DE2057134B2

DE2057134B2 - Metallische Spannhülse für ein turbinengetriebenes zahnärztliches Handstück

Info

Publication number: DE2057134B2
Application number: DE2057134A
Authority: DE
Inventors: Kenzo Kyoto Sato (Japan)
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1969-12-25
Filing date: 1970-11-20
Publication date: 1975-06-05
Also published as: JPS505512B1; DE2057134C3; US3716247A; DE2057134A1

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Spannhülse für ein turbinengetriebenes zahnärztliches Handstück, mit einem in eine axiale Bohrung des Luftturbinenrolors fest einsetzbaren rohrförmigen Körper und einem in Längsrichtung des rohrförmigen Körpers vorstehenden Klemmabschnitt, der in Richtung auf die Spannhülsenachse gekrümmte Backen aufweist, deren Wand-Stärke in Richtung auf das äußere Backenende abnimmt.

Bei einer bekannten Spannhülse dieser Art (DT-AS 12 48 229) sind der Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers und der Außendurchmesser des in die Spannhülse einführbaren Teils des Werkzeugschaftes derart aufeinander abgestimmt, daß zwischen der Außenfläche des Werkzeugschaftes und der Innenfläche des rohrförmigen Körpers sowie des daran anschließenden Teils des Klemmabschnittes ein freier Ringraum verbleibt. Die Backen haben einen Krümmungsradius, der kleiner als der Krümmungsradius des Werkzeugschaftes ist, um für einen begrenzten Linienkontakt zwischen dem Werkzeugschaft und den Längskanten der Backen zu sorgen. Dadurch soll der entlang den Linienkontaktstellen ausgeübte Druck so hohe Werte erreichen, daß sich die Längskanten der Backen in den Werkzeugschaft eingraben. Die auf diese Weise herbeigeführte Konzentration der Haltekräfte auf sehr kleine Kontaktflächen und die damit verbundenen hohen Anpreßdrücke machen die Werkstoffauswahl besonders kritisch, weil einerseits die Elastizität der Backen gewährleistet sein muß, andererseits aber an den Kontaktstellen keine Dauerverformungen der Hülse eintreten dürfen. Im Werkzeugschaft werden durch das Eingraben der Backenkanten Riefen ausgebildet, die nach mehrmaligem Werkzeugaustausch eine einwandfreie Zentrierung des Werkzeuges in der bei solchen Anordnungen üblichen, in den Turbinenrotor fest eingesetzten Zentrierführung beeinträchtigen, wenn nicht un- ^ft5 möglich machen. Hinzu kommt, daß die Fertigung der bekannten Spannhülse verhältnismäßig kompliziert ist, weil die Backen nicht nur abgeschliffen, sondern auch in einem gesonderten Arbeitsvorgang auf den im Vergleich zum Werkzeugschaft kleineren Krummungsradinc <jf»hrarht werden müssen.

Eine andere bekannte Spannhülse (DT-AS 11 07 372) trägt am vorderen Ende einen nach außen vorstehenden Bund, der mit Gleitsitz am Innenumfang des Turb.-nenrotors anliegt. Achsparallele Schlitze teilen die Spannhülse in vor und hinter dem Bund liegende Bakken. Zur Aufnahme des Werkzeugschaftes we.st die Spannhülse eine zylindrische Innenbohrung auf. Da der Bund dem vorderen Spannhülsenende näher als dem hinteren Ende liegt, gehen unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte die hinteren Backen nach außen, wahrend die vorderen Backen gegen den Werkzeugschaft gepreßt werden. Auch in diesem Falle werden die für die Mitnahme des Werkzeuges sorgenden Anpreßdrucke nur auf einer kleinen, im Bereich des vorderen Backenendes liegenden Fläche übertragen. Die Spannhülse selbst steht mit dem Turbinenrotor im Bereich des radial vorspringenden Teils des Bundes nur m Limenkontakt Es kommt dort zu hohen Pressungen; der Turb.-nenrotor kann leicht beschädigt werden.

E* ist ferner eine Spannhülse bekannt (US-PS 30 74 167^ bei der die Klemmkraft dadurch erzeugt wird daß' die Spannhülse über eine Mutter und einen Gewindeansatz in die Bohrung des Turbinenrotors hineingezogen wird, wobei eine am vorderen Spannhülsenende sitzende Schrägfläche an einer Schrägfläche des Turbinenrotors entlanggleitet. Zum Ein- und Ausspannen des Werkzeuges muß jedesmal in umständlicher Weise unter Zuhilfenahme eines Schraubenschlüssels die Mutter gelöst werden.

Bekannt ist weiterhin eine Spannvorrichtung in Form einer Kombination aus Spannhülse ur.d Zcnirierführung (DT-AS 11 77 280). Diese Spannvorrichtung kann sich nach Herausnahme des Werkzeuges und der dadurch bedingten Entspannung leicht mit Bezug auf den Turbinenrotor verdrehen. Dabei ändert sich die gegenseitige Winkellage von Zentrierführung und Turbinenrotor. Die gerade bei rasch laufenden Turbinenantrieben wichtige Zentrierung kann verlorengehen.

Schließlich sind auch Kunststoffspannhülsen bekannt. Sie haben eine geringe Rückstellkraft. Wenn daher in eine solche Spannhülse ein Werkzeugschaft mit vergleichsweise großem Durchmesser eingeführt wird, kann die Spannhülse aufgeweitet werden. Für andere später eingesetzte Werkzeuge steht dann nur noch eine verringerte Klemmkraft zur Verfügung. Eis besteht die Gefahr, daß das Werkzeug während der Behandlung aus der Spannhülse herausrutscht. Außerdem haben derartige Spannhülsen eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dauerhafte, einfach zu fertigende und einen bequemen Werkzeugwechsel erlaubende Spannhülse zu schaffen, bei der die Anpreßkräfte sowohl zwischen Turbinenrotor und Spannhülse als auch zwischen Spannhülse und Werkzeugschaft großflächig verteilt sind, so daß die auftretenden Drücke vergleichsweise gering gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der rohrförmige Körper und der daran anschließende Teil des Klemmabschnittes einen solchen Durchmesser haben, daß sie mit dem Werkzeugschaft in Reibeingriff kommen und daß nur das äußere Ende der Backen zur Spannhülsenachse hin gebogen ist. Auf Grund der genannten Bemessung des Innendurchmessers des rohrförmigen Körpers und des daran anschlie-

Benden Teils des Klemmabschnittes erfolgt die Kraftübertragung nicht nur zwischen dem Turbinenrotor und dem in die axiale Bohrung desselben eingesetzten rohrförmigen Körper der Spannhülse, sondern auch zwischen der Spannhülse und dem Werkzeugschaft auf einer großen Fläche. Die Anpreßdrücke lassen sich daher vergleichsweise klein halten. Die Probleme hinsichtlich der Auswahl des Spannhülsenwerkstoffes sind erheblich verringert Eine Beschädigung des Werkzeugschaftes ist praktisch ausgeschlossen, da die nach innen gebogenen Backenenden nicht die gesamte Kraftübertragung zu übernehmen brauchen, sondern nur eine Zusatzkraft liefern. Damit sind zugleich Schwierigkeiten bei der Zentrierung des Werkzeugsch iftes in des- Zentrierführung vermieden.

Um die Sicherheit, mit der das Werkzeug gehalten wird, weiter zu erhöhen, können zweckmäßig in die durchgehende axiale Bohrung des Luftturbinenrotors mehrere Spannhülsen in Axialrichtung hintereinander eingesetzt sein.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Schnitt eines Luftturbinenrotors eines zahnärztlichen Handstückes,

F i g. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt einer metallischen Spannhülse nach der Erfindung, und

F i g. 3 eine Vorderansicht der Spannhülse, gesehen von der rechten Seite der F i g. 2 aus.

Der in F i g. 1 veranschaulichte Luftturbinenrotor 1 besitzt mehrere radiale Schaufeln 2. Der Rotor ist in bekannter Weise in dem nicht veranschaulichten Rotorgehäuse eines zahnärztlichen Handstückes mittels herkömmlicher Luftlager abgestützt. Wird ein Druckluftstrahl gegen die Turbinenschaufeln gerichtet, dreht sich der Rotor mit hoher Drehzahl, z. B. 400 000 bis 600 000 Umdrehungen pro Minute.

Der Rotor 1 weist eine durchgehende axiale Bohrung 3 auf. Im einen Ende (dem in F i g. 1 rechten Ende) der Bohrung 3 des Rotors sitzt ein Führungsstück 7, das eine Führungsfläche 4, eine als Anschlag dienende Schulter 5 und eine am einen Ende befindliche Öffnung 6 aufweist. Wenn ein zahnärztliches Werkzeug in die Bohrung 3 des Rotors eingesetzt wird, wird sein Schaft durch zwei in der Bohrung 3 untergebrachte Spannhülsen 11 hindurchgeleitet und von der Führungsfläche 4 geführt, bis der Schaft auf die Schulter 5 trifft. Um das Werkzeug von dem Rotor zu trennen, kann in die öffnung 6 ein Stift eingesetzt werden, mittels dessen das Ende des Werkzeugschaftes aus der Rotorbohrung 3 herausgestoßen wird.

Die beiden metallischen Spannhüisen il weisen einen rohrförmigen Körper 12 und einen damit einteilig verbundenen Klemmabschnitt 13 auf. Die äußere Umfangsfläche des Körpers 12 steht mit der inneren Umfangsfläche der Bohrung 3 in Reibberührung, wodurch die Spannhülse in der Bohrung 3 festgehalten wird. Der Klemmabschnitt 13 ist mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, im wesentlichen axial gerichteten Backen 14 versehen. Die Backen 14 <>o können dadurch erhalten werden, daß mehrere in Umfangsrichtung verteilte Schlitze 15 in einem rohrförmigen Ansatz des Körpers 12 ausgebildet werden. Die äußere Umfangsfläche des Klemmabschnittes 13 hat eine im Längsschnitt parabolische Form, wobei der ^(>5 Außendurchmesser in Richtung auf das äußere Ende abnimmt, so daß jeder der Backen 14 in Richtung auf sein äußeres Ende 16 dünner wird. Der Innendurchmesser des Klemmabschnittes 13 stimmt in der Nähe des Körpers 12 im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Körpers 12 überein, nimmt jedoch in Richtung auf das äußere Ende allmählich ab. Mit anderen Worten, die Innenfläche des äußeren Endes jedes der Bakken 14 ist kreisbogenförrnig in Richtung auf die Achse der Spannhülse gekrümmt.

Eine oder mehrere Spannhülsen der oben beschriebenen Art sitzen axial miteinander ausgerichtet in der axialen Bohrung 3 des Rotors 1. Der Schaft eines nicht veranschaulichten rotierenden zahnärztlichen Werkzeuges, das mit dem Rotor verbunden werden soll, ist in das eine Ende (das in F i g. 1 linke Ende) des Rotors eingesetzt. Wenn der Werkzeugschaft durch die beiden Spannhülsen hindurchgedrückt wird, werden die Bakken 14 radial nach außen geschoben; der Werkzeugschaft tritt dann in das Führungsstück 7 ein, bis er schließlich an der Schulter 5 anstößt. In dieser Lage wird der Schaft des zahnärztlichen Werkzeuges durch den rohrförmigen Körper 12 jeder Spannhülse 11 infolge der Reibung zwischen den miteinander in Berührung kommenden Flächen des rohrförmigen Körpers 12 und des Werkzeugschaftes gehalten. Da die Backen 14 radial nach außen gedrückt werden, pressen sich die Bakken gleichzeitig federnd gegen den Werkzeugschaft an und sorgen damit für eine /.usätzliche Fixierung des Werkzeuges.

Ein Rotor der vorliegend betrachteten Art läuft mit der sehr hohen Drehzahl von 400 000 bis 600 000 Umdrehungen pro Minute um. so daß auf die äußeren freien Enden der Backen 14 eine Zentrifugalkraft erheblicher Größe einwirkt. Da die auf die Backen ausgeübte Zentrifugalkraft der Klemmkraft der Backen entgegengerichtet ist, muß der Zentrifugalkraft entgegengewirkt werden. Aus diesem Grunde sind die Backen 14 so ausgebildet, daß an ihren äußeren Enden eine größere Klemmkraft ausgeübt wird. Ohne besondere Vorkehrungen könnte dies jedoch zu erheblichen Spannungen in den einzelnen Backen führen, die die Dauerfestigkeit des Backenwerkstoffes überschreiten könnten. Dies kann dadurch vermieden werden, daß die Anzahl der Backen erhöht wird, wodurch die Spannung in den einzelnen Backen weil unter den maximalen Dauerbeanspruchungswert abgesenkt wird, dem der Werkstoff der Backen widerstehen kann. Durch die Verwendung von zwei oder mehr Spannhülsen in einem einzigen Rotor werden die in den Backen auftretenden Spannungen weiter herabgesetzt. Mit Hilfe der vorstehend genannten Maßnahmen kann die erforderliche Klemmkraft der Spannhülsen für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden, ohne daß die mechanische Festigkeit der Backen wesentlich vermindert wird.

Andererseits muß aus den oben angegebenen Gründen für eine Verringerung der auf die Backen einwirkenden Zentrifugalkraft gesorgt werden. Für diesen Zweck werden die Backen 14 in Richtung auf ihr äußeres Ende dünner und damit leichter gemacht, was zu einer Absenkung der wirksam werdenden Zentrifugalkraft führt.

Die metallische Spannhülse nach der Erfindung erlaubt es, ein zahnärztliches Werkzeug in einfacher Weise mit dem Rotor zu verbinden oder von diesem zu lösen. Dabei ist kein spezielles Klemmwerkzeug, beispielsweise ein Schraubenschlüssel od. dgl., erforderlich. Die Spannhülse hat eine hohe Abriebfestigkeit. Der Schaft eines zahnärztlichen Werkzeugs kann sicher festgehalten werden, ohne daß die Reibung so stark erhöht werden muß, daß die Gefahr eines Verschram-

mens oder einer sonstigen Beschädigung des Werkzeugschaftes besteht. Die Spannhülse hat eine lange Lebensdauer, insbesondere weil die von der Zentrifugalkraft in den Backen erzeitigten Spannungen kleinstmöglich gehalten sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Metallische Spannhülse für ein turbinengetriebenes zahnärztliches Handstück, mit einem in eine axiale Bohrung des Luftturbinenrotors fest einsetzbaren rohrförmigen Körper und einem in Längsrichtung des rohrförmigen Körpers vorstehenden Klemmabschnitt, der in Richtung auf die Spannhülsenachse gekrümmte Backen aufweist, deren Wand- ίο stärke in Richtung auf das äußere Backenende abnimmt, dadurch gekennzeicl.net, daß der rohrförmige Körper (12) und der daran anschließende Teil des Klemmabschnittes (13) einen solchen Durchmesser haben, daß sie mit dem Werkzeugschaft in Reibeingriff kommen und daß nur das äußere Ende (16) der Backe;, zur Spannhülsenachse hin gebogen ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die durchgehende axiale Bohrung (3) mehrere Spannhülsen (11) in Axialrichtung hintereinander eingesetzt sind.