РУЧНОЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИЛИ ХИРУРГИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ
STOMATOLOGIC OR SURGICAL HAND TOOL

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к ручному инструменту для стоматологических или хирургических целей, содержащему полый вал, связанный со средствами приведения во вращение, в котором установлены зажимной патрон для крепления хвостовика съемной насадки, разжимную втулку и скользящий толкатель, установленный в заднем конце полого вала и управляемый ручной кнопкой для взаимного сближения зажимного патрона и разжимной втулки, при этом зажимной патрон содержит кольцевую часть и губки, выполненные с возможностью упругого зажатия хвостовика насадки в рабочем положении, при этом губки выполнены продольно от кольцевой части в направлении разжимной втулки, которая содержит наклонные наружные поверхности, которые могут упираться в свободные концы губок, где их разжимают.
В большинстве случаев ручные инструменты такого типа приводятся в движение при помощи газовой турбины и вращаются с очень высокой скоростью, достигающей более 400000 оборотов в минуту, что требует высокой точности центровки насадки относительно оси вращения. Для обеспечения достаточного стопорения насадки во время работы упругий зажимной патрон должен противостоять выталкивающей силе, равной, по меньшей мере, 22 Н согласно стандарту на насадку. С другой стороны, оператор вынужден часто менять насадку, поэтому такая операция должна быть легкой и приводить к возможно меньшему износу.
В обычном ручном инструменте такого типа для стоматологической насадки, описанном, например, в патентах ЕР 273259 и ЕР 505599, зажимной патрон является неподвижным в полом валу, его кольцевая часть находится со стороны насадки, то есть на переднем конце вала, и его губки выполнены в осевом направлении в сторону задней части, где разжимная втулка может скользить в полом валу под действием ручного толкателя, связанного с подвижной задней крышкой ручного инструмента. Спереди разжимная втулка содержит наружный конус, оборудованный опорными поверхностями, которые имеют угол раствора, больший, чем у противоположных поверхностей внутреннего конуса губок зажимного патрона, поэтому контакт между двумя конусами осуществляется по линии, которая не меняет места на каждой губке во время хода толкателя.
В конструкции, описанной в патенте ЕР 273259, кольцевая часть зажимного патрона обеспечивает центровку хвостовика насадки на переднем конце вращающейся части, тогда как задний конец хвостовика центруется внутри разжимной втулки. Поскольку эта деталь выполнена с возможностью скольжения, то она должна иметь небольшой радиальный зазор, в результате чего центровка получается не идеальной. Кроме того, изготовление и балансировка детали, которая является одновременно зажимным патроном и направляющим стволом, являются сложными и дорогостоящими операциями. Другой недостаток такой конструкции состоит в общей длине конструкции, в которую входят зажимной патрон, указанная втулка и ручной толкатель. Эта длина требует определенной высоты головки ручного инструмента, что само по себе создает неудобство, так как речь идет о той части, которую стоматолог должен вводить в рот пациента.
Патентом ЕР 505599 предусмотрено усовершенствование этой конструкции при помощи направляющего ствола спереди и неподвижного направляющего средства, установленного в заднем конце полого вала, что обеспечивает лучшую центровку хвостовика насадки, однако длина конструкции при этом увеличивается еще больше. Кроме того, другим недостатком такой конструкции является то, что разжимная втулка может быть заблокирована от трения в открытом зажимном патроне и ее невозможно разблокировать введением хвостовика насадки, так как на этой втулке не предусмотрено осевого упора.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является новое выполнение элементов, содержащихся в полом валу, в частности зажимного патрона и его средств управления, обеспечивающее одновременно высокую точность центровки, надежную работу и, прежде всего, уменьшение длины конструкции, что обеспечивает выполнение достаточно компактной головки ручного инструмента.
В этой связи объектом настоящего изобретения является ручной инструмент, описанный во вступительной части, отличающийся тем, что разжимную втулку устанавливают в переднем конце полого вала, то есть со стороны насадки, и тем, что зажимной патрон устанавливают с возможностью скольжения внутри вала, при этом его губки направлены вперед, зажимной патрон соединен в продольном направлении с толкателем, который позволяет оператору перемещать зажимной патрон в направлении передней части, чтобы он упирался в разжимную втулку. Последняя может быть неподвижной внутри полого вала и представлять собой передний направляющий ствол для хвостовика насадки. Согласно варианту выполнения, обеспечивающему отличное направление заднего конца хвостовика, задний направляющий ствол, содержащий цилиндрическое отверстие, неподвижно устанавливают в полом валу между кольцевой частью зажимного патрона и поперечной стенкой приводного толкателя, и этот ствол содержит каналы для продольных стоек, связывающих толкатель с зажимным патроном.
Благодаря такой конструкции можно уменьшить длину вращающегося узла по сравнению с известными техническими решениями, то есть получить ручной инструмент, головка которого имеет минимальную высоту, не ухудшая при этом точности центровки насадки. Такой эффект получают за счет того, что двойная функция неподвижной разжимной втулки, выполняющей одновременно роль направляющего ствола, позволяет сократить длину вала на одну деталь и того, что конец хвостовика насадки может доходить до заднего конца вала.
Поскольку зажимной патрон является подвижным в осевом направлении, возможное тяговое усилие, приложенное к насадке, может вытянуть зажимной патрон вперед и позволит, таким образом, открыть зажимной патрон и высвободить насадку, даже если тяговое усилие не достигает стандартного предела 22 Н. Чтобы избежать такого случайного открывания, предпочтительно предусматривают, чтобы узел, образованный зажимным патроном и приводным толкателем, содержал защелкивающееся стопорное устройство, выполненное с возможностью оказывать заранее определенное первоначальное сопротивление перемещению этого узла вперед из рабочего положения. Это устройство содержит упругие захватные средства, которые опираются на полый вал и которые можно выполнять различными способами, создавая первоначальное сопротивление перемещению зажимного патрона и толкателя, которое существенно превышает предел в 22 Н. Именно это сопротивление оператор должен первоначально преодолеть, когда он нажимает на кнопку открывания, чтобы извлечь насадку. С другой стороны, как только происходит щелчок и зажимной патрон начинает двигаться вперед, сопротивление, оказываемое кнопкой, является лишь результатом осевой слагающей сил, действующих на зажимной патрон со стороны разжимной втулки, и может быть меньше первоначального усилия. Иначе говоря, после щелчка оператор действует на кнопку меньшей силой, что повышает комфортность использования ручного инструмента.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания предпочтительного варианта выполнения и его различных версий, представленных в качестве неограничительных примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематичный вид в осевом разрезе головки стоматологического турбинного ручного инструмента согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг.2 - вид в перспективе зажимного патрона, показанного на фиг.1;
фиг.3 - вид в перспективе разжимной втулки, показанной на фиг.1;
фиг.4 - вид в осевом разрезе втулки, показанной на фиг.3;
фиг.5 - вид в осевом разрезе части зажимного патрона, показанного на фиг.2;
фиг.6 - вид в перспективе направляющего ствола, показанного на фиг.1;
фиг.7 - вид, аналогичный фиг.3, варианта разжимной втулки;
фиг.8 - схематичный вид в осевом разрезе другого варианта выполнения
настоящего изобретения;
фиг.9 - вид в перспективе толкателя, показанного на фиг.8.
Подробное описание различных вариантов выполнения
Ручной инструмент 1, частично показанный на фиг.1, является инструментом с воздушной турбиной и содержит рукоятку 2 и головку 3 с осью 4, приблизительно перпендикулярной к рукоятке. Ротор 5 турбины закреплен на полом валу 6, установленном в двух подшипниках 7 и 8 в корпусе 10 головки 3, и вращается вокруг оси 4. Вал 6 имеет форму трубы, задний конец 12 которой выполнен более толстым, чтобы иметь возможность осевого упора в задний подшипник 8. Как и в известных решениях, головку ручного инструмента закрывают с задней части, то есть сверху в положении, показанном на фиг.1, подвижной крышкой, которую толкает назад в положение упора возвратная пружина 14 и которая образует кнопку 13 ручного управления. Чтобы удерживать с возможностью последующего извлечения цилиндрический хвостовик 16 стоматологической насадки в положении, центрированном по оси 4, вал 6 содержит, от передней к задней части, разжимную втулку 19, упругий зажимной патрон 20, задний направляющий ствол 21 и толкатель 22. На задней стороне последнего установлен шарик 23, в который упирается жесткая пластина 24 кнопки 13 при нажатии на эту кнопку. Элементы 19, 20 и 21 содержат центральное отверстие, в которое заходит хвостовик 16 насадки, тогда как задний конец 25 хвостовика упирается в поперечную стенку 26 толкателя 22. По контуру толкателя 22 выполнен кольцевой паз 27 для установки в нем проволочной пружины 28, сжимаемой в радиальном направлении валом 6 и заходящей защелкиванием в небольшой внутренний кольцевой паз этого вала, образуя, таким образом, стопорное защелкивающееся устройство, удерживающее в осевом направлении толкатель 22 в его нормальном положении.
Зажимной патрон 20 выполнен в виде моноблочной конструкции, показанной на фиг.2, содержащей кольцевую часть 30, цилиндрическая наружная поверхность 30 которой заходит с возможностью скольжения в полый вал 6. Начиная от этой кольцевой части в переднюю сторону выполнены упругие губки 31, в данном случае в количестве двух, которые разделены продольными щелями 32. В передней части каждой губки 31 находится внутренняя поверхность, по существу, цилиндрической формы, образующая кулачок 33 для зажатия хвостовика 16 насадки. Спереди кулачка 33 внутренняя сторона губки выполнена скошенной, образуя наклонную поверхность 34, имеющую наклон в продольном направлении и используемую для разжимания губок. Задняя часть 35 каждой губки выполнена более тонкой с возможностью изгиба, когда на наклонную поверхность 34 действуют силой с радиальной составляющей.
В положении покоя пространство между кулачками 33 губок имеет диаметр, меньший стандартного диаметра хвостовика 16 используемых насадок, чтобы за счет упругости губки зажимали этот устанавливаемый между ними хвостовик. Размеры губок определяют таким образом, чтобы сила зажатия и возникающее в результате трение были достаточными, чтобы оказывать сопротивление усилию, выталкивающему насадку и превышающему стандартный предел.
Задняя часть зажимного патрона 20 содержит продольные стойки 36, выполненные с возможностью радиального изгиба, в данном случае в количестве трех, начиная от кольцевой части 30, свободный конец 37 которых имеет захватный профиль на наружной стороне. Эти стойки 36 выполняют функцию зацепления зажимного патрона 20 с толкателем 22. Для этого, как показано на фиг.1, толкатель содержит кольцевой бортик 38, выполненный в передней части поперечной стенки 26 и содержащий внутри захватный профиль, дополняющий захватный профиль стоек зажимного патрона. Кроме того, бортик 38 упирается в осевом направлении в стойки 36 с возможностью выталкивания зажимного патрона вперед. Оба захватных профиля и гибкость стоек 36 в сочетании обеспечивают необходимое удержание зажимного патрона в продольном направлении во всех условиях использования ручного инструмента и, тем не менее, позволяют производить отсоединение при приложении более значительного усилия для обеспечения демонтажа. Конец 37 каждой стойки 36 содержит фаску, позволяющую снова соединить обе детали защелкиванием за счет гибкости стоек 36.
Вариант выполнения разжимной втулки 19 детально показан на фиг.3 и 4. Ее внутреннее отверстие 40 откалибровано с возможностью введения хвостовика 16 насадки таким образом, чтобы втулка 19 образовала передний направляющий ствол. Ее наружная поверхность 41 является цилиндрической и заходит без зазора в полый вал 6, с которым втулку 19 предпочтительно соединяют сваркой. Спереди втулка 19 содержит наружный конус 42, содержащий две части с разными углами конусности, образующие первую наклонную поверхность 43, угол конусности которой относительно оси 4 является большим, чем угол конусности второй наклонной поверхности 44. За поверхностью 44 находится поперечная поверхность 46. Поверхности 43-46 втулки предназначены для взаимодействия с концом каждой губки зажимного патрона 20.
На фиг.5 в разрезе в увеличенном виде показаны свободные концы губок 31 зажимного патрона 20, показанного на фиг.1 и 2. На внутренней стороне губки перед поверхностью кулачка 33 выполнена наклонная поверхность 34, которая в данном примере является, по существу, плоской, однако может быть также конусной в других вариантах выполнения. Спереди поверхность 34 сопрягается через закругленную поверхность 51 с передней поверхностью 52 губки. Поверхности 34 и 51 губки упираются в наклонную поверхность 44 разжимной втулки 19 для отжимания губок 31 от зажимного патрона. Передняя поверхность 52 может упираться в поперечную поверхность 46 втулки 19 для прекращения хода зажимного патрона в открытом положении.
На фиг.6 показана форма заднего направляющего ствола 21, содержащего цилиндрическое отверстие 54, в котором точно направляется хвостовик 16 насадки. Ствол имеет периферическую поверхность 55 цилиндрической формы, которая заходит в полый вал 6, с которым ее неподвижно соединяют, например, сваркой. Между этой поверхностью и задним концом 56 ствола 21 находится участок 57 меньшего диаметра, образующий пространство для бортика 38 толкателя 22. Цилиндрическая поверхность 55 прерывается тремя продольными пазами, образующими каналы 58, в которые с определенным радиальным зазором заходят упругие стойки 36 зажимного патрона, как показано на фиг.1, с возможностью изгиба внутрь для защелкивания на толкателе 22. Зажимной патрон неподвижно соединяется с валом 6 при помощи стоек 38 после их захождения в каналы 38.
Во время изготовления ручного инструмента наличие двух неподвижных направляющих стволов 19 (то есть зажимное кольцо) и 21, закрепленных в полом валу 6, предпочтительно позволяет осуществить операцию доводки наружных поверхностей вала 6, устанавливая вал с этими двумя направляющими стволами на эталонный стержень, который занимает место хвостовика 16 насадки. Это позволяет довести опорные поверхности для подшипников 7 и 8 на валу, чтобы обеспечить их идеальную концентричность с отверстиями обоих направляющих стволов.
Инструмент с описанной выше конструкцией работает следующим образом. В рабочем положении, показанном на фиг.1, зажимной патрон 20 не опирается на разжимную втулку 19. Вместо соединения сваркой эту втулку можно установить с возможностью регулирования в продольном направлении для установки расстояния между ней и зажимным патроном. В боковом направлении хвостовик 16 насадки направляется двумя стволами 19 и 21, упирается в осевом направлении в толкатель 22 сзади и удерживается кулачками зажимного патрона 20, преодолевая силу выталкивания, которая не превышает стандартный предел. Эта сила передается стойками 36 зажимного патрона на толкатель 22, затем пружиной 28 на вал и на подшипники 7 и 8. Шарик 23 не соприкасается с кнопкой 13 управления, и вал 6, приводимый в движение турбиной 5, может вращаться с высокой скоростью без трения.
Когда стоматолог хочет сменить насадку, он нажимает пальцем на кнопку 13, преодолевая усилие пружины 14 и толкая, таким образом, вперед толкатель 22 и зажимной патрон 20. Защелкивание пружины 28 в валу 6 создает противодействующее осевое усилие, превышающее 22 Н, например равное 25 Н и более, до момента, пока стоматолог не преодолевает это усилие и перемещает, таким образом, зажимной патрон вперед, чтобы концы губок 31 переместились скольжением по наклонным поверхностям 44 зажимного кольца 19 и разжались, высвободив насадку. Угол наклона наклонных поверхностей 34 и 44 зажимного патрона и втулки выбирают таким образом, чтобы осевое нажатие, осуществляемое в этот момент стоматологом, было относительно слабым для большего удобства использования. Таким образом, стоматолог должен приложить относительно большое усилие только в самом начале операции для осуществления начального щелка.
В результате зажимной патрон 20 оказывается открытым, и стоматолог может вставить в него хвостовик 16 новой насадки, который начинает упираться в толкатель 22 и толкает его и зажимной патрон вверх до момента, пока пружина 28 опять не защелкнется в пазу вала 6, чтобы удерживать зажимной патрон в рабочем положении.
На фиг.7 показан вариант выполнения разжимной втулки 19, показанной на фиг.3 и 4. В этом варианте конические наклонные поверхности 43 и 44 заменены на две противоположные пары плоских наклонных поверхностей 63 и 64 с цилиндрическим закруглением 65 между ними. Эта конструкция работает так же, как и в предыдущем примере, но обеспечивает более протяженный линейный контакт между губками зажимного патрона и разжимной втулкой.
На фиг.8 и 9 показан другой вариант выполнения толкателя 22 и его стопорного устройства, защелкивающегося на валу 6. Чтобы заменить упругое сцепление толкателя 22 защелкиванием пружины 28, показанной на фиг.1, толкатель оснащают гибкими продольными стойками 70, в данном случае в количестве трех, каждая из которых заканчивается крючком 71, выполненным с возможностью зацепления с краем 74 заднего конца 12 вала 6, благодаря наличию наклонной поверхности 72 крючка. Каждая стойка 70 образована вырезом 73, отделяющим ее от центрального корпуса толкателя. Угол наклона наклонной поверхности 72 и упругие характеристики стойки 70 определяют предельное усилие зацепления, которое должно превышать минимальную силу выталкивания насадки, как было пояснено выше. Как только оператор преодолевает это усилие, нажав на кнопку 13, чтобы открыть зажимной патрон, за счет уменьшения противодействующей осевой силы происходит щелчок, и оператор должен далее преодолеть только силу, действующую на зажимной патрон 20 со стороны разжимной втулки 19. Как и в предыдущем примере, гибкие стойки 36 зажимного патрона 20 проходят через каналы 58 заднего направляющего ствола 21, обеспечивая вращение зажимного патрона, зацепляясь своим профилированным концом 37 с бортиком 38 толкателя 22. Можно предусмотреть другие стопорные защелкивающиеся средства вместо средств, показанных на чертежах. Например, сзади зажимной патрон 20 может содержать только две упругие стойки, такие как стойки 36, для зацепления с толкателем 22 и две другие стойки, зацепляющиеся с краем заднего направляющего ствола 21 или с краями определенных отверстий вала 6 для обеспечения стопорения защелкиванием в продольном направлении.
Среди других возможных вариантов можно также указать, что в некоторых случаях от выполнения заднего направляющего ствола 21 можно отказаться, и его функция переходит к кольцевой части 30 зажимного патрона или к толкателю 22 за счет шпоночного соединения с валом 6 для обеспечения приведения во вращение. С другой стороны, толкатель можно соединять с зажимным патроном при помощи сварки во всех случаях, когда не требуется их разъемное соединение.