 10 des Schaftes 2 schneidet. Auch das dritte Zahnrad 30 ist vor zugsweise als Kegelrad ausgebildet. Durch die drei miteinander kämmenden Zahnräder 18, 19 und 30 wird jede Bewegung der beiden angetriebenen Zahnräder 18 und 19 direkt auf die mit dem dritten Zahnrad 30 gekoppelte Taumelscheibe 14 übertragen, was eine direkte Betätigung der Lenkdrähte 12 bewirkt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Taumelscheibe 14 in einem drehfest mit dem dritten Zahnrad 30 gekoppelten Lenkring 33 gelagert. Um die durch die Zahnräder 18, 19 und 30 gebildete Verzahnungskette zu einem geschlossenen Verzahnungsring zu schließen, der eine gleichmäßig umlaufende Kraftverteilung gewähr leistet, ist auf der Drehachse D des dritten Zahnrads 30 um 180° versetzt zum dritten Zahn rad 30 ein viertes Zahnrad 31 angeordnet, das mit den beiden angetriebenen Zahnrädern 18 und 19 in Eingriff steht, wobei auch das vierte Zahnrad 31 vorzugsweise als Kegelrad aus gebildet ist. Die Taumelscheibe 14 ist über einen Lagerring 32 in dem drehfest mit dem dritten Zahnrad 30 gekoppelten Lenkring 33 gelagert, um eine Rotation der Taumelscheibe 14 um die Längsachse 10 des Schaftes 2 zu ermöglichen. Der drehfest mit dem dritten Zahnrad 30 gekoppelte Lenkring 33 ist über einen Lagerring 34 frei drehbar gegenüber dem vierten Zahnrad 31, so dass eine Rotation des vierten Zahnrads 31 um seine Drehach se D keine Verdrehung des Lenkrings 33 und der Taumelscheibe 14 bewirkt. As indicated in Fig. 2, the driven gears 18 and 19 are coupled to a third gear 30, which meshes with the two driven gears 18 and 19 and whose axis of rotation D is the central axis A of the driven gears 18 and 19 and the longitudinal axis 10 of the shaft 2 cuts. The third gear 30 is preferably designed as a bevel gear. Through the three meshing gears 18, 19 and 30, each movement of the two driven gears 18 and 19 is transmitted directly to the coupled to the third gear 30 swash plate 14, which is a direct Actuation of the steering wires 12 causes. As can be seen from FIG. 2, the swash plate 14 is mounted in a steering ring 33 which is coupled to the third gear wheel 30 in a rotationally fixed manner. In order to close the toothed chain formed by the toothed wheels 18, 19 and 30 to form a closed toothed ring, which ensures an even circumferential force distribution, a fourth toothed wheel 31 is arranged on the axis of rotation D of the third toothed wheel 30, offset by 180° with respect to the third toothed wheel 30 , Which is in engagement with the two driven gears 18 and 19, wherein the fourth gear 31 is preferably formed as a bevel gear. The swash plate 14 is mounted via a bearing ring 32 in the steering ring 33 , which is coupled in a rotationally fixed manner to the third gear wheel 30 , in order to enable the swash plate 14 to rotate about the longitudinal axis 10 of the shaft 2 . The steering ring 33, which is non-rotatably coupled to the third gear 30, can be rotated freely relative to the fourth gear 31 via a bearing ring 34, so that rotation of the fourth gear 31 about its axis of rotation D does not cause the steering ring 33 and the swash plate 14 to rotate.
Die vorstehend in Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Ausführungen des Antriebs 13 zur räumlichen Ausrichtung der Taumelscheibe 14 zur Steuerung der Werkzeugspitze mittels der Lenkdrähte 12 gelten auch für eine erfindungsgemäßes chirurgisches Instrument 1, das eine erfindungsgemäße Lagerungsanordnung 40 aufweist, während die Taumelscheibe 14 aus dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 zur kardanischen Lagerung über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte 27 verschwenkbar auf einer Kreuzgelenk scheibe 28 auf der Hauptwelle 21 gelagert ist, wobei die Kreuzgelenkscheibe 28 über zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Lagerstifte 29 verschwenkbar auf der Hauptwelle 21 gelagert ist, wobei die Lagerstifte 27 der räumlich verstellbaren Scheibe 14 und die La gerstifte 29 der Kreuzgelenkscheibe 28 um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. The embodiments of the drive 13 described above with reference to Fig. 2 for the spatial alignment of the swash plate 14 for controlling the tool tip by means of the steering wires 12 also apply to a surgical instrument 1 according to the invention, which has a bearing arrangement 40 according to the invention, while the swash plate 14 moves from the standstill 2 for cardanic mounting via two bearing pins 27 offset by 180° from one another on a universal joint disk 28 on the main shaft 21, the universal joint disk 28 being pivotable via two bearing pins 29 offset by 180° from one another on the main shaft 21 is mounted, the bearing pins 27 of the spatially adjustable disk 14 and the La gerstifte 29 of the universal joint disk 28 are offset by 90 ° to each other.
Eine erfindungsgemäße Lagerungsanordnung 40, die es ebenfalls ermöglicht, die Taumel scheibe 14 um zwei Freiheitsgrade zu verschwenken, wodurch über die Lenkdrähte 12 dis talseitig die Werkzeugspitze 6 in alle Raumrichtungen relativ zur Längsachse 10 des Schaftes 2 verschwenkbar ist, ist konstruktiv deutlich einfacher und kompakter aufgebaut sowie einfacher zu montieren. Fig. 3 bis 7 beziehen sich auf ein Beispiel für eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung 40 und Fig. 8 bis 9 zei gen ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform. A bearing arrangement 40 according to the invention, which also makes it possible to pivot the swash plate 14 by two degrees of freedom, as a result of which the tool tip 6 can be pivoted in all spatial directions relative to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 via the steering wires 12 on the valley side, is structurally much simpler and more compact and easier to assemble. 3 to 7 relate to an example of a first embodiment of a bearing arrangement 40 according to the invention, and FIGS. 8 to 9 show an example of a further embodiment.
Die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung 40 einer Taumelscheibe 14 auf einer Haupt welle 21 gemäß Fig. 3 bis 6 (Fig. 7 zeigt eine Montageanordnung dafür) ist zum Einsatz in einem chirurgischen Instrument 1 bevorzugt geeignet. Die Hauptwelle 21 der Lagerungs anordnung 40 weist in dem zur Lagerung der Taumelscheibe 14 vorgesehenen Bereich zwei sich längs der Welle 21 erstreckende und beidseitig bzw. diametral in der Welle 21 eingebrachte Führungsnuten 22 auf, in die zwei diametral und radial nach innen weisend an der Taumelscheibe 14 angeordnete Stifte 42 eingreifen, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur einer bezeichnet ist. Wie in Fig. 3 zu sehen, kann die auf diese Weise gelagerte Taumelscheibe 14 aus der neutralen Position a), in der die Taumelscheibe 14 in einer durch die Drehachse A definierten Ebene senkrecht zur Längsachse 10 liegt, sowohl in eine um Drehachse D verschwenkte Position b) als auch in eine um Drehachse A verschwenkte Po sition c) überführt werden. Überlagerte Bewegungen durch Ver schwenken um beide Dreh achsen A, D, sind ebenfalls möglich, aber nicht dargestellt. Durch den Eingriff der Stifte 42 in die Führungsnuten 22 kann zudem ein Drehwinkel der Welle 21 auf die Taumel scheibe 14 übertragen werden. Die beispielhaft dargestellte Lagerungsanordnung 40 mit den zwei jeweils eine Führungsnut eingreifenden diametralen Stiften kann zwar bevorzugt sein, allerdings kann eine erfindungsgemäße (nicht dargestellte) Lagerungsanordnung auch lediglich einen nach innen weisenden Stift an der Taumelscheibe aufweisen, der in eine entsprechende einzige Führungsnut eingreifen kann, die sich längs der Hauptwelle er streckt. The storage arrangement 40 according to the invention of a swash plate 14 on a main shaft 21 according to FIGS. 3 to 6 (Fig. 7 shows a mounting arrangement for this) is for use in a surgical instrument 1 is preferably suitable. The main shaft 21 of the bearing arrangement 40 has, in the area provided for the bearing of the swash plate 14, two guide grooves 22 extending along the shaft 21 and introduced on both sides or diametrically in the shaft 21, into the two diametrically and radially inwardly pointing on the swash plate 14 arranged pins 42 engage, of which only one is indicated for the sake of clarity. As can be seen in Fig. 3, the swash plate 14 mounted in this way can move from the neutral position a), in which the swash plate 14 lies in a plane defined by the axis of rotation A, perpendicular to the longitudinal axis 10, into a position pivoted about the axis of rotation D b) and also in a position c) pivoted about the axis of rotation A. Superimposed movements by pivoting around both axes of rotation A, D are also possible, but not shown. By engaging the pins 42 in the guide grooves 22 can also be a rotation angle of the shaft 21 on the swash plate 14 are transmitted. Although the bearing arrangement 40 shown by way of example with the two diametrical pins each engaging in a guide groove may be preferred, a bearing arrangement according to the invention (not shown) can also have just one inwardly pointing pin on the swash plate, which can engage in a corresponding single guide groove which along the main shaft he stretches.
Die Lagerungsanordnung 40 der Taumelscheibe 14 auf der Hauptwelle 21 ermöglicht es, die Taumelscheibe 14 dreidimensional relativ zur Längsachse 10 des Schaftes 2 zu verla gern. Wenn ausgehend von der in Fig. 3a dargestellten neutralen Ausgangsstellung, in der die Taumelscheibe 14 senkrecht zur Längsachse 10 des Schaftes 2 ausgerichtet ist, die an geriebenen Zahnräder 18 und 19 so angetrieben werden, dass sich die Zahnräder 18 und 19 in dieselbe Richtung drehen, bewirkt diese Verdrehung der angetriebenen Zahnräder 18 und 19 aufgrund des kämmenden Eingriffs mit dem dritten Zahnrad 30 und dem vierten Zahnrad 31 ein Verkippen der mit dem Verzahnungsring gekoppelten Taumelscheibe 14 um die Drehachse A, wie dies in Fig. 3c dargestellt ist. Wenn ausgehend von der in Fig. 3a dargestellten neutralen Ausgangsstellung die angeriebenen Zahnräder 18 und 19 so ange trieben werden, dass sich die Zahnräder 18 und 19 in entgegengesetzte Richtungen drehen, bewirkt diese Verdrehung der angetriebenen Zahnräder 18 und 19 aufgrund des kämmen den Eingriffs mit dem dritten Zahnrad 30 ein Verdrehen der mit dem Verzahnungsring ge koppelten Taumelscheibe 14 um die Drehachse D, wie dies in Fig. 3b dargestellt ist. Das Verkippen der Taumelscheibe 14 um die Drehachse A bzw. das Verdrehen der Taumel- scheibe 14 um die Drehachse D relativ zur Längsachse 10 des Schaftes 2 bewirkt über die Lenkdrähte 12, dass distalseitig die Instrumentenspitze 6 in entsprechenderWeise relativ zur Längsachse 10 des Schaftes 2 verschwenkt wird. Entsprechendes gilt für eine überla gerte Kipp-Drehbewegung um beide Achsen A, D. The bearing arrangement 40 of the swash plate 14 on the main shaft 21 makes it possible for the swash plate 14 to be displaced three-dimensionally relative to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 . If, starting from the neutral starting position shown in Fig. 3a, in which the swash plate 14 is aligned perpendicularly to the longitudinal axis 10 of the shaft 2, the gears 18 and 19 are driven in such a way that the gears 18 and 19 rotate in the same direction, causes this rotation of the driven gears 18 and 19 due to the meshing engagement with the third gear 30 and the fourth gear 31 a tilting of the swash plate 14 coupled to the toothed ring about the axis of rotation A, as shown in Fig. 3c. If, starting from the neutral starting position shown in Fig. 3a, the driven gears 18 and 19 are driven in such a way that the gears 18 and 19 rotate in opposite directions, this rotation causes the driven gears 18 and 19 to mesh due to the engagement with the Third gear 30 rotates the ge with the toothed ring coupled swash plate 14 about the axis of rotation D, as shown in Fig. 3b. The tilting of the swash plate 14 about the axis of rotation A or the twisting of the swash plate Disk 14 about the axis of rotation D relative to the longitudinal axis 10 of the shank 2 causes, via the steering wires 12, that the instrument tip 6 is pivoted on the distal side relative to the longitudinal axis 10 of the shank 2 in a corresponding manner. The same applies to a superimposed tilting-rotary movement about both axes A, D.
Sowohl das Verkippen der Taumelscheibe 14 um die Drehachse A als auch das Verdrehen der Taumelscheibe 14 um die Drehachse D und die überlagerte Kipp-Drehbewegung wer den durch die in die Führungsnuten 22 eingreifenden Stifte 42 der Taumelscheibe 14 er möglicht. Die maximale Verkippung bzw. Verdrehung bzw. die maximalen Kipp- und Drehwinkel um Drehachse A und D sind durch die Länge und Tiefe der Führungsnuten 22 im Zusammenwirken mit Innendurchmesser und Stärke der Taumelscheibe 14 in Bezug auf den Außendurchmesser der Welle 21 und die Länge der Stifte 42 bestimmt. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, ist die maximale Verkippung durch Kontakt der Taumelscheibe 14 bzw. des entsprechenden Stifts 42 an dem distalseitigen Ende der Führungsnut 22 begrenzt. Falls ein größerer Kippwinkel für eine Taumelscheiben-Wellen-Kombination mit festgelegten Di mensionierungen erforderlich oder wünschenswert ist, sind die Führungsnuten 22 entspre chend zu verlängern. Both the tilting of the swash plate 14 about the axis of rotation A and the rotation of the swash plate 14 about the axis of rotation D and the superimposed tilting-rotary movement who the engaging in the guide grooves 22 pins 42 of the swash plate 14 he allows. The maximum tilting or twisting or the maximum tilting and rotation angles around the axis of rotation A and D are determined by the length and depth of the guide grooves 22 in conjunction with the inner diameter and thickness of the swash plate 14 in relation to the outer diameter of the shaft 21 and the length of the pins 42 determined. As can be seen in FIG. 5, the maximum tilting is limited by contact of the swash plate 14 or the corresponding pin 42 on the distal end of the guide groove 22. If a larger tilt angle is required or desirable for a swash plate-shaft combination with fixed dimensions, the guide grooves 22 must be lengthened accordingly.
Ferner wird die Übertragung einer Rotationsbewegung der Hauptwelle 21 um die Längs achse 10 des Schaftes 2 auf die Taumelscheibe 14 durch die erfindungsgemäße Lagerungs anordnung 40 bereitgestellt, in deren Folge auch die distalseitig mit der Hauptwelle 21 ge koppelte Werkzeugspitze 6 um die Längsachse 10 des Schaftes 2 rotiert. Für den Fall, dass die Taumelscheibe 14 während der Rotation der Hauptwelle 21 um die Längsachse 10 des Schaftes 2 relativ zur Längsachse 10 des Schaftes 2 verkippt und/oder verdreht ist, durch laufen die an der Taumelscheibe 14 festgelegten Lenkdrähte 12 zwar verschiedene Steuer stellungen, die distalseitige Abwinklung der Werkzeugspitze 6 bleibt aber trotz der Rotati on der Werkzeugspitze 6 um die Längsachse 10 des Schaftes 2 räumlich gleich. Furthermore, the transmission of a rotational movement of the main shaft 21 about the longitudinal axis 10 of the shank 2 to the swash plate 14 is provided by the bearing arrangement 40 according to the invention, as a result of which the tool tip 6 coupled to the main shaft 21 on the distal side also rotates about the longitudinal axis 10 of the shank 2 rotates. In the event that the swash plate 14 is tilted and/or twisted relative to the longitudinal axis 10 of the shaft 2 during the rotation of the main shaft 21 about the longitudinal axis 10 of the shaft 2, the steering wires 12 fixed to the swash plate 14 run through different control positions, the distal bending of the tool tip 6 remains spatially the same despite the rotation of the tool tip 6 about the longitudinal axis 10 of the shank 2 .
Die Fig. 3 bis 7 dargestellte erfindungsgemäße Lagerungsanordnung zeigt zudem Monta genuten 25, die sich proximalseitig an die Führungsnuten 22 bis zum Ende der Welle 21 anschließen und eine geringere Tiefe aufweisen als die Führungsnuten 22, sodass im Ver gleich zu einer bis zum Wellenende durchgehenden Führungsnut (nicht dargestellt) der Zerspanungsaufwand verringert ist, und die verbleibende Wandstärke der Hauptwelle 21 um die Durchgangsbohrung 23 vergrößert ist. Fig. 7 verdeutlicht dabei die Montage der Taumelscheibe 14 mit den von der Innenseite der ringscheibenförmige Taumelscheibe 14 radial nach innen kragenden Stiften 42, die vom proximal sei tigen Wellenende beim Auf schieben der Taumelscheibe 14 in den Montagenuten 25 laufen können, bis die Führungs nuten 22 erreicht sind (Fig. 6). The storage arrangement according to the invention shown in FIGS. 3 to 7 also shows mounting grooves 25, which adjoin the guide grooves 22 on the proximal side up to the end of the shaft 21 and have a smaller depth than the guide grooves 22, so that in comparison to a guide groove that goes through to the end of the shaft (Not shown), the machining effort is reduced, and the remaining wall thickness of the main shaft 21 is increased by the through hole 23. Fig. 7 illustrates the assembly of the swash plate 14 with the rings from the inside of the ring-shaped swash plate 14 radially inwardly projecting pins 42, which is from the proximal end of the shaft when pushing on the swash plate 14 can run in the mounting grooves 25 until the guide grooves 22 are reached (Fig. 6).
Alternativ dazu sind nicht dargestellte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lage rungsanordnung 40 denkbar, bei der die Führungsnuten 22 bis zum proximal seitigen Ende der Hauptwelle 21 verlängert sind, wenn die Wandstärke der Hauptwelle 21 und der Zer spanungsaufwand keine Rolle spielen. Sind weder verlängerte Führungsnuten 22 noch Montagenuten 25 vorgesehen, so muss zur Montage der Lagerungsanordnung die Taumel scheibe 14 auf der Hauptwelle 21 bis in den Bereich der Führungsnuten 22 geschoben werden, bevor die Stifte 42 in die Taumelscheibe 14 eingesetzt werden, um den Eingriff mit den Führungsnuten 22 bereitzustellen. Die jeweilige Montagevariante kann entspre chend dem Montageablauf des Antriebs 13 des chirurgischen Instruments 1 ausgewählt werden. Alternatively, non-illustrated embodiments of the bearing arrangement 40 according to the invention are conceivable, in which the guide grooves 22 are extended to the proximal end of the main shaft 21 if the wall thickness of the main shaft 21 and the cutting costs Zer play no role. If neither extended guide grooves 22 nor mounting grooves 25 are provided, the swash plate 14 on the main shaft 21 must be pushed into the area of the guide grooves 22 to mount the bearing arrangement before the pins 42 are inserted into the swash plate 14 to engage with the Provide guide grooves 22. The respective assembly variant can be selected accordingly to the assembly process of the drive 13 of the surgical instrument 1.
Zur Montage der Stifte 42 kann die Taumelscheibe 14 zwei diametral radial verlaufende Durchtrittbohrungen 43 aufweisen (vgl. auch Ausführungsbeispiel nach Fig. 8, 10), sodass die Stifte 42 von der Außenseite der Taumelscheibe 14 durch die Durchtrittbohrung 43 eingeführt werden können, bis sie an der Innenseite der Taumelscheibe 14 austreten und in der gewünschten Länge radial nach innen vorstehen. Alternativ können in nicht dargestell ten Ausführungsformen die Stifte 42 in zwei diametral radial von der Innenseite aus ver laufende Sackbohrungen an der Taumelscheibe 14 befestigt werden, die beispielsweise durch ein generatives Fertigungsverfahren erzeugt oder bei Verwendung einer aus zwei Teilen gefügten Taumelscheibe in einen jeweiligen Halbring eingebracht werden können. In einer weiteren Alternative können die Stifte 42 an der Innenseite stoffschlüssig mit der Taumelscheibe 14 verbunden sein, z. B. einstückig gefertigt sein. To mount the pins 42, the swash plate 14 can have two diametrically radial through-holes 43 (cf. also the exemplary embodiment according to FIGS. 8, 10), so that the pins 42 can be inserted from the outside of the swash plate 14 through the through-hole 43 until they emerge from the inside of the swash plate 14 and protrude radially inward by the desired length. Alternatively, in non-illustrated embodiments, the pins 42 can be fastened to the swash plate 14 in two blind bores running diametrically radially from the inside, which are produced, for example, by an additive manufacturing process or, when using a swash plate made of two parts, are introduced into a respective half ring can. In a further alternative, the pins 42 can be cohesively connected to the swash plate 14 on the inside, e.g. B. be made in one piece.
Fig. 8 bis 10 zeigen Beispiele für eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemä- ßen Lagerungsanordnung 40, bei der die Hauptwelle 21 zur kugelgelenkigen Lagerung der Taumelscheibe 14 einen Kugelabschnitt 24 aufweist, an dem die Führungsnuten 22 vorlie gen, wobei diese Ausführung keinen axialen Versatz der Taumelscheibe 14 erlaubt. Die Taumelscheibe 14 weist hierbei eine an den Kugelabschnitt 24 zumindest teilweise ange passt konturierte Aufnahmeausnehmung 44 auf, die im gezeigten Beispiel aus einem pro ximalseitigen kugelförmigen Abschnitt 45 und einem distal seitigen zylindrischen Ab schnitt 46 besteht, der die Montage der Taumelscheibe 14 durch Aufschieben vom proxi- malseitigen Ende der Hauptwelle 21 erlaubt. Alternativ zu einem zylindrischen Abschnitt kann distalseitig ein sich aufweitender Abschnitt (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die Taumelscheibe 14 ist durch den proximal sei tigen kugelförmigen Abschnitt 45 nur einseitig auf dem Kugelabschnitt 24 festgelegt, wird aber durch die Spannung der Lenkdrähte 12, die hier durch die Durchtrittöffnungen 41 hindurchgeführt sind, und mit einem proximal seitig angeordneten Klemmring 41 ‘ befestigt sind, gehalten, sodass die Taumelscheibe 14 in axialer Richtung festgelegt ist. 8 to 10 show examples of an alternative embodiment of a bearing arrangement 40 according to the invention, in which the main shaft 21 has a ball section 24 for the ball-joint bearing of the swash plate 14, on which the guide grooves 22 are present, with this embodiment not having an axial offset of the swash plate 14 allowed. The swash plate 14 has a contoured receiving recess 44 that is at least partially adapted to the ball section 24 and, in the example shown, consists of a spherical section 45 on the proximal side and a cylindrical section 46 on the distal side - malside end of the main shaft 21 allowed. As an alternative to a cylindrical section, a widening section (not shown) can be provided on the distal side. The swash plate 14 is only fixed on one side on the ball section 24 by the spherical section 45 on the proximal side, but is fixed by the tension of the steering wires 12, which are passed through the passage openings 41 here, and are fastened with a clamping ring 41' arranged on the proximal side. held so that the swash plate 14 is fixed in the axial direction.
In Fig. 11 ist eine Abwandlung dieser Ausführungsform dargestellt, bei der die Aufnahme ausnehmung 44 der Taumelscheibe 14 korrespondierend zu dem Kugelabschnitt 24 voll ständig als kugelförmiger Abschnitt 45 ausgebildet ist, sodass die kugelgelenkige Lage rung axial vollständig festgelegt ist. Diese Ausführungsform erfordert allerdings eine zu mindest zweiteilige Ausführung der Taumelscheibe 14, um eine Montage auf dem Kugel abschnitt 24 zu ermöglichen, wofür in Fig. 11 durch die gestrichelten Linien beispielhaft zwei alternativ mögliche Trenn- bzw. Verbindungsebenen der Taumelscheibe 14 angedeu tet sind. Eine Trenn- bzw. Verbindungsebene verläuft senkrecht zur Längsachse 10, sodass die Taumelscheibe 14 aus zwei in axialer Richtung trenn- bzw. verbindbaren Teilringen besteht. Eine zweite Trenn- bzw. Verbindungsebene, in der die Längsachse 10 liegt, ver läuft in einer radialen Richtung und stellt eine Taumelscheibe 14 bereit, die aus zwei in ra dialer Richtung trenn- bzw. verbindbaren Halbringen besteht. In Fig. 11 a modification of this embodiment is shown, in which the receiving recess 44 of the swash plate 14 corresponding to the spherical portion 24 is fully formed as a spherical portion 45, so that the ball-and-socket position is fully fixed axially. However, this embodiment requires at least a two-part design of the swash plate 14 in order to allow assembly on the ball section 24, for which two alternatively possible separation or connection planes of the swash plate 14 are indicated by way of example in FIG. 11 by the dashed lines. A separation or connection plane runs perpendicularly to the longitudinal axis 10, so that the swash plate 14 consists of two partial rings that can be separated or connected in the axial direction. A second separation or connection plane, in which the longitudinal axis 10 lies, runs in a radial direction and provides a swash plate 14 which consists of two half rings that can be separated or connected in the radial direction.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnun gen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Die vorliegende Erfindung stellt ei ne Lagerungsanordnung 40 einer Taumelscheibe 14 auf einer Welle 21 und ein chirurgi sches Instrument 1 mit einer koaxial zu einem Schaft 2 verlaufenden Hauptwelle 21, die mit einer Taumelscheibe 14 eine solche Lagerungsanordnung bildet, bereit. Die Lage rungsanordnung 40 wird durch In the drawings an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations. The present invention provides a bearing arrangement 40 for a swash plate 14 on a shaft 21 and a surgical instrument 1 with a main shaft 21 which extends coaxially with a shaft 2 and forms such a bearing arrangement with a swash plate 14 . The location arrangement arrangement 40 is through
- zumindest eine sich längs erstreckende in der Welle 21 vorliegende Führungsnut 22 und- at least one longitudinally extending guide groove 22 present in the shaft 21 and
- zumindest einen radial nach innen weisend an der Taumelscheibe 14 angeordneten Stift 42 bereitgestellt. Dabei greift der Stift 42 in die Führungsnut 22 ein, so dass ein Drehwinkel der Welle 21 auf die Taumelscheibe 14 übertragbar ist. Bezugszeichenlistep at least one pin 42 arranged radially inwards on the swash plate 14 is provided. The pin 42 engages in the guide groove 22 so that an angle of rotation of the shaft 21 can be transferred to the swash plate 14 . List of References p
1 Medizinisches Instrument 1 medical instrument
2 Schaft 2 shaft
3 Proximales Ende (Schaft) 3 Proximal End (Shaft)
4 Betätigungseinheit 4 operating unit
5 Distales Ende (Schaft) 5 Distal End (Shaft)
6 Werkzeugspitze 6 tool tip
7 Werkzeug 7 tool
8 Betätigungselement 8 actuator
9 Gel enkmechani smu s 9 Gel enkmechani smu s
10 Längsachse 11 Schwenkglied 12 Lenkdraht 10 Longitudinal axis 11 Pivot link 12 Steering wire
13 Antrieb 13 drive
14 Taumelscheibe 14 swash plate
18, 19 Zahnrad (angetrieben) 21 Hauptwelle 22 Führungsnut 18, 19 gear (driven) 21 main shaft 22 guide groove
23 Durchgangsbohrung 23 through hole
24 Kugelabschnitt 24 ball section
25 Montagenut 25 mounting groove
26 Lenkdrahtnut 26 steering wire groove
27, 29 Lagerstift 28 Kreuzgelenkscheibe 27, 29 bearing pin 28 universal joint washer
30, 31 drittes, viertes Zahnrad 32 Lenkring 30, 31 third, fourth gear 32 steering ring
33, 34 Lagerring 40 Lagerungsanordnung 33, 34 bearing ring 40 bearing arrangement
41, 4 , 41“ Durchgangsbohrung, Befestigungsscheibe, Madenschraube41, 4 , 41" through hole, fastening washer, grub screw
42 Stift 42 pin
43 Aufnahmebohrung 43 location hole
44 Aufnahmeausnehmung 44 receiving recess
45, 46 Kugelförmiger, zylindrischer Abschnitt 45, 46 Spherical cylindrical section

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Lagemngsanordnung (40) einer Taumelscheibe (14) auf einer Welle (21), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsanordnung (40) durch 1. Lagemngsanordnung (40) of a swash plate (14) on a shaft (21), characterized in that the storage arrangement (40) by
- zumindest eine sich längs erstreckende in der Welle (21) vorliegende Führungsnut (22) und - at least one longitudinally extending guide groove (22) present in the shaft (21) and
- zumindest einen radial nach innen weisend an der Taumelscheibe (14) angeordneten Stift (42) bereitgestellt wird, wobei der Stift (42) in die Führungsnut (22) eingreift, sodass ein Drehwinkel der Welle (21) auf die Taumelscheibe (14) übertragbar ist. - at least one pin (42) arranged radially inwards on the swash plate (14) is provided, the pin (42) engaging in the guide groove (22) so that an angle of rotation of the shaft (21) can be transferred to the swash plate (14). is.
2. Lagerungsanordnung (40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsanordnung (40) durch 2. Storage arrangement (40) according to claim 1, characterized in that the storage arrangement (40) through
- zwei sich längs erstreckende, diametral in der Welle (21) vorliegende Führungsnuten (22) und - two longitudinally extending guide grooves (22) diametrically present in the shaft (21) and
- zwei diametral und radial nach innen weisend an der Taumelscheibe (14) angeordnete Stifte (42) bereitgestellt wird, wobei jeder Stift (42) in jeweils eine der Führungsnuten (22) eingreift. - two pins (42) arranged diametrically and pointing radially inwards on the swash plate (14) are provided, each pin (42) engaging in one of the guide grooves (22).
3. Lagerungsanordnung (40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsanordnung (40) für ein chirurgisches Instrument (1) ausgebildet ist, wobei die Welle eine Hauptwelle (21) des chirurgischen Instruments (1) ist, das einen koaxial zu einer Längsachse (10) der Hauptwelle (21) verlaufenden Schaft (2) aufweist, an dessen proximalen Ende (3) eine Betätigungseinheit (4) und an dessen distalen Ende (5) eine Werkzeugspitze (6) mit einem Werkzeug (7) angeordnet sind, das über ein axial verschiebbar im Schaft (2) gelagertes Betätigungselement (8) betätigbar ist, das sich durch eine längsaxiale Durchgangsbohrung (23) der Hauptwelle (21) erstreckt und proximal sei tig mit der Betätigungseinheit (4) in Wirkverbindung steht. 3. Storage arrangement (40) according to claim 1 or 2, characterized in that the storage arrangement (40) for a surgical instrument (1) is formed, wherein the shaft is a main shaft (21) of the surgical instrument (1), which is a coaxial to a longitudinal axis (10) of the main shaft (21), has an actuating unit (4) at its proximal end (3) and a tool tip (6) with a tool (7) at its distal end (5). which can be actuated via an actuating element (8) which is mounted so that it can move axially in the shaft (2), which extends through a longitudinally axial through bore (23) in the main shaft (21) and is operatively connected proximally to the actuating unit (4).
4. Lagemngsanordnung (40) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximal zulässige Verkippung der Taumelscheibe (14) durch eine Länge und eine Tiefe der zumindest einen Führungsnut (22) und/oder durch ein Verhältnis eines Außendurchmessers der Welle (21) und eines Innendurchmessers der Taumelscheibe vorbestimmt ist. 4. Positioning arrangement (40) according to at least one of Claims 1 to 3, characterized in that a maximum permissible tilting of the swash plate (14) is determined by a length and a depth of the at least one guide groove (22) and/or by a ratio of an outer diameter of the Shaft (21) and an inner diameter of the swash plate is predetermined.
5. Lagerungsanordnung (40) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5. Storage arrangement (40) according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that
- sich die zumindest eine Führungsnut (22) bis zu einem Ende der Welle (21) erstreckt, oder - The at least one guide groove (22) extends to one end of the shaft (21), or
- die zumindest eine Führungsnut (22) in ihrer Länge begrenzt ist, wobei sich an die zumindest eine Führungsnut (22) eine Montagenut (25) anschließt, die sich bis zu einem Ende der Welle (21) erstreckt und eine geringere Tiefe aufweist als die Führungsnut (22). - The length of the at least one guide groove (22) is limited, with the at least one guide groove (22) being followed by a mounting groove (25) which extends to one end of the shaft (21) and has a smaller depth than the guide groove (22).
6. Lagerungsanordnung (40) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (21) einen Kugelabschnitt (24) aufweist, an dem die zumindest eine Führungsnut (22) vorliegt, wobei die Taumelscheibe (14) eine an den Kugelabschnitt (24) zumindest teilweise angepasst konturierte Aufnahmeausnehmung (44) aufweist. 6. Bearing arrangement (40) according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the shaft (21) has a spherical section (24) on which the at least one guide groove (22) is present, the swash plate (14) having a the spherical portion (24) has at least partially contoured receiving recess (44).
7. Lagerungsanordnung (40) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeausnehmung (44) korrespondierend zu dem Kugelabschnitt (24) kugelförmig ausgebildet ist, wobei die Taumelscheibe (14) zweiteilig ausgeführt ist, oder die Aufnahmeausnehmung (44) einen kugelförmigen Abschnitt (45) und einen zylindrischen oder sich aufweitenden Abschnitt (46) aufweist. 7. Bearing arrangement (40) according to claim 6, characterized in that the receiving recess (44) corresponding to the ball section (24) is spherical, wherein the swash plate (14) is designed in two parts, or the receiving recess (44) has a spherical section ( 45) and a cylindrical or flared portion (46).
8. Chirurgisches Instrument (1) mit einer koaxial zu einem Schaft (2) verlaufenden Hauptwelle (21), die mit einer Taumelscheibe (14) eine Lagerungsanordnung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsanordnung eine Lagerungsanordnung (40) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 ist. 8. Surgical instrument (1) with a main shaft (21) running coaxially to a shaft (2) and forming a bearing arrangement with a swash plate (14), characterized in that the bearing arrangement is a bearing arrangement (40) according to at least one of claims 1 until 7 is.
9. Chirurgisches Instrument (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das chirurgische Instrument (1) eine am proximalen Ende (3) des Schaftes (2) angeordnete Betätigungseinheit (4) und eine am distalen Ende (5) des Schaftes (2) angeordnete Werkzeugspitze (6) mit einem Werkzeug (7) aufweist, das über ein axial verschiebbar im Schaft (2) gelagertes Betätigungselement (8) betätigbar ist, das sich durch eine längsaxiale Durchgangsbohrung (23) in der Hauptwelle (21) erstreckt und proximalseitig mit der Betätigungseinheit (4) in Wirkverbindung steht, wobei die Werkzeugspitze (6) über einen Gelenkmechanismus (9) relativ zur Längsachse (10) des Schaftes (2) verschwenkbar ist, und der Gelenkmechanismus (9) mit einem proximal sei tigen Antrieb (13) in Wirkverbindung steht, der die Taumelscheibe (14) aufweist. 9. Surgical instrument (1) according to claim 8, characterized in that the surgical instrument (1) has an actuating unit (4) arranged at the proximal end (3) of the shaft (2) and an actuating unit (4) at the distal end (5) of the shaft (2 ) arranged tool tip (6) with a tool (7) which can be actuated via an actuating element (8) which is mounted in the shaft (2) in an axially displaceable manner and which extends through a longitudinally axial through bore (23) in the main shaft (21) and on the proximal side is operatively connected to the actuating unit (4), the tool tip (6) being pivotable via a joint mechanism (9) relative to the longitudinal axis (10) of the shank (2), and the joint mechanism (9) having a drive (13 ) is in operative connection, which has the swash plate (14).
10. Chirurgisches Instrument (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkmechanismus (9) aus am distalen Ende (5) des Schaftes (2) angeordneten Schwenkgliedern (11) besteht, die über in Längsrichtung des Schaftes (2) verlaufende Lenkdrähte (12) so mit dem proximal sei tigen Antrieb (13) verbunden sind, dass eine Bewegung des proximal sei tigen Antriebs (13) eine entsprechende relative Bewegung der distal sei tigen Schwenkglieder (11) und somit ein Verschwenken der Werkzeugspitze (6) verursacht, wobei die Lenkdrähte (12) an der Taumelscheibe (14) gelagert sind. 10. Surgical instrument (1) according to claim 8 or 9, characterized in that the joint mechanism (9) consists of pivoting members (11) which are arranged at the distal end (5) of the shaft (2) and which can be pivoted in the longitudinal direction of the shaft (2) running steering wires (12) are connected to the proximal-side drive (13) in such a way that a movement of the proximal-side drive (13) causes a corresponding relative movement of the distal-side pivoting members (11) and thus pivoting of the tool tip (6) caused, wherein the steering wires (12) are mounted on the swash plate (14).
11. Chirurgisches Instrument (1) nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der proximal sei tige Antrieb (13) als motorisierter Antrieb (13) mit zumindest zwei Antriebsrädern (18, 19) ausgebildet ist, zwischen denen die Taumelscheibe (14) angeordnet ist. 11. Surgical instrument (1) according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the proximal side drive (13) is designed as a motorized drive (13) with at least two drive wheels (18, 19), between which the swash plate (14) is arranged.
2. Chirurgisches Instrument (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (14) mit einem dritten Zahnrad (30) gekoppelt ist, das mit den beiden Antriebsrädern (18, 19) in Eingriff steht, wobei bevorzugt auf der Drehachse des dritten Zahnrads (30) um 180° versetzt zum dritten Zahnrad (30) ein viertes Zahnrad (31) angeordnet ist, das mit den beiden angetriebenen Zahnrädern (18, 19) in Eingriff steht. 2. Surgical instrument (1) according to claim 11, characterized in that the swash plate (14) is coupled to a third gear (30) which is in engagement with the two drive wheels (18, 19), wherein preferably on the axis of rotation of the third gear (30) offset by 180 ° to the third gear (30) a fourth gear (31) is arranged, which is in engagement with the two driven gears (18, 19).
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