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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Expansionsschraube für
orthodontische Zwecke und die auf diese Weise hergestellte orthodontische
Schraube.
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Beispiele
von orthodontischen Spreizvorrichtungen sind in den Druckschriften
FR 1382455 und
US 4482318 beschrieben.
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In
den 1 und 2 der beigefügten Zeichnung ist ein Beispiel
einer Expansionsschraube für
orthodontische Zwecke mit bekannter Form von dargestellt. Die Schraube
umfasst im Wesentlichen eine Lagerstruktur mit zwei Hauptkörpern 1, 2,
die mit Armen 8 versehen sind, die mit orthodontischen
Bändern
(oder anderen Komponenten verschiedener Ausbildung und/oder Funktion)
verbunden werden können,
um eine orthodontische Vorrichtung zu erzielen, die verwendet wird,
um den Gaumen dadurch zu erweitern, dass die beiden Körper 1, 2 in
geeigneter Weise auseinander geschoben werden. Die Körper 1, 2 besitzen
eine zentrale Bohrung 30 mit einem linksgängigen Innengewinde
auf der einen und einem rechtsgängigen
Innengewinde auf der gegenüberliegenden
Seite. Die beiden Körper
sind aufeinander zu weisend angeordnet und miteinander durch eine
Doppelschraube 3 verbunden, welche einen zentralen Teil 6 mit
einer Vielzahl von Betätigungsbohrungen 7 aufweist
und die dazu dient, in einer Zwischenstellung zwischen den beiden
Körpern 1, 2 angeordnet
zu werden.
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Die
Einstellung des Arbeitszustandes der Vorrichtung während der
orthodontischen Behandlung wird mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges durchgeführt, das
in die Bohrungen 7 des zentralen Teils eingeführt wird.
Bei der Schraube 3 handelt es sich um eine Doppelschraube,
d.h. sie besitzt zwei Gewindespindeln, die sich bezüglich des
zentralen Teils 6 auf gegenüberliegenden Seiten erstrecken, wobei
jede Spindel für
einen Eingriff in die zentrale Gewindebohrung eines der beiden Körper 1, 2 vorgesehen
ist, so dass sich diese in Abhängigkeit
von der Drehrichtung, in welche der zentrale Teil 6 während der
Einstellung angetrieben wird, voneinander weg oder aufeinander zu
bewegen. Darüber
hinaus besitzen die Hauptkörper 1, 2 zusätzlich zu
der mit einem Gewinde versehenen Zentralbohrung zwei weitere Bohrungen 5,
die sich parallel zur zentralen Bohrung und bezüglich ihrer Achse auf gegenüberliegenden Seiten
erstrecken. Die zusätzlichen
Bohrungen 5, die kein Gewinde besitzen, weisen zwei zylindrische Führungsstifte 4 auf,
die sich durch sie hindurch erstrecken.
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Bei
der Verwendung von Expansionsschrauben des so genannten „freien" Typs, die nicht
in das Kunstharz einer Gaumenplatte eingebettet sind, ist zwischen
den Stiften 4 und den Bohrungen 5 ein Spiel vorhanden,
das für
das Gleiten der Stifte erforderlich ist und sich aus den Arbeitstoleranzen
ergibt. Um die negativen Wirkungen eines solchen Spiels zu begrenzen,
erfolgt die Kopplung zwischen der zentralen Schraube 3 und
den Gewindebohrungen 30, die zu ihr passen, durch Reibung.
In der Praxis werden so ge nannte „thread-braking" Chemikalien verwendet,
um eine Reibung zwischen den Gewindespindeln der zentralen Schraube
und den zu ihnen passenden Gewinden zu erzeugen. Auf diese Weise wird
unerwünschten
Drehbewegungen der zentralen Schraube entgegengewirkt, die den Erfolg
der orthodontischen Behandlung gefährden könnten.
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Ein
Nachteil dieses Herstellungsverfahrens beruht auf der Tatsache,
dass eine derart behandelte Schraube im Nachhinein keinen thermischen
oder chemischen Behandlungen (wie z.B. zum Reinigen oder Schweißen der
Bänder)
unterzogen werden kann, die zur Zerstörung der verwendeten Substanzen
mit einer hieraus folgenden Zerstörung der von ihnen ausgeübten Bremsfunktion
führen
könnten. Darüber hinaus
kann es zu einer Verätzung
der die Gewinde hemmenden Chemikalien durch im Mundhohlraum vorhandene
Substanzen und damit zu ihrer Auflösung kommen.
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Ein
weiterer Nachteil der Expansionsschrauben gemäß dem Stand der Technik ergibt
sich aus dem maximalen Ausmaß der
Expansion, das nicht über
die physikalischen Grenzen der Länge
der Führungsstifte
hinausgehen kann. Darüber
hinaus kann die Vorrichtung dann, wenn sie in ihre maximale Expansionskonfiguration
gebracht wird, in gewissem Grad instabil werden, da die Stifte 4 dann
nahezu vollständig
aus den entsprechenden Bohrungen 5 heraus gezogen sind
(siehe 2).
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Ein
weiteres (bekanntes) Verfahren sieht die Verformung des Gewindes
der Mutternschraube vor, welche zu den Gewindespindeln der zentralen Schraube
gehört.
In der Praxis ist es jedoch unmöglich,
diese Verformung immer sicherzustellen, so dass in manchen Fällen in
dem System nach einer kurzen Verwendungsdauer ein Blockiereffekt
auftreten kann oder dass in anderen Fällen die Reibung in Bezug auf
die Arbeitstoleranzen der zueinander passenden Elemente nicht mehr
ausreichend sein kann.
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Hauptziel
der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.
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Dieses
Ergebnis wird gemäß der Erfindung dadurch
erreicht, dass ein Arbeitsverfahren und eine orthodontische Expansionsschraube
geschaffen werden, welche die in den unabhängigen Ansprüchen niedergelegten
Merkmale aufweisen. Weitere Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
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Die
Vorteile, die sich aus der vorliegenden Erfindung ergeben, liegen
im Wesentlichen in der Tatsache, dass es möglich ist, eine optimale Stabilität und Steifigkeit
der im Betrieb befindlichen Expansionsschraube zu erzielen, dass
eine relativ große
Expansion in Bezug auf die Gesamtabmessungen der Schraube erzielt
werden kann, dass die Schraube trotz ihrer begrenzten Abmessungen
und unabhängig
von dem erzielten Expansionsausmaß sicher festgehalten werden
kann (d.h., dass bei gleicher Expansion eine kleinere Baugröße der Führungen
und eine größere Passoberfläche im Vergleich
zu den bekannten Lösungen
erzielt wird), dass die erfindungsgemäße Schraube physikalischen
und chemischen Behandlungen für
eine Sterilisation oder andere Zwecke unterzogen werden kann und
dabei ihre Eigenschaften selbst nach einer langen Nutzungsdauer
beibehält.
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Diese
und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich für
den Fachmann aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der
beigefügten
Zeichnung, in der praktische Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt sind, die jedoch nicht einschränkend zu verstehen sind; in
der Zeichnung zeigen:
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1 und 2 schematische
Querschnittsansichten mit weggelassenen Teilen einer Ausführungsform
einer orthodontischen Expansionsschraube, wie sie aus dem Stand
der Technik bekannt ist, in einer minimalen bzw. einer maximalen
Expansions-Konfiguration;
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3 eine
Draufsicht mit weggelassenen Teilen und im Querschnitt eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung in einem Zahnbogen;
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4 und 5 schematische
Draufsichten im Horizontal-Schnitt mit weggelassenen Teilen einer Ausführungsform
der orthodontischen Expansionsschraube gemäß der vorliegenden Erfindung
in einer minimalen bzw. einer maximalen Expansions-Konfiguration;
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6A, 6B, 6C jeweils
eine Draufsicht mit weg geschnittenen Teilen, eine rechte Seitenansicht
und eine linke Seitenansicht bezüglich
eines Schrittes einer möglichen
Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung;
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7A, 7B, 7C jeweils
eine Draufsicht mit weggelassenen Teilen, eine rechte Seitenansicht
und eine linke Seitenansicht bezüglich
eines Schrittes, der dem aus den 6A–6C folgt;
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8A, 8B, 8C jeweils
eine Draufsicht mit weggelassenen Teilen, eine rechte Seitenansicht
und eine linke Seitenansicht bezüglich
eines Schrittes, der dem aus den 7A–7C folgt;
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8D eine
Draufsicht auf einen Horizontalschnitt der Ausführungsform aus 8A;
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8E ein
vergrößertes Detail
des in 8D durch eine gestrichelte Linie
umschlossenen Bereichs;
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9A, 9B, 9C jeweils
eine Draufsicht mit weggelassenen Teilen, eine rechte Seitenansicht
und eine linke Seitenansicht bezüglich
eines Schrittes, der auf den aus den 8A–8C folgt;
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10A, 10B, 10C jeweils eine Draufsicht mit weggelassenen
Teilen, eine rechte Seitenansicht und eine linke Seitenansicht,
die sich auf einen Schritt einer weiteren möglichen Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
beziehen;
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11A, 11B, 11C zeigen jeweils eine Draufsicht mit weggelassenen
Teilen, eine rechte Seitenansicht und eine linke Seitenansicht bezüglich eines
Schrittes, der auf den aus den 10A–10C folgt;
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12A, 12B, 12C zeigen jeweils eine Draufsicht mit weggelassenen
Teilen, eine rechte Seitenansicht und eine linke Seitenansicht bezüglich eines
Schrittes, der auf den aus den 11A–11C folgt;
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13A, 13B, 13C jeweils eine Draufsicht mit weggelassenen
Teilen, eine rechte Seitenansicht und eine linke Seitenansicht bezüglich eines
Schrittes, der auf den aus den 12A–12C folgt;
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14 und 15 schematische
Draufsichten im Horizontalschnitt mit weggelassenen Teilen einer
weiteren Ausführungsform
der orthodontischen Expansionsschraube gemäß der vorliegenden Erfindung
jeweils in einem minimalen und einem maximalen Expansions-Zustand;
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16 ein
vergrößertes Detail
aus dem durch eine gestrichelte Linie in 15 umschlossenen
Bereich und
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17 eine
Draufsicht im Schnitt mit weggelassenen Teilen einer Ausführungsform
der Schraube gemäß den 14–16.
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Gemäß den Fig.
der beigefügten
Zeichnung, die der Deutlichkeit halber nicht alle in gleichem Maßstab ausgeführt sind,
kann das in Rede stehende Verfahren zur Herstellung einer orthodontischen
Expansionsschraube durchgeführt
werden, die zwei Hauptkörper 1, 2 mit
einer zentralen Gewindebohrung 30 und zwei Seitenbohrungen 5, 50 aufweist. Die
Gewindebohrungen 30 können
eine Doppelschraube 3 aufnehmen, während die Seitenbohrungen 5 vorgesehen
sind, um zwei zylindrische Führungsstifte 4 aufzunehmen.
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Die
beigefügten
Fig. zeigen zwei mögliche Ausführungsformen
des vorliegenden Verfahrens in den 3–9C bzw. 10A–13C. In der folgenden Beschreibung wird zwar direkt
auf die 3–13C Bezug
genommen, doch sei darauf hingewiesen, dass ein ähnliches Verfahren es möglich macht,
auch die anderen Ausführungsformen
der Schraube 100' herzustellen,
wie sie in den 14–17 dargestellt
sind und die nur zwei Bohrungen 5, 50 besitzen.
Gemäß den Fig.
der beigefügten
Zeichnung, welche nicht einschränkend
zu verstehende Ausführungsbeispiele
wiedergeben, umfasst das Verfahren die im Folgenden erläuterten Arbeitsschritte.
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Die
beiden Hauptkörper 1, 2 werden
dadurch hergestellt, dass in jedem von Ihnen die mit einem Gewinde
versehene Zentralbohrung 30 und zwei zur Zentralbohrung
parallele Seitenbohrungen so ausgebildet werden, dass die Gesamtheit
der beiden Körper
zwei zentrale mit einem Gewinde versehene Bohrungen 30,
die zur zentralen Schraube 3 passen sollen, und vier Seitenbohrungen 5, 50 umfasst.
In den Beispielen besitzt jeder der beiden Körper 1, 2 zwei Arme 8 die
entweder mit orthodontischen Bändern 80 oder
mit anderen geeigneten Einrichtungen zum Fixieren und/oder Verbinden
der Zähne
eines Dentalbogens verbunden sind.
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Im
Fall der in den 14–17 dargestellten
Schraube 100' wird
an den Körpern 1, 2 nur
eine nicht mit einem Gewinde versehene Bohrung ausgebildet; insbesondere
eine einen einzigen Durchmesser besitzende Bohrung 5 am
Körper 1 und
eine einen sich verändernden
Durchmesser besitzende Bohrung 50 am Körper 2. Darüber hinaus
ist für
jeden der Körper 1, 2 nur
ein Arm 8 vorgesehen.
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Insbesondere
die zentrale Bohrung 30 wird auf die gleiche Weise hergestellt,
wie dies auch beim Stand der Technik vorgesehen ist, insbesondere
insoweit als ihr die Doppelschraube 3 zugeordnet wird. Bei
dem Beispiel der 3–9C werden
zwei unterschiedlich geformte Seitenbohrungen 5, 50 für jeden
der Körper 1, 2 ausgebildet:
eine der Bohrungen 5, beispielsweise die im oberen Teil
des Körpers 1 angeordnete,
wie auch die im unteren Teil des Körpers 2 angeordnete,
besitzt jeweils einen konstanten Durchmesser D5; die andere Bohrung 50 eines
jeden Körpers
besitzt im Bereich eines ersten Abschnittes 54, der sich über eine
vorgegebene Länge
erstreckt, einen konstanten Durchmesser D5, den gleich dem Durchmesser
D5 der ersten Bohrung 5 ist, während sie im Bereich eines
anderen Abschnittes 55, d.h. in einem Bereich, der bei
der Außenwand 10, 20 des Körpers 1, 2 liegt,
einen kleineren Durchmesser D55 aufweist.
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Im
Beispiel der 10A–13C weist stattdessen
der Körper 1 die
beiden Bohrungen 50 mit variierendem Durchmesser auf, während der
Körper 2 die
beiden Bohrungen 5 mit konstantem Durchmesser besitzt.
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Bei
dem Beispiel der 14–17 in
denen die Schraube 100' im
zusammengebauten Zustand wiedergegeben ist, besitzt der Körper 1 eine Bohrung 5 mit
konstantem Durchmesser, während der
Körper 2 eine
Bohrung 50 mit variierendem Durchmesser besitzt.
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Dadurch,
dass die Doppelschraube 3 in der erforderlichen Weise in
die entsprechenden, in den beiden Körpern 1, 2 ausgebildeten
Gewindebohrungen 30 eingeschraubt ist, und somit diese
miteinander verbindet, sind die beiden Körper 1, 2 so
einander gegenüber
angeordnet, dass die einen konstanten Durchmesser aufweisende Seitenbohrung 5 des
einen Körpers
mit einer einen variierenden Durchmesser aufweisenden Bohrung 50 des
anderen Körpers ausgerichtet
ist. Dann werden zwei zylindrische, hohle Führungen 9 verwendet,
die längs
ihrer Längserstreckung
einen konstanten Innendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen
dem kleineren Durchmesser D55 entspricht, während sie im Bereich eines ersten
oder voraus laufenden Endes 91 zumindest im Inneren einen
verminderten Durchmesser besitzen. Jede der zylindrischen hohlen
Führungen 9 wird
auf der Seite ihres voraus laufenden Endes 91 in die einen
konstanten Durchmesser aufweisende Bohrung 5 des einen
Körpers 1, 2 und
dann in die Bohrung 50 des anderen Körpers eingeführt. Offensichtlich
ist der Außendurchmesser
der Führungen 9 derart,
dass ihre Einführung
in die Bohrungen 5, 50 möglich ist. In der Praxis erstreckt
sich jede Führung 9 durch
den Körper,
der eine Bohrung 5 mit konstantem Durchmesser aufweist,
um in die gegenüberliegende
Bohrung 50 einzutreten, die in dem anderen Körper aus gebildet
ist. Dieser Schritt ist in den 6A–6C für das erste
Ausführungsbeispiel
und in den 10A–10C für das zweite
Ausführungsbeispiel
dargestellt, wobei der Pfeil F die Einführrichtung der Führungen 9 angibt.
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Danach
wird jede zylindrische Führung 9 an einem
der beiden Körper 1, 2 im
Bereich der gegenüberliegenden
oder nachlaufenden Seite 90 befestigt. Die Befestigung
kann mit Hilfe eines Lasers erfolgen, wie man am besten den 7B, 7C und 11C entnimmt, in denen die Laser-Schweißpunkte
mit dem Bezugszeichen 59 bezeichnet sind. Die Befestigung
der hohlen Führungen 9 an
den Körpern 1, 2 erfolgt
im Bereich ihrer nachlaufenden Enden 90, wobei diese Enden
im Wesentlichen mit der Außenwand 10, 20 des
Körpers
fluchten, an welchem die Führung
befestigt ist.
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Danach
wird ein zylindrischer Stift 4 in jede zylindrische hohle
Führung 9 durch
das entsprechende nachlaufende Ende 90 eingeführt, wie
dies in den 8A und 12A durch
die Pfeile G angezeigt ist. Der Außendurchmesser D4 eines jeden
Stiftes 4 entspricht im Wesentlichen dem kleineren Durchmesser
D55 der einen variierenden Durchmesser aufweisenden Bohrungen 50,
die in den Körpern 1, 2 ausgebildet
sind. Jeder Stift 4 ist in die entsprechende Führung 9 so
weit eingeführt,
dass sein voraus laufendes Ende 41 das Ende 91 der
betreffenden Führung
erreicht. Die Stifte 4 werden durch das Ende 91 der
hohlen Führungen 9 mit
einer gewissen Kraft hindurch gedrückt, um aufgrund des Unterschiedes der
entsprechenden Durchmesser D4, D91 eine Beeinflussung zu erzielen,
und zwar soweit, dass das führende
Ende 41 der Stifte 4 im Bereich des äußeren Abschnittes 55 der
entsprechenden Bohrung 50 liegt. Dieser Schritt ist in
den 8A und 12A dargestellt.
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Die
voraus laufenden Enden der beiden Stifte 4 werden dann
in den entsprechenden Körpern 1, 2 im
Bereich des voraus laufenden Abschnittes 55 beispielsweise
durch Laser-Schweißung
befestigt, wie man am besten den 9B, 9C und 13B entnimmt, in denen das Bezugszeichen 49 die
Laser-Schweißpunkte
bezeichnet.
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Auf
diese Weise wird eine Expansionsschraube 100 erhalten,
die zwei Körper 1, 2 aufweist, die
mit Hilfe eines bekannten Betätigungswerkzeuges
auseinander bewegt werden können,
das in die Bohrungen 7 des Antriebsteils 6 der
Doppelschraube 3 eingeführt
wird, um letztere für
eine Drehung anzutreiben, gemäß einem
Expansionsprogramm, wie es durch den Arzt aufgestellt worden ist;
jeder der Körper 1, 2 der
Expansionsschraube 100 besitzt zwei Seitenbohrungen, die
entweder voneinander verschieden sein können, wie in dem Beispiel,
das sich auf die erste Ausführungsform
des Verfahrens bezieht (siehe 3–9C)
oder die einander gleich sein können,
wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
(siehe 10A–13C).
In jeder dieser Seitenbohrungen 5, 50 ist eine
Führung 9 für einen
in ihr gleitenden Stift 4 vorgesehen. Jede Führung 9 ist
an einem der Körper
befestigt, während
der in ihr vorhandene entsprechende Stift 4 am anderen
Körper befestigt
ist; das Gleiten des Stiftes relativ zur Führung erfolgt mit einer gewissen
Reibung aufgrund der Kraft, die beim Zusammenbau ausgeübt wurde.
Gemäß dem Beispiel
der 14–17 besitzt
die derart erhaltene Expansionsschraube 100' zwei Körper 1, 2,
die mit Hilfe eines Antriebs-Werkzeugs, das an sich bekannt ist,
gegeneinander verschiebbar sind, wobei dieses Werkzeug in die Bohrungen 7 des
Antriebsteils 6 der Dop pelschraube 3 eingeführt wird, um
letztere gemäß einem
Expansionsprogramm für eine
Drehung anzutreiben, das vom Arzt festgelegt wurde; jeder der Körper 1, 2 der
Expansionsschraube 100 besitzt eine Bohrung: insbesondere
der Körper 1 besitzt
eine Bohrung 5 mit konstantem Durchmesser und der Körper 2 eine
Bohrung 50 mit variierendem Durchmesser. In den Bohrungen 5, 50 ist
eine Führung 9 für einen
in ihr gleitenden Stift 4 vorgesehen. Die Führung 9 ist
am Körper 1 befestigt,
während
der entsprechende Stift 4, der in ihr aufgenommen ist,
am anderen Körper 2 befestigt
ist; die Bezugszeichen 59 und 49 in 15 zeigen
die möglichen
Befestigungsstellen. Das Gleiten des Stiftes relativ zur Führung erfolgt
mit einer gewissen Reibung aufgrund der beim Zusammenbau ausgeübten Kraft.
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Man
sieht, dass die Stabilität
und Steifigkeit der so hergestellten Schrauben 100, 100' selbst in den
Fällen
beachtlich ist, in denen die zentrale Schraube 3 keiner
speziellen Behandlung unterzogen wird. Die Reibung zwischen jeder
Führung 9 und dem
entsprechenden Stift 4 ist derart, dass eine spontane und
unerwünschte
Drehung der Schraube 3 im Betriebszustand verhindert wird.
Es sei insbesondere auf die Tatsache hingewiesen, dass die Zuordnung
zwischen Führungen
und Stiften mit Toleranzen erfolgt, die durch andere Arbeitsvorgänge kaum
erzielbar sind und zwar deswegen, weil jeder Stift in seine entsprechende
Führung
mit Kraft eingepresst wird, wie oben erwähnt.
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Darüber hinaus
ist die Expansionsweite der Schraube 100 ziemlich groß, da sich
die Längen
der Führungen
und der Stifte in der Weise summieren, dass sie eine teleskopartige
Verbindung zwischen den Körpern 1, 2 ergeben,
die zu Kopplungsoberflächen
führt,
die zwischen den Führungen
und den Stiften auch im maximal expandierten Zustand sehr ausgedehnt
sind.
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Im
Zustand der maximalen Expansion ist es, wie in den 5 und 15 gezeigt,
nicht möglich, die
Schraube weder weiter zu expandieren noch zusammen zu ziehen, da
die Spindeln der zentralen Schraube 3 außerhalb
der Gewinde 30 liegen. Wie man am besten dem Detail der 16 entnimmt,
liegen dann, wenn sich die Schraube 100, 100' im Zustand
ihrer maximalen Expansion befindet, die beiden Enden der Schraube 3 in
einem Inneren, kein Gewinde aufweisenden Endbereich 33 der
Bohrung 30. Aber selbst dann, wenn eine solche Konfiguration eingenommen
worden ist, bleibt die Schraube dank der Länge der Stifte 4 stabil
und steif, die es ihnen ermöglicht,
in den Führungen 9 zu
verbleiben. Demgemäß machen
es die durch die vorliegende Schraube erzielten Vorteile möglich, eine
korrekte und sichere orthodontische Behandlung sicher zu stellen
in dem jedes versehentliche Zerlegen dieser Schraube im Mund des
Patienten verhindert wird.