WO2006128587A1 - Handstück mit beschichtung für bewegte oder bewegbare teile - Google Patents
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- WO2006128587A1 WO2006128587A1 PCT/EP2006/004686 EP2006004686W WO2006128587A1 WO 2006128587 A1 WO2006128587 A1 WO 2006128587A1 EP 2006004686 W EP2006004686 W EP 2006004686W WO 2006128587 A1 WO2006128587 A1 WO 2006128587A1
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- A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
- A61C1/08—Machine parts specially adapted for dentistry
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- A61C1/18—Flexible shafts; Clutches or the like; Bearings or lubricating arrangements; Drives or transmissions
- A61C1/185—Drives or transmissions
Definitions
- the present invention relates to a handpiece according to the preamble of claim 1, which has a drive mechanism for a tool to be held by the handpiece, wherein moving or movable parts of the handpiece are at least partially provided with a coating.
- the present invention relates to a handpiece which is intended for medical, dental or dental technical purposes.
- Dental or dental handpieces exist in various embodiments.
- the handpieces can be distinguished both by their shape and arrangement of the tools to be operated as well as in terms of the drive mechanism used for use.
- handpieces are often used for the production of dental prostheses, in which the tool is arranged in the direction of the longitudinal axis of the handpiece.
- dental or dental handpieces have in common that the moving or moving parts located therein are exposed to a relatively high load. It should also be noted that these are mainly miniaturized components, since the cramped space within the handpieces use large-volume Do not allow components. However, the smaller the components used, the more difficult it is for them to bear the loads occurring during operation or use of the handpiece. Components that are subjected to a particularly high load, for example, all components of the drive mechanism, which are responsible for transmitting a rotation to the tool or generally for a movement of the tool.
- WO 03/071973 Al In order to reduce the wear of the various components of a clamping device, it is proposed in WO 03/071973 Al to provide the components of a clamping device of a dental handpiece with a coating comprising graphite or chromium nitrate.
- a coating comprising graphite or chromium nitrate.
- DLC diamond-like or diamond-like hard material layers
- Another feature of the coatings described in WO 03/071973 A1 is that they counteract corrosion of the components of the clamping device.
- WO 2004/056280 Al The coating of certain components of a dental handpiece is also described in WO 2004/056280 A1. In this case, however, care is taken in the first place that the coating leads to a reduction of the friction and accordingly can be dispensed with an excessive lubrication of the various handpiece components. Accordingly, it is proposed in WO 2004/056280 Al to provide mutually moving parts of a dental handpiece with a coating which has a lubricant. As a particularly preferred embodiment, in turn, the use of diamond-like carbon layers DLC is called.
- the present invention seeks to provide a novel designed handpiece especially for medical, dental or dental technology purposes, which has further improved properties in terms of its moving or moving parts.
- the central idea of the present invention is to provide moving or movable parts of the handpiece with a coating comprising chromium nitride (CrN) and / or titanium.
- Nitride + gold TiN + Au
- a novel coating is used, since experiments have shown that chromium nitride or the combination of titanium nitride + gold compared to the The above-mentioned coatings bring further improved properties, in particular with regard to use in the dental or dental technology sector. Further advantages result from the fact that the coating of the components with chromium nitride or titanium nitride + gold can be carried out with a very high accuracy and, in particular, reliably and reproducibly.
- a handpiece is proposed with a drive mechanism for a tool to be held by the handpiece, in particular for medical, dental or dental technology purposes, wherein moving or movable parts of the handpiece are at least partially provided with a coating and according to the invention, the coating comprises chromium nitride and / or titanium nitride + gold.
- the handpiece on a clamping device for selectively clamping a to be moved by the drive mechanism, in particular to be set in rotation tool, wherein elements of this clamping device with the provided according to the invention used chromium nitride coating or titanium nitride + gold coating.
- a second preferred embodiment of the present invention is to use a drive mechanism for the tool, which has at least one driven and rotatably mounted shaft, wherein bearing elements for the shaft and / or coupling parts for rotation transmission are provided with the coating according to the invention.
- chromium nitride coating or titanium nitride + gold coating are two particularly preferred regions or components of the handpiece in which the chromium nitride coating or titanium nitride + gold coating according to the invention is to be used.
- all components of the handpiece, which are subject to wear, can be provided with the coating.
- the chromium nitride or titanium nitride + gold coating is therefore very versatile and contributes in all areas to improve the operating characteristics of the coated components and thus the handpiece as a whole.
- the present invention is by no means limited to the use of specially designed handpieces. Rather, the chromium nitride or titanium nitride + gold coating can be used in all handpieces that are used in medical, dental or dental technology areas. The operating characteristics of both dental drill handpieces and straight motor handpieces for the laboratory can be further optimized in this way.
- Fig. 1 shows a first embodiment in game of a dental according to the invention
- Figure 2 shows the head portion of the handpiece of Figure 1 in vertical section.
- 3 and 4 show another embodiment of a straight motor handpiece, which is designed according to the present invention.
- FIGS. 1 and 2 is a handpiece, which is known from DE 196 29 902 Al the applicant. Since the design of this handpiece is already adequately described in this publication, its structure will be explained below only briefly.
- the main parts of the handpiece 100 shown in FIGS. 1 and 2 are a grip sleeve 1 with a head housing 2 at its front end, a drive shaft section comprising two drive shafts 3, which is rotatably mounted in the grip sleeve 1 by means of corresponding bearings 3b, a drive sleeve 4 which by means of rotary bearings 5 about a rotation axis 6 rotatably mounted in the head housing 2, wherein the axis of rotation 6 preferably perpendicular to the longitudinal central axis 7 of the grip sleeve 1 extends, a drive connection between the drive shaft portion and the drive sleeve 4, here in the form of an angular gear 8 with corresponding pinions, a first clutch 9, for releasably rotational drive connection of a plug-in externally in the drive sleeve 4 shaft 11 of a rotary tool 12, a second clutch 13 for releasable axial connection of the shaft 11 with the drive sleeve 4 and an
- the grip sleeve 1 is connectable by a plug connection 15 to a fitting 17 of a flexible supply line 18, the other end of which is connected to a supply device, not shown, for supplying the handpiece with required media, such as e.g. electrical drive power, blowing air, water and / or spray is connected.
- a supply device not shown
- the water and / or air and light media conduits terminate in or near the head housing 2, with their exit ports directed toward the treatment site located at the tip of the tool 12.
- An electric drive motor 19 is arranged in a manner known per se in the connection piece 17. With the aid of the motor 19, the tool 12 is set in rotation, whereby the transmission of the motor movement to the tool 12 via the two shafts 3, located on the shafts 3 coupling elements 3a and the angle gear 8 takes place.
- the first coupling 9 in the head housing 2 is formed by an inner projection 21 in the drive sleeve 4 with a coupling surface 22 which rests against a coupling surface 23 of the shaft 11 with little play, the coupling surface 22 by an end expiring recess or flattening of the shaft 11th is formed.
- the inner projection 21 is formed by a circular portion-shaped coupling part which is inserted as a fitting in a groove N.
- the second clutch 13 for axially effective connection of the shaft 11 with the drive sleeve 4 is by a coupling slide 24 which is radially slidably mounted in a radial guide slot of the drive sleeve 4 with little play, as well as at its radially inner end a coupling nose 25, and a the latter receiving coupling recess 26 formed in the shaft 11.
- the coupling slide 24 is between a coupling position shown in FIG. 2, in which its inward movement is limited by a stop A and in which the coupling nose 25 protrudes into the hollow cylindrical insertion hole 4a of the drive sleeve 4 and a displaced to the outside decoupling position or release position displaceable, in the coupling nose 25 does not protrude into the insertion hole 4a.
- a spring 37 acting radially inwardly is provided for automatic return of the coupling slide 24 in its coupling position.
- the spring 37 is elastically opened when moving the coupling slide 24 in its release position, which allows their clasp-shaped or C-shape. Due to the elastic contraction, the coupling piece 24 is automatically moved into its coupling position.
- the actuating device 14 is provided, which is arranged on the side facing away from the tool 12 of the head housing 2 or accessible from this side. It has a pressure member 46, which is manually displaceable in a guide 47 axially between an inwardly shifted functional position and an outwardly shifted ready position.
- the pressure member 46 is inserted by finger pressure of the associated operating hand, wherein conical surfaces 36, 51 meet and the coupling slide 24 is displaced radially outward into its release position and the shaft 11 can be pulled out of the insertion hole 4a.
- the coupling of the shaft 11 takes place when inserted into the insertion hole 4a automatically by displacing the coupling slide 24 against the spring force and automatic engagement in the recess 26 in the shaft 11, the segment-shaped, z. B. as a secant groove, or may be annular.
- the handpiece 100 shown in FIGS. 1 and 2 therefore has a number of different components, which are moved during operation or themselves
- components or components are provided which are moved out of the head region 2 during the clamping or removal of the tool 12 in order to allow a secure grip of the tool or a release of this grip.
- moving parts of this handpiece 100 are provided with a chromium nitride (CrN) coating and / or a titanium nitride + gold coating.
- CrN chromium nitride
- TiN + gold coating are in particular those parts which are exposed to a higher load during operation since the surface properties of these components can be significantly improved with the aid of the chromium nitride or titanium nitride + gold coating.
- the chromium nitride coating used according to the invention is characterized by the following properties:
- Another positive feature of the chromium nitride coating is that the application of relatively thick layers is easily possible.
- the application is preferably carried out by means of PVD (Physical Vapor Deposition) - technology, wherein readily layer thicknesses of up to 5 microns can be achieved.
- PVD Physical Vapor Deposition
- the chromium nitride coating also creates an additional reserve of wear for the coated components, since even over a longer period of use, coating of the components concerned remains ensured. In conjunction with the high hardness and low brittleness, this results in extremely high abrasion resistance for the coated parts.
- the chromium nitride coating and the Increased corrosion resistance of the corresponding components so their operating characteristics can be significantly improved.
- the alternative or supplementary titanium nitride + gold coating initially consists of a titanium nitride layer (TiN), which is covered by a gold layer (Au).
- TiN titanium nitride layer
- Au gold layer
- the titanium nitride layer has a thickness of up to 1 ⁇ m, while the gold layer is up to 0.5 ⁇ m thick.
- Coating takes place with the PVD magnetron sputtering technique, which enables a reliable and uniform application of the coating to the affected components or components.
- the handpiece 100 shown in FIGS. 1 and 2 it is intended to coat at least those components which are exposed to a higher load during operation due to surface contact with other components.
- these are in particular the shafts 3 of the drive mechanism or their coupling parts 3a and the components of the bevel gear 8.
- the bearing parts ie the races of bearings used for supporting the shaft 3 3b and the bearing 5 could be coated for the drive sleeve 4 become.
- Another application of the coating according to the invention are the various components of the mechanism for clamping or coupling the tool 12, ie the various components of the clutches 9 and 11. All these components are exposed during operation of the handpiece 100 a relatively heavy load, as they are in surface contact with other elements and transmit forces.
- a straight motor handpiece is presented, which is already known from DE 44 06 855 A1 of the Applicant. This handpiece is shown in FIGS. 3 and 4.
- the rod-shaped, straight handpiece 101 consists of a rear motor part 102 with a built therein, in particular electric drive motor 103 and a front handpiece part 104, in the front of a machining tool with its shaft 105 can be clamped.
- the collet 106 can be opened and closed by a relative rotation between the motor part 102 and a grip sleeve 104a of the handpiece part 104.
- an actuating mechanism 108 is integrated, which is effective between the grip sleeve 104a and the drive shaft 107 and has a gear 109, which converts the rotational movement of the grip sleeve 104a in an axial movement of a round tightening rod 110 extending from the rear coaxially through a Bearing sleeve 107a of the drive shaft 107 extends, is axially movably mounted in a bore and is screwed with its front end into an internal thread 106a of the collet 106.
- the grip sleeve 104a is mounted rotatably and longitudinally displaceably on a sleeve-shaped inner housing 111 about the longitudinal central axis 112 of the handpiece 101.
- the drive shaft 107 is rotatably supported by means of two roller bearings 113, 114 having an axial spacing from each other.
- the motor part 102 can be connected by a cable 102a and possibly a connection part 102b to a power supply source and / or a control unit.
- the coating with chromium nitride and / or titanium nitride + gold on otherwise designed handpieces and Drive principles can be used.
- the coating of the bearing parts for the turbine as well as the elements for clamping or holding the tool with chromium nitride or titanium nitride + gold would be conceivable, since in this case, the invention sought after advantages in terms of resistance to excessive wear of the various components.
- the inventive proposal to coat components of a handpiece with chromium nitride and / or titanium nitride + gold the properties of these components and thus the handpiece can be significantly improved overall. It is a particular advantage of the present invention is that the coating with chromium nitride or titanium nitride + gold can be carried out relatively easily and in high quality, so that the invention and the improvements sought thereby can be implemented in a simple but reliable manner ,
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Abstract
Bei einem Handstück (100, 101), welches insbesondere für medizinische, zahnmedizinische oder zahn technische Zwecke vorgesehen ist und einen Antriebsmechanismus für ein von dem Handstück (100, 101) zu haltendes Werkzeug (12, 105) aufweist, sind bewegte oder bewegbare Teile des Handstücks (100, 101) zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen, welche Chromnitrid und/oder Titan-Nitrid+Gold aufweist.
Description
Handstück mit Beschichtung für bewegte oder bewegbare Teile
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Handstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches einen Antriebsmechanismus für ein von dem Handstück zu haltendes Werkzeug aufweist, wobei bewegte oder bewegbare Teile des Handstücks zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Handstück, welches für medizinische, zahnmedizinische oder zahn technische Zwecke vorgesehen ist.
Zahnmedizinische oder zahntechnische Handstücke existieren in den verschiedensten Ausführungsformen. Die Handstücke können dabei sowohl nach ihrer Form bzw. Anordnung der zu betreibenden Werkzeuge als auch im Hinblick auf den zum Einsatz kommenden Antriebsmechanismus unterschieden werden. So besteht zum einen die Möglichkeit, das Werkzeug in einem Winkel von etwa 90° zur Längsachse des Handstücks anzuordnen, wobei derartige Konfigurationen beispielsweise bei zahnärztlichen Bohrern zur abhebenden Bearbeitung von Zahnsubstanz eingesetzt werden. In der Zahntechnik hingegen werden zur Herstellung von Zahnersatzteilen häufig Handstücke eingesetzt, bei denen das Werkzeug in Richtung der Längsachse des Handstücks angeordnet ist.
Soll das Werkzeug mit Hilfe des Antriebsmechanismusses in eine Rotation versetzt werden, so kommen in der Zahnmedizin bzw. Zahntechnik im wesentlichen zwei verschiedene Antriebs-Prinzipien zum Einsatz. Zum einen werden häufig Luftturbinen eingesetzt, bei denen ein im Kopfbereich des Handstücks angeordneter Rotor mittels Druckluft in Rotation versetzt wird, zum anderen kommen auch Elektroantriebe zum Einsatz, welche insbesondere dann Vorteile mit sich bringen, wenn eine genaue Steuerung der Drehzahl und des von dem Werkzeug ausgeübten Drehmoments gewünscht ist. Ferner existieren allerdings auch pneumatische Antriebe, die beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn das Werkzeug nicht in Rotation, sondern in eine oszillierende Bewegung versetzt werden soll.
Allen unterschiedlichen Ausführungsformen zahnmedizinischer oder zahntechnischer Handstücke ist gemeinsam, daß die darin befindlichen bewegten oder bewegbaren Teile einer verhältnismäßig hohen Belastung ausgesetzt sind. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, daß es sich überwiegend um miniaturisierte Bauteile handelt, da die beengten Platzverhältnisse innerhalb der Handstücke den Einsatz großvolumiger
Bauteile nicht zulassen. Je kleiner allerdings die zum Einsatz kommenden Bauteile sind, desto schwieriger ist für diese, die während des Betriebs bzw. der Benutzung des Handstücks auftretenden Belastungen zu tragen. Komponenten, die einer besonders hohen Belastung ausgesetzt sind, sind beispielsweise sämtliche Bestandteile des Antriebsmechanismusses, welche zur Übertragung einer Rotation auf das Werkzeug bzw. allgemein für eine Bewegung des Werkzeugs verantwortlich sind.
Ein weiterer Bereich eines zahnärztlichen Handstücks, der einer verhältnismäßig hohen Belastung und damit der Gefahr der Abnutzung ausgesetzt ist, ist der Kopfbereich, innerhalb dem das Werkzeug angeordnet ist. Üblicherweise sind Handstücke derart ausgestaltet, daß ein einfacher Wechsel der Werkzeuge ermöglicht ist. Dies ist schon allein deshalb erforderlich, da sich die Werkzeuge im Laufe der Zeit ebenfalls abnutzen sowie aus hygienischen Gründen gereinigt und sterilisiert werden müssen. Es kommen dementsprechend sogenannte Spannvorrichtungen zum Einsatz, welche während des Betriebs das Werkzeug sicher und fest halten und anschließend eine Entnahme des Werkzeugs ermöglichen. Auch die Komponenten einer derartigen Spannvorrichtung sind einer hohen Belastung ausgesetzt, da zum festen und sicheren Halten des Werkzeugs innerhalb der Spannvorrichtung eine hohe Kraftübertragung erforderlich ist.
Um die Abnutzung der verschiedenen Komponenten einer Spannvorrichtung zu reduzieren, wird in der WO 03/071973 Al vorgeschlagen, die Bestandteile einer Spannvorrichtung eines zahnärztlichen Handstücks mit einer Beschichtung zu versehen, welche Graphit oder Chromnitrat aufweist. Bei der graphit-haltigen Beschichtung wird insbesondere auf sogenannte diamanthaltige bzw. diamantähnliche Hartstoffschichten (diamond like carbon-DLC) verwiesen, welche eine große Härte aufweisen und zusätzlich auch aufgrund des amorphen Kohlenstoffs die Reibungseigenschaften verbessern. Eine weitere Eigenschaft der in der WO 03/071973 Al beschriebenen Beschichtungen besteht darin, daß diese einer Korrosion der Komponenten der Spann Vorrichtung entgegenwirken.
Das Beschichten bestimmter Komponenten eines zahnärztlichen Handstückes ist auch in der WO 2004/056280 Al beschrieben. Hierbei wird allerdings in erster Linie darauf geachtet, daß die Beschichtung zu einer Reduzierung der Reibungen führt und dementsprechend auf eine übermäßige Schmierung der verschiedenen Handstück- Komponenten verzichtet werden kann. Dementsprechend wird in der WO 2004/056280 Al vorgeschlagen, zueinander bewegte Teile eines zahnärztlichen Handstücks mit einer Beschichtung zu versehen, welche einen Schmierstoff aufweist.
Als besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird wiederum der Einsatz diamantähnlicher Kohlenstoffschichten DLC genannt.
Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartig ausgestaltetes Handstück insbesondere für medizinische, zahnmedizinische oder zahntechnische Zwecke anzugeben, welches im Hinblick auf seine bewegten oder bewegbaren Teile weiter verbesserte Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Handstück, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, bewegte oder bewegbare Teile des Handstücks mit einer Beschichtung aufweisend Chromnitrid (CrN) und/oder Titan-
Nitrid+Gold (TiN + Au) zu versehen, um deren Betriebseigenschaften zusätzlich zu verbessern. Im Gegensatz zum Stand der Technik, der den Einsatz von diamantähnlichen Beschichtungen oder Chromnitrat-Schichten vorschlägt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung also eine neuartige Beschichtung eingesetzt, da Versuche gezeigt haben, daß Chromnitrid bzw. die Kombination Titan-Nitrid+Gold im Vergleich zu den oben erwähnten Beschichtungen nochmals verbesserte Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf die Nutzung im zahnmedizinischen oder zahntechnischen Bereich mit sich bringen. Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß das Beschichten der Komponenten mit Chromnitrid bzw. Titan-Nitrid+Gold mit einer sehr hohen Genauigkeit und insbesondere zuverlässig und reproduzierbar durchgeführt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also ein Handstück mit einem Antriebsmechanismus für ein von dem Handstück zu haltendes Werkzeug, insbesondere für medizinische, zahnmedizinische oder zahntechnische Zwecke vorgeschlagen, wobei bewegte oder bewegbare Teile des Handstücks zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen sind und wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß die Beschichtung Chromnitrid und/oder Titan-Nitrid+Gold aufweist.
In einem ersten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Handstück eine Spannvorrichtung zum wahlweisen Einspannen eines von dem Antriebsmechanismus zu bewegenden, insbesondere in Rotation zu versetzenden Werkzeugs auf, wobei Elemente dieser Spannvorrichtung mit der
erfindungsgemäß eingesetzten Chromnitrid-Beschichtung bzw. Titan-Nitrid+Gold- Beschichtung versehen sind. Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Antriebsmechanismus für das Werkzeug einzusetzen, welcher zumindest eine angetriebene und drehbar gelagerte Welle aufweist, wobei Lagerelemente für die Welle und/oder Kupplungsteile zur Rotationsübertragung mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen sind.
Es handelt sich hierbei um zwei besonders bevorzugte Bereiche bzw. Komponenten des Handstücks, bei denen die erfindungsgemäße Chromnitrid-Beschichtung bzw. Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung eingesetzt werden soll. Selbstverständlich können allerdings sämtliche Bauteile des Handstücks, welche einem Verschleiß unterliegen, mit der Beschichtung versehen werden. Die Chromnitrid- bzw. Titan-Nitrid+Gold- Beschichtung ist also sehr vielseitig einsetzbar und trägt in sämtlichen Bereichen dazu bei, die Betriebseigenschaften der beschichteten Bauteile und damit des Handstücks insgesamt zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist auch keinesfalls auf den Einsatz speziell ausgestalteter Handstücke beschränkt. Vielmehr kann die Chromnitrid- bzw. Titan-Nitrid+Gold- Beschichtung bei sämtlichen Handstücken, die in medizinischen, zahnmedizinischen oder zahntechnischen Bereichen eingesetzt werden, zum Einsatz kommen. Die Betriebseigenschaften sowohl zahnärztlicher Bohrhandstücke als auch gerader Motorhandstücke für den Laborbereich können auf diese Weise weiter optimiert werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungs bei spiel eines erfindungsgemäßen zahnärztlichen
Handstücks in der Seitenansicht;
Fig. 2 den Kopfbereich des Handstücks von Fig. 1 im vertikalen Schnitt; und
Fig. 3 und 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines geraden Motorhandstücks, welches gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
Nachfolgend werden zwei unterschiedliche Handstücke erläutert, welche für den Einsatz im zahnmedizinischen bzw. zahntechnischen Bereich vorgesehen sind und entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung ausgestaltet sind. Hierbei handelt es sich zum einen um ein Bohrhandstück sowie zum anderen um ein gerades
Motorhandstück. Es soll an dieser Stelle allerdings nochmals darauf hingewiesen werden, daß der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Einsatz der Chromnitrid- bzw. Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung bei sämtlichen medizinischen, zahnmedizinischen oder zahntechnischen Handstücken Verwendung finden kann.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Handstück, welches aus der DE 196 29 902 Al der Anmelderin bekannt ist. Da die Ausgestaltung dieses Handstücks in dieser Veröffentlichung bereits hinreichend beschrieben ist, soll dessen Aufbau nachfolgend lediglich kurz erläutert werden.
Die Hauptteile des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Handstücks 100 sind eine Griffhülse 1 mit einem Kopfgehäuse 2 an ihrem vorderen Ende, ein zwei Antriebswellen 3 umfassender Antriebswellenabschnitt, der in der Griffhülse 1 mittels entsprechender Lager 3b drehbar gelagert ist, eine Antriebshülse 4, die mittels Drehlagern 5 um eine Drehachse 6 drehbar im Kopfgehäuse 2 gelagert ist, wobei die Drehachse 6 sich vorzugsweise rechtwinklig zur Längsmittelachse 7 der Griffhülse 1 erstreckt, eine Antriebsverbindung zwischen dem Antriebswellenabschnitt und der Antriebshülse 4, hier in Form eines Winkelgetriebes 8 mit entsprechenden Ritzeln, eine erste Kupplung 9, zur lösbaren Drehmitnahmeverbindung eines von aussen in die Antriebshülse 4 einsteckbaren Schaftes 11 eines Rotationswerkzeugs 12, eine zweite Kupplung 13 zur lösbaren axialen Verbindung des Schaftes 11 mit der Antriebshülse 4 und eine Betätigungsvorrichtung 14 zum Lösen der zweiten Kupplung 13 zwecks Entfernung des Werkzeugs 12 aus dem Handstück 100.
Die Griffhülse 1 ist durch eine Steckverbindung 15 mit einem Anschlussstück 17 einer flexiblen Versorgungsleitung 18 verbindbar, deren anderes Ende mit einer nicht dargestellten Versorgungseinrichtung zum Versorgen des Handstücks mit erforderlichen Medien, wie z.B. elektrischer Antriebsenergie, Blasluft, Wasser und/oder Spray verbunden ist. Hierzu dienen sog. Medienleitungen 16, die sich längs durch die Versorgungsleitung 18 und die Steckverbindung 15 erstrecken können, wie es an sich bekannt ist. Die Medienleitungen für Wasser und/oder Luft sowie Licht enden im oder in der Nähe des Kopfgehäuses 2, wobei ihre Austrittsöffnungen auf die sich an der Spitze des Werkzeugs 12 befindlichen Behandlungsstelle gerichtet sind.
Ein elektrischer Antriebsmotor 19 ist in an sich bekannter Weise im Anschlussstück 17 angeordnet. Mit Hilfe des Motors 19 wird das Werkzeug 12 in eine Rotation versetzt, wobei die Übertragung der Motorbewegung auf das Werkzeug 12 über die beiden Wellen 3, an den Wellen 3 befindliche Kupplungselemente 3a sowie das Winkelgetriebe 8 erfolgt.
Die erste Kupplung 9 im Kopfgehäuse 2 ist durch einen inneren Vorsprung 21 in der Antriebshülse 4 mit einer Kupplungsfläche 22 gebildet, die an einer Kupplungsfläche 23 des Schaftes 11 mit geringem Bewegungsspiel anliegt, wobei die Kupplungsfläche 22 durch eine endseitig auslaufende Ausnehmung oder Abflachung des Schaftes 11 gebildet ist. Der innere Vorsprung 21 ist durch ein kreisabschnittsförmiges Kupplungsteil gebildet, das als Passstück in eine Nut N eingesetzt ist.
Die zweite Kupplung 13 zur axial wirksamen Verbindung des Schaftes 11 mit der Antriebshülse 4 ist durch einen Kupplungsschieber 24, der in einem radialen Führungsschlitz der Antriebshülse 4 mit geringem Bewegungsspiel radial verschiebbar gelagert ist, sowie an seinem radial inneren Ende eine Kupplungsnase 25 aufweist, und eine letztere aufnehmende Kupplungsausnehmung 26 im Schaft 11 gebildet.
Der Kupplungsschieber 24 ist zwischen einer in Fig. 2 dargestellten Kupplungsstellung, in der seine Einwärtsbewegung durch einen Anschlag A begrenzt ist und in der die Kupplungsnase 25 in das hohlzylindrische Steckloch 4a der Antriebshülse 4 hineinragt und einer demgegenüber nach aussen verschobenen Entkupplungsstellung oder Freigabestellung verschiebbar, in der die Kupplungsnase 25 nicht in das Steckloch 4a hineinragt. Zur selbsttätigen Rückführung des Kupplungsschiebers 24 in seine Kupplungsstellung ist eine ihn radial nach innen beaufschlagende Feder 37 vorgesehen. Die Feder 37 wird beim Verschieben des Kupplungsschiebers 24 in seine Freigabestellung elastisch geöffnet, was ihre spangenförmige oder C-Form ermöglicht. Durch die federelastische Kontraktion wird das Kupplungsstück 24 selbsttätig wird in seine Kupplungsstellung verschoben.
Zum Lösen der zweiten Kupplung 13 ist die Betätigungsvorrichtung 14 vorgesehen, die auf der dem Werkzeug 12 abgewandten Seite des Kopfgehäuses 2 angeordnet oder von dieser Seite zugänglich ist. Sie weist ein Druckglied 46 auf, das in einer Führung 47 axial zwischen einer nach innen verschobenen Funktionsstellung und einer nach aussen verschobenen Bereitschaftsstellung manuell verschiebbar ist.
Zum Öffnen der Kupplung 13 wird das Druckglied 46 durch Fingerdruck der zugehörigen Bedienungshand eingeschoben, wobei Kegelflächen 36, 51 aufeinander treffen und der Kupplungsschieber 24 radial nach aussen in seine Freigabestellung verdrängt wird und der Schaft 11 aus dem Steckloch 4a herausgezogen werden kann. Das Kuppeln des Schaftes 11 erfolgt beim Einstecken in das Steckloch 4a selbsttätig durch ein Verdrängen des Kupplungsschiebers 24 entgegen der Federkraft und
selbsttätiges Einrasten in die Ausnehmung 26 im Schaft 11, die segmentförmig, z. B. als sekantiale Nut, oder ringförmig ausgebildet sein kann.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Handstück 100 weist also eine Reihe verschiedenster Bauteile auf, welche während des Betriebs bewegt werden bzw. sich
(zueinander) bewegen, um das Werkzeug 12 mit Hilfe des Motors 19 in die gewünschte Rotation zu versetzen. Femer sind Bauteile oder Komponenten vorgesehen, welche während des Einspannes bzw. Entfernen des Werkzeugs 12 aus dem Kopfbereich 2 bewegt werden, um einen sicheren Griff des Werkzeugs bzw. eine Lösen dieses Griffs zu ermöglichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nunmehr vorgesehen, daß bewegte bzw. bewegbare Teile dieses Handstücks 100 mit einer Chromnitrid-Beschichtung (CrN) und/oder einer Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung versehen sind. Es handelt sich hierbei insbesondere um diejenigen Teile, die einer höheren Belastung während des Betriebs ausgesetzt sind, da mit Hilfe der Chromnitrid- bzw. Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung die Oberflächen-Eigenschaften dieser Bauteile signifikant verbessert werden können.
So zeichnet sich die erfindungsgemäß eingesetzte Chromnitrid-Beschichtung durch folgende Eigenschaften aus:
a) eine hohe Härte und Haftfestigkeit, b) eine sehr gute chemische Beständigkeit, c) eine hohe Temperaturbeständigkeit an Luft, d) einen sehr geringer Reibungskoeffizient gegenüber Stahl, e) ein gutes Gleitverhalten bei Mangelschmierung und starker mechanischer Belastung.
Eine weitere positive Eigenschaft der Chromnitrid-Beschichtung besteht darin, daß auch das Aufbringen verhältnismäßig dicker Schichten problemlos möglich ist. Das Aufbringen erfolgt dabei vorzugsweise mittels PVD (Physical Vapour Deposition)- Technik, wobei ohne weiteres Schichtdicken von bis zu 5μm erreicht werden können. Dies bedeutet wiederum, daß durch die Chromnitrid-Beschichtung auch eine zusätzliche Verschleißreserve für die beschichteten Bauteile geschaffen wird, da selbst über einen längeren Nutzungszeitraum hinweg noch eine Beschichtung der betroffenen Bauteile gewährleistet bleibt. In Verbindung mit der hohen Härte sowie einer geringen Sprödigkeit wird hierdurch eine extrem hohe Abriebfestigkeit für die beschichteten Teile erzielt. Da darüber hinaus die Chromnitrid-Beschichtung auch die
Korrosionsbeständigkeit der entsprechenden Bauteile erhöht, können deren Betriebseigenschaften also deutlich verbessert werden.
Die alternativ oder ergänzend eingesetzte Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung besteht zunächst aus einer Titan-Nitrid-Schicht (TiN), welche von einer Gold-Schicht (Au) überdeckt ist. Die Titan-Nitrid-Schicht weist dabei eine Dicke von bis zu lμm auf, während hingegen die Gold-Schicht bis zu 0,5μm dick ist. Das Aufbringen der
Beschichtung erfolgt mit der PVD-Magnetron-Sputter-Technik, welche ein zuverlässiges und gleichmäßiges Aufbringen der Beschichtung auf die betroffen Bauteile bzw. Komponenten ermöglicht.
Besondere Vorteile der Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung sind:
a) eine geringe Gesamt-Schichtdicke von max. l,5μm, b) eine signifikante Erhöhung der Verschleißbeständigkeit, c) eine hohe Mikrooberflächenhärte, d) eine aufgrund des Gold-Anteils verbesserte Notlaufeigenschaft bei Mangelschmierung, e) eine signifikante Reduktion der Reibung und Adhäsion zum Gegenkörper sowie f) eine erhöhte Standzeitverlängerung aufgrund der verbesserten Abriebfestigkeit.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Handstück 100 ist dementsprechend vorgesehen, zumindest diejenigen Bauteile zu beschichten, die aufgrund eines Oberflächenkontakts mit anderen Bauteilen einer höheren Belastung während des Betriebs ausgesetzt sind. Hierbei handelt es sich insbesondere um die Wellen 3 des Antriebsmechanismusses bzw. deren Kupplungsteile 3a sowie die Komponenten des Winkelgetriebes 8. Ferner könnten auch die Lagerteile, also die Laufringe der zur Lagerung der Wellen 3 eingesetzten Lager 3b sowie der Lager 5 für die Antriebshülse 4 beschichtet werden. Ein weiteres Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Beschichtung stellen die verschiedenen Bauteile des Mechanismusses zum Einspannen bzw. Einkoppeln des Werkzeugs 12 dar, also die verschiedenen Komponenten der Kupplungen 9 und 11. Alle diese Bauteile sind während des Betriebs des Handstücks 100 einer verhältnismäßig starken Belastung ausgesetzt, da sie im Oberflächenkontakt mit anderen Elementen stehen und Kräfte übertragen. Durch die verhältnismäßig einfach durchzuführende Beschichtung dieser Bauteile mit Chromnitrid und/oder Titan-Nitrid+Gold werden nunmehr deren Eigenschaften im Hinblick auf
Abnutzungserscheinungen erhöht, so daß über einen längeren Nutzungszeitraum hinweg ein zuverlässiger und fehlerfreier Betrieb des Handstücks 100 gewährleistet ist.
Als zweites Anwendungsbeispiel wird ein gerades Motorhandstück vorgestellt, welches bereits aus der DE 44 06 855 Al der Anmelderin bekannt ist. Dieses Handstück ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
Das stabförmige, gerade Handstück 101 besteht aus einem hinteren Motorteil 102 mit einem darin eingebauten, insbesondere elektrischen Antriebsmotor 103 und einem vorderen Handstückteil 104, in das von vorne ein Bearbeitungswerkzeug mit seinem Schaft 105 einspannbar ist. Hierzu dient eine koaxial im Handstückteil 104 angeordnete, hülsenförmige, geschlitzte Spannzange 106, die Teil einer Antriebswelle 107 ist, die koaxial im Handstückteil 104 drehbar gelagert ist und mit dem Antriebsmotor 103 zu ihrer Rotation verbunden ist. Die Spannzange 106 lässt sich durch eine Relativverdrehung zwischen dem Motorteil 102 und einer Griffhülse 104a des Handstückteils 104 öffnen und schliessen. Hierzu ist in das Handstückteil 104 ein Betätigungsmechanismus 108 integriert, der zwischen der Griffhülse 104a und der Antriebswelle 107 wirksam ist und ein Getriebe 109 aufweist, das die Drehbewegung der Griffhülse 104a in eine Axialbewegung einer runden Anzugstange 110 umwandelt, die sich von hinten koaxial durch eine Lagerhülse 107a der Antriebswelle 107 erstreckt, darin axial beweglich in einer Bohrung gelagert ist und mit ihrem vorderen Ende in ein Innengewinde 106a der Spannzange 106 eingeschraubt ist. Die Griffhülse 104a ist auf einem hülsenförmigen Innengehäuse 111 um die Längsmittelachse 112 des Handstücks 101 drehbar und längs verschiebbar gelagert. Im Innengehäuse 111 ist die Antriebswelle 107 mittels zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisenden Wälzlagern 113, 114 drehbar gelagert. Das Motorteil 102 ist durch ein Kabel 102a und evtl. ein Anschlussteil 102b an eine Energie- Versorgungsquelle und/oder ein Steuergerät anschliessbar.
Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 und 2 ist vorgesehen, daß auch bei diesem geraden Motorhandstück 101 die bewegten bzw. bewegbaren Bauteile, welche im Oberflächenkontakt stehen und Kraft übertragen, mit einer Chromnitridbzw. Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung versehen sind. Es werden in diesem Fall also in erster Linie die Komponenten der verschiedenen Lager 113, 114 sowie die Spannzange 106 zum Einspannen des Werkzeugsschafts 105 beschichtet werden. Wiederum ergeben sich die bereits oben geschilderten Teile.
Abschließend ist nochmals darauf hinzuweisen, dass die Beschichtung mit Chromnitrid und/oder Titan-Nitrid+Gold auf bei anderweitig ausgestalteten Handstücken und
Antriebsprinzipien zum Einsatz kommen kann. Insbesondere wäre es bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Handstück auch denkbar, eine Luftturbine im Kopfbereich einzusetzen. Auch in diesem Fall wäre die Beschichtung der Lagerteile für die Turbine sowie der Elemente zum Einspannen bzw. Halten des Werkzeugs mit Chromnitrid bzw. Titan-Nitrid+Gold denkbar, da sich auch in diesem Fall die erfindungsgemäß angestrebten Vorteile hinsichtlich der Resistenz gegenüber einer übermäßigen Abnutzung der verschiedenen Komponenten ergeben würden.
Insgesamt bleibt daher festzuhalten, daß durch den erfindungsgemäßen Vorschlag, Bauteile eines Handstücks mit Chromnitrid und/oder Titan-Nitrid+Gold zu beschichten, die Eigenschaften dieser Bauteile und damit des Handstücks insgesamt deutlich verbessert werden können. Dabei besteht ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß das Beschichten mit Chromnitrid bzw. Titan- Nitrid+Gold verhältnismäßig einfach und in hoher Qualität durchgeführt werden kann, so daß die Erfindung bzw. die damit angestrebten Verbesserungen in einfacher aber zuverlässiger Weise realisiert werden können.
Claims
1. Handstück (100, 101), insbesondere für medizinische, zahnmedizinische oder zahn technische Zwecke, aufweisend einen Antriebsmechanismus für ein von dem Handstück (100, 101) zu haltendes Werkzeug (12, 105), wobei bewegte oder bewegbare Teile des Handstücks (100, 101) zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Chromnitrid und/oder Titan-Nitrid+Gold aufweist.
2. Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Handstück (100, 101) eine Vorrichtung zum wahlweisen Einspannen bzw. Einkoppeln eines von dem Antriebsmechanismus zu bewegenden Werkzeugs (12, 105) aufweist, wobei Elemente dieser Vorrichtung mit der Chromnitrid- bzw. Titan- Nitrid+Gold-Beschichtung versehen sind.
3. Handstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einspannen des Werkzeugs (12, 105) eine Spannzange (106) aufweist.
4. Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (12, 105) mittels des Antriebsmechanismus in eine Rotation zu versetzen ist.
5. Handstück nach Anstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus für das Werkzeug (12, 105) zumindest eine angetriebene und drehbar gelagerte Welle (3, 107) aufweist, wobei Lagerelemente (3a, 113, 114) für die Welle (3, 107) und/oder Kupplungsteile (3b, 8) zur Rotationsübertragung mit der Chromnitrid- bzw. Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung versehen sind.
6. Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromnitrid-Beschichtung eine Dicke von bis zu 5μm aufweist.
7. Handstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Titan-Nitrid+Gold-Beschichtung eine Dicke von max. l,5μm aufweist.
8. Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein zahnärztliches Bohrhandstück (100) handelt.
9. Handstück nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein gerades Motorhandstück (101) handelt.
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