DE1264682B - Dental drill handpiece with compressed air motor - Google Patents

Description

Zahnärztliches Bohrhandstück mit Druckluftmotor Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück für Bohrer oder andere rotierende Werkzeuge, in das ein höchsttouriger Druckluftmotor als Antrieb für das Werkzeug unter beidseitiger Lagerung der Welle des Rotors eingebaut ist.Dental drill handpiece with compressed air motor The invention relates to a dental handpiece for burs or other rotating tools into the a high-speed compressed air motor as a drive for the tool under bilateral Storage of the shaft of the rotor is installed.

Derartige Handstücke sind bisher im allgemeinen mit einer Turbine versehen, die im Interesse möglichst geringer Reibung auf beiden Seiten in Kugellagern gelagert ist. Diese Kugellager haben jedoch bei ihren kleinen Abmessungen und der starken Beanspruchung durch die hohen Drehzahlen nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer. Man hat sich daher schon darum bemüht, eine andere Lagerung zu finden. Such handpieces have hitherto generally been with a turbine provided that in the interest of the lowest possible friction on both sides in ball bearings is stored. However, these ball bearings have small dimensions and the heavy use due to the high speeds only a relatively short one Lifespan. Efforts have therefore already been made to find another storage.

Es ist bereits bekannt, beide Lager als Druckluftlager auszubilden, wobei die um die Wellenstümpfe des Rotors vorhandenen ringförmigen, axial gerichteten Lagerspalten in radiale Lagerspalten übergehen, die an die Stirnflächen des Rotors angrenzen. It is already known to design both bearings as compressed air bearings, the annular, axially directed ones around the stub shafts of the rotor Bearing gaps merge into radial bearing gaps that are attached to the end faces of the rotor adjoin.

Bei diesen Handstücken werden also radial wie axial wirkende Kräfte durch Druckluft aufgefangen. Infolge des großen Beharrungsvermögens bei den hohen Drehzahlen gelingt dies gegenüber den radial wirkenden Kräften gut, beim Abfangen des z. B. beim Bohren vorhandenen Axialdruckes treten jedoch Schwierigkeiten auf.With these handpieces, there are forces acting both radially and axially caught by compressed air. As a result of the great perseverance of the high Speeds, this works well against the radial forces when intercepting of z. B. when drilling existing axial pressure, however, difficulties arise.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, diesen Schwierigkeiten abzuhelfen. Dabei ist er von der Überlegung ausgegangen, daß das dem Werkzeug nächstliegende Kugellager beim Bohren stärker beansprucht wird als das hintere. Da nun bei Verwendung von Kugellagern keine Schwierigkeiten bezüglich des beim Bohren auftretenden Axialdruckes bestehen, wird für ein zahnärztliches Bohrhandstück, in das ein höchsttouriger Druckluftmotor als Antrieb für das Werkzeug unter beidseitiger Lagerung der Welle des Rotors eingebaut ist, erfindungsgemäß vorgeschlagen, das dem Werkzeug nächstliegende Lager als ringförmiges Druckluftlager, das andere Lager als Kugellager auszubilden. Das Druckluftlager nimmt dann die Radialkräfte, das Kugellager vorzugsweise die Axialkräfte auf. Vorteilhafterweise wird man Tragluft und Treibluft dem Handstück gesondert zuführen, um so die Möglichkeit zu haben, beide Luftarten beim An- und Auslauf des Rotors zweckmäßig steuern zu können. The inventor has set himself the task of solving these difficulties to remedy. He started from the idea that what is closest to the tool Ball bearing is more stressed when drilling than the rear one. Since now when using of ball bearings no difficulties with regard to the axial pressure occurring during drilling exist for a dental drill handpiece in which a high-speed compressed air motor Installed as a drive for the tool with the shaft of the rotor on both sides is proposed according to the invention, the closest to the tool bearing as an annular Compressed air bearings to train the other bearing as a ball bearing. The compressed air store then absorbs the radial forces, the ball bearing preferably absorbs the axial forces. Advantageously if carrying air and propellant air will be fed separately to the handpiece, so will the possibility to have to control both types of air at the start and stop of the rotor expediently can.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt. In den Zeichnungen ist in seinen wesentlichen Teilen ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein zahnärztliches Winkelhandstück in Seitenansicht, F i g. 2 einen axialen Längsschnitt durch den Winkelkopf in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 schematisch eine Schaltung der Versorgungseinrichtung. Developments of the invention are laid down in the subclaims. In the drawings, an exemplary embodiment is shown in its essential parts. It shows F i g. 1 a dental handpiece in side view, F i g. 2 one axial longitudinal section through the angle head on an enlarged scale, Fig. 3 schematically a circuit of the supply device.

Das zahnärztliche Bohrhandstück 1 besteht aus dem Griffteil 2, dem abgewinkelten Stiel 3 mit dem Winkelkopf 4 und dem Bohrer 5, dem Druckwasser-und Druckluftleitungen umhüllenden Schlauch 6. The dental drill handpiece 1 consists of the handle part 2, the angled handle 3 with the angle head 4 and the drill 5, the pressurized water and Hose surrounding compressed air lines 6.

Gemäß F i g. 2 endet der Stiel 3 des Handstücks 1 in einem Hohlzylinder 7, in dem als Druckluftmotor eine Turbine 8 untergebracht ist. Sie besteht aus der Welle 9, die mit einer Bohrung 10 für das mit Hilfe einer Spannzange einzusetzende Werkzeug versehen ist, und den über den Umfang eines mittleren Teiles der Welle regelmäßig verteilten Turbinenschaufeln 11. Das hintere Ende der Bohrung ist durch eine Schraubplatte 12 abgeschlossen. According to FIG. 2, the stem 3 of the handpiece 1 ends in a hollow cylinder 7, in which a turbine 8 is housed as a compressed air motor. It consists of the Shaft 9 with a bore 10 for the to be used with the help of a collet Tool is provided, and over the circumference of a central part of the shaft regularly distributed turbine blades 11. The rear end of the bore is through a screw plate 12 completed.

Für die Lagerung der Turbinenwelle 9 ist am vorderen Wellenstumpf ein Druckluftlager in Gestalt eines ringförmigen, axial gerichteten Lagerspaltes 13, am hinteren Wellenstumpf ein Kugellager 14 vorgesehen. For the storage of the turbine shaft 9 is on the front stub shaft a compressed air bearing in the form of an annular, axially directed bearing gap 13, a ball bearing 14 is provided on the rear stub shaft.

Der Lagerspalt 13 wird durch einen dem Wellenstumpf entsprechend bemessenen Lagerring 15 gebildet, der von vorn in den Hohlzylinder 7 eingeschoben ist und durch die Schraubkappe 16 festgehalten wird. The bearing gap 13 is corresponding to the stub shaft sized bearing ring 15 is formed, which is pushed into the hollow cylinder 7 from the front and is held in place by the screw cap 16.

In die Außenwand des Lagerringes ist eine Ringnut 17 mit etwa rechteckförmigem Querschnitt eingeschnitten, in deren Bodenfläche, über den ganzen Umfang gleichmäßig verteilt, acht radial gerichtete Bohrungspaare 18 angebracht sind, durch die in den Lagerspalt 13 Druckluft eingepreßt wird. Die Zufuhr trockener, gefilterter Luft zur Ringnut erfolgt durch die Leitung 19. Die Lagerluft entweicht nach vorn durch den Ringspalt 20 in Richtung Bohrerkopf und Behandlungsstelle, nach hinten in den Turbinenraum 21. Eine zweite Ringnut 22 in der Außenwand des Lagerringes 15 dient zur Zuführung der Treibluft zur Turbine. Sie besitzt einen etwa trapezförmigen Querschnitt und wird durch die Leitung 23 mit ölvernebelter Druckluft beschickt. In der dem Turbinenraum 21 anliegenden Seitenwand der Ringnut 22 sind, gleichmäßig über den Umfang verteilt, mehrere schräggestellte Bohrungen 24 angebracht, durch die die Treibluft in die Turbinenschaufeln 11 einfällt.In the outer wall of the bearing ring there is an annular groove 17 with an approximately rectangular shape Cross-section incised, in the bottom surface, evenly over the entire circumference distributed, eight radially directed pairs of holes 18 are attached, through which in the bearing gap 13 compressed air is pressed. The supply of dry, filtered air to the annular groove takes place through line 19. The bearing air escapes through to the front the annular gap 20 in the direction of the drill head and treatment site, to the rear in the Turbine chamber 21. A second annular groove 22 in the outer wall of the bearing ring 15 is used for supplying the propellant air to Turbine. She owns one trapezoidal cross-section and is through the line 23 with oil-atomized compressed air loaded. In the side wall of the annular groove 22 adjacent to the turbine chamber 21, evenly distributed over the circumference, several inclined bores 24 attached, through which the propellant air enters the turbine blades 11.

Die entspannte Treibluft fließt durch die Leitung 25 ab und strömt am Ende des Handstücks ins Freie aus. Es kann natürlich auch eine Rückführung der Abluft bis in den Geräteständer hinein vorgesehen sein.The relaxed propellant air flows through line 25 and flows outside at the end of the handpiece. It can of course also be a return of the Exhaust air can be provided right into the device stand.

Der Innenring 26 des für die Lagerung des hinteren Stumpfes der Turbinenwelle 9 vorgesehenen Kugellagers 14 ist auf den verjüngten Stumpf aufgebracht und wird zusätzlich durch die Platte 12 gehalten. Als Halterung für den Außenring 27 des Kugellagers dient ein zweiter von hinten in den Hohlzylinder 7 eingeschobener Lagerring 28, der so gestaltet ist, daß die mit Öl versetzte Treibluft zwecks Kühlung und Schmierung vom Turbinenraum in das Kugellager eintreten kann. Der hintere Aufbau des Winkelkopfes ist durch den Schraubdeckel 29 abgeschlossen. The inner ring 26 of the for the storage of the rear stub of the turbine shaft 9 provided ball bearing 14 is applied to the tapered stump and is additionally held by the plate 12. As a holder for the outer ring 27 of the A second bearing ring, pushed into the hollow cylinder 7 from behind, serves for the ball bearing 28, which is designed so that the propellant air mixed with oil for cooling and Lubrication from the turbine chamber can enter the ball bearing. The rear structure the angle head is closed by the screw cap 29.

Die Versorgungseinrichtung des Handstücks mit Lagerluft, Treibluft und in bekannter Weise auch mit Kühl- bzw. Spülwasser für den Bohrerkopf bzw. die Behandlungsstelle ist in Fig. 3 rein schematisch dargestellt. Durch die gestrichelte Umrandung 30 ist angedeutet, daß die Versorgungseinrichtung in einem besonderen Gehäuse, beispielsweise dem Geräteständer untergebracht ist. Es sind drei Leitungen vorhanden, die Wasserzuleitung 31, die Tragluftzuleitung 19 und die Treibluftzuleitung 23. Beim Austritt der Leitungen aus dem Gehäuse 30 gehen sie in den Schlauch 6 über, der am Handstück endet. Tragluft und Treibluft werden gemeinsam von einem nicht dargestellten Kompressor geliefert, fließen durch das Feinstfilter 32, trennen sich dann in die beiden Leizungen 19 und 23, wobei in jeder Leitung ein Reduzierventil 33 bzw. 34 und ein zweckmäßigerweise elektromagnetisch gesteuertes Absperrventil 35 bzw. The supply device of the handpiece with bearing air, propellant air and in a known manner with cooling or rinsing water for the drill head or the The treatment site is shown purely schematically in FIG. 3. Through the dashed Border 30 is indicated that the supply device in a special Housing, for example, the device stand is housed. There are three lines present, the water supply line 31, the support air supply line 19 and the propellant air supply line 23. When the lines exit the housing 30, they merge into the hose 6, which ends at the handpiece. Carrying air and driving air are not combined by one Supplied compressor shown, flow through the fine filter 32, separate then in the two lines 19 and 23, with a reducing valve in each line 33 or 34 and an expediently electromagnetically controlled shut-off valve 35 or

36 enthalten sind. In der Treibluftleitung befindet sich außerdem ein nicht dargestellter Nebelöler, der für die Ölversetzung der Treibluft sorgt. Auch das Wasser fließt durch ein Feinstfilter 37, ein Reduzierventil 38 und ein elektromagnetisch gesteuertes Absperrventil 39, weiter einen Zusatzerwärmer40. Damit beim Abschalten der Einrichtung kein Wasser im Schlauch und im Handstück stehenbleibt, ist in an sich bekannter Weise zwischen der Wasserzuleitung31 und der Treibluftzuleitung23 eine in Abhängigkeit vom Betrieb des Bohrhandstücks gesteuerte Vorrichtung 41 zum selbsttätigen Absaugen der nach dem Abschalten der Flüssigkeitszufuhr in der Flüssig- keitszuleitung 31 vorhandenen Flüssigkeit vorgesehen, wobei in den Anschlußleitungen dieser Vorrichtung Rückschlagventile42, 43 zwecks richtiger Steuerung des Absaugwassers eingeschaltet sind.36 are included. There is also in the propellant air line a mist lubricator, not shown, which provides for the oil displacement of the propellant air. The water also flows through a fine filter 37, a reducing valve 38 and a electromagnetically controlled shut-off valve 39, further an additional heater40. In order to when the device is switched off, no water remains in the hose or in the handpiece, is in a manner known per se between the water supply line31 and the propellant air supply line23 a device 41 controlled as a function of the operation of the drill handpiece for automatic suction of the liquid in the liquid after switching off the liquid supply power supply 31 existing liquid is provided, in the connecting lines of this device Check valves 42, 43 switched on for the purpose of correct control of the suction water are.

Die Schaltung von beispielsweise einem Fußschalter aus ist so eingerichtet, daß sich beim Einschalten das Magnetventil 35 kurz vor dem Magnetventil 36 öffnet, damit die Turbinenwelle frei in Druckluft schwebt, bevor die Turbine anläuft. Beim Abschalten muß sich zuerst das Magnetventil 36 schließen, um ein reibungsfreies Auslaufen der Turbine sicherzustellen. Switching from a foot switch, for example, is set up in such a way that that when switching on the solenoid valve 35 opens shortly before the solenoid valve 36, so that the turbine shaft floats freely in compressed air before the turbine starts up. At the Switching off must first close the solenoid valve 36 in order to run smoothly Ensure that the turbine runs out.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Zahnärztliches Handstück für Bohrer oder andere rotierende Werkzeuge, in das ein höchsttouriger Druckluftmotor als Antrieb für das Werkzeug unter beidseitiger Lagerung der Welle des Rotors eingebaut ist, d a durch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das dem Werkzeug (5) nächstliegende Lager als ringförmiges Druckluftlager (13), das andere Lager als Kugellager (14) ausgebildet ist. Claims: 1. Dental handpiece for drills or others rotating tools in which a high-speed air motor drives the Tool is installed with the shaft of the rotor bearing on both sides, d a through g e k e n n -z e i c h n e t that the bearing closest to the tool (5) is used as annular compressed air bearing (13), the other bearing designed as a ball bearing (14) is. 2. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, mit insbesondere abgewinkeltem Kopfteil, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die Kopfhülse (7) von der Werkzeugseite her einschiebbarer Lagerring (15) in seiner Außenwand mit zwei ringförmigen, an verschiedene Druckluftleitungen anschließbaren Ausnehmungen (17, 22) versehen ist, von denen die eine (17) mit insbesondere rechteckigem Querschnitt in ihrem Boden über den ganzen Umfang gleichmäßig verteilte, radial gerichtete Düsen (18) zum axialen Lagerspalt (13) aufweist, die andere (22) mit insbesondere trapezförmigem Querschnitt in ihrer einen Seitenwand mit ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilten Ausströmdüsen (24) zum Rotorraum (21) hin versehen ist. 2. Dental handpiece according to claim 1, in particular with an angled one Head part, characterized in that one into the head sleeve (7) from the tool side forth retractable bearing ring (15) in its outer wall with two ring-shaped recesses (17, 22) that can be connected to various compressed air lines are provided, of which the one (17) with, in particular, a rectangular cross-section in its bottom Radially directed nozzles (18) distributed evenly over the entire circumference for the axial Has bearing gap (13), the other (22) with, in particular, a trapezoidal cross-section in one side wall with outflow nozzles also evenly distributed over the circumference (24) is provided towards the rotor space (21). 3. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden Druckluftzuleitungen (19, 23) ein Magnetventil (35 bzw.36) angeordnet ist, die beispielsweise von einem Fußschalter aus in der Weise gemeinsam schaltbar sind, daß das Tragluftventil (35) zwangläufig beim Einschalten vor, beim Ausschalten nach dem Treibluftventil (36) geschaltet wird. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 098 162, 1 099 693; Zeitschrift »VDI-Berichte«, Bd. 20, 1957, S. 130; Buch von Richter und Voss, »Bauelemente der Feinmechanik«, Berlin, 1959, S. 238. 3. Dental handpiece according to claim 2, characterized in that that in each of the two compressed air supply lines (19, 23) a solenoid valve (35 or 36) is arranged, for example, from a foot switch in common are switchable that the support air valve (35) inevitably when switching on before, when Switching off after the drive air valve (36) is switched. ~~~~~~~ Considered Publications: German Auslegeschriften No. 1 098 162, 1 099 693; magazine "VDI Reports", Vol. 20, 1957, p. 130; Book by Richter and Voss, »Components of the Feinmechanik ”, Berlin, 1959, p. 238.