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Dokumentenidentifikation DE10114967A1 16.01.2003
Titel Stirnfräse
Anmelder Hugo Kern und Liebers GmbH & Co., 78713 Schramberg, DE;
GGU Gesellschaft für Gesundheits- und Umweltforschung mbH, 65933 Frankfurt, DE
Erfinder Frietsch, Klaus, 78713 Schramberg, DE;
Pabst, Joachim, Dr., 64354 Reinheim, DE;
Roming, Paul, 78713 Schramberg, DE;
Heide, Alexander, 61462 Königstein, DE
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 27.03.2001
DE-Aktenzeichen 10114967
Offenlegungstag 16.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.01.2003
IPC-Hauptklasse B23C 5/00
IPC-Nebenklasse A61M 15/00   
Zusammenfassung Eine Stirnfräse weist einen scheibenförmigen Grundkörper und mehrere Schneiden auf, die auf einer Seite des Grundkörpers angeordnet sind. Die Stirnfräse ist einstückig aus Aluminiumoxid hergestellt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stirnfräse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Stirnfräse ist beispielsweise aus der EP-A-0 642 366 bekannt und weist einen scheibenförmigen Grundkörper auf, auf dessen einer Seite drei radial verlaufende Schneiden angeordnet sind. Derartige Stirnfräsen können in neuartigen Inhalationsgeräten eingesetzt werden, in welchen einzelne Wirkstoffpartikel von einem kompaktierten Arzneistoffvorrat abgetragen werden. Hierzu wird die Stirnfräse in Rotation versetzt und gegen die Stirnseite des kompaktierten Arzneistoffvorrates angedrückt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Stirnfräse der eingangs genannten Art zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, daß Grundkörper und Schneide einstückig aus einem keramischen Material hergestellt sind.

Erfindungsgemäß kann die Stirnfräse aus Keramikmaterial, beispielsweise Aluminiumoxid hergestellt werden. Bei einem solchen Material liegt die Primärkorngröße in der Größenordnung von 1 µm, wodurch sich äußerst scharfkantige Schneidkanten mit einem Radius in der Größenordnung von etwa 10 bis 60 µm herstellen lassen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen, sowie den Unteransprüchen beschrieben.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Schneiden vorgesehen, deren Schneidkanten unter einem Winkel zu einem Radius des Grundkörpers verlaufen, wobei insbesondere zwischen einem durch ein äußeres Ende einer Schneidkante verlaufenden Radius und der zugehörigen Schneidkante ein spitzer Winkel vorgesehen sein kann, der sich zum Mittelpunkt der Stirnfräse hin öffnet. Ferner kann die Schneidkante gegenüber diesem Radius entgegen der Drehrichtung der Stirnfräse geneigt sein.

Bei einer solchen Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, daß im Gegensatz zu radial ausgerichteten Schneidkanten beim Zerspanen der Tablette eine Kraftkomponente in Richtung der Rotationsachse der Stirnfräse wirkt, welche den tablettenförmigen Arzneistoffvorrat beim Zerspanen zentriert.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können an dem Grundkörper auf der Seite der Schneide mehrere geradlinig verlaufende Luftleitkanäle mit einem radial äußeren und einem radial inneren Ende vorgesehen sein, wobei die Luftleitkanäle zur Schneide hin offen sind und wobei Stirnseiten der radial inneren Enden in einen zentralen Verwirbelungsraum münden. Derartig ausgestaltete Luftleitkanäle verbessern die Verwirbelung des Wirkstoffes und die Umlenkung der Wirkstoffpartikel in ein sich an den zentralen Bereich der Stirnfräse anschließendes Mundrohr. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn in dem Verwirbelungsraum eine zentrale Erhöhung, insbesondere ein Dom vorgesehen ist, da hierdurch die Umlenkung der abgetragenen Partikel in das Mundrohr optimiert ist.

Es ist vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Domes stetig an den Boden des Verwirbelungsraumes anschließt, da hierdurch keine unerwünschte Ablagerung von Partikeln in Eckbereichen erfolgt. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, wenn die Ecken der Luftleitkanäle im Querschnitt gesehen abgerundet ausgebildet sind.

Auf dem Grundkörper können mehrere Schneiden, beispielsweise drei Schneiden, vorgesehen sein, wobei die Schneiden gleiche oder unterschiedliche Länge aufweisen können.

Bevorzugt ist eine Schneide durch eine sich rampenartig vom Grundkörper erhebende Schräge gebildet, die an einem Rand eines Luftleitkanales endet und dort eine Schneidkante bildet. Durch eine solche Ausbildung ist sichergestellt, daß es hinter der Schulter der Schneide keine unerwünschten Verwirbelungen gibt. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Schräge, welche die Schneide bildet, an ihren beiden Seiten zur Oberfläche des Grundkörpers hin abgerundet ist, da in diesem Fall eine Partikelablage neben der Schneide verhindert ist.

Aufgrund der äußerst scharfen Schneidkanten mit einem Radius in der Größenordnung von 30 µm ist es von Bedeutung, auch bereits bei der Herstellung des Werkzeugs zur Herstellung der Stirnfräse jeglichen Einfluß der Fertigungswerkzeuge zu berücksichtigen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn bei der Herstellung des Werkzeuges, in welchem die Stirnfräse gefertigt wird, eine Bearbeitung des Werkzeugs im Bereich der Schneidkante parallel zur Schneidkantengeometrie erfolgt. Hierdurch ist sichergestellt, daß Bearbeitungsspuren eines Bearbeitungswerkzeuges nicht quer zur Schneidkante verlaufen, was ansonsten eine unerwünschte Ungleichmäßigkeit der Schneidkante bewirken könnte.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zentrale Erhöhung an ihrer Oberseite abgeflacht und weist dort insbesondere die gleiche Höhe wie der Grundkörper auf. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, beispielsweise während eines Sinterprozesses, mehrere Stirnfräsen aufeinanderzustapeln und dabei die oben liegende Stirnfräse auf der abgeflachten Oberseite der zentralen Erhöhung abzustützen.

Aus dem gleichen Grund kann es vorteilhaft sein, auf der anderen Seite des Grundkörpers, d. h. auf derjenigen Seite, die nicht mit den Schneiden versehen ist, zumindest eine Aussparung vorzusehen, die beim Stapeln zweier gleichartiger Stirnfräsen zur Aufnahme der Schneiden der unten liegenden Stirnfräse dient. Eine solche Aussparung kann in Form eines Ringkanals ausgebildet sein oder aus mehreren diskreten Vertiefungen bestehen. Sie dient ebenfalls zu dem Zweck, die Schneiden einer unten liegenden Stirnfräse zu schützen, indem diese beim Stapeln in die Aussparung bzw. die Aussparungen eintauchen können.

Eine besonders einfache Herstellung der Stirnfräse kann durch Spritzgießen erfolgen.

Bevorzugt ist eine Stirnfräse der eingangs genannten Art abnehmbar in einem Inhalator montiert, wodurch die Montage deutlich vereinfacht ist.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Stirnfräse;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III von Fig. 1; und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 1. Die in den Figuren dargestellte Stirnfräse zum Abtragen von Wirkstoffpartikeln von einem kompaktierten Arzneistoffvorrat besteht aus einem scheibenförmigen Grundkörper 10, auf dessen einer Seite drei Schneiden 12, 14 und 16 angeordnet sind. Grundkörper und Schneide sind einstückig aus einem keramischen Material hergestellt, beispielsweise einer Aluminiumoxidkeramik mit einer Primärkorngröße in der Größenordnung von 1 µm.

Der Grundkörper 10 ist grundsätzlich als rotationssymmetrische flache Scheibe ausgebildet, wobei am Außenumfang des Grundkörpers zwei Abflachungen und vier Einbuchtungen zu Montagezwecken vorgesehen sind. Auf der Seite der Schneiden sind an dem Grundkörper 10 drei geradlinig verlaufende Luftleitkanäle 18, 20, 22 vorgesehen, wobei jeder der Luftleitkanäle ein radial äußeres Ende und ein radial inneres Ende aufweist. Die radial äußeren Enden der Luftleitkanäle münden im Außenumfang des Grundkörpers 10. Die radial inneren Enden der Luftleitkanäle münden in einen zentralen Verwirbelungsraum 24, der grundsätzlich kreisförmig ausgebildet ist.

Wie Fig. 1 zeigt, verlaufen die Mittelachsen der Luftleitkanäle 18, 20 und 22 nicht radial sondern unter einem Winkel zum Radius des Grundkörpers. Vielmehr ist die Anordnung so gewählt, daß sich die Verlängerungen des jeweils vorlaufenden Randes eines Luftleitkanals etwa im Mittelpunkt des Grundkörpers 10 treffen.

In der Mitte des Verwirbelungsraumes 24 ist eine zentrale Erhöhung in Form eines Domes 26 vorgesehen. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, schließt die Oberfläche des Domes 26 stetig an den Boden des Verwirbelungsraumes 24 an. Gleichzeitig ist aus Fig. 2 zu erkennen, daß die Außenwände des Verwirbelungsraumes 24 über abgerundete Ecken an den Boden des Verwirbelungsraumes 24 anschließen. In ähnlicher Weise sind die Ecken sämtlicher Luftkanäle im Querschnitt gesehen abgerundet ausgebildet. Fig. 3 zeigt als Beispiel einen Querschnitt durch den Luftleitkanal 20.

Wie Fig. 2 ferner zeigt, ist der Dom 26 an seiner Oberseite abgeflacht und weist dort die gleiche Höhe wie der Grundkörper 10 (mit Ausnahme der Schneiden) auf. Hierdurch kann eine weitere Stirnfräse, die auf der Oberseite des Grundkörpers 10 abgelegt wird, im Bereich des abgeflachten Domes 26 abgestützt werden.

Fig. 3 zeigt ferner, daß an der Unterseite des Grundkörpers 10, d. h. an der nicht mit den Schneiden versehenen Seite, Aussparungen 50 vorgesehen sind, die zur Aufnahme von Schneiden einer weiteren Stirnfräse dienen. Wenn mehrere Stirnfräsen, beispielsweise während des Sinterns, aufeinandergestapelt werden, können die Schneiden einer darunterliegenden Stirnfräse in den Aussparungen 50 Platz finden, so daß diese nicht beschädigt werden. Es können mehrere Aussparungen vorgesehen sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, lediglich eine ringförmige Aussparung vorzusehen.

Wie die Fig. 1 und 3 verdeutlichen, sind die Schneiden 12, 14 und 16 jeweils durch eine sich rampenartig vom Grundkörper erhebende Schräge 32, 34 und 36 gebildet, wobei jede Schräge an einem Rand des zugehörigen Luftleitkanales endet und dort eine Schneidkante 42, 44 und 46 bildet. Jede Schräge ist an ihren beiden Seiten zur Oberfläche des Grundkörpers 10 hin abgerundet, was insbesondere Fig. 4 verdeutlicht.

Wie Fig. 1 zeigt, verläuft jede Schneidkante 42, 44 und 46 unter einem Winkel α zu einem Radius des Grundkörpers, der durch das vordere Ende der zugehörigen Schneidkante verläuft. In Fig. 1 ist für die Schneidkante 46 ein solcher Radius R eingezeichnet, der mit der Schneidkante 46 einen Winkel α in der Größenordnung von etwa 30° einschließt, wobei sich der Winkel zum Mittelpunkt der Stirnfräse hin öffnet. Die Schneidkante ist dabei gegenüber diesem Radius entgegen der in Fig. 1 mit zwei Pfeilen eingezeichneten Drehrichtung der Stirnfräse geneigt.

Außerdem ist in Fig. 1 zu erkennen, daß die Schneidkanten 42, 44, und 46 jeweils unterschiedlich lang sind und daß die Schneiden 12, 14 und 16 vom Außenumfang bzw. vom Mittelpunkt des Grundkörpers 10 unterschiedlich weit beabstandet sind. Bezugszeichenliste 10 Grundkörper

12, 14, 16 Schneide

18, 20, 22 Luftleitkanal

24 Verwirbelungsraum

26 zentrale Erhöhung

32, 34, 36 Schräge

42, 44, 46 Schneidkante

50 Aussparung

R Radius

α Winkel


Anspruch[de]
  1. 1. Stirnfräse, insbesondere zum Abtragen von Wirkstoffpartikeln von einem kompaktierten Arzneistoffvorrat, umfassend einen scheibenförmigen Grundkörper (10); und zumindest eine Schneide (12, 14, 16), die auf einer Seite des Grundkörpers (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (10) und Schneide (12, 14, 16) einstückig aus einem keramischen Material hergestellt sind.
  2. 2. Stirnfräse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schneiden (12, 14, 16) vorgesehen sind, deren Schneidkanten (42, 44, 46) unter einem Winkel (α) zu einem Radius (R) des Grundkörpers (10) verlaufen, wobei insbesondere zwischen einem durch ein radial äußeres Ende einer Schneidkante verlaufenden Radius und der zugehörigen Schneidkante ein spitzer Winkel (α) vorgesehen ist, der sich zum Mittelpunkt der Stirnfräse hin öffnet, und wobei die Schneidkante gegenüber diesem Radius entgegen der Drehrichtung der Stirnfräse geneigt sein kann.
  3. 3. Stirnfräse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundkörper (10) auf der Seite der Schneide (12, 14, 16) mehrere geradlinig verlaufende Luftleitkanäle (18, 20, 22) mit einem radial äußeren und einem radial inneren Ende angeordnet sind, wobei die Luftleitkanäle zur Schneide hin offen sind und Stirnseiten der radial inneren Enden in einen zentralen Verwirbelungsraum (24) münden.
  4. 4. Stirnfräse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verwirbelungsraum (24) eine zentrale Erhöhung (26), insbesondere ein Dom vorgesehen ist.
  5. 5. Stirnfräse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Domes (24) stetig an den Boden des Verwirbelungsraumes (24) anschließt.
  6. 6. Stirnfräse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der Luftleitkanäle (18, 2022) im Querschnitt gesehen abgerundet sind.
  7. 7. Stirnfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schneiden (12, 14, 16) mit unterschiedlicher Länge vorgesehen sind.
  8. 8. Stirnfräse nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (12, 14, 16) durch eine sich rampenartig vom Grundkörper erhebende Schräge (32, 34, 36) gebildet ist, die an einem Rand eines Luftleitkanales (18, 20, 22) endet und dort eine Schneidkante (42, 44, 46) bildet.
  9. 9. Stirnfräse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge (32, 34, 36) an ihren beiden Seiten zur Oberfläche des Grundkörpers (10) hin abgerundet ist.
  10. 10. Stirnfräse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Schneidkante (42, 44, 46) etwa 10-60 µm, insbesondere etwa 20-40 µm beträgt.
  11. 11. Stirnfräse nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkorngröße des verwendeten keramischen Materials etwa 1 µm beträgt.
  12. 12. Stirnfräse nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem Werkzeug hergestellt worden ist, bei dessen Herstellung die Bearbeitung des Werkzeugs im Bereich der Schneidkante (42, 44, 46) parallel zur Schneidkantengeometrie erfolgte.
  13. 13. Stirnfräse nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch Spritzgießen hergestellt ist.
  14. 14. Stirnfräse nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Erhöhung (26) an ihrer Oberseite abgeflacht ist und dort insbesondere die gleiche Höhe wie der Grundkörper (10) aufweist.
  15. 15. Stirnfräse nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (10) auf seiner anderen Seite zumindest eine Aussparung (50) aufweist, die beim Stapeln zweier gleichartiger Stirnfräsen aufeinander zur Aufnahme der Schneiden der unten liegenden Stirnfräse dient.
  16. 16. Inhalator mit einer Stirnfräse nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche.
  17. 17. Inhalator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfräse abnehmbar in dem Inhalator montiert ist.
  18. 18. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs zur Fertigung einer Stirnfräse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Werkzeugs eine Bearbeitung desselben im Bereich der Schneidkante parallel zur Schneidkantengeometrie erfolgt.






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