DE20008871U1 - Surgical saw - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine chirurgische Säge mit einem Griffteil und mit einem relativ zu diesem angetriebenen Sägeblatt.The invention relates to a surgical saw with a handle part and with a saw blade driven relative to the handle part.
Chirurgische Sägen werden einerseits verwendet, um Sägeschnitte in Knochen einzubringen, zum anderen auch zum Entfernen von Gipsbandagen etc. In allen Fällen ist es wichtig, die genaue Orientierung des Sägeschnittes zu kennen, da beim Abweichen von der Orientierung und Lage des gewünschten Sägeschnittes Verletzungen zugefügt werden können.Surgical saws are used to make cuts in bones and also to remove plaster casts, etc. In all cases, it is important to know the exact orientation of the saw cut, as deviating from the orientation and position of the desired saw cut can cause injuries.
Selbst wenn man die Orientierung der Säge relativ zum Körper genau kennt, können auch Abweichungen des tatsächlichen Sägeschnittes von der gewünschten Lage des Sägeschnittes dadurch hervorgerufen werden, daß sich das Sägeblatt, welches häufig die Form einer dünnen Platte oder eines dünnen Bandes hat, während des Sägevorganges verformt, beispielsweise durch Verbiegung in Längsrichtung oder durch Torsionsverbiegungen. Diese Verformungen sind für die Benutzer nicht feststellbar, einerseits wegen der schnellen Bewegung des Sägeblattes und andererseits deswegen, weil das Sägeblatt üblicherweise in die Tiefe des Sägeschnittes eintaucht.Even if the orientation of the saw relative to the body is known precisely, deviations of the actual saw cut from the desired position of the saw cut can be caused by the saw blade, which often has the shape of a thin plate or a thin strip, deforming during the sawing process, for example by bending in the longitudinal direction or by torsional bending. These deformations are not detectable by the user, on the one hand because of the rapid movement of the saw blade and on the other hand because the saw blade usually plunges into the depth of the saw cut.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine chirurgische Säge der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Verfor-It is the object of the invention to design a surgical saw of the generic type in such a way that the deformation
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mung des Sägeblattes beim Sägeschnitt festgestellt werden kann.The saw blade movement can be determined during the cut.
Diese Aufgabe wird bei einer chirurgischen Säge der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in oder an dem Sägeblatt ein sich mindestens über einen Teilbereich desselben erstreckender Biege- und Positionssensor angeordnet ist, der seiner räumlichen Konfiguration entsprechende Signale erzeugt und diese einer Signalverarbeitungseinrichtung zuführt.This object is achieved according to the invention in a surgical saw of the type described at the outset in that a bending and position sensor is arranged in or on the saw blade, extending over at least a partial area thereof, which generates signals corresponding to its spatial configuration and feeds these to a signal processing device.
Es sind Biege- und Positionssensoren bekannt, die in Abhängigkeit von einer Verbiegung oder Torsion über ihre gesamte Ausdehnung Signale erzeugen, durch die die räumliche Konfiguration des Sensors erfaßbar ist (WO98/41815). Es kann sich dabei um streifenförmige Sensoren handeln, in denen eine Vielzahl von Glasfasern angeordnet sind, deren Lichtleitfähigkeit von deren Biegung abhängt. Die Vielzahl von Glasfasern sind in unterschiedlichen Bereichen des Biege- und Positionssensors so ausgebildet, daß eine Biegung der Glasfasern die Lichtleitfähigkeit verändert, während in allen anderen Bereichen der Glasfasern diese Lichtleitfähigkeit unabhängig ist von der Biegung der Glasfasern. Dies kann durch unterschiedliche Umhüllungen der Glasfasern erreicht werden. Jede Glasfaser ist so in der Lage, in einem ganz bestimmten Teilbereich des Biege- und Positionssensors dessen Biegung zu bestimmen, und die Gesamtheit dieser Biegedaten ermöglicht es, die räumliche Konfiguration des gesamten Biege- und Positionssensors zu erfassen.Bending and position sensors are known which, depending on a bend or torsion, generate signals over their entire extent, through which the spatial configuration of the sensor can be detected (WO98/41815). These can be strip-shaped sensors in which a large number of glass fibers are arranged, the light conductivity of which depends on their bending. The large number of glass fibers are designed in different areas of the bending and position sensor in such a way that a bend in the glass fibers changes the light conductivity, while in all other areas of the glass fibers this light conductivity is independent of the bending of the glass fibers. This can be achieved by different sheaths of the glass fibers. Each glass fiber is thus able to determine the bending of the bending and position sensor in a very specific part of the bending and position sensor, and the totality of this bending data makes it possible to detect the spatial configuration of the entire bending and position sensor.
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Wenn sich der Biege- und Positionssensor flächig an das Sägeblatt anpaßt, beispielsweise auf das Sägeblatt aufgeklebt oder in das Sägeblatt eingebettet ist, überträgt sich eine Verbiegung oder Torsion des Sägeblattes auf den Biege- und Positionssensor und kann somit durch die SignalVerarbeitungseinrichtung erfaßt werden.If the bending and position sensor adapts to the saw blade, for example if it is glued onto the saw blade or embedded in the saw blade, any bending or torsion of the saw blade is transferred to the bending and position sensor and can thus be detected by the signal processing device.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Signalverarbeitungseinrichtung eine optische Anzeige ist, auf der die räumliche Konfiguration des Biege- und Positionssensors oder des Sägeblattes dargestellt ist. Man sieht beispielsweise auf einem Monitor die Abbildung des Biege- und Positionssensors oder des Sägeblattes, wobei die Verbiegungen des Biege- und Positionssensors beziehungsweise des Sägeblattes dargestellt und für den Benutzer somit erkennbar sind.It is advantageous if the signal processing device is an optical display on which the spatial configuration of the bending and position sensor or the saw blade is shown. For example, the image of the bending and position sensor or the saw blade can be seen on a monitor, with the bending of the bending and position sensor or the saw blade being shown and thus recognizable for the user.
Die Signalverarbeitungseinrichtung kann auch eine Grenzwertüberwachung sein, die beim Überschreiten vorbestimmter räumlicher Konfigurationen ein Warn- und/ oder Abschaltsignal erzeugt. Diese Grenzwertüberwachung stellt also fest, wenn eine Abweichung von einem vorgegebenen, zulässigen Bereich der räumlichen Konfigurationen des Sägeblattes auftritt, und in diesem Falle wird ein Warnsignal erzeugt und/oder die Säge abgeschaltet. Selbstverständlich kann diese Grenzwertüberwachung mit der optischen Anzeige kombiniert sein.The signal processing device can also be a limit value monitor that generates a warning and/or shutdown signal when predetermined spatial configurations are exceeded. This limit value monitor therefore detects when a deviation from a predetermined, permissible range of the spatial configurations of the saw blade occurs, and in this case a warning signal is generated and/or the saw is switched off. Of course, this limit value monitor can be combined with the optical display.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Biege- und Positionssensor bandförmig ausgebildet ist.It is particularly advantageous if the bending and position sensor is designed in a band shape.
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Dabei ist der Biege- und Positionssensor in den Teilbereichen des Sägeblattes angeordnet, deren Verbiegung oder Torsion überwacht werden soll. Um hier einen besonders guten Überblick über die geometrische Konfiguration des Biege- und Positionssensors zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn sich der Biege- und Positionssensor über die gesamte Länge des Sägeblattes erstreckt.The bending and position sensor is arranged in the parts of the saw blade whose bending or torsion is to be monitored. In order to obtain a particularly good overview of the geometric configuration of the bending and position sensor, it is advantageous if the bending and position sensor extends over the entire length of the saw blade.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind im oder am Sägeblatt zwei parallel zueinander verlaufende Biege- und Positionssensoren vorgesehen, die beide mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden sind.In a preferred embodiment, two bending and position sensors running parallel to each other are provided in or on the saw blade, both of which are connected to the signal processing device.
Vorzugsweise verlaufen die Biege- und Positionssensoren parallel zu den Längskanten des Sägeblattes.Preferably, the bending and position sensors run parallel to the longitudinal edges of the saw blade.
Die Signale des Biege- und Positionssensors können über ein Kabel der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt werden, bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, daß der Biege- und Positionssensor mit einem Übertragungselement an der Säge in Verbindung steht, welches die vom Biege- und Positionssensor erzeugten Signale drahtlos auf die Signalverarbeitungseinrichtung überträgt. Diese Übertragung kann beispielsweise erfolgen über einen Transponder-Chip, der von einer externen Leseeinrichtung ausgelesen wird und dem die Signale des Biege- und Positionssensors an der Säge zugeführt werden.The signals from the bending and position sensor can be fed to the signal processing device via a cable, but in a preferred embodiment it is provided that the bending and position sensor is connected to a transmission element on the saw, which wirelessly transmits the signals generated by the bending and position sensor to the signal processing device. This transmission can take place, for example, via a transponder chip that is read by an external reading device and to which the signals from the bending and position sensor on the saw are fed.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich vorgesehen, daß die Säge ein Navigationsele-In a further preferred embodiment, it is additionally provided that the saw has a navigation element
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ment trägt, dessen Positionierung und Orientierung im Raum durch ein raumfestes Ortungssystem feststellbar ist. Derartige Ortungssystem sind bekannt, sie arbeiten beispielsweise mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Infrarotstrahlung, oder mit Ultraschallstrahlung und sind in der Lage, die Positionierung und Orientierung des Navigationselementes relativ zum Ortungssystem zu bestimmen, beispielsweise durch Laufzeitmessungen der ausgesandten und empfangenen Strahlung. Auf diese Weise ist es möglich, die genaue Positionierung der Säge im Raum einschließlich ihrer Orientierung festzustellen, so daß einerseits diese Orientierung der Säge relativ zu der gewünschten Schnittebene feststellbar ist und andererseits die räumliche Konfiguration des Sägeblattes, das heißt der Benutzer erhält eine vollständige Kontrolle über die räumliche Lage und Orientierung des tatsächlichen Sägeschnittes und kann diese daher während des Sägevorganges überwachen.ment, the positioning and orientation of which in space can be determined by a spatially fixed positioning system. Such positioning systems are known; they work, for example, with electromagnetic radiation, in particular with infrared radiation, or with ultrasound radiation and are able to determine the positioning and orientation of the navigation element relative to the positioning system, for example by measuring the time of flight of the emitted and received radiation. In this way, it is possible to determine the exact positioning of the saw in space, including its orientation, so that on the one hand this orientation of the saw relative to the desired cutting plane can be determined and on the other hand the spatial configuration of the saw blade, i.e. the user has complete control over the spatial position and orientation of the actual saw cut and can therefore monitor this during the sawing process.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die von dem Ortungssystem erzeugten Navigationssignale der Signalverarbeitungseinrichtung zuführbar sind und dort zusammen mit den Signalen des Biege- und Positionssensors verarbeitet werden. Der Benutzer kann dann über die Signalverarbeitungseinrichtung sowohl die Lage und Orientierung der Säge selbst als auch die räumliche Konfiguration des Sägeblattes überwachen.It is advantageous if the navigation signals generated by the positioning system can be fed to the signal processing device and processed there together with the signals from the bending and position sensor. The user can then use the signal processing device to monitor both the position and orientation of the saw itself and the spatial configuration of the saw blade.
Die Bewegung des Sägeblattes relativ zum Griffteil ist für die bestimmte Säge eine bekannte Größe, beispielsweise ist bei einer solchen Säge, bei welcher das Säge-The movement of the saw blade relative to the handle part is a known quantity for the particular saw, for example, in such a saw in which the saw blade
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blatt oszillierend um eine Drehachse verschwenkt wird, der Schwenkwinkel bekannt, so daß bei der genauen Bestimmung der Lage der Sägeschnittes der von dem Sägeblatt überstrichene Winkelbereich berücksichtigt werden kann. Es wäre grundsätzlich auch möglich, diesen Schwenkwinkel oder bei einer anders aufgebauten Säge die Momentanlage des Sägeblattes relativ zum Griffteil über eigene Sensoren zu bestimmen und ebenfalls der Signalverarbeitungseinrichtung zuzuführen, so daß damit eine vollständige Information über die momentane Lage des Sägeschnittes zur Verfügung steht.blade is pivoted around a rotation axis in an oscillating manner, the pivot angle is known so that the angle range covered by the saw blade can be taken into account when determining the exact position of the saw cut. In principle, it would also be possible to determine this pivot angle or, in the case of a differently constructed saw, the momentary position of the saw blade relative to the handle using separate sensors and also to feed them to the signal processing device so that complete information about the current position of the saw cut is available.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of a preferred embodiment of the invention serves to explain it in more detail in conjunction with the drawing. They show:
Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer chirurgischen Säge mit einem oszillierend verschwenkbaren Sägeblatt, einem Navigationssystem für das Griffteil und einem Erfassungssystem für die räumliche Konfiguration des Sägeblattes undFigure 1: a perspective view of a surgical saw with an oscillating saw blade, a navigation system for the handle part and a detection system for the spatial configuration of the saw blade and
Figur 2: eine vergrößerte Detailansicht der Säge der Figur 1 im Bereich des Sägeblattes mit einem verbogenen und tordierten Sägeblatt und einer optischen Anzeige des verformten Sägeblattes. Figure 2: an enlarged detailed view of the saw of Figure 1 in the area of the saw blade with a bent and twisted saw blade and an optical display of the deformed saw blade.
Die in der Zeichnung dargestellte chirurgische Säge 1 umfaßt ein Griffteil 2, welches einen nicht näher dar-The surgical saw 1 shown in the drawing comprises a handle part 2, which has a not shown
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gestellten Antrieb aufnimmt, mit dem ein am Griffteil 2 gelagertes Sägeblatt 3 angetrieben werden kann. Das Sägeblatt 3 ist an einem Ende 4 des Griffteils 2 um eine quer zur Längsrichtung des Griffteils 2 verlaufende Drehachse 5 oszillierend verschwenkbar, der Verschwenkwinkel liegt dabei in der Größenordnung von 3 bis 15°.provided drive, with which a saw blade 3 mounted on the handle part 2 can be driven. The saw blade 3 can be pivoted in an oscillating manner at one end 4 of the handle part 2 about an axis of rotation 5 running transversely to the longitudinal direction of the handle part 2, the pivot angle being in the order of 3 to 15°.
Das Sägeblatt 3 ist als schmaler, länglicher Streifen ausgebildet, die vordere Kante 6 trägt eine Vielzahl von Sägezähnen 7 und bildet somit die eigentliche Sägekante aus. Durch die oszillierende Verschwenkbewegung des Sägeblattes 3 werden die Sägezähne 7 an einem Material, in das ein Sägeschnitt eingebracht werden soll, reziprozierend entlang geführt und erzeugen dabei den gewünschten Sägeschnitt.The saw blade 3 is designed as a narrow, elongated strip, the front edge 6 carries a large number of saw teeth 7 and thus forms the actual saw edge. Due to the oscillating pivoting movement of the saw blade 3, the saw teeth 7 are guided reciprocally along a material into which a saw cut is to be made, thereby producing the desired saw cut.
Mit dem Griffteil 2 ist starr ein Navigationselement 8 verbunden, welches in an sich bekannter und daher nicht dargestellter Weise mehrere Sender oder Empfänger trägt, die mit Empfängern beziehungsweise Sendern an einem ortsfesten Ortungssystem 9 zusammenarbeiten, die Sender/Empfänger können Strahlung unterschiedlicher physikalischer Art austauschen, beispielsweise Infrarotstrahlung oder Ultraschallstrahlung, und auf diese Weise die relative Lage des Navigationselements 8 zum Ortungssystem 9 bestimmen, so daß auch die genaue Position und Orientierung des Griffteils 2 relativ zum Ortungssystem 9 und damit im Raum feststellbar ist.A navigation element 8 is rigidly connected to the handle part 2, which carries, in a manner known per se and therefore not shown, several transmitters or receivers that work together with receivers or transmitters on a stationary positioning system 9. The transmitters/receivers can exchange radiation of different physical types, for example infrared radiation or ultrasound radiation, and in this way determine the relative position of the navigation element 8 to the positioning system 9, so that the exact position and orientation of the handle part 2 relative to the positioning system 9 and thus in space can also be determined.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das: Navigationselement 8 über ein Kabel 10 außerdemIn the embodiment shown in Figure 1, the navigation element 8 is connected via a cable 10 to
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mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 11 verbunden. Diese Kabel 10 kann entweder dazu dienen, das Navigationselement 8 mit Energie zu versorgen, aber auch dazu, um Signale, die von den Sendern/Empfängern auf dem Navigationselement 8 erzeugt werden, auf die Signalverarbeitungseinrichtung 11 zu übertragen, die im übrigen
über ein Kabel 12 auch mit dem Ortungssystem 9 in Verbindung steht.connected to a signal processing device 11. This cable 10 can either be used to supply the navigation element 8 with energy, but also to transmit signals generated by the transmitters/receivers on the navigation element 8 to the signal processing device 11, which otherwise
is also connected to the locating system 9 via a cable 12.
Auf diese Weise ist der Signalverarbeitungseinrichtung 11 ein Datensatz übermittelbar, der jeweils die genaue Positionierung des Griffteils 2 im Raum angibt.In this way, a data set can be transmitted to the signal processing device 11 which indicates the exact positioning of the handle part 2 in space.
Im übrigen kann das Kabel 10 auch durch eine an sich
bekannte drahtlose Verbindung ersetzt sein, es ist auch möglich, daß am Navigationselement 8 lediglich passive Elemente angeordnet sind, so daß die Positionsbestimmung
allein über das Ortungssystem 9 erfolgt, das dann den Positionsdatensatz für den Griffteil 2 über das Kabel 12 auf die Signalverarbeitungseinrichtung 11 überträgt. Furthermore, the cable 10 can also be connected by a
known wireless connection, it is also possible that only passive elements are arranged on the navigation element 8, so that the position determination
solely via the positioning system 9, which then transmits the position data set for the handle part 2 via the cable 12 to the signal processing device 11.
Bei allen Variationsmöglichkeiten wird somit der Signalverarbeitungseinrichtung
11 ein Datensatz zur Verfügung gestellt, der die genaue Positionierung des
Griffteils 2 im Raum repräsentiert.In all possible variations, the signal processing device
11 a data set is provided which shows the exact positioning of the
Handle part 2 is represented in space.
In das streifenförmige Sägeblatt 3 sind längs der beiden Längskanten 13, 14 bandförmige Biege- und Positionssensoren
15 beziehungsweise 16 eingebettet, die unmittelbar neben den Längskanten 13, 14 über die gesamteBand-shaped bending and position sensors are integrated into the strip-shaped saw blade 3 along the two longitudinal edges 13, 14
15 and 16 respectively, which extend directly next to the longitudinal edges 13, 14 over the entire
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Länge des Sägeblattes 3 verlaufen. Diese Biege- und Positionssensoren erzeugen Signale, die ihrer räumlichen Konfiguration entsprechen, die also ein Maß sind für die Biegung des Biege- und Positionssensors in verschiedenen Teilbereichen, so daß Biegungen, Torsionen und andere Abweichungen des Biege- und Positionssensors durch diese Signale feststellbar sind. Diese Signale werden über ein Kabel 17, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, einem Signalübertrager 18 zugeführt, der am Griffteil 2 angeordnet ist. Dieser steht über ein Kabel 19 mit der Signalverarbeitungseinrichtung 11 in Verbindung und überträgt somit die Signale an die Signalverarbeitungseinrichtung 11, die die räumliche Konfiguration der Biege- und Positionssensoren beschreiben.Length of the saw blade 3. These bending and position sensors generate signals that correspond to their spatial configuration, which are therefore a measure of the bending of the bending and position sensor in different sub-areas, so that bends, torsions and other deviations of the bending and position sensor can be detected by these signals. These signals are fed via a cable 17, which is shown schematically in the drawing, to a signal transmitter 18, which is arranged on the handle part 2. This is connected to the signal processing device 11 via a cable 19 and thus transmits the signals to the signal processing device 11, which describe the spatial configuration of the bending and position sensors.
Im übrigen kann der Signalübertrager 18 die Signalübertragung zur Signalverarbeitungseinrichtung 11 auch drahtlos vornehmen, beispielsweise kann der Signalübertrager 18 als Transponder-Chip ausgebildet sein, der von einer der Signalverarbeitungseinrichtung 11 zugeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Leseeinrichtung ausgelesen wird.Furthermore, the signal transmitter 18 can also transmit the signal to the signal processing device 11 wirelessly; for example, the signal transmitter 18 can be designed as a transponder chip that is read by a reading device associated with the signal processing device 11 and not shown in the drawing.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 11 erhält somit zusätzlich einen Datensatz, der die räumliche Konfiguration der beiden Biege- und Positionssensoren 15, 16 repräsentiert. Da die Biege- und Positionssensoren 15 und 16 in das Sägeblatt 3 eingebettet sind, entspricht die räumliche Konfiguration der Biege- und Positionssensoren 15, 16 der räumlichen Konfiguration des SägeblattesThe signal processing device 11 thus also receives a data set that represents the spatial configuration of the two bending and position sensors 15, 16. Since the bending and position sensors 15 and 16 are embedded in the saw blade 3, the spatial configuration of the bending and position sensors 15, 16 corresponds to the spatial configuration of the saw blade
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3, wenn dieses also gebogen und tordiert ist, wie dies in Figur 2 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt ist, dann erhält die Signalverarbeitungseinrichtung 11 Signale, die dieser Verformung entsprechen.3, i.e. if it is bent and twisted, as shown exaggeratedly in Figure 2 for clarity, then the signal processing device 11 receives signals which correspond to this deformation.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 11 kann aus diesen Signalen auf einem Monitor 20 ein Bild des Sägeblattes 3 mit der festgestellten Verformung erzeugen, so daß der Benutzer auf dem Monitor 20 deutlich erkennen kann, wie das Sägeblatt 3 verformt ist.The signal processing device 11 can generate an image of the saw blade 3 with the detected deformation on a monitor 20 from these signals, so that the user can clearly see on the monitor 20 how the saw blade 3 is deformed.
Außerdem kann der Signalverarbeitungseinrichtung 11 eine Grenzwertüberwachung zugeordnet sein, die ein Warnsignal erzeugt oder die Säge 1 abschaltet, sobald die Verformung des Sägeblattes 3 einen oberen Grenzwert überschreitet. Auf diese Weise ist für den Betrieb der Säge 1 ein bestimmter Verformungsbereich des Sägeblattes zugelassen, der aber ein bestimmtes Maß nicht übersteigen darf. Es ist damit sichergestellt, daß bei einer bestimmten Positionierung des Griffteiles 2 die tatsächliche Sägeebene von der gewünschten nur um einen maximalen Wert abweicht, mit dieser Vorrichtung ist also eine optimale Kontrolle der tatsächlichen Sägeebene zu erreichen.In addition, the signal processing device 11 can be assigned a limit value monitor that generates a warning signal or switches off the saw 1 as soon as the deformation of the saw blade 3 exceeds an upper limit. In this way, a certain deformation range of the saw blade is permitted for the operation of the saw 1, but this must not exceed a certain value. This ensures that with a certain positioning of the handle part 2, the actual sawing plane deviates from the desired one by only a maximum value, so this device can achieve optimal control of the actual sawing plane.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20000824 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20030610 |
|
| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20061201 |