Zahnbohrmaschine
Die Erfindung betrifft eine Zahnbohrmaschine, bei welcher das Werkzeug durch eine im Handstück angeordnete Druckluftturbine angetrieben wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, bisher bekannte Zahnbohrmaschinen dieser Art zu vereinfachen und dadurch einerseits ihre Betriebssicherheit und Lebensdauer zu erhöhen und anderseits die Kosten und den Materialaufwand für ihre Herstellung herabzusetzen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Druckluft turbine koaxial zu dem Werkzeug angeordnet ist und das Werkzeug an dem Turbinenlaufrad lösbar befestigt ist.
Der Erfindungsgedanke kann sowohl bei geknickten Handstücken, bei denen die Werkzeugachse einen Winkel mit der Handstückachse bildet, als auch bei geraden Handstücken, bei denen die Werkzeugachse parallel zu der Handstückachse liegt oder mit dieser zusammenfällt, Anwendung g finden. Bei den geknick- ten Handstücken ist die Druckluftturbine zweckmässig in dem vorderen Kopf des Handstückes angeordnet, und das Werkzeug ist in eine koaxiale Bohrung des Turbinenlaufrades eingeführt und an diesem unmittelbar befestigt.
Bei den geraden Handstücken ist das Turbinen, laufrad vorzugsweise an dem hinteren Ende einer in dem Handstück drehbar gelagerten, längsgerichteten Bohrspindel befestigt, während das Werkzeug in eine vordere koaxiale Bohrung der Bohrspindel eingeführt und an dieser befestigt ist.
Die lösbare Befestigung des Werkzeuges an dem Turbinenlaufrad bzw. an der mit diesem starr verbundenen Bohrspindel kann durch beliebige Spannvorrichtungen, die ein leichtes und schnelles Aus- wechseln des Werkzeuges erlauben, erzielt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Werkzeugzapfen durch eine in der koaxialen Bohrung des Turbinenlaufrades bzw. der Bohrspindel angeordnete geschlitzte Einsatzhülse gesteckt, die eine kegelförmige Kopffläche aufweist und mit dieser gegen einen inneren kegelförmigen Absatz des Turbinenlaufrades bzw. der Bohrspindel in axialer Richtung, z. B. mit Hilfe einer Spannschraube oder dergleichen, gedrückt werden kann.
Dadurch wird die geschlitzte Einsatzhülse fest um den Werkzeugzapfen geschlossen und gleichzeitig drehfest in der Bohrung des Turbinenlaufrades bzw. der Bohrspindel verklemmt. Der Vorteil dieser Anord- nung besteht unter anderem darin, dass sie die Verwendung der gewöhnlichen, im Handel erhältlichen und filr die üblichen Zahnbohrmaschinen mit mecha raschem Antrieb bestimmten Werkzeugen erlaubt.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 ein Handstück für Zahnbohrmaschinen, bei welchem das druckluftangetrièbene Werkzeug einen Winkel mit der Handstückachse bildet,
Fig. 2 einen Axialschnitt in grösserem Massstab, durch die im vorderen Kopf des Handstückes nach Fig. 1 angeordnete Druckluftturbine,
Fig. 3 und 4 eine Aufsicht bzw. eine Untersicht auf den vorderen Kopf des Handstückes, gesehen in Richtung der Pfeile III-III bzw.
IV-IV der Fig. 2,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den vorderen Kopf des Handstückes nach der Linie V-V der Fig. 2,
Fig. 6 die an dem hinteren Ende des Handstückes vorgesehene Anschlussvorrichtung, in Ansicht und teils im Schnitt,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch die an dem hinteren Ende des Handstückes vorgesehene Anschluss vorrichtung nach Fig. 6,
Fig. 8 einen Axialschnitt durch ein Handstück für Zahnbohrmaschinen, bei welchem das druck luftangetriebene Werkzeug koaxial zu dem Hand stück angeordnet ist,
Fig. 9 und 10 eine Fusshebelvorrichtung zum Steuern der druckluftangetriebenen Zahnbohrmaschine im Aufriss bzw. Grundriss,
Fig. 11 einen waagrechten Schnitt durch die Fusshebelvorrichtung nach der Linie XI-XI der Fig. 9,
Fig. 12 und 13 senkrechte Schnitte durch die Fusshebelvorrichtung nach den Linien XII-XII bzw.
XIII-XIII der Fig. 11.
Bei dem in Fig. 1 bis 5 dargestellten Handstück 1 einer druckluftangetriefbenen Zahnbohrmaschine bildet die Achse des vom vorderen Kopf 3 des Handstückes vorspringenden Werkzeuges 2 einen Winkel von z. B. 100-130 mit der Handstückachse. Das Werkzeug 2 wird durch eine Druckluftturbine angetrieben, die koaxial zu dem Werkzeug 2 selbst in dem Kopf 3 des Handstückes 1 angeordnet ist. Der Kopf 3 ist zu diesem Zweck hohl ausgebildet und stellt das Gehäuse der Druckluftturbine dar, in welchem das Turbinenlaufrad 4 mittels Kugellagern 5 drehbar gelagert und durch zwei in die Bohrung des Kopfes 3 eingeschraubte Gewinderinge 6 und 7 am Herausfallen gehindert ist.
Das Handstück 1 ist ebenfalls hohl ausgebildet und an seinem hinteren Ende durch eine Anschlussvorrichtung 8 mit einem beliebigen Druckluftspender verbunden. Der Hohlraum des Handstückes 1 steht im Bereich des Turbinenlaufrades 4 durch eine zu dem Turbinenlaufrad tangentiale Bohrung 9 mit dem Hohlraum des Kopfes 3 in Verbindung. Die Anordnung ist so getroffen, dass die aus dem Handstück 1 durch die Bohrung 9 in den Kopf 3 einströmende Druckluft das Turbinenlaufrad 4 mit sehr hoher Geschwindigkeit in Umlaufbewegung versetzt.
Das in diesem Fall mit radialen Schaufeln versehene Turbinenlaufrad 4 kann in baulicher Hinsicht verschiedenartig ausgebildet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Turbinenlaufrad 4 als Zahnrad ausgebildet, wobei die Zahnflanken 104, auf die der aus der Düse 9 austretende Druckluftstrahl trifft, radial ausgerichtet sind, während die entgegengesetzten Zahnflanken 204 geneigt und in der Drehrichtung F des Turbinenlaufrades 4 abfallend ausgebildet sind (Fig. 5).
Das Turbinenlaufrad kann durch reine Druckluft oder durch Druckluft mit beigemischtem, fein zerstäubtem Ö1 angetrieben werden. Die Turbinenabluft tritt aus dem Kopf 3 nach oben und unten durch die Kugellager 5 des Turbinenlaufrades 4 heraus und bewirkt dadurch die Abkühlung und Schmierung dieser Kugellager.
Das Turbinenlaufrad 4 ist mit einer durchgehenden koaxialen Bohrung versehen, in welche der Werkzeugzapfen 102 gesteckt und mit beliebigen Spannmitteln direkt an dem Turbinenlaufrad 4 lösbar und auswechselbar befestigt ist. Bei dem dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist in der Bohrung des Turbinenlaufrades 4 eine geschlitzte Ein satzhülse 10 angeordnet, die entweder einen einzigen, durchgehenden Längsschlitz oder vorzugsweise mehrere, untereinander versetzte, abwechselnd an entgegengesetzten Enden der Hülse 10 beginnende und sich jeweils um einen Bruchteil, z. B. etwa 213 der Hülsenlänge, erstreckende Längsschlitze 110 aufweist.
Beide Kopfflächen 210 bzw. 310 der geschlitzten Einsatzhülse 10 sind kegelförmig ausgebildet, wobei sich die untere kegelförmige Kopffläche 310 gegen einen inneren, kegelförmigen Absatz 11 der Bohrung im Turbinenlaufrad 4 abstützt. Auf die obere kegelförmige Kopffläche 210 der geschlitzten Einsatzhülse 10 drückt dagegen die ebenfalls kegelförmig ausgebildete Kopfrandfläche 112 einer von oben in die Bohrung des Turbinenlaufrades 4 eingeschraubten Spannbüchse 12.
Der Werkzex, gzapfen 102 wird von unten in die koaxiale Bohrung des Turbinenlaufrades 4 durch die darin angeordnete geschlitzte Einsatzhülse 10 und durch die lose eingeschraubte, obere Spannbüchse 12 gesteckt. Die Spannbüchse 12 wird dann angezogen, das heisst fester in das Turbinenlaufrad 4 eingeschraubt. Dadurch wird die geschlitzte Einsatzhülse 10 zwischen der Spannbüchse 12 und dem inneren Absatz 11 des Turbinenlaufrades 4 in axialer Richtung zusammengepresst. Infolge der kegelförmigen Ausbildung der Anpressflächen 210, 310, 112 und 11 wird die geschlitzte Einsatzhülse 10 derart elastisch verformt, dass sie sich fest um den Werkzeugzapfen 102 schliesst, das heisst diesen verschiebungs- und drehfest ergreift und sich gleichzeitig drehfest in der Bohrung des Turbinenlaufrades 4 einklemmt.
Dadurch wird das Werkzeug 2 fest mit dem Turbinenlaufrad 4 verbunden. Diese Verbindung kann z. B. beim Auswechseln des Werkzeuges 2 einfach dadurch gelöst werden, dass man die Spannbüchse 12 etwas abschraubt und dadurch den axialen Druck auf die geschlitzte Einsatzhülse 10 aufhebt: der Werkzeugzapfen 102 lässt sich dann von Hand aus dem Turbinenlaufrad 4 herausziehen.
Die Spannbüchse 12 weist einen äusseren Mehrkantkopf 212 auf, der in der mittleren Bohrung des oberen Gewinderinges 6 liegt und von aussen durch einen passenden Schraubenschlüssel zwecks Ein- und Ausschrauben der Spannhülse 12 zugänglich ist.
Das Turbinenlaufrad 4 wird dabei von Hand oder ebenfalls mit Hilfe eines Schraubenschlüssels festgehalten, und sein unteres Ende 304 springt zu diesem Zweck durch den unteren Gewindering 7 etwas aus dem Handstückkopf 3 vor und weist ein Mehrkantprofil oder dergleichen auf.
Der Werkzeugkopf 202, der sich insbesondere bei Bohr- und Fräsarbeiten wegen seiner ausserordentlich hohen Drehgeschwindigkeit stark erhitzt, wird durch einen Strahl S von feinzerstäubtem Wasser abgekühlt. Das Handstück 1 weist zu diesem Zweck an seiner Unterseite dicht neben seinem vorderen Kopf 3 eine Spritzdüse 13 auf, die gegen den Werkzeugkopf 202 gerichtet ist und durch ein im Hohlraum des Handstückes 1 angeordnetes Röhrchen 14 mit Hilfe der am hinteren Ende des Handstückes 1 vorgesehenen Anschlussvorrichtung 8 an einen Kühlwasserspender angeschlossen ist. Um die Spritzdüse 13 herum ist eine schmale, ringförmige Blasdüse 15 vorgesehen, die mit dem Hohlraum des Handstückes 1 in Verbindung steht.
Die aus dem Handstück 1 durch diese ringförmige Blasdüse 15 austretende Druckluft bewirkt eine Feinstzerstäubung des aus der Spritzdüse 13 aus strömenden Kühlwassers, und dieses trifft auf den Werkzeugkopf 202 in Form von feinen Nebeltröpfchen auf. Dieser Kühistrahl S fein zerstäubten Wassers weist gegenüber den bisher üblichen vollen Kühlwasserstrahlen den Vorteil auf, dass das unangenehme Herumspritzen des Kühlwassers in dem Mwnd des Patienten vermieden wird'.
Die beschriebene Werkzeugkühlung mit fein zerstäubtem Wasser kann selbstverständlich mit verschiedenen, von der beschriebenen Ausführungsform abweichenden baulichen Mitteln erzielt werden. So z. B. können die mittlere Spritzdüse 13 undjoder die äussere ringförmige Blasdüse 15 durch je einen Kranz von mehreren, einzelnen Spritz- bzw. Blasdüsen ersetzt werden. Es ist auch möglich, dass die Druckluft aus der mittleren Düse 13 und das Kühlwasser aus der äusseren ringförmigen Düse 15 austreten.
Bei mehreren Spritz- und Blasdüsen können diese auch in beliebiger Anordnung dicht nebeneinander vorgesehen werden.
Die Verbindung des Handstückes 1 mit den Druckluft- und Kühlwasserspendern erfolgt durch zwei vorzugsweise ineinander angeordnete, biegsame Kunststoff-oder Gummischläuche 16 und 17, von denen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der äussere Schlauch 16 die Druckluft und dler innere, schmalere Schlauch 17 das Kühlwasser leitet und die mit dem hinteren Ende des Handstückes 1 durch eine lösbare Anschlussvorrichtung 8 verbunden sind. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Anschlussvorrichtung 8 ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt und' be- steht aus einem rohrförmigen Anschlussstück 18, das mit Hilfe einer Gewindemuffe 19 dicht mit dem Druckluftschlauch 16 verbunden ist.
Das freie Kopfende 118 des Anschlussstückes 18 besitzt eine ring- förmige Nut 27, die durch einen Lochkranz 20 mit dem Inneren des Anschlussstückes 18 in Verbindung steht. Ferner weist das Anschiussstück 18 kopfseitig ein mittleres Loch 21 auf, das durch ein starres Röhrchen 22 dicht mit dem Kühlwasserschlauch 17 verbunden ist. Das hintere, mit einem Aussengewinde 29 versehene Kopfende 101 des Handstückes 1 weist ebenfalls eine ringförmige Nut 28 auf, die durch einen Lochkranz 23 mit dem Hohlraum des Handstückes 1 in Verbindung steht. Auch das hintere Ende des Handstückes 1 weist ferner kopfseitig ein mittleres Loch 24 auf, das mit dem im Hohlraum des Handstückes 1 angeordneten und zu der Spritzdüse 13 führenden Röhrchen 14 dicht verbunden ist.
Das Anschlussstück 18 wird durch eine darauf frei drehbar gelagerte und auf das hintere Ende des Hand stückes 1 aufschraubbare Überwurfmutter 25 mit dem Handstück 1 verbunden. Zwischen den durch die Überwurfmutter 25 aufeinandergepressten Kopfflächen 118 und 101 des Anschlussstückes 18 und des Handstückes 1 ist eine elastische Dichtung 26 eingesetzt, die einen Lochkranz 126 und ein mittleres Loch 226 aufweist. Die Anordnung ist so getroffen, dass die kopfseitigen ringförmigen Nuten 27 und ; 28 des Anschlussstückes 18 und des Handstückes 1 untereinander und mit dem Lochkranz 126 der Dichtung 26 zusammenfallen und dadurch die dichte Verbindung des Druckluftschlauches 16 über die Lochkränze 20 und 23 mit dem Hohlraum des Handstückes 1 herstellen.
Die mittleren Löcher 21 und 24 des Ansatzstückes 18 und des Handstückes 1 fallen ebenfalls untereinander und mit dem mittleren Loch 226 der Dichtung zusammen und stellen dadurch die dichte Verbindung des Kühiwasserschlauches 17 über die Röhrchen 22 und 14 mit der Spritzdüse 13 her.
Um ein selbsttätiges Abschrauben der Überwurfmutter 25 im Betrieb zu verhindern, ist auf dem Handstück 1 eine Sperrhülse 30 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Diese Sperrhülse 30 ist durch eine zwischen einem äusseren Ringvorsprung 201 des Handstückes und einem inneren Ringvorsprung 230 der Hülse 30 wirkende Feder 31 nach hinten gedrückt und weist auf ihrem hinteren Rand einen Sperrzahn 130 auf, der in einer längsgerichteten äusseren Nut 32 des Handstückes 1 verschiebbar geführt ist. Der Sperrzahn 130 wirkt mit einem sägezahnförmigen Zahnkranz 33 an dem vorderen Rand der Überwurfmutter 25 zusammen.
Bei bzw. nach dem Aufschrauben und Anziehen der tJber- wurfmutter 25 greift der Sperrzahn 130 unter Einwirkung der Feder 31 in den Zahnkranz 33 der Überwurfmutter 25 ein (Fig. 1), wobei die Drehbewegung der Überwurfmutter 25 im Sinne eines Aufschraubens derselben ohne weiteres gestattet, dagegen eine gegensinnige Drehung, das heisst ein Abschrauben der Überwurfmutter 25 verhindert. Soll die Überwurfmutter 25 abgeschraubt werden, so wird die Sperrhülse 30 entgegen der Feder 31 von Hand auf dem Handstück 1 nach vorn verschoben. Der Sperrzahn 130 wird dadurch aus dem Zahnkranz 33 der Überwurfmutter ausgehoben und wird durch eine Teildrehung der Sperrhülse 30 in eine zurückgesetzte Quererweiterung 132 der Längsnut 32 eingesetzt (Fig. 6).
In dieser Stellung wirkt der Sperrzahn 130 als Anschlag, der die Sperrhülse 30 entgegen der gespannten Feder 31 auf dem Handstück 1 festhält.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Handstück 301 einer druckluft angetriebenen Zahnbohrmaschine ist das Werkzeug 2 koaxial zu dem Handstück 301 angeordnet. In dem hohlen Handstück 301 ist eine längsgerichtete Bohrspindel 34 auf Kugellagern 5 drehbar gelagert. Das Turbinenlaufrad 4 ist auf dem hinteren Ende der Bohrspindel 34 aufgeschraubt und durch eine Schraubenmutter 35 festgehalten. Dabei ist das Turbinenlaufrad 4 in einem hinteren, erovei- terten Kopf 37 des Handstückes 301 angeordnet.
Dieser Kopf 37 stellt das Turbinengehäuse dar und ist hinten durch einen darin eingeschraubten Gewindering 36 abgeschlossen. Das Turbinengehäuse 37 weist einen radialen Ansatz 38 auf, in dem die tangential in das Turbinengehäuse 37 ausmündende Druckluft Zufuhrleitung 39 vorgesehen ist. Dieser radiale Ansatz 38 des Turbinengehäuses 37 wird an einem biegsamen Druckluftschlauch, z. B. durch eine An scblussvorrichtung der in Fig. 1, 6 und 7 dargestellten Art, angeschlossen, wobei in Fig. 8 nur die Sperrhülse 30 dieser Vorrichtung eingezeichnet ist.
Das vordere, etwas erweiterte Ende 134 der Bohrspindel 34 ist durch eine in das Handstück 301 eingeschraubte Schutzbüchse 40 seitlich abgedeckt und weist eine koaxiale Bohrung auf, in welche der Werkzeugzapfen 102 eingeführt und lösbar befestigt wird. Die Befestigung des Werkzeuges 2 erfolgt auch in diesem Fall vorzugsweise in derselben Art wie bei dem geknickten Handstück 1 nach Fig. 2, das heisst mit Hilfe einer in die Bohrung der Bohrspindel 34 eingeführten, geschlitzten Einsatzhülse 10, die sich mit ihrer hinteren kegelförmigen Kopffläche 310 gegen einen inneren kegelförmigen Absatz 11 der Bohrspindelbohrung abstützt.
In die Bohrung der Bohrspindel 34 ist vorn die Spannbüchse 12 eingeschraubt, durch welche der in die geschlitzte Einsatzhülse 10 gesteckte Werkzeugzapfen 102 durchgeführt ist und die mit ihrer inneren, kegelförmigen Randfläche 112 gegen die vordere, kegelförmige Kopffläche 210 der Einsatzhülse 10 drückt. Das Verspannen bzw. Lösen des Werkzeuges 2 erfolgt auch hier durch Ein- bzw. Ausschrauben der Spannbüchse 12, die zu diesem Zweck einen aus dem Handstück 301 vorspringenden Mehrkantkopf 212 aufweist. Die Bohrspindel 34 wird dabei durch die hintere, geriffelte Schraubenmutter 35 von Hand festgehalten. Die in Fig. 8 dargestellte Ausfuhrungs- form besitzt unter anderem den Vorteil, dass das Turbinenlaufrad 4 einen grösseren Durchmesser aufweisen kann.
Die Steuerung der druckluftangetriebenen Zahnbohrmaschine nach der Erfindung erfolgt vorzugsweise durch eine Fusshebelvorrichtung, die die Druck luft- und Kühlwasserzufuhr regelt und gleichzeitig der Druckluft eine beliebig einstellbare Menge fein zerstäubten Öls beimischt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Steuervorrichtung ist in den Fig. 9 bis 13 dargestellt und besteht aus einem Ölbehälter 41, der mit einem hohlen Sockel 42 und einer anschliessenden Grundplatte 43 auf dem Fussboden ruht. Der Ö1behälter 41 ist oben durch eine mit einem Ölstandmesser 44 versehene Schraube 45 und unten durch eine dicke Platte 46 dicht abgeschlossen. Die Platte 46 ist in dem hohlen Behältersockel 42 angeordnet und an dem Behälter 41 z. B. durch senkrechte Schrauben 47 befestigt.
In der Platte 46 sind drei nebeneinanderliegende Kammern 50, 51, 52 vorgesehen, die durch eingeschraubte Schlauchanschlussstücke 48 dicht verschlossen sind. Die eine seitliche Kammer 50 steht durch einen Schlauch 49 mit einem nicht dargestellten Kühlwasserspender in Verbindung.
Die andere seitliche Kammer 52 ist dagegen durch einen Schlauch 53 an den nicht dargestellten Druckluftspender angeschlossen. Der zu dem Handstück 1 führende Druckluftschlauch 16 ist an die mittlere Kammer 51 angeschlossen.
Die Kühlwasserkammer 50 ist über ein Ventil 54 und durch Leitungen 55 56, 57 in der Platte 46 mit einem Röhrchen 58 verbunden, das durch die mittlere Kammer 51 und durch den Schlauchanschluss 48 derselben zentrisch durchgeführt ist. An dieses Röhrchen 58 ist der zu dem Handstück 1 führende und in dem Druckschlauch 16 desselben angeordnete Kühlwasserschlauch 17 angeschlossen. Das Kühlwasserventil 54 wird durch eine Feder 59 in Schliessstellung gehalten und kann gegen die Wirkung dieser Feder durch einen Fusshebel 60 geöffnet werden.
Dieser Fusshebel 60 ist seitlich in 61 an dem Ölbehälter 41 schwenkbar gelagert und drückt auf die durch eine Stopfbüchse 62 oder dergleichen aus der Platte 47 herausgeführte Spindel 154 des Kühlwasserventils 54.
Die Druckluftkammer 52 steht durch ein Ventil 63 mit einer dahinterliegenden Kammer 64 in Verbindung. Das Druckluftventil 63 wird durch eine Feder 65 in Schliessstellung gehalten und kann durch einen zweiten Fusshebel 66 geöffnet werden. Dieser Fusshebel 66 ist ebenfalls seitlich in 61 am Öl- behälter 41 schwenkbar gelagert und wirkt auf die durch eine Stopfbüchse 67 oder dergleichen aus der Platte herausgeführte Spindel 163 des Druckluftventils 63. Beim Herunterdrücken des Fusshebels 66 strömt die in die Kammer 64 eingelassene Druckluft zum Teil durch einen Regelhahn 68 direkt in die mittlere Kammer 51 und zum Teil durch ein senkrechtes Druckrohr 69 in den luftgefüllten, oberen Teil des darüberliegenden Ölbehäfters 41 ein (Fig. 12).
In dem Ölbehälter 41 ist ein Steigrohr 70 angeordnet, das unten in den Behälter 41 ausmündet und oben mit einer vorzugsweise gegen die Mündung des Druckrohres 69 gerichteten Düse 170 endet. Der durch die eingelassene Druckluft im Ölbehälter 41 entstehende Überdruck treibt das Ö1 im Steigrohr 70 in die Höhe, wo es durch die Düse 170 und durch die aus dem Druckrohr 69 ausströmende Pressluft in feinsten Tröpfchen zerstäubt wird. In dem oberen Teil des Ölbehälters 41 bildet sich dadurch ein feiner olnebel, der durch ein senkrechtes Rückführrohr 71 (Fig. 13) in die mittlere Kammer 51 der Platte 47 geleitet wird und sich hier mit der direkt eingelassenen Druckluft mischt.
Dieses Gemisch von Druckluft und fein zerstäubtem Ö1 strömt aus der Kammer 51 durch den Schlauch 16 in das Handstück 1 ein und dient - wie bereits beschrieben- zum Antreiben der im Handstück angeordneten Druckluftturbine. Das Verhältnis zwischen reiner Druckluft und beigemischtem Ölnebel kann durch den Regelhahn 68 eingestellt werden.
Dental drill
The invention relates to a dental drill in which the tool is driven by a compressed air turbine arranged in the handpiece.
The object of the invention is to simplify previously known dental drills of this type and thereby, on the one hand, to increase their operational reliability and service life and, on the other hand, to reduce the costs and the material expenditure for their manufacture.
The invention consists in that the compressed air turbine is arranged coaxially to the tool and the tool is detachably attached to the turbine wheel.
The concept of the invention can be used both with kinked handpieces, in which the tool axis forms an angle with the handpiece axis, and with straight handpieces, in which the tool axis is parallel to the handpiece axis or coincides with it. In the case of the kinked handpieces, the compressed air turbine is expediently arranged in the front head of the handpiece, and the tool is inserted into a coaxial bore in the turbine impeller and attached directly to it.
In the case of straight handpieces, the turbine runner is preferably attached to the rear end of a longitudinally directed drilling spindle rotatably mounted in the handpiece, while the tool is inserted into and attached to a front coaxial bore of the drilling spindle.
The detachable attachment of the tool to the turbine runner or to the drilling spindle rigidly connected to it can be achieved by any clamping devices that allow the tool to be exchanged easily and quickly.
According to a preferred embodiment of the invention, the tool pin is inserted through a slotted insert sleeve which is arranged in the coaxial bore of the turbine runner or the drill spindle and has a conical head surface and with this against an inner conical shoulder of the turbine runner or the drill spindle in the axial direction, e.g. . B. with the help of a clamping screw or the like can be pressed.
This closes the slotted insert sleeve tightly around the tool pin and at the same time clamps it in the bore of the turbine runner or the drilling spindle in a rotationally fixed manner. The advantage of this arrangement is, among other things, that it allows the use of the usual tools which are commercially available and which are intended for the usual dental drills with mechanically rapid drives.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the drawing. Show it:
1 shows a handpiece for dental drills, in which the compressed air-driven tool forms an angle with the handpiece axis,
FIG. 2 shows an axial section on a larger scale through the compressed air turbine arranged in the front head of the handpiece according to FIG. 1,
3 and 4 a top view and a bottom view of the front head of the handpiece, seen in the direction of the arrows III-III and
IV-IV of Fig. 2,
Fig. 5 shows a cross section through the front head of the handpiece along the line V-V of Fig. 2,
6 shows the connection device provided at the rear end of the handpiece, in view and partly in section,
7 shows a longitudinal section through the connection device according to FIG. 6 provided at the rear end of the handpiece;
Fig. 8 is an axial section through a handpiece for dental drills, in which the compressed air-driven tool is arranged coaxially to the hand piece,
9 and 10 show a foot lever device for controlling the compressed air-driven dental drill in elevation and plan, respectively.
11 shows a horizontal section through the foot lever device along the line XI-XI in FIG. 9,
12 and 13 vertical sections through the foot lever device along lines XII-XII and
XIII-XIII of FIG. 11.
In the handpiece 1 of a compressed air driven dental drill shown in Fig. 1 to 5, the axis of the protruding from the front head 3 of the handpiece tool 2 forms an angle of z. B. 100-130 with the handpiece axis. The tool 2 is driven by a compressed air turbine which is arranged coaxially with the tool 2 itself in the head 3 of the handpiece 1. The head 3 is hollow for this purpose and represents the housing of the compressed air turbine, in which the turbine wheel 4 is rotatably mounted by means of ball bearings 5 and is prevented from falling out by two threaded rings 6 and 7 screwed into the bore of the head 3.
The handpiece 1 is also hollow and connected at its rear end to any compressed air dispenser by means of a connection device 8. The cavity of the handpiece 1 is connected to the cavity of the head 3 in the area of the turbine runner 4 through a bore 9 tangential to the turbine runner. The arrangement is made in such a way that the compressed air flowing into the head 3 from the handpiece 1 through the bore 9 sets the turbine wheel 4 in orbital motion at a very high speed.
The turbine runner 4, which is provided with radial blades in this case, can be designed in various ways in structural terms. In the exemplary embodiment shown, the turbine wheel 4 is designed as a gear wheel, the tooth flanks 104 on which the compressed air jet emerging from the nozzle 9 strikes being radially aligned, while the opposing tooth flanks 204 are inclined and sloping in the direction of rotation F of the turbine wheel 4 ( Fig. 5).
The turbine runner can be driven by pure compressed air or by compressed air with mixed in, finely atomized oil. The turbine exhaust air exits the head 3 upwards and downwards through the ball bearings 5 of the turbine runner 4 and thereby causes the cooling and lubrication of these ball bearings.
The turbine runner 4 is provided with a continuous coaxial bore into which the tool pin 102 is inserted and fastened directly to the turbine runner 4 in a detachable and exchangeable manner using any clamping means. In the illustrated, particularly advantageous embodiment, a slotted A set sleeve 10 is arranged in the bore of the turbine wheel 4, which either a single, continuous longitudinal slot or preferably several, mutually offset, beginning alternately at opposite ends of the sleeve 10 and each by a fraction, z. B. about 213 of the sleeve length, extending longitudinal slots 110.
Both head surfaces 210 and 310 of the slotted insert sleeve 10 are conical, the lower conical head surface 310 being supported against an inner, conical shoulder 11 of the bore in the turbine runner 4. In contrast, the likewise conical head edge surface 112 of a clamping sleeve 12 screwed into the bore of the turbine rotor 4 from above presses on the upper conical head surface 210 of the slotted insert sleeve 10.
The tool pin 102 is inserted from below into the coaxial bore of the turbine runner 4 through the slotted insert sleeve 10 arranged therein and through the loosely screwed, upper clamping sleeve 12. The clamping sleeve 12 is then tightened, that is to say screwed more firmly into the turbine wheel 4. As a result, the slotted insert sleeve 10 is pressed together in the axial direction between the clamping sleeve 12 and the inner shoulder 11 of the turbine runner 4. As a result of the conical design of the contact surfaces 210, 310, 112 and 11, the slotted insert sleeve 10 is elastically deformed in such a way that it closes tightly around the tool pin 102, i.e. it grips it so that it is non-displaceable and non-rotatable and at the same time non-rotatably in the bore of the turbine rotor 4 pinched.
As a result, the tool 2 is firmly connected to the turbine wheel 4. This connection can e.g. B. when replacing the tool 2 can be solved simply by unscrewing the clamping sleeve 12 a little and thereby eliminating the axial pressure on the slotted insert sleeve 10: the tool pin 102 can then be pulled out of the turbine wheel 4 by hand.
The clamping sleeve 12 has an outer polygonal head 212 which lies in the central bore of the upper threaded ring 6 and is accessible from the outside using a suitable wrench for the purpose of screwing in and unscrewing the clamping sleeve 12.
The turbine runner 4 is held by hand or also with the aid of a wrench, and its lower end 304 protrudes slightly from the handpiece head 3 through the lower threaded ring 7 and has a polygonal profile or the like.
The tool head 202, which heats up particularly during drilling and milling work because of its extraordinarily high rotational speed, is cooled by a jet S of finely atomized water. For this purpose, the handpiece 1 has a spray nozzle 13 on its underside close to its front head 3, which is directed towards the tool head 202 and through a tube 14 arranged in the cavity of the handpiece 1 with the aid of the connection device provided at the rear end of the handpiece 1 8 is connected to a cooling water dispenser. A narrow, ring-shaped blow nozzle 15 is provided around the spray nozzle 13 and is connected to the cavity of the handpiece 1.
The compressed air exiting from the handpiece 1 through this ring-shaped blow nozzle 15 effects a fine atomization of the cooling water flowing out of the spray nozzle 13, and this hits the tool head 202 in the form of fine mist droplets. This cooling jet S of finely atomized water has the advantage over the previously customary full cooling water jets that the unpleasant splashing of the cooling water around in the patient's area is avoided.
The described tool cooling with finely atomized water can of course be achieved with various structural means that differ from the described embodiment. So z. B. the middle spray nozzle 13 andjoder the outer annular blow nozzle 15 can be replaced by a ring of several, individual spray or blow nozzles. It is also possible for the compressed air to exit from the center nozzle 13 and the cooling water to exit from the outer annular nozzle 15.
If there are several spray and blow nozzles, these can also be provided in any arrangement close to one another.
The connection of the handpiece 1 to the compressed air and cooling water dispensers is made by two flexible plastic or rubber hoses 16 and 17, preferably arranged one inside the other, of which the outer hose 16 conducts the compressed air and the inner, narrower hose 17 conducts the cooling water in the illustrated embodiment which are connected to the rear end of the handpiece 1 by a detachable connection device 8. A preferred embodiment of this connection device 8 is shown in FIGS. 6 and 7 and consists of a tubular connection piece 18 which is tightly connected to the compressed air hose 16 with the aid of a threaded sleeve 19.
The free head end 118 of the connection piece 18 has an annular groove 27 which is connected to the interior of the connection piece 18 through a perforated ring 20. Furthermore, the connection piece 18 has a central hole 21 on the head side, which is tightly connected to the cooling water hose 17 by a rigid tube 22. The rear head end 101 of the handpiece 1, which is provided with an external thread 29, likewise has an annular groove 28 which is connected to the cavity of the handpiece 1 through a perforated ring 23. The rear end of the handpiece 1 also has a central hole 24 on the head side, which is tightly connected to the tube 14 arranged in the cavity of the handpiece 1 and leading to the spray nozzle 13.
The connection piece 18 is connected to the handpiece 1 by a union nut 25 which is freely rotatably mounted thereon and can be screwed onto the rear end of the handpiece 1. An elastic seal 26, which has a perforated ring 126 and a central hole 226, is inserted between the head surfaces 118 and 101 of the connection piece 18 and the handpiece 1, which are pressed onto one another by the union nut 25. The arrangement is made so that the head-side annular grooves 27 and; 28 of the connection piece 18 and the handpiece 1 coincide with one another and with the perforated ring 126 of the seal 26 and thereby establish the tight connection of the compressed air hose 16 via the perforated rings 20 and 23 with the cavity of the handpiece 1.
The middle holes 21 and 24 of the attachment 18 and the handpiece 1 also coincide with each other and with the middle hole 226 of the seal and thereby establish the tight connection of the cooling water hose 17 via the tubes 22 and 14 with the spray nozzle 13.
In order to prevent the union nut 25 from being unscrewed automatically during operation, a locking sleeve 30 is rotatably and axially displaceably mounted on the handpiece 1. This locking sleeve 30 is pushed backwards by a spring 31 acting between an outer annular projection 201 of the handpiece and an inner annular projection 230 of the sleeve 30 and has a locking tooth 130 on its rear edge, which is slidably guided in a longitudinally directed outer groove 32 of the handpiece 1 is. The locking tooth 130 cooperates with a sawtooth-shaped ring gear 33 on the front edge of the union nut 25.
During or after the union nut 25 is screwed on and tightened, the ratchet tooth 130 engages the ring gear 33 of the union nut 25 under the action of the spring 31 (FIG. 1), the rotating movement of the union nut 25 in the sense of screwing it on easily , on the other hand, prevents rotation in the opposite direction, that is, unscrewing of the union nut 25. If the union nut 25 is to be unscrewed, the locking sleeve 30 is pushed forward against the spring 31 by hand on the handpiece 1. The locking tooth 130 is thereby lifted out of the ring gear 33 of the union nut and is inserted into a set-back transverse extension 132 of the longitudinal groove 32 by a partial rotation of the locking sleeve 30 (FIG. 6).
In this position, the locking tooth 130 acts as a stop which holds the locking sleeve 30 on the handpiece 1 against the tensioned spring 31.
In the handpiece 301 of a compressed air-driven dental drill shown in FIG. 8, the tool 2 is arranged coaxially with the handpiece 301. In the hollow handpiece 301, a longitudinally directed drilling spindle 34 is rotatably mounted on ball bearings 5. The turbine runner 4 is screwed onto the rear end of the drilling spindle 34 and is held in place by a screw nut 35. The turbine wheel 4 is arranged in a rear, expanded head 37 of the handpiece 301.
This head 37 represents the turbine housing and is closed at the rear by a threaded ring 36 screwed into it. The turbine housing 37 has a radial extension 38 in which the compressed air supply line 39 opening tangentially into the turbine housing 37 is provided. This radial extension 38 of the turbine housing 37 is attached to a flexible compressed air hose, e.g. B. by a scblussvorrichtung to the type shown in Fig. 1, 6 and 7, connected, wherein in Fig. 8 only the locking sleeve 30 of this device is shown.
The front, somewhat enlarged end 134 of the drilling spindle 34 is laterally covered by a protective sleeve 40 screwed into the handpiece 301 and has a coaxial bore into which the tool pin 102 is inserted and releasably fastened. In this case, too, the tool 2 is preferably fastened in the same way as with the bent handpiece 1 according to FIG. 2, that is, with the aid of a slotted insert sleeve 10 which is inserted into the bore of the drill spindle 34 and which has its rear conical head surface 310 is supported against an inner conical shoulder 11 of the drill spindle bore.
The clamping sleeve 12 is screwed into the bore of the drill spindle 34 at the front, through which the tool pin 102 inserted into the slotted insert sleeve 10 is passed and which presses with its inner, conical edge surface 112 against the front, conical head surface 210 of the insert sleeve 10. The tool 2 is clamped or released here as well by screwing in or unscrewing the clamping sleeve 12, which for this purpose has a polygonal head 212 protruding from the handpiece 301. The drilling spindle 34 is held by hand by the rear, fluted screw nut 35. The embodiment shown in FIG. 8 has, inter alia, the advantage that the turbine runner 4 can have a larger diameter.
The control of the compressed air-driven dental drill according to the invention is preferably carried out by a foot lever device which regulates the supply of compressed air and cooling water and at the same time admixes an arbitrarily adjustable amount of finely atomized oil to the compressed air. An embodiment of this control device is shown in FIGS. 9 to 13 and consists of an oil container 41, which rests on the floor with a hollow base 42 and an adjoining base plate 43. The oil tank 41 is tightly sealed at the top by a screw 45 provided with an oil level meter 44 and at the bottom by a thick plate 46. The plate 46 is arranged in the hollow container base 42 and attached to the container 41, for. B. fastened by vertical screws 47.
Three chambers 50, 51, 52 lying next to one another are provided in the plate 46 and are tightly closed by screwed-in hose connection pieces 48. One side chamber 50 is connected by a hose 49 to a cooling water dispenser (not shown).
The other lateral chamber 52, however, is connected to the compressed air dispenser, not shown, by a hose 53. The compressed air hose 16 leading to the handpiece 1 is connected to the middle chamber 51.
The cooling water chamber 50 is connected via a valve 54 and lines 55, 56, 57 in the plate 46 to a tube 58, which is centrally led through the middle chamber 51 and through the hose connection 48 of the same. The cooling water hose 17, which leads to the handpiece 1 and is arranged in the pressure hose 16 of the same, is connected to this tube 58. The cooling water valve 54 is held in the closed position by a spring 59 and can be opened against the action of this spring by a foot lever 60.
This foot lever 60 is pivotably mounted laterally in 61 on the oil container 41 and presses on the spindle 154 of the cooling water valve 54, which is guided out of the plate 47 through a stuffing box 62 or the like.
The compressed air chamber 52 is connected to a chamber 64 located behind it through a valve 63. The compressed air valve 63 is held in the closed position by a spring 65 and can be opened by a second foot lever 66. This foot lever 66 is also pivoted laterally in 61 on the oil container 41 and acts on the spindle 163 of the compressed air valve 63 which is led out of the plate through a stuffing box 67 or the like through a control valve 68 directly into the middle chamber 51 and partly through a vertical pressure pipe 69 into the air-filled, upper part of the overlying oil container 41 (FIG. 12).
A riser pipe 70 is arranged in the oil tank 41, which opens out into the tank 41 at the bottom and ends at the top with a nozzle 170 preferably directed towards the mouth of the pressure pipe 69. The overpressure resulting from the compressed air in the oil tank 41 drives the oil upwards in the riser pipe 70, where it is atomized into very fine droplets by the nozzle 170 and the compressed air flowing out of the pressure pipe 69. In the upper part of the oil container 41, a fine oil mist is formed, which is passed through a vertical return pipe 71 (FIG. 13) into the middle chamber 51 of the plate 47 and mixes here with the directly admitted compressed air.
This mixture of compressed air and finely atomized oil flows from the chamber 51 through the hose 16 into the handpiece 1 and, as already described, serves to drive the compressed air turbine arranged in the handpiece. The ratio between pure compressed air and mixed oil mist can be adjusted using the control valve 68.