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Zahnärztliches Winkelhandstück Bei zahnärztlichen Bohr- oder dergleichen
Handstücken bereitet die Halterung des Werkzeuges in dem Einspannteil des Handstückes
namentlich dann hesondere Schwierigkeiten, wenn das Werkzeug bzw. der Einspannteil
mit Höchstdrehzahlen von 300 000 Umdr./Min. und darüber, wie sie beispielsweise
mit Druckluftturbinen erreicht werden, angetrieben wird. Bei den genannten Höchstdrehzahlen
wird einerseits eine höchstmögliche Zentrizität des Werkzeuges und andererseits
eine genügende Drehsicherung des Werkzeuges in der Halterung verlangt, um einerseits
Zerstörungen oder Beschädigungen des den Turbinenantrieb enthaltenden Kopfteiles
infolge von Exzentrizitäten zu vermeiden und andererseits bei leichter Auswechselbarkeit
des Werkzeuges ein hinreichendes Drehmoment zu erzielen.
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Man hat bei einem zahnärztlichen Bohrhandstück mit Luftturbinenantrieb,
bei dem das Werkzeug in einer zentrischen Bohrung des Turbinenläufers gehaltert
ist, in die Läuferbohrung eine aus Kunststoff od. dgl. bestehende Halterungshülse,
deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Werkzeugschaftes,
eingebracht, in deren Innenbohrung der Werkzeugschaft eingeführt wird. Die beim
Einbringen des Werkzeuges bewirkte Materialverdrängung soll eine sichere Halterung
des Werkzeuges bewirken. Diese Halterungsvorrichtung hat indes den Nachteil, daß
eine gleichmäßige Materialverdrängung und damit auch ein exakt zentrischer Sitz
des Werkzeuges in der Halterungshülse nicht erzielbar ist.
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Außerdem sind derartige Kunststoff- oder Gummihülsen infolge der bei
den genannten Drehzahlen sehr hohen Zentrifugalkräfte verhältnismäßig starken Formänderungen
unterworfen.
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Es ist auch schon bekannt, metallische Halterungen zu verwenden,
wie z. B. ein zylindrisches Klemmfutter mit einem konisch geformten, dreifach gespaltenen
Kopf, wobei durch Hineinziehen des Klemmfutters in die Hohlwelle mittels einer Einstellmutter
der Werkzeugschaft festgeklemmt wird. Abgesehen von der Umständlichkeit des Auswechselns
des Werkzeuges besteht bei dieser Vorrichtung der Mangel, daß die Klemmbacken nur
mit einem schmalen Ring auf dem Werkzeugschaft aufliegen, so daß, insbesondere bei
schnellst laufenden Turbinen, eine einwandfreie Festhaltung des Werkzeuges nicht
gesichert ist.
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Bei der Verwendung metallischer Halterungshülsen tritt zwar die oben
geschilderte Materialverdrängung nicht auf; es bestehen jedoch nicht geringe Schwierigkeiten,
lediglich durch entsprechende Formgebung einerseits eine exakte zentrische Führung
des Werkzeuges in der Innenbohrung der Hülse und andererseits bei leichter Auswechselbarkeit
des Werkzeuges einen genügend großen Anpreßdruck des
Werkzeugschaftes an die Innenwandung
der Hülse zur Erreichung eines hinreichenden Drehmomentes zu erzielen.
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Die Erfindung bringt eine Lösung, bei der unter Verwendung einer
metallischen Halterungsbuchse die vorgenannten Schwierigkeiten mit verhältnismäßig
geringem Aufwand behoben sind. Bei einem zahnärzt-Iichen Winkelhandstück mit einer
im Winkelkopf gelagerten, das Bohr- oder dergleichen Werkzeug halternden, insbesondere
durch eine Luftturbine in Umdrehung versetzten Welle, in der das Werkzeug in einer
zentrischen Axialbohrung durch eine den Werkzeugschaft umfassende, mit Längsschlitzen
versehene Metallhülse festgehalten wird, besitzt erfindungsgemäß die Einspannhülse
an ihren beiden Enden ringförmige Paßstücke als Führungen für den Werkzeugschaft,
von denen das eine mit Preßsitz in die Hohlwelle einfügbar und das andere mit im
wesentlichen spielfreiem Gleitsitz in der Hohlwelle axial beweglich ist, während
in dem zwischen den beiden Endstücken sich erstreckenden Mittelteil der Hülse achsparallele,
radial federnd an den zu halternden Werkzeugschaft andrückbare Kanten gebildet sind,
indem der Mittelteil eine radiale Einschnürung bzw. Einwölbung mit durch eine Mehrheit
von achsparallelen, etwa in gleichen Abständen voneinander angeordneten Längsschlitzen
gebildeten, radial federnden Rohrteilen aufweist.
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Ähnliche Formgebung ist zwar schon bei automatischen Maschinen bekannt,
und zwar für Vorschubhülsen, die eine Material stange an die Bearbeitungsstelle
Schritt für Schritt heranbringen sollen. Infolge ihrer ganz anderen Aufgabe ist
ihre konstruktive Ausbildung aber eine ganz andere. Während bei den Vorschubhülsen
die
beiden Endstücke in ihrer Muffe leicht gleiten, sitzt bei der Einspannhülse nach
der Erfindung das eine Endstück mit Preßsitz in der Hohlwelle fest, das andere ist
nur schwer mit spielfreiem Gleitsitz in der Hohlwelle beweglich. Während bei den
vorbekannten Vorschubhülsen die zu transportierende Stange in dem hinteren Endstück
mit Abstand vollkommen frei liegt, der Innendurchmesser des vorderen Endstückes
ein wenig kleiner als der Stangendurchmesser und daher das Endstück mit einem Schlitz
versehen ist, sitzen bei der Einspannhülse nach der Erfindung beide Enden mit ungeschlitzten
Paß ringe auf dem Werkzeugschaft.
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Während bei den Vorschubhülsen das geschlitzte WIittelteil nur als
Führung dient, hat das federnde Mittelstück der Einspannhülse bei gegenüber den
Paßringen wesentlich kleinerem Durchmesser die Aufgabe, den Werkzeugschaft verdrehungssicher
festzuhalten. Bei der Vorschubhülse wird der innen liegende Teil durch das vordere
Endstück bei der Einspannhülse gemäß der Erfindung durch das Mittelstück festgehalten.
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Ein besonderer Vorzug des Gegenstandes der Erfindung liegt darin,
daß das Mittelstück der Einspannhülse, also die Stelle, die beim Arbeiten mit dem
Werkzeug und dabei nicht immer ganz zu vermeidenden Auslenkungen am wenigsten beansprucht
wird, zur Festhaltung des Werkzeugschaftes dient.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung
eines in der Zeichnung in Fig. 1 bis 5 teils in Ansicht, teils im Schnitt schematisch
veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Bei dem in Fig. 1 in Ansicht dargestellten, als Winkel stück ausgebildeten
Bohrhandstück ist im Kopfteil 1 ein Luftturbinenantrieb für das Werkzeug 2 vorgesehen.
Der Kopfteil ist an dem Stiel 3 befestigt, der mittels einer Schraubkupplung 4 oder
in ähnlicher Weise mit dem Werkzeugschaft 5 kuppelbar ist. Mittels einer weiteren
Kupplung 6 ist mit dem Handstückschaft ein Teil 7 kuppelbar, in dem eine biegsame
Druckmittelzuleitung, z. B. ein Schlauch 8, mit Leitungen 9, 10, z. B. für Druckwasser
und Druckluft, befestigt ist.
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In Fig. 2 ist ein Axialschnitt durch den Winkelkopf veranschaulicht.
In dem zylindrischen Gehäuse 11 des Winkelkopfes ist die Antriebsturbine 12 angeordnet,
die mittels der beiden Wellenteile 13, 14 in Kugellagern 15, 16 gelagert ist, deren
innere Laufringe 17, 18 auf die Wellenteile 13, 14 aufgebracht sind, während die
äußeren Laufringe 19, 20 in topfartigen Abschlußkappen 21, 22 befestigt sind. Die
Kappen 21, 22 sind in die Innenbohrung des Gehäuses 11 mit Haftsitz, z. B. Kleben,
Löten, oder durch Verschraubung oder ähnlich einfügbar. Aus den zwischen den Abschlußkappen
und den Außenseiten der beiden Kugellager befindlichen Räumen 23, 24 führen Öffnungen
25, 26, die in den Abschlußkappen 21, 22 angeordnet sind, zu Bohrungen 27, 28, die
in einen gemeinsamen Kanal 29 münden. Die zum Antrieb der Turbine dienende Druckluft,
die die auf dem Turbinenläufer angeordneten, in der Zeichnung nicht veranschaulichten
Turbinenschaufeln in Drehrichtung des Läufers tangential beaufschlagt, wird über
die Kugellager 15, 16 abgeführt, wobei ein der Druckluft beigemengter Ölnebel zur
Schmierung der Lager dient, und gelangt über die Öffnungen 25, 26 und die Bohrungen
27, 28 zu dem durch den Handstückkörper axial hindurchgeführten Kanal 29, der mit
einer in dem Schlauch 8 angeordneten Rückführleitung ver-
bunden ist, so daß die
abströmende Arbeitsluft durch das Handstück und die flexible Druckmittelleitung
8 zu einer am Ende dieser Leitung vorgesehenen Ausströmöffnung zurückgeführt werden
kann. Ein kleiner Teil der Arbeitsluft kann aus dem Raum 24 durch einen zwischen
dem Wellenteil 14 und der Kappe 22 angeordneten Ringspalt 30 austreten, der so gerichtet
sein kann, daß die austretende Luft auf den Kopf des Werkzeuges auftreffen und zur
Kühlung des Werkzeugkopfes bzw. der Behandlungsstelle dienen kann.
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Der Turbinenläufer weist eine durchgehende zentrische Bohrung 31
auf, in der eine metallische Halterungsbuchse 32 für den Schaft 33 des Werkzeuges
2 angeordnet ist. Wie aus Fig. 3, in der ein Längsschnitt durch die Halterungsbuchse
dargestellt ist, ersichtlich ist, weist die Halterungsbuchse an ihren beiden Enden
ringförmige Paßstück 34, 35 auf, die zur Führung des Werkzeugschaftes dienen. Das
Paßstück 34 ist mit Preßsitz in dem dem Werkzeugkopf benachbarten Teil der Bohrung
31 angeordnet, während das Paßstück 35 in dieser Bohrung mit im wesentlichen spielfreiem
Gleitsitz axial beweglich ist. Der zwischen den beiden Endstücken 34, 35 sich erstreckende
Mittelteil 36 der Buchse weist, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, eine Einschnürung
auf, deren Innen- und Außendurchmesser kleiner als der Innen- und Außendurchmesser
der beiden Paßstücke 34, 35 ist. In dem Mittelteil sind vier axial sich erstreckende
Schlitze 37, 38, 39, 40 in etwa gleichmäßiger Verteilung über den Umfang der Buchse
angeordnet, wobei durch die Schlitze radial federnde Rohrteile 41, 42, 43, 44 gebildet
werden.
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Beim Einbringen des Werkzeugschaftes 33 in die Buchse 32 werden,
wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, die Rohrteile 41, 42, 43, 44 radial so weit nach
außen gedrückt, bis der Außendurchmesser des Buchsenmittelteils etwa dem Innendurchmesser
der zentrischen Bohrung 31 gleich ist. Dabei werden, wie in Fig. 5 veranschaulicht
ist, wegen des kleineren Erümmungsradius der Innenwandungen der Rohrteile 41 bis
44 die achsparallelen Innenkanten 37', 38', 39', 40' der Schlitze 37 bis 40 an den
Schaft des Werkzeuges angepreßt, wodurch eine absolut sichere Mitnahme des Werkzeuges
durch die in der zentrischen Bohrung 31 festsitzende Halterungsbuchse 32 bei der
Rotation des Turbinenläufers erzielt ist.
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Die beschriebene Ausbildung des Buchsenmittelteils als Federungskörper
mit radial federnden Teilen ergibt den weiteren wesentlichen Vorteil, daß die Klemmung
des Werkzeugschaftes im wesentlichen in der Längsmitte der Halterungsbuchse, d.
h. an der Stelle erfolgt, an der die beim Betrieb des Handstückes auftretende Schlagbeanspruchung
am geringsten, die Schlagamplitude also ein Minimum ist. Dadurch wird die Lebensdauer
des Federungskörpers infolge der verringerten Ermüdungsgefahr der federnden Teile
nicht unerheblich heraufgesetzt.
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Das Ende der in dem Turbinenläufer angeordneten zentrischen Bohrung
31 ist mittels eines pfropfenartigen Einsatzstückes 45 abschließbar, das in solchem
Abstand vom Ende des Paß stückes 35 angeordnet ist, daß die Axialbewegung dieses
Paßstücke beim Einbringen des Werkzeugschaftes 33 in die Halterungsbuchse nicht
behindert wird.
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Die Herstellung der oben beschriebenen Halterungsbuchse erfolgt zweckmäßig
in der Weise, daß bei einem durchlaufenden Rohrstück zuerst die Einschnürung des
Mittelstückes der Buchse erfolgt und danach die Längsschlitzung des Mittelteils
vorgenommen wird, wobei zweckmäßig drei oder mehr Längsschlitze
in
etwa gleichen peripheren Abständen voneinander vorgesehen werden können.
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PATENTbNSPROCHE: 1. Zahnärztliches Winkelhandstück mit einer im Winkelkopf
gelagerten, das Bohr- oder dergleichen Werkzeug halternden, insbesondere durch eine
Luftturbine in Umdrehung versetzten Welle, in der das Werkzeug in einer zentrischen
Axialbohrung durch eine den Äverkzeugschaft umfassende, mit Längsschlitzen versehene
Metallhülse festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannbülse an
ihren beiden Enden ringförmige Paßstücke (34, 35) als Führungen für den Werkzeugschaft
besitzt, von denen das eine mit Preßsitz in die Hohlwelle einfügbar und das andere
(35) mit im wesentlichen spielfreiem Gleitsitz in der Hohlwelle axial beweglich
ist, während in dem zwischen den beiden Endstücken sich erstreckenden Mittelteil
der Hülse achsparallele, radial federnd an den zu halternden Werkzeugschaft andrückbare
Kanten gebildet sind, indem der Mittelteil eine radiale Einschnürung bzw. Einwölbung
mit durch eine Mehrheit von achsparallelen, etwa in gleichen Abständen voneinan-
der
angeordneten Längsschlitzen gebildeten, radial federnden Rohrteilen aufweist.
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2. Zahnärztliches Winkelhandstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Paßstück mit Preßsitz in dem dem Werkzeugkopf benachbarten Endteil und das
spielfrei gleitende Paßstück in dem entgegengesetzten Endteil der Hohlwelle angeordnet
sind.
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3. Zahnärztliches Winkelhandstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das dem Werkzeugschaftende benachbarte Endstück der Hohlwelle durch ein pfropfenartiges,
mit Abstand von dem Ende des spielfrei gleitenden Paßstücke angeordneten Einsatzstück
(45) abgeschlossen ist.