CH689220A5 - Spannvorrichtung fuer ein dentales Werkzeug. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein dentales Werkzeug in einem dentalen Hand- oder Winkelkopf. 



  Derartige Spannvorrichtungen müssen eine ganze Reihe von Bedingungen und Anforderungen erfüllen, die zum Teil untereinander kontradiktorisch sind. So sollen sie einerseits das Werkzeug sicher und fest halten, aber andererseits ohne grosse Kraftanstrengung zu lösen sein, um dem Benutzer den Wechsel des Werkzeuges zu erleichtern. Da das Lösen der Spannvorrichtung ohne Werkzeuge und bevorzugt mittels eines Druckknopfes erfolgen soll, muss die Spannvorrichtung eine solche Konfiguration aufweisen, dass sie durch einen derartigen Druckknopf betätigt werden kann. Dabei soll sie aber klein und für höchste Drehzahlen geeignet sein. 



  Prinzipiell sind folgende Spannvorrichtungen bekannt: 
 
   1. Eine oder mehrere federbelastete Kegelspannzangen zum Fixieren des Werkzeuges und Führungshülsen zum Führen desselben, 
   2. Federhülsen, die entlang einer erzeugenden eines zylinderförmigen Halteteils durchtrennt sind und deren Enden konisch ausgebildet sind, sodass sie zum Lösen durch einen Innenkonus eines Betätigungsteils gegen die Eigenfederung auseinandergedrückt werden können und 
   3. an einem Ende mehrfach geschlitzte Spannhülsen, die das Werkzeug entlang ihres ungeschlitzten Teils führen und in ihrem geschlitzten Bereich durch federnde Zungen klemmen und dort durch einen Innenkonus eines Betätigungsteils aufspreizbar sind. 
 



  Die Erfindung bezieht sich auf die letztgenannte Art von Spannvorrichtungen, die beispielsweise aus der EP-B 0 273 259 bekannt sind. 



  Die Nachteile derartiger Spannvorrichtungen liegen insbesondere im dynamischen Verhalten der Spannhülsen, das  wiederum durch die notwendige geometrische Ausbildung des klemmenden Endbereiches bedingt ist. Um ein Aufbiegen der klemmenden Zungen beim Lösen der Klemmhülse zu ermöglichen, muss die Aussenhülse, in die die Klemmhülse eingesetzt ist, im klemmenden Bereich radial gesehen Abstand von der äusseren Mantelfläche der klemmenden Zungen haben. 



  Dies bedeutet aber, dass beim Betrieb des dentalen Instrumentes und zufolge der extrem hohen Drehzahlen in diesem Bereich durch die stets vorhandenen Exzentrizitäten und Herstellungsungenauigkeiten, Vibrationen und Unwuchten auftreten können, die sich zum Arbeitsende des Werkzeuges fortpflanzen und für den Patienten schmerzhaft und für den Benutzer unangenehm sind. 



  Dazu kommt, dass durch die notwendige, relativ grosse, axiale Erstreckung der Schlitze, die die Klemmhülse in die einzelnen federnden Zungen teilt, der Führungsteil der Klemmhülse relativ kurz ist, sodass die Lagerung und Führung des Werkzeuges schon aufgrund der kurzen axialen Erstrekkung des Führungsbereiches nicht voll zufriedenstellend ist. 



  Es wird dazu auf die genannte EP-B 0 273 259 verwiesen, deren Fig. 1 zu entnehmen ist, dass der Führungsteil der Klemmhülse weniger als ein Viertel der axialen Erstreckung des Winkelkopfes ausmacht, was in Anbetracht der auftretenden Kräfte nicht günstig ist. 



  Die Erfindung bezweckt, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen und die genannten Nachteile zu vermeiden. 



  Sie sieht dazu erfindungsgemäss vor, die federnden Zungen der Spannhülse im Abstand von jedem der beiden Stirnenden der Spannhülse anzuordnen und die lichte Weite der Spannhülse auf der Seite, auf der das Betätigungsorgan für die  federnden Zungen vorgesehen ist, grösser als es dem Aussendurchmesser der zu verwendenden Werkzeuge entspricht, auszubliden und als Betätigungsorgan für die federnden Zungen einen im wesentlichen rohrförmigen Teil zu verwenden, dessen Aussendurchmesser der lichten Weite der Spannhülse entspricht und dessen Innendurchmesser dem Aussendurchmesser der zu verwendenden Werkzeuge entspricht. 



  Durch diese Massnahme ist es möglich, die Werkzeuge auch "jenseits" der federnden Zungen zu lagern und zu führen, wodurch es möglich wird, über 70% der axialen Erstreckung des Instrumentenkopfes für die Führung des Werkzeugschaftes zu verwenden. Die mechanischen und dynamischen Auswirkungen sind dem Fachmann unmittelbar einsichtig und bedürfen an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung. 



  Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt 
 
   Fig. 1 den Kopfteil eines Winkelstückes mit erfindungsgemässer Spannvorrichtung, 
   Fig. 2 eine erfindungsgemässe Spannhülse samt Betätigungsteil in Seitenansicht und in einer Ansicht schräg von oben, 
   Fig. 3 einen Schnitt in der Zeichenebene der  Fig. 2 in einer Darstellung gemäss dem rechten Teil der Fig. 2, 
   Fig. 4 zeigt eine Darstellung gemäss Fig. 3 mit eingesetztem Betätigungsteil und 
   Fig. 5 zeigt zur Veranschaulichung einen Schnitt ähnlich der Fig. 3 in wahrer Grösse. 
 



  In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Bezeichnungen "oben" bzw. "unten" so verwendet, wie es der Handhabung des dentalen Instrumentes in der in Fig. 1 dargestellten Lage entspricht. Es ist somit das freie Ende des (nicht dargestellten) Werkzeuges "unten" und der Druckknopf des Instrumentes "oben". 



  In Fig. 1 ist der Kopf eines zahnärztlichen Instrumentes dargestellt, der über eine erfindungsgemässe Spannvorrichtung mit einer Achse 17 verfügt. Diese Spannvorrichtung besteht aus einer Spannhülse 1, die im wesentlichen drei axial aneinander anschliessende Bereiche aufweist, wie insbesonders aus Fig. 3 ersichtlich ist: Einen unteren Führungsabschnitt 2, einen mittleren Spannabschnitt 3 und einen oberen Führungsabschnitt 4. 



  Der untere Führungsabschnitt 2 weist eine lichte Weite bzw. einen Innendurchmesser auf, der dem Aussendurchmesser des zu verwendenden Werkzeugschaftes so entspricht, dass er ihn mit der im Bereich der Dentalmedizin üblichen Genauigkeit führt. 



  Im Spannabschnitt 3 sind, ausgehend von der äusseren Mantelfläche 5 der Spannhülse 1, Schlitze 6 durch den Mantel der Spannhülse 1 hindurch geführt. Die Schlitze sind im wesentlichen in zwei Abschnitte gegliedert: Einen ersten, radial verlaufenden Abschnitt 7 und einen zweiten, im wesentlichen achsparallel verlaufenden Abschnitt 8. 



  Die axiale Erstreckung der Schlitze 6 bestimmt die Lage und Grösse des Spannabschnittes 3 der Spannhülse 1: Durch den speziellen Verlauf der bevorzugt zwei Schlitze 6 werden federnde Zungen 9 gebildet, die mit dem unteren Führungsabschnitt 2 entlang eines Umfangsbereiches verbunden sind, durch den radialen Abschnitt 7 der Schlitze aber vom oberen Führungsabschnitt 4 getrennt sind, sodass es möglich ist, sie nach der Ausbildung der Schlitze mit ihrem freien, dem oberen Führungsabschnitt 4 zugekehrten Ende radial nach innen zu biegen und ihnen so ihre Klemmeigenschaft für den einzusteckenden Werkzeugschaft zu verleihen. 



  Anders verhält es sich mit den zwischen den federnden Zungen 9 verbleibenden Stegen 10, die sowohl über einen Bereich des Hülsenumfanges mit dem unteren Führungsabschnitt 2 verbunden sind, als auch über einen im wesentlichen analogen Bereich mit dem oberen Führungsabschnitt 4. Durch diese Stege 10 wird die Einstückigkeit der Spannhülse 1 sichergestellt. 



  Da andererseits, wie insbesondere aus den    Fig. 3 und 4 ersichtlich, die lichte Weite des oberen Führungsabschnittes 4 grösser ist als die lichte Weite des unteren Führungsabschnittes 2, ist es möglich, ein Betätigungsorgan 11 in den oberen Führungsabschnitt 4 zügig einzuschieben, wobei das Betätigungsorgan 11 einen Innendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des unteren Führungsabschnittes 2 entspricht. 



  Durch diese Massnahme ist es möglich, den Schaft eines Werkzeuges durch den Spannabschnitt 3 der Spannhülse 1 hindurch bis in den oberen Führungsabschnitt 4 zu schieben, wo der Werkzeugschaft durch das Betätigungsorgan geführt wird. 



  Wie insbesondere aus Fig. 1 und 4 ersichtlich, sind die federnden Zungen 9 an ihrem freien Ende mit einem Innenkonus 12 versehen, der mit einem Aussenkonus 13 des Betätigungsorgans 11 zusammenwirkt, wenn das Betätigungsorgan 11 axial nach unten verschoben wird, sodass es die federnden Zungen 9 gegen die ihnen verliehene Vorspannkraft radial nach aussen drückt und so den Bohrerschaft frei gibt. 



  In Fig. 1 ist ein Sicherungsstift 14 dargestellt, der radial verläuft und als Sicherung des Betätigungsorgans 11 in axialer Richtung und auch in Umfangsrichtung dient. Er ragt durch eine entsprechende \ffnung 15 der Spannhülse 1 und durch ein axial orientiertes Langloch 16 des Betätigungsorgans 11 (Fig. 4). 



  Gleichzeitig dient er als Anschlag für den einzusteckenden Werkzeugschaft. Es wird somit das Werkzeug im Bereich vom unteren Ende der Spannhülse 1 bis zum Spannabschnitt 3 geführt und anschliessend daran wieder im Bereich vom oberen Ende des Spannabschnitts 3 bis zum Anschlag am Sicherungsstift 14. Da eine Führung im mittleren Bereich der Einstecklänge sowohl mechanisch als auch dynamisch am wenigsten zur Führung beiträgt und da darüber hinaus in diesem Bereich durch die Spannvorrichtung ebenfalls eine, wenn auch nur geringe, Führung erfolgt, ist die gesamte Länge zwischen dem unteren Ende der Spannhülse 1 und dem Sicherungsstift 14 als Führungslänge anzusehen, was über 70% der axialen Erstreckung des Kopfes des dentalen Instrumentes entspricht. Es ermöglicht somit die Erfindung nahezu eine Verdreifachung der relativen Führungslänge. 



  Die Schlitze 6 werden passenderweise durch Funkenerosion mit Hilfe eines entsprechend geführten Drahtes hergestellt, wodurch sich die fluchtende Anordnung der beiden am Umfang zusammenstossenden Schlitzabschnitte jedes der beiden Schlitze ergibt. 



  Es ist selbstverständlich auch möglich, die Schlitze durch einseitig eingespannte Drähte herzustellen, wobei eine radiale Orientierung der Schlitze möglich ist. 



  Selbstverständlich ist es möglich, mehr als zwei federnde Zungen 9 vorzusehen, doch darf man bei all diesen Überlegungen die reale Grösse der Spannhülse 1 nicht aus den Augen verlieren, die eine Länge von nur etwa 13 mm und einen Aussendurchmesser von nur etwa 3 mm hat. Wenn man dies berücksichtigt, so erkennt man, dass bereits das Anbringen der beiden Schlitze 6 und der die Steifigkeit der federnden Zungen 9 regelnden Wandstärkeänderungen nur durch Verwendung ausgefeiltester Techniken und sorgfältigster Beachtung aller technologischen Parameter möglich ist. 



  Die Erfindung wurde anhand eines Winkelkopfes dargestellt, doch ist es selbstverständlich möglich, auch Handstücke mit axial verlaufendem Werkzeughalter damit zu versehen. 



  Dazu ist es nur notwendig, das Betätigungsorgan 11 auf dem Fachmann bekannte und geläufige Weise mit einer am Instrument befindlichen Handhabe zu verbinden, wie dies bei vorbekannten Spannvorrichtungen erfolgt und daher nicht zum eigentlichen Bereich der Erfindung gehört. 



  Statt des Sicherungsstiftes 14 kann die axiale und die Verdrehsicherung auf andere Weise erfolgen, beispielsweise über federnde Zungen, die in Ausnehmungen des jeweils anderen Teils einrasten. Der Sicherungsstift 14 bietet die Vorteile, robust, einfach und zuverlässig zu sein und gleichzeitig als Anschlag für den Werkzeugschaft zu dienen. 



  Bemerkt werden muss zur Fig. 1 noch, dass die dargestellte Situation, in der die obere Stirnfläche des Betätigungsorgans 11 mit der unteren Fläche des Druckknopfes in Kontakt kommt, nicht der Betriebsstellung entspricht, sondern dass zwischen diesen beiden Flächen im Betrieb kein Kontakt auftreten darf. Nur beim Werkzeugwechsel kommt ein solcher Kontakt nach einer kurzen Bewegung des Druckknopfes zustande, worauf in der Folge das Betätigungsorgan nach unten verschoben wird, wobei das Langloch 16 als Begrenzung der Druckbewegung dienen kann, wenn kein anderer Anschlag beispielsweise am Druckknopf selbst, vorgesehen  ist. 



  Durch die mechanische Stabilität der Spannhülse 1 ist es möglich, auf die im Stand der Technik immer notwendige Aussenhülse für die Spannhülse verzichten zu können, wodurch die Wandstärke der Hülse, die ja gleichzeitig die Führungshülse ist, vergrössert werden kann, was einerseits ihre Herstellung erleichtert und andererseits weiter zu  ihrer mechanischen Widerstandskraft beiträgt. Schliesslich ermöglicht der Verzicht auf einen Bauteil auch eine Reduktion der Abmessungen der gesamten Spannvorrichtung und somit auch des Kopfes des dentalen Instruments. 



  Alle Spannvorrichtungen dentaler Handwerkzeuge sind derzeit in Wälzlagern gelagert. Diese sind in der Zeichnung in Fig. 1 der Anmeldungsunterlagen als Kugellager ausgebildet. Es gibt aber auch Rollen- oder Nadellager. Üblicherweise hat diese Art der Lagerung keinen Einfluss auf die Spannvorrichtung, aber bei der gegenständlichen Erfindung kann, wegen der mechanischen Festigkeit der Spannhülse, diese direkt in das Kugellager eingesetzt werden, was sonst nicht möglich ist. Bisher musste stets eine Zwischenhülse verwendet werden, die der Spannhülse die notwendige Steifigkeit und Festigkeit gab. 



  Die Möglichkeit, auf diese Zwischenhülse zu verzichten, erlaubt einerseits eine weitere Miniaturisierung des Handstückkopfes und anderseits eine Verbilligung, da die Zwischenhülse sowohl auf ihrer Innen- als auch auf ihrer Aussenseite mit sehr geringen Toleranzen gearbeitet sein muss. 



  Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. So kann die Spannhülse, wie bereits angeführt, mehr als zwei federnde Zungen aufweisen, es kann, wenn dies aus welchen Gründen auch immer gefordert wird, eine äussere Hülse zumindest im unteren Führungsbereich vorgesehen sein und es kann das Betätigungsorgan anders aufgebaut sein, beispielsweise nur aus Zungen bestehen, die mit den federnden Zungen der Spannhülse zusammenwirken. Dabei können die zwischen diesen Zungen liegenden Bereiche radial federnd ausgebildet sein und so den Endbereich des Werkzeugschaftes kraft- und nicht formschlüssig führen. 



  Es ist auch möglich, die erfindungsgemässe Spannvorrichtung bei dentalen Instrumenten zu verwenden, die über einen mechanischen Antrieb verfügen und nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, über eine Luftturbine. 

Claims (7)

1. Spannvorrichtung für ein dentales Werkzeug in einem dentalen Hand- oder Winkelkopf mit einer Spannhülse (1), die durch Schlitze (6) so aufgespalten ist, dass sie federnde Zungen (9) aufweist, die den Schaft eines Werkzeuges festklemmen und die mittels eines Betätigungsorgans (11) radial nach aussen in eine Stellung zu bringen sind, in der sie den Schaft freigeben, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Zungen (9) im Abstand von jedem der beiden Stirnenden der Spannhülse angeordnet sind, dass die lichte Weite der Spannhülse auf der Seite, auf der das Betätigungsorgan (11) für die federnden Zungen (9) vorgesehen ist, grösser ist als es dem Aussendurchmesser der zu verwendenden Werkzeuge entspricht, dass das Betätigungsorgan (11) für die federnden Zungen ein im wesentlichen rohrförmiger Teil ist, dessen Aussendurchmesser der lichten Weite der Spannhülse (1)

entspricht und dessen Innendurchmesser dem Aussendurchmesser der zu verwendenden Werkzeuge entspricht.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Zungen (9) durch Schlitze (6) in der Spannhülse (1) gebildet werden, wobei jeder Schlitz, von der äusseren Mantelfläche (5) der Spannhülse (1) ausgehend, einen ersten, im wesentlichen radial verlaufenden Abschnitt (7) und, daran anschliessend, einen im wesentlichen zur Achse (17) der Spannhülse (1) parallel verlaufenden Abschnitt (8) aufweist.

3. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (1) und das Betätigungsorgan (11) mittels eines radial verlaufenden Sicherungsstiftes (14) mit axialem Spiel miteinander verbunden sind.

4.

Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsstift (14) im Betätigungsorgan (11) in einem axial verlaufenden Langloch geführt ist.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (1) auf ihrer dem Betätigungsorgan (11) abgewandten Seite eine lichte Weite aufweist, die im wesentlichen dem Aussendurchmesser des einzusteckenden Werkzeugschaftes entspricht.

6. Spannvorrichutng nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (1) im axialen Bereich des Betätigungsorgans (11) und/oder im axialen Bereich der dem Betätigungsorgan (11) abgewandt ist, unmittelbar die innere Oberfläche eines Wälzlagers kontaktiert, dessen äussere Oberfläche werkzeugfest angeordnet ist.

7.

Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Winkelkopf, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Spannhülse (1) zumindest 50% der Länge des Kopfes des dentalen Werkzeuges beträgt.