DE1258017B - Werkzeug fuer ein mit einem Schwingungsgenerator angetriebenes Geraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

A61c

Deutsche Kl.: 30 b-4/01

Nummer: 1258 017

Aktenzeichen: C12673IX d/30 b

Anmeldetag: 7. März 1956

Auslegetag: 4. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für ein mit einem Schwingungsgenerator angetriebenes Gerät, insbesondere für zahnärztliche Zwecke, dessen Basis mit dem Schwingungsgenerator über einen Werkzeughalter gekoppelt ist und dessen Spitze relativ zur Basis, deren Achse in Richtung der von dem Generator erzeugten Longitudinalschwingungen verläuft, gebogen ist.

Es ist ein mit einem Schwingungsgenerator angetriebenes Werkzeug bekannt, dessen eines Ende die Form oder Kontur der Ausnehmung oder Kavität besitzt, die mit diesem Werkzeug gebildet werden soll. Dieses Werkzeug wird mit Schwingungen sehr hoher Frequenz, aber niedriger Amplitude betrieben. Das Werkzeugende wird gegen das zu schneidende Material (z. B. den Zahn) gedrückt, während man um das untere Ende des Werkzeugs, d. h. der Werkzeugspitze, eine Suspension eines feinzerteilten Schleifmittels in einer geeigneten Flüssigkeit (Wasser) leitet. Bei den hier angewendeten Frequenzen (über 400 Hz) kann die Schwingbewegung der Werkzeugspitze mit dem bloßen Auge nicht gesehen werden. Das gilt insbesondere deshalb, weil die Amplitude der Bewegung der Werkzeugspitze notwendigerweise klein ist, sicherlich nicht mehr als 1,27 mm und gewöhnlich bedeutend weniger beträgt. Obwohl keine Bewegung der Werkzeugspitze mit bloßem Auge erkennbar ist, stellt man fest, daß das Werkzeug bei leichtem und ständigem Andrücken in den Werkstoff eindringt und schließlich in demselben eine Öffnung oder ein Loch von einer Form oder einem Querschnitt bildet, welcher direkt der Form der Werkzeugspitze entspricht.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei diesem Verfahren die wirksamen Schwingungen in Richtung auf die Oberfläche des zu schneidenden Werkstoffes hin und von dieser weg erfolgen, d. h. in der Richtung verlaufen, in welcher das Werkzeug in den Werkstoff eindringt.

Demgegenüber bezweckt die Erfindung ein Werkzeug, mit dem die Materialabnahme nicht nur durch Anpressen der Spitze des schwingenden Werkzeugs an bzw. in den Zahn oder ein anderes zu bearbeitendes Material erfolgen kann, sondern auch durch Anpressen einer oder mehrerer Seiten der Werkzeugspitze gegen die Seitenwandung einer vorher geöffneten Kavität oder ähnlichen Ausbildung, so daß eine Kavität in einfacher Weise vergrößert oder geöffnet werden kann.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß dem vorderen Ende des Werkzeugs elliptische Schwingungen aufgezwungen werden, indem die Basis und die Spitze dieses Werkzeugs starr miteinander

Werkzeug für ein mit einem
Schwingungsgenerator angetriebenes Gerät

Anmelder:

Cavitron Ultrasonics Inc.,

Long Island City, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

8000 München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Lewis Balamuth, Sunnyside, N. Y.;

Arthur Kuris, Bronx, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. März 1955 (492 924)

verbunden sind, der Übergangsteil zwischen der Basis

a5 und der Spitze sich gegen die Spitze zu verjüngt, der Winkel, den die Achse der Basis mit der Achse der Spitze einschließt, kleiner als 90° ist und der Querschnitt der Spitze kleiner als der Querschnitt der Basis ist.

Die Werkzeuge nach der Erfindung haben den großen Vorteil, daß man eine oder mehrere Seiten der Werkzeugspitze gegen die entsprechenden Flächen des zu bearbeitenden Materials führen kann, ohne das Instrument selbst in bezug auf diese Flächen neu orientieren oder den Schneideinsatz austauschen zu müssen. Es lassen sich verhältnismäßig harte und spröde Werkstoffe, wie Carbide, Edelsteine, Glas, Elfenbein u. dgl., mit stumpfen Werkzeugen nach der Erfindung aus weicherem Material schneiden. Wenn diese Werkzeuge für zahnärtzliche Zwecke zum Bearbeiten von Zähnen verwendet werden, werden der die Schwingungen erzeugende Impedanzwandler und der Werkzeughalter verhältnismäßig klein ausgebildet und in einem Handgriff angeordnet, der mit einer Quelle für den Erregergleichstrom und mit Leitungen zur Zu- und Ableitung von Kühlflüssigkeit für den Wandler verbunden ist. Zur Wurzelbehandlung und zur Prophylaxe werden erfindungsgemäße Werkzeuge in Geräten verwendet, die eine Spülung der Werkzeugspitze mit Wasser ermöglichen.

Es ist weiter ein Ultraschallwerkzeug bekannt, das mehr als zwei Schneidkanten aufweist, die in einem

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Winkel zu der Längsachse des Hauptkörpers des Werkzeugs liegen. Dieses Werkzeug schneidet in nicht mehr als einer Richtung, da sich die ihm aufgezwungenen Schwingungen nicht in Biegeschwingungen auswirken. Es kann also mit dem bekannten Schneidwerkzeug nur in einer Richtung geschnitten werden.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein mit einem Schwingungsgenerator angetriebenes Gerät für zahnärztliche Zwecke in Seitenansicht und teils geschnitten,

F i g. 2 Diagramme, welche die Arbeitsweise der Werkzeuge gemäß der Erfindung erläutern,

F i g. 3 a bis 13 b verschiedene Ausführungsformen von Werkzeugen gemäß der Erfindung, und zwar jeweils in zwei zueinander senkrechten Ansichten,

Fig. 14a bis 18b Werkzeuge, die für periodontische Arbeiten verwendbar sind,

Fig. 19a und 19b zur Wurzelbehandlung geeignete Werkzeuge und

F i g. 20 a bis 24 b Werkzeuge mit schrägen Enden.

Wie unten ausgeführt wird, eignen sich die in F i g. 14 bis 19 dargestellten Werkzeuge für Zahnbehandlungen, ohne daß ein Schleifmittel notwendig ist. Hierdurch unterscheidet sich die Verwendung dieser Werkzeuge von dem eingangs beschriebenen bekannten Werkzeug.

F i g. 1 zeigt ein Handstück mit einem Werkzeug nach der Erfindung. Das Gerät besteht aus dem Gehäuse 2, in welchem ein magnetostriktiver Wandler 4 und Werkzeughalter 6 angeordnet sind. Der Werkzeughalter 6 ist an dem dem Wandler abgekehrten Ende mit einem Gewinde ausgestattet, das zur Aufnahme des Gewindezapfens eines Werkzeugs 14 dient. Ein Kapillarrohr 18 für die Schleifmittelaufschlämmung ist' aus dem Gehäuse 2 durch eine Öffnung herausgeführt und führt zu einer Düse 20/ die mittels eines Ringes 22 auf dem Gehäuse 2 befestigt ist. Die Gesamtlänge vom freien Ende des Wandlers bis zur Spitze des Werkzeugs.wird so auf die Frequenz der erzeugten Longitudinalschwingungen bei Betriebsfrequenz abgestimmt, daß an oder nahe der Spitze des Werkzeugs das Maximum der Schwingungsamplitude liegt. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die genannte Länge im wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge des Schalls in dem Material des Wandlers, des Werkzeughalters und des Werkzeugs bei Betriebsfrequenz ist. Eine Betriebsfrequenz in der Größenordnung von 29 kHz ist für eine zahnärztliche Ausrüstung befriedigend, da eine solche Frequenz die Verwendung verhältnismäßig kurzer Handstücke, z. B. von etwa 20 cm oder weniger, ermöglicht.

Die Werkzeuge gemäß der Erfindung, z. B. das. Werkzeug 14 der F i g. 1, sind so gebaut, daß bei Speisung des Wandlers bei Betriebsfrequenz die Longitudinalschwingungen des Werkzeughalters sowohl longitudinale als auch seitliche Schwingungen (Biegungsschwingungen) der Werkzeugspitze erzeugen. Die seitlichen Schwingungen entstehen, weil der Massenschwerpunkt des Werkzeugs nicht in der verlängerten Achse des Werkzeughalters liegt, ferner auch deshalb, weil das Werkzeug selbst eine natürliche Resonanzfrequenz in der Nähe der Frequenz hat, welche für die Speisung des Wandlers verwendet wird. Solche Werkzeuge können zum Schneiden in mehr als einer Richtung verwendet werden. Je nach der Form des Werkzeugs kann man in drei verschiedenen Richtungen gleich gut schneiden, es kann aber auch eine bestimmte Richtung bevorzugt sein, in welcher die Schneidgeschwindigkeit größer ist, während sie in zwei anderen Richtungen geringer und untereinander gleich oder ungleich sein kann. Das Werkzeug 14 nach Fig. 1, das in den Fig. 3a und 3 b in größerem Maßstab abgebildet ist, wird nachfolgend näher beschrieben.

In dem nachfolgend beschriebenen Werkzeug liegt ίο die Richtung der seitlichen Schwingungen an der Spitze des Werkzeugs nicht parallel zu der Richtung der Longitudinalschwingungen, und infolgedessen liegt das Optimum der Schneidwirkung nicht in Richtung der verlängerten Achse des Werkzeughalters. Die Richtung der optimalen Schneidwirkung hängt von dem Werkstoff des Werkzeugs, seinem Querschnitt und der Verlagerung der Werkzeugspitze gegen die verlängerte Achse des Werkzeughalters ab. Ferner ändert sich die Amplitude oder die Schwingungsrichrung der Werkzeugspitze im Vergleich zu dem Ende des Werkzeughalters mit der Form des Werkzeugs. In manchen Fällen erfolgt eine Verstärkung, während in manchen anderen Fällen nur eine Richtungsänderung eintritt. Jedes der neuen Werkzeuge ist für bestimmte Arbeitsvorgänge in der Zahnmedizin von besonderem Nutzen, und jedes der beschriebenen Werkzeuge kann in mehr als einer Richtung wirksam schneiden. Unter »wirksamem Schneiden« ist eine Schneidgeschwindigkeit in Glas von mehr 0,0508 mm/Sek. zu verstehen. Die Größe der Arbeitsfläche des Werkzeugs beeinflußt natürlich die Schneidgeschwindigkeit; je größer die Arbeitsfläche ist, um so niedriger ist wegen des größeren Volumens an abzunehmendem Material die Schneidgeschwindigkeit. Jedes Werkzeug gemäß der Erfindung schneidet, wenn es mit einer wirksamen Schneidfläche gegen Glas gedrückt wird, dieses mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,0508 mm/Sek.

Die Arbeitsweise der Werkzeuge gemäß der Erfindung wird nachfolgend an den Diagrammen gemäß F i g. 2 erläutert. In F i g. 2 ist bei α ein Werkzeug 24, an dessen Stelle auch jedes beliebige andere Werkzeug gemäß der Erfindung betrachtet werden kann, gezeigt, das in bezug auf die zueinander senkrechten Achsen X, Y und Z so orientiert ist, daß die Endfläche der Spitze in einer Ebene parallel zu der Ebene YZ hegt, während die Achse der Basis 26 (welche mit der verlängerten Achse des Werkzeughalters zusammenfällt, wenn das Werkzeug an diesem befestigt ist) in der Ebene XY unter einem Winkel zur X-Achse und die Achse des Endteiles 28 in der Ebene XY parallel zur X-Achse liegt.

Bei b, c und d in F i g. 2 sind in drei aufeinander senkrechten Ebenen typische Spuren der Auswanderung gezeigt, welche Punkte an der Spitze des Werkzeugs zurücklegen, wenn die Spitze mit Ultraschalllongitudinalschwingungen erregt wird. Eine Spur, wie sie z. B. in F i g. 2, b, dargestellt ist, wird erhalten, indem man die Lichtspur oder die Auswanderung eines anvisierten Lichtpunktes auf der Seite S der Werkzeugspitze dicht an der Endfläche H unter einem Mikroskop prüft und aufzeichnet. Die Spur der F i g. 2, C₃ wird in ähnlicher Weise von einem anvisierten Lichtpunkt auf der Fläche H der Werkzeugspitze erhalten, und die Spur der F i g. 2, d, von einem anvisierten Lichtpunkt in der Nähe der Fläche H auf der Unterseite B der Spitze. Die Spuren in b, c und d der Fig. 2 zeigen, ,daß die Bewegung der Werkzeug-

spitze oder, genauer gesagt, eines Punktes an oder in der Nähe der Spitze hauptsächlich eine elliptische Bewegung in einer Ebene darstellt, die parallel zu der Ebene YX liegt, und daß in einer Richtung parallel zur Z-Achse nur wenig Bewegung erfolgt. Die Hauptachse der Ellipse der F i g. 2, b, ist um den Winkel Φ gegen die Z-Achse geneigt und im wesentlichen senkrecht zu der verlängerten Achse der Basis des Werkzeugs, wie es durch die gestrichelte Linie 30 angedeutet ist.

Als Ergebnis von Untersuchungen an Werkzeugen gemäß der Erfindung und der Prüfung der Spuren, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind und von den untersuchten Werkzeugen erhalten werden, kann qualitativ festgestellt werden, daß für ein wirksames Schneiden in der Richtung Z, d. h. wenn die Fläche H gegen das Werkstück gepreßt wird, folgende Bedingungen gegeben sein müssen:

1. Die Spur in der Ebene XY muß elliptisch sein.

2. Die Länge der Hauptachse soll nicht wesentlich geringer und vorzugsweise größer als die Länge einer Spur sein, die man durch Messung der Auswanderung eines Lichtpunktes an der Basis des Werkzeugs erhält (eine solche Spur würde parallel zur Linie 30 verlaufen).

3. Die Auswanderung der Spuren in den Ebenen YZ und XZ parallel zur Z-Achse soll klein sein, gewöhnlich weniger, als die halbe Länge der Hauptachse der Ellipse in der Ebene XY beträgt.

4. Je kleiner der Winkel Φ zwischen der Hauptachse der Ellipse in der Ebene XY und der X-Achse ist, um so höher ist die Schneidgeschwindigkeit in der Z-Richtung.

Ähnliche Bedingungen gelten für ein wirksames Schneiden in den Richtungen + Y und — Y mit der Ausnahme, daß das wirksame Schneiden in diesen Richtungen eher zu- als abnimmt, wenn der Winkel Φ zunimmt.

Um mechanische Festigkeit zu besitzen, soll die Spitze des Werkzeugs einen kleineren Querschnitt als die Basis haben, und außerdem soll das Werkzeug an irgendeiner Stelle schwach kegelig ausgebildet sein, d. h. sein Querschnitt in Längsrichtung allmählich abnehmen, und zwar vorzugsweise zwischen der Basis und der Spitze, die in einem Winkel zu der verlängerten Achse des Sockels angeordnet ist. Die zweckmäßigste Ausbildung des Werkzeugs hängt von dem jeweiligen Verwendungszweck ab, d. h. von der Form der Kavität, welche hergestellt werden soll, oder von der Richtung oder den Richtungen, in welchen eine besonders wirksame Schneidwirkung erwünscht ist. In den meisten Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Werkzeuge etwas in der Richtung — X schneiden können, da man mit einem solchen Werkzeug in den Zahn eindringen oder eine andere Arbeit durchführen kann, wodurch das Werkzeug eine Art von »Zehenhalt« bekommt, aus welchem das Schneiden in den Richtungen Y erfolgen kann.

Nachfolgend werden spezielle Werkzeuge an Hand der F i g. 3 a und 3 b bis 13 a und 13 b beschrieben und zahlenmäßige Angaben über ihre Bemessung gemacht, wobei zu beachten ist, daß alle diese Angaben [ediglich eine Erläuterung der Erfindung darstellen.

Das Werkzeug gemäß F i g. 3 a und 3 b, welches, ivie oben angegeben, zugleich in F i g. 1 abgebildet ist, sesitzt eine sechseckige Basis 32 von 4,7625 mm mit einem kegelförmigen Übergangsteil 34, aus welchem unter einem Winkel von etwa 45° eine Spitze 36 herausgeführt ist, deren Länge 7,1438 mm und deren Querschnitt 1,5748 · 1,5748 mm² beträgt. Die Teile 32, 34 und 36 sind aus einem einzigen Metallstück geformt. Die Länge von der Biegung bis zum Ende des Gewindezapfens beträgt 9,5250 mm. Dieses Werkzeug ist insbesondere dann geeignet, wenn der Zahnarzt Kavitäten von rechteckigem Querschnitt

ίο herstellen will. Ein Werkzeug von den oben angegebenen Dimensionen hat in der Richtung —X eine Schneidegeschwindigkeit von 0,1194 mm/Sek., in der Richtung — Y von 0,1016 mm/Sek. und in der Richtung + Y von 0,1270 mm/Sek. Die Hauptachse der Ellipse in der Ebene XY beträgt 0,0356 mm im Vergleich zu der Auswanderung von 0,0305 mm eines Punktes an der Basis. Die Hauptachse der Ellipse der Ebene XY liegt in dem ersten und dritten Quadranten unter einem Winkel von 60° gegen die Z-Achse. In den Ebenen YZ und XZ haben die Spurenwege in den Richtungen +Z und — Z eine Auswanderung von 0,0102 mm. Wenn das Werkzeug gemäß F i g. 3 a und 3 b für zahnärztliche Zwecke verwendet wird, kann man es in der Richtung +Z in den Zahn hineinführen, um zunächst eine Kavität von dem Querschnitt des Teiles 36 zu erzeugen. Das Handstück kann dann so bewegt werden, daß die Spitze des Werkzeugs in die Richtung + Y gedrückt wird, um die Kavität in dieser Richtung auszuweiten, oder man kann das Werkzeug in der Richtung — Y bewegen, um ebenfalls die Kavität auszuweiten.

Das Werkzeug gemäß F i g. 3 a und 3 b kann auch dazu verwendet werden, um Amalgan zu stopfen. Hierbei wird das Werkzeug in Schwingungen von hoher Beschleunigung und sehr kleiner Amplitude versetzt, und man arbeitet in einem trockenen Feld. Hierbei pressen das Werkzeug und das Handstück Quecksilber mit außerordentlicher Wirksamkeit aus dem Amalgan aus.

Ein hauptsächlich zum Abhobeln geeignetes Werkzeug ist in den F i g. 4 a und 4 b gezeigt. Dieses besteht aus einer sechseckigen Basis 38, die sich kegelförmig verjüngt und in einen klingenförmigen Teil 40 von bogenförmigem Querschnitt übergeht. Klinge 40 ist unter einem Winkel von im wesentlichen 45° gegen die verlängerte Achse der Basis geneigt. Sie ist, von der Spitze aus betrachtet, konvex ausgebildet. Die Klinge hat eine Länge von 7,5406 mm, eine Dicke von 0,1270 mm und eine Breite von 4,0800 mm. Der

So Übergangsteil von Klinge und Basis liegt 11,1125 mm vom Ende des Gewindezapfens entfernt. Die Spur in der Ebene XY war eine Ellipse mit einer Hauptachse von 0,0356 mm im Vergleich zu einer Auswanderung an der Basis von 0,0305 mm. Die Hauptachse liegt in dem ersten und dritten Quadranten unter einem Winkel von 45° gegen die Z-Achse. Die Spuren in den Ebenen XZ und YZ haben die Auswanderung Null in der Richtung Z. Die Schneidgeschwindigkeit in der Richtung — Z beträgt 0,1575 mm/Sek. Die Schneidgeschwindigkeit in den Richtungen + Y und — Y ist wesentlich kleiner als in der Richtung — Z. Das Werkzeug gemäß Fig. 4a und 4 b ist dann verwendbar, wenn Teile der Querschnittsform der Klinge 40 entfernt werden sollen.

Das Werkzeug gemäß F i g. 5 a und 5 b entspricht im allgemeinen dem nach Fig. 4a und 4b mit der Ausnahme, daß es sich hierbei mehr um einen falschen als um einen konvexen Hobel handelt. Da die

langgestreckte Klinge 42 keinen gekrümmten Querschnitt hat, ist die seitliche Schwingung an der Werkzeugspitze größer. Die Klinge hat eine Länge von 9,5250 mm, eine Dicke von 2,5400 mm und eine Breite von 4,7625 mm. Der Übergangsteil von Klinge und Basis liegt 8,7312 mm vom Ende des Zapfens entfernt. Dieses Werkzeug schneidet in der Richtung —X mit einer Geschwindigkeit von 0,0914 mm/ Sek., in der Richtung +Y mit einer Geschwindigkeit von 0,1067 mm/Sek. und in der Richtung — Y mit einer Geschwindigkeit von 0,0737 mm/Sek. Die Spur in der Ebene XY ist eine Ellipse mit einer Hauptachse von 0,0457 mm im Vergleich zu einer Auswanderung von 0,0356 mm an der Basis. Sie liegt im zweiten und vierten Quadranten unter einem Winkel von 55° gegen die X-Achse. Die Auswanderung in den Richtungen +Z und — Z beträgt in jeder der Ebenen XZ und YZ etwa 0,0051 mm.

Ein anderes Werkzeug des gleichen Typs, das man als einen konkaven Hobel bezeichnen kann, ist in Fig. 6a und 6b dargestellt. Dieses Werkzeug unterscheidet sich von dem gemäß F i g. 4 a insofern, als die Klinge 44 gegen die Spitze zu konkav gekrümmt ist. Die Klinge hat eine Länge von 9,5250 mm, eine Dicke von 0,5334 mm und eine Breite von 4,7625 mm. Die Basis ist 10,3188 mm lang. Das Werkzeug schneidet in der Richtung —X mit einer Geschwindigkeit von 0,1245 mm/Sek. und in den Richtungen +Y und — Y mit geringerer Geschwindigkeit. Die Spur in der Ebene XY ist eine Ellipse mit einer Hauptachse von 0,0305 mm im Vergleich zu einer Auswanderung an der Basis von 0,0356 mm. Die Hauptachse der Ellipse liegt in dem ersten und dritten Quadranten unter einem Winkel von 40° gegen die X-Achse.

Das Werkzeug gemäß Fig. 7a und 7b eignet sich insbesondere zum Unterschneiden. Seine sechseckige Basis 46 geht in einen kegelförmigen Übergangsteil 48 von kreisförmigem, abnehmendem Querschnitt über, der seinerseits in eine Spitze 50 mit kreisförmigem, zunehmendem Querschnitt übergeht. Die obere Hälfte des Übergangsteils 48 und der Spitze 50 ist unter einem Winkel von etwa 45° gegen die verlängerte Achse des Gewindezapfens geneigt. Der Durchmesser der Spitze beträgt 2,0320 mm, die Länge der Spitze 50 und des Übergangsteils 48 bis zur Biegung 6,3500 mm und die Länge der Basis bis zu der Biegung im Teil 48 15,0812 mm. Obgleich die Spur in der Ebene XY eine Ellipse ist, deren Hauptachse unter einem Winkel von 15° gegen die X-Achse geneigt war, schneidet das Werkzeug in der Richtung —X nicht wirksam. Die Schneidgeschwindigkeit in der Richtung — Y beträgt 0,0787 mm/Sek. und in der Richtung +Y 0,0533 mm/Sek. Weder in der Ebene YZ noch in der Ebene XZ erfolgte eine merkliche Auswanderung der Spur in der Richtung +Z oder —Z. Der Grund dafür, daß das Werkzeug in der Richtung —X nicht schneidet, liegt ,wahrscheinlich darin, daß das von der Flüssigkeit getragene Schleifmittel während des Schneidversuchs dazu neigt, von der Spitze des Werkzeugs in Richtung auf den Bezirk 52 von kleinstem Durchmesser abzufließen. Für das Unterschneiden, für welches das Werkzeug gemäß Fig. 7a und 7b bestimmt ist, ist die Tatsache, daß das Werkzeug in der Richtung —X nicht schneidet, vorteilhaft. Beim Unterschneiden will man nur eine Kavität aufweiten, sie soll aber nicht tiefer werden. Demzufolge würde man in der Praxis eines der anderen abgebildeten Werkzeuge verwenden, um eine Kavität von der gewünschten Tiefe herzustellen. Die Werkzeuge gemäß Fig. 7a und 7b würden dann dazu dienen, um die Kavität auszuweiten, ohne daß die Gefahr einer weiteren Vertiefung besteht. So besteht außer den oben beschriebenen Bedingungen für die Konstruktion eines zahnärztlichen Werkzeugs, das in der Richtung —X wirksam schneidet, die weitere Bedingung, daß der Querschnitt der Spitze,

ίο vom schneidenden Ende nach hinten, nicht abnehmen soll, während umgekehrt der Querschnitt der Spitze in der gleichen Richtung abnehmen soll, wenn ein Schneiden in der Richtung —X nicht gewünscht wird.

Das in Fig. 8a und 8b abgebildete Werkzeug hat eine zylindrische, stabförmige Spitze 54 vom Durchmesser 1,0414 mm und einer Länge von 18,2562 mm. Diese Spitze ist gegen die Achse des Gewindezapfens unter einem Winkel von im wesentlichen 45° geneigt. Die Spitze 54 geht über einen kegelförmigen Über-

ao gangsteil 56 in die sechseckige Basis 58 über. Die Länge von der Ansatzstelle der Spitze bis zum Ende des Zapfens beträgt 18,2562 mm. Die Spur in der Ebene XY ist eine Ellipse, deren Hauptachse in dem ersten und dritten Quadranten unter einem Winkel

as von 65° gegen die X-Achse geneigt ist und eine Länge von 0,0305 mm besitzt, während im Vergleich hierzu die Auswanderung an der Basis 0,0330 mm beträgt. Die Schnittgeschwindigkeit in der Richtung —X beträgt 0,0965 mm/Sek., und auch in den Richtungen + Y und — Y kann wirksam geschnitten werden. Ein Werkzeug von der allgemeinen Form gemäß Fig. 8a und 8b, bei welchem jedoch die Spitze eine Länge von 8,3344 mm und die Basis eine Länge von 13,4938 mm besitzt, ist in der Richtang —X unwirksam. Die Spur eines solchen Werkzeugs in der Ebene XY stellt eine gerade Linie, keine Ellipse dar. Die Ergebnisse, die mit diesen beiden sehr ähnlichen Werkzeugen erhalten werden, zeigen, daß die Spur eine Ellipse sein muß.

In F i g. 9 a und 9 b ist ein anderes Werkzeug abgebildet, mit welchem rechteckige Kavitäten hergestellt werden können. Das Werkzeug entspricht im allgemeinen der in Fig. 3a und 3b abgebildeten Ausführung, jedoch mit der Ausnahme, daß hier die abgewinkelte Spitze 60 abgebogene Kanten besitzt, oben und am Boden jedoch flach ausgebildet ist. Die Länge dieser Spitze beträgt 6,7469 mm, seine Dicke 0,9144 mm und seine Breite 2,0574 mm. Die Länge der Basis und des Zapfens beträgt 9,9219 mm. Die Spur in der Ebene XY war eine Ellipse, deren Hauptachse in dem zweiten und vierten Quadranten mit der X-Achse einen Winkel von 30° bildet und eine Länge von 0,0432 mm aufweist, im Vergleich zu der Auswanderung von 0,0406 mm an der Basis. Die Aus-Wanderungen der Spuren in den Richtungen +Z und —Z in den Ebenen YZ und XZ liegen unterhalb 0,0051 mm. Die Schneidgeschwindigkeit dieses Werkzeugs in der Richtung —X beträgt 0,2860 mm/Sek., während sie in den Richtungen + Y und — Y niedriger ist. Wenn man mit diesem Werkzeug vor der Abbiegung der Spitze schneidet, beträgt die Schneidgeschwindigkeit 0,0762 mm/Sek. Die Spur eines solchen geraden Werkzeugs in der Ebene XY ist eine gerade Linie von einer Länge von 0,0406 mm. Die erhöhte Schneidgeschwindigkeit der abgebogenen Spitze gegenüber einer geraden ist also an der Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit von 0,0762 mm/ Sek. auf 0,2860 mm/Sek. eindrucksvoll erwiesen.

In Fig. 10a und 10b ist ein weiteres Werkzeug eine Verwendung in der Zahnmedizin eignen, ist zu abgebildet, das sich als flacher Hobel eignet. Die ersehen, daß diese Werkzeuge zwar unterschiedlich Breite der Spitze beträgt 3,0480 mm, die Dicke ausgebildet sein können, um sie dem jeweils ge-0,7874 mm und die Länge 8,3344 mm. Die Länge wünschten Verwendungszweck anzupassen, daß "sie der Basis beträgt 6,7469 mm. Die Spur in der Ebene 5 aber kurz gehalten sind im Vergleich zu der Gesamt- XY war eine Ellipse, deren Hauptachse im zweiten länge des Handstückes. Die Werkzeuge bestehen aus und vierten Quadranten mit der X-Achse einen Win- einer verhältnismäßig schweren Basis, die in eine kel von 45° bildet und eine Länge von 0,0356 mm langgestreckte, weniger schwere Spitze übergeht, besitzt, die gleich der Auswanderung an der Basis welche mit der verlängerten Achse der Basis einen ist. Die Schneidgeschwindigkeit in der Richtung — X io Winkel bildet. Ein solches Werkzeug schneidet wirkbeträgt 0,1143 mm/Sek. Das Werkzeug ist zum sam in der Längsrichtung der Spitze, wenn nicht der Schneiden in der Richtung + Y unwirksam. Nach Querschnitt zwischen Basis und Spitze auf ein Mini-Abnutzung des Werkzeugs um 0,7620 mm ist die mum verjüngt ist. Gewöhnlich schneidet ein solches Schneidgeschwindigkeit in der Richtung —X auf Werkzeug auch rechtwinklig zu dieser Richtung in 0,0330 mm/Sek. gesunken, während die Schneid- 15 der Ebene, in der die verlängerte Achse der Basis geschwindigkeit in der Richtung — Γ auf 0,0914 mm/ und die Achse der Spitze liegen oder in hierzu par-Sek. gestiegen ist. Die elliptische Spur in der Ebene allelen Ebenen. Die Schneidgeschwindigkeit in diesen XY hat nach der Abnutzung eine größere Haupt- letztgenannten Richtungen hängt von der Steifigkeit achse, die mit der Γ-Achse fast zusammenfiel. ab, d. h. von der Querschnittsform der abgewinkelten

Das in F ig. 11 a und 11b gezeigte Werkzeug eignet 20 Spitze, sowie von ihrer Länge und Dicke. Obgleich sich ebenfalls zur Herstellung rechtwinkliger Kavi- eine verhältnismäßig große Anzahl von Werkzeugen täten. Es ähnelt der Ausführungsform nach F i g. 9 a gemäß der Erfindung abgebildet und beschrieben und 9 b. Die Breite der Spitze 62 beträgt 2,0320 mm, wurde, soll die Erfindung nicht auf die speziell dardie Dicke 1,1430 mm und die Länge 6,3500 mm. Die gestellten Formen beschränkt werden, da der Erfin-Länge der Basis beträgt 10,3188 mm. Die Spitze 62 25 dungsgedanke auch in Werkzeugen von anderer Form ist bei 64 abgeflacht. Dieses Werkzeug schneidet in verwirklicht werden kann.

der Richtung —X mit einer Geschwindigkeit von Die Werkzeuge gemäß der Erfindung können auch

0.2184 mm/Sek., in der Richtung —Y mit einer Ge- für bestimmte Spezialbehandlungen, wie Wurzelschwindigkeit von 0,1905 mm/Sek. und in der Rieh- kanalbehandlungen, sowie zur Entfernung von weitung+F mit einer Geschwindigkeit von 0,1727 mm/ 30 chem, kariösem Material angewandt werden. In Sek. Die Spur in der Ebene XY ist eine Ellipse mit einem solchen Fall schärft man eine oder mehrere einer Hauptachse von 0,0305 mm, die im zweiten und Kanten des Werkzeugs und sprüht Wasser oder eine vierten Quadranten mit der X-Achse einen Winkel andere geeignete Flüssigkeit (ohne Verwendung von 45° bildet. Die Auswanderung an der Basis be- eines Schleifmittels) auf die oder längs der geschärfträgt 0,0254 mm. Die Z-Auswanderung an der Basis 35 ten Kante, welche in einem feuchten Milieu angebeträgt 0,0254 mm. Die Z-Auswanderungen in den wendet wird.

Ebenen XZ und YZ liegen unterhalb 0,0051 mm. Wenn die Werkzeuge in der vorstehend beschrie-

Das in Fig. 12a und 12b abgebildete Werkzeug benen Weise verwendet werden, wird die Kante des entspricht im allgemeinen der in Fig. 8a und 8b Werkzeugs nur ganz leicht gegen die zu behandelnde gezeigten Ausführung. Der Durchmesser der Spitze 40 Fläche angedrückt, während im Gegensatz hierzu bei 66 beträgt 2,1844 mm, die Länge 7,1438 mm und die den üblichen Instrumenten zur Ausführung dieser Länge der Basis 11,9062 mm. Das Werkzeug schnei- Arbeiten die Anwendung eines starken Druckes notdet in der Richtung —X mit einer Geschwindigkeit wendig ist.

von 0,1118 mm/Sek. und in den Richtungen +Y Die Fig. 14 bis 18 zeigen Werkzeuge mit ge-

und — Y mit geringerer Geschwindigkeit. 45 schärfter Kante oder Kanten, die sich insbesondere

In den Fig. 13a und 13b ist ein Werkzeug abge- für die vorstehend beschriebenen Zwecke eignen. Bei bildet, das sich zum Hobeln eignet. Die Spitze ist als Verwendung von Werkzeugen, die mit hohen GeKlinge 68 ausgebildet und mit der sechseckigen Basis schwindigkeiten und sehr geringen Amplituden 70 aus einem Stück gefertigt. Die Klinge 68 ist von schwingen, wird das abzutragende Material so schnell der Achse des Gewindezapfens abgekrümmt und 50 entfernt, daß auch eine stumpfe Kante des Werkzeugs endet in der geraden Kante 72. Die Neigung der zufriedenstellend arbeitet. In einem solchen Fall ist Klinge gegen die verlängerte Achse des Zapfens be- das Risiko ausgeschaltet, Alveolen zu schneiden, trägt 65°. Die Dicke der Klinge beträgt 1,2700 mm, wenn das Werkzeug an oder unterhalb der Gingiva die Breite 3,1750 mm und die Länge 11,1125 mm, angesetzt wird.

gemessen von der Biegung 73 bis zum vorderen Ende. 55 In F i g. 19 ist ein Werkzeug gezeigt, das insbeson-Die Basis hat eine Länge von 8,7312 mm. Das Werk- dere für Arbeiten bei der Wurzelkanaltherapie gezeug schneidet in der Richtung —X mit einer Ge- eignet ist. Dieses Werkzeug wird in einem feuchten schwindigkeit von 0,1168 mm/Sek., in der Richtung Milieu angewendet, wobei das Wasser oder die an-— Y mit einer Geschwindigkeit von 0,1626 mm/Sek. dere verwendete Flüssigkeit in Richtung des Werk- und in der Richtung + Y mit einer Geschwindigkeit 60 zeugs zugeführt wird. Dieses Werkzeug kann auch in von 0,1067 mm/Sek. Die Hauptachse der elliptischen einem trockenen Milieu angewendet werden. Spur in der Ebene XY betrug 0,0305 mm im Ver- Aus der vorstehenden Beschreibung und den Fi-

gleich zu einer Auswanderung an der Basis von guren ist ersichtlich, daß jedes Werkzeug gemäß der 0,0229 mm. Die Hauptachse lag in dem ersten und Erfindung spiegelbildsymmetrisch zu der Ebene ausdritten Quadranten unter einem Winkel von 60° 65 gebildet ist, in welcher die verlängerte Achse des gegen die X-Achse. Werkzeughalters und die Achse der geneigten Spitze

Aus der vorstehenden Beschreibung der Werk- liegen. Wenn die abgebildeten Werkzeuge so vollzeuge gemäß der Erfindung, die sich insbesondere für kommen hergestellt wären, daß die Symmetrie um

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eine solche Ebene absolut vollkommen wäre, würde theoretisch keine Auswanderung der Spuren in der Richtung der Z-Achse erfolgen. Sowohl in der Richtung +Z als auch — Z wäre kein wirksames Schneiden zu erwarten, und das ist bei den hier beschriebenen Werkzeugen der Fall. Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeuge, welche nicht in der Richtung Z, sondern nur in Richtungen in der Ebene XY oder in Richtungen, die in Ebenen parallel zur Ebene XY liegen, schneiden.

Der Erfmdungsgedanke kann auch auf den Bau von Werkzeugen angewendet werden, welche nicht nur in der Richtung schneiden, welche in der Ebene XY oder in hierzu parallelen Ebenen liegt, sondern auch in Richtungen senkrecht zu den genannten Ebenen. Die Eignung des Werkzeugs, in drei Dimensionen zu schneiden, wird erreicht, indem man das Ende des Werkzeugs abschrägt, so daß die Mittellinie des Werkzeugs nicht in irgendeiner Ebene liegt. In einem solchen Fall hat das Werkzeug keine Spiegelbildsymmetrie. Abgeschrägte Werkzeuge sind in den Fig. 20 bis 24 abgebildet und können bei allen vorstehend beschriebenen Arbeiten verwendet werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Werkzeug für ein mit einem Schwingungsgenerator angetriebenes Gerät, insbesondere für zahnärztliche Zwecke, dessen Basis mit dem Schwingungsgenerator über einen Werkzeughalter gekoppelt ist und dessen Spitze relativ zur Basis, deren Achse in Richtung der von dem Generator erzeugten Longitudinalschwingungen verläuft, gebogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorderen Ende des Werkzeugs elliptische Schwingungen aufgezwungen werden, indem die Basis und die Spitze dieses Werkzeugs starr miteinander verbunden sind, der Übergangsteil zwischen der Basis und der Spitze sich gegen die Spitze zu verjüngt, der Winkel, den die Achse der Basis mit der Achse der Spitze einschließt, kleiner als 90° ist und der Querschnitt der Spitze kleiner als der Querschnitt der Basis ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Spitze wesentlich kleiner als die Querschnittsfiäche der Basis ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Basis, des Übergangsteils und der Spitze in einer Ebene liegen, die zugleich die Spiegelsymmetrieebene ist.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Endfläche der Spitze quadratisch ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Endfläche der Spitze die Form eines Kreises hat.

6. Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze konisch ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze als flache Klinge ausgebildet ist, deren größere Querschnittsachse senkrecht zu der durch die Achsen der Basis, des Übergangsteils und der Spitze bestimmten Ebene verläuft, und daß die Achse der Klinge mit der Achse der Basis einen Winkel von 45° einschließen.

8. Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze gekrümmt ist und ihre Seitenkanten länger als die vordere Kante sind.

9. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze eine flache Seite aufweist.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Spitze wesentlich größer als irgendein Durchmesser derselben ist.

11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Länge im wesentlichen gleich einer ganzen Anzahl von halben Wellenlängen der Erregerfrequenz des Werkzeugs ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 580 716;
Bergmann, Ludwig: »Der Ultraschall«, 6. Auflage, Stuttgart 1954, S. 789, 912.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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