Zahnärztliches Bohrhandstück mit Turbinenantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnärztliches Bohrhandstück, bei dem im Kopfteil als Antrieb für die Werkzeuge eine Druckluftturbine für Umdrehungen von 200000 und mehr pro Minute gehaltert ist.
Bei einem bekannten derartigen Bohrhandstück ist der Turbinenläufer wegen der hohen Drehzahlen auf beiden Seiten in Kugellagern gelagert. Die Kugellager sind in Lagerbuchsen angeordnet, die in den Handstückkopf eingesetzt sind. Da der Kopf des Handstückes beim Bohren in den Mund des Patienten eingeführt werden muss, kann sein Durchmesser höchstens 10 mm betragen. Die Kugellager haben daher einen Aussendurchmesser von nur etwa 6 mm. Solche kleinen Kugellager haben bei den hohen Drehzahlen nur eine verhältnismässig geringe Lebensdauer. In der Regel ist es erforderlich, die Lager nach etwa 100 Betriebsstunden auszuwechsein. Das hat bei der Konstruktion des bekannten Handstückes Veranlassung gegeben, die Kugellager im Handstückkopf so zu befestigen, dass ihre Auswechselung mittels einfacher Werkzeuge auch vom Besitzer des Handstückes vorgenommen werden kann.
Eine Baueinheit, bestehend aus zwei mit einer Klammer zusammengehaltenen Lagerbuchsen, in die der Turbinenläufer mit den äusseren Laufringen seiner fest auf ihm sitzenden Kugellager herausnehmbar eingesetzt ist, ist in den Kopf hineingesteckt. Ein stirnseitiger Verschlussdeckel ist in den Kopf hineinschraubbar. Seine Innenseite drückt gegen die eingesteckte Baueinheit und schiebt sie in ihre richtige Lage im Kopf. Lediglich durch Hineinschrauben des Deckels in den Kopf ist somit die Lage der Einheit im Kopf fixiert.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass dieser leichten Auswechselbarkeit die grosse Gefahr gegenübersteht, dass durch zu geringes Hineinschrauben des Deckels die Baueinheit nicht bis in ihre richtige Lage im Kopf in diesen hineingedrückt wird, oder dass bei ungenügend angezogener Verschraubung des Deckels sich dieser von selbst lockert. In beiden Fällen sind Bewegungen der Einheit im Kopf möglich, die ein einwandfreies Arbeiten der Turbine in Frage stellen und bei den hohen Drehzahlen überdies rasch zu einer Zerstörung der eingesteckten Baueinheit führen. Aber auch eine in ihrer Lage im Kopf durch den Deckel einwandfrei gesicherte Baueinheit wird nur eine sehr geringe Lebensdauer haben, wenn die äusseren Lagerringe in den Lagerbuchsen auch nur ein ausserordentlich geringes Spiel haben, was auch bei grosser Präzision bei der Herstellung der Lagerbuchsen nicht vermeidbar ist.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Mängel. Erfindungsgemäss sind die den Turbinenläufer im Handstück-Kopfteil lagernden, mit ihren inneren Laufringen auf dem Turbinenläufer festsitzenden Kugellager mit ihren äusseren Ringen mit den Lagerbuchsen durch Haftverbindung fest verbunden, und die Lagerbuchsen durch Haftverbindung fest in den Kopfteil des Handstückes eingefügt.
Unter Haftverbindung kann dabei jede nicht ohne weiteres lösbare feste Verbindung verstanden sein, wie Kleben, Löten, Schrumpfen, Pressen oder dergleichen. Das Kleben kann sich als besonders günstig erweisen, weil es während des Härtungsvorganges des Klebers noch eine Nachjustierung des angeklebten Teiles ermöglicht, und weil mit dem Kleber in gewissem Umfange zu grosse Innenmasse des Kopfteiles und zu kleine Aussenmasse der Lagerbuchsen ausgeglichen werden können. Die Anforderungen an die Masshaltigkeit dieser Teile können daher geringer sein, was bei diesen kleinen Teilen eine durchaus beachtliche Verbilligung bedingt.
Dadurch, dass einerseits die äusseren Laufringe der Kugellager mit den Lagerbuchsen mittels Haftverbindung fest verbunden sind, und anderseits die Lagerbuchsen ebenfalls mittels Haftverbindung im Kopfteil befestigt sind, können sowohl der Zusammenbau von Turbinenläufer, Kugellagern und Lagerbuchsen als auch der Einbau dieser Baugruppe in den Handstückkopf ausschliesslich in der Fabrik, also an einer Stelle erfolgen, die allein die unbedingt erforderlichen hohen Ansprüche an Sorgfalt und Masshaltigkeit bei der Montage erfüllen kann. Die beiden Haftverbindungen können ausserdem Gewähr dafür sein, dass der sehr genaue Zusammenbau der Teile sich weder auf dem Transport des Handstückes von der Fabrik zum Benutzer noch während der Benutzung ändern kann.
Auf diese Weise ist ein Betrieb mit im Bereich des Turbinenantriebes stets genau zueinander fixierten Teilen gesichert, die damit einem geringsten Verschleiss unterliegen können. Die praktischen Erfahrungen mit einem solchen Handstück haben gezeigt, dass die Lebensdauer der Kugellager nennenswert verlängert ist. Der Benutzer kann das ganze Handstück auswechseln und in die Fabrik ein schicken, wenn sich eine Störung in der Lagerung des Turbinenläufers bemerkbar macht. Die Auswechslung des ganzen Handstükkes macht erheblich weniger Arbeit als bei dem bekannten Druckluftturbinen-Handstück die Auswechslung der Turbineneinheit, und die Kosten eines kompletten Ersatzhandstückes sind nicht notwendigerweise erheblich höher als die Kosten für eine Ersatz-Turbineneinheit.
Die Erhöhung der Lebensdauer muss aber nicht unbedingt damit erkauft werden, dass das ganze Handstück ausgewechselt wird. Es kann nämlich eine leicht lösbare Verbindung des Handstückkopfteiles mit dem restlichen Handstückkörper vorgesehen sein, so dass nur der Handstück-Kopfteil ausgetauscht zu werden braucht. Eine solche leichte Lösbarkeit des die Druckluftturbine enthaltenden Kopfteiles kann nicht nur bei der erwähnten Anwendung der beiden Haftverbindungen Bedeutung haben, sondern allgemein dann, wenn es sich als günstig erweist, dass der Ersatz des Turbinenantriebaggregates nur in der Fabrik vorgenommen werden kann.
Von der Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. 1 bis 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es veranschaulichen:
Fig. 1 Ansicht des zahnärztlichen Bohrhandstückes,
Fig. 2 den vordern Teil des Handstückes mit dem Handstück-Kopfteil, im Schnitt längs der Bohrwerkzeugachse,
Fig. 3 den Handstück-Kopfteil im Schnitt senkrecht zur Bohrwerkzeugachse,
Fig. 4 die Halterungsbuchse für das Bohrwerkzeug im Längsschnitt.
Nach Fig. 1 weist das Bohrhandstück einen Kopfteil 1 auf, in den als Antrieb für ein Bohr- oder dergleichen Werkzeug 2 eine Druckluftturbine für 200000 oder mehr Umdrehungen pro Minute eingebaut ist. Der Kopfteil besitzt einen Stiel 3, der mit dem Handstückkörper 4 verbunden ist. Mittels der Kupplungsvorrichtung 5 ist mit dem Handstückkörper das Rohrstück 6 kuppelbar, das zur Halterung des Schlauches 7 für Druckluft und Druckwasser Zu- und Ableitungen dient.
Der Kopfteil 1 weist gemäss Fig. 2 und 3 den Rohrteil 8 auf, der zur Aufnahme des Turbinenläufers 11 mit dem in dessen Antriebswelle gehalterten Einspannteil 32 für das Bohr- oder dergleichen Werkzeug 2 dient. Den Schaufeln 12 des Turbinenläufers 11 wird mittels der Druckluftzuleitung 13 tangential Druckluft zugeführt.
Der Turbinenläufer 11 ist auf beiden Seiten in den Kugellagern 15, 16 gelagert. Die äusseren Laufringe 17, 18 der Lager sind je in einer topfartigen Lagerbuchse 19 bzw. 20 mittels Haftverbindung, z. B. Kleben, Löten, Schrumpfen oder dergleichen, festsitzend befestigt, während die inneren Laufringe 21, 22 mit der Läuferwelle der Luftturbine durch Pressen, Schrumpfen oder dergleichen festsitzend verbunden sind. Die Lagerbuchsen 19, 20 sind mittels Haftverbindung, z. B. durch Kleben, Löten, Schrumpfen oder dergleichen, fest in den Teil 8 eingefügt. Die beiden deckelartigen Teile 24, 25 der Lagerbuchsen 19, 20 bilden an den beiden Stirnseiten des Kopfteiles 1 gleichzeitig den Abschluss des Rohrteiles 8.
In den Lagerbuchsen 19, 20 sind Durchström öffnungen 26 bzw. 27 vorgesehen, denen im Kopfteil Leitungsteile 28, 29 zugeordnet sind, die in einen gemeinsamen Sammelkanal 30 im Stiel 3 münden. Der zugeführte, nach Abgabe seiner Energie an die Turbinenschaufeln entspannte Druckluftstrom wird über die Kugellager 15, 16 durch die Durchströmöffnungen 26, 27 und über die Leitungsteile 28, 29 zu dem Sammelkanal 30 geführt, der durch den Handstückkörper und den an diesen anschliessenden flexiblen Schlauch 7 hindurch zu einer Ausströmöffnung geführt ist.
Zur Erzielung eines sicheren und zentrischen Sitzes des Werkzeuges 2 in dem Turbinenläufer 11 ist in letzterem eine axiale Bohrung 31 vorgesehen, in die eine federnde Buchse bzw. Hülse 32 eingebracht ist. Gemäss Fig. 4 weist die Hülse mehrere axial sich erstreckende Schlitze 33 auf, wobei die Schlitze längsseitig begrenzende Hülsenwandungsteile nach innen durchgebogen sind. Die Hülse ist in die Bohrung 31 geschoben und mittels eines danach in die Bohrung eingepressten Pfropfens 34 gegen axiale Verschiebung gesichert. Der Pfropfen weist gemäss Fig. 4 eine konische Ausnehmung 35 auf, durch die das eingesetzte Werkzeug an seinem hinteren Ende gefasst und zentrisch geführt ist.
Durch die Durchbiegung der federnden Hülsenwandungsteile wird für das in die Hülse eingeführte Werkzeug 2 ein guter Ausgleich der Werkzeugschaft-Toleranzen erzielt.
Der Stiel 3 des Handstück-Kopfteils 1 ist mit dem Handstückkörper 4 im Sinne einer leichten Auswechselbarkeit des Kopfteils 1 löslich verbunden. Die lösbare Verbindung ist erzielt mit Hilfe einer an dem Teil 4 angeordneten Überwurfmutter 36, die mit einem Ringflansch 36' hinter einen auf dem Teil 4, z. B. durch Aufschrumpfen befestigten Ring 4' greift. Der Ring 4' kann gegebenenfalls auf den Teil 4 aufgeschraubt sein. Die Überwurfmutter ist mit einem an dem Stiel 3 angeordneten Gewinde 37 verschraubt.
Zwischen dem Handstückkörper 4 und dem Stiel 3 sind zur Erzielung dichter Verbindungen der Druckmittelleitungen in an sich bekannter Weise Dichtungsmittel 38 vorgesehen.
Die Druckmittelleitungen für Druckluft und Druckwasser können als Einzelleitungen in einer gemeinsamen Hülle, z. B. im Schlauch 7, angeordnet sein. Anstelle einzelner Leitungen kann ein Mehrkanalschlauch vorgesehen sein, der alle für die Zuführung bzw. Rückführung von Druckmitteln erforderlichen Leitungen enthält.
In dem Deckelteil 25 der Lagerbuchse 20 ist eine Bohrung 39 vorgesehen, die gegenüber dem Turbinenläufer 11 genügend Spiel besitzt. Ein Teil des entspannten und infolgedessen verhältnismässig stark abgekühlten Luftstromes kann durch den Ringspalt austreten und ist unmittelbar auf das freie Ende 10 des Werkzeuges gerichtet. Eine ebenfalls durch den Handstückkörper und den Stiel des Handstück-Kopfteils hindurchgeführte Druckwasserleitung 40 dient zur Abgabe von Druckwasser, wobei die Ausströmdüse 41 so gerichtet ist, dass das Druckwasser ebenfalls unmittelbar auf das Ende 10 des Werkzeuges auftrifft. Durch die Rotation des Bohrers 2 in Verbindung mit der zum Bohrer hin abströmenden Druckluft wird ein sprayartiges Wasser Luft-Gemisch erzeugt, das zur Kühlung des Bohrerkopfes 10 bzw. der Bohrstelle dient.