专利名称：具有锁定机构的牙科用或外科用手持件的制作方法 在常用手持件中，如与US专利No.3,902,248相对应的FR专利申请No.2,191,869中所公开的手持件，夹爪位于夹头的一端，该夹头具有锥形外支承面，该支承面接合在管状件的内锥形面中，从而该管状件夹住该夹头在刀柄上的端部。例如，夹头可滑动地安装在空心轴内，该夹头的夹爪和外支承面位于该夹头的前端，以用于与轴的前孔配合；夹头弹簧通过沿轴向向后推动夹头而使其保持夹紧。松开机构包括一外套筒，该外套筒通过螺纹系统连接到仪器的体部并用作控制件。当使用者转动套筒时，该套筒向前移动以驱动压缩夹头弹簧并使夹头向前移动的内轴衬，以便使该夹头从夹紧它的圆锥中松开出来。在由手持件承载的刀具必须承受较高的应力一特别是涉及力矩和轴向力的情况下，夹头必须夹得非常牢固。这意味着夹头弹簧必须将非常大的轴向力和非常大的摩擦力作用在锥形面上，该锥形面将轴向力转换为径向卡紧或夹紧力。松开机构必须能够通过在由夹头弹簧偏压的滑动部件上施加足够的轴向推力来克服这些力。然后，该轴向推力通过至少一个支承旋转轴的滚针轴承传递到手持件的机架上。多数情况下，像根据FR2,191,869的结构一样，该推力的施加方向是向前的，因此使滚针轴承受到与刀具在使用中将承受的轴向负荷方向相反的负荷，即，必须将滚针轴承设计成能够承受两个方向上的轴向负荷。而且，弹力较大的夹头弹簧的质量较大，这对于旋转很快的部件来讲是很大的缺陷，并且通常不能精确地居中。所产生的振动随着弹簧质量的增加而增大。在US专利No.3,631,697所公开的手持件中，夹头和夹头弹簧装置与前述的是同一类型，具有相同的缺陷。为克服夹头弹簧的力而提供了一松开机构，该松开机构包括既接合在固定管的螺旋狭槽中又接合在作为手动控制器的枢转套筒的纵向凹槽中的滚珠。在US专利No.3,488,850中公开了一种不带任何夹头弹簧的手持件。该夹头具有与产生夹紧力的环形部件相配合的锥形外表面，该夹头留有纵向间隙地安装在空心轴中。该夹头的前端不是由轴支承，而是由前部轴承支承，该前部轴承固定在用作手动控制件的可沿轴向移动的突起中。为此，该突起通过螺纹连接安装在手持件的体部，以使操作人员可通过转动该突起来向后或向前移动前部轴承，从而紧固或松开夹头。这种系统的一个大的缺陷是，当夹头被夹持从而在进行工作时，该突起在轴承上施加一大的轴向负荷。而且，只要速度一高，前部轴承支承系统的刚度就不足以防止刀具振动。
本发明的一个目的是通过其夹头夹爪具有大的夹紧力且同时对夹紧和松开机构中产生的轴向力进行限制的装置来防止前述现有技术的缺陷。特别地，夹紧和松开机构应该设置成便于操作夹头且防止无意的操作。本发明的另一个目的是简化手持件的主轴承的滚针轴承的设置，尤其是通过减小它们中的至少一个的轴向负荷来进行简化。根据本发明的第一方面，提供了一种前述序言中所述类型的手持件，其特征在于，夹紧机构包括安装在空心轴上的滑动套筒以及用于夹头的每个臂的传递元件，所述传递元件在臂的所述支承面和该滑动套筒的内仿形面/凸轮面之间设置在空心轴的径向孔中；松开机构包括设置在固定的管状轴中并具有外环形凹槽的滑动轴环，围绕固定的管状轴设置、连接到手动控制件且具有内轴向凹槽的旋转轴衬，以及一组每个均接合在所述轴向凹槽中的一个内、接合在固定的管状轴的螺旋狭槽内并接合在所述环形凹槽内的滚珠，从而该旋转轴衬沿确定方向的旋转使滑动轴环沿轴向移动以驱动夹紧机构的滑动套筒，以便松开夹头。
综合这些特征，夹头可实现牢固的夹持而又不会在手持件的旋转部件中出现大的轴向力，由于应力减小，也可以减轻夹紧和松开机构的质量。因此，根据一优选实施例，松开机构的螺旋狭槽可以包括一柔性舌状物，该柔性舌状物在横向上靠近该螺旋狭槽的当松开机构处于不工作位置时滚珠所处的端部，该舌状物通过卡接配合将滚珠保持在该位置以便防止无意的松开。
可以利用一较小的弹簧沿夹紧方向拉动滑动套筒。在一特别有利的变型中，可以在仿形面内设计一凹部，以便形成通过夹头臂的弹性将滑动套筒保持就位的夹紧结构，这样可省略常用的夹紧弹簧。因此，松开操作不再必须克服由弹簧产生的轴向推力。
根据第二方面，本发明涉及一种前述序言中所述类型的手持件，其特征在于，夹紧机构包括安装在空心轴上的滑动套筒以及用于夹头的每个臂的传递元件，所述传递元件在所述臂支承面和该滑动套筒的内仿形面之间设置在空心轴的径向孔中；松开机构包括设置在固定的管状轴内且由手动控制件致动的滑动轴环，从而该手动控制件可以使该滑动轴环沿轴向移动以驱动夹紧机构的滑动套筒，以便松开夹头；所述仿形面包括具有沿轴向倾斜的表面的第一凹部，以及比该第一凹部浅且通过突出部与该第一凹部分开的第二凹部；夹头臂是弹性的，从而当所述传递元件通过夹头臂的弹性而接合在第二凹部内时，该第二凹部形成将滑动套筒保持就位的卡口。这也具有在上一段中所提及的优点。
根据一优选实施例，夹头的每个臂都由杆形成，该杆的第一端通过铰接部连接到环形部件，该杆的所述支承面与所述铰接部沿轴向隔开一定距离，夹爪离铰接部较近而离支承面较远。因此，可以减小所述必须通过夹紧机构施加的向心力，因为它们通过夹头杠杆被放大，从而在刀具上施加大的夹紧力。
在下文参考附图通过非限制性的示例给出的对不同实施例的描述中，可以更清楚地发现本发明的其它特征和优点。


图1是根据本发明的手持件的示意性透视图；图2分为2a和2b两部分，它是图1的手持件的第一实施例的纵剖视图，该手持件包括一与滚珠夹紧机构相关联的夹头；图3至5分别示出在图2中可见的夹头的透视图、纵剖视图和侧视图；图6是夹头夹紧和松开控制装置的局部透视图；图7是示出手持件的两轴之间的联接的视图；图8示出联接用插入件；图9是示出第二实施例的详细纵剖视图，是在图2a中所见的滚珠夹紧机构的变型。

图1示出牙科用或外科用手持件1，其中可找出下文将要说明的本发明的各种实施例。该手持件安装有可拆卸的旋转刀具2，该刀具具有柱状柄3，该柄卡在或夹在手持件1的旋转夹头中。该手持件包括一马达一在本示例中是电动马达，以用于使刀具2高速旋转。该马达容纳在手持件的主体部4中，并且由外部单元经由与手持件的后部连接的电缆5提供动力和控制。操作人员通过沿一个方向或另一个方向转动套筒6来控制夹头的夹紧和松开，该套筒6可转动地安装在主体部4上。参考标号7和8为通风口。这种类型的仪器的应用尤其见于牙科手术室、牙科实验室和显微外科技术中。在此处所示的例子中，该手持件是一种用于牙科实验室的仪器，其使用具有2.35mm标准直径的柄的刀具。
参考图2至5，现在说明用于夹紧刀具的夹头10和用于该夹头的夹紧和松开机构的第一实施例。夹头10位于手持件的前端并在空心旋转轴11内，该旋转轴联接到电动马达13的轴12。轴11由固定在手持件体部4上的管状轴16内的球轴承14和15支承，从而该轴可以以约50,000转/分钟的速度在此处所示的仪器中旋转。然而，诸如夹头10的夹头也可用于其刀具能以每分钟几十万转的速度旋转的仪器中，尤其是气涡轮驱动的仪器中。
用于夹紧夹头10的机构17安装在轴11上且与该轴一起旋转。由转动套筒6控制的用于松开夹头的机构18安装在不旋转的轴(管状轴)16上，并可以作用在夹紧机构17上，以便在停止旋转时松开刀具。下文将详细说明这些机构。
图3至5更具体地示出夹头10的第一实施例，此处该夹头包括三个围绕夹头的中央通道19规则分布的夹爪20，以用于接收刀柄3。每个夹爪20均具有圆柱表面21的一部分，以用于作用在刀柄上。
夹头10在前部包括一基本为柱状的入口管22，该入口管具有一校准精度很高的轴向孔23，以便尽可能精确地使刀具居中。从图2中可见，在夹头10的后面，在轴11中安装有后导向管24，该后导向管包括一用于引导刀柄端部的中心孔25。
每个夹爪20都与各自的杆26形成一体，每个杆均从入口管22开始沿轴向向后延伸，所述杆通过一形成某种铰接部的柔性部27连接到入口管22，杆26可以在该铰接部上沿轴的旋转轴线30的方向枢转。在每个杆26上，夹爪20距柔性部27的距离比距该杆自由端28的距离小得多，从而任何靠近杆的端部28施加在杆上的径向力都在夹爪20上产生非常大的夹紧力。
图中所示的夹头10优选由单个金属件例如钢制成。杆26通过径向狭槽31彼此分开，每个径向狭槽均经由凹部32延伸进入管22的后部。每个凹部32中均接合有使夹头10和空心轴11一起旋转的销33。横向狭槽34使杆26端部处的厚度减少，从而在夹头的横截面的三个周向区域限定了柔性部27。在入口管22的前部设置有内环形凹槽35和外环形凹槽37，该内环形凹槽35用于O形圈接头36，该外环形凹槽37用于固定外罩38的突缘和旋拧到轴11上以沿轴向保持夹头10的螺母39。螺母39在外罩38下面设有用于产生低的空气压力的通风翼39a，以防止灰尘通过外罩和管22之间的狭缝进入。此外，螺母39将空心轴11的端部11a沿径向夹靠在管22上，该端部较细且通过轴向狭槽分成柔性条。这使夹头10没有任何间隙地在该空心轴中居中。
在此处未示出的变型中，入口管22可以是单独的部件，而不形成夹头10的一部分。从而，夹头10的前部由短的环形部形成，杆26通过铰接部连接到该短环形部。根据需要，这个环形部可以是杆的单独部分，但通常形成一体件的实施例是优选的。
夹紧机构17包括一安装成沿空心轴11滑动的套筒40，该套筒通过一接合在轴11和套筒40的纵向狭槽中的横向杆41与轴11一起旋转。经由一垫片抵靠在后导向管24上的压缩弹簧42沿轴向向后推动杆41。套筒40的前端包括内凹槽43，该内凹槽在前部由锥形面44界定。在空心轴11的相应孔78(见图9)中容纳有三个滚珠45，这三个滚珠的直径对应于轴11的内表面和套筒40的凹槽43底部之间的距离。每个滚珠45均抵靠在夹头10的杆26之一的靠近所述杆端部28的外表面上。
当套筒40被从松开机构18松开时，该套筒在弹簧42的轴向推力作用下趋于向后滑动，从而该套筒的锥形面44通过相应的滚珠45沿径向向内推动每个杆26的端部。通过使杆在柔性部27上枢转，可将该力以放大的方式传递到杆的夹爪20上，从而非常牢固地夹紧刀柄，并在工作期间一直保持夹紧。本领域技术人员可以理解，对于这种夹紧机构，夹头的杆26可以是刚性的或者略微柔性的。如果这些杆是刚性的，则它们的端部的径向运动略小，并且套筒40的轴向运动也略小。在这两种情形(即为刚性或为柔性)中，即使弹簧42的力不大，夹爪20也会一直保持大的夹紧力，这是由于夹头的杠杆效应，也是由于锥形面44相对于轴线30的小的倾斜。这种小的倾斜的另一个效果是作用在杆26上的离心力不能克服弹簧42的作用。还应指出，通过滚珠45传递力产生的摩擦非常小，这也有利于保持预定的夹紧力。然而，这些滚珠不是必不可少的，因为可以用其它穿过轴11的且能向内推动杆26的传递元件代替它们。
松开机构18设计成当使用者沿相应方向转动主体部4上的控制套筒6时，该松开机构18克服弹簧42的力向前推动套筒40。该松开机构包括与控制套筒6转动连接的轴衬50，一个或多个滚珠51-在本示例中为两个关于手持件的轴线30对称设置的滚珠，以及推力轴环52，该推力轴环52可滑动地安装在轴16内并在前部具有内缘53，以用于当套筒40不旋转时沿轴向抵靠在套筒40的外推力轴环54上。滚珠51接合在轴环52的外环形凹槽55中。并且，每个滚珠51都接合在轴衬50的相应轴向凹槽56中以及管状轴16的倾斜狭槽57(图6)中。每个狭槽57的外轮廓基本上都是螺旋形的，以确定滚珠51的一定的轴向运动，所述狭槽的端部可略微弯曲以便更好地限定滚珠的停止位置。在图6所示的优选实施例中，每个狭槽57的对应于轴环52的后退位置并从而对应于夹头10被夹紧的状态的后端都安装有柔性条58，以便使滚珠51弹性地配合在狭槽57的端部，所述柔性条的端部具有使狭槽的宽度局部减小的突起部58a。这就能弹性地保持转动控制套筒6，以便防止任何无意地致动并使使用者能感觉到它将离开正常的夹头工作位置。应该指出，柔性条58是通过在管状轴16中加工出一附加狭槽59而简单制成的。该狭槽基本上与狭槽57平行，并在条58的端部周围与该狭槽57相连接。
具体如图2中所示，该手持件的一个显著的方面是旋转部件仅由三个轴承支承，即前部球轴承14、中部球轴承15和后部球轴承60，两个同轴的轴11和12均由中部球轴承15支承，并在该轴承内通过在图2、7和8中更具体地示出的形配合连接部61旋转地连接在一起。空心轴11的后端具有抵靠在球轴承15的内圈63上的轴肩62。该空心轴11还具有一组压入内圈63的夹爪式接合器64，在本示例中为三个沿圆周彼此间隔120度分布的夹爪式接合器。马达轴12的前端插入到球轴承15的内圈63中，优选使得由热膨胀、轴承的轴向间隙和其它公差所引起的小的轴向移动能够进行。轴12的这个端部还包括在另一轴的夹爪式接合器64之间沿轴向延伸的夹爪式接合器65，以确保这两个轴之间在两个方向上的扭矩传递。优选由合成材料制成的插入件66包括中央柱状体部67和径向翼68，这些径向翼插在相邻的夹爪式接合器64和65之间以用作支承件。此外，插入件66受到容纳在轴12中的压缩弹簧69的预应力作用而沿轴向靠在空心轴11上，下文将说明该压缩弹簧69的作用。
前部轴承14受到推动该轴承的外圈71的膜片弹簧70的预应力作用，以便能向后滑入管状轴16中。该轴向预应力通过轴承14和轴11传递到中部轴承15的区域，在此处，该预应力的与弹簧69的轴向推力大小相等的部分分布在插入件66和马达轴12上，剩余的预应力以经由轴承15的外圈72返回管状轴16的预应力形式进入该中部轴承15。弹簧69施加在轴12上的轴向力显然构成后部轴承60的轴向预应力。由于这两个轴之间的连接部61的轴向间隙，该负荷当使用者在刀具上施加轴向推力时不变化，因为该推力完全被其外圈72抵靠着体部4的管状件73的端部的中部滚针轴承15吸收，该管状件73旋拧在轴16的后端部。
从吸收轴向负荷的观点看，前述结构与具有四个轴承的常规结构具有相同的优点，但该结构短得多，从而手持件的总体长度显著减少。长度减少非常有利于提高操作人员的操作精度，尤其通过减小电缆5施加在仪器后端上的应力的作用来提高。
另外一个显著的优点是，因为两个轴11和12的相邻的端部由同一轴肩62支承和定心，所以无需任何附加措施就可确保它们同心。
图9示出夹紧机构17的第二实施例，相对于手持件的第一实施例，该实施例大大简化。机构17与前述机构的区别主要在于(具有)图9所示装置以及去掉了图2a中所示的中部弹簧42。从而，松开机构18用作夹紧和松开控制装置。因此，该松开机构可以卡接配合在松开位置和夹紧位置，图6中所示的狭槽55可以在其每一端具有柔性条58。
在图9中可见，仅通过添加一轮廓为圆弧形的环形凹槽80对套筒40的前端进行改变，所述凹槽与锥形面44由短的柱状表面部分分开，该柱状表面部分与相邻表面形成径向突出部81。在该示例中，夹头10的每个杆26优选为略微柔性的，从而可以使夹紧机构17以下文的方式工作。
图9示出松开位置，在该位置，每个滚珠45都到达凹槽43的底部，从而夹头10的各杆26可(相互)远离，直至贴在空心轴11的内表面上。从而，夹头10的夹爪20相距最大距离并且可以插入或取走刀柄3。
为了夹紧夹头10，可以通过像前述例子中一样通过转动控制套筒6来向后拉套筒40，但是套筒40的轴向运动更大，这是因为套筒40可一直轴向运动至凹槽80到达滚珠45上。为了通过图2a中可见的轴环52向后带动套筒40，可围绕该轴环的后端固定可拆卸的止动轴环79(如图中虚线所示)。首先，当夹头的夹爪受到足够的刀柄抵抗力时，锥形面44在滚珠45上经过而将推杆26向中间推动并使杆弯曲。由于该弯曲，柱状突出部81可以越过这些滚珠，然后凹槽80将卡接在这些滚珠上，并且由于杆26作用在滚珠45上的支承力而单独将滑动套筒40保持就位。
松开是通过转动控制套筒6(图2a)以与第一实施例基本上相同的方式执行的，该转动控制套筒使轴环(内缘)53和套筒向前移动到图9所示的位置。
省略图2所示的中部弹簧42的可能性提供了非常显著的优点。一方面，旋转部件更平衡，因为这种类型的弹簧永远不可能在容纳它的孔中完全居中。重量增加也会影响旋转部件的平衡。另一方面，省略该弹簧减小了松开机构18向前施加在滑动的套筒40和从而施加在空心轴11上的轴向力。而这些力是必定要进入支承轴的轴承中，尤其是进入尽可能小的且不应承受太高的轴向力的前部轴承14中的。在根据图9的装置下，松开期间施加在轴11上的最大轴向力是使滚珠45离开槽80所必须的力。这个力的值可以通过给定凹槽的轮廓容易地预先确定下来。
在图9中，在容纳滚珠45的柱形孔78的内缘上设有裙部82或多个相当的突缘，以便当拆掉夹头10时保持滚珠45。因为裙部难以制造，所以可以通过后部管24在孔78的开口处略微延长且夹头臂(杆)26略微缩短来代替。
应指出，前述夹紧机构17-不论是图2a的实施例还是图9的实施例，都仅作用在夹头10的外圆周表面上，而不作用在夹头的端部上。这使得根据此处所述的原理可以设计多种杠杆效应夹头结构的变型。
如果考虑图2a，其中一个变型是向后拉(朝向附图的右边)前导向管22并将其结合在夹头10中，然后使杆26的两端分别连接到前导向管22和后导向管24，这些杆也足够细，以便可以通过滚珠45的动作沿径向在这两个管之间弯曲。这些滚珠作用在基本处于杆的长度方向的中间位置的支承面上。从而，夹爪20既可以靠近前导向管22也可以靠近后导向管24，因此保证了刀柄没有任何间隙地支承在两个沿轴向隔开的点之间。
另一种变型是沿相同的线设置两个与夹头10类似的夹头，这两个夹头设置成头对着柄并且相距一定距离，从而它们可以位于另一个夹头的杆之间，而在轴11内不接触这些杆。其中一个夹头的夹爪在前部，而另一个夹头的夹爪较靠后，从而可以将刀柄没有任何间隙地保持在两个沿轴向隔开的点处。夹紧机构可以包括两组滚珠45，并可能包括两个在滑动套筒40内沿轴向相距一定距离的凹槽43，以作用在相应夹头上。
尽管前述实施例仅包括杠杆夹头，但不言而喻本发明的应用也可拓宽至其中夹头或夹紧卡盘具有非杠杆的臂的手持式仪器，只要夹紧机构必须向所述每个臂施加向心力。


手持件(1)在前部包括夹头(10)，以用于牢固地夹紧容纳在导向通道(23、25)中的不可移动的刀具。夹头包括两个或多个臂(26)，这些臂通过弹性连接部(27)连接到夹头的环形部件(22)，每个臂均具有夹紧夹爪以便夹紧刀具端部。夹头臂优选为均具有远离夹爪(20)的受压面的杆，夹紧机构(17)在受压面上施加通过杠杆放大的力。夹紧机构包括滑动套筒(40)，该滑动套筒具有通过滚珠(45)产生所述施加在杆上的力的内锥形面(44)。这种实施例允许使用弹力较小的夹紧弹簧(42)，或不使用这种弹簧。松开机构的滚珠(51)在螺旋狭槽(57)移动，该狭槽具有柔性横向舌状物(58)，该舌状物通过卡接将该机构保持在锁定位置。