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Zahnärztliches Winkelhandstück Bei zahnärztlichen Bohrhandstücken
mit sehr hochtourigem Antrieb, z. B. durch Druckluftturbinen, für das Bohr- oder
dergleichen Werkzeug kommt der Halterung des Werkzeuges in einem durch die Turbine
antreibbaren Einspannteil eine erhöhte Bedeutung zu, da bei den mit derartigen Antrieben
erzielbaren Drehzahlen von 200 000 U/min und darüber schon ganz geringe Exzentrizitäten
der Werkzeuglagerung sich z. B. in der Kavitätenpräparation sehr unangenehm auswirken
können. Das Werkzeug ist hierbei in einer zentrischen Bohrung des Einspannteiles
mittels Halterungsvorrichtungen gehaltert, die eine größtmögliche Zentrizität der
Werkzeugachse gewährleisten müssen. Man hat zur Halterung beispielsweise rohrförmige
Gummi- oder Kunststoffmuffen, deren Innendurchmesser um einen geringen Betrag kleiner
ist als der Außendurchmesser des Werkzeugschaftes, vorgesehen. Es ergibt sich hier
jedoch beim Einbringen des Werkzeugschaftes in die in das Einspannteil eingefügte
Muffe der Nachteil, daß eine absolut gleichmäßige Materialverdrängung bei der Gummimuffe
und infolgedessen auch die erforderliche Zentrizität der Werkzeugachse nicht erzielbar
ist. Außerdem wirken sich die bei den außerordentlich hohen Drehzahlen verhältnismäßig
großen Zentrifugalkräfte gerade auf solche hochelastische Gummipolster sehr nachteilig
hinsichtlich des unbe-'dingt erforderlichen festen Sitzes und damit auch der exakten
Zentrizität des Werkzeuges aus. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß das häufige
Sterilisieren des Handstückes verhältnismäßig rasch zu Schäden und Zerstörungen
eines derartigen elastischen, den Werkzeugschaft umschließenden Polsters führt.
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Es ist zwar auch bekannt, metallische Halterungen zu verwenden, wie
z. B. ein zylindrisches Klemmfutter mit einem konisch geformten, dreifach gespaltenen
Kopf, wobei durch Hineinziehen des Klemmfutters in die Hohlwelle mittels einer Einstellmutter
der Werkzeugschaft festgeklemmt wird. Abgesehen von der Umständlichkeit des Auswechselns
des Werkzeuges besteht bei dieser Vorrichtung der Mangel, daß die Klemmbacken nur
mit einem schmalen Ring auf dem Werkzeugschaft aufliegen, so daß, insbesondere bei
schnellstlaufenden Turbinen, eine einwandfreie Festhaltung des Werkzeuges nicht
gesichert ist.
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Weiter ist eine Spannvorrichtung für zahnärztliche Werkzeuge vorgeschlagen
worden, die aus einer in die hohle Antriebsachse einsetzbaren Spannbuchse aus federndem
Werkstoff besteht und an mindestens einem Ende durch mehrfache Schlitzung mit federnden
Zungen versehen ist, wobei die federnden Zungen zur Erzielung einer gewünschten
Klemmwirkung
auf den Werkzeugschaft nach innen gebogen sind.
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Wird in diese Spannvorrichtung ein Werkzeugschaft eingeschoben, gehen
die federnden Zungen in ihre vorherige natürliche Lage zurück, wobei durch die Innenbiegung
der Zungen nur ein erhöhter Druck auf den Werkzeugschaft erzielt wird, der, insbesondere
bei Schnellstlaufturbinen, gegebenenfalls für eine Festklemmung des Werkzeuges nicht
ausreicht.
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Diesem Mangel wird bei einem zahnärztlichen Winkelhandstück mit einer
im Winkelkopf gelagerten, das Bohr- oder dergleichen Werkzeug halternden, insbesondere
durch eine Luftturbine in Umdrehung versetzten Welle, in der das Werkzeug in einer
zentrischen Axialbohrung durch einen den Werkzeugschaft muffenartig umfassenden
metallischen Einspannteil festgehalten wird, erfindungsgemäß durch eine Einspannhülse
abgeholfen, deren Mittelteil mit Paßsitz in die Hohlwelle einfügbar ist und deren
beidseitigen Endstücke nach konischer Verformung auf einen nach ihrem freien Ende
hin stetig abnehmenden Innendurchmesser mit im wesentlichen achsparallelen Schlitzen
versehen sind und auf diese Weise radial federnde, senkrecht zu ihrer Längsrichtung
gekrümmte Zungen bilden, deren Krümmungsradius kleiner ist als der Krümmungsradius
des Werkzeugschaftes, so daß die Längskanten der Zungen mit stärkerem Druck als
ihre Fläche auf den Schaft einwirken. Schiebt man in die Einspannhülse nach der
Erfindung den Werkzeugschaft hinein, werden die federnden Zungen aus ihrer im Ganzverformungsverfahren
entstandenen konischen Form herausgedrückt und auseinandergespreizt, wobei sich
die beiden Längskanten jeder Zunge infolge der stärkeren radialen Krümmung der Zungen
gewissermaßen in den Werkzeugschaft eingraben, also neben der reinen
Druckwirkung
durch die Federung eine zusätzliche Klemmwirkung gegen axiale Verdrehung des Werkzeuges
eintritt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an Hand eines
in der Zeichnung in F i g. 1 bis 6 schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiels
teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt näher erläutert.
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Das in F i g. 1 in Ansicht dargestellte Handstück, das als Winkelstück
ausgebildet ist, weist einen Kopfteil 1, in dem das Bohr- oder dergleichen Werkzeug
2 angeordnet ist, auf, der seinerseits von einem Stiel 3 getragen ist, der mit dem
in an sich bekannter Weise ausgebildeten Handstückkörper 4 verbunden ist. Eine Kupplungsvorrichtung
5 dient zur Verbindung eines einen Schlauch 6 für Druckmittelleitungen für Druckluft
und Druckwasser halternden Rohrstückes 7 mit dem Handstückkörper.
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Der Kopfteil 1 weist gemäß F i g. 2 ein im wesentlichen rohrförmiges
Gehäuse 8 mit zentrischer Innenbohrung auf, in das der Werkzeugantrieb mit Einspannteil
für das Werkzeug, zweckmäßig als Baueinheit, einfügbar ist. Als Antrieb ist eine
durch Druckluft betriebene Turbine9 mit am äußeren Umfang angeordneten, axial und
radial sich erstreckenden Turbinenschaufeln 10 vorgesehen. Die zu beiden Seiten
der Turbine befindlichen Läuferteilell, 12 sind in Kugellagern 13, 14 gelagert,
deren innere Laufringe 15, 16 auf den Läuferteilen 11 bzw. 12 sitzen, während die
äußeren Laufringe 17, 18 in kappenförmige Abschlußteile 19, 20 festsitzend eingefügt
sind. Die Antriebsvorrichtung mit den Lagern und den kappenartigen Teilen können
vor dem Einbau zu einer Baueinheit zusammengefügt und als einziger Block in die
Innenbohrung des Gehäuses 8 eingesetzt werden. Die Einbaukappen 19, 20 sind an ihrem
äußeren Umfang mit Paßflächen versehen, die den Paßsitz in dem Gehäuse 8 gewährleisten.
Der feste Sitz der Einheit im Gehäuse kann mit Hilfe einer Klebmasse erzielt werden,
wobei die Innenbohrung des Gehäuses mit Aufrauhungen, beispielsweise in Form schräg
verlaufender nutartiger Ausnehmungen versehen sein kann und an den Paßflächen der
Abschlußkappen in anderer Richtung verlaufende Ausnehmungen vorgesehen sein können.
Die Abschlußkappen sind mit Ausnehmungen 21, 22 versehen, von denen Bohrungen 23,
24 zu einer durch das Handstück hindurchgeführten Druckluftleitung 25 führen, durch
welche die verbrauchte Arbeitsluft über die Kugellager zu einer zweckmäßig hinter
dem flexiblen Leitungsstück 7 angeordneten Austrittsöffnung zurückgeführt werden
kann. Ein der Druckluft beigemischter Ölnebel kann die Kugellager schmieren.
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Der Turbinenläufer bildet gleichzeitig das Einspannteil für das Werkzeug,
das mittels einer in das Einspannteil einfügbaren metallischen Halterungsvorrichtung
gehaltert ist. Die Halterungsvorrichtung besteht gemäß F i g. 3 bis 6 aus einem
metallischen rohrförmigen Hülsenstück 26, dessen Mittelteil 27 durch ein gerades
Rohrstück gebildet ist mit einem Außendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem
Innendurchmesser einer in dem Einspannteil angeordneten zentrischen Bohrung 28 ist.
An den beiden Stirnseiten des Mittelteils sind in Achsrichtung konisch sich verjüngende
Endstücke 29, 30 angefügt, die gemäß F i g. 5 und 6 im wesentlichen um 900 gegeneinander
versetzte Schlitze 31, 32, 33, 34 beim Endstück 29 aufweisen, denen beim Endstück
30 in der
Zeichnung nicht näher veranschaulichte Schlitze entsprechen. Durch die
Schlitze 31 bis 34 werden beim Endstück 29 nach Teilen eines Kegelmantels verlaufende
federnde Teile 35, 36, 37, 38 und die entsprechenderweise beim Endstück 30 in der
Zeichnung nicht näher veranschaulichten entsprechenden Teile gebildet. Die innen
liegenden Kanten der Teile 35 bis 38, die den Schlitzen 31 bis 34 benachbart sind,
nämlich die Kanten 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 - analoges gilt für das gegenüberliegende
Endstück 30 -verlaufen im gespreizten Zustand, d. h. bei einem in die Halterungsvorrichtung
eingesetzten Werkzeugschaft im wesentlichen achsparallel. Gemäß Fig.3 und 4 weisen
die Teile 35 bis 38 an ihren äußeren Stirnseiten Abrundungen auf, die das Einführen
des Werkzeuges in die Halterungsvorrichtung erleichtern.
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Beim Einführen des Werkzeuges in die metallische Spannhülse werden
die Teile 35 bis 38, die federnd ausgebildet sind, leicht aufgespreizt, so daß lediglich
die Innenkanten mit dem Werkzeugschaft in Eingriff gelangen. Dabei hängt es von
dem Durchmesser des Werkzeugschaftes ab, welcher Teil der Kantenlänge mit dem Werkzeugschaft
im Eingriff steht. Durch den Eingriff der Kanten in den Werkzeugschaft, beispielsweise
mittels der beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 gleichmäßig über den Umfang
auf acht Stellen verteilten Kanten, wird einerseits eine sehr exakte zentrische
Halterung und gleichzeitig ein guter fester Sitz des Werkzeuges gewährleistet, wobei
der Eingriff der Kanten in den Schaft die Mitnahme des Schafts in einwandfreier
Weise gewährleistet.
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Wie aus Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist der Krümmungsradius der äußeren
Stirnkanten der Teile 35 bis 38 kleiner als der Krümmungsradius des Hülsenstückes.
Beim Aufspreizen der Teile 35 bis 38 bleibt praktisch die Krümmung der äußeren Stirnseiten
der Endstücke29und30 erhalten. Es würde sich demzufolge gemäß F i g. 6 ergeben,
daß infolge der stärkeren Krümmung der Stirnseitenenden der Endstücke 29, 30 beim
Einfügen eines Werkzeuges die Hüllfläche dieser Enden über den äußeren Umfang des
Hülsenmittelstückes hinausragen würde. Um den Durchmesser der Hüllfläche auf das
Mittelmaß der Spannhülse zu reduzieren, wird zweckmäßig vor dem' Einsetzen der Spannhülse
in die Bohrung des Einspannteiles die Spannhülse auf einen Lehrdorn aufgebracht
und werden die den Umfang der Hülse überragenden Teile der Endstücke beispielsweise
durch Überschleifen auf den Durchmesser der Spannhülse reduziert.
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Um die federnde Wirkung der Teile 35 bis 38 bzw.
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35' bis 38' zu erhöhen, kann der Mantelquerschnitt der Endstücke 29,
30 gemäß F i g. 3 und 4 in Achsrichtung konisch sich verjüngend ausgebildet sein,
wie dies beim Endstück 29 durch die Flächen 47, 48 und beim Endstück 30 durch die
Flächen 49, 50 schematisch angedeutet ist.
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Die Konizität der Endstücke 29, 30 kann so gewählt werden, daß Werkzeuge
mit in ihrem Durchmesser unterschiedlichen Schäften in die Spannhülse einfügbar
sind. Die Federung ist dabei so gewählt, daß auch bei dem Höchstmaß an auftretenden
Zentrifugalkräften ein sicherer Eingriff der den Schaft klauenartig umgreifenden
Kanten in den Schaft zuverlässig gewährleistet ist. Die zentrische Bohrung im Einspannteil
ist so bemessen, daß das Ende des Werkzeugschaftes über das Ende der Spannhülse
hinaus einführbar ist, so daß auf jeden Fall ein sicheres Umklammern
des
Werkzeugschaftes durch die radial federnden Innenkanten der Endstücke gewährleistet
ist Die Anzahl der anzubringenden Schlitze kann entsprechend den in die Spannhülse
einzusetzenden Werkzeugen gewählt werden. Die Schlitzrichtung kann anders als beim
Ausführungsbeispiel verlaufen, sofern wenigstens die den Schlitzen benachbarten
Innenkanten in der Arbeitsstellung der Spannhülse, d. h. bei eingesetztem Werkzeug,
im wesentlichen achsparallel sind.
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Der Mittelteil der Spannhülse ist an seinem äußeren Umfang so bearbeitet,
daß er mit Preßsitz in die Bohrung des Turbinenläufers, also des Einspannteiles,
einfügbar ist, so daß praktisch ein Spiel zwischen Spannhülse und deren Einspannteil
und damit Taumelbewegungen der Hülse und des Werkzeuges ausgeschlossen sind.