-
Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein dentales Werkzeug in
einem dentalen Hand- oder Winkelkopf, gemäß Oberbegriff des Anspruch
1.
-
Derartige
Spannvorrichtungen müssen
eine ganze Reihe von Bedingungen und Anforderungen erfüllen, die
zum Teil untereinander kontradiktorisch sind. So sollen sie einerseits
das Werkzeug sicher und fest halten, aber andererseits ohne große Kraftanstrengung
zu lösen
sein, um dem Benutzer den Wechsel des Werkzeuges zu erleichtern.
Da das Lösen
der Spannvorrichtung ohne Werkzeuge und bevorzugt mitttels eines
Druckknopfes erfolgen soll, muß die
Spannvorrichtung eine solche Konfiguration aufweisen, daß sie durch
einen derartigen Druckknopf betätigt
werden kann. Dabei soll sie aber klein und für höchste Drehzahlen geeignet sein.
-
Prinzipiell
sind folgende Spannvorrichtungen bekannt:
- 1.
Eine oder mehrere federbelastete Kegelspannzangen zum Fixieren des
Werkzeuges und Führungshülsen zum
Führen
desselben,
- 2. Federhülsen,
die entlang einer Erzeugenden eines zylinderförmigen Halteteils durchtrennt
sind und deren Enden konisch ausgebildet sind, sodaß sie zum
Lösen durch
einen Innenkonus eines Betätigungsteils
gegen die Eigenfederung auseinandergedrückt werden können und
- 3. an einem. Ende. mehrfach geschlitzte Spannhülsen, die
das Werkzeug entlang Ihres ungeschlitzten Teils führen und
in ihrem geschlitzten Bereich durch federnde Zungen klemmen und dort
durch einen Innenkonus eines Betätigungsteils
aufspreizbar sind.
-
Die
Erfindung bezieht sich auf die letztgenannte Art von Spannvorrichtungen,
die beispielsweise aus der
EP
0 273 259 B1 bekannt sind.
-
Die
Nachteile derartiger Spannvorrichtungen liegen insbesonders im dynamischen
Verhalten der Spannhülsen,
das wiederum durch die notwendige geometrische Ausbildung des klemmenden
Endbereiches bedingt ist. Um ein Aufbiegen der klemmenden Zungen
beim Lösen
der Klemmhülse
zu ermöglich,
muß die
Außenhülse, in
die die Klemmhülse
eingesetzt ist, im klemmenden Bereich radial gesehen Abstand von
der äußeren Mantelfläche der
klemmenden Zungen haben.
-
Dies
bedeutet aber, daß beim
Betrieb des dentalen Instrumentes und zufolge der extrem hohen Drehzahlen
in diesem Bereich durch die stets vorhandenen Exzentrizitäten und
Herstellungsungenauigkeiten, Vibrationen und Unwuchten auftreten
können,
die sich zum Arbeitsende des Werkzeuges fortpflanzen und für den Patienten
schmerzhaft und für den
Benutzer unangenehm sind.
-
Dazu
kommt, daß durch
die notwendige, relativ große,
axiale Erstreckung der Schlitze, die die Klemmhülse in die einzelnen federnden
Zungen teilt, der Führungsteil
der Klemmhülse
relativ kurz ist, sodaß die
Lagerung und Führung
des Werkzeuges schon aufgrund der kurzen axialen Erstreckung des Führungsbereiches
nicht voll zufriedenstellend ist.
-
Es
wird dazu auf die genannte
EP
0 273 259 B1 verwiesen, deren
1 zu entnehmen ist, daß der Führungsteil
der Klemmhülse
weniger als ein Viertel der axialen Erstreckung des Winkelkopfes ausmacht,
was in Anbetracht der auftretenden Kräfte nicht günstig ist.
-
Die
Erfindung bezweckt, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen und die genannten Nachteile zu vermeiden.
-
Sie
sieht dazu erfindungsgemäß vor, die
federnden Zungen der Spannhülse
im Abstand von jedem der beiden Stirnenden der Spannhülse anzuordnen
und die lichte Weite der Spannhülse
auf der Seite, auf der das Betätigungsorgan
für die federnden Zungen
vorgesehen ist, größer als
es dem Außenfedernden
Zungen vorgesehen ist, größer als
es dem Außendurchmesser
der zu verwendenden Werkzeuge entspricht, auszubilden und dass der
Außendurchmesser
des Betätigungsorgans
für die
federnden Zungen der lichten Weite der Spannhülse entspricht und sein Innendurchmesser
dem Außendurchmesser
der zu verwendenden Werkzeuge entspricht.
-
Durch
diese Maßnahme
ist es möglich,
die Werkzeuge auch "jenseits" der federnden Zungen
zu lagern und zu führen,
wodurch es möglich
wird, über 70
% der axialen Erstreckung des Instrumentenkopfes für die Führung des
Werkzeugschaftes zu verwenden. Die mechanischen und dynamischen
Auswirkungen sind dem Fachmann unmittelbar einsichtig und bedürfen an
dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
-
Die
Erfindung im folgenden anhand der Zeichung näher erläutert. Dabei zeigt
-
1 den Kopfteil eines Winkelstückes mit erfindungsgemäßer Spannvorrichtung,
-
2 eine erfindungsgemäße Spannhülse samt
Betätigungsteil
in Seitenansicht und in einer Ansicht schräg von oben,
-
3 einen Schnitt in der Zeichenebene
der 2 in einer Darstellung
gemäß dem rechten
Teil der 2,
-
4 zeigt eine Darstellung
gemäß 3 mit eingesetztem Betätigungsteil
und
-
5 zeigt zur Veranschaulichung
einen Schnitt ähnlich
der 3 in wahrer Größe.
-
In
der Beschreibung und den Ansprüchen werden
die Bezeichnungen "oben" bzw. "unten" so verwendet, wie
es der Handhabung des dentalen Instrumentes in der in 1 dargestellten Lage entspricht.
Es ist somit das freie Ende des (nicht dargestellten) Werkzeuges "unten" und der Druckknopf des
Instrumentes "oben".
-
Alle
Spannvorrichtungen dentaler Handwerkzeuge sind derzeit in Wälzlagern
gelagert. Diese sind in der Zeichnung in 1 als Kugellager ausgebildet. Es gibt
aber auch Rollen- oder Nadellager. Üblicherweise hat diese Art
der Lagerung keinen Einfluß auf
die Spannvorrichtung, aber bei der gegenständlichen Erfindung kann, wegen
der mechanischen Festigkeit der Spannhülse, diese direkt in das Kugellager eingesetzt
werden, was sonst nicht möglich
ist. Bisher mußte
stets eine Zwischenhülse
verwendet werden, die der Spannhülse
die notwendige Steifigkeit und Festigkeit gab.
-
Die
Möglichkeit,
auf diese Zwischenhülse
zu verzichten, erlaubt einerseits eine weitere Miniturisierung des
Handstückkopfes
und andererseits eine Verbilligung, da die Zwischenhülse sowohl
auf ihrer Innen- als auch auf ihrer Außenseite mit sehr geringen
Toleranzen gearbeitet sein muß.
-
In 1 ist der Kopf eines zahnärztlichen
Instrumentes dargestellt, der über
eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung
mit einer Achse 17 verfügt. Diese
Spannvorrichtung besteht aus einer Spannhülse 1, die im wesentlichen
drei axial aneinander anschließende
Bereiche aufweist, wie insbesonders aus 3 ersichtlich ist: Einen unteren Führungsabschnitt 2,
einen mittleren Spannabschnitt 3 und einen oberen Führungsabschnitt 4.
-
Der
untere Führungsabschnitt 2 weist
eine lichte Weite bzw. einen Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser
des zu verwendenden Werkzeugschaftes so entspricht, daß er ihn
mit der im Bereich der Dentalmedizin üblichen Genauigkeit führt.
-
Im
Spannabschnitt 3 sind, ausgehend von der äußeren Mantelfläche 5 der
Spannhülse 1,
Schlitze 6 durch den Mantel der Spannhülse 1 hindurch geführt. Die
Schlitze sind im wesentlichen in zwei Abschnitte gegliedert: Einen
ersten, radial verlaufenden Abschnitt 7 und einen zweiten,
im wesentlichen achsparallell verlaufenden, Abschnitt 8.
-
Die
axiale Erstreckung der Schlitze 6 bestimmt die Lage und
Größe des Spannabschnittes 3 der
Spannhülse 1:
Durch den speziellen Verlauf der bevorzugt zwei Schlitze 6 werden
federnde Zungen 9 gebildet, die mit dem unteren Führungsabschnitt 2 entlang
eines Umfangsbereiches verbunden sind, durch den radialen Abschnitt 7 der
Schlitze aber vom oberen Führungsabschnitt 4 getrennt
sind, sodaß es möglich ist,
sie nach der Ausbildung der Schlitze mit ihrem freien, dem oberen
Führungsabschnitt 4 zugekehrtem
Ende radial nach innen zu biegen und ihnen so ihre Klemmeigenschaft
für den
einzusteckenden Werkzeugschaft zu verleihen.
-
Anders
verhält
es sich mit den zwischen den federnden Zungen 9 verbleibenden
Stegen 10, die sowohl über
einen Bereich des Hülsenumfanges
mit dem unteren Führungsabschnitt 2 verbunden
sind, als auch über
einen im wesentlichen analogen Bereich mit dem oberen Fürungsabschnitt 4.
Durch diese Stege 10 wird die Einstückigkeit der Spannhülse 1 sichergestellt.
-
Da
andererseits, wie insbesonders aus den 3 und 4 ersichtlich,
die lichte Weite des oberen Führungsabschnittes 4 größer ist
als die lichte Weite des unteren Führungsabschnittes 2,
ist es möglich, ein
Betätigungsorgan 11 in
den oberen Führungsabschnitt 4 zügig einzuschieben,
wobei das Betätigungsorgan 11 einen
Innendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des unteren
Führungsabschnittes 2 entspricht.
-
Durch
diese Maßnahme
ist es möglich,
den Schaft eines Werkzeuges durch den Spannabschnitt 3 der
Spannhülse 1 hindurch
bis in den oberen Führungsabschnitt 4 zu
schieben, wo der Werkzeugschaft durch das Betätigungsorgan geführt wird.
-
Wie
insbesonders aus 1 und 4 ersichtlich, sind die federnden
Zungen 9 an ihrem freien Ende mit einem Innenkonus 12 versehen,
der mit einem Außenkonus 13 des
Betätigungsorgans 11 zusammenwirkt,
wenn das Betätigungsorgan 11 axial nach
unten verschoben wird, sodaß es
die federnden Zungen 9 gegen die ihnen verliehene Vorspannkraft radial
nach außen
drückt
und so den Bohrerschaft frei gibt.
-
In 1 ist ein Sicherungsstift 14 dargestellt, der
radial verläuft
und als Sicherung des Betätigungsorgans 11 in
axialer Richtung und auch in Umfangsrichtung dient. Er ragt durch
eine entsprechende Öffnung 15 der
Spannhülse 1 und
durch ein axial orientiertes Langloch 16 des Betätigungsorgans 11 (4).
-
Gleichzeitig
dient er als Anschlag für
den einzusteckenden Werkzeugschaft. Es wird somit das Werkzeug im
Bereich vom unteren Ende der Spannhülse 1 bis zum Spannabschnitt 3 geführt und
anschließend
daran wieder im Bereich vom oberen Ende des Spannabschnitts 3 bis
zum Anschlag am Sicherungsstift 14. Da eine Führung im
mittleren Bereich der Einstecklänge
sowohl mechanisch als auch dynamisch am wenigsten zur Führung beiträgt und da
darüber
hinaus in diesem Bereich durch die Spannvorrichtung ebenfalls eine,
wenn auch nur geringe, Führung
erfolgt, ist die gesamte Länge
zwischen dem unteren Ende der Spannhülse 1 und dem Sicherungsstift 14 als
Führungslänge anzusehen, was über 70 %
der axialen Erstreckung des Kopfes des dentalen Instrumentes entspricht.
Es ermöglicht somit
die Erfindung nahezu eine Verdreifachung der relativen Führungslänge.
-
Die
Schlitze 6 werden passenderweise durch Funkenerosion mit
Hilfe eines entsprechend geführten
Drahtes hergestellt, wodurch sich die fluchtende Anordnung der beiden
am Umfang zusammenstoßenden
Schlitzabschnitte jedes der beiden Schlitze ergibt.
-
Es
ist selbstverständlich
auch möglich,
die Schlitze durch einseitig eingespannte Drähte herzustellen, wobei eine
radiale Orientierung der Schlitze möglich ist.
-
Selbstverständlich ist
es möglich,
mehr als zwei federnde Zungen 9 vorzusehen, doch darf man bei
all diesen Überlegungen
die reale Größe der Spannhülse 1 nicht
aus den Augen verlieren, die eine Länge von nur etwa 13 mm und
einen Außendurchmesser
von nur etwa 3 mm hat. Wenn man dies berücksichtigt, so erkennt man,
daß bereits
das Anbringen der beiden Schlitze 6 und der die Steifigkeit
der federnden Zungen 9 regelnden Wandstärkeänderungen nur durch Verwendung
ausgefeiltester Techniken und sorgfältigster Beachtung aller technologischen Parameter
möglich
ist.
-
Die
Erfindung wurde anhand eines Winkelkopfes dargestellt, doch ist
es selbstverständlich möglich, auch
Handstücke
mit axial verlaufendem Werkzeughalter damit zu versehen. Dazu ist
es nur notwendig, das Betätigungsorgan 11 auf
dem Fachmann bekannte und geläufige
Weise mit einer am Instrument befindlichen Handhabe zu verbinden,
wie dies bei vorbekannten Spannvorrichtungen erfolgt und daher nicht
zum eigentlichen Bereich der Erfindung gehört.
-
Statt
des Sicherungsstiftes 14 kann die axiale und die Verdrehsicherung
auf andere Weise erfolgen, beispielsweise über federnde Zungen, die in Ausnehmungen
des jeweils anderen Teils einrasten. Der Sicherungsstift 14 bietet
die Vorteile, robust, einfach und zuverlässig zu sein und gleichzeitig
als Anschlag für
den Werkzeugschaft zu. dienen.
-
Bemerkt
werden muß zur 1 noch, daß die dargestellte
Situation, in der die obere Stirnfläche des Betätigungsorgans 11 mit
der unteren Fläche
des Druckknopfes in Kontakt kommt, nicht der Betriebsstellung entspricht,
sondern daß zwischen
diesen beiden Flächen
im Betrieb kein Kontakt auftreten darf. Nur beim Werkzeugwechsel
kommt ein solcher Kontakt nach einer kurzen Bewegung des Druckknopfes
zustande, worauf in der Folge das Betätigungsorgan nach unten verschoben
wird, wobei das Langloch 16 als Begrenzung der Druckbewegung dienen
kann, wenn kein anderer Anschlag beispielsweise am Druckknopf selbst,
vorgesehen ist.
-
Durch
die mechanische Stabilität
der Spannhülse 1 ist
es möglich,
auf die im Stand der Technik immer notwendige Außenhülse für die Spannhülse verzichten
zu können,
wodurch die Wandstärke
der Hülse,
die ja gleichzeitig die Führungshülse ist,
vergrößert werden
kann, was einerseits ihre Herstellung erleichtert und andererseits
weiter zu ihrer mechanischen Widerstandskraft beiträgt. Schließlich ermöglicht der
Verzicht auf ein Bauteil auch eine Reduktion der Abmessungen der
gesamten Spannvorrichtung und somit auch des Kopfes des dentalen
Instruments.
-
Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellt Beispiel beschränkt. So
kann die Spannhülse,
wie bereits angeführt,
mehr als zwei federnde Zungen aufweisen, es kann, wenn dies aus
welchen Gründen auch
immer gefordert wird, eine äußere Hülse zumindest
im unteren Führungsbereich
vorgesehen sein und es kann das Betätigungsorgsan anders aufgebaut
sein, beispielsweise nur aus Zungen bestehen, die mit den federnden
Zungen der Spannhülse
zusammenwirken. Dabei können
die zwischen diesen Zungen liegenden Bereiche radial federnd ausgebildet
sein und so den Endbereich des Werkzeugschaftes kraft- und nicht
formschlüssig
führen.
-
Es
ist auch möglich,
die erfindungsgemäße Spannvorrichtung
bei dentalen Instrumenten zu verwenden, die über einen mechanischen Antrieb
verfügen
und nicht, wie in 1 dargestellt, über eine Luftturbine.