Winkelstückkopf für zahnärztliche Zwecke
Die Entwicklung schnellaufender Hand- und Winkelstücke hat eine neue Form der Werkzeugschäfte für Diamant- und Bohrwerkzeuge gebracht, da die herkömmliche Methode der Arretierung mittels Ringnut und Mitnehmerfläche wegen der auftretenden Reibung und der bei hohen Drehzahlen bereits merkbaren Massenunwucht durch angefräste Mitnehmerflächen zu Erwärmung und zusätzlichen Belastungen führt.
Die Werkzeugschäfte weisen daher nunmehr kleineren Durchmesser auf, haben durchgehend zylindrische Form und sind in der Triebhülse auf einfache Weise dadurch eingespannt, dass in diese eine Plastikbuchse eingeschraubt oder eingepresst ist, in welche der Schaft des Werkzeuges stramm eingeschoben und festgehalten wird. Diese Art der Verbindung ist zwar einfach, hat aber den Nachteil, dass das Einführen und das Herausnehmen eines jeden Werkzeuges eines Kraftaufwandes bedarf, wozu in der Praxis zusätzliche Werkzeuge erforderlich sind, da der Werkzeugwechsel von Hand aus nicht durchgeführt werden kann. Überdies wird bei öfterem Werkzeugwechsel die Passung in der Plastikbuchse erweitert, so dass die Werkzeugschäfte nicht mehr fest sitzen, was ein häufiges Auswechseln der Plastikbuchsen erforderlich macht.
Es wurden daher auch schon anstelle der Plastikbuchsen metallische Klemmhülsen oder Spannzangen eingesetzt, die jedoch den Nachteil aufweisen, dass ihre Wirkung durch das Eindringen von Verunreinigungen in die zur Bildung federnder Zungen vorgesehenen Schlitze beeinträchtigt wird, da sich die Zungen dann nicht mehr weit genug öffnen, um den Werkzeugschaft aufnehmen zu können. Diese Befestigungsmittel mit federnden Zungen haben aber überdies den Nachteil, dass ein voller zentrischer Lauf des Werkzeuges nicht erreichbar ist.
Auch die magnetische Halterung von konischen Werkzeugschäften ist nicht verlässlich, da diese Art der Einspannung gegen Verschmutzung besonders empfindlich ist.
Die Erfindung betrifft einen Winkelstückkopf für zahnärztliche Zwecke mit einem durch einen Turbinenläufer angetriebenen, an seinen Enden gelagerten Werkzeugschaft, bezweckt die vorangeführten Nachteile bekannter Anordnungen zu vermeiden und besteht darin, dass der Turbinenläufer und der Werkzeugschaft mit dem Werkzeug zu einer untrennbaren und somit nur als Ganzes auswechselbaren, zweckmässig aus einem Stück bestehenden Baueinheit zusammengefasst sind. Durch diese Ausbildung wird ein zentrischer- Lauf des Werkzeugschaftes auch bei hohen Umlaufzahlen, wie sie bei Turbinenantrieben von 200000 U/min und darüber auftreten, gewährleistet, und Unwuchten werden vermieden.
Eine bevorzugte Bauart des Winkelstückkopfes ergibt sich dadurch, dass die Baueinheit mit den zu ihrer Lagerung dienenden Kugellagern gemeinsam auswechselbar ist, wozu sie an den Lagerstellen des Werkzeugschaftes gegen eine axiale Verschiebung gesichert sind. Bei Werkzeugwechsel wird daher dann nicht der Werkzeugschaft allein, sondern die Lagerung samt dem Triebrad gewechselt. Da sich bei den erwähnten hochtourigen Antrieben die Kugellager überaus rasch abnützen, kann das Auswechseln gleichzeitig mit dem Werkzeug selbst vorgenommen werden, was besonders vorteilhaft ist, wenn die Abnützung der Diamantwerkzeuge und der Kugellager etwa auf die gleiche Lebensdauer abgestimmt wird.
Durch den gemeinsamen Austausch des Werkzeuges und seiner Lagerung wird jeweils während der Lebensdauer des Werkzeuges ein guter zentrischer Lauf desselben und damit ein verlässliches und genaues Arbeiten erzielt.
Der exakt zentrische Lauf des Werkzeuges bedingt aber wieder geringeren Verschleiss des Werkzeuges und auch der Lager, so dass der Werkzeug- und Lagerwechsel bloss in grösseren Zeitabständen notwendig wird. Der Turbinenläufer, der Werkzeugschaft mit dem Werkzeug und die Kugellager können mit ihren äusseren, im Kopfgehäuse einsetzbaren Lagerträgern eine gemeinsam austauschbare Baueinheit bilden. Das Auswechseln des Werkzeuges und seiner ganzen Lagerung ist dann besonders einfach, da nach Lösen einer Verriegelungsvorrichtung der mit dem Werkzeug als einheitlicher Block ausgebildete Triebkörper rasch aus dem Kopfgehäuse gezogen und durch einen anderen ersetzt werden kann.
Es sei noch erwähnt, dass Winkelstückköpfe für zahnärztliche Zwecke bekannt sind, bei welchen der Werkzeugschaft gemeinsam mit der zugehörigen Lagerbuchse einsetzbar und verriegelbar ist, doch ist diese Ausbildung für höchsttourige Antriebe wenig geeignet.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in den Fig. 1 bis 3 in drei beispielsweisen Ausführungsformen in Längsschnitten durch das Kopfgehäuse des Winkelstückkopfes dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist im Kopfgehäuse 1 des Winkelstückes 2 ein Kugellager 3 eingesetzt, in dem der Werkzeugschaft 4 einsteckbar gelagert ist, der mit dem Turbinenläufer 5 aus einem Stück besteht bzw. zu einer Baueinheit zusammengefasst ist. Der dem Werkzeug 4' abgewendete Teil des Werkzeugschaftes ist stufenförmig abgesetzt und läuft in einem Kugellager 6 eines Lagerträgers 7, welcher deckelartig in das Kopfgehäuse 1 einsetzbar ist und in seinem unteren, dem Turbinenläufer zugewendeten Teil als Leitapparat 8 für das Triebmittel desselben ausgebildet ist. Das Kopfgehäuse ist am oberen Ende durch einen aufgeschraubten Deckel 9 abgeschlossen, der den Lagerträger in seiner eingesetzten Lage sichert.
Das Triebmittel für den Läufer 5 wird durch einen Kanal 10 des Winkelstückes zugeführt und verlässt das Kopfgehäuse durch eine Öffnung 11 und den hohlen Schaft des Winkelstückes.
Die Baueinheit 4, 4', 5 kann nach Abschrauben des Deckels 9 und Abnahme des Lagerträgers 7 samt dem Lager 6 ausgetauscht werden. Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 unterscheidet sich vom vorbeschriebenen dadurch, dass die aus Werkzeugschaft 4 und Turbinenläufer 5 bestehende Baueinheit sowie die zu ihrer Lagerung dienenden Kugellager 3', 6' gemeinsam auswechselbar im Gehäusekopf angeordnet sind. Die inneren Kugellagerringe werden zu diesem Zweck an den Lagerstellen 12, 12' gegen axiale Verschiebung, z. B. durch Aufpressen, gesichert. Der äussere Lagerring 13 des Kugellagers 3' weist eine Umfangsnut 14 auf, in die das kegelig zugespitzte Ende eines Verriegelungsstiftes 15 eingreift, der in einer Bohrung 16 im Winkelstückkopf geführt ist und unter der Wirkung einer Feder 17 steht.
Durch eine Ausnehmung 18 im Winkelstückkopf kann der Verriegelungsstift 15 betätigt werden, wozu er zum besseren Angriff des Daumens mit Rillen versehen ist.
Das Kugellager 6' sitzt in einer zylindrischen Ausnehmung in einem durch Presssitz im Winkelstückkopf verankerten deckelartigen Lagerträger 7', der wieder als Leitapparat für das Triebmittel ausgebildet ist. Bei dieser Ausbildung des Winkelstückkopfes wird nach Lösen des Verriegelungsstiftes 15 der Werkzeugschaft samt Läufer und Lagern aus dem Kopfgehäuse nach unten herausgenommen.
Bei der in Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform des Winkelstückkopfes sitzen die Kugellager 3, 6 in je einem Kugellagerträger 19 bzw. 7. Der Lagerträger 19 weist einen den Turbinenläufer 5 umschliessenden zylindrischen Mantel 20 auf, in dessen offenes Ende der Lagerträger 7 einsetzbar ist, so dass die beiden Lagerträger schachtelartig ineinandergreifen, durch Einbördeln des Randes des Mantels 20 unlösbar miteinander verbunden sind und eine austauschbare, den Werkzeugschaft samt Lagerung und Turbinenläufer einschliessende Baueinheit bilden.
Der Lagerträger 19 hat eine körnerartige Vertiefung 21, in die in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 der Verriegelungsstift 15 einrastet und damit die Baueinheit im Winkelstückkopf festhält. Im zylindrischen Mantel sind oberhalb der Vertiefung 21 Öffnungen 22, 23 für die Zu- und Abfuhr des Triebmittels vorgesehen.
Contra-angle head for dental purposes
The development of high-speed handpieces and contra-angle handpieces has brought a new form of tool shafts for diamond and drilling tools, as the conventional method of locking by means of an annular groove and driving surface causes heat and additional loads due to the friction that occurs and the mass unbalance already noticeable at high speeds due to milled driving surfaces leads.
The tool shafts therefore now have a smaller diameter, have a continuously cylindrical shape and are clamped in the drive sleeve in a simple manner in that a plastic bushing is screwed or pressed into this, into which the shaft of the tool is pushed tightly and held in place. Although this type of connection is simple, it has the disadvantage that inserting and removing each tool requires expenditure of force, for which additional tools are required in practice, since the tool cannot be changed by hand. In addition, if the tool is changed frequently, the fit in the plastic bush is widened so that the tool shafts no longer sit tight, which makes it necessary to change the plastic bushes frequently.
Metallic clamping sleeves or collets have therefore already been used instead of the plastic bushings, but these have the disadvantage that their effect is impaired by the penetration of contaminants into the slots provided for the formation of resilient tongues, since the tongues then no longer open far enough. to accommodate the tool shank. However, these fastening means with resilient tongues also have the disadvantage that a fully centralized run of the tool cannot be achieved.
The magnetic holding of conical tool shafts is also not reliable, since this type of clamping is particularly sensitive to contamination.
The invention relates to a contra-angle head for dental purposes with a tool shaft driven by a turbine runner and mounted at its ends, aims to avoid the above disadvantages of known arrangements and consists in that the turbine runner and the tool shank with the tool become inseparable and thus only as a whole interchangeable, expediently consisting of one piece structural unit are combined. This design ensures that the tool shank runs centrally even with high numbers of revolutions, as occurs in turbine drives of 200,000 rpm and above, and imbalances are avoided.
A preferred design of the elbow head results from the fact that the structural unit can be exchanged together with the ball bearings used for bearing it, for which purpose they are secured against axial displacement at the bearing points of the tool shank. When the tool is changed, it is not the tool shaft alone that is changed, but the bearing and the drive wheel. Since the ball bearings wear out extremely quickly with the high-speed drives mentioned, the replacement can be carried out at the same time as the tool itself, which is particularly advantageous if the wear on the diamond tools and the ball bearings are matched to approximately the same service life.
Through the joint exchange of the tool and its storage, a good centric run of the same and thus reliable and precise work is achieved during the service life of the tool.
The exact centric running of the tool, however, again causes less wear of the tool and also of the bearings, so that the tool and bearing change is only necessary at longer intervals. The turbine rotor, the tool shaft with the tool and the ball bearings can form a jointly exchangeable unit with their outer bearing supports that can be inserted in the head housing. The replacement of the tool and its entire mounting is then particularly simple, since after releasing a locking device, the drive body, which is designed as a unitary block with the tool, can be quickly pulled out of the head housing and replaced by another.
It should also be mentioned that contra-angle heads are known for dental purposes in which the tool shaft can be used and locked together with the associated bearing bushing, but this design is not very suitable for high-speed drives.
In the drawing, the subject of the invention is shown in FIGS. 1 to 3 in three exemplary embodiments in longitudinal sections through the head housing of the elbow head.
In the embodiment according to FIG. 1, a ball bearing 3 is inserted in the head housing 1 of the angle piece 2, in which the tool shank 4 is inserted, which is made of one piece with the turbine rotor 5 or is combined to form a structural unit. The part of the tool shaft facing away from the tool 4 'is stepped off and runs in a ball bearing 6 of a bearing carrier 7, which can be inserted into the head housing 1 like a cover and is designed in its lower part facing the turbine runner as a guide device 8 for the drive means thereof. The head housing is closed at the upper end by a screwed-on cover 9, which secures the bearing bracket in its inserted position.
The drive means for the rotor 5 is fed through a channel 10 of the elbow and leaves the head housing through an opening 11 and the hollow shaft of the elbow.
The structural unit 4, 4 ', 5 can be exchanged after unscrewing the cover 9 and removing the bearing bracket 7 together with the bearing 6. The embodiment according to FIG. 2 differs from the one described above in that the structural unit consisting of the tool shaft 4 and turbine rotor 5 and the ball bearings 3 ', 6' used to support them are arranged in the housing head in a mutually exchangeable manner. The inner ball bearing rings are for this purpose at the bearings 12, 12 'against axial displacement, for. B. secured by pressing. The outer bearing ring 13 of the ball bearing 3 'has a circumferential groove 14 into which the tapered end of a locking pin 15 engages, which is guided in a bore 16 in the angle head and is under the action of a spring 17.
The locking pin 15 can be actuated through a recess 18 in the head of the contra-angle handpiece, for which purpose it is provided with grooves for better grip of the thumb.
The ball bearing 6 'sits in a cylindrical recess in a cover-like bearing carrier 7' which is anchored by a press fit in the elbow head and which is again designed as a guide apparatus for the drive means. With this design of the elbow head, after loosening the locking pin 15, the tool shank together with the runner and bearings are removed from the head housing downwards.
In the embodiment of the elbow head shown in FIG. 3, the ball bearings 3, 6 each sit in a ball bearing carrier 19 and 7, respectively. The bearing carrier 19 has a cylindrical jacket 20 surrounding the turbine rotor 5, in the open end of which the bearing carrier 7 can be inserted, see above that the two bearing supports interlock in a box-like manner, are inextricably connected to one another by crimping the edge of the casing 20 and form an exchangeable structural unit that includes the tool shank including the bearing and the turbine rotor.
The bearing carrier 19 has a granular recess 21 into which the locking pin 15 engages in the same way as in the embodiment according to FIG. 2 and thus holds the structural unit in the contra-angle head. In the cylindrical jacket 21 openings 22, 23 are provided for the supply and discharge of the propellant above the recess.