CN107260332A - 一种超声振动旋转牙科直手机 - Google Patents

一种超声振动旋转牙科直手机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声振动旋转牙科直手机，由机头壳、前手柄壳和后手柄壳依次连接组成，机头壳呈圆锥状，前手柄壳和后手柄壳呈圆柱状；机壳内设置有超声振子，超声振子由变幅杆、主杆和换能器组成，所述换能器由压电陶瓷环和电极环组成。超声振子固定在旋转的空心轴上，随空心轴一起高速转动，并通过非接触传电的方式为超声振子传输电能；空心轴通过轴承固定在手机壳上，牙科手机马达通过离合器将旋转运动传到空心轴。本发明在常规牙科旋转切割技术上加入超声振动系统，提供了一种用于牙体切割手术的超声振动旋转复合牙科手机，结构紧凑小巧，能够显著提高切割效率，降低磨削力和噪声，开创了一种新型牙科切割手术方法，具有重要的里程碑意义。

Description

一种超声振动旋转牙科直手机
技术领域
本发明是关于牙体预备与修复体调磨的牙科切割器械，具体涉及一种超声振动旋转牙科直手机。
背景技术
在口腔修复领域，牙体预备与修复体表面调磨是口腔临床治疗中应用频率最高的重要程序之一。它被广泛的用于修复体就位前的牙体组织预备及修复体就位后的表面修磨手术中，即医生利用牙科切割器械对牙体组织或修复体的外形进行切削去除、磨改、抛光等操作，以便调整修复体与牙颌系统的咬合、协调关系，这是保证修复体实现正常口腔生理功能的关键环节。
牙科手机夹持车针高速旋转是目前口腔切割手术的常规方法。然而，在常规牙体/修复体切割调磨操作中，牙科车针在高速旋转磨抛所引发的振动、噪音、磨具产热过高、切削力过大等物理现象，如果不适当加以控制或消除，不仅对牙体/修复体表面造成损伤，影响其临床使用性能，而且会伤及修复体周围的软组织、刺激牙髓，给患者造成严重痛苦与损失。显然，随着牙科患者对修复质量及舒适度要求的不断提高，常规牙科切割方法已经不能满足临床要求。因此，如何改善常规牙科切割技术，减少其对患者造成的不适，实现安全、快速、高质牙科切割调磨手术是口腔修复临床亟待解决的问题。
近年超声技术在工业加工领域已经得到了越来越多的关注和应用。研究表明，在传统旋转机械加工基础上加入超声振动系统不仅能够提高材料去除率，还能够显著降低切削力，并获得良好的加工表面质量，尤其在硬脆难加工材料(如陶瓷材料)领域显示了明显的优势，并在生产中得到了推广与应用。目前，医学领域采用超声骨刀利用超声波对硬组织的破碎能力可以针对骨及牙体组织进行切割，不损伤软组织，特别适合于骨手术时对软组织的保护。但是超声骨刀是一种非旋转式切割，切削力小，切割效率远远不及传统旋转式切割方式，应用范围有限。鉴于超声振动旋转复合加工技术在工业领域所显现的独特优势，我们在前期研究基础上，在常规牙科旋转切割技术上加入超声振动系统，设计一种适用于牙体切割手术的超声振动旋转复合牙科手机，以期提高切割效率的同时改善牙体预备及修复体表面调磨质量，这将对开创一种新型牙科切割手术方法具有重要的里程碑意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能做旋转运动又能实现超声振动的牙科直手机，与现有常规牙科手机相比，不仅能够提高切割效率，而且可以显著降低磨削力，改善修复表面质量。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种超声振动旋转牙科直手机，包括机壳和车针，机壳由机头壳1、前手柄壳2和后手柄壳3依次连接组成，机头壳1呈圆锥状，前手柄壳2和后手柄壳3呈圆柱状；其特征在于，机壳的前部即机头壳1和前手柄壳2部位设置有超声振子，超声振子由变幅杆5、主杆8和换能器组成，所述换能器由压电陶瓷环6和电极环7组成；
变幅杆5具有大径和小径，主杆8也具有大径和小径；变幅杆5的大径端部具有内螺纹，主杆8的小径端部具有外螺纹，变幅杆5和主杆8通过螺纹相连接；变幅杆5和主杆8的圆心处设置有贯通的细孔，供冷却水用；变幅杆5的小径前端设置有外螺纹，通过外螺纹与车针32相连接；主杆8的小径上设置有绝缘管13，绝缘管13上相间地设置有四片压电陶瓷环6和5片电极环7，第1、3、5片电极环和第2、4片电极环分别与两根电极线10 相连接；超声振子的外周设置有空心轴14，空心轴14具有大径和小径，空心轴14的大径前部内孔处设置有肩台14-2，肩台14-2处设置有垫片25，垫片25上设置有U型孔25-1；空心轴14大径后部对称地设置有两个导线孔14-1；空心轴14临近导线孔14-1的大径末端设置有电磁内圈22和电磁外圈21；在空心轴14的外周、电磁线圈的内侧设置有套筒26，套筒26的后端即电磁线圈一端设置有两对称导线槽26-1；两根电极线10通过垫片25的两U型孔25-1，再通过空心轴14上对应的导线孔14-1和套筒26上的导线槽26-1与电磁内圈22相连接；
换能器与空心轴14和垫片25之间的空隙设置有换能器密封树脂11；
主杆8的末端设置有水接头9，水接头9与主杆8之间采用水接头密封树脂12进行密封；空心轴14的小径端设置有水孔14-3，使冷却水通过空心轴14流向水接头9，水接头9与空心轴14之间设置有密封环9-1；
空心轴14的小径位于后手柄壳3部位，空心轴14小径的尾部设置有通孔14-4，通过离合器穿钉18与离合器17连接；空心轴14小径还设置有离合器弹簧15和离合器卡套16；
空心轴14大径的顶端设置有固定盖27，两者通过螺纹相连接；空心轴14大径外部还设置有轴肩14-5，该轴肩14-5处设置有大轴承20；
套筒26设置在空心轴14大径上，套筒26前端与大轴承20相接触，套筒26后端的导线槽26-1与电磁内圈22前端相抵，电磁内圈22的后端与空心轴14大径的末端齐平并且设置有大T型台垫30，大T型台垫30套在空心轴14大径与小径交界处的小径上，大T 型台垫30的另一侧为小径端，该小径端设置有小轴承19，小轴承19另一侧还设置有小T 型台垫31，小T型台垫31与后手柄壳3相固定，从而固定住大轴承20、电磁内圈22和小轴承19；小T型台垫31的小径端还设置有密封环；
套筒26的外周设置有阶梯套筒28，阶梯套筒28也具有大径和小径；阶梯套筒28的大径端与大轴承20的外圈相抵，阶梯套筒28小径端设置有电磁外圈弹簧29，电磁外圈弹簧29的另一端与电磁外圈21前端相接触，电磁外圈21的后端与后手柄壳3相固定。
后手柄壳3内设置有两电极孔道24，电极孔道24末端设置有电极接头23，电极孔道24内的电极线与电极接头23相连，电极接头23与牙科手机马达的电极相连接，为电磁外圈21供电。
所述超声振子的频率为20～80KHz。
所述主杆8的外径为8～10mm，空心轴14的内径为13～15mm，套筒26的内径为 15～17mm，阶梯套筒28的内径为20～22mm，变幅杆5的前端到主杆8后端的总体长度为 65～70mm，壳体外径最大处的直径不大于27mm，机壳总体长度不大于100mm。
所述车针32的前端为实体棒状，直径为1mm，设置有出水孔；后端设置有内螺纹，与变幅杆5相连接；车针32的工作转速为10000～40000r/min。
所述机头壳1内设置有挡板4，用于防止冷却水内溅。
本发明提供了一种用于牙体预备及修复体调磨的超声振动旋转复合牙科手机，与临床现有的牙科手机相比，法向力最大可降低10～50％，切向力最大降低30～40％，同时可减小了表面粗糙度且切削边缘完整性得到明显改善。
本发明的目的，是克服现有技术的噪声大、磨削力过大、舒适性差的缺点，提供一种既能做旋转运动又能实现超声振动的牙科直手机，不仅能够提高切割效率，而且可以显著降低磨削力和噪声，改善修复表面质量。
附图说明
图1是本发明的超声振动旋转牙科直手机的整体外观示意图；
图2是本发明的超声振动旋转牙科直手机整体剖面图；
图3是本发明的超声振子与空心轴正面图剖面图；
图4是本发明的超声振动旋转牙科直手机车针示意图；
图5是本发明的超声振动旋转牙科直手机垫片示意图；
图6是本发明的超声振动旋转牙科直手机套筒示意图；
图7是本发明的超声振动旋转牙科直手机阶梯套筒示意图；
图8是本发明的超声振动旋转牙科直手机大T型台垫示意图；
图9是本发明的超声振动旋转牙科直手机小T型台垫示意图。
附图标记如下：
1——机头壳 2——前手柄壳
3——后手柄壳 4——挡板
5——变幅杆 6——压电陶瓷环
7——电极环 8——主杆
9——水接头 9-1——密封环
10——电极线 11——换能器密封树脂
12——水接头密封树脂 13——绝缘管
14——空心轴 14-1——导线孔
14-2——肩台 14-3——水孔
14-4——通孔 15——离合器弹簧
16——离合器卡套 17——离合器
18——离合器穿钉 19——小轴承
20——大轴承 21——电磁外圈
22——电磁内圈 23——电极接头
24——电极孔道 25——垫片
25-1——U型孔 26——套筒
26-1——导线槽 27——固定盖
28——阶梯套筒 29——电磁外圈弹簧
30——大T型台 31——小T型台
32——车针
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明采用常规材料的常规生产工艺进行制备。
参见图1，本发明的机壳由机头壳1、前手柄壳2和后手柄壳3依次连接组成，机头壳1呈圆锥状，前手柄壳2和后手柄壳3呈圆柱状。
参见图2、图3，机壳的前部即机头壳1和前手柄壳2内设置有超声振子，超声振子由变幅杆5、主杆8和换能器组成，所述换能器由压电陶瓷环6和电极环7组成；超声振子的频率为29～40KHz。
变幅杆5具有大径和小径，主杆8也具有大径和小径；变幅杆5的大径端部具有内螺纹，主杆8的小径端部具有外螺纹，变幅杆5和主杆8通过螺纹相连接；变幅杆5和主杆8的圆心处设置有贯通的细孔，供冷却水用；变幅杆5的小径前端设置有外螺纹，通过外螺纹与车针32相连接；主杆8的小径上设置有绝缘管13，绝缘管13上相间地设置有四片压电陶瓷环6和5片电极环7，第1、3、5片电极环和第2、4片电极环分别与两根电极线10 相连接；超声振子的外周设置有空心轴14，空心轴14具有大径和小径，空心轴14的大径前部内孔处设置有肩台14-2，肩台14-2处设置有垫片25，垫片25上设置有U型孔25-1 (见图5)；空心轴14大径后部对称地设置有两个导线孔14-1；空心轴(14)临近导线孔 14-1的大径末端设置有电磁内圈22和电磁外圈21；在空心轴14的外周、电磁线圈的内侧设置有套筒(26)，套筒26的后端即电磁线圈一端设置有两对称导线槽26-1(见图6)；两根电极线10通过垫片25的两U型孔25-1，再通过空心轴14上对应的导线孔14-1和套筒26上的导线槽26-1与电磁内圈22相连接；
所述主杆8的外径为8～10mm，空心轴(14)的内径为13～15mm，套筒(26)的内径为15～17mm，阶梯套筒(28)的内径为20～22mm，变幅杆5的前端到主杆8后端的总体长度为65～70mm，壳体外径最大处的直径不大于27mm，机壳总体长度不大于100mm，便于手持操作。
参见图4，所述车针32的前端为实体棒状，直径为1mm，设置有出水孔；后端设置有内螺纹，与变幅杆5相连接；车针32的工作转速为10000～40000r/min。
换能器与空心轴14和垫片25之间的空隙设置有换能器密封树脂11；
主杆8的末端设置有水接头9，水接头9与主杆8之间采用水接头密封树脂12进行密封；空心轴14的小径端设置有水孔14-3，使冷却水通过空心轴14流向水接头9，水接头9与空心轴14之间设置有密封环9-1；
空心轴14的小径位于后手柄壳3部位，空心轴14小径的尾部设置有通孔14-4，通过离合器穿钉18与离合器17连接；空心轴14小径还设置有离合器弹簧15和离合器卡套16；
空心轴14大径的顶端设置有固定盖27，两者通过螺纹相连接；空心轴14大径外部还设置有轴肩14-5，该轴肩14-5处设置有大轴承20；
套筒26套在空心轴14大径上，套筒26前端与大轴承20相接触，套筒26后端的导线槽26-1与电磁内圈22前端相抵，电磁内圈22的后端与空心轴14大径的末端齐平并且设置有大T型台垫30，大T型台垫30套在空心轴14大径与小径的交界处的小径上，大T 型台垫30的另一侧为小径端(见图8)，该小径端设置有小轴承19，小轴承19另一侧还设置有小T型台垫31(见图9)，小T型台垫31与后手柄壳3相固定，从而固定住大轴承 20、电磁内圈22和小轴承19；小T型台垫31的小径端还设置有密封环；
套筒26的外周设置有阶梯套筒28，阶梯套筒28也具有大径和小径(见图7)；阶梯套筒28的大径端与大轴承20的外圈相抵，阶梯套筒28小径端设置有电磁外圈弹簧29，电磁外圈弹簧29的另一端与电磁外圈21前端相接触，电磁外圈21的后端与后手柄壳3 相固定。
后手柄壳3内设置有两电极孔道24，电极孔道24末端设置有电极接头23，电极孔道24内的电极线与电极接头23相连，电极接头23与马达电极相连接，为电磁外圈21供电。
旋转运动系统包括空心轴14、离合器弹簧15、离合器卡套16、离合器17、离合器穿钉18、小轴承19、大轴承20。大轴承20安装在空心轴14的前部，小轴承19安装在空心轴14的后部，爪型离合器17安装在空心轴14的尾部。动力通过离合器17传到空心轴14 上，带动空心轴14高速旋转。
非接触电能传输系统主要包括电磁外圈21、电磁内圈22、电极接头23。电磁外圈21和电磁内圈22都缠有电磁线圈，电磁外圈21的电磁线圈通过电极孔道24与电极接头23 相连，电极接头23与马达电极相连接。马达传输交变电压，经过电磁外圈21时通过电磁感应传输到电磁内圈22，电磁内圈22又将电能通过电极线10传到换能器。电磁外圈21 和电磁内圈22实现了非接触传电。电磁外圈21的外径小于22mm，高度小于10mm。
超声振子设置在空心轴14内，非接触电能传输系统的电磁内圈22设置在空心轴14的后端，电磁外圈21设置在壳体上，空心轴14高速旋转时带动超声振子和电磁内圈22 高速转动，电磁外圈21在壳体上保持静止不动。电磁外圈21通过电磁感应将电能传给随空心轴14高速旋转的电磁内圈22，电磁内圈22为超声振动系统供电，使其做超声振动，这样位于变幅杆5前端的牙科手机车针32就实现了同时做旋转运动和超声振动。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超声振动旋转牙科直手机，包括机壳和车针，机壳由机头壳(1)、前手柄壳(2)和后手柄壳(3)依次连接组成，机头壳(1)呈圆锥状，前手柄壳(2)和后手柄壳(3)呈圆柱状；其特征在于，机壳的前部即机头壳(1)和前手柄壳(2)部位设置有超声振子，超声振子由变幅杆(5)、主杆(8)和换能器组成，所述换能器由压电陶瓷环(6)和电极环(7)组成；
变幅杆(5)具有大径和小径，主杆(8)也具有大径和小径；变幅杆(5)的大径端部具有内螺纹，主杆(8)的小径端部具有外螺纹，变幅杆(5)和主杆(8)通过螺纹相连接；变幅杆(5)和主杆(8)的圆心处设置有贯通的细孔，供冷却水用；变幅杆(5)的小径前端设置有外螺纹，通过外螺纹与车针(32)相连接；主杆(8)的小径上设置有绝缘管(13)，绝缘管(13)上相间地设置有四片压电陶瓷环(6)和5片电极环(7)，第1、3、5片电极环和第2、4片电极环分别与两根电极线(10)相连接；超声振子的外周设置有空心轴(14)，空心轴(14)具有大径和小径，空心轴14的大径前部内孔处设置有肩台(14-2)，肩台(14-2)处设置有垫片25，垫片(25)上设置有U型孔(25-1)；空心轴(14)大径后部对称地设置有两个导线孔(14-1)；空心轴(14)临近导线孔(14-1)的大径末端设置有电磁内圈(22)和电磁外圈(21)；在空心轴(14)的外周、电磁线圈的内侧设置有套筒(26)，套筒(26)的后端即电磁线圈一端设置有两对称导线槽(26-1)；两根电极线(10)通过垫片(25)的两U型孔(25-1)，再通过空心轴(14)上对应的导线孔(14-1)和套筒(26)上的导线槽(26-1)与电磁内圈22相连接；
换能器与空心轴(14)和垫片(25)之间的空隙设置有换能器密封树脂(11)；
主杆(8)的末端设置有水接头(9)，水接头(9)与主杆(8)之间采用水接头密封树脂(12)进行密封；空心轴(14)的小径端设置有水孔(14-3)，使冷却水通过空心轴(14)流向水接头(9)，水接头(9)与空心轴(14)之间设置有密封环(9-1)；
空心轴(14)的小径位于后手柄壳(3)部位，空心轴(14)小径的尾部设置有通孔(14-4)，通过离合器穿钉(18)与离合器(17)连接；空心轴(14)小径还设置有离合器弹簧(15)和离合器卡套(16)；
空心轴(14)大径的顶端设置有固定盖(27)，两者通过螺纹相连接；空心轴(14)大径外部还设置有轴肩(14-5)，该轴肩(14-5)处设置有大轴承(20)；
套筒(26)设置在空心轴(14)大径上，套筒(26)前端与大轴承(20)相接触，套筒(26)后端的导线槽26-1与电磁内圈22前端相抵，电磁内圈22的后端与空心轴(14)大径的末端齐平并且设置有大T型台垫(30)，大T型台垫(30)套在空心轴(14)大径与小径交界处的小径上，大T型台垫(30)的另一侧为小径端，该小径端设置有小轴承(19)，小轴承(19)另一侧还设置有小T型台垫(31)，小T型台垫(31)与后手柄壳(3)相固定，从而固定住大轴承(20)、电磁内圈(22)和小轴承(19)；小T型台垫(31)的小径端还设置有密封环；
套筒(26)的外周设置有阶梯套筒(28)，阶梯套筒(28)也具有大径和小径；阶梯套筒(28)的大径端与大轴承(20)的外圈相抵，阶梯套筒(28)小径端设置有电磁外圈弹簧(29)，电磁外圈弹簧(29)的另一端与电磁外圈(21)前端相接触，电磁外圈(21)的后端与后手柄壳(3)相固定。
后手柄壳(3)内设置有两电极孔道(24)，电极孔道(24)末端设置有电极接头(23)，电极孔道(24)内的电极线与电极接头23相连，电极接头23与牙科手机马达的电极相连接，为电磁外圈(21)供电。
2.根据权利要求1所述的一种超声振动旋转牙科直手机，其特征在于，所述超声振子的频率为29～40KHz。
3.根据权利要求1所述的一种超声振动旋转牙科直手机，其特征在于，所述主杆(8)的外径为8～10mm，空心轴(14)的内径为13～15mm，套筒(26)的内径为15～17mm，阶梯套筒(28)的内径为20～22mm，变幅杆(5)的前端到主杆(8)后端的总体长度为65～70mm，壳体外径最大处的直径不大于27mm，机壳总体长度不大于100mm。
4.根据权利要求1所述的一种超声振动旋转牙科直手机，其特征在于，所述车针(32)的前端为实体棒状，设置有出水孔；后端设置有内螺纹，与变幅杆(5)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种超声振动旋转牙科直手机，其特征在于，所述机头壳(1)内设置有挡板(4)，用于防止冷却水内溅。
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