专利名称：牙科手机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于旋转工具的手机，具体地说涉及一种涡轮驱动的医学或牙科手机。
背景技术：
存在多种用于旋转工具的手机。涡轮驱动的手机广泛应用于全球范围内的牙医诊所和医学实验室。大多数手机包括手柄部分、在手柄部分一端的连接器以及在另一端的携带驱动头的工具。连接器提供手机与各种空气、水、光和电供应管路的连接，这些管路通常组合在所谓的操纵缆(umbilical cord)中。驱动头容纳工具旋转部件，该工具旋转部件通常由工具底座或卡盘以及电机或涡轮机组成，该电机或涡轮机可旋转地安装在头中用于驱动卡盘。
可以使用各种不同类型的涡轮结构，所有这些涡轮结构都包括涡轮壳中的涡轮、供到壳内用于驱动涡轮的加压空气以及一组用于将涡轮和头可旋转地支撑在壳内的轴承。由于传统的牙科手机制造成能以达到500,000rpm的速度旋转牙钻或磨锥，所以轴承要承受较大的应力。这一应力又被在操作期间必须另外支撑卡盘的轴承和抵抗施加到工具上的横向力的工具而增大。此外，由驱动空气沿切向冲击涡轮所产生的不对称推力会在轴承上产生附加的应力。
在现有的手机中，主要使用球轴承，球轴承通常具有最长3个月的使用寿命，且每次经过消毒后必须润滑。更加耐用和不需要维护的陶瓷轴承目前已经推向市场，这种轴承在每次消毒后不需要润滑。然而，其使用寿命仍不能令人满意。
美国专利US 3,906,635涉及一种使用空气轴承的牙科手机。在该手机中，支撑着涡轮并具有轴向磨锥容纳孔的中心杆通过一对圆筒形轴承套支撑在手机的驱动头中，这对圆筒形轴承套接近杆并与杆间隔开，从而在其间形成很窄的空气通道或空气间隙。轴承套分别安装在压力腔中，向压力腔中供给加压驱动空气。每个轴承套都包括多个空气通道，该空气通道允许加压空气从压力腔流入到杆与轴承套之间的空气间隙内。驱动空气同时供给涡轮和空气轴承。支撑着杆的加压驱动空气进入到轴承腔，穿过轴承套而进入空气通道，并从此排出到周围环境或进入涡轮腔。很明显，利用同样的驱动空气操作空气轴承和涡轮会产生一个主要缺点。当驱动空气关闭时，涡轮仍然旋转，而空气压力则不再充足以完全支撑轴承套中的杆。这样会造成对轴承的严重损坏，继而限制了涡轮驱动单元的使用寿命。此外，虽然圆筒形空气垫可以在径向适当地支撑杆，但在轴向只提供很少的支撑。在这种现有的结构中提供了轴向止推垫圈，用于在轴向支撑杆。虽然在止推垫圈周围设置了环形空气垫，但是考虑到在磨锥与牙齿接触时，作用到杆上的潜在轴向推力很大，所以这些空气垫的整个表面显的太小。此外，从圆筒形空气垫到环形空气垫过渡的锐角阻止了气垫空气的流动。因此，需要改进轴承的设计。
现有多种不同的空气涡轮设计和结构，但在通常的涡轮设计中，驱动空气都沿切向吹到涡轮叶轮上以及叶轮的周围。这种切向空气供送会产生不对称的推力并使轴承承受不对称的载荷从而增加应力和磨损。此外，由于只提供了局部的驱动空气，所以，涡轮产生的扭矩很低。此外，当驱动空气在涡轮的周围沿切向提供时，寄生气流(拖拉)(parasitic airflow(drag))很高。
在现有技术中已知有多种空气涡轮设计，其中桨轮式涡轮转子通过驱动空气沿着与涡轮圆周相切的方向冲击涡轮叶片的外端而被驱动。现有技术设计的代表为美国专利US 6,120,291和美国专利申请US 2001/0002975。虽然美国专利US 4,470,813公开了其中驱动空气在冲击涡轮之前稍微径向改变方向的空气驱动涡轮结构，但驱动空气仍然是在一个位置且基本上沿着切向方向冲击涡轮叶片。因此，需要改进涡轮结构，以产生较高的扭矩输出和较少的轴承应力。
现有技术中牙科手机的卡盘大多数都设计为只通过摩擦配合固定牙齿磨锥。此结构的实施例出现在美国专利US 4,595,363、US 5,549,474以及US5,275,558中。在此结构中在卡盘和磨锥之间只有较低的扭矩传递时才可以，较高的扭矩将导致磨锥的滑动。在美国专利6,065,966中，使用弹簧加载销接合在牙齿工具的凹槽内。然而，没有公开此装置在空气涡轮手机中的使用。事实上，由于销和卡盘之间的接合是为非旋转工具而设计的，本身不容易用于旋转工具，所以，公开的结构根本不能用于固定牙齿磨锥。
从美国专利US 4,370,132中获知一种锁键式连接，讲授了带有柄且在柄的上柄端具有平端部分的磨锥的使用。与磨锥容纳套刚性连接的夹爪用于与磨锥柄的平端接合。磨锥不能完全插进卡盘直到磨锥端配合进夹爪内为止，因此磨锥必须相对卡盘旋转，直到这些互锁的部分对齐。此现有技术的结构缺点在于磨锥必须在卡盘中旋转，直到锁键结构配合到一起为止。由于卡盘还设置了与磨锥的摩擦配合，所以，旋转几乎完全插进卡盘内的磨锥将必须具有某种阻止卡盘在驱动头中旋转的机构，或者必须反复地取出磨锥并在稍微不同的角度位置再次插入磨锥。将互锁机构定位在手机驱动头内的较深位置对于使用者在插入磨锥之前通过视觉预对准锁键结构是不可能的。因此，磨锥的插入要经过反复试验练习。
牙科手机空气涡轮通过停止加压驱动空气的供给而正常关闭。然而，由于涡轮以高速旋转，所以其需要一些时间逐渐减速并停止。由于安全的原因，在从病人口腔中移出手机之前，牙医必须等待直到涡轮已经完全停止，这非常不理想。此外，在所谓的停机期间，涡轮的连续旋转在涡轮腔中产生真空，这可能导致污染物吸进腔中。
美国专利US 5,507,642公开了一种用于牙科手机涡轮单元的排出空气切断装置，该装置在涡轮停机期间能够自动防止空气通过下轴承排出以防止产生真空。这可以通过使用柔性的贝氏垫圈(Belleville washer)实现，该垫圈通过驱动空气保持平面结构并当关闭驱动空气时，自动向上弯曲，从而关闭空气排出通道。美国专利US 5,782,634公开了一种自动停止装置，该装置包括在排出空气导管中的阀，该阀通过驱动空气压力操作并当空气压力降到一定水平以下时关闭排出空气导管。然而，这两篇专利的阀结构只关闭了排出空气导管，没有关闭驱动空气和微量空气/水的导管。因此，可能仍然产生真空并可能出现污染。结果，要求提供一种机构能可靠、快速地停止涡轮并尽可能地防止涡轮腔污染。
牙齿涡轮手机通常包括直颈或弯颈，后者易于方便地进入到病人牙齿的后面。然而，此结构可达到的牙齿间隙受到磨锥长度的限制。在某些情况下，需要较好的牙齿间隙。此外，在使用时，处理区域通常受到驱动头和颈部的局部阻碍。美国专利1,984,663和4,820,154分别公开了具有可调颈角的牙科手机以及具有包括两个弯曲的颈部的牙齿器具(调节器(scaler))。因此，需要一种手机颈部设计来提供附加的牙齿间隙以及改进的处理区域的可视性。
如上所述，液体和电力通过操纵缆供给牙科手机，操纵缆通常在后端可拆卸地连接到牙科手机。这种连接通常通过防止电缆缠绕的操纵缆旋转连接来实现。然而，此连接通常在手机的展开范围内直着延伸，由于组合有操纵缆固有刚性的直旋转连接起到一种杠杆的作用，其增加了电缆重量产生的实际向下力，所以，其在使用者的手腕上产生相当高的扭转张力。此问题已经困扰牙医很多年，没有适用于牙科手机的解决方案。在技术领域中已经知道有包括工作液体供给和光纤导管的牙科手机到操纵缆可松开连接的各种旋转连接器。在美国专利US 5,057,015、US 6,033,220以及US 6,319,003中显示了旋转连接器的实施例。然而，所有这些连接器只提供了操纵缆和手机之间的直连接。因此需要一种能减少手腕张力的连接器。
发明内容
本发明的目的在于消除或减轻现有手机设计中的至少一个缺点。
在第一方面，本发明提供一种涡轮设计和操作方法，其中在空气被大致从径向引向涡轮叶片之前，驱动空气在沿着涡轮腔周围延伸的环形腔中均匀分布。以得到高扭矩和自定中心的涡轮，后者对于使用轴承的较长寿命特别重要。
在另一方面，本发明提供了用于涡轮和卡盘的空气轴承，该轴承分别包括基本为半球形状的轴承定子和用于配合进轴承定子内的具有互补形状的轴承转子，轴承转子的形状和结构使其能配合到轴承定子内且具有用于轴承空气的中间空气间隙。
在另一方面，本发明提供了一种空气轴承装置，该装置包括无论是否提供充足的空气以使空气轴承悬浮在所需的空气垫上，在轴承部分中都具有的用于在所有时间悬浮轴承的磁铁部分。这就提供了即使在低旋转速度下以及当手机停机时都能够基本防止轴承部分接触的优点，从而减少了轴承的磨损。由于总体上减少了在各个接触轴承部分之间存在进入污染物的可能性，因此，在消毒期间手机停止或停机的条件下，悬浮轴承也具有优点。
在另一方面，本发明提供了一种解决在高扭矩情况下卡盘中磨锥滑动问题的方法。根据本发明的磨锥/卡盘(磨锥/杆)的组合提供了具有非圆形横截面形状的轴部分，而卡盘或杆具有与该轴部分接合以防止卡盘/杆中的磨锥旋转的凸出部分。
在本发明的另一方面，提供了磨锥锁止结构，根据本发明，该锁止结构包括具有用于容纳标准磨锥的中心孔的卡盘，以及位于孔外端的用于容纳磨锥上的锁止部分的插座部分。插座和锁止部分为非圆形横截面且为互补的形状以防止锁止部分在插座中旋转。这就防止了卡盘相对磨锥旋转并允许可靠的扭矩传递。卡盘优选构成为允许在磨锥插入期间插座和锁止部分的互补形状可以视觉对准。
在本发明的另一方面，提供了磨锥锁止结构，其包括具有用于插进卡盘/杆内的非圆形轴端部分的磨锥，所述杆具有用于与轴端部分接合以防止磨锥相对卡盘旋转的沿径向向内延伸的凸出部分。凸出部分优选为在磨锥插入时使磨锥自动对准该凸出部分的形状。
在本发明的另一方面，提供了手机结构，该结构通过提供一种倾斜的旋转连接器解决了过大的手腕张力的问题，并使通过操纵缆的重力产生的向下力的冲击点靠近使用者的手腕，以便使用者手腕上的扭转张力(使用者手腕张力)显著减小。
在优选实施方式中，本发明提供了一种医学或牙科涡轮手机，该涡轮手机包括使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于绕回转轴线旋转并具有用于容纳插进手机中的旋转工具的轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承，其特征在于手机还包括用于将涡轮产生的扭矩传递到具有非圆形横截面轴部分的工具上的扭矩传递装置，该扭矩传递装置包括用于容纳轴部分并具有互补横截面的锁止插座，用于使轴部分抵抗旋转锁止在该插座中，同时允许轴部分轴向插进到该锁止插座中，锁止插座连接到涡轮而与涡轮一起旋转。
锁止插座可以与涡轮分离并以具有比工具的轴直径大的直径的径向扩展锁止头的形式，作为用于容纳具有轴部分的工具的工具孔的扩展部分而固定或结合进涡轮。
锁止插座还可以构成为能容纳三角形横截面的轴部分，由此使锁止插座具有与轴部分互补的截面。
当锁止插座与涡轮部分分离时，锁止插座优选为容纳并固定在工具孔中的中空杆，杆具有用于容纳工具的轴部分的圆筒孔，并具有用于使轴部分抵抗旋转锁止在杆中的扭矩传递，同时允许轴部分轴向插进锁止插座中。扭矩传递件优选为沿径向向内伸入到圆筒孔内的凸出部分，更优选地，一部分杆沿径向向内弯曲以伸入到孔内，最优选地，一部分杆壁沿径向向内锤压以伸入孔内。在将工具插进杆的过程中，与轴部分接合的凸出部分优选具有圆弧形状，用于自动引导轴部分穿过凸出部分，以实现在工具插入期间轴部分在锁止插座中的自调整。
优选地，手机还包括工具保持装置，其用于当工具完全插进孔中后，可释放地将工具保持在工具孔中抵抗轴向运动，磨锥保持装置包括分别装进杆和工具轴中的一对互补的、相互接合的元件。保持装置优选包括装进杆中的弹性舌形的第一相互接合元件和工具轴中的圆槽，从而弹性舌和槽定位在杆和工具轴上，以便当工具完全插进工具孔后弹性舌与槽接合。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于具有绕回转轴线旋转驱动磨锥的涡轮的牙科手机的扭矩传递装置，磨锥具有非圆形轴部分的磨锥轴，而涡轮具有用于容纳磨锥轴的轴向工具孔，而所述扭矩传递装置包括具有用于容纳磨锥轴的轴部分的轴向孔的锁止插座，锁止插座可以与涡轮连接而与涡轮一起旋转，而扭矩传递件与锁止插座连接用于锁止轴部分抵抗相对锁紧插座的旋转。
在一种变化的方式中，锁止插座优选可插进工具孔内。优选地，锁止插座是可以插入到工具孔中而与涡轮连接的中空杆，而扭矩传递件为沿径向向内延伸进轴向孔中的杆的壁部分。在最优选方式中，磨锥轴的锁止部分为磨锥轴的端部，而锁止插座为具有用于容纳磨锥轴的圆筒孔的中空杆，扭矩传递件为沿径向向内延伸进圆筒孔的凸出部分，用于防止磨锥轴的锁止部分相对于杆旋转，同时允许磨锥轴轴向插进杆中。为了实现在磨锥插入过程中相对凸出部分的端部的自调整，在磨锥轴插进杆的过程中相互接触的凸出部分和端部的端面优选为圆形，用于对准穿过凸出部分的端部的端表面。为了释放保持在工具孔中的磨锥，优选地，杆还包括延伸进圆筒孔内的磨锥保持件，用于可释放地将互补保持件接合在磨锥轴上以可释放地锁止圆筒孔中的磨锥轴抵抗轴向运动。
在另一种变化的方式中，锁止插座装进涡轮中并且是用于容纳轴部分的工具孔的扩展部分，其中轴部分是磨锥轴上直径大于磨锥直径的锁止凸台。在此变例中，锁止插座优选具有与轴部分的三角形横截面互补的横截面。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，其具有使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于旋转驱动工具绕回转轴线旋转并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承、以及用于将加压涡轮驱动空气供给到涡轮的加压驱动空气导管，而所述轴承为空气轴承，而手机包括用于将独立于涡轮驱动空气的加压轴承空气供给到空气轴承的轴承空气导管。手机还优选包括用于控制与通过轴承空气导管的轴承空气流分开且独立的通过驱动空气导管的加压驱动空气的控制器。
在另一优选方式中，本发明提供了一种操作牙科手机的方法，该手机包括由加压驱动空气驱动的空气涡轮，以及一对用于支撑手机中的空气涡轮并由加压轴承空气操控的空气轴承。所述方法优选包括以下步骤将加压轴承空气供给到空气轴承，以及将独立于轴承空气的加压驱动空气供给到涡轮。供给轴承空气的步骤优选的在供给驱动空气之前开始并且一直连续到至少与供给驱动空气的步骤一样长的时间。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，其具有使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于绕回转轴线旋转驱动工具并具有用于容纳工具的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及加压涡轮驱动空气供给导管，而所述驱动头包括连接到驱动空气供给导管用于容纳驱动空气的涡轮驱动空气供给腔，且该供给腔在围绕回转轴线分布的至少两个间隔位置围绕涡轮腔延伸以将涡轮驱动空气供给到涡轮。涡轮驱动空气供给腔优选为绕回转轴线同心延伸的环形腔。在更优选的方式中，供给腔在绕回转轴线均匀分布的多个位置将驱动空气供给到涡轮。手机还可以包括将驱动空气供给腔连接到涡轮腔的驱动头中的文丘里管(Venturi)通道，用于在撞击到涡轮之前加速驱动空气。文丘里管通道优选包括用于通常在径向向内到旋转轴的方向引导涡轮驱动空气到涡轮的多个空气导向叶片。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，其具有使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于绕回转轴线旋转驱动工具并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮腔中的涡轮绕回转轴线旋转的轴向间隔轴承，而所述轴承为空气轴承。每个空气轴承优选包括具有球形截面形状的轴承定子，以及互补形状的轴承转子。在更优选方式中，轴承定子和转子成形为形成整个宽度均匀的中间轴承间隙。
在另一优选实施方式中，本发明提供了医学或牙科涡轮手机，其具有使用者握紧的手柄部分、连接到手柄并形成涡轮腔的驱动头、用于旋转驱动工具的涡轮腔中的空气驱动涡轮且所述涡轮通过涡轮驱动空气操控、以及用于将手柄旋转连接到包括至少一个用于涡轮驱动空气的供给导管的操纵缆的旋转连接器，而所述旋转连接器具有用于以少于180度的角度连接手柄和操纵缆以减少使用者手腕张力的倾斜连接器主体。手柄和操纵缆优选以90至180度的角度连接。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于带有轴的旋转工具的医学或牙科涡轮手机，其包括用于旋转支撑工具并形成涡轮壳的驱动头、用于绕回转轴线旋转驱动工具的涡轮壳中的涡轮、一对用于旋转支撑涡轮腔中的涡轮的轴向间隔轴承，连接到涡轮壳用于将加压涡轮驱动空气提供到涡轮的加压驱动空气导管、以及连接到涡轮壳用于从涡轮壳中排除用过的涡轮驱动空气的排出导管，手机还包括当停止涡轮驱动空气供给时用于减少涡轮停机时间的关闭阀，关闭阀连接到驱动空气导管和排出空气导管，且关闭阀包括通常偏置在关闭位置的关闭件，其中关闭件关闭驱动空气导管和排出导管，并通过驱动空气压力移动到开启位置，其中关闭件允许驱动空气和排出空气的通道分别通过驱动空气和排出空气导管。轴承优选为空气轴承，而手机优选还包括连接到驱动头用于将加压轴承空气供送到空气轴承的轴承空气供给导管，其中供给导管供给与关闭阀的关闭件的位置无关的轴承空气。关闭阀优选装进手柄部分，而关闭件优选为在开启和关闭位置之间沿手柄部分轴向移动的套管。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于具有工作尖端的旋转工具的医学或牙科涡轮手机，手机包括使用者握紧的手柄部分、通过中间颈部分与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于绕回转轴线旋转驱动工具并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承，柄部分具有纵向中心第一轴线，而颈部分具有纵向中心第二轴线，驱动头、颈部分和手柄部分以此方式相互连接以使工具回转轴线与第一轴线围成的角度大于90度，而与第二轴线围成的角度小于90度，而第二轴线与第一轴线成一角度以使工具尖端与第一轴线一致。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，其包括使用者握紧的手柄部分、形成涡轮壳的驱动头、连接驱动头与手柄部分的中间颈部分、用于绕回转轴线旋转驱动工具并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承，其中手机还包括用于可释放地将颈部分连接到手柄部分的颈连接装置，颈连接装置包括位于颈部分和手柄部分之一上的插座部分以及位于颈部分和手柄部分中另一个上的插头部分，插头和插座部分为用于非旋转连接颈和手柄部分的互补形状。在优选方式中，颈连接装置还包括用于可释放地将插头部分锁止在插座部分中的弹簧锁。
在另一优选实施方式中，本发明提供了用于牙科涡轮手机的牙齿磨锥，该磨锥具有工作尖端和用于插进手机的轴，其特征在于轴包括用于与手机中的磨锥容纳锁止插座扭矩传递接合的非圆形横截面的轴部分。轴部分优选具有不是圆而优选为三角形的几何形状的横截面。轴部分的横截面形状优选与磨锥的回转轴对称。如果轴部分具有与回转轴线不对称的横截面，则横截面形状优选与锁止插座的横截面形状互补以防止轴部分在锁止插座中的旋转，同时允许轴部分在锁止插座中的轴向移动。磨锥还优选具有当轴部分完全插进锁止插座时用于与锁止插座中的柔性保持件可释放接合的圆周保持槽。
本发明的其它方面和特征将通过以下本发明的具体实施方式
以及相应附图的说明，使本技术领域中的普通技术人员清晰地理解。
下面参照附图以及实施例对本发明的实施方式进行具体说明，在附图中图1a-c和2图解本发明手机一种实施方式的涡轮和轴承组合的形状和设计；图3a-d显示图2中手机驱动头的各种不同的横截面并图解卡盘和磨锥的互锁结构；图4a-e图解本发明另一涡轮轴承组合的形状和设计；图5a-b图解包括在图4a-e所示实施方式中的本发明另一磨锥锁止结构；
图6a-k图解图4a-e所示轴承结构优选实施方式中组件的具体结构；图7a-c显示本发明手柄(柄)和颈部快速连接的透视、局部剖开以及横截面视图，图7c显示沿图7b的线A-A剖开的快速连接的横截面视图；图8图解本发明一种实施方式的自动关闭机构；图9图解在不同操作状态下的图8中的自动关闭机构；图10是本发明牙科手机的一种实施方式的透视图；图11和12图解本发明手机的人机工程学；图13图解本发明手机的一种实施方式的照明系统；以及图14是图8和图9中所示手柄部分的分解视图。
具体实施例方式
总体上说，本发明提供了一种用于旋转工具的手机，具体为医学或牙科手机，以及一种操作和控制该手机的方法。虽然由于简化的原因下面只参考说明了牙科手机，但本发明所有的结构和功能特征都可以同样应用于用于支撑高速旋转工具的医学手机和其他手机。
从图10中可以明显看出，本发明牙科手机10的一种实施方式包括柄/手柄部分11、用于与操纵缆13(参见图5)连接的插头12、以及具有用于旋转支撑并驱动旋转工具15的驱动头14的颈/驱动头16。发明人已经确定了目前销售的牙科手机中需要改进的几处结构特征。涡轮单元，轴承单元，磨锥(钻)和卡盘互连，以及手机的整个人机工程、结构和连接性能。
空气轴承本发明手机10的一种实施方式包括改进的驱动头14，卡盘40和容纳在涡轮腔60中的空气涡轮50，其中驱动头14带有外壳13，该外壳13形成涡轮腔60并且容纳了由一对间隔开的空气轴承30(参见图1a-c和2)所构成的驱动单元20。轴承30优选为静压空气轴承，但也可以使用动压空气轴承。每个轴承30都包括轴承盖或轴承定子31和互补形状的轴承体或轴承转子32。轴承转子32的尺寸为装到定子31内能充分移动，以便在这两个轴承零件之间产生平均厚度的空气间隙33(轴承间隙)。调节轴承间隙33的宽度用于空气轴承30的最佳操作对于空气轴承技术领域的技术人员来说很容易理解。在使用过程中，压缩空气吹进轴承间隙33以按照距离定子31的平均间隔支撑轴承转子32。空气轴承技术领域的技术人员已经知道了许多形式和类型的空气轴承，在此不需要更详细的说明。控制驱动空气、轴承空气和少量空气/冷却液体的供给，使得向驱动头14供给的轴承空气独立于涡轮驱动空气并且与驱动单元20是否旋转无关。轴承空气供给优选通过公知的手机架子或支架(未示出)控制。优选地，在支架中装有轴承空气供给开关(未图解)，该开关当手机在支架中时关闭轴承空气供给而当手机移出支架时开启轴承空气供给。这就意味着轴承30是放在空气垫(悬浮的)上，且当手机10被提升而离开其架子(未示出)时一直处在预备操作状态。这将保证轴承30在涡轮50旋转前总是活动的以防止损坏轴承并显著降低磨损。空气轴承技术领域的技术人员已经知道了手机控制器的不同实施方案，在此不需要更详细的说明。在操作手机时，可以使用任意的控制器来保证轴承空气(缓冲空气)恒定供给到轴承30，而与涡轮驱动空气的供给无关。参照图8和9进行更具体地说明，也可以通过将涡轮驱动空气的恒定气流转移到轴承同时单独控制涡轮驱动空气到涡轮的供给从而实现在手机内控制轴承空气。
轴承优选为球空气轴承，其中轴承转子32和互补的轴承定子31零件具有球形曲面(换言之为球形截面形状)，以在轴承间隙33中提供平稳的轴承空气流，并允许轴承支撑涡轮抵抗由工具15(参见图10)施加的轴向推力以及作用在不同于轴向的其他方向的推力，例如由作用在工具尖端上的侧面载荷或倾斜载荷引起的推力。这与现有技术的平垫型空气轴承结构相比具有显著的优点，其中空气轴承表面基本是平的，并且仅仅在相对工具回转轴线的轴向或径向延伸，在轴向和径向轴承面的过渡区产生显著的湍流，并由此产生空气阻力。
如图4a-d和6a-1所示的本发明手机的一种优选实施方式中，涡轮叶轮以及上和下空气轴承30的上和下轴承转子组合成一个涡轮转子单元100，该单元100包括叶轮部分110、下轴承转子部分130和上轴承转子部分120(参见图6e-6g)。空气轴承30是球空气轴承。另外，上和下轴承转子121，131分别连接上和下壳盖122，132，该壳盖分别封闭外壳13的顶端和底端。每个轴承转子及相连的轴承定子的分别相对的轴承面是互补的，且球形部分的形状平滑弯曲。轴承体120，130均优选具有凸面弯曲的轴承面，轴承定子121，131均优选具有凹面弯曲的轴承面。当然，上轴承转子120的弯曲可以是凹的，下轴承转子的弯曲可以是凸的，或者二者可以是相同类型的弯曲，即凹的或凸的。但优选地，上和下轴承的轴承面是相反的弯曲。使用一对具有相反弯曲的球轴承将使得由轴承支撑的部件的导向更加精确和有效。轴承定子121，131的形状和大小使得能够沿着它们的周围与外壳13密封地接合。这可以通过上轴承定子121上的环形密封凸缘124和下轴承定子131上的环形密封凸缘134实现，该凸缘分别与外壳13的内表面密封地接合。轴承定子分别具有至少一个轴承空气的空气通道125，135。优选地，每个定子具有多个空气通道125，135(参见图6c，6d，6h，6i)，这些空气通道从定子121，131上与相连壳盖122，132相对的外表面经由定子向定子121，131上与相连轴承转子120，130相对的内表面延伸。空气通道125，135优选在定子的轴承面上均匀分布，但是也可以按照几何布置分布或者随意分布。轴承定子121，131的内表面分别具有至少一个用于一个空气通道125，135的凹穴式空气分配槽126，136。优选地，每个定子具有多个凹穴式空气分配槽126，136。每个空气通道125，135优选具有至少一个空气分配槽126，136。该槽126，136优选沿着与轴承转子120，130的回转轴线同心的圆形路径弯曲。这保证轴承空气在轴承间隙33内被更加均匀地供给和分配。
上壳盖122具有圆筒形侧璧126，用于与外壳13密封接合以及将盖和轴承定子121间隔开以产生上轴承空气腔142。上壳盖122包括用于将轴承空气供给到上轴承定子121的空气供给通道123。从轴承空气供给导管140(参见图4b、4d)通过空气供给通道123进入的轴承空气分布到整个上轴承空气腔142，并通过空气通道125进入轴承间隙33。用过的轴承空气通过从上轴承定子120周围流进涡轮腔60并通过上定子121的外边缘149中的轴承空气排出口148而排出轴承间隙33。下壳盖132和下轴承定子131分别具有中心磨锥容纳通道144、145。下壳盖132和下轴承定子131的形状和结构形成了环形下轴承空气供给腔143。为此，下轴承定子131设置有圆筒形间隔壁146，该间隔壁优选地可以密封地插进下壳盖132中的间隔物容纳环形槽147内。间隔壁146和容纳槽147都同心地环绕磨锥容纳通道144以及磨锥80和涡轮50的回转轴线。从轴承空气供给导管140进入下轴承空气供给腔143的轴承空气分布到整个下腔143，并通过空气通道135进入轴承间隙33，并且通过磨锥容纳通道144排出轴承间隙33。轴承空气与涡轮驱动空气相分离通过单独的空气导管140供给到驱动头14的外壳13，以便允许上述手机的操作，其中在涡轮单元100的旋转过程中和涡轮驱动空气关闭后，轴承空气在涡轮驱动空气开启前供给到驱动头14，以便在旋转期间使涡轮单元100始终悬浮。这将参照图8和9进一步进行说明。
在如图4a-e和6a-1所示的空气轴承结构的优选实施方式中，涡轮单元100的轴承定子121、131和上和下轴承转子部分120、130设置有用于使涡轮单元100一直悬浮在涡轮腔中而独立于手机中的任何空气供给的磁铁装置。这就意味着即使在手机根本不连接到操纵缆时，如在储存、输送和消毒手机或至少手机的颈/头部分16期间，涡轮单元100也能够悬浮。这将减少由于在关机或涡轮和手机分离条件下引起的振动等对涡轮单元和轴承结构造成的损坏。而且最大限度地减少了消毒期间涡轮单元100与轴承定子121、131的接触，从而最大限度地减少在相互接触表面之间滞留污染物的机会，从而改进消毒的效果。磁铁装置包括轴承转子120、130和轴承定子121、131中的一个或多个磁铁插入件150(图4c)，所述插入件通过下面的方式分别定位到轴承零件中，该方式为相同极性的磁极被彼此相对定向在每个轴承转子/轴承定子的组合中。由于相同极性的磁极彼此排斥，所以，磁铁插入件150导致涡轮单元100被推离两个轴承定子121、131，因此在其间保持悬浮。磁铁插入件150优选的形式为嵌入轴承定子121、131中的圆磁铁盘151和嵌入每个轴承转子120、130中的环形磁铁环152。磁铁盘151优选彼此均匀间隔开并沿着与涡轮单元100的回转轴线同心的圆排列，该圆优选半径等于环形磁铁环152的平均半径，以便磁铁盘151优选定位在磁铁环152的中心线上，以实现最大的排斥力。如上所述，选择各个相对的磁铁盘和磁铁环的极性，使得它们各个相对的面为同样的极性且彼此排斥。磁铁插入件150的一个可能的极性方向如图4e所示，该图为图4c所示的驱动头的放大视图。当然，每个插入件150为完全相反的极性方向也是可以的。选择上和下轴承转子120、130上的两个磁铁环152的各个极性方向，使得相互对立的极为相反极性。这就使得磁铁环152将彼此吸引，降低了将磁铁环152推出相连的轴承转子的势能。此外，以此方式设置磁铁环的极性将潜在地导致其各个磁场的重叠和加强而不是将其削弱。
涡轮单元100和轴承定子121、131优选由本领域技术人员熟知的金属材料制成。磁铁插入件150优选为可以买到的永久磁铁，该插入件插入轴承定子121、131和轴承转子120、130中的容纳套中并固定于其中，优选用粘合剂固定。轴承定子和轴承转子的连接表面优选抛光以提供尽可能好的轴承空气垫。磁铁插入件优选在抛光操作前插进定子和转子中以防止任何轴承面的不平滑。这对于空气轴承领域的技术人员来说很容易理解。连接表面也可以进行阳极电镀以提供更平滑的轴承表面。
径向气流涡轮如图1-3e所示的根据本发明的手机的驱动单元20通常包括空气涡轮50以及通过轴承30支撑在手机驱动头14中的牙齿工具(磨锥)容纳卡盘40。空气涡轮叶轮50与下轴承30的轴承转子32连接用于扭矩传递。对于本领域技术人员来说很明显的是此连接可以以多种方式实现，只要该连接是同轴连接并能够防止涡轮相对轴承转子旋转，则所有连接都可以在本发明的范围内使用。连接应用类型的实施例有粘合连接、在两个零件之间的互锁连接(锁键型)、互补非圆零件的啮合连接、轴承转子32和涡轮50的压配等。下轴承30的轴承转子32还可以与空气涡轮50作为一体化结构的单个涡轮体整体制造，如图6e-6g的实施方式的涡轮体。在图3a-c所示的一种优选实施方式中，轴承转子32包括容纳在涡轮50中的轴向孔53中的轴向凸出连接凸缘34。在此实施方式中，凸缘34和孔53优选包括分别互补并优选啮合的轴向延伸的径向凸出部分55，以允许凸缘34轴向插入孔53内，同时防止凸缘在凹槽中的旋转。本发明改进的驱动单元包括与通常已知的桨轮型涡轮相反的径向气流涡轮。径向气流涡轮的设计要求驱动空气沿径向向内而不是沿切向供给到涡轮。这在本发明所示的实施方式中通过在外壳13中提供环形驱动空气供给腔70而实现，该空气供给腔70围绕涡轮回转轴线同心地延伸。空气供给腔70径向向内通过文丘里管(Venturi)通道72(参见图1a，1c)与涡轮腔60连接。文丘里管通道72优选围绕回转轴线连续延伸，并提供限制器或喷嘴用于加速从空气供给腔70供给到涡轮腔60的驱动空气。空气供给腔70通过经过手机和操纵缆延伸的驱动空气供给导管75供应加压的驱动空气。驱动空气平均分布在环形空气供给腔70内并通过定位于文丘里管通道72中的多个静止径向空气叶片74重新沿径向向内指向涡轮50的轴线。与驱动空气在涡轮50周围沿切向供给的桨轮型涡轮相比，径向向内引导驱动空气将明显地减少寄生气流(阻碍物)。由于空气与涡轮50的延长的接合时间以及驱动空气与所有涡轮叶片同时接合而不是如切向流结构那样仅与一个叶片接合，所以，径向驱动空气供给也产生附加的扭矩。由于其在与涡轮50冲撞前使驱动空气立即加速，因此，涡轮50的扭矩输出也通过利用环形文丘里管空气供给喷嘴72而得到改进。文丘里管通道72还在环形腔70中产生背压。这就在整个空气供给腔70中补偿了驱动空气的压力，然后，使在涡轮50的整个周围的驱动空气压力均匀。在涡轮周围径向并均匀供给驱动空气还克服了在现有技术设计中切向驱动空气供给造成的涡轮轴承的不对称载荷的重要问题。本发明手机的均匀分布驱动空气提供了涡轮50的自动对心，极大地降低了轴承30、特别是顶轴承上的径向应力。轴向截面中的涡轮叶片54沿旋转方向凸弯曲以相对涡轮的旋转方向径向偏转碰撞的驱动空气。涡轮叶片还优选在轮的轴向并根据远离旋转方向的驱动空气流倾斜以产生附加扭矩。加压的涡轮驱动空气通过连接到环形空气供给腔70并通过手机和操纵缆延伸到本领域技术人员熟知的加压空气源(未示出)的驱动空气供给导管62(参见图4c)供给到驱动头14。通过文丘里管通道72进入涡轮腔60的驱动空气碰撞到所有的涡轮叶片54，沿叶片径向向内并沿叶片54轴向向下流向涡轮50的中心，以收集在环形驱动空气排出腔68中并通过空气排出导管64排出。
卡盘和磨锥锁如图3a-3e所示的本发明手机10的实施方式装有用于将涡轮产生的扭矩传递到带有非圆横截面的轴部分的工具的扭矩传递装置，该扭矩传递装置包括用于容纳轴部分并具有用于将轴部分抵抗旋转锁止在插座中的互补截面的锁止插座，同时允许轴部分轴向插入锁止插座中。锁止插座连接到涡轮并在涡轮中旋转。此扭矩传递结构将涡轮50产生的扭矩传递到磨锥80，防止了现有技术中手机通常出现的磨锥80在涡轮的工具容纳孔中滑动的问题。
扭矩传递结构通常包括磨锥80的轴上的非圆横截面的扭矩传递轴部分，以及非旋转地与涡轮连接并具有形状与轴部分互补以防止轴部分在插座中相对涡轮旋转的锁止插座35。锁止插座可以与涡轮分离并通过中间零件如轴承转子32与其连接，或可以直接与涡轮连接。
在图3a-d所示的优选实施方式中，扭矩传递结构包括卡盘40、轴承转子32和与下轴承的轴承转子32结合为一体的锁止插座35。磨锥80容纳在通过轴承转子32、卡盘40和涡轮50延伸的轴向工具通道中。磨锥80和卡盘40设计成使磨锥通过摩擦保持在卡盘中。这可以通过使卡盘40压紧磨锥80而实现。卡盘40包括在卡盘40底端43处沿卡盘40的外圆周延伸的倾斜肩部42。涡轮50在孔53中具有相应的倾斜座52。卡盘40在孔53中的锁止位置和打开位置之间轴向移动，其中在锁止位置处肩部42与座52啮合且卡盘40的底端42被径向向内压迫锁止，在打开位置处肩部42与座52轴向间隔开且磨锥80可以自由插入卡盘40或从卡盘40中自由移出。当然，卡盘40由具有所需要柔性程度的材料制作以允许卡盘40充分地变形以利用摩擦力夹紧插入的磨锥80。卡盘40通常通过贝氏垫圈(Belleville washer)44压迫到锁止位置，该贝氏垫圈44在径向顶凸缘45下的卡盘40周围延伸，且推动顶凸缘45远离涡轮50。柔性按钮执行器21允许操作者通过容纳在卡盘40顶端47的互补座46中的中间启动球22将卡盘40移到打开位置。按下按钮21将向下推动球22和卡盘40直到肩部42不再与座52接合。这种类型的摩擦式磨锥锁止和卡盘释放结构在本技术领域中为标准的，并不需要进一步具体说明。
磨锥80相对卡盘40以及涡轮50的旋转可通过互锁或互相啮合的结构防止，该结构包括互补部分如分别在轴承转子32和磨锥80上的锁和键式部分。磨锥80具有用于插进轴承转子32、卡盘40和涡轮50的磨锥容纳工具孔中的通常是恒定横截面的轴81。轴包括非圆形横截面的扩展的锁止凸台82。下轴承30的轴承转子32包括形状与轴81的锁止凸台82互补的锁止插座35。插座35恰当地容纳锁止凸台82，以便可靠地防止磨锥80相对轴承转子32以及涡轮50旋转。选择轴上凸台82的轴向位置，使得当磨锥80完全插进卡盘40时，凸台82非旋转地与插座35接合。因此，可以克服在现有技术的手机结构中通常观察到的磨锥在高扭矩下滑动的问题。凸台82和插座35可以具有非圆形的任何横截面形状，只要当磨锥80完全插入卡盘40时其各自的形状能可靠地防止磨锥80相对插座35旋转即可。插座35优选位于轴承转子32上以方便使用者观测。这就允许使用者将凸台82的形状与插座52的形状对准，从而方便磨锥80的插入。
在另一优选实施方式中，如图4a-d和5a-b所示，锁止插座设计成二件式杆200，该杆200包括扭矩锁210和对准套220。对准套220的尺寸和形状用于插进涡轮单元100的中心工具孔170中。此对准套和扭矩锁也可以制作成一件式。因此，带有涡轮单元100的牙科手机用扭矩传递装置用于绕回转轴线旋转驱动磨锥80，磨锥80具有非圆轴部分83(参照图5)的磨锥轴81，涡轮具有用于容纳磨锥轴81的轴向工具孔，该扭矩传递装置包括具有用于容纳磨锥轴81的轴部分83的轴孔的锁止插座200，该锁止插座可以连接到涡轮而与其一起旋转，扭矩传递件210与锁止插座连接以便锁止轴部分83抵抗相对锁止插座200的旋转。在图5a和b所示的优选实施方式中，锁止插座为包括中空杆220和扭矩锁210的二件式插座。锁止插座200连接到涡轮而与其一起旋转。这可以通过扭矩锁210与杆220之间的粘接或摩擦连接以及杆220与涡轮单元100(参见图4a-d)的连接而实现。杆220可以非旋转地连接到涡轮单元100以通过将杆压力配合到涡轮内而可靠地进行扭矩传递，但优选采用粘接连接。因此，锁止插座200被插进涡轮单元100的工具孔101中并与涡轮连接。锁止插座200包括插进工具孔101内以与涡轮连接的中空杆220，以及装进扭矩锁210中并径向向内延伸进杆的轴向孔221中的扭矩传递件230。虽然扭矩锁210和杆220作为分离件显示在图示的实施方式中，但一旦相互连接就起到一个零件的作用，优选通过粘接连接一起形成磨锥容纳杆。然而，它们还可以制成杆220形式的一个零件，该杆220能适当地容纳磨锥轴81并具有直接装到杆内的向内延伸的传递件230。扭矩传递件230为沿径向向内延伸进杆的圆筒孔221内的突出部分，用于防止磨锥轴81的锁止部分83相对杆220旋转，同时允许磨锥轴轴向插进杆内。杆220和扭矩锁210优选由金属制作，且扭矩传递件优选由扭矩锁或杆压印而成。从图5a可以清楚地看出，在磨锥轴81插进杆220期间相互接触的凸出部分230和终端部分83的端部具有圆形状，用于引导终端部分83的端面自动穿过突出部分从而实现终端部分在磨锥80插入期间相对凸出部分自动对准。
同杆220一样，锁止插座200的结构也允许在包括涡轮和一对机械轴承如球轴承的传统驱动头结构中使用锁止插座。当杆220刚性连接到涡轮(例如，通过粘接)以便可靠地将扭矩从涡轮传递给磨锥时，杆220可以用于轴承和涡轮的同轴调整。因此，传统手机在高扭矩下出现的磨锥滑动问题可以通过本发明的扭矩传递结构加以改进。
图5a和b所示实施方式的扭矩传递结构还包括延伸入圆筒孔221内的杆220的磨锥保持件240，用于以圆槽形式将互补保持件85可打开地接合到磨锥轴81上，以使磨锥轴81可打开地锁止在圆筒孔221中抵抗轴向运动。保持件或突出部240优选通过将杆220壁的一部分径向向内压制而成。突出部240优选具有充分的柔性和耐用性以允许磨锥重复插入和移出。突出部240还优选具有足够的强度以便当突出部咬进磨锥槽85中时，对于使用者提供明显的插进磨锥80的咬进感觉。
驱动头快速连接传统手机包括容纳驱动单元的颈/驱动头以及牙医操作的柄/手柄部分，其中柄部分在后端包括操纵缆联结器，操纵缆用于容纳空气和水供给管线。颈和柄部分通常组合成一个零件。由于当手机消毒时联结器将经受严酷的消毒条件，所以这是不利的，这经常导致连接件(如O型圈)的过早失效。如图4所示局部剖切的本发明手机的优选实施方式由两部分构成，以便颈/驱动头14可以与手柄/柄部分11分离并分开消毒。根据现有的健康标准，手柄部分不需要加热消毒。因此，使用本发明的手机结构，驱动头可以加热消毒，而手柄部分则可以通过较少损害操纵缆接头12(参见图7)中敏感件的另一方法消毒。快速连接的联结器设置在两部分之间且是非旋转的并包括可插入手柄套17中的连接器插座90和与颈部分14为一体的互补连接器插头91。插座90和插头91都为互补形状以便插头91可以非旋转地配合到插座内。连接部分构成为当插头完全插进插座时，通过与插头91中的一对咬进凹槽94之一分别啮合的连接器插座90中的一对弹簧加载销或球93而形成咬入配合连接。
涡轮自动停止手机还设置有用于涡轮驱动空气和涡轮排出空气以及优选地还用于少量水/空气混合物的自动关闭阀。这就提供了用于涡轮和少量水/空气的快速开/关。由于如果采用当前的手机设计，在磨锥从病人口腔中移出之前，为了避免伤害病人的舌头或嘴唇，牙医必须等待直到磨锥缓慢停止为止，因此，这是很重要的优点。如图8和9所示，自动关闭阀包括关闭件，在此情况下是通过涡轮驱动空气操作的一对配合工作的阀套61a、61b(参照图8、9和14)。如图8所示，阀套61a、61b通过弹簧66法向偏置进关闭位置，其中它们关闭驱动空气供给导管62、涡轮空气排出导管64，并优选地还关闭少量水/空气导管63。因此，在阀套61a、61b的关闭位置，根本没有空气可以供给涡轮腔60或从涡轮腔60排出，由于空气中的湍流滞留在涡轮腔中，所以其能够快速地使涡轮50慢下来。涡轮的快速停止防止了在涡轮50停机期间在涡轮腔60中形成真空，因此，防止了在停机期间污染物抽进涡轮腔中。当涡轮驱动空气通过本技术领域中熟知的手机控制器/可变电阻器(未示出，通常为脚踏板)的操作供给到手机时，通过驱动空气压力抵抗弹簧66的力，阀套61a、61b从图8所示的关闭位置移动到图9所示的开启位置。在开启位置中，阀套61a、61b不堵塞涡轮驱动空气供给导管62、涡轮空气排出导管64、以及少量水/空气供给导管63。一旦驱动空气供给停止，偏置弹簧66移动阀套61a、61b返回到其再次堵塞涡轮驱动空气供给导管62、涡轮空气排出导管64以及少量水/空气供给导管63的关闭位置。这将使涡轮腔60中的空气完全滞留。因此，在涡轮腔60中不会产生真空，且由于腔中产生的湍流，使涡轮基本实现了瞬时停止。重要的是应该注意，如果使用空气轴承，阀套61a、61b优选构成不影响轴承空气的供给。在驱动空气供给与阀套接合之前，轴承空气通过圆筒空气流分流器67与驱动空气供给分离。这就保证了空气轴承的连续便捷操作，而与涡轮的操作状态无关，防止了涡轮停机期间由于轴承空气供给的缺乏造成对空气轴承的损坏。在根据本发明操作手机的优选方法中，轴承空气供给触发与手机支架(未示出)连接，以便轴承空气在手机关闭支架的所有时间都能供给到手机。
颈部分的人机工程手机颈部分的形状在本发明的手机中已经重新设计以提供附加的齿间隙以及更好的视觉间隙视野。传统手机的颈部分设计为提供一定量的齿间隙。这可以通过以固定的偏转角弯曲邻接头16的颈部分14的前端17远离手柄11的纵向轴而实现。然而，由于颈14的向上弯曲部分基本为直的，最大齿间隙只有在驱动头16的直接后面达到。此外，由于人机工程的原因，磨锥80的尖端必须与手机的纵轴线对齐，因此，最大齿间隙由磨锥80的长度限制。这就要求齿面上的磨锥80的冲角在磨锥尖不移动的情况下只通过绕手机的纵轴线旋转手柄部分而改变(参见图11b)。
现在，在根据本发明手机的优选实施方式中附加间隙和较好的视野已经实现(参见11a、b和12)，其在于颈部分16的前部分17具有两个不同的弯曲角。弯曲部分18包括靠近手柄11的第一部分19a，该部分19a以比现有技术更大的角度远离手机10的纵轴线10a弯曲。弯曲部分18还包括第二部分19b，该部分19b以相反方向背朝着纵轴线10a弯曲，因此其与纵轴线10a之间形成的角度比第一部分19a与纵轴线10a形成的角度更小。换言之，驱动头14相对手柄部分11固定到颈部分17上，以便工具轴线15a与颈部分17的纵轴线17a形成小于90°的α角，以及与手柄部分11的纵轴线11a形成大于90°的β角，同时，工具15的尖端与轴线11a一致。此结构使得弯曲部分18和轴线之间的间隙面积比现有技术设计的大(参见图12)。同时，保证了磨锥的尖端仍然对准纵轴线。此对准允许牙医相对病人的牙齿调整磨锥的角度，而不用改变手的支撑位置。磨锥角度的调整通过在手指间简单地滚动手机来实现，这类似于如图11b所示的钢笔。磨锥与手机轴线的对齐防止了磨锥相对牙齿的横向位移，从图11b可以清楚地看出，只要手机绕手柄的纵轴线11a旋转即可。
旋转连接器如上所述，传统手机设计包括用于将手机连接到操纵缆并防止操纵缆弯曲和扭结的旋转连接器。操纵缆的重量在牙医手腕上产生张力。这还会通过从手机的后面延伸的相对硬的操纵缆所起到的杠杆作用而变得更加严重。现在该问题已经在根据本发明手机的优选实施方式中得到解决(参见图8、10、11)，其在于旋转连接器是倾斜的。提供的倾斜旋转连接保证了操纵缆总是从手机悬挂成或多或少的直向下垂，以便克服杠杆作用且明显减轻手腕上的张力。在图11所示的优选实施方式中，连接器构成为旋转连接器100，其具有用每端的快速连接联结器设置的倾斜体101。倾斜体使手机的手柄和操纵缆之间的连接少于180度。第一快速连接联结器102设计为提供与手机的纵轴线同轴的到手机的可转动旋转连接，同时第二快速连接联结器103提供连接器体101到操纵缆(未示出)的可转动旋转连接。倾斜连接器还可以构成改进的连接器，用于插进传统手机的操纵缆和连接器端之间的传统旋转连接装置。旋转连接结构的许多种不同的形式对于本领域的技术人员来说非常容易理解，可以用于实现连接器体101和手机之间的旋转连接，例如通常用于该技术领域的螺纹、卡扣或快速连接(卡口)型连接。因此，由于本领域的技术人员可以选择一种用于多种导管的已知的旋转型连接，所以，就不需要对旋转连接的具体结构进行说明。从原理上说，任何现有技术中用于多个刚性加压导管的允许密封旋转连接的连接结构都可以使用。
在本发明的优选实施方式中，旋转连接器体101直接固定到操纵缆的端部，且只具有一个用于与手机连接的旋转装置(参见图10)。连接器体101还具有光纤导管延伸部分104，其将光纤线105与涡轮驱动空气、少量空气/水以及空气排出导管分离。这样就防止了受到油(用于涡轮和轴承的润滑液体)以及供给线中液体的污染，从而保持整个寿命期间的光纤性能。光纤导管延伸部分还可以改进以在其端部包括光源。这可以通过将用于容纳LED或灯泡16的LED或灯泡插座162装进延伸部分104的自由端作为光源来实现，而盖套160用于在插入或拔出快速连接的过程中保护光源不受损坏。在图13b所示优选实施方式中，光线通过光纤波导提供到手机的颈部分16，而颈部分的波导端覆盖有保护凸镜盖165，其形成弯曲的保持臂以在颈部分周围紧紧卡住。所示凸镜盖165在去除和安装的状态下。
本发明的上述实施方式仅仅作为实施例。本技术领域中的技术人员在不背离本发明范围的前提下可以对特定的实施方式进行变更、改进和变化，本发明的保护范围由权利要求及其等同物的范围所限定。
权利要求
1.一种医学或牙科涡轮手机，包括使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于绕旋转轴线旋转并具有用于容纳可插进手机中的旋转工具的轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮壳中涡轮的轴向间隔轴承；其特征在于所述手机还包括用于将涡轮产生的扭矩传递给具有非圆形横截面轴部分的工具的扭矩传递装置，该扭矩传递装置包括锁止插座，该锁止插座用于容纳所述轴部分并具有互补横截面以使轴部分抵抗旋转锁止在插座中，同时允许轴部分轴向插进锁止插座中，该锁止插座连接到涡轮以便与其一起旋转。
2.根据权利要求1所述的手机，其特征在于所述锁止插座可以组合到涡轮中，并且是用于容纳工具的工具孔的扩展部分，该工具具有直径大于工具轴直径的径向扩展锁止凸台形式的轴部分。
3.根据权利要求1所述的手机，其特征在于所述锁止插座的结构用于容纳三角形横截面的轴部分，该锁止插座具有与轴部分的横截面互补的横截面。
4.根据权利要求1所述的手机，其特征在于所述锁止插座为容纳在工具孔中并固定在其中的中空杆，该杆具有用于容纳工具的轴部分的圆筒孔，并具有凸出部分，该凸出部分沿径向向内延伸到圆筒孔中，用于将轴部分锁止在杆中抵抗旋转，同时允许轴部分轴向插进锁止插座中。
5.根据权利要求4所述的手机，其中在工具插进杆期间，与轴部分接合的凸出部分的表面具有圆弧形状，该圆弧形状用于在工具插入期间引导轴部分自动穿过凸出部分，以实现轴部分在锁止插座中的自调整。
6.根据权利要求4所述的手机，其特征在于所述手机还包括磨锥保持装置，用于当工具完全插进孔中之后，将工具可释放地保持在工具孔中抵抗轴向运动，该磨锥保持装置包括分别装进杆和工具轴中的一对互补的、相互啮合的元件。
7.一种用于具有绕回转轴线旋转驱动磨锥的涡轮的牙科手机的扭矩传递装置，所述磨锥具有非圆形轴部分的磨锥轴，而涡轮具有用于容纳磨锥轴的轴向工具孔，该扭矩传递装置的特征在于包括具有用于容纳磨锥轴的轴部分的轴向孔的锁止插座，该锁止插座可以连接到涡轮而与涡轮一起旋转；以及与锁止插座连接的扭矩传递件，用于锁止轴部分抵抗相对锁止插座的旋转。
8.根据权利要求7所述的扭矩传递装置，其特征在于所述锁止插座可插进工具孔中。
9.根据权利要求7所述的扭矩传递装置，其特征在于所述锁止插座为可插进工具孔内与涡轮连接的中空杆，而扭矩传递件为沿径向向内延伸进轴向孔中的杆的壁部分。
10.根据权利要求7所述的扭矩传递装置，其特征在于所述锁止插座装进涡轮中，并且是用于容纳轴部分的工具孔的扩展部分，该轴部分是直径比磨锥轴的直径大的磨锥轴上的锁止凸台。
11.根据权利要求1到10中任何一项所述的扭矩传递装置，其特征在于所述锁止插座具有与三角形横截面的轴部分互补的横截面。
12.根据权利要求7所述的扭矩传递装置，其特征在于所述磨锥轴的锁止部分为磨锥轴的端部，而所述锁止插座为具有用于容纳磨锥轴的圆筒孔的中空杆，所述扭矩传递件为沿径向向内延伸进圆筒孔内的凸出部分，用于防止磨锥轴的锁止部分相对杆旋转，同时允许磨锥轴轴向插进杆中。
13.根据权利要求12所述的扭矩传递装置，其特征在于在磨锥轴插进杆期间，相互接触的凸出部分和端部的端面具有圆弧形状，用于引导端部的端面穿过凸出部分，以实现在磨锥插入期间端部相对凸出部分的自调整。
14.根据权利要求12所述的扭矩传递装置，其特征在于所述杆还包括延伸进圆筒孔中的磨锥保持件，用于将互补保持件可释放地接合在磨锥轴上以便将磨锥轴可释放地锁止在圆筒孔中抵抗轴向运动。
15.一种用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，该手机具有使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于旋转驱动工具绕回转轴线旋转并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承、以及用于将加压涡轮驱动空气供给到涡轮的加压驱动空气导管，其特征在于所述轴承为空气轴承，而所述手机包括用于独立于涡轮驱动空气将加压轴承空气供给到空气轴承的轴承空气导管。
16.根据权利要求15所述的手机，其特征在于所述手机还包括控制器，用于控制穿过驱动空气导管的加压驱动空气气流与穿过轴承空气导管的轴承空气气流分离并独立。
17.一种操作牙科手机的方法，该手机包括由加压驱动空气驱动的涡轮，以及一对用于支撑手机中的空气涡轮并由加压轴承空气操作的空气轴承，其特征在于包括以下步骤将加压轴承空气供给到空气轴承，以及将加压驱动空气独立于轴承空气供给到涡轮，供给轴承空气的步骤在供给驱动空气之前开始并且至少一直继续到与供给驱动空气的步骤一样长的时间。
18.一种用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，该手机具有使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于驱动工具绕回转轴线旋转并具有用于容纳工具的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及加压涡轮驱动空气供给导管，其特征在于所述驱动头包括与驱动空气供给导管相连用于容纳驱动空气的涡轮驱动空气供给腔，且该供给腔在涡轮腔周围延伸，用于在至少两个绕回转轴线分布的间隔位置将涡轮驱动空气供给到涡轮。
19.根据权利要求18所述的手机，其特征在于所述涡轮驱动空气供给腔是绕回转轴线同心延伸的环形腔。
20.根据权利要求19所述的手机，其特征在于所述供给腔在绕回转轴线均匀分布的多个位置将驱动空气供给到涡轮。
21.根据权利要求18所述的手机，其特征在于所述驱动头还包括将驱动空气供给腔连接到涡轮腔的文丘里管通道，用于在撞击到涡轮之前加速驱动空气。
22.根据权利要求21所述的手机，其中所述文丘里管通道包括多个空气导向叶片，用于按照朝着回转轴线径向向内的方向将涡轮驱动空气引导至涡轮。
23.一种用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，该手机具有使用者握紧的手柄部分、与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于驱动工具绕回转轴线旋转并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮腔中的涡轮绕回转轴线旋转的轴向间隔轴承，其特征在于所述轴承是空气轴承。
24.根据权利要求23所述的手机，其特征在于所述每个空气轴承都包括具有球形截面形状的轴承定子，以及互补形状的轴承转子，并且所述轴承定子和转子成形为形成整个宽度均匀的中间轴承间隙。
25.一种医学或牙科涡轮手机，其具有使用者握紧的手柄部分、连接到手柄并形成涡轮腔的驱动头、用于旋转驱动工具的涡轮腔中的空气驱动涡轮，且该涡轮由涡轮驱动空气操作、以及用于将手柄旋转连接到操纵缆的旋转连接器，该操纵缆至少包括用于涡轮驱动空气的供给导管，其特征在于该旋转连接器具有倾斜的连接器体，用于在小于180度的角度连接手柄和操纵缆，以降低使用者手腕上的张力。
26.根据权利要求25所述的手机，其特征在于所述手柄和操纵缆以在90至180度之间的角度连接。
27.一种用于具有轴的旋转工具的医学或牙科涡轮手机，该手机包括用于旋转支撑工具并形成涡轮壳的驱动头、用于绕回转轴线旋转驱动工具的涡轮壳中的涡轮、一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承、连接到涡轮壳用于将加压涡轮驱动空气供给到涡轮的加压驱动空气导管、以及连接到涡轮壳用于将用过的涡轮驱动空气从涡轮壳中排出的排出导管，其特征在于所述手机还包括用于当停止涡轮驱动空气供给时，减少涡轮停机时间的关闭阀，该关闭阀连接到驱动空气导管和排出空气导管，并且该关闭阀包括通常偏置进关闭位置的关闭件，其中关闭件关闭驱动空气导管和排出导管，并通过驱动空气压力移动到开启位置，其中关闭件允许驱动空气和排出空气的通道分别通过驱动空气导管和排出导管。
28.根据权利要求27所述的手机，其特征在于所述轴承为空气轴承，所述手机还包括连接到驱动头用于将加压轴承空气供给到空气轴承的轴承空气供给导管，该供给导管供给轴承空气而与关闭阀中关闭件的位置无关。
29.根据权利要求28所述的手机，其特征在于所述关闭阀装进手柄部分，而所述关闭件为在开启和关闭位置之间在手柄部分轴向移动的套管。
30.一种用于具有工作尖端的旋转工具的医学或牙科涡轮手机，该手机包括使用者握紧的手柄部分、通过中间颈部分与手柄部分连接并形成涡轮壳的驱动头、用于绕回转轴线旋转驱动工具并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承，其特征在于所述手柄部分具有纵向的中心第一轴线，而所述颈部分具有纵向的中心第二轴线，所述驱动头、颈部分和手柄部分相互连接，使得工具回转轴线与第一轴线围成的角度大于90度，而与第二轴线围成的角度小于90度，且第二轴线与第一轴线成一角度以使工具尖端与第一轴线一致。
31.一种用于旋转工具的医学或牙科涡轮手机，该手机包括使用者握紧的手柄部分、形成涡轮壳的驱动头、连接驱动头和手柄部分的中间颈部分、用于绕回转轴线旋转驱动工具并具有用于容纳工具轴的轴向工具孔的涡轮壳中的涡轮、以及一对用于旋转支撑涡轮壳中的涡轮的轴向间隔轴承，其特征在于所述手机还包括用于可释放地将颈部分连接到手柄部分的颈连接装置，该颈连接装置包括位于颈部分和手柄部分之一上的插座部分以及位于颈部分和手柄部分另一个上的插头部分，而插头部分和插座部分为用于非旋转连接颈部分和手柄部分的互补形状。
32.根据权利要求31所述的手机，其特征在于所述颈连接装置还包括用于可释放地将插头部分锁止在插座部分中的弹簧锁。
33.一种用于牙科涡轮手机的牙齿磨锥，该磨锥具有工作尖端和用于插进手机中的轴，其特征在于该轴包括非圆形横截面的轴部分，用于与手机中的磨锥容纳锁止插座接合来传递扭矩。
34.根据权利要求33所述的磨锥，其特征在于所述轴部分具有三角形横截面。
全文摘要
公开的牙科手机包括涡轮结构，在整个涡轮周围的叶轮片上产生径向气流。这产生附加的力矩并避免了叶轮上的不对称推力。一对轴间隔空气轴承支撑涡轮。控制轴承的空气供给，使得在驱动空气供给到涡轮之前以及在供给涡轮的驱动空气被切断之后，空气轴承始终悬浮。这保证了空气轴承总是可操作而与涡轮的操作状态无关。手机具有改进的人机工程学的形状，特别是前头或驱动头的形状和结构，其提供了附加的齿间隙以及更好的视野。为操纵缆提供了倾斜的旋转接头，降低了牙医手腕的上的物理张力。在牙齿磨锥和卡盘之间提供了自调节锁键形式的扭矩连接，能容纳传统磨锥以及锁键结构的磨锥。公开的涡轮自动停止装置防止了涡轮停止期间形成的真空。根据本发明的自动停止阀的具体结构能够封闭驱动空气导管和排出空气导管。
文档编号A61C1/18GK1728973SQ200380107011
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月22日 优先权日2002年12月20日
发明者D·特纳 申请人:D·特纳