DE1147003B

DE1147003B - Dental drill handpiece with a drive shaft mounted in plain bearings lubricated with compressed air

Info

Publication number: DE1147003B
Application number: DES75401A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Heynemann
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1961-08-22
Filing date: 1961-08-22
Publication date: 1963-04-11

Description

Zahnärztliches Bohrhandstück mit einer in druckluftgeschmierten Gleitlagern gelagerten Antriebswelle Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnärztliches Handstück für Bohrer und andere rotierende Werkzeuge, bei dem die Antriebswelle in druckluftgeschmierten Gleitlagern gelagert ist und auch Druckluft als Antriebsmittel für die Welle dient. Ist dabei die Schmiermittelzufuhr unabhängig vom Antriebssystem, so kann die Antriebswelle auch im Stillstand schwimmend in den Lagerschalen gehalten werden. Werden jedoch die Lagerluft und die Treibluft der gleichen Druckluftquelle entnommen und gemeinsam dem Handstück zugeführt, so liegt die Antriebswelle im Ruhezustand den Lagerschalen an. Damit treten Probleme auf, die im Interesse einer einwandfreien Funktion und möglichst langen Lebensdauer des Handstücks gelöst werden müssen. Dental drill handpiece with a slide bearing lubricated with compressed air mounted drive shaft The invention relates to a dental handpiece for drills and other rotating tools where the drive shaft is lubricated with compressed air Plain bearings is mounted and compressed air also serves as a drive means for the shaft. If the lubricant supply is independent of the drive system, the drive shaft can can be kept floating in the bearing shells even when stationary. Will however the storage air and the drive air are taken from the same compressed air source and together fed to the handpiece, the drive shaft lies in the rest state on the bearing shells at. This leads to problems that are in the interest of proper function and the longest possible service life of the handpiece must be solved.

Es kann natürlich auch sonst bei in druckluftgeschmierten Gleitlagern laufender Turbine vorkommen, daß unter dem Einwirken äußerer Kräfte die Turbinenwelle die Lagerflächen anläuft und sich an den Lagerflächen reibt. Es ist daher vorgeschlagen worden, die mögliche Berührungsfläche mit guten Gleiflaufeigenschaften auszustatten, die Werkstoffe für die Turbinenwelle und die Anlaufflächen aufeinander abzustimmen, beispielsweise die Lagerflächen aus Kunststoff, die Turbine aus nichtrostendem Stahl oder Messig zu fertigen. It can, of course, also be used for slide bearings lubricated with compressed air When the turbine is running, it can happen that, under the action of external forces, the turbine shaft runs against the storage surfaces and rubs against the storage surfaces. It is therefore suggested have been to equip the possible contact surface with good sliding properties, to coordinate the materials for the turbine shaft and the contact surfaces, For example, the plastic bearing surfaces and the stainless steel turbine or to manufacture Messig.

Diese Maßnahmen genügen aber nicht, um das oben geschilderte Problem restlos zu lösen. Es wird daher bei einem zahnärztlichen Handstück für Bohrer oder andere rotierende Werkzeuge, bei dem die Antriebswelle in druckluftgeschmierten Gleitlagern gelagert ist und Druckluft auch als Antriebsmittel für die Welle dient, erfindungsgemäß bei Lieferung von Tragluft und Treibluft aus einer gemeinsamen Druckluftquelle für die Schaffung und Aufrechterhaltung eines Staudrucks in den Lagern während der ganzen Umlaufzeit gesorgt, indem in der Zuleitung und in der Rückleitung für die Druckluft Steuermittel, insbesondere derart ausgebildete und oder gesteuerte Magnetventile vorhanden sind, daß vor Beginn des Umlaufs eine koaxiale Einstellung der Antriebswelle zu den Lagerschalen erfolgt und bis zur Beendigung des Umlaufs zumindest im Leerlauf und normalen Arbeitsbetrieb eine freie Luftlagerung der Welle gesichert ist. Durch diese Maßnahmen gemäß der Erfindung wird erreicht, daß auch bei gemeinsamer Zulieferung von Tragluft und Treibluft aus der gleichen Druckluftquelle schädliche Reibkontakte zwischen den Turbinenteilen und den Lagerflächen vermieden werden. However, these measures are not sufficient to solve the problem outlined above to solve completely. It is therefore used in a dental handpiece for drills or other rotating tools in which the drive shaft is in compressed air lubricated Is mounted on plain bearings and compressed air also serves as a drive means for the shaft, according to the invention with the delivery of support air and propellant air from a common compressed air source for creating and maintaining back pressure in the bearings during the whole circulation time taken care of by in the supply line and in the return line for the Compressed air control means, in particular solenoid valves designed and / or controlled in this way are present that a coaxial adjustment of the drive shaft before the start of the revolution to the bearing shells and at least idle until the end of the cycle and normal operation, free air bearings for the shaft are ensured. By These measures according to the invention are achieved that even with joint delivery damaging friction contacts of air and propellant air from the same compressed air source between the turbine parts and the bearing surfaces can be avoided.

Ein zahnärztliches Handstück gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein zahnärztliches Winkelhandstück in Seitenansicht. A dental handpiece according to the invention is in the drawings for example shown. 1 shows a dental handpiece in FIG Side view.

Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch den Winkel kopf, Fig. 3 eine Seitenansicht einer der Lagerkappen, teilweise ausgebrochen, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Kappe gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine Schaltungsanordnung. Fig. 2 is an axial longitudinal section through the angle head, Fig. 3 a Side view of one of the bearing caps, partially broken away, FIG. 4 a plan view on the cap according to FIG. 3, FIG. 5 shows a circuit arrangement.

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

Gemäß Fig. 2 endet der Stiel 3 des Handstücks 1 in einem Hohlzylinder 7, in dem eine Turbine 8 untergebracht ist. Sie besteht aus der Welle 9, die mit einer gestrichelt angedeuteten Bohrung 10 für das einzusetzende Werkzeug versehen ist, und den über den Umfang des Mittelstücks der Welle regelmäßig verteilten Turbinenschaufeln 11. Über die beiden an ihrem Ende verjüngten Wellenstümpfe ist in den Hohlzylinder 7 hinein je eine den Formen der Turbine 8 angepaßte Lagerkappe 12 geschoben, insbesondere durch Haftverbindung befestigt. Die beiden Lagerkappen bestehen aus je einem Stück und stimmen weitgehend überein. Der zwischen den Lagerkappen und der Turbine bzw. der Turbinenwelle vorhandene spaltförmige Raum 13 ist betriebsmäßig mit Druckluft gefüllt. According to FIG. 2, the stem 3 of the handpiece 1 ends in a hollow cylinder 7, in which a turbine 8 is housed. It consists of the shaft 9, which with provided a hole 10 indicated by dashed lines for the tool to be used and the turbine blades, which are regularly distributed over the circumference of the center piece of the shaft 11. Via the two stub shafts, which are tapered at their ends, is into the hollow cylinder 7 in each case a bearing cap 12 adapted to the shape of the turbine 8 is pushed, in particular attached by adhesive bond. The two bearing caps each consist of one piece and largely agree. The between the bearing caps and the turbine resp. The gap-shaped space 13 present in the turbine shaft is operationally with compressed air filled.

In den zylindrischen Umfang jeder der beiden Lagerkappen 12 ist eine Ringnut 14 eingeschnitten, in deren Bodenfläche, über den ganzen Umfang gleichmäßig verteilt, in einer Radialebene beispielsweise acht radial gestellte Bohrungen 15 als Verbindung zwischen der Ringnut 14 und dem Spaltraum 13 angebracht sind. Vorteilhafterweise kann über die Bodenfläche der Ringnut eine Folie 16 gelegt sein, die im Bereich der Bohrungen 15 düsenartige Löcher 17 besitzt, so daß die Bohrungen 15 als Stauraum für die Druckluft wirken. Weiter sind von der dem Schaufelraum 18 zugekehrten Seitenwand der Ringnut 14 aus düsenartige Bohrungen zum Schaufelraum hin in die Lagerkappe derart eingeschnitten, daß die durch die Düsen 19 in den Schaufelraum einströmende Druckluft schräg tangential in die Schaufeln einfällt. In the cylindrical circumference of each of the two bearing caps 12 is a Ring groove 14 cut, in their floor area, over the whole Evenly distributed circumference, for example eight radially placed in a radial plane Bores 15 attached as a connection between the annular groove 14 and the gap 13 are. A film 16 can advantageously be placed over the bottom surface of the annular groove be, which has nozzle-like holes 17 in the region of the bores 15 so that the Bores 15 act as storage space for the compressed air. Next are the shovel space 18 facing side wall of the annular groove 14 from nozzle-like bores to the blade space cut out into the bearing cap in such a way that the through the nozzles 19 into the blade space incoming compressed air falls obliquely tangentially into the blades.

Die Druckluft wird den beiden Ringnuten 14 durch einen im Handstück 1 vorhandenen Kanal 20 zugeführt, der sich im Stiel 3 kurz vor dem Winkelkopf 4 in zwei zu den Ringnuten führende Kanäle 21, 22 aufteilt. Der wesentliche Teil der entspannten Arbeitsluft wird durch den Kanal 23 abgeführt. The compressed air is fed to the two annular grooves 14 through one in the handpiece 1 existing channel 20, which is located in the stem 3 just before the angle head 4 divides into two channels 21, 22 leading to the annular grooves. The essential part of the Relaxed working air is discharged through channel 23.

Die Versorgung der Turbine mit Druckluft erfolgt gemäß Fig. 5 von einem nicht dargestellten Kompressor aus durch die Leitung 24 über ein Feinstfilter 25, ein Reduzierventil 26, ein durch einen Elektromagneten 27 gesteuertes Absperrventil 28 und eine sich anschließende flexible, im Schlauch 6 (Fig. 1) untergebrachte Leitung, die in den Kanal 20 übergeht. In der vom Kanal 23 ausgehenden und durch den Schlauch 6 fortgesetzten Rückleitung 29 liegt ebenfalls ein durch einen Elektromagneten 30 gesteuertes Absperrventil 31. In Reihe mit der Magnetspule 27 liegt der Schaltfinger 32 eines Arbeitskontaktrelais 33 und in Reihe mit der Magnetspule 30 der Schaltfinger 34 eines Ruhekontaktrelais 35; beide Relais sind so bemessen, daß sie mit Verzögerung abfallen. Die Spulen der beiden Relais 33 und 35 sind an den Ein- bzw. Ausschaltkontakt eines Schalters 36 angeschlossen, mit dem der Zahnarzt sein Bohrhandstück in Betrieb setzt oder stillegt. Im allgemeinen wird hierfür ein Fußschalter verwendet. Entsprechend vervollständigte Stromkreise sind bei 37, 38 an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossen. The turbine is supplied with compressed air according to FIG. 5 of a compressor, not shown, through line 24 via a fine filter 25, a reducing valve 26, a shut-off valve controlled by an electromagnet 27 28 and a subsequent flexible line accommodated in the hose 6 (FIG. 1), which merges into channel 20. In the starting from the channel 23 and through the hose 6 is also a continuation of the return line 29 by an electromagnet 30 controlled shut-off valve 31. In series with the solenoid 27 is the switching finger 32 of a normally open contact relay 33 and in series with the solenoid 30 of the switching finger 34 of a normally closed contact relay 35; both relays are dimensioned so that they have a delay fall off. The coils of the two relays 33 and 35 are connected to the on and off contact connected to a switch 36 with which the dentist operates his drill handpiece sets or stops. A foot switch is generally used for this. Corresponding completed circuits are connected to a suitable voltage source at 37,38.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 arbeitet folgendermaßen: Wird der Hauptschalter des Dentalgerätes eingeschaltet, besteht der Zustand, wie er in der Fig. 5 dargestellt ist. Bei ausgeschaltetem Fußschalter 36 erhält die Spule des Relais 35 Strom, öffnet den Schaltkontakt 34 im Stromkreis der Magnetspule 30 des Ventils 31, so daß die Druckluftrückleitung 29 geschlossen ist. Wird nun der Fußschalter 36 eingeschaltet, schließt sich der Stromkreis der Spule des Relais 33 und damit der Stromkreis der Magnetspule 27 des Ventils 28, so daß Druckluft in die Traglager 13 und den Schaufelraum 18 einströmt. The circuit arrangement according to FIG. 5 operates as follows: Will If the main switch of the dental device is switched on, the status is as shown in 5 is shown. When the foot switch 36 is switched off, the coil receives of the relay 35 current, opens the switching contact 34 in the circuit of the magnetic coil 30 of the valve 31, so that the compressed air return line 29 is closed. Will now be the Foot switch 36 switched on, the circuit of the coil of the relay closes 33 and thus the circuit of the solenoid 27 of the valve 28, so that compressed air flows into the support bearing 13 and the blade space 18.

Gleichzeitig wird die Spule des Relais 35 stromlos.At the same time, the coil of the relay 35 is de-energized.

Da es aber mit Verzögerung abfällt, bleibt zunächst das Magnetventil 31 in der Rückleitung 29 noch geschlossen, so daß ein Staudruck in den Traglagern 13 sich ausbildet, infolge der noch geschlossenen Rückleitung die Turbine sich jedoch noch nicht dreht, sondern zunächst die Turbinenwelle 9 in den Schwirninzustand kommt. Erst nach einer gewissen Zeit öffnet sich das Magnetventil 31 und damit die Rückleitung 29, so daß die Turbine zu laufen beginnt.However, since it drops out with a delay, the solenoid valve remains for the time being 31 in the return line 29 still closed, so that a back pressure in the support bearings 13th is formed, however, as a result of the return line still closed, the turbine is closed does not yet rotate, but first the turbine shaft 9 comes into the swirl state. Only after a certain time does the solenoid valve 31 and thus the return line open 29 so that the turbine starts to run.

Wird nun nach beendeter Arbeit der Fußschalter 36 wieder ausgeschaltet, so schließt sich sofort das Magnetventil 31 in der Rückleitung. Da das Relais 33 jedoch mit Verzögerung abfällt, bleibt zunächst noch die Zuleitung 24 offen, so daß Druckluft zum Handstück geliefert wird, jedoch die Turbine bis zum schließlichen Stillstand gebremst wird. Erst nach einer gwissen Zeit schließt sich das Ventil 28, Druckluft wird nicht mehr nachgeliefert, der Staudruck entweicht langsam axial zur Turbinenwelle.If the foot switch 36 is now switched off again after the work is finished, so the solenoid valve 31 closes immediately in the return line. Since the relay 33 however, it drops with a delay, the supply line 24 remains open, so that compressed air is supplied to the handpiece, but the turbine until the eventual Is braked to a standstill. The valve only closes after a certain amount of time 28, Compressed air is no longer supplied, the dynamic pressure slowly escapes axially to the turbine shaft.

Für die kurzzeitige Aufrechterhaltung des Schmiermitteldruckes nach dem Ausschalten ist auch die Verwendung eines Umsteuerschiebers denkbar, der nach dem Ausschalten kurzzeitig die Rückleitung mit der Zuleitung vor dem Absperrventil verbindet, oder eines druckgesteuerten Absperrventils, das die Rückleitung schließt. For the short-term maintenance of the lubricant pressure after after switching off, the use of a reversing slide is also conceivable after switching off briefly the return line with the supply line upstream of the shut-off valve connects, or a pressure-controlled shut-off valve that closes the return line.

PATENTANSPROCHE: 1. Zahnärztliches Handstück für Bohrer oder andere rotierende Werkzeuge, bei dem die Antriebswelle in druckluftgeschmierten Gleitlagern gelagert ist und Druckluft auch als Antriebsmittel für die Welle dient, dadurch gekennzeichnet, daß bei Lieferung von Tragluft und Treibluft aus einer gemeinsamen Druckluftquelle für die Schaffung und Aufrechterhaltung eines Staudrucks in den Lagern während der ganzen Umlaufzeit gesorgt ist, indem in der Zuleitung (24) und in der Rückleitung (29) für die Druckluft Steuermittel, insbe sondere derart ausgebildete und/oder gesteuerte Magnetventile (28, 31) vorhanden sind, daß vor Beginn des Umlaufs eine koaxiale Einstellung der Antriebswelle zu den Lagerschalen erfolgt und bis zur Beendigung des Umlaufs zumindest im Leerlauf und normalen Arbeitsbetrieb eine freie Luftlagerung der Welle gesichert ist. PATENT CLAIMS: 1. Dental handpiece for burs or other rotating tools in which the drive shaft is in compressed air lubricated plain bearings is stored and compressed air also serves as a drive means for the shaft, thereby characterized in that the delivery of support air and propellant air from a common Compressed air source for creating and maintaining back pressure in the Storage during the entire cycle time is ensured by in the supply line (24) and in the return line (29) for the compressed air control means, in particular specially designed in this way and / or controlled solenoid valves (28, 31) are present that before the start of the cycle a coaxial adjustment of the drive shaft to the bearing shells takes place and up to end the cycle at least in idle and normal working mode Free air bearing of the shaft is ensured.

Claims

2. Dental handpiece according to claim 1, characterized in that that a solenoid valve (28, 31) is arranged in the supply line and in the return line is, the solenoid (27, 30) with the shift finger (32, 34) each one through the On and off switch (36) for the handpiece, in particular a controlled foot switch Relay is in series.

3. Dental handpiece according to claim 2, characterized by two delayed relays, of which the relay is in the supply line as normally open relay, the relay in the return line as normally closed relay is trained.