用于机头的辅助扣紧装置的制作方法

1.本发明涉及涡轮和弯手机的领域，具体而言涉及用于钻孔工具的夹持装置。


背景技术：

2.市场上大多数高速牙科机头，即(进气)涡轮和(由电动机驱动的)具备倍增器的弯手机，配备了以弹性夹具的使用为基础、用于夹持钻头的系统。长久以来该系统广为人知，尤其是如专利文献ep0273259b1中所描述的解决方案。
3.该类型的夹持系统中，驱动钻孔工具的转轴(就气动涡轮而言，把涡轮压嵌在转轴上或在转轴的外面上，或就弯手机而言，把传动小齿轮压嵌在转轴上或在转轴的外面上)包括夹具和柱塞。夹具通常被压嵌和/或焊接到轴体内，并具有两个功能：利用柔韧的弹性端部轴向地保持钻头，以及径向地引导钻头，从而防止钻头在钻孔期间在由牙医施加的径向负载下而过度倾斜并且能够产生对工作精确度不利的过度震动。柱塞本身在轴体内是部分地自由的，因为柱塞可在轴体内轴向地滑动，并且在某些情况下(如果柱塞是锥形柱塞)可在轴体内倾斜地转动；当牙外科医生按下覆盖柱塞的松开按钮，在夹具的打开阶段柱塞与夹具配合以松开钻头。当夹具闭合并且夹紧钻头，柱塞可简单地与夹具的表面邻接，但绝不可对夹具的弹性部分施加打开力。
4.在钻孔期间以及由于由牙外科医生施加于钻头的过度的轴向负载，为了防止钻头能够朝覆盖物滑动越过夹具的夹爪并且阻挡柱塞，使得使用者不能顶着施加在覆盖物上的压力推动柱塞以及不能打开夹具以在工作完结时移除钻头，这里出现了经进一步改良的夹持系统，其包括被称为夹持挡块的额外组件。这样的组件被引进，优选地被压嵌和/或焊接或软焊到机头的头部的覆盖物的一侧上的轴体内，并且这使得可以防止柱塞受到任何轴向阻挡。因此，夹持挡块的存在减少了钻头因卡住在夹具中而被退回到制造商的数目。
5.然而，以上本技术领域中的解决方案皆不能有效地防止柱塞意外地迫使夹具在旋转和钻孔期间打开，尤其是因为当被钻孔的材料特别坚硬的时候出现的震动或冲击。
6.在牙科机头的头部中使用永磁体其实已为人所知。专利文献ep0374276披露了例如在密封装置内使用永磁体以防止冷却水触及上轴承和下轴承，由此布置在永磁体之间的磁性流体是用来确保被驱动旋转的支撑件与固定覆盖物之间的无摩擦接触的。
7.专利文献fr2573303涉及一种用于保持钻孔工具的杠杆致动的夹具，由此预见了磁体用于把杠杆固定在外覆盖物上的静止位置内。
8.以上两个解决方案也不可解决上述操作中钻孔工具的夹持可靠性问题。
9.因此，需要没有上述已知限制的解决方案。


技术实现要素：

10.因此，本发明的一个目的是提出一种更有效且更可靠的新夹持装置。
11.本发明的另一目的是提出一种经改良的夹持装置，该夹持装置保持与标准机头的头部的兼容性，并且不会使用于松开按钮式柱塞的组件更加复杂。
12.以上目的由主要权利要求的特征实现，并且尤其是借由以下事实实现：机头包括永磁体，该永磁体经设计成对称地绕旋转轴线并且朝按钮的方向对柱塞施加磁吸引力。
13.有利地，该永磁体经设计及布置成永不与柱塞接触，由此在该永磁体与柱塞之间设有气隙。
14.所提出的解决方案的优点在于，其允许柱塞利用磁力被保持在相对于夹具的升高的位置，这使得可以改进夹持的稳固性，即使在钻孔期间钻头承受大量冲击的情况下，这因此可使得柱塞难以卡住在夹具中，并且更加难以使夹头打开导致钻头弹出。
15.与此同时，在对机头组件的操作没有影响的情况下，所提出的解决方案使得可以在改良夹持的可靠性的时候，也可把待引进到机头结构的额外组件减至最小。
16.根据一个优选实施例，由于除了弹簧施加的回弹力之外还必须克服磁力，永磁体被布置在按钮的保持螺母中进一步使得可以提供额外安全性以防止夹头由于对按钮施加的非故意的压力而不适时地打开。
17.根据若干变体，柱塞的几何形状也可适于把与磁体相关的吸引力增至最大，尤其是借助于周边环形突出物或覆盖物，周边环形突出物朝垂直方向或径向方向定向以便按照需要使彼此更为接近，而覆盖物设有周边环形垫圈覆盖柱塞。
18.根据另一种有利的变体，磁体被铁磁材料覆盖以达到屏蔽目的，从而可把由磁体产生的磁场的与外部有关的影响减至最小，以及把因外磁场引起的干扰减至最小。
19.在另一个有利的变体，位于永磁体或柱塞的附近区域或正好靠近永磁体或柱塞的所有组件优选地不是铁磁体。
附图说明
20.通过阅读以下描述将可更好地理解本发明，以下描述利用示例及参考附图进行说明，附图中，
21.－图1是根据本发明的优选实施例的机头的头部的正视图，所述机头设有钻孔工具；
22.－图2是机头沿着图1的切割面(s－s)的立体部分矢状截面图，所述机头使用涡轮，所述涡轮具有根据本发明的优选实施例的夹持系统；
23.－图3示出了矢状平面(s－s)中图2的机头的截面图；
24.－图4示出了图3的放大器(a)所标示的夹持装置的放大图；
25.－图5是机头的立体部分矢状截面图，所述机头使用涡轮，所述涡轮具有根据本发明的另一优选实施例的夹持系统；
26.－图6示出了矢状平面(s－s)中图5的机头的截面图；
27.－图7示出了图6的放大器(b)所标示的夹持装置的放大图；
28.－图8是弯手机类型的机头的立体部分矢状截面图，所述机头不但使用压缩空气，而且还使用驱动电机轴涡轮，并且具有根据本发明的又一优选实施例的夹持系统；
29.－图9示出了矢状平面中图8的机头的截面图；
30.－图10示出了图9的放大器(c)所标示的夹持装置的放大图；
31.－图11示出了一个视图，其按照应用根据本发明的柱塞的一种变体的截面图绘制而成，该柱塞具有朝向上方、由铁磁材料制成的突出部分；而图11a和图11b分别示出了该柱
塞的替代应用的两个顶视图；
32.－图12示出了一个视图，其按照应用根据本发明的柱塞的另一种变体的截面图绘制而成，该柱塞具有径向地定向、由铁磁材料制成的突出部分；而图12a和图12b分别示出了该柱塞的替代应用的两个顶视图；
33.－图13示出了一个视图，其按照应用根据本发明的柱塞的又一种变体的截面图绘制而成，该柱塞由覆盖物覆盖；而图13a示出了对应用于覆盖物的一种可能的应用的顶视图；
34.－图14示出了一个视图，其按照根据另一优选实施例的柱塞和磁体的截面图绘制而成，其中按钮设有磁屏蔽。
具体实施方式
35.就本技术而言，机头与根据本发明的夹持机构成一体，当钻头在经由管道注入的压缩空气的作用下被驱动而旋转时，所述机头可由“涡轮”组成；或者所述机头可由“弯手机”组成，所述弯手机使用由电动机驱动的驱动轴。
36.机头1的外部在图1中精确地示出，机头1可由涡轮或弯手机组成。机头1包括头部10，钻头100被插入头部10的底部，以绕其旋转轴线r旋转的方式被安装。覆盖头部10的按钮61使得当压力由所述机头的使用者施加到钻头100时，可以传统方法松开钻头100，所述机头的使用者一般就是牙外科医生。
37.图1的箭头s－s标示矢状切割面，其将用于图2至图10以便可更详细地显示本发明的文本中提出的用于安装及夹持钻头100的机构，首先(在图2至图7)显示使用涡轮的情况下的所述机构，然后显示使用弯手机的情况下的所述机构。
38.以下，首先参考图2至图4描述与涡轮连接的第一优选实施例。
39.图2由机头1沿着图1的切割面(s－s)的立体部分矢状截面图构成，使得可以区别头部10与用于钻头100的夹持机构(为求清晰而未示出)之间相异的常用元件，钻头100尤其是包括位于图中右侧的用于供应压缩空气的管道11，驱动涡轮21，涡轮21本身与用于钻孔工具100的驱动轴2成一体旋转，驱动轴2通常被称为“转轴”。在此，驱动轴2被插入两个轴承23之间，轴承优选地是球轴承，轴承23本身受相应的o形垫圈24挤压。用于所述钻头的轴向保持夹具4(其夹爪不可见于图中，但可较好地见于涉及弯手机的对应实施例的图10)和径向导轴衬3分别安装在驱动轴2中，轴向保持夹具4和径向导轴衬3被分隔开以便尤其能够把用于夹具4的材料调整成用于导轴衬3的材料。因此，夹具4优选地需要具弹性和可变形的材料，而导轴衬3就其本身而言优选地需要非常坚硬的材料，以便变得耐磨并且确保尽可能长时间沿着旋转轴线r导向的优越特征。
40.用于保持按钮61的部件被插入所述头部的上部，按钮61被设置以松开钻头100。根据上述优选实施例，该保持部件由螺母62组成，螺母62借由位于其外边缘的螺纹垫圈621被拧入所述头部，与设置在头部10内的内螺纹13配合；密封衬片64设置于该两个拧紧面配合的位置，以确保所述螺母和所述按钮的重复定位，以及因此就涡轮而言，以稳定离开所述头部的气动流。弹簧63被布置在保持螺母62的上方，这使得可以把按钮61退回其静止位置，如图2和图3所示，其中所述按钮的周边径向接合部612被保持与内周边保持缘622接触，该接合部的配合明显地可见于图3。
41.图2中，同样地可在按钮61的下面610区别出防发热球8，为防止发热防发热球8由低导热性材料制成，并且防发热球8优选地直接压嵌入设于按钮61中的中央容纳空间613，此处的截面是六角形的，以便把向按钮61的传热热桥减至最小。
42.由螺母62和按钮61，以及被插入于螺母62与按钮61之间的压缩弹簧63形成的按钮模组6随后在图3示出。图2中，仍然可区别出柱塞5，当朝方向p施加压力时(可见于图3和4)，可使按钮61(或更精确而言本图中的球8)与柱塞5接触，以及永磁体7被布置在螺母62中。就本发明而言，柱塞5由被动铁磁材料制成，使得可与永磁体7配合。
43.以下同样参考图3和图4，其中图3于矢状平面s－s示出与前述图2相同的元件，图4示出图3中以圆圈标示的放大器a中的细节，并且以放大视图表示根据本发明的经改良的夹持装置。所有上述附图中相同的参考描述将不会仔细重复。
44.图2至图4中，可以看到环形的永磁体7借助于保持件72而被定位在按钮61的保持螺母62中，保持件72具有圆柱形部分721和轴向保持圈722。所述永磁体可以任何方式固定到螺母62，例如利用压嵌、焊接或软焊、甚或用螺丝拧紧，以及可以看到环形的磁体7的定位径向地延伸超越柱塞5的壳体，柱塞5还具有周边肩部50以便能够把环形的夹持挡块51定位在径向凹槽之上。该磁体7朝轴向方向磁化，因此对配对铁磁元件(即所述夹持装置的柱塞5)永久地施加大体上向上的吸引力。磁吸引力f在图4以箭头标示，示出了柱塞5在按钮61方向上被保持在上部位置的事实。操作时，即在驱动轴2旋转期间以及在钻孔期间，该磁吸引力f使得可以把柱塞5顶着夹持挡块51压平，因而防止柱塞5卡住在夹具4中以及防止夹具4意外地打开。
45.就本发明而言，永磁体7优选地是环形的或圆柱形的，亦即具有绕所述钻头的旋转轴线r旋转的形状。根据图2至图4所示的实施例，永磁体7位于螺母62中的事实结果使螺母62尽可能地接近其配对铁磁元件，即柱塞5，以及因而使磁力f的强度增至最大限度，这使得可把柱塞5保持在其“高”位，亦即保持所述柱塞抵靠着夹持挡块51。
46.该实施例还具有可靠性的额外技术优点，根据该实施例，永磁体7固定且位于按钮61的保持螺母62中。实际上，当打开所述夹具时，按钮61被使用者朝方向p按下以把柱塞5插入夹具4内，并且因此打开夹具4的弹性套筒：在此情况下，所述使用者不但必须克服螺母62与按钮61之间的被压缩的弹簧63的保持力，而且也必须克服柱塞5与永磁体7之间的磁力f，这针对使用者意外地按下按钮61的情况增加附加安全性。
47.图5至图7示出了涉及涡轮的本发明的另一优选实施例。
48.根据该实施例，用于驱动钻头100的装置在所有特点上与上文所描述的及图2至图4所示的实施例相同；因此，将不再说明图2至图4的内容中引用的所有附图标记。
49.然而，用于夹持钻头100的所述装置的永磁体7的布置有所不同，本实施例中永磁体7不再与螺母62成一体，而是直接与所述按钮成一体。换句话说，如可在图6看到，这次环形的永磁体7被布置成绕防发热球8的容纳空间613，在按钮61的下面610的凹槽611中。永磁体7被轴向保持垫圈71保持在按钮61的凹槽内的适当位置，优选地焊接或软焊或粘合到按钮61。所述磁体的配对铁磁元件再次是柱塞5，在图5至图7被标示成处于“高”位，亦即借由可见于图7的箭头标示的磁吸引力f保持抵靠夹持挡块51，并且这倾向把柱塞5向上拉动。
50.运作中的机构与在旋转/钻孔模式中的前一个实施例类似，其中所述柱塞随着由所述磁体施加的磁吸引力f被向上带动。然而，当图6和图7中以箭头p标示的压力出现在按
钮61上的时候，可以注意到一个重大分别。换句话说，在按钮61上出现压力的阶段期间，由于永磁体7与柱塞5之间的距离，此时磁吸引力将有利于按钮61的下行移动，永磁体7与柱塞5之间的距离随着所述按钮接近柱塞5而缩短。因此，必须由所述使用者施加的压力p的强度小于缺少了所述磁体时的强度，而在前一个实施例压力p的强度却得到了增加。
51.然而，由于在图5至图7的实施例，永磁体7位于比图2至图4的实施例更为远离柱塞5的位置，施加到柱塞5的磁吸引力f将会较小，在某程度上等于永磁体7和柱塞5的大小。相比之下，这个图5至图7中的最后实施例较为容易实现，因为可使用简单的垫圈来铺在所述永磁体上。此外，为了增加施加到柱塞5的磁力，还可以同样利用铁磁材料制成轴向保持垫圈71以至防发热球8，例如利用具有30％钴含量的碳化钨。
52.再者，根据以下图8至图10所说明的涉及弯手机的变体，永磁体7也可采取位于所述按钮内的圆盘或衬垫的形式，但在防发热球8后面。在这情况下，可大幅增加永磁体7的厚度以便导致磁吸引力f上升。
53.图8和图9示出了转轴的不同实施例，即，亦即这次相对于先前的图1至图7中的涡轮，驱动轴2得到由电动机驱动的电机轴12与传动小齿轮22之间的传动装置的辅助。所述夹持装置不再把夹具4和轴衬3分开，但是相反地，柱塞5自此由两部分组成，其中，柱塞5的上部52由于由横向销形成的夹持挡块51而与驱动轴2成一体旋转，以及下锥形部53相对于所述驱动轴自由地旋转。如果由布置在按钮61的下面610的凹槽611中的衬垫形成的永磁体7在本实施例不再直接处于按钮61的容纳空间中，而是在柱塞5的上部52上，永磁体7自此能够与防发热球8接触。
54.如可见于图10(图9中被圈住的部分—放大器(c)—的放大图)，夹具4的夹爪45轴向地保持钻头100(为可更容易地看到其他部件而没有示出钻头100)，而当朝头部10的内部(符合具有参考符号“p”的箭头的方向)施加压力到按钮61时，下锥形部53没有使夹爪45展开。在这样的情况下，与永磁体7相关联的被动磁性元件正好至少存在于下锥形部53中，以及因为该元件相对于永磁体7位于轴向上远离的位置，也有可能存在于柱塞5的上部52中，永磁体7被容纳在布置在按钮61的所述下表面上的凹槽611中。
55.在以下描述的附图中，将提供用于增加永磁体7与柱塞5之间的磁吸引力f的多个变体，其构成根据本发明的被动磁性元件。再者，可以注意到的是为了实现以上目的，根据一个变体，同样也可以用铁磁材料制作所述夹持挡块。
56.图11的视图示出了用于实现根据本发明的柱塞5的一个变体的截面图，其中铁磁材料的第一环形突出部分54经定位成向上。形成不同类型的角状物的突出部分的这种布置使得可以局部地使永磁体7更加接近柱塞5并且因而增加磁吸引力f的强度。图11a和图11b分别表示这种具有角状物的柱塞5的另一实施方法的两幅顶视图，图11a的顶视图有两个绕所述钻头的旋转轴线r对称地布置、呈截盘形状的周边部件54a，而图11b的顶视图则有两支杆54b。
57.图12的视图示出了用于实现具有铁磁材料的第二突出部分55的所述柱塞的另一个变体的截面图，所述柱塞此次径向地定位，这使得可以取得增加磁吸引力f的强度的有利效果，相同于根据图2至图4以及图5至图7所示的实施例，通过把柱塞5与所述永磁体面对面放置来至少局部地使永磁体7更加接近柱塞5，从而得到增加磁吸引力f的强度的有利效果。该两个突出部分55径向地延伸超过柱塞5的肩部50。图12a和图12b分别表示具有两个突出
部分55a和55b的替代实施方法的两幅顶视图，再一次分别对应用于柱塞5的一种杆或环55b。
58.图13的视图示出了用于实现根据本发明的柱塞5的又一个变体的截面图，柱塞5的形状使得可使柱塞5更加接近所述永磁体。此次柱塞5被磁性材料的覆盖物56覆盖，覆盖物56设有同时朝轴向方向和径向方向延伸的环形垫圈561。可以说这个变体结合了前述与图11和图12相关的两个变体的优点。图13a示出了对应一种可能的实施方法的顶视图，该实施方法用于呈包覆成型盘状物的形状的覆盖物56a。
59.最后，就图14本身而言，其示出了根据一种优选实施例的变体的柱塞5和永磁体7的截面图，在所述优选实施例，所述永磁体是与按钮61成一体的—尤其如图5至图7和图8至图10所示—其中按钮61更设有磁屏蔽。为此，永磁体7被屏蔽覆盖物57覆盖，屏蔽覆盖物57例如由镍铁高导磁率合金(mu-metal)制成，并且通过构成按钮61本身的材料或借由内部配件来与所述按钮成一体。
60.应当理解的是为了把在按钮61的方向向上的磁吸引力f的强度增加至最大限度，而把尤其是涉及涡轮的两个优选实施例结合是可设想到的，尽管已经连同利用上述附图组合说明的不同的实施例描述了本发明，本发明涉及一种借助于磁力的施加而得到改良的新夹持装置，所述磁力作用于柱塞以保持柱塞在高位，防止夹具任何程度的松开。再者，应当同样理解的是，为了任何一个前述实施例(包括在图8至图10说明的涉及弯手机的实施例)，防发热球8可以用铁磁材料来实现。
61.本领域技术人员还应当理解同样可设想到的是，把所述夹持装置和相互配合的磁性部件布置在待安装在头部10中的模组或卡盒中，而不是作为一个整体布置在机头1的头部10中。
62.然而，鉴于前述说明和所追求的技术效果，应当理解的是，把永磁体7直接布置在柱塞5中并且把柱塞模组6中的铁磁部件位置颠倒将是不利的，理由是由于夹具4在大多数的情况下是由铁磁材料制成的，柱塞5与所述夹具之间的相互磁吸引将带来与所追求的效果相反的效果。
63.就所有已说明的实施例而言，尤其有利的变体更在于用铁合金制造柱塞，所述铁合金的硬度小于或等于800hv，并且由硬度等于或大于900hv的薄的硬质涂层覆盖。作为非限制性例子，所述柱塞可由马氏体不锈钢(martensitic stainless steel)或钴铁合金制成。这样，可通过使用相对地硬度较低的材料(一般而言150
–
770hv的马氏体回火钢或马氏体非回火钢，或其他防蚀高铁磁性铁钴合金，例如)来把所述柱塞的本体的耐蚀性、磁导率和磁饱和增加至最大限度。作为非限制性例子，硬质层可利用氮化铬或氮化钛或氮化钽或氧化硅来实现，并且可利用pvd、cvd或ald技术来进行沉积。这样，柱塞－夹具接触面和柱塞－轴体接触面的耐磨性被增加至最大限度，并且因此增加了使用寿命。
64.就所有已说明的实施例而言，尤其有利的变体更在于通过对复合材料进行机械加工、切割或3d打印来制造柱塞，所述复合材料由密度低于或等于5g/cm3的低密度成分制成(作为例子，硅或聚丙烯或其他树脂)，加入具有等于或大于1t的磁饱和的磁场的铁磁材料粉末(作为例子，铁、钴或镍)。此变体的优点在于所述柱塞可以非常轻盈的同时，可以受到朝向磁体的强大磁吸引力影响，而即使在非常强烈的冲击下，此变体有利于把所述柱塞相对于所述夹具保持在升高的位置。此变体的可能实施方式可由本领域技术人员基于以下文
章推论出来：
65.·
fiske,t.j.,gokturk,h.s.及kalyon,d.m.journal of materials science(材料科学期刊)(1997)32:5551.
66.https://doi.org/10.1023/a:1018620407013,materials science and in-ternational team(材料科学和国际团队)(2008)
67.·
selected systems from c-cr-fe to co-fe-s(从c-cr-fe至co-fe-s的选择系统).springer,第22页(图2－phase diagram of the fe-si system(fe-si系统相图)),doi:10.1007/978-3-540-74196-1_12.isbn 978-3-540-74193-0,2011年12月25日检索。
68.就所有已说明的实施例而言，尤其有利的变体在于将插入物插入所述按钮，所述插入物可从外部看到，由磁致伸缩或磁致变色材料和/或流体制成，亦即所述插入物的形状和/或颜色随外部磁场而改变。作为非限制性例子，这些材料族的例子可从以下文献找到：
69.·
zhuang,lin等,"hydrophilic magnetochromatic nanoparticles with controllable sizes and super-high magnetization for visualization of magnetic field intensity(具有可控尺寸和超高磁化度的亲水磁色纳米粒子用于磁场强度的可视化)",scientific reports(科学报告),2015/11/23/在线,5,17063,
70.https://doi.org/10.1038/srep17063,
71.https://www.nature.com/articles/srep17063#supplementary-information
72.·
diane talbot,smart materials(智能材料),为材料、矿物和采矿学会院校合作计划(institute of materials,minerals and mining schools affiliate scheme)的2003资源(resource)而制作的小册子
73.有利地，如此插入所述按钮并且可从外部看到的材料和/或流体可在售后服务中的修理期间向使用者或技术人员表示由磁体产生的磁场的劣化或已经破坏所述磁体或所述柱塞的强烈冲击，所述劣化由于磁体的劣化和/或老化(受不遵守产品使用指示进行的杀菌程序、过高的温度或高度真空影响)，或能够扭曲磁场线的强磁性材料进入涡轮的头部而出现。在这情况下，使用者将能够在导致其他内部组件劣化前退回所述机头以进行修理，和/或售后技术人员将能够特定介入以清洁和/或修理所述机头的磁性组件。