DE19527355A1 - Spannvorrichtung für ein dentales Werkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein den­ tales 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 einer­ seits das Werkzeug sicher und fest halten, aber anderer­ seits 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 Spann­ vorrichtung 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 des­ selben,
• 2. Federhülsen, die entlang einer Erzeugenden eines zylin­ derförmigen Halteteils durchtrennt sind und deren Enden konisch ausgebildet sind, so daß 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 insbe­ sonders 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 äuße­ ren Mantelfläche der klemmenden Zungen haben.

Dies bedeutet aber, daß beim Betrieb des dentalen Instru­ mentes 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, so daß die Lagerung und Füh­ rung des Werkzeuges schon aufgrund der kurzen axialen Erstreckung des Führungsbereiches nicht voll zufrieden­ stellend 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 auftre­ tenden 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 Spann­ hülse auf der Seite, auf der das Betätigungsorgan für die federnden Zungen vorgesehen ist, größer als es dem Außen­ durchmesser der zu verwendenden Werkzeuge entspricht, aus­ zubilden und als Betätigungsorgan für die federnden Zungen einen im wesentlichen rohrförmigen Teil zu verwenden, des­ sen Außendurchmesser der lichten Weite der Spannhülse ent­ spricht 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 Werkzeugschaf­ tes zu verwenden. Die mechanischen und dynamischen Auswir­ kungen sind dem Fachmann unmittelbar einsichtig und bedür­ fen an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung.

Die Erfindung im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 den Kopfteil eines Winkelstückes mit erfindungsge­ mäßer Spannvorrichtung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Spannhülse samt Betätigungs­ teil 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 eingesetz­ tem Betätigungsteil und

Fig. 5 zeigt zur Veranschaulichung einen Schnitt ähnlich der Fig. 3 in wahrer Größe.

In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Bezeich­ nungen "oben" bzw. "unten" so verwendet, wie es der Hand­ habung des dentalen Instrumentes in der in Fig. 1 darge­ stellten Lage entspricht. Es ist somit das freie Ende des (nicht dargestellten) Werkzeuges "unten" und der Druck­ knopf des Instrumentes "oben".

Alle Spannvorrichtungen dentaler Handwerkzeuge sind derzeit in Wälzlagern gelagert. Diese sind in der Zeichnung in Fig. 1 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 Er­ findung 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 andererseits eine Verbilligung, da die Zwischenhülse sowohl auf ihrer Innen- als auch auf ihrer Außenseite mit sehr geringen Toleranzen gearbei­ tet sein muß.

In Fig. 1 ist der Kopf eines zahnärztlichen Instrumentes dargestellt, der über eine erfindungsgemäße Spannvorrich­ tung mit einer Achse 17 verfügt. Diese Spannvorrichtung besteht aus einer Spannhülse l, die im wesentlichen drei axial aneinander anschließende Bereiche aufweist, wie ins­ besonders aus Fig. 3 ersichtlich ist: Einen unteren Füh­ rungsabschnitt 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 Genauig­ keit führt.

Im Spannabschnitt 3 sind, ausgehend von der äußeren Man­ telfläche 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 achsparallell 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 wer­ den federnde Zungen 9 gebildet, die mit dem unteren Füh­ rungsabschnitt 2 entlang eines Umfangsbereiches verbunden sind, durch den radialen Abschnitt 7 der Schlitze aber vom oberen Führungsabschnitt 4 getrennt sind, so daß es möglich ist, sie nach der Ausbildung der Schlitze mit ihrem freien, dem oberen Führungsabschnitt 4 zugekehrtem Ende radial nach innen zu biegen und ihnen so ihre Klemmeigen­ schaft für den einzusteckenden Werkzeugschaft zu verlei­ hen.

Anders verhält es sich mit den zwischen den federnden Zun­ gen 9 verbleibenden Stegen 10, die sowohl über einen Bereich des Hülsenumfanges mit dem unteren Führungsab­ schnitt 2 verbunden sind, als auch über einen im wesentli­ chen analogen Bereich mit dem oberen Fürungsabschnitt 4. Durch diese Stege 10 wird die Einstückigkeit der Spann­ hülse 1 sichergestellt.

Da andererseits, wie insbesonders aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, die lichte Weite des oberen Führungsabschnit­ tes 4 größer ist als die lichte Weite des unteren Füh­ rungsabschnittes 2, ist es möglich, ein Betätigungsorgan 11 in den oberen Führungsabschnitt 4 zügig einzuschieben, wobei das Betätigungsorgan 11 einen Innendurchmesser auf­ weist, der dem Innendurchmesser des unteren Führungsab­ schnittes 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 schie­ ben, wo der Werkzeugschaft durch das Betätigungsorgan geführt wird.

Wie insbesonders aus Fig. 1 und 4 ersichtlich, sind die federnden Zungen 9 an ihrem freien Ende mit einem Innenko­ nus 12 versehen, der mit einem Außenkonus 13 des Betäti­ gungsorgans 11 zusammenwirkt, wenn das Betätigungsorgan 11 axial nach unten verschoben wird, so daß 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 Öffnung 15 der Spannhülse 1 und durch ein axial orientiertes Langloch 16 des Betäti­ gungsorgans 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 obe­ ren Ende des Spannabschnitts 3 bis zum Anschlag am Siche­ rungsstift 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 herge­ stellt, 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 Überle­ gungen 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 sorgfältig­ ster 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 Instru­ ment befindlichen Handhabe zu verbinden, wie dies bei vor­ bekannten 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 die­ nen.

Bemerkt werden muß zur Fig. 1 noch, daß die dargestellte Situation, in der die obere Stirnfläche des Betätigungsor­ gans 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 zu­ stande, worauf in der Folge das Betätigungsorgan nach unten verschoben wird, wobei das Langloch 16 als Begren­ zung 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 Reduk­ tion der Abmessungen der gesamten Spannvorrichtung und somit auch des Kopfes des dentalen Instruments.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellt 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 vorgese­ hen sein und es kann das Betätigungsorgans anders aufge­ baut 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 Werk­ zeuges 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 bei­ den 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 Außendurch­ messer der lichten Weite der Spannhülse (1) entspricht und dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der zu ver­ wendenden Werkzeuge entspricht.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, 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) ausge­ hend, einen ersten, im wesentlichen radial verlaufenden Abschnitt (7) und, daran anschließend, einen im wesentli­ chen zur Achse (17) der Spannhülse (1) parallel verlaufen­ den 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 ver­ bunden sind.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sicherungsstift (14) im Betätigungsorgan (11) in einem axial verlaufenden Langloch geführt ist.

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

6. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, 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 ange­ ordnet ist.

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