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Handstück für rotierende zahnärztliche Werkzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf Handstück für rotierende zahnärztliche Werkzeuge, insbesondere Bohrer,
Fräser, Polierter, Schleifkörper u. dgl., bei welchen rille im werkzeugseitigen
Ende einer Hohlspindel angeordnete Spannhülse durch Längsverschiehen eines Druckstückes
radial zusammenpreßbar ist und radial verstellbare Druckkörper durch Keilwirkung
die Längsverschiebung des Druckstückes hervorrufen.
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Bei bekannten Handstücken dieser Art wird das Werkzeug in der Spannhülse
dadurch festgespannt, daß man vorn am Handstück zieht und das antriebsseitige Handstückende
festhält. Die Spannwirkung kommt dabei dadurch zustande, daß in einem axial angeordneten
Stift zwei als Keile Wirkende Kugelgleitbahnen eingearbeitet sind, die beim Auseinanderziehen
zwei Kugeln zwangsläufig nach außen gegen die konische Stirnwand eines an der Spannhiilse
mittelbar angrei fenden flruckstückes driicken.
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I)ie Kugelgleitbahnen müssen jedoch bei der bekannten Konstruktion
eine sehr flache Steigung haben, da man der Bedienungsperson (Zahnärztin) keine
hohen Zugkräfte zumuten darf und außerdem verhütet werden soll, daß die nach außen
federnde Spannhülse sich beim Arbeiten mit dem sehr rasch rotierenden Werkzeug lockert.
Wenn man dieses unerwünschte Lockern mit einiger Sicherheit vermeiden will, so muß
man bei der bekannten Bauweise verhältnismäßig lange Verstellwege zum Spannen und
Lösen der Spannhülse in Kauf nehmen.
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Man kommt dadurch zu Handstücken, die heim Gebrauch eine unerwünscht
große Länge haben.
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Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu vermeiden und
ein neues Handstück zu schaffen, das bei besten Laufeigenschaften ein sicheres Spannen
erlaubt, ohne daß hierzu seine Einzelteile nennenswerte Axialverschiebungen oder
mehrfache Umdrehunhen gegeneinander ausführen müssen.
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L)as wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß zur Erzeugung der
die Spannhülse auf dem Werkzeugschaft festhaltenden Spannkraft eine Feder innerhalb
der Hohlspindel gleichachsig mit dieser derart angeordnet ist, daß sie mit einem
Ende an einer in die Hohlspindel hineingeführten Gelenkwelle und mit dem anderen
Ende an der Hohlwelle derart angreift, daß sie einerseits selbsttätig eine oder
mehrere + erhältnismäßig kurze Keil!flächen gegen die radial Ixweglichen Druckkörper
in der Festspannrichtung zu bewegen vermag, während sie anderseits durch Verschrauben
der Hohlspindel gegenüber der Lagerung der' Gelenkwelle in eine die Druckkörper
freigebende Stellung entspannbar ist. Wesentlich ist dabei, daß trotz Einbaus einer
Feder, die infolge der Keilwirkung auf die Spamlhiilse eine verhältnismäßig große
Spannkraft ausübt, der Gesamtdurehmesser des Handstücks ziemlich klein gehalten
werden kann, und daß zum Entlasteii der Spannhülse nur eine kurzhubige Verchiehung
des die Federspannung auf die Hülse ubertragenden Federendes erforderlich is,t,
wohei die Verschiebung zweckmäßig zwangsläulfig dadurch erfolgt, daß man die l-Iohlspilldel
auf einem ( ,ewillde der Lagerbuchse der Gelenkachse um -eniger als einen vollen
Gewi udegang (normaler riteigung) versdraubt.
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Zweckmäßig bildet man die Feder als Druckfeder aus und baut sie zwischen
einem antriebseitigen Verschlußglied der Hohlspindel und dem die Keilflächen in
Form einer zusammenhängenden Kegelfläche enthaltenden Gelenkwellenende ein. Als
I)ruckkörper wählt man, wie dies an sich bekannt ist Kugeln, die man in einem im
Längsschnitt keilförmigen Ringspalt anordnet, der von den Stirnseiten des I)ruckstückes
und eines am Verschlußglied abgestützten Zwischenstücks gebildet wird.
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I)ie Erfindung besteht ferner darin, daß die Griffhiilse aus einer
Bronze von hoher Festigkeit (mindestens So kg/cm2) hergestellt ist und sowohl die
konische als auch die zylindrische Lauffläche für die aus gehärtetem und geschliffenem
Edelstahl be-5 stehende Handstückwelle bildet. Diese leiden Metalle ergeben in ihrem
Zusammenwirken hervorragende Laufeigenschaften bei geringster Ahnutzung. die noch
dazu gemäß einem weiteren Ernndungsgedanken durch einfaches Verschrauben der Griffhülse
auf einer zugleich als Verstellmutter für die Spannbewegung der Griffhülse dienenden,
die Griffhülse verschließenden Widerlagerhülse ausgeglichen werden kann.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen
.Ausführung,s£orm dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch
das Handstück, wobei jedoch für die Querabmessungen, um die Deutlichkeit der Zeichnung
zu verbessern, ein größerer Maßstab gewähllt ist als für die 1ängenabmessungen,
Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. I, Fig. 3 einen vergrößerten
Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 in vielfach vergrößertem Maßstab
einen Längsschnitt durch die Lagerstelle der Übertragungskugeln.
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In einem Anschlußkopf I ist mittels einer Klemmschraube 2 eine Lagerbuchse
3 festgehalten, welche die Antriebswelle 4 in sich aufnimmt. Auf das obere Ende
der Antriebswelle ist eine mit Kiupplungsklauen 50 versehene Kupplungsbuchse 5 aufgeschraubt,
die als Widerlager für ein Kugellager 6 dient, das anderseits an dem oberen Ende
der Lagerbuchse 3 anliegt. Eine Gegenschraube 7 oder ein anderes Sicherungsmittel
sichert die Kupplungsbuchse gegen selbsttätiges Lösen. Die Lagerbuchse 3 ist auf
einem Teil ihrer Länge mit; einem Außengewinde 8 versehen, auf das eine Verstellhülse
9 aufgeschraubt ist, deren oberes Ende in einen ringförmigen Ansatz IO am unteren
Ende des Anschlußkopfes I hinein ragt. Das obere Ende der Verstellhülse 9 ist gemäß
Fig. 2 mit einer halbkreisförmigen Ausnehmung 1 1 versehen, in die ein in dem Anschlußkopf
I befestigter Anschlagstift 12 hineinragt, der somit die Verdrehung der Verstellhälse
9 auf eine halbe Umdrehung begrenzt. Eine Kugel I3, die in einer Axiallbohrullg
des Anschlußkopfes I geführt ist und unter der Wirkung einer Druckfeder 114 steht,
greift mindestens in einer Grenzstellung der Verstellhülse g in eine in dieser vorgesehene
Rast 15 und verhindert dadurch ein ungewdlltes Verdrehen der Verstellhülse 9 (Fig.
I und 2). Eine Ausdrehung am unteren Ende der Verstellhülse g nimmt ein zweites
KugelLager I6 auf, in welchem das untere Ende der Antriebswelle 4 gelagert ist.
Das untere Ende der Antriebswelle ist durch ein Kugelgelenk 17 mit eirier Wellenverlängerung
18 verbunden, welche durch einen Querstift 19 mit einer Kuppliungsbuchse 20 auf
Drehung verbunden ist. Diese Kupplung ermöglicht jedoch eine axiale Verschiebung
der Kiupplungsbuchse 20 gegenüber der Wellenverlängerung I&, indem der Querstift
19 in axiale Längsschlitze 21 am unteren Ende der Kupplungsbuchse greift.
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Auf das untere Ende 22 der Wellenverlängerung i'8 ist ein Nippel 23
aufgeschraubt und mittels eines Querstiftes 24 gegen ungewolltes Lösen gesichert,
dessen oberes Ende als Auflager für eine den Wellenteil 22 umgebende Druckfeder
25 dient, deren oberes Ende sich gegen eine Scheibe 26 abstützt und diese ständig
gegen das untere Ende der Kupplungsbuchse 20 andrückt. Das obere Ende der Kupplungsbuchse
liegt an der Unterseite des Kugellagers I6 an. Die Kupplungsbuchse 20 ist auf ihrer
Außenseite mit einem Befestigungsgewinde 27 versehen, auf welches das mit einem
Innengewinde versehene obere Ende der hohlen Handstückwelle 28 aufgeschraubt und
mittels einer Gegenmutter 29 gesichert ist. Die aus gehärtetem und vergütetem Stahl
bestehende Handstückwelle 28 hat an ihrem unteren Ende eine konische geschtiffene
Lauffläche 30 und an ihrem oberen Ende-eine zylindrische, ebenfalls geschliffene
Lauffläche 31, mit denen sie in der aus Bronze hoher Festigkeit bestehenden Griffhülse
32 gelagert ist. Das mit einem Innen gewinde versehene obere Ende der
Griffhülse
32 ist mit einem Außengewinde 33 der Verstellbuchse g verschraubt und durch eine
Sicherungsschraube 34 gegen ungewolltes Lösen gesichert. In die Hohlwelle 28 ist
eine als Zwischenstück dienende Hülse 35 eingesetzt, deren obere weite Längsbohrung
36 die Druckfeder 25 und den N\rellenspiegel 23 in sich aufnimmt. Das obere Ende
der Zwischenhülse 35 liegt an der Widerlagerseheilx 2f) an, während ihr mit einer
hohlkegelförmigen Endfläche 37 versehenes unteres Ende auf einem Kranz von Kugeln
38 aufliegt. Die Kugeln 38 liegen ihrerseits auf der oberen Endfläche 39 einer Iruckhülse
40 auf, deren unteres Ende den auf sie ausgeübten Axialdruck Pl (Fig. 4) auf das
obere Ende einer geschlitzten Spannhülse 41 überträgt. I)iese ist in dem unteren
Ende der Holhlwelle 28 gelagert und dient zum Festklemmen eines Bohrerschaftes 42
od. dgl. An dem Wellennippel 23 ist ein zapfenförmiger Ansatz 43 angebracht, der
das untere Ende der Zwischenhülse 35 durchdringt und mit einer Kegelfläche 44 versehen
ist. An dieser Kegeltläche liegen die Kugeln 38 an. Sie läuft in einen Fortsatz
45 aus, der in das Druckstück 40 liineinragt. Die Spitze der Kegelfläche 44 ist
gegei die Spitze 46 der Griffhülse 32 gerichtet, die zweckmäßig mit einer Wellendichtung
47 für (teil Bolirerscliaft 42 versehen ist. Da die Kugeln 38 sich in welle zwischen
den konvergierenden Flächen 37 unter 39 liegenden keilförmigen Ringspalt 48 (Fig.
4) in radialer Richtung frei bewegen können, werden sie durch die Kegelfläche 44
entweder in den sich nach außen verjüngenden Keilraum 48 hineingedrückt, svolsBi
sie die Druckhülse mit einer Kraft Pl P H/li um die Strecke je nach unten l>ewegeii
(Fig. 4, strichpunktierte Stellung), oder die Kugeln können in den erweiterten inneren
Teil des Keilraums 48 ausweichen, wodurch ihr Axialdruck gegen die Druckliülse 40
aufgehoben und eine die Spannhülse 41 entlastende, nach oben gerichtete Bewegung
der Druckhülse ermöglicht wird.
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Die Handhabung und Wirkungsweise der beschrielienen Spaunvorrichtung
ist folgende: Wenn man die Griffhülse 32 und die mit ihr durch die Schraube 34 starr
gekuppelte Verstellhülse 9 gegenüber dem festgehaltenen Anschlußkopf I auf dem Gewindeteil
8 der Lagerbuchse 3 so verdreht, daß die \'erstellhülse in Richtung der Spitze 46
(in Fig. 1 also nach unten) bewegt wird, so werden über das Kugellager I6 die Kupplungshülse
20 und die mit ihr verschraubte Hohlwelle 28, aber auch die an der unteren Stirnfläche
der Kupplungshülse 20 anliegende Widerlagerscheibe 26 und das Zwischenstück 35 zwangsläufig
mit nach unten genommen. Die untere Fläche des Zwischenstücks 35 drückt dabei natürlich
auch die Kugeln 38 schräg nach unten. Ferner macht die Spannhülse 4I und das oberhalh
von ihr liegende Druckstück 40 die Abwärtsbewegung der sie umschließenden Hohlwelle
28 mit.
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Nicht beteiligt an der Abwärtsbewegung ist indessen die am oberen
Ende der Antriebswelle 4 fest verschraubte und durch die Schraube 7 gesicherte Kupplungshülse
5, ferner die Antriebswelle 4 und die mit dieser durch das Gelenk 7 verbundene Wellenverlängerung
t8. Es bleibt also relativ zu den abwärts bewegten Teilen' 32, 9, 20, 28, 26, 35,
38, 40 auch der zapfenförmige Ansatz 43 der Wellenverlängerung I8 mit seiner Kegelfläche
44 und dem Fortsatz 45 stehen, während die oben auf dem stehenbleibenden Nippel
23 angreifende Feder 25 in dem Maße ihre Vorspannung erhöht, wie die Widerlagerscheibe
26 sich abwärts bewegt.
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Das Stehenbleiben der Kegelfläche 44 relativ zu der Al>wärtsbewegung
des Zwischenstücks 35 ist in Fig. 4 so dargestellt, als ob die Kegelfläche sich
bei stillstehendem Zwischenstück 35 aus der strichpunktiert gezeichneten unteren
Stellung 44a in ihre obere Stellung bewegt hätte, die mit ausgezogenen Linien dargestellt
ist.
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In der Stellung 440 sind die Kugeln 38 in die Stellung 38« im äußeren
engen Teil des keilförmiger Raumes 48 hlineingedrängt, wobei das Druckstück 40 seine
untere Lage einnimmt. Hierbei befinden sich die beiden Flächen 39 und 49 in den
Stellungen 39ª bzw. ga, und die Spannhülse oder Spannzange 41 umfaßt unter vollständiger
Ausschaltung des Zwischenraumes e fest den Bohrerschaft 42.
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Geht aber nun die Kegelfläche 44 relativ zur Unterfläche 37 des Zwischenstücks
35 nach oben, was nach dem oben Gesagten dann geschieht, wenn Verstellhülse g und
Griffhülse 32 nach unten geschraubt werden, so haben die Kugeln 38 die Möglichkeit,
der nach oben ausweichenden IKegelfläche 44 nach innen zu folgen, und zwar dadurch,
daß die Spannzange 4I sich infolge ihrer Eigenfederung um den Betrag e (z. B. 1/20
mm) aufzuweiten versucht und dabei das Druckstück 40 derart nach oben schiebt, daß
es in die in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien eingezeichnete Stellung gelangt.
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Es kann sich also beim Abwärtsschrauben, der Griffhülse 32 die Spannhülse
41 entspannen und den Bohrerschaft 42 freigeben.
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Schraubt man umgekehrt, während die Kugeln 38 ihre mit ausgezogenen
Linien eingezeichnete Stellung einnehmen und die Spannhülse 41 entspannt ist, z.
B. nach dem Einstecken eines neuen Bohrers 42, die Griffhülse 32 nach oben in Fig.
I, SO tritt die im folgenden zu erläuternde Wirkung ein.
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Die Griffhülse 32 nimmt die mit ihr durch die Schraube 34 gekuppelte
Verstelilhülse g relativ zum Anschlußkopf I und zum Gewinde 8 der Lagerbuchse 3
mit nach oben. Die aufwärts gehende Verstellhülse g ermöglicht auch die Aufwärtsbewegung
des Kugellagers I6, der daran anliegenden Kupplungshülse 20 und der Widerlagerscheibe
26 unter dem Einfluß der bei der Abwärtsbewegung dieser Teile gespannten Feder 25.
Die KuppLungshiilse 20 zieht ihrerseits auch die mit ihr fest verschraubte Hohlwelle
28 aufwärts, deren unteres Ende die in ihr befindliche Spannhülse 41 nach oben mitnimmt.
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Diese drückt mit ihrem oberen Ende auf das Druckstück 40, das über
die Kugeln 38 den Druck an die sich nicht mithewegende Kegelfläche 44 und auf die
Unterseite des Zwischenstücks 35 weitergibt. Dabei geht das Zwischenstück 35 nach
oben, und die Kugeln 38 werden, weil das an der Wider-
lagerscheibe
26 anliegende Zwischenstück 35 nicht nach oben ausweichen kann, von dem stehenbleibenden
Kegel 44 in dem keilförmigen Raum 48 nach außen gedrängt. Sie gelangen dabei in
die Stellung 380 und verhindern die Aufwärtsbewegung des Druckstückes 40, so daß
dieses seine untere Lage 390, 49a einnimmt. Hierdurch werden die Spannsegmente der
Spannhülse 41 nach innen gedrängt und spannen nach Ühenwinden des geringen Spieles
e den Bohrer 42 fest. Die kraft für dieses Spannen wird hierbei allein durch die
Feder 25 aufgebracht, indem sie einerseits die Gelenkwelle 23, 22, i8 mit dem Kegel
44 nach unten und anderseits die mit der Gelenkwelle rotierenden Teile 26, 20, 28,
41, 40, 38, 35 nach oben drückt, um durch den Kegel 44 die Kugeln 38 in zudem keil'förmigen
Ringspalt 48 radial nach außen zu drängen und die Spannhülse 41 mit großer Kraft
zu schließen.
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Dabei benötigt man zum Spannen nur einen sehr kleinen Verstellweg
der Griffhülse 32, der z. B. durch den Stift 12 auf eine halbe Umdrehung der Griffhülse
32 begrenzt werden kann und nach dem Spannen der Spannhülse 4I auch noch dazu ausreicht,
die Verstellhülse 9 so weit vom Kugellager z6 abzuheben, daß das Gelenk I7 der Antriebswelle
sich mit ausreichendem Spiel nach allen Seiten bewegen kann. Bei einem Ausführungsbeispiel
beträgt der Hub H der Feder 25 nur etwa 0,6 mm., der Hub Ji (in Fig. 4) etwa o,
mm und das Spiel e = 0,05 mm. Es ist verständlich, daß bei dieser Übersetzung der
Wege o,6: 0,2: o,o5 die Feder 25 selbst bei relativ kleiner Vorspannung auf die
Spannhülse eine sehr große radiale Spannkraft P2 ausüben kann.
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Das Nachstellen der Griffhülse 32 bei einer Abnutzung der konischen
Lauffläche 30 ist ebenfalls sehr einfach. Man muß dazu nur die Sicherungsschraube
34 lösen und kann dann die Griffhülse 32 auf dem Außengewinde 33 der Verstellhülse
g nach oben verschrauben, so daß die Lauffläche 30 wieder satt an den Konus der
Handstückwelle 28 angedrückt wird. Dann wird die Griffhüllse 32 in der neuen Stellung
durch Anziehen der Sicherungsschraube 34 wieder gesichert. Diese Nachstellung ist
wesentlich einfacher als bei den bisher bekannten Handstücken, bei denen das Handstück
zum Zwecke des Nachstellens der Handstückwelle zerlegt werden muß, so daß man den
richtigen Laufsitz der Welle erst nach dem Zusammenbau des Handstücks beurteilen
kann. Man ist daher meist zu einer mehrfachen Berichtigung der Nachstellung genötigt.
Wird im Betrieb die axiale Führung der Antriebswelle locker, so genügt ein Nachziehen
der Kuppplungsmuffe 5 auf dem Endgewinde des Wellenteils 4, um alle Wellenteile
wieder unter die straffende Wirkung der Feder 25 zu stellen und zur festen Anlage
an die Verstellhülse g zu bringen.
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P A T L N TA NS P il C u. ii E.
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I. Handstück für rotierende zahnärztliche Werkzeuge mit einer im
werkzeugseitigen Ende einer Hohlspindel angeordneten Spannhülse, die durch Längsverschieben
eines Druckstückes auf dem vorzugsweise zylindrischen Schaft des Werkzeugs radial
zusammenpreßbar ist, wobei radial verstellbare Druckkörper durch Keilwirkung die
Längsverschiebung des Druckstückes hervorrufen, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Erzeugung der die Spannhülse (4I) auf dem Werkzeugschaft (42) festhaltenden Spannkraft
eine Feder (25) innerhalb der Hohlspindel (28) gleichachsig mit dieser (28) derart
angeordnet ist, daß sie mit einem Ende (23) an einer in die Hohlspindel (28) hineingeführten
Gelenkwelle (4, I8, 22, 23) und mit dem anderen Ende an der Hohlwelle (26, 20, 28)
derart angreift, daß sie einerseits selbsttätig eine oder mehrere verhältnismäßig
kurze ,Keilflächen (44) gegen die radial beweglichen Druckkörper (38) in der Festspannrichtung
zu bewegen vermag, während sie anderseits durch Verschrauben der Hohlspindel (28,
32, 9) gegenüber der Lagerung (I, 9, 6, I6) der Gelenkwelle (4, I8, 22, 23) in eine
die Druckkörper (38) freigebende Stellung entspannbar ist.