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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere für das Ausbohren
von Zahnkanälen
im Rahmen einer Zahnwurzelbehandlung, wobei dieses Werkzeug eine
Basis, einen Schneidabschnitt und einen Führungsabschnitt umfaßt, wobei
der Schneidabschnitt durch eine Umhüllung zylindrischer oder konischer
Form begrenzt ist, wobei dieser Schneidabschnitt mit Aussparungsbereichen
versehen ist, die in Bezug auf die Umhüllung zurückspringend angeordnet sind
und die mit an der Umhüllung
angeordneten Bohrbereichen abwechseln.
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Stand der Technik
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Derzeit
haben die meisten Werkzeuge zum Ausbohren von Zahnkanälen einen
aktiven Teil, den sogenannten Schneidabschnitt, der eine konische Umhüllung aufweist,
und umfassen eine oder mehrere Schneidkanten, die schraubenartig
entlang dieses aktiven Teils gewunden sind.
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Diese
Schrauben- oder Wendelform ist für das
Abführen
der Bruchstücke
von Zähnen
zur Außenseite
der Wurzel unabdingbar. Im Laufe der Verwendung kann der konische
Teil einem Einhüllphänomen unterworfen
sein, wenn das Werkzeug in den Kanal eingeführt wird, und wenn es drehangetrieben ist,
kann es vorkommen, daß es
sich in den Kanal einschraubt. Aus diesem Grund wird empfohlen,
ein solches Werkzeug lediglich in manueller Axialbewegung mit eventuell
einer leichten, abwechselnd in eine Richtung und in die umgekehrte
Richtung ausgeführten
Drehbewegung zu verwenden, andernfalls kann sich das Werkzeug in
dem Zahn festsetzen und brechen. Das Brechen des Werkzeugs kann
schwerwiegende Konsequenzen haben, da ein Zahnkanal eng und dessen
Zugang schwierig ist.
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Es
gibt einige Werkzeuge, bei denen die Einschraubneigung teilweise
behoben worden ist. Dies wurde insbesondere dadurch erreicht, daß die Schneidecken
erheblich abgestumpft worden sind. Diese Werkzeugart kann mit einem
Drehantriebsmotor Overwendet werden, der mit geringer Geschwindigkeit
dreht, um den natürlichen
Verlauf des Kanals nicht zu verformen und ihn gleichzeitig zu verbreitern.
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Die
Tatsache, daß die
Schneidkanten abgestumpft sind, ist aus mehreren Gründen von
Nachteil. Einerseits ist die Schneidarbeit, die für die Verbreiterung
des Zahnkanals erforderlich ist, schwer durchzuführen. Auf der anderen Seite
erzeugt die Reibung zwischen den abgestumpften Kanten und den Wänden des
Kanals ein erhebliches Arbeitsmoment, was auch zum Brechen des Werkzeugs
führen
kann. Um dieses Risiko zu vermeiden, ist es erforderlich, eine ganze
Reihe von Werkzeugen mit unterschiedlichen Kegelneigungen oder Konizitäten zu verwenden,
wobei diejenigen mit der größten Konizität als erste
verwendet werden. In diesem Fall wird die Einhüllwirkung beseitigt und bleiben
die durch die Reibung bedingten Spannungen, die an dem Werkzeug
hervorgerufen werden, unterhalb der Bruchgrenze. Jedoch ist die
Arbeit nur auf einen begrenzten Teil des Zahnkanals anwendbar.
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Bei
den meisten bekannten Werkzeugen mit motorisiertem Antrieb ist der
Zeitgewinn im Vergleich zur manuellen Methode nicht sicher und bleiben
die Risiken eines Bruchs erheblich.
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Verschiedene
Werkzeuge dieser Art waren Gegenstand von Patenten. Das amerikanische
Patent
US 6,074,209 beschreibt
präzise
eines dieser Werkzeuge, dessen Kanten abgestumpft sind. Es umfaßt Bereiche
mit verjüngtem
Querschnitt, die mit Bereichen mit breiterem Querschnitt abwechseln. Die
Bereiche mit verjüngtem
Querschnitt werden durch Abschleifen des Teils an vorbestimmten
Stellen eines Rohlings erhalten, dessen Querschnitt anfangs konstant
ist, wenn das Werkzeug zylindrisch ist, oder gleichmäßig abnehmend,
wenn das Werkzeug eine allgemein konische Form aufweist, wodurch
Durchgänge
zwischen den Bereichen mit verjüngtem
Querschnitt und den Bereichen mit breiterem Querschnitt mit scharfen
Querkanten erzeugt werden, welche die Gefahr mit sich bringen, an
den Wänden
des Kanals hängen
zu bleiben und das Werkzeug zu blockieren.
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Die
unter der Nummer
WO 00/59399 veröffentlichte
internationale Anmeldung beschreibt ein Werkzeug dieser Art, das
durch Verdrillen eines langgestreckten Teils mit allgemein konischer
Form, dessen Querschnitt rauten- oder rhombusförmig ist, realisiert ist. Dies
ist auch der Fall des in dem amerikanischen Patent
US 4,260,379 beschriebenen Werkzeugs.
Da die Raute eine große
Diagonale und eine kleine Diagonale hat, umfaßt das Werkzeug, das durch
Verdrillen eines Teils, dessen Querschnitt eine Raute ist, realisiert
ist, abwechselnde Bereiche mit verringertem Querschnitt und mit
größerem Querschnitt,
die der kleinen bzw. der großen
Diagonale der Raute entsprechen. Diese Bereiche mit unterschiedlichem
Querschnitt sind nicht über
die Länge des
Werkzeugs versetzt, sondern sie sind um 90 Grad winkelmäßig versetzt.
Es wurde festgestellt, daß diese
Geometrie nicht ermöglicht,
das Phänomen
des Einschraubens des Werkzeugs zu vermeiden, und daß die auf
dieses Werkzeug ausgeübten Spannungen
dessen Brechen nach sich ziehen konnten.
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Darlegung der Erfindung
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile der
Bohrwerkzeuge des Standes der Technik dadurch zu beheben, daß sie ein
Werkzeug vorschlägt,
bei dem das Risiko eines Einschraubens behoben und gleichzeitig
ein relativ geringes Moment aufrechterhalten wird, wodurch eine
vorzeitige Ermüdung
vermieden wird.
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Erreicht
werden diese Ziele durch ein Werkzeug, wie es in Patentanspruch
1 definiert ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Achse des Schneidabschnitts in Bezug auf die Achse der Umhüllung versetzt.
Diese Achse des Schneidabschnitts ist schraubenförmig und windet sich schraubenartig
um die geradlinige Achse der Umhüllung,
um die Abführbereiche
tiefer und wirkungsvoller zu machen.
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In
besonders vorteilhafter Weise ist ein Zwischenbereich, der zwischen
dem mittleren Teil eines Aussparungsbereichs und dem mittleren Teil
eines angrenzenden Bohrbereichs gelegen ist, in n Segmente unterteilt,
wobei n der Anzahl der Kanten des Schneidabschnitts entspricht,
und wird entlang eines jeden dieser Segmente die Anzahl der an der
Umhüllung
angeordneten Kanten in der Richtung ausgehend von einem Aussparungsbereich
hin zum angrenzenden Bohrbereich um eine Einheit erhöht.
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In
dem besonderen Fall, in dem der Schneidabschnitt einen dreieckigen
Querschnitt aufweist, ist ein Zwischenbereich, der zwischen dem
mittleren Teil eines Aussparungsbereichs und dem mittleren Teil eines
angrenzenden Bohrbereichs gelegen ist, vorzugsweise in drei Segmente
unterteilt, und erhöht sich
entlang eines jeden dieser Segmente die Anzahl der an der Umhüllung angeordneten
Kanten in der Richtung ausgehend von einem Aussparungsbereich hin
zum angrenzenden Bohrbereich nacheinander von null auf eins, dann
auf zwei und schließlich
auf drei. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
ist wenigstens eine Nut, welche die Fläche ist, die durch zwei Kanten
des Schneidabschnitts begrenzt ist, im Verhältnis zu den anderen größer geschnitten,
um die Aussparungsbereiche zu bilden.
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In
dem Fall, in dem der Schneidabschnitt vier Schneidkanten aufweist,
definieren diese Kanten vier Nuten, die im wesentlichen rechtwinklig
angeordnet sind.
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In
bevorzugter Weise wird das genannte Werkzeug auf dem Gebiet der
Zahnheilkunde eingesetzt und ist die Abmessung des Aussparungsbereichs
um 0,1 mm kleiner als die des Bohrbereichs.
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Wenn
der Querschnitt des Schneidabschnitts dreieckig ist, ist dessen
Form vorzugsweise die eines gleichseitigen Dreiecks.
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Zusammenfassende Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung und deren Vorteile werden anhand der nachfolgenden
Beschreibung unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung
sowie anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich,
in diesen zeigen:
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1 eine
Gesamtansicht des Werkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines mittleren Teils des Werkzeugs der 1, welcher
dem Schneidabschnitt entspricht;
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die 3A und 3D Schnittansichten entlang
der Linie A-A bzw. der Linie B-B
der 2, welche die Veränderung des Profils des Schneidabschnittes
zeigen,
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wobei
die 3B und 3C Zwischenansichten
zwischen diesen zwei Positionen sind;
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4 eine
Schnittansicht, welche eine besondere Ausführungsform des Schneidabschnittes zeigt,
und
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5 eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Werkzeugs.
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Arten der Ausführung der Erfindung
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Bezugnehmend
auf die Figuren umfaßt
das Bohrwerkzeug 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Basis 11, einen Schneidabschnitt 12 und
einen Führungsabschnitt 13.
Die Basis 11 ist herkömmlich und
kann eine zylindrische oder konische Form mit einem kreisförmigen oder
polygonalen und insbesondere quadratischen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen.
Der Führungsabschnitt 13 ist
ebenfalls herkömmlich
ausgebildet und läuft
durch eine abgerundete Spitze aus, die ein leichtes Einführen in
die zu behandelnde Bohrung und insbesondere einen Zahnkanal ermöglicht.
In dem anhand von 1 gezeigten Beispiel weist der
Führungsabschnitt 13 eine gewisse
Kegelneigung oder Konizität
auf, die es der Bedienungsperson ermöglicht, dem natürlichen
Verlauf des Kanals leicht zu folgen, um diesen mittels des Schneidabschnitts 12 zu
verbreitern.
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Der
Schneidabschnitt 12 weist im Vergleich zu den Schneidabschnitten
vorhandener Werkzeuge eine neue Form auf. In den dargestellten Beispielen hat
er einen polygonalen Querschnitt und weist scharfe Kanten auf. Insbesondere
weist er in dem anhand der 1 bis 4 dargestellten
Beispiel einen dreieckigen Querschnitt auf, der scharfe Kanten 17a, 17b und 17c bildet,
die drei schraubenförmige Nuten 14 definieren,
die in eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Umhüllung 15 einbeschrieben sind,
wobei eine Nut die Fläche
ist, die durch zwei Kanten des Schneidabschnittes 12 begrenzt
ist. Dieser Schneidabschnitt 12 umfaßt Aussparungsbereiche 16a,
die in Bezug auf die Umhüllung 15 zurückspringend
angeordnet sind und die mit an der Umhüllung angeordneten Bohrbereichen 16b abwechseln, wobei
die Abmessung des Aussparungsbereichs 16a um 0,1 mm geringer
ist als die des Bohrbereichs 16b.
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Wie 3A zeigt,
die eine Schnittansicht im mittleren Teil eines Bohrbereichs ist,
sind die Kanten 17a, 17b und 17c alle
an der Umhüllung 15 angeordnet,
und – wie 3D zeigt,
die eine Schnittansicht im mittleren Teil eines Aussparungsbereichs
ist – sind diese
Kanten alle zurückspringend
innerhalb der genannten Umhüllung 15 angeordnet.
Die 3B und 3C zeigen,
daß in
einem Zwischenbereich zwischen einem Aussparungsbereich und einem
angrenzenden Bohrbereich wenigstens eine Kante 17b und/oder 17c an
der Umhüllung
liegt und wenigstens eine Kante 17a und/oder 17b zurückspringend
innerhalb der Umhüllung 15 liegt.
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Da
der Querschnitt des Schneidabschnitts 12 eine polygonale
Form aufweist, wobei die Anzahl seiner Kanten gleich n ist, und
unter Berücksichtigung
der Tatsache, daß ein
Zwischenbereich, der zwischen dem mittleren Teil eines Aussparungsbereichs 16a und
dem mittleren Teil eines angrenzenden Bohrbereichs 16b gelegen
ist, in n Segmente unterteilt ist, wenn man sich entlang eines jeden
dieser Segmente bewegt, ist die Anzahl der an der Umhüllung 15 angeordneten
Kanten in der Richtung ausgehend von einem Aussparungsbereich hin
zum benachbarten Bohrbereich um eine Einheit erhöht. Auf diese Weise erfolgt
der Übergang
der Kanten von ihrer Position an der Umhüllung 15 zu einer
in Bezug auf diese Umhüllung
zurückspringenden
Position kontinuierlich und gleichmäßig.
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Wenn
der genannte Schneidabschnitt 12 einen dreieckigen Querschnitt
aufweist, ist ein Zwischenbereich, der zwischen dem mittleren Teil
eines Aussparungsbereichs 16a und dem mittleren Teil eines
angrenzenden Bohrbereichs 16b gelegen ist, in drei Segmente
unterteilt, und erhöht
sich entlang eines jeden dieser Segmente die Anzahl der an der Umhüllung angeordneten
Kanten in der Richtung ausgehend von einem Aussparungsbereich 16a hin zum
angrenzenden Bohrbereich 16b nacheinander von null auf
eins, dann auf zwei und schließlich
auf drei.
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Um
diese mittels einer Schleifeinrichtung hergestellte Geometrie zu
realisieren, ist wenigstens eine Nut 14 im Verhältnis zu
den anderen lokal größer geschnitten,
um die Aussparungsbereiche 16a auszubilden. Wenigstens
ein Teil von einer der Nuten ist derart geschnitten, daß er die
Umhüllung
nicht berührt.
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Eine
anhand von 4 dargestellte Variante ermöglicht,
die Wirksamkeit der Aussparungsbereiche weiter zu erhöhen. Nach
dieser Ausführung
ist die Achse 20 der Umhüllung 15 um einen
Abstand e von der Achse 21 des Schneidabschnitts 12 entfernt. Die
Achse 20 der Umhüllung
ist geradlinig, und die Achse 21 des Schneidabschnitts
ist schraubenförmig und
windet sich schraubenartig um die Achse 20. Diese Ausführung ermöglicht,
die Aussparungsbereiche zu vertiefen und sie für die Mitnahme des Materials
während
der Behandlung wirkungsvoller zu machen.
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In
dem anhand von 5 gezeigten Beispiel weist der
Schneidabschnitt 12 einen rechteckigen Querschnitt auf
und umfaßt
folglich vier scharfe Kanten 18, die vier im wesentlichen
rechtwinklig angeordnete Nuten 19 definieren. Bei dieser
Ausführungsform
können
zwei gegenüberliegende
Nuten größer geschnitten
sein.
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Diese
Ausführungsformen
weisen im Vergleich zu den ähnlichen
Werkzeugen des Standes der Technik zahlreiche Vorteile auf. Einerseits
ist das Werkzeug leicht zu bearbeiten, da das Vorliegen eines zwischen
der Umhüllung
und einer oder mehreren Nut(en) liegenden Aussparungsbereichs das Herstellungsverfahren,
das auf der Relativbewegung der Schleifscheiben und des Rohlings
des Werkzeugs auf automatische und programmierte Weise basiert,
praktisch nicht verändert.
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Des
weiteren wird durch sie jedwedes Risiko eines Einschraubens des
Werkzeugs vollkommen vermieden. So ist es möglich und sogar wünschenswert,
eine scharfe Schneidkante beizubehalten. Dies ermöglicht,
eine ausgezeichnete Bearbeitung des Materials unter Vermeidung eines
Erhitzens des Werkzeugs und unter Beibehaltung eines relativ geringen
Moments. Die Lebensdauer des Werkzeugs wird somit erhöht und das
Risiko eines Brechens erheblich verringert.
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Die
Verringerung des Moments ermöglicht auch,
ein relativ flexibles Werkzeug zu verwenden, was dessen richtige
Führung
in einem gekrümmten Zahnkanal
gewährleistet.
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Da
das Risiko eines Einschraubens gleich null ist, ist es nicht erforderlich,
eine große
Palette von Werkzeugen mit unterschiedlichen Konizitäten zu verwenden,
was einerseits die Kosten des für
eine Behandlung erforderlichen Materials senkt und auf der anderen
Seite die Dauer dieser Behandlung verkürzt.
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Möglichkeiten
industrieller Anwendung
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Die
vorliegende Erfindung wurde im wesentlichen im Rahmen einer Anwendung
in der Zahnheilkunde, mit einem Bohrer konischer oder zylindrischer Form
beschrieben. Es könnten
auch andere Formen von Bohrern verwendet werden. Insbesondere ist
es möglich,
die Erfindung auf Bohrer der Arten, die unter den Bezeichnungen „Gate"-, „Peeso"-Bohrer oder Zylinderbohrer
bekannt sind, sowie für
sogenannte Fräser
für Stifte,
für übertaillierten
Knochen oder „Fissuren"-Fräser anzuwenden.
Die Schraubensteigung der Nuten, ihre Anzahl sowie die Abmessung
der Aussparungsbereiche sind nicht begrenzt, und es ist möglich, sie
zu verändern,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Es
ist auch möglich,
das den Gegenstand der Erfindung bildende Werkzeug auf anderen Gebieten
als der Zahnheilkunde, vor allem in der Chirurgie und insbesondere
in der Orthopädie
sowie in Bereichen wie der Mechanik für das Bearbeiten von Metallen
oder synthetischen Materialien, des Schreinerhandwerks oder der
Bearbeitung von Holz und verwandten Materialien zu verwenden. Dies
ermöglicht vor
allem, Bohrer mit manuellen Anwendungen auszubilden, bei denen kein
Risiko eines Einschraubens gegeben ist.