DE4324493C2 - Spannvorrichtung für ein dentales Winkelstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein dentales Winkelstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 (EP 0421907 A1) und gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4 (EP 0098754 A1).

Derartige Spannvorrichtungen sind in verschiedener Ausbildung bekannt geworden:

Es ist, beispielsweise aus der DE 2 29 05 484 C2 der Anmelderin oder der AT 373 488 B (Kaltenbach & Voigt), bekannt, das Werkzeug mittels einer Spannzange zu halten, die bevorzugt über einen in axialem Abstand vom Werkzeug angeordneten Druckknopf gegen die Kraft einer Feder zu lösen ist. Das spannen erfolgt dabei durch die Feder im Zusammenwirken mit einer konischen Steuerfläche für die Spannzangenaußenseite.

Bei der erstgenannten Druckschrift liegt der Spann­ bereich, axial gesehen, nahe des Werkzeugendes (somit druckknopfseitig), bei der zweitgenannten nahe der Ein­ stecköffnung für das Werkzeug.

Es existieren auch andere kraftschlüssige Fixierun­ gen für Winkelstücke, beispielsweise gemäß der bekanntge­ machten österreichischen Patentanmeldung A 3448/84 (AT 380 779 B) (Kal­ tenbach & Voigt) bei der ein in radialer Richtung elasti­ sches Halteelement (geschlitzte Hülse, deren Innenradius kleiner ist als der Schaftradius) durch aneinander Annähern zweier konischer Steuerflächen seinen Innenra­ dius vergrößert und so das Werkzeug freigibt.

Eine ähnliche Halterung ist aus der EP 0 098 754 A1 bekannt geworden, wobei aber die Änderung des Radius durch nur eine konische Fläche bewirkt wird.

Eine kraftschlüssige Fixierung anderer Bauart ist aus der EP 0 420 169 A1 (Nakanishi) bekannt geworden: Eine in einem Halter sitzende Schraubenfeder ist um einen in axialer Richtung geschlitzten Klemmteil gewickelt und preßt ihn gegen den Werkzeugschaft. Durch Ausüben von axialem Druck auf die Feder vergrößert sich ihr Innenra­ dius und gibt den Schaft frei.

Ein wesentlicher Nachteil all dieser Spannzangen ist der relativ kurze axiale Bereich, in dem der Schaft wirk­ lich geklemmt wird (Klemmbereich), und daß in dem großen axialen Bereich, in dem die Spannzungen nicht am Werk­ zeugschaft anliegen, der Werkzeugschaft in einer Bohrung der Spannhülse geführt wird (Führungslänge) die minde­ stens den Durchmesser aufweisen muß, der dem toleranzbe­ dingten größtmöglichen Durchmesser des Werkzeugschaftes entspricht. Da auch die Bohrung selbst mit einer Toleranz behaftet ist, besteht bei praktischen allen Anwendungs­ fällen ein zwar geringes, bei den hohen auftretenden Drehzahlen aber doch merkliches Spiel, was für das Werk­ zeug und das Handstück schädlich und für den Patienten unangenehm oder gar schmerzhaft ist, da es zum Taumeln des Werkzeuges in seiner Lagerung kommt.

Die Fixierung gemäß der EP 0 420 169 A1 (Nakanishi) hat darüberhinaus den Nachteil, daß beim Klemmen nicht nur - erwünschterweise - der Innenradius der Feder klei­ ner wird, sondern - unerwünschterweise - auch deren Au­ ßenradius, wodurch zwar nicht das Werkzeug in der Klemm­ hülse, aber die Feder samt Werkzeug und Klemmhülse im Halter torkelt, so daß letztlich trotz der relativ großen axialen Länge der Klemmung Werkzeug-Klemmhülse eine Fixierung gegenüber dem Winkelstück wiederum nur an einer axialen Stelle erfolgt.

Es ist somit bei allen Haltern ein entscheidender Nachteil, daß der Unterschied zwischen der Klemmlänge (Länge der Berührung mit den Klemmelementen) und der Füh­ rungslänge (Einstecklänge minus Klemmlänge), der das Tau­ meln ermöglicht, groß ist.

Bei dentalen Handstücken, bei denen die Werkzeugach­ se mit der Hauptachse des Handstückes zusammenfällt, somit die axiale Erstreckung des Werkzeughalters keine Rolle spielt, wurden schon Fixierungen vorgeschlagen, die diese Probleme beseitigen:

So ist aus der AT 300 176 B (Atlas Copco) ein Hand­ stück bekannt geworden, das eine Doppelspannzange auf­ weist, die den Werkzeugschaft an zwei axialen, Abstand voneinander aufweisenden Stellen klemmt. Naturgemäß ist durch die koaxiale Anordnung von Antriebsachse und Werk­ zeugachse die Betätigung dieser Spannzange nur über kom­ plizierte Drehmechanismen möglich.

Einen noch wesentlich komplizierteren Mechanismus zeigt die DD 1 18 800 (Pille), da das Lösen/Klemmen der Doppelspannzange mittels eines mitrotierenden Kipphebels im Inneren des Handstückes erfolgt, was höhere Drehzahlen ausschließt.

Auch aus der US 3 631 597 (Star Dental) ist eine Doppelspannzange bekannt, bei der jedoch nur ein Ende zum Klemmen des Werkzeugschaftes herangezogen wird, während das andere zum axialen Fixieren der Spannzange verwendet wird.

Aus der EP 0 421 907 A1 (Micro Mega) ist es bekannt, eine echte Doppelspannzange zu verwenden. Echt deshalb, weil sie unter der Kraft einer (axialen Druck-) Feder (und nicht durch Eigenelastizität) spannt und beim über­ winden der Federkraft den Werkzeugschaft freigibt. Auf diese Weise erreicht man, daß der Werkzeugschaft an zwei, axialen Abstand voneinander aufweisenden Stellen geklemmt wird. Nachteilig ist, daß durch die Ausbildung der Spannzange als Zylinderhülse mit zwei aufgesetzten, sich in axialer Richtung verjüngenden Hohlkegelstümpfen zwar die Verwendung einfacher, üblicher konischer Gegenstücke möglich ist, daß aber ein Hebelmechanismus zur Bewegungsumkehr für den Druckknopf vorgesehen sein muß. Auch neigt die naturgemäß biegeweiche, druckbelastete Spannzange bei hohen Drehzahlen zum Ausknicken, so daß sie entlang ihres gesamten Außenbereiches möglichst genau geführt werden muß.

Die Erfindung hat das Ziel, die genannten Unzuläng­ lichkeiten bei Winkelstücken mit an zwei axialen Abstand aufweisenden Klemmstellen und Druckknopfbetätigung zu vermeiden und eine Fixierung zu schaffen, bei der die genannten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 bzw. 4 gelöst.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß Klemm­ elemente an zwei, axial festen Abstand voneinander auf­ weisenden Stellen vorgesehen sind und daß das Betäti­ gungsorgan auf beide Gruppen von Klemmelementen so wirkt, daß es sie voneinander axial zu entfernen sucht, wobei jeder Gruppe von Klemmelementen eine konische Steuerflä­ che zugeordnet ist, von denen zumindest eine durch das Betätigungsorgan axial verschiebbar ist.

Durch diese Naßnahme erreicht man, daß das Werkzeug an zwei axial Abstand voneinander aufweisenden Stellen gespannt wird, was dessen Sitz wesentlich verbessert und daß durch die Zugbelastung zwischen den beiden Klemmstel­ len ein einfacher Betätigungsmechanismus verwendet werden kann und ein verbessertes dynamisches Verhalten erreicht wird.

Bei Verwendung einer Doppelspannzange sind die Klemmelemente die federnden Zungen der Doppelspannzange, diese wird auf günstige Weise im Betrieb axial auf Zug beansprucht. Der Druckknopf kann ohne komplizierten Umkehrmechanismus ausgebildet sein und direkt auf das ihm zugekehrte Ende der Feder wirken. Die beiden Enden der Doppelspannzange sind jeweils mit einem in einem hinter­ schnittenen Ring gehaltenen Konus versehen, deren Spitzen zueinander gerichtet sind.

Bei Verwendung von zwei axialen Abstand aufweisenden Gruppen radial beweglicher Klemmelemente sitzen diese in einer gemeinsamen Hülse, die konische Steuerfläche der druckknopfseitigen Gruppe wird durch die Feder zum Druckknopf hin gezogen und die Zugkraft über die Hülse auf die werkzeugseitige Gruppe übertragen, die sich an einer axial festen konischen Steuerfläche ab­ stützt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Klemmelemente Zungen einer Spannzange sind, die an ihren beiden Enden axiale Schlitze aufweist, somit an beiden Enden als Spannzange ausgebildet ist, daß weiters ihr Außenmantel zur Ausbildung der konischen Flächen an beiden Enden hinterschnitten ist, so daß sie bei Zugbean­ spruchung klemmt, wobei die werkzeugseitige Hinterschnei­ dung in einem axial festen, aber mit dem Werkzeug mitro­ tierendem kegeligen Sitz eingesetzt ist und die druck­ knopfseitige Hinterschneidung in einem kegeligen Sitz des Betätigungsorgans, das unter der Wirkung einer Spannfeder steht und vom Druckknopf gegen die Kraft dieser Spannfe­ der in Richtung auf den axial festen Sitz verschiebbar ist.

Durch die freie Verschiebarkeit der Spannhülse zwischen den beiden kegeligen Sitzen ist eine Berücksich­ tigung eventueller Durchmesseränderungen über die Werk­ zeugschaftlänge nicht notwendig, da sich die Spannzange automatisch darauf einstellt.

Durch die fliegende Anordnung der Spannzange zwi­ schen den beiden kegeligen Sitzen ist es möglich, die Haltekraft des Werkzeuges bei gleicher Kraft und Kennli­ nie der Spannzangenfeder annähernd zu verdoppeln.

Durch die neuartige Ausbildung als bei Zug fixieren­ de, ohne Druck freigebende Spannzange ist es möglich, die Wandstärke der Spannzangenhülse wesentlich zu reduzieren.

Als weiteren Vorteil bringt diese Anordnung mit sich, daß die Länge der genau herzustellenden Bohrung der Werkzeugaufnahme wesentlich reduziert oder überhaupt mit einem für die Fertigungskosten günstigen geringen Übermaß hergestellt werden kann.

Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine dentale Werkzeugaufnahme, die mit der erfindungsgemäßen Spannzange versehen ist.

Ein dentaler Werkzeughalter 1 ist mit einer Aufnahme 2 für ein nur strichliert angedeutetes Werkzeug 3 verse­ hen. Die Werkzeugaufnahme ist in Kugellagern 4 gelagert und weist eine Antriebshülse 5 auf, deren Zähne 6 mit einem nicht dargestellten Antrieb auf der Handstückseite 7 des Kopfes in Eingriff zu bringen sind.

Im Inneren der Antriebshülse 5 befindet sich am werkzeugseitigen Ende ein mit der Antriebshülse 5 mitro­ tierender Haltering 8, der auf seiner dem Kopf 1 zuge­ wandten Seite eine kegelige Hinterschneidung 9 aufweist. In diese Hinterschneidung 9 greift die erfindungsgemäß ausgebildete Spannzange 10 mit ihrem werkzeugseitigen Ende ein.

Auf der Oberseite des Kopfes 1 ist ein an sich bekannter Druckknopf 11 untergebracht, der unter der Kraft einer Knopffeder 12 steht und dadurch Abstand von einem Betätigungsorgan 13 aufweist, das unter der Wirkung einer Spannzangenfeder 14 steht und mit der Antriebshülse 5 mitrotiert.

Das Betätigungsorgan 13 ist mit einer Hülse 15 ver­ bunden oder einstückig mit ihr ausgeführt, so daß die Hülse 15 unter der Wirkung der Spannzangenfeder 14 zum Druckknopf 11 hin gedrängt wird und dabei mittels einer kegeligen Hinterschneidung 16, die der Hinterschneidung 9 gleicht, aber gegensinnig angeordnet ist, das druckknopf­ seitige Ende der Spannzange 10 erfaßt und ebenfalls zum Druckknopf 11 hin zu bewegen sucht.

Das druckknopfseitige Ende der Spannzange 11 ist nun analog zum werkzeugseitigen Ende ausgestaltet, d. h., daß Schlitze 17 vorgesehen sind, die eine federnde Deforma­ tion der Spannzange derart erlauben, daß die Abstände zwischen radial gegenüberliegenden Spannzangenenden klei­ ner werden. Es sind dabei die Schlitze 17 für das druck­ knopfseitige Ende versetzt, bevorzugt symmetrisch versetzt, zu den Schlitzen 17′ des werkzeugseitigen Spannzangenendes angeordnet, so daß die Spannzange in ihrer Gesamtheit aus axialen Teilen 18 besteht, die abwechselnd an ihren druckknopfseitigen Enden bzw. an ihren werkzeugseitigen Enden miteinander verbunden sind, so daß eine entlang eines Zylindermantels in sich geschlossene Zick-Zack-Struktur gebildet wird.

Da die Kraft der Spannzangenfeder 14 über die Hülse 15 und den kegeligen Sitz 16 auf den Spannzange 10 weiter über den kegeligen Sitz 9 auf den axial festen Ring 8 übertragen wird, ist die Spannkraft nach erfolgtem Anlie­ gen am Werkzeugschaft somit im stationären und im Betriebszustand gleich groß wie bei bisherigen Spannzan­ gen, die statt des kegeligen Sitzes 16 entweder einen einstückigen Übergang zur Hülse 15 aufweisen oder durch einen Bund od. dgl. fest mit der Hülse 15 verbunden sind.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel beschränkt. So ist es möglich, die Spann­ zange länger oder auch kürzer auszubilden, wobei es vor­ teilhaft ist, einen derartigen axialen Abstand zwischen den beiden spannenden Enden der Spannzange vorzusehen, daß auch größere Momente ohne Auftreten großer einzelner Seitenkräfte aufgenommen werden können. Auch ist es mög­ lich, die Anzahl der axialen Stege 18 der Spannzange in gewissen Grenzen, die durch die Größe und Aufgabe der Spannzange bestimmt sind, frei zu wählen. Unter Umständen ist es auch möglich, die Spannzange axial geteilt auszu­ führen, doch ändert dies nichts an der erfindungsgemäßen Grundidee, zwei spannende Spannzangenenden koaxial aber gegeneinander gerichtet, mit invariantem Abstand zueinan­ der und von der Kraft einer einzigen Feder beaufschlagt, vorzusehen.

Auch ist es möglich, die Spannzange weiter zu ver­ längern und die Spannfeder zwischen den die Spannzangen­ enden ergreifenden, die konischen Steuerflächen tragenden Ringe und radial außerhalb der Spannzangenhülse anzuord­ nen. Der Betätigungsmechanismus wirkt dann direkt auf einen der Ringe und komprimiert die Spannfeder durch ihn.

Claims (4)

1. Spannvorrichtung, um mittels einer Spannzange mit einer, an ihren beiden Enden axial geschlitzten, Spannzangen­ hülse ein Dentalwerkzeug zu halten, wobei die Spannzange mittels eines Druckknopfs gegen die Kraft einer Spannfeder zu lösen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel der Spannzange (2) an beiden Enden im Bereich der axialen Einschnitte (17, 17′) konisch hinterschnitten ist, wobei eine Hinterschneidung (17′) in einen axial festen, aber mit dem Werkzeug (3) rotie­ renden kegeligen Sitz (9) eingesetzt ist und die andere koni­ sche Hinterschneidung in einen kegeligen Sitz (16) eines Be­ tätigungsorgans (15) eingesetzt ist, das unter der Wirkung der Spannfeder (14) steht und mittels des Druckknopfes (11) gegen die Kraft der Spannfeder zum handstückfesten Sitz hin axial verschiebbar ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (17, 17′) in Umfangs­ richtung versetzt zueinander angeordnet sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom druckknopfseitigen Spann­ zangenende ausgehenden Schlitze (17) und die vom werkzeug­ seitigen Spannzangenende ausgehenden Schlitze (17′) einander in axialer Richtung überlappen.

4. Spannvorrichtung, um mittels radial verschieblicher, durch die Kraft einer Feder an den Schaft eines Werkzeugs an­ drückbarer, radial beweglicher Klemmelemente ein dentales Werkzeug in einem Winkelstück zu halten und mittels eines Druckknopfes zu lösen, wobei den Klemmelementen eine konische Steuerfläche zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente in zwei, axial festen Abstand voneinander und jeweils eine Steuerfläche auf­ weisenden Gruppen angeordnet sind, daß die Klemmelemente axial fest in einer gemeinsamen Hülse sitzen, wobei die konische Steuerfläche der druckknopfseitigen Gruppe durch die Feder zum Druckknopf hin gezogen wird und die Zugkraft über die Hülse auf die werkzeugseitige Gruppe übertragen wird, die sich an einer axial festen konischen Steuerfläche abstützt.