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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein zahnärztliches Behandlungsinstrument
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches
eine Antriebseinheit sowie eine Kopplungseinrichtung aufweist, welche
zur Übertragung einer von der Antriebseinheit generierten
Bewegung auf ein lösbar mit dem Behandlungsinstrument zu
verbindendes Behandlungswerkzug aufweist. Ferner betrifft die vorliegende
Erfindung eine Kopplungseinrichtung zur Verwendung bei einem derartigen
zahnärztlichen Behandlungsinstrument. Bei diesem zahnärztlichen
Behandlungsinstrument handelt es sich insbesondere um ein sog. Zahnsteinentfernungsgerät.
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In
der medizinischen oder dentalmedizinischen Technik kann eine Behandlung
bzw. Bearbeitung des menschlichen oder tierischen Körpers
oder von künstlichen Teilen davon mit einem Behandlungsinstrument
auf unterschiedliche Weise erfolgen. Üblicherweise allerdings
erfolgt zumindest teilweise eine abhebende Bearbeitung des Gewebes
mittels eines entsprechenden Werkzeugs. Als spanabhebende Werkzeuge
können bspw. Rotationswerkzeuge wie Bohrer oder Fräser
eingesetzt werden, auch Feilen und andere derartige Werkzeuge, deren
wenigstens eine Arbeitsfläche flächig abrasiv
ist, können verwendet werden. Im letzteren Fall wird dann das
Werkzeug vorzugsweise durch einen Vibrationsantrieb schwingend angetrieben.
Insbesondere bei der Verwendung derartiger Vibrationsantriebe stellt sich
dabei das Problem, dass die von der – oftmals pneumatisch
oder elektro-mechanisch ausgeführten – Antriebseinheit
generierte Bewegung in effektiver Weise auf das Behandlungswerkzeug übertragen werden
muss. Da das Werkzeug allerdings aus hygienischen Gründen
nicht dauerhaft mit dem Behandlungsinstrument verbunden sein kann,
muss eine Kopplungseinrichtung verwendet werden, welche ein lösbares
Befestigen des Behandlungsinstruments ermöglicht, gleichzeitig
allerdings eine zuverlässige Halterung und damit Übertragung
der Bewegung sicherstellt.
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In
diesem Zusammenhang ist aus der früheren Anmeldung
DE 199 47 325 A1 der
Anmelderin eine spezielle Schraubverbindung bekannt, welche zum
Verbinden eines zahnärztlichen Behandlungswerkzeugs mit
einem Gerät vorgesehen ist. Wesentlicher Bestandteil ist
ein in dem hülsenartig ausgebildeten Kopplungsbereich vorgesehenes
Innengewinde, welches in Zusammenwirkung mit dem Aussengewinde des
Werkzeugschafts eine Schraubverbindung ermöglicht. Durch
eine spezielle Ausgestaltung des Innengewindes wird bei der aus
der
DE 199 47 325
A1 bekannten Lösung ermöglicht, dass
die Schraubverbindung verhältnismäßig
schnell und einfach hergestellt werden kann. Gleichzeitig sind die Ansatzflächen
des Kopplungsbereichs sich leicht verjüngend ausgebildet,
um hierdurch die axiale Anordnung des Werkzeugs in dem Kopplungsbereich sicherzustellen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine
neuartige Kopplungseinrichtung anzugeben, mit deren Hilfe die Kopplung zwischen
dem zahnärztlichen Behandlungsinstrument bzw. der Antriebseinheit
des Behandlungsinstruments und dem Behandlungswerkzeug optimiert wird.
Einerseits soll hierbei die Übertragung der Antriebsbewegung
weiter verbessert werden, andererseits soll allerdings auch die
Handhabung vereinfacht werden. Insbesondere soll dabei das Erstellen
der Verbindung zwischen Behandlungsinstrument und Behandlungswerkzeug
sowie das spätere Lösen vereinfacht werden.
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Die
Aufgabe wird durch ein zahnärztliches Behandlungsinstrument,
welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße Lösung beruht zunächst
auf dem Gedanken, mittels einer kraftflüssigen Verbindung
zwischen Kopplungseinrichtung und Behandlungswerkzeug die Bewegungsübertragung zu
optimieren. Hierzu ist vorgesehen, dass die hülsenartig
ausgebildete Kopplungseinrichtung zunächst einen ersten
Abschnitt zur Aufnahme eines sich verjüngenden, zapfenartigen
Kopplungsbereichs des Werkzeugschafts aufweist, wobei – wie später
noch näher spezifiziert wird – dieser Abschnitt eine
bestimmte Länge aufweist. Es wird also eine verhältnismäßig
großflächige Anlagefläche zwischen Werkzeugschaft
und Kopplungseinrichtung geschaffen, durch welche die Bewegungsübertragung
und Halterung verbessert wird. Um gleichzeitig allerdings auch ein
unbeabsichtigtes Lösen des Werkzeugs im Betrieb zu vermeiden,
ist ferner vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung einen zweiten,
ebenfalls mit dem Werkzeugschaft zusammenwirkenden Abschnitt aufweist,
der zur Ausbildung einer in Axialrichtung wirkenden Sicherung ausgebildet
ist. Durch diese Sicherung, die bspw. in Form einer Schraubverbindung
oder einer Bajonettverbindung ausgebildet sein kann, wird – wie
später noch näher erläutert wird – die
Anbindung des Werkzeugs an das Behandlungsinstrument zusätzlich
verbessert. Ferner wird auch das Befestigen bzw. Lösen
des Werkzeugs erleichtert, da im Falle einer Schraub- oder Bajonettverbindung
die Sicherung gleichzeitig auch eine Hilfestellung beim Lösen
des Werkzeugs darstellt.
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Erfindungsgemäß wird
dementsprechend ein zahnärztliches Behandlungsinstrument
vorgeschlagen, welches eine längliche Griffhülse,
eine in der Griffhülse angeordnete Antriebseinheit sowie eine
am vorderen Ende der Griffhülse befindliche Kopplungseinrichtung
zur Übertragung einer von der Antriebseinheit generierten
Bewegung auf ein lösbar mit dem Behandlungsinstrument zu
verbindendes Behandlungswerkzeug aufweist, wobei die Kopplungseinrichtung
hülsenartig ausgebildet ist und einen ersten Abschnitt
zur Aufnahme eines sich verjüngenden zapfenartigen Kopplungsbereichs
des Werkzeugschafts sowie einen zweiten, ebenfalls mit dem Werkzeugschaft
zusammenwirkenden Abschnitt zur Ausbildung einer in Axialrichtung
wirkenden Sicherung aufweist, und wobei die Länge des ersten
Abschnitts der Kopplungseinrichtung zumindest gleich groß ist
wie die Länge des zweiten Abschnitts.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
erste Abschnitt der Kopplungseinrichtung zur Aufnahme eines kegelstumpf-förmigen
Werkzeugschafts ausgebildet ist. Der Konuswinkel kann hierbei zwischen
0,01° und 10°, vorzugsweise im Bereich zwischen
0,5° und 2° liegen. Durch diesen verhältnismäßig
flachen Winkel wird eine große Anlagefläche zwischen
Kopplungseinrichtung und Werkzeugschaft geschaffen, durch welche
die Halterung des Werkzeugs sowie die Bewegungsübertragung
verbessert wird.
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Die
Kopplungseinrichtung kann ferner einen Durchgangskanal zu Zuführung
eines Behandlungsmediums an das Behandlungswerkzeug aufweisen. Auf
diesem Wege können bspw. im späteren Betrieb Luft
und/oder Wasser zu der Behandlungsstelle geführt werden.
Die Antriebseinheit ist – wie bereits erwähnt – vorzugsweise
durch einen Schwingungsantrieb gebildet. Das Behandlungsinstrument
stellt ferner insbesondere ein sog. Zahnsteinentfernungsgerät
dar.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert werden. Es zeigen:
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1 die
allgemeine Ausgestaltung eines üblichen Zahnsteinentfernungsgeräts;
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2 die
seitliche Ansicht eines Schwingungserregers mit einer am vorderen
Ende befindlichen Kopplungseinrichtung zur lösbaren Halterung eines
Behandlungswerkzeugs;
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3 einen
Schnitt I-I von 2;
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4 eine
perspektivische Ansicht des vorderen Endes des Schwingungserregers
bei gelöster Werkzeugspitze;
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5 eine
erste Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung;
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6 eine
zweite Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung
und
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7 den
vorderen Endbereich des Kopplungseinrichtung gemäß 6 im
Schnitt.
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1 zeigt
zunächst die allgemeine Ausgestaltung eines üblichen
Zahnsteinentfernungsgeräts, wobei hierbei eine Kopplung
zwischen Antriebseinheit und Behandlungswerkzeug vorliegt, wie sie
aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Hauptelemente des allgemein
mit dem Bezugszeichen 1 versehenen Zahnsteinentfernungsgeräts
sind ein längliches bzw. stabförmiges Handstück 2 mit
einer Griffhülse 3, in deren vorderen Endbereich
eine Halte- bzw. Kopplungseinrichtung 4 zur Halterung eines
Behandlungswerkzeugs 5 mit einem Werkzeugschaft 5a angeordnet
ist. Innerhalb der Griffhülse 3 ist ein Vibrationsantrieb 6 angeordnet,
der eine Schwingungsbewegung des Werkzeugs 5 bewirken soll.
Der vorzugsweise pneumatisch bzw. elektro-mechanisch ausgebildete
Vibrationsantrieb 6 weist hierzu einen Schwingungserreger 7 auf,
der bei entsprechendem Betrieb der Antriebseinheit eine oszillierende
Bewegung mit einer Frequenz von beispielsweise 4 kHz bis 8 kHz oder
im Ultraschallbereich erzeugt, welche auf das Werkzeug 5 übertragen
wird. Mittels einer Arbeitsspitze 5b des Werkzeugs 5,
welche eine abrasive Oberfläche aufweist, kann dann Zahnstein
von der Zahnoberfläche abgetragen werden.
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Aus
hygienischen Gründen ist es erforderlich, dass das Werkzeug 5 nach
jeder durchgeführten Behandlung entfernt und gereinigt
bzw. sterilisiert wird. Dementsprechend muss das Werkzeug 5 lösbar
mit dem Schwingungserreger 7 verbunden sein, was mit Hilfe
der Kopplungseinrichtung 4 erfolgt, die am vorderen Ende
des Schwingungserregers 7 ausgebildet ist. Die Kopplungseinrichtung 4 weist
bei der Ausführungsform gemäß dem Stand
der Technik ein Innengewinde 9 auf, welches mit einem Außengewinde 10 des
hinteren Werkzeugschaft-Abschnitts im Sinne einer Schraubverbindung
zusammenwirkt. Dementsprechend kann also das Werkzeug 5 auf das
vordere Ende des Behandlungsinstruments 1 aufgeschraubt
werden. Eine zentrale Anordnung des Werkzeugschafts in der hülsenförmig
ausgestalteten Kopplungseinrichtung 4 wird dabei dadurch
sichergestellt, dass die stirnseitigen Endflächen 4a der
Kopplungseinrichtung 4 sich konisch verjüngend
ausgebildet sind und mit einem Kegelstumpf-Abschnitt des Werkzeugschafts
zusammenwirken.
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Ausgehend
von dieser bekannten Ausgestaltung eines Zahnsteinentfernungsgeräts
wird nunmehr eine neuartige Kopplungseinrichtung vorgeschlagen,
durch welche einerseits die Übertragung der Bewegung des
Schwingungserregers auf das Werkzeug optimiert wird. Andererseits
wird die Handhabung insbesondere im Hinblick auf das Befestigen bzw.
Lösen des Werkzeugs vereinfacht. Ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung soll
nunmehr nachfolgend anhand der 2 bis 4 erläutert
werden.
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Kerngedanke
der vorliegenden Erfindung ist zunächst, dass die Bewegungsübertragung
durch Vergrößerung der Anlagefläche zwischen
Kopplungsvorrichtung und Werkzeugschaft optimiert wird. Hierzu weist
die Kopplungseinrichtung einen ersten Abschnitt zur Aufnahme eines
sich verjüngenden zapfenartigen Kopplungsbereichs des Werkzeugschafts
auf. Der Kopplungsbereich des Werkzeugschafts kann dabei insbesondere
kegelstumpf-förmig ausgebildet sein, so dass sich bei entsprechender Ausgestaltung
des ersten Abschnitts ein konischer Passsitz zwischen Werkzeugschaft
und Kopplungseinrichtung ergibt. Bei einer geeigneten Dimensionierung
dieses Anlagebereichs würde allein aufgrund der aufeinander
abgestimmten Formen von Kopplungsvorrichtung und Werkzeugschaft
und der hierbei vorliegenden Haftreibung eine ausreichend stabile
Halterung des Werkzeugs vorliegen, sofern die Anlageflächen
ausreichend glatt gestaltet sind. Da allerdings insbesondere im
dentalmedizinischen Betrieb niemals vollständig ausgeschlossen
werden kann, dass sich im Anlagebereich geringe Staub- oder anderweitige
Partikel anlagern, welche bei Inbetriebnahme des Schwingungserregers
bzw. bei einer Frequenzänderung zu einem unbeabsichtigten
Lösen des Werkzeugs führen könnten, ist
ferner vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung einen zweiten Abschnitt
aufweist, der zum Zusammenwirken mit dem Werkzeugschaft vorgesehen
ist, um eine in Axialrichtung wirkende Sicherung zu bilden.
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Wie
nunmehr die 2 bis 4 zeigen,
in denen in erster Linie der Schwingungserreger 7 mit der
am vorderen Ende befindlichen, erfindungsgemäß ausgestalteten
Kopplungseinrichtung 20 sowie das hintere Ende des Werkzeugschafts 30 dargestellt sind,
weist die hülsenartig ausgebildete Kopplungseinrichtung 20 im
Endbereich eine Öffnung zum Einführen des Werkzeugschafts 30 mit
einem sich leicht verjüngenden Abschnitt 21 mit
einer glatten Innenfläche auf. Dieser erste Abschnitt 21 wirkt
mit dem kegelstumpf-förmigen Bereich 31 des Werkzeugschafts 30 zusammen.
An diesen ersten Abschnitt 21 der Kopplungseinrichtung 20 schließt
sich ferner ein Innengewinde 22 an, welches mit einem entsprechenden
stirnseitigen Außengewinde 32 des Werkzeugschafts 30 zusammenwirkt.
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Wichtig
ist zunächst, dass der Öffnungswinkel γ des
ersten Abschnitts 21 der Kopplungseinrichtung 20 verhältnismäßig
klein ist und lediglich im Bereich zwischen 0,01° und 10° liegt.
Ferner ist die axiale Länge d des ersten Abschnitts 21 zumindest gleich
groß wie die Länge des zweiten Abschnitts 22 mit
dem Innengewinde. Sie kann beispielsweise im Bereich zwischen 1
mm und 15 mm liegen. Dies führt dazu, dass die Halterung
des Werkzeugs sowie die Bewegungsübertragung in erste Linie über
die Anlageflächen des ersten Abschnitts 21 der
Kopplungseinrichtung 20 sowie des kegelstumpf-förmigen Werkzeugschaft-Bereichs 31 erfolgt.
Aufgabe der Schraubverbindung ist es lediglich, eine zusätzliche Sicherung
in Axialrichtung zur Verfügung zu stellen, durch die verhindert
wird, dass sich das Werkzeug – aus welchen Gründen
auch immer – während des Betriebs unbeabsichtigt
löst. Hierfür ist eine verhältnismäßig
einfache Schraubverbindung ausreichend, die sich lediglich über
eine kurze Länge des vorderen Endbereichs erstreckt.
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Eine
weitere Funktion der Schraubverbindung besteht ferner auch darin,
dass hierdurch das Lösen des Werkzeugs von dem Schwingungserreger 7 vereinfacht
wird. Würde die Verbindung lediglich durch einen passgenauen
Sitz des Werkzeugschafts in dem konusartigen ersten Abschnitt 21 der
Kopplungseinrichtung 20 erfolgen, so müsste das
Werkzeug mit einem hohen Kraftaufwand in Axialrichtung abgezogen
werden. Mitunter wäre es sogar erforderlich, durch leichte
Schläge ein Lösen des Werkzeugs zu bewirken. Derartige
Maßnahmen sind nunmehr allerdings nicht erforderlich, da
durch ein gleichzeitiges Verdrehen des Werkzeugs aufgrund der Schraubverbindung
eine Axialbewegung hervorgerufen wird, durch welche der Reibschluss
zwischen den Anlageflächen gelöst wird. Der Schraubtrieb
sorgt dementsprechend für eine zusätzliche Erleichterung
der Handhabung des Instruments.
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Anzumerken
ist ferner, dass die Kopplungseinrichtung sowie der Werkzeugschaft
auch miteinander korrespondierende Kanäle aufweisen können, durch
welche eine sich durch das Behandlungsinstrument bis zu Werkzeugspitze
erstreckende Medienleitung gebildet wird, welche zum Zuführung
von Luft und/oder Wasser bzw. eines anderweitigen Behandlungsmediums
während der Behandlung genutzt werden kann.
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5 zeigt
eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung.
Hierbei ist die axiale Sicherung in Form eines Bajonettverschlusses 40 ausgebildet.
Innerhalb des ersten Abschnitts 21 der Kopplungseinrichtung 20 sind
dementsprechend Führungsbahnen 41 zum Einführen
der an dem Werkzeugschaft 30 seitlich abstehenden Stifte 42 vorgesehen.
Diese Bajonettverbindung 40 stellt eine besonders einfache
Art der Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen des Werkzeugs
dar, wobei allerdings das Lösen und Befestigen des Werkzeugs an
dem Schwingungserreger 7 besonders einfach gehalten wird.
Anstelle der dargestellten Form mit zwei seitlich vorstehenden Stiften 42 wäre
es auch denkbar, lediglich einen einzigen Stift vorzusehen, der
im Sinne einer Bajonettverbindung für eine Sicherung in
Axialrichtung sorgt.
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Schließlich
zeigen die 6 und 7 noch eine
dritte Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung 20.
Hierbei ist ein besonders einfach gehaltenes Schraubgewinde vorgesehen,
welches allerdings ebenfalls ausreichend ist, um eine Sicherung
in Axialrichtung zu bewirken. Nochmals ist darauf hinzuweisen, dass
dieses Gewinde im Sinne einer Schnellschlussverbindung sehr einfach,
z. B. als zweigängiges Gewinde – ausgebildet werden kann,
da die Kraft- und Bewegungsübertragung in erster Linie
durch den Sitz des kegelstumpf-förmigen Bereichs 31 des
Werkzeugschafts 30 in dem ersten Abschnitt 21 der
Kopplungseinrichtung 20 bewirkt wird.
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Abschließend
bleibt anzumerken, dass die Reihenfolge zwischen dem ersten Abschnitt
und dem zweiten Abschnitt der Kopplungseinrichtung auch vertauscht
werden könnte. Mit anderen Worten, es wäre auch
denkbar, dass das Innengewinde zur Realisierung der Axial-Sicherung
unmittelbar am Stirnbereich des Schwingungserregers vorgesehen ist und
erst anschließend daran der sich leicht verjüngende
erste Abschnitt zur Aufnahme des zapfenartigen Kopplungsbereichs
des Werkzeugschafts ausgebildet ist. Auch bei dieser Variante wird
einerseits eine optimale Kraftübertragung sichergestellt
und andererseits die Handhabung des Behandlungsinstruments vereinfacht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19947325
A1 [0003, 0003]