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Werkzeug-Einspannvorrichtung für zahnärztliche Winkelhandstücke Bei
den zahnärztlichen Handstücken, bei denen mit großen Tourenzahlen bis zu mehreren
100 000 Umdr./Min. gearbeitet wird, macht es trotz verschieden er bekannter Ausführungsformen
der Einspannvorrichtung für die auswechselbaren Werkzeuge immer noch Schwierigkeiten,
das Werkzeug einwandfrei in der Antriebswelle festzuhalten. Es sind in die Axialbohrung
der insbesondere durch eine Turbine angetriebenen Welle einsetzbare, aus federndem
Material bestehende Metallhülsen zur Aufnahme des Werkzeugschafts bekannt, die an
einem oder beiden Enden oder auch in der Mitte mit Schlitzen versehen sind, wobei
die dadurch entstandenen Zungen zwecks Festkrallens auf dem Werkzeugschaft nach
innen gebogen sind oder unter vorherigem Verformen des betreffenden Hülsenteils
kleineren Krümmungsradius erhalten haben. Man muß jedoch immer wieder nach einer
gewissen Zeit Ermüdungserscheinungen feststellen, die zur Folge haben, daß sich
das Werkzeug bei der Behandlung in der Welle dreht bzw. sogar herausfällt.
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Weiter hat man eine derartige Federspannzange in einem Abstand von
ihrem dem Werkzeug zugekehrten Ende, der nur einen Bruchteil des Abstandes vom anderen
Ende beträgt, am Außenumfang mit einer abgerundeten, bundartigen Erweiterung versehen,
die mit Gleitsitz an der Innenwand der Bohrung der Antriebswelle anliegt, und ihre
Enden mit mehreren diametral gegenüberliegenden Schlitzen versehen, um so bei Erhöhung
der minutlichen Drehzahl eine Vergrößerung der Fliehkraft der langen Zungen und
damit des Spanndruckes der kurzen Zungen auf den Werkzeugschaft zu erreichen. Mit
dieser Spannvorrichtung kann es jedoch vorkommen, daß der Zahnarzt bei sehr hohen
Drehzahlen beim Bohren unter Zug den Bohrer aus der Spanavorrichtung herauszieht.
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Bei einem weiteren zahnärztlichen Winkelhandstück hat man in die Bohrung
der Antriebswelle eine rechtsgängige Schraubenfeder mit aneinanderliegenden Windungen
eingepaßt, deren dem Werkzeug zugekehrtes Ende am Ende der Antriebswelle festgeklemmt
ist, während das andere Ende in der Antriebswelle frei liegt. Wenn man in diese
Schraubenfeder den Werkzeugschaft unter leichter Drehung im Sinne der Wicklung einführt
und ihn dann losläßt, spannt sich die Feder wieder und hält den Schaft fest.
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Aber auch bei dieser Schraubenfeder werden infolge dauernden Wechsels
der Arbeitsweise beim Bohren und der infolgedessen sich immer wieder ändernden Belastung
sehr bald Ermüdungserscheinungen festgestellt.
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Bei geraden zahnärztlichen Handstücken sind an einem oder beiden
Enden mit Schlitzen versehene und konisch ausgebildete metallische Einspannhülsen
bekannt, die mit Hilfe eines am hinteren Ende des Handstücks angeordneten gerändelten
Griffes über eine in der Axialbohrung der Antriebswelle liegende Stange in der Welle
längsverschiebbar sind, wobei die konischen geschlitzten Enden der Hülse in entsprechend
konische Teile der Bohrung hineingeschoben und damit die durch das Schlitzen entstandenen
Zungen auf dem Werkzeugschaft zusammengedrückt werden. Die Verwendung einer derartigen
Spannvorrichtung ist wegen der großen Abmessungen der Schraubvorrichtung jedoch
bei Winkelhandstücken, bei denen ja der ganze abgewinkelte Kopf in den Mund des
Patienten eingeführt werden muß, nicht ohne weiteres möglich. Man hat schon versucht,
die Schraubköpfe möglichst klein auszubilden und soweit als möglich in den Winkelkopf
hineinzuverlegen, was jedoch nur unter entsprechender Vergrößerung der Abmessungen
des Kopfes gelungen ist. Zum Ein-und Ausspannen des Werkzeugs werden dabei an der
Vorderseite und an der Rückseite des Winkelkopfes je ein Schraubenschlüssel eingesetzt.
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Schließlich ist noch bei einem zahnärztlichen Winkelhandstück eine
Werkzeug-Einspannvorrichtung in der Antriebswelle bekanntgeworden, die an ihrem
dem Werkzeug zugekehrten Ende mit Schlitzen versehen und an der Außenseite konisch
verdickt ist, während das andere verjüngte Ende ein Schraubgewinde aufweist, auf
dem eine Mutter verstellbar ist.
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Zwischen der Mutter und dem hinteren Ende der Antriebswelle befindet
sich eine Druckfeder, die, nachdem der Werkzeugschaft in das Spannfutter eingeschoben
ist, das Spannfutter in die Antriebswelle hineinzieht und so das Werkzeug in der
Welle festhält. Da bei den kleinen Abmessungen des Winkelkopfes die Feder nur klein
sein kann, besteht auch hier die Gefahr, daß ihre Druckwirkung nicht aus-
reicht,
um bei hoher Tourenzahl und Behandlung unter Zug ein Herausziehen des Bohrers aus
dem Spannfutter mit Sicherheit auszuschließen. Aber auch sonst ist diese Vorrichtung
nicht ideal. Soll nämlich das Werkzeug ausgewechselt werden, was bei den vielseitigen
Arbeiten in der zahnärztlichen Praxis oft vorkommt, muß durch einen gegen die Federkraft
auf die Mutter ausgeübten Druck die Feder zusammengedrückt und dadurch das Spannfutter
aus der Antriebswelle herausgeschoben werden. Da natürlich dieses Herausschieben
des Spannfutters nicht versehentlich beim Arbeiten mit dem Handstück eintreten darf,
ist das Handstück mit einer die Mutter abdeckenden Endkappe versehen. Durch eine
Öffnung in der Endkappe muß dann in für den Zahnarzt umständlicher Weise mittels
eines beispielsweise auf einer Tischplatte stehenden Stiftes das Spannfutter herausgedrückt
und in gleicher Weise unter Druck auf die Mutter das nächste Werkzeug eingesetzt
werden.
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Der Erfinder hat sich nun die Aufgabe gestellt, die oben geschilderten,
bei bekannten Dentalhandstücken vorhandenen Einspannmängel zu beseitigen. Bei einer
Werkzeug - Einspannvorrichtung für zahnärztliche Winkelhandstücke in Gestalt einer
in der Axialbohrung der Antriebswelle liegenden, an dem Werkzeug zugekehrten Ende
mit Längsschlitzen versehenen und dem anliegenden Teil der Bohrung entsprechend
konisch ausgebildeten Metallhülse, wobei die Hülse zum Festspannen und Freigeben
des Werkzeugschaftes durch eine Schraubvorrichtung längsverschiebbar ist, ist erfindungsgemäß
das rückwärtige Ende der Hülse einem Gewinde des anliegenden Teiles der Axialbohrung
entsprechend mit Außengewinde und innen mit einem insbesondere sechskantigen Profil
versehen und ein Schlüssel vorgesehen, mit dessen Hilfe unter entsprechender Ausbildung
der Rückseite des Winkelkopfes gleichzeitig die Antriebswelle im Kopf festhaltbar
und der Werkzeugschaft in der Welle festspannbar bzw. lösbar ist.
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Durch die Erfindung wird unter festem Einschrauben der Spannhülse
in die Antriebswelle und besonders zweckmäßiger Ausbildung eines Auswechselschlüssels
erreicht, daß bei geringer Raumbeanspruchung und zuverlässigem Festhalten des Werkzeugs
in der Antriebswelle in freier Handhaltung ohne weitere Hilfsmittel ein Festspannen
bzw. Lösen des Werkzeugschaftes unter einer halben bis dreiviertel Umdrehung möglich
ist.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die
Ansicht eines zahnärztlichen Bohrhandstücks mit abgewinkeltem Kopf, F i g. 2 einen
Axialschnitt durch den Winkelkopf, F i g. 3 eine Draufsicht auf die Rückseite des
Winkelkopfes, F i g. 4 eine Teilansicht des Schlüssels.
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In der F i g. 1 ist mit 1 der Winkelkopf, mit 2 das Werkzeug, mit
3 der Hals des Winkelkopfes bezeichnet. Durch eine Schraubkupplung 4 ist der Hals
an dem Handstückschaft 5 befestigt. Eine weitere Kupplung 6 stellt die Verbindung
zu dem Endstück 7 eines Schlauches 8 her, in dem die Zuleitungen für Druckluft und
Druckwasser untergebracht sind.
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Gemäß F i g. 2 ist in der zylindrischen Kopfhülse 9 eine Druckluftturbine
mit dem auf einer Welle 10 sitzenden Schaufelrad 11 untergebracht. Die Welle
liegt
in Kugellagern 12, 13, die in einer vorderen bzw. hinteren Lagerkappe 14 bzw. 15
der Kopfhülse 9 sitzen. Die Antriebswelle 10 ist mit einer Axialbohrund 16 versehen,
deren Durchmesser sich an dem dem Werkzeug zugekehrten Ende bei 17 konisch verringert,
während das rückwärtige Ende ein Gewinde 18 aufweist. Das letzte, aus der Lagerung
herausragende Stück der Welle hat bei 19 ein sechskantiges Außenprofil, wobei natürlich
jedes andere, ein zuverlässiges Ineinandergreifen sichernde Profil auch möglich
ist.
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In der Bohrung 16 liegt die Spannhülse 20, deren zum Werkzeug hingekehrtes
Ende mit Schlitzen 21 versehen und an der Außenwand dem anliegenden Teil der Bohrung
entsprechend konisch verjüngt ist.
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Das rückwärtige Ende der Spannhülse ist zum Gewinde 18 der Bohrung
16 passend mit dem Außengewinde 22 versehen, so daß die Spannhülse von hinten in
die Antriebswelle einschraubbar ist, wobei sich die durch die Schlitze21 entstandenen
Zungen 23 auf dem in die Hülse eingeschobenen Werkzeugschaft festklemmen. Die Innenwand
des rückwärtigen Endes der Spannhülse 20 ist bei 24 mit einem geeigneten Profil
versehen, insbesondere der leichten Fertigung wegen sechskantig ausgebildet.
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Die rückwärtige Lagerkappe 15 weist eine axiale Durchtrittsöffnung
in Gestalt einer flachen Bohrung 25 mit anschließendem sechskantigen Profil 26 auf,
wobei die Öffnungsweite der in sie hineinragenden Antriebswelle 10 so angepaßt ist,
daß zwischen dem Sechskantende 19 der Welle 10 und der sechskantigen Innenwand 26
der Lagerkappe 15 ein nach Art eines Kreisringes geschlossener Zwischenraum 27 mit
sechskantigem Profil entstanden ist.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die Druckluft dem
Turbinenraum durch die gestrichelt angedeutete Leitung 28 zugeführt wird, während
die Bohrung 29 als Zuleitung für das Kühlmittel zum Werkzeugkopf bzw. zur Behandlungsstelle
dient.
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In der Draufsicht auf die Rückseite des Winkelkopfes gemäß Fig. 3
sei besonders auf das Sechskantloch 24 in der Spannhülse 20 und den Zwischenraum
27 zwischen der sechskantigen Außenwand 19 der Welle 10 und der sechskantigen Innenwand
26 der Lagerkappe 15 hingewiesen.
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Für das Festspannen bzw. Lösen des Werkzeugschafts in der Spannhülse
20 ist ein Schlüssel 30 vorgesehen, wie er in der Fig. 4 beispielsweise dargestellt
ist. Er besteht aus einem - abgebrochen gezeichnet - sechskantigen Griffteil 31,
der in einen Rundzapfen 32 übergeht und schließlich in dem Sechskantstift 33 endet,
der genau in das Sechskantloch 24 der Spannhülse 20 hineinpaßt. Auf dem Rundzapfen
32 sitzt leicht drehbar, aber betriebsmäßig nicht längsverschiebbar - mit Kraftanwendung
ist sie zwecks Auswechselung herunterziehbareine zylindrische Hülse 34, die in einem
Sechskant 35 endet. Sie könnte natürlich auch durchgehend sechskantig ausgebildet
sein. Dieser Sechskant paßt genau in den Zwischenraum 27 hinein, der durch die sechskantige
Außenwand 19 des rückwärtigen Endes der Welle 10 und durch die sechskantige Innenwand
26 der Lagerkappe 15 gebildet ist. Bei dem Schlüssel steht der Sechskantstift 33
etwas über die Sechskanthülse 35 hinaus, um durch ein Nacheinander des Kuppelns
mit der Spannhülse 20 und mit der Welle 10 das Einsetzen des Schlüssels zu erleichtern.
Es können natürlich auch die Längsabmessungen der zu
kuppelnden
Teile anders gewählt sein, wichtig ist nur, daß sie unterschiedlich sind, damit
nicht das Einkuppeln Sechskantstift/Spannhülse und das Eingreifen des Sechskants
35 in den Zwischenraum 27 gleichzeitig erfolgen. Vorteilhafterweise wird man den
Abstand der Endfläche des Sechskantlochs 24 von der Endfläche des Wellen-Sechskants
19 (Abstand a in Fig. 2) kleiner wählen als den Abstand zwischen den Endflächen
des Sechskantstiftes 33 und der Sechskanthülse 35 (Abstand b in Fig. 4).
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Das Festspannen und Lösen eines Werkzeugschafts in der Spannhülse
20 geht also so vor sich, daß man nach Einschieben des Werkzeugschafts von vorn
in die geöffnete Spannhülse den Schlüssel an der Rückseite des Winkelkopfes einsetzt,
wobei zuerst der Sechskantstift 33 in das Sechskantloch 24 und dann die Sechskanthülse
35 in den Zwischenraum 27 eintritt. Durch die Hülse 35 ist die Antriebswelle 10
mit der Lagerkappe 15 unverdrehbar gekuppelt, so daß nunmehr die Spannhülse 20 unter
Rechtsdrehen des Schlüssels in die Welle 10 eingeschraubt werden kann.
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Eine halbe bis dreiviertel Drehung des Schlüssels genügt, um den Werkzeugschaft
unverrückbar im Winkelkopf festzuspannen. Ebenso einfach ist das Lösen bzw. Auswechseln
des Werkzeugs möglich.