CN1657018A - 牙科或外科用动力手持件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种牙科或外科用动力手持件(1)。手持件(1)的前部具有一夹具(10)，该夹具设置成紧固地夹紧一工具的柄并安装在一空心的可旋转轴(11)内。该手持件可带有一电动机(13)，该电动机的轴(12)设置在该空心轴(11)的延伸部分内，这两个轴的相邻端通过一形状配合联轴器(61)可旋转地连接。这两个轴(11，12)的相邻端均由一中部轴承(15)的同一内环(63)支承。该联轴器(61)位于所述内环(63)内，该电动机的轴的端部滑动安装在该内环内，并由一弹簧(69)轴向加载。

Description

牙科或外科用动力手持件
技术领域
本发明涉及一种牙科或外科用动力手持件，该手持件包括：一空心轴，该空心轴可围绕一纵向轴线旋转并通过轴承安装在一固定的管状护套中；一夹具，该夹具安装在该空心轴的前部内并具有一用于接纳一可拆卸的工具的柄的中心通道，该夹具具有围绕所述轴线设置的轴向臂，每个该轴向臂具有一位于该中心通道内的夹爪；一紧固机构，该紧固机构由该空心轴支承，并设置成在该夹具的每个臂的一支承表面上施加一向心力以在该夹具的夹爪之间夹紧该工具柄；以及一马达，该马达的轴设置在该空心轴的延伸部分内，这两个轴的相邻端通过一形状配合联轴器(positive coupling)可旋转地连接。
技术背景
例如，从专利申请EP 670149已知这种类型的动力手持件。在该手持件的前部剖面结构中通过两个轴承安装该支承夹具的空心轴，而在后部剖面结构中通过另外两个轴承支承该电动机的轴。这两个结构端对端地安装在一起并在该手持件的中部内互相旋在一起，其中该两个同心轴端对端地安装在一起。在专利申请US 2002/0151902 A1的图2到5中示出具有一气动马达的相同类型的结构。
这种结构的第一个缺陷在于其长度，该长度在手持件包含一电动机的情况下尤其不便，该电动机对于使用者的手的后部是非常重的。更为不便的另一个缺陷在于，两个轴难以获得良好的同心性和良好的对准。在这种类型的器具所达到的高旋转速度下，在这方面的任何误差将不可避免地导致振动和噪声。
发明内容
本发明旨在通过一种设置避免上述现有技术的缺陷，该设置使手持件的轴承装置简化，并且可获得较少受到振动的更紧凑的结构。另一个目的是获得有利地分布在该轴承上的轴向预应力。
在此基础上，提供一种上面所介绍的类型的动力手持件，其特征在于，该两个轴的相邻端均由一中部轴承的同一内环支承。该联轴器可有利地位于该中部轴承的内环内。
因此，本发明使该动力手持件的整个旋转部分可仅安装在三个轴承上，同时保持一联轴器，该联轴器允许该马达的轴和支承该夹具和该工具的轴之间存在一定的轴向间隙，这两个轴同心地对准。
因此，这两个轴在其接合区域内总是保持良好的同心性，并且在此区域内通过该中部轴承的内环而精确地定中心。即使在这两个轴对准时存在微小误差，即它们的轴线之间有微小的角度，也不会造成振动。
根据一个有利的实施例，(该手持件)设有第一预应力弹簧，以通过在前部支承该(空心)轴的轴承在该空心轴上施加一连续的轴向应力，同时在该联轴器的区域内的这两个轴之间设置第二预应力弹簧，该弹簧适于将轴向应力从一个轴传递到另一个轴上，该轴向应力小于该第一弹簧的轴向应力，以便这些轴向应力之间的差传递到该中部轴承上，同时该第二弹簧的应力用于对第三轴承施加预应力。
从下面对各种实施例的说明中可以看到本发明的其它特征和优点，这些实施例参考附图并以非限制性的示例给出。
附图说明
图1是一根据本发明的手持件的示意性透视图；
图2分为两个部分2(a)和2(b)，它是根据图1的手持件的第一实施例的纵剖面图，并包括一连接在一球型紧固机构上的夹具；
图3到5分别示出图2中的夹具的透视图、纵剖面图和侧视图；
图6是一用于夹紧该夹具的控制装置的局部透视图；
图7是该手持件的两个轴之间的联轴器的视图；
图8示出该联轴器的一中间部件；
图9是示出源于对图2中所示的球型紧固机构的一种变型的第二实施例的纵剖面的详细视图。
具体实施方式
图1示出一牙科或外科用手持件1，其中可以看到本发明的不同实施例，对此将在下面进一步说明。该手持件配备有一具有一圆柱形柄3的可拆卸的可旋转工具2，该圆柱形柄3被手持件1的一可旋转夹具夹紧。该手持件包括一马达即一电动机，以使工具2高速旋转。该马达容纳在该手持件的主体部4内并通过连接在该手持件后部的一电缆5从一外部单元供电和进行控制。操作者通过使一可旋转地安装在体部4上的套管6沿一个方向或另一个方向旋转来控制对该夹具的紧固和释放。参考标号7和8是指通风孔。这种器具可尤其应用于牙科实践、牙科技术室以及显微外科技术。在这里所示的示例中，它是一种使用一具有标准直径为2.35mm的柄的工具的用于牙科技术室的器具。
下面将参照图2到5说明用于夹紧该工具的夹具10以及该夹具的紧固和释放机构的第一实施例。夹具10位于该手持件的前端的与电动机13的轴12相连接的中空的可旋转轴11内。轴11由固定在该手持件的体部4上的一护套16中的滚珠轴承14和15支承，因此可以在这里所示的器具中以50000转/分数量级的速度旋转。但是，夹紧夹具例如夹具10也可用于尤其由气动涡轮机驱动的其中该工具可每分钟旋转几十万次的器具。
一用于紧固夹具10的机构17安装在轴11上并与该轴一起旋转。一用于释放该夹具的机构18安装在该不可旋转的护套16上并可作用在紧固机构17上以便在停止旋转时释放该工具，可通过套管6的旋转来控制该机构18。下面将详细说明这些机构。
图3到5更具体地示出夹具10的第一实施例，在此情况下该夹具10具有三个围绕该夹具的一中心通道19均匀分布的夹爪20以接纳工具柄3。每个夹爪20均具有一用于接合在该工具柄上的圆柱形表面部分21。
在前端，夹具10具有一基本为圆柱形的进料管22，该进料管具有一轴向孔23，该轴向孔被高精度校准以便尽可能精确地使该工具位于中心。从图2可见，一后部导向管24在夹具10的后部处固定在轴11内，并具有一用于引导该工具柄的端部的中心孔25。
每个夹爪20形成相应的(杠)杆26的整体的一部分，该杆从进料管22朝后部轴向延伸，并通过形成一接头的弹性部分27附装在该进料管上，可以说，杆26可在该弹性部分上沿该轴的旋转轴线30的方向枢转。在每个杆26上，夹爪20距离该弹性部分27比距离该杆的自由端28近得多，从而靠近其端部28施加在该杆上的径向力在夹爪20的位置处产生一非常大的夹紧力。
图中所示的夹具10优选地由单块金属，例如钢制成。杆26通过轴向狭缝31相互隔开，该狭缝31经由一槽32延伸到管22的后部。一可旋转地保持夹具10和空心轴11的销33接合在每个槽32内。横向狭缝34在杆26的基部减小该杆的厚度，并因此在该夹具的横截面的三个周向区域限定弹性部分27。在进料管22的前端，为一O形环36设置一内环形槽35，并为一固定盖38的凸缘和一旋入轴11以轴向保持该夹具10的螺纹件39设置一外环形槽37。螺纹件39具有通风翅片39a，该翅片用于在盖38下产生轻微压力以防止污染物通过该盖和管22之间的狭缝而进入。另外，螺纹件39将空心轴11的端部11a径向紧固在管22上，该端部11a较细并且被轴向狭缝分成弹性片。这可确保夹具10无间隙地位于该空心轴的中心。
在一个这里未示出的变型中，进料管22可以是并不形成夹具10的一部分的单独的部件。则所述夹具的前端由一短的环形部分形成，杆26通过一接头连接于其上。当需要时，该环形部分可以是独立于该杆的部件，但是通常优选地是一体的结构。
紧固机构17具有一套管40，该套管40安装成围绕空心轴11滑动，这样该紧固机构17由接合在轴11和该套管40的纵向狭缝内的一横杆41可旋转地保持。一放置在后部导向管24上的压缩弹簧42将横杆41沿轴向推向后部。套管40的前端具有一由一锥面44在该前端限定的内凹槽43。三个球状物45容纳在空心轴11的对应的孔内，并且其直径对应于空心轴11的内表面和套管40的凹槽43的底部之间的距离。每个球状物45均放置在夹具10的杆26之一的外表面上并靠近该杆的端部28。
当套管40脱离释放机构18时，在弹簧42的轴向压力的作用下该套管40趋向于滑到后部，从而该套管的锥面44通过对应的球状物45沿径向向内推动每个杆26的端部。由于该杆在弹性部分27上枢转，所以这个力以增大的形式传递到该杆的夹爪20上，从而在工作期间可非常牢固地和连续地夹紧工具柄。本领域内的技术人员应知道，在这种紧固机构中该夹具的杆26可以是刚性的或稍有一点弹性。如果它们是刚性的，则其端部的径向位移只是有点短，并且套管40的轴向位移也是如此。在这两种情况下，由于该夹具的杠杆作用以及由于锥面44相对于轴30的微小的倾斜，因此，即使弹簧42的力较小，仍可在夹爪20的位置连续地保持很大的夹持力。该微小的倾斜还意味着，作用在杆26上的离心力不能够克服弹簧42的作用。此外必须指出，通过球状物45传递压力时摩擦力很小，这也有助于保持一预定的夹持力。但是，这些球状物不是不可缺少的，它们可以由其它穿过轴11并作用在杆26上的传递元件所代替。
释放机构18设计成，当使用者使控制套管6在体部4上沿相应方向旋转时，克服弹簧42的力而向前推动套管40。释放机构18包括一可旋转地连接在控制套管6上的衬套50，一个或多个球状物51，在此情况下两个球状物相对于该手持件的轴线30对称地设置，以及一止推轴环52，该止推轴环适于在护套16内滑动，并在其前端具有一内肩部53，该内肩部用于在套管40不旋转时轴向支承该套管40的一外凸缘54。球状物51接合在轴环52的一环形外凹槽55内。另外，每个球状物51均接合在衬套50的一对应的轴向凹槽56以及护套16的一倾斜的狭缝57(图6)内。每个狭缝57的路线基本是螺旋形以确定球状物51的特定的轴向位移，并且其端部可稍微地弯曲以更好地限定该球状物的一止挡位置。在图6中示出的一优选实施例中，对应于轴环52的缩回位置和进而夹具10的夹紧状态，每个狭缝57的后端部装有一弹性片58，该弹性片的端部具有一突出部，该突出部通过接合而将球状物51保持在狭缝57的端部。这样，可弹性地保持该可旋转控制套管6以防止任何疏忽操作，并指示使用者他/她正偏离该夹具的正常工作位置。应指出，仅通过在护套16中铣出另外一条狭缝59而形成弹性片58。
如尤其在图2中所示，该手持件的一个显著方面是，其旋转部分仅由三个轴承装置，即前部滚珠轴承14、中部滚珠轴承15和后部滚珠轴承60支承，两同心轴11和12均由中部轴承15支承，在该轴承内部这两个轴通过在图2、7和8中最具体地示出的一形状配合联轴器61可旋转地互相连接。空心轴11的后端具有一肩部62，该肩部紧靠该轴承15的一内环63。该空心轴11还具有一组插入环63内的齿64，在此情况下，三个齿在圆周上分布成彼此间隔120°。马达的轴12的前端插入该轴承15的内环63，优选地可滑动以能够进行由于热膨胀、轴承的轴向间隙和其它公差导致的微小轴向位移。轴12的这个端部也具有在另一个轴的齿64之间轴向延伸的齿65，以确保在这两个轴之间在两个方向上传递力矩。一优选地由合成材料制成的中间部件66具有一圆柱形中心体部67和径向翅片68，该翅片插入相邻的齿64和65之间以用于减震。此外，通过一容纳在轴12中的压缩弹簧69将该中间部件66沿轴向预压在空心轴11上，下面将进一步说明其作用。
通过一膜片弹簧70向前部轴承14施加预应力，该膜片弹簧朝后部推动可在护套16内滑动的该轴承的一外环72。该轴向预应力通过轴承14和轴11传递到中部轴承15的区域，在该区域内该预应力部分地分配在中间部件66和马达轴12上，其大小等于弹簧69的轴向压力，余下的(该预应力)以预应力的形式分配在中部轴承15内，其通过该轴承的外环72反作用给护套16。很清楚，弹簧69施加在轴12上的轴向力构成后部轴承60的轴向预应力。由于这两个轴之间的联轴器61的轴向间隙，当使用者在工具上施加一轴向压力时，因该压力被中部轴承15完全吸收，所以该应力不会变化，该轴承的外环72由旋入护套16的后端的体部4的一管状构件73的端部支承。
在吸收轴向应力方面，上述结构与具有四个轴承的传统结构具有相同的优点，但是上述结构稍短，因此可大大减小该手持件的总长。长度的减小具有很大的好处，即尤其通过减小电缆5施加在该器具的后端上的应力作用而增加操作者的操作精确性。
另一个特别的优点是，当两个轴11和12的相邻端由同一环63支承和定中心时，不需要任何附加的措施就可确保它们的同心性。
图9示出紧固机构17的第二实施例，它在该手持件的第一实施例的基础上进行了一些简化。机构17与上述机构的不同主要是通过图9所示的布置并省略图2中所示的中心弹簧42。释放机构18因而作为紧固和释放的控制装置。
在图9中，可看出仅通过增加一具有圆弧形轮廓的环形凹槽80而修改套管40的前端，该凹槽与锥面44由圆柱形表面的一短的部分隔开，该部分相对于相邻表面形成一径向突出部81。在此情况下，夹具10的每个杆26优选地稍有弹性，这使得紧固机构17可以下述方式进行工作。
图9示出释放位置，在该位置每个球状物45可滚到凹槽43的底部，以便夹具10的每个杆26可以散开，直到靠在空心轴11的内表面上。然后夹具10的夹爪20分开到最大距离，并且可插入或取出工具的柄3。
然后为紧固夹具10，如在前面的实施例中一样，通过旋转控制套管6使套管40缩回，但是套管40的轴向位移较大，这是因为该套管一直缩回直到凹槽80位于球状物45上。首先，锥面44在球状物45上的移动朝向中心推动杆26，并且在该夹具的夹爪在工具柄上遇到足够的阻力时使该杆弯曲。由于该变形，圆柱形突出部81可在球状物45上通过，然后凹槽80将接合在该球状物上并仅根据杆26在球状物45上的反作用力将滑动套管40保持在适当位置。
释放过程以与第一实施例基本相同的方式执行，即通过旋转该控制套管6(图6)而使轴环53和该套管前进到图9中所示的位置。
省略图2中所示的中心弹簧42具有非常大的好处。首先，该旋转部分的平衡性更好，因为这种弹簧不会精确地位于容纳该弹簧的孔的中心。重量的增加也是促成不能很好地平衡的因素。其次，省略该弹簧可减小释放机构18沿向前方向施加在滑动套管40并从而施加在空心轴11上的轴向力。这些力然后必须传递到支承该轴的轴承，尤其是到前部轴承14，该轴承14尽可能小且不应受到太高的轴向力。采用根据图9的装置，在释放过程中施加在轴11上的最大轴向力是使球状物45脱离凹槽80所必需的力。通过该凹槽的轮廓可以容易地预先确定该力的值。
从图9中可见，在容纳球状物45的圆柱孔78的内边缘上具有一凸缘82或一连串等同凸出物，以便在取下夹具10时保持该球状物。因为该凸缘的制造并不简单，所以它可以通过稍微缩短该夹具的臂26而由在孔78的出口上的后部管24的一微小突出部所代替。

Claims (8)

1.牙科或外科用动力手持件，包括：
一空心轴(11)，该空心轴可围绕一纵向轴线旋转并通过至少一个轴承安装在一固定的管状护套(16)内；
一夹具(10)，该夹具安装在该空心轴的前端内并具有一用于接纳一可拆卸的工具的柄(3)的中心通道(19)，该夹具具有围绕该纵向轴线设置的轴向臂，每个该轴向臂具有一位于该中心通道内的夹爪(20)；
一紧固机构(17)，该紧固机构由该空心轴(11)支承，并且设置成在该夹具的每个臂的一支承表面(46，85)上施加一向心力以便将该工具柄夹紧在该夹具的夹爪之间；以及
一马达(13)，该马达的轴(12)设置在该空心轴(11)的延伸部分内，这两个轴的相邻端通过一形状配合联轴器(61)可旋转地连接，
其特征在于，该两个轴(11，12)的相邻端均由一中部轴承(15)的同一内环(63)支承。
2.根据权利要求1的手持件，其特征在于，该中部轴承(15)安装在所述固定的管状护套(16)内。
3.根据权利要求1的手持件，其特征在于，该空心轴(11)沿轴向紧靠所述内环(63)，并且该马达的轴的端部滑动安装在所述内环(63)内。
4.根据权利要求1的手持件，其特征在于，所述联轴器(61)位于所述内环(63)内。
5.根据前述权利要求中任何一项的手持件，其特征在于，该马达(13)的轴(12)的后端由第三轴承(60)支承。
6.根据权利要求5的手持件，其特征在于，该组件装有第一预应力弹簧(70)以通过在该前部支承该空心轴(11)的轴承(14)在该空心轴上施加连续的轴向应力，并且在该联轴器(61)的区域内该两个轴(11和12)之间设有第二预应力弹簧(69)，该弹簧设置成将轴向应力从一个轴传递到另一个轴上，该轴向应力小于该第一弹簧的轴向应力，以便这些轴向应力之间的差传递到该中部轴承(15)上。
7.根据权利要求1的手持件，其特征在于，该空心轴(11)的后端具有多个轴向突出部件(64)，该突出部件沿径向紧靠所述内环(63)，并且该马达的轴(12)的前端具有多个轴向突出部件(65)，该突出部件沿径向紧靠所述内环(63)并插入该空心轴的所述轴向突出部件(64)之间。
8.根据权利要求7的手持件，其特征在于，一中间部件(66)容纳在所述联轴器(61)内，并具有插入该两个轴(11，12)的所述突出部件(64，65)之间的径向翅片(68)。
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