DE3017245C2 - - Google Patents
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Description
Zahnärztliche Instrumente werden unter den verschieden
sten Betriebszuständen eingesetzt. Als Kriterien für die
Betriebszustände sind dabei beispielsweise anzusehen die
Drehzahl eines Bohrhandstücks, die Schwingungsart eines
Ultraschallhandstücks, der während des Rotierens oder
Schwingens eines Werkzeugs erfolgende bzw. unterbleibende
Austrag von Kühlwasser, der wahlweise Austrag eines ersten
Betriebsmittels in Form von Wasser, eines zweiten in Form
von Luft oder beider gleichzeitig in Form von Spray bei
einem Spritzhandstück und der Volumenstrom des jeweils
ausgetragenen Betriebsmittels.
Eine bekannte Verstelleinrichtung zur Steuerung von
Betriebszuständen zahnärztlicher Handstücke besitzt
einen horizontal verschwenkbaren, fußbetätigten Hebel
zur Verstellung des Stellgliedes, mit welchem die Dreh
zahl eines elektromotorisch betriebenen Bohrinstrumentes
gesteuert wird und einen ebenfalls fußbetätigten Schiebe
schalter zur Umschaltung des Betriebszustandes dieses
Instrumentes auf den Betrieb mit bzw. ohne gleichzeitigen
Kühlflüssigkeitsaustrag auf das Bohrwerkzeug bzw. die
Bohrstelle. Zur Änderung des Betriebszustandes des In
strumentes ist also im Hinblick auf den Betrieb mit
bzw. ohne gleichzeitigen Kühlmittelaustrag der zusätz
liche Bedienungsvorgang "Umschalten des Schiebeschalters"
erforderlich.
Bei einer anderen bekannten Verstelleinrichtung (DE 25 30 108 B2)
ist ein Pedal vorgesehen, durch dessen Niedertreten der Antrieb
beispielsweise eines Bohrinstrumentes eingeschaltet wird und
durch dessen seitliches Kippen in der einen bzw. anderen
Richtung eine von der Dauer des Kippens abhängige Erhöhung
bzw. Erniedrigung der Drehzahl erzielbar ist.
Durch gleichzeitiges Niedertreten eines zweiten kürzeren und
unmittelbar über dem ersten angeordneten Pedals, mit welchem
auch das erste Pedal betätigbar ist, ist zusätzlich eine
Kontaktgabe möglich zur Freigabe beispielsweise eines Kühl
wasseraustrages aus dem Bohrinstrument.
In der zahnärztlichen Praxis ist der Wechsel von
"Naß-Bohren" auf "Trocken-Bohren", d. h. Bohren mit
bzw. ohne Kühlwasseraustrag in aller Regel mit einer
Drehzahländerung verbunden.
Bei hoher Drehzahl zum Abtragen größerer Mengen kariösen
Dentins oder zum Entfernen von Füllungen wird das Bohr
instrument "naß" gefahren, während bei der anschließenden
Feinpräparation der Kavität mit kleiner Drehzahl und
"trocken" gefahren wird.
Bei Verwendung der vorgenannten Verstelleinrichtung er
gibt sich insbesondere für den immer wiederkehrenden Wechsel
von Vor- auf Feinpräparation, daß das Bohrinstrument beim
Niedertreten des ersten Pedals zwar trocken aber für das
Trocken-Bohren mit unzulässig hoher Drehzahl anläuft, wenn
nicht durch einen zusätzlich nicht zur eigentlichen Be
handlung gehörigen Bedienungsvorgang - entsprechendes
Kippen des ersten Pedals - am Ende der Vorspräparation die
Drehzahl auf Trockenbetrieb abgesenkt wurde. Damit er
fordert der genannte Wechsel in jedem Falle die in be
sonderer Weise auf den Betriebszustand des Instrumentes
konzentrierte Aufmerksamkeit des Behandlers.
Hierzu kommt erschwerend, daß die passende Drehzahl infolge
individueller Verzögerungen beim Geradestellen des ersten
Pedals unter Umständen erst nach mehrmaligem Hin- und Her
kippen des ersten Pedals erreicht wird.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung zur
Steuerung der Betriebszustände zahnärztlicher Instrumente
vorzuschlagen, deren Bedienbarkeit gegenüber dem Stand der
Technik verbessert ist und die bei Verwendung mit einer
entsprechenden Steuerschaltung universell zur Steuerung der
verschiedensten Instrumente einschließlich der zahnärztlichen
Mehrfunktionsspritze anwendbar ist.
Die vorgeschlagene Verstelleinrichtung verbindet den Vor
teil einer sinnfälligen Bedienung durch einfaches Nieder
treten von Pedalen mit nur einem Freiheitsgrad mit dem der
universellen Anwendbarkeit. Der mit dem Stellglied veränder
bare Betriebszustand ist lediglich abhängig von einer mehr
oder weniger niedergetretenen Stellung der einzeln oder ge
meinsam betätigten Pedale. Die Änderung dieses Betriebszu
standes erfordert insbesondere keine Beachtung einer be
stimmten Zeit, während der ein Kontakt betätigt sein muß,
damit eine gewünschte Änderung eintritt. Vielmehr ist eine
der Bedienung eines Gaspedals vergleichbare feinfühlige und
wegabhängige Verstellung des Stellgliedes möglich und diese
Verstellung ist in gleicher Weise erzielbar durch Nieder
treten nur des Pedals der ersten bzw. der zweiten Stellmittel
anordnung sowie durch gemeinsames Niedertreten beider Pedale.
Mit den den beiden Stellmittelanordnungen zugeordneten Schaltern
im Steuerkreis je eines von zwei verschiedenen Betriebsmitteln
und der durch die Stellmittelanordnungen bedingten Betätigungs
möglichkeit des ersten oder zweiten Schalters oder beider
Schalter gemeinsam bei gleicher Auslenkung des Stellgliedes
ist auf einfache Weise eine universelle Verwendbarkeit der
Verstelleinrichtung gegeben, die im folgenden an Beispielen
erläutert wird, bei denen jeweils ein erster Schalter im
Steuerkreis des Betriebsmittels Wasser und ein zweiter
Schalter im Steuerkreis des Betriebsmittels Luft liegen
soll.
Für eine zahnärztliche Mehrfunktionsspritze können folgende
Betriebszustände definiert werden:
- Abgabe von Wasser mit unveränderlichem Volumenstrom oder veränderlichem Volumenstrom
- Abgabe von Luft mit unveränderlichem Volumenstrom oder veränderlichem Volumenstrom
- Abgabe von Spray (Wasser-Luft-Gemisch) mit unveränderlichem Volumenstrom oder veränderlichem Volumenstrom.
Mit der vorgeschlagenen Verstelleinrichtung ist nun
durch Niedertreten des ersten bzw. des zweiten Pedals
durch die damit verbundene Betätigung des ersten bzw.
des zweiten Schalters entweder die Abgabe von Wasser oder
von Luft erreichbar. In beiden Fällen kann das durch die
Verstellung des Stellgliedes veränderbare Signal zur Steuerung des je
weiligen Volumenstromes herangezogen werden, wenn es zur
Ansteuerung jeweils eines steuerbaren Ventils benutzt
wird. Durch gemeinsames Niedertreten beider Pedale ist
die Abgabe von Spray erreichbar.
Eine Dosierung des Sprays ist wiederum durch das Maß der
Auslenkung der Pedale möglich, wenn das durch die Ver
stellung des Stellgliedes veränderbare Signal zur gleich
zeitigen Ansteuerung zweier entsprechender steuerbarer
Ventile herangezogen wird.
Bei einem zahnärztlichen Bohrinstrument ist als steuerbarer
Betriebszustand die Drehzahl definierbar. Hinzu kommt als
Ja-Nein-Funktion insbesondere die während des Laufens des
Bohrinstrumentes erfolgende bzw. nicht erfolgende Abgabe
von Kühlwasser.
Die Veränderung der Drehzahl sowie das Ein- und Ausschalten
des Antriebes kann nun bei einem Bohrinstrument mit elek
trischem Antrieb durch Niedertreten eines der beiden Pedale
erfolgen. Hierbei können die Signaländerung über einem nahe
der Ruhestellung des Stellgliedes gelegenen Verstellweg zum
Ein- und Ausschalten und die weiteren Signaländerungen durch
weiteres Verschieben des Stellgliedes zur Drehzahländerung
herangezogen werden.
Bei der Pedalbetätigung derjenigen Stellmittelanordnung,
welcher der im Steuerkreis des Betriebsmittels Wasser
liegende Schalter zugeordnet ist, kann entsprechend Kühl
wasserabgabe bei laufendem Instrument vorgesehen werden.
Zum abwechselnden Betrieb unterschiedlicher Instrumente
werden beim Stand der Technik ohnehin schon Umschalt
mittel vorgesehen, die bei Entnahme des entsprechenden
Instrumentes ansprechen. Mit derartigen Umschaltmitteln
ist also ohne weiteres erreichbar, daß bei Pedalbetäti
gung der anderen Stellmittelanordnung durch den dieser
zugeordneten Schalter im Steuerkreis des Betriebsmittels
Luft ein für andere Zwecke vorhandenes Luftventil nicht
geschaltet wird und damit lediglich der Bohrantrieb ohne
weitere Funktion jedoch mit veränderbarer Drehzahl in
Betrieb ist.
Entsprechend ist die Verstelleinrichtung zum Betrieb
eines Instrumentes mit Turbinenantrieb verwendbar.
Hierbei kann die durch die Pedalbetätigung erzielbare
Signalveränderung herangezogen, um ein steuerbares
Ventil für die Treibluft anzusteuern.
Aufgrund der erwähnten Umschaltmittel kann mit dem
veränderbaren Signal beispielsweise auch die Leistung
eines Ultraschallwerkzeugs verändert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man, wenn für
beide Pedale gemeinsame Rückstellmittel vorgesehen wer
den, durch welche der wesentliche Teil der Betätigungs
kraft für die Stellmittel bestimmt ist. Damit ergeben
sich in guter Näherung gleich Kräfte zum Niedertreten
jedes einzelnen Pedals und zum gleichzeitigen Nieder
treten beider Pedale.
Durch Anordnung einer Übersetzungseinrichtung kann erreicht
werden, daß bei nur geringem notwendigen Schwenkbereich
der Pedale der gesamte Verstellweg des Stellgliedes durch
fahren werden kann.
Als weiterer Vorteil neben der einfachen Bedienbarkeit
und der vorab beschriebenen universellen Anwendbarkeit
ist zu werten, daß mit der erfindungsgemäßen Verstell
einrichtung der Wechsel von "Naß-Bohren" auf "Trocken-
Bohren" so erfolgt, daß das Bohrinstrument beim "Trocken-
Bohren" nicht mit einer beim "Naß-Bohren" gefahrenen unzu
lässig hohen Drehzahl anläuft, da der hierzu erforderliche
Pedalwechsel ein erneutes Anfahren einer gewünschten
Drehzahl von unten her ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen
eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung
in einer nicht betätigten Stellung. Der besseren Über
sichtlichkeit wegen sind Verkleidungsteile, sowie
elektrische Anschlüsse und Verbindungsleitungen wegge
lassen. Ebenso weggelassen sind zur Komplettierung einer
solchen Verstelleinrichtung aus dem Stand der Technik
bekannte zusätzliche Schaltmittel, wie z. B. zur Dreh
richtungsumkehr eines elektromotorisch betriebenen
Bohrinstrumentes und zur Betätigung einer Luftbläser
einrichtung zum Ausblasen der Bohrstelle bei still
stehendem Bohrantrieb.
Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie I-II
in Fig. 1.
Die beiden voneinander unabhängigen Stellmittelanordnungen
werden von einem gemeinsamen Gehäuse (1) getragen. Sie be
stehen im wesentlichen jeweils aus einem ersten Hebel (2, 2′),
einem als Pedal (3, 3′) ausgebildeten zweiten Hebel und
einer zwischen dem jeweiligen Pedal und dem jeweiligen
ersten Hebel angeordneten Übertragungseinrichtung (4).
Die Schubstange (5) der Übertragungseinrichtung ist in
Richtung ihrer Längsachse verschieblich in einer der
Nase (6) des Pedals gegenüberliegenden Ausnehmung der
Gehäusewand (7) angeordnet, welche zusammen mit der Ab
schlußplatte (8, 8′) eine Führung für die Schubstange dar
stellt.
In die der Gehäusewand (7) gegenüberliegende Wand (9) ist
für jede Schubstange (5) ein Federdorn (10) eingeschraubt,
der mit Spielpassung in die Axialbohrung (11) der Schub
stange eingreift. Zwischen dem Kopf des Federdorns und
der diesem zugewandten Stirnfläche der Schubstange ist
jeweils eine Druckfeder (12) eingespannt. Beim Nieder
treten eines Pedals (3, 3′) wird die jeweilige Schubstange
von der jeweiligen Nase (6) gegen die Wirkung der Druck
feder (12) in Richtung auf die Wand (9) verschoben. Diese
Bewegung wird durch den an der jeweiligen Schubstange
befestigten Zapfen (12) auf den jeweiligen um eine verti
kale Achse (13, 13′) schwenkbaren ersten Hebel (2, 2′)
übertragen.
Zur Krafteinleitung von der jeweiligen Nase (6) auf die
jeweilige Schubstange (4) ist in deren einer Nase zuge
wandten Stirnfläche eine frei drehbare Kugel (14) einge
lassen, welche jeweils ständigen Berührungskontakt mit
der Nase (6) des um eine horizontale Achse (15, 15′)
schwenkbaren Pedals (3, 3′) hat. Die Achse (15, 15′) wird
von dem Gehäuse (1) getragen.
Die freien Enden beider ersten Hebel (2, 2′) liegen in
der gezeichneten nicht betätigten Stellung an einer
Stirnseite (16) des Stellgliedes (17) an, welches auf
zwei gehäusefesten und zu den Schubstangen (5) parallelen
Führungsstangen (18) gegen die Rückstellwirkung der auf
diesen aufgedornten Druckfedern (19) verschieblich ist.
In der gezeichneten Stellung drückt je eine Schaltzunge
(20, 20′) des ersten Hebels (2, 2′) auf den Stößel eines
ersten (21) bzw. zweiten Schalters (21′), von welchen der
erste im Steuerkreis des Betriebsmittels Luft liegen möge. Die
beiden Schalter (21, 21′) sind auf einer gehäusefesten,
zweckmäßigerweise als Leiterplatte (22) ausgebildeten
Platte montiert.
Die Form des Stellgliedes (17) ist natürlich insbesondere
im Bereich von dessen Ansatz (23) an den gewählten Geber
typ anzupassen. Im Falle eines beispielsweise mit einem
Potentiometer gebildeten Gebers wäre das Stellglied
zweckmäßigerweise im Bereich seines Ansatzes mit dem
Schleifkontakt des Potentiometers zu verbinden.
Im dargestellten Falle ist davon ausgegangen, daß der
Geber (24) mit einer analogen Hall-Sonde (25) gebildet
wird, deren Ausgangsspannung in an sich bekannter Weise
durch ein magnetisches Feld beeinflußbar ist.
Zur Ansteuerung eines elektromotorischen Antriebs oder
steuerbaren Ventils für einen zu dosierenden Medienstrom
usw. ist es zweckmäßig, eine durchweg positive Steuer
spannung zur Verfügung zu haben, die zwischen einem nahe
0 Volt gelegenen Wert und einer möglichst hohen Maximal
spannung veränderbar ist. Zu diesem Zweck wird der
Hall-Sonde ein einstellbarer Operationsverstärker nach
geschaltet und die Hall-Sonde mit einem zweiten Permanent
magneten (26) negativ vorgespannt. Dieser Permanentmagnet
(26) ist wenige 1/10 mm über der auf der Leiterplatte (22)
befestigten Hall-Sonde (25) angeordnet und wird, ebenso
wie der erste auf gleicher Höhe, jedoch unter einem ge
wissen Abstand zum zweiten liegende Permanentmagnet (27)
vom Ansatz (23) des Stellgliedes (17) getragen (siehe
Fig. 2).
Dabei liegen die beiden Permanentmagnete in der durch
den Pfeil (28) in Fig. 2 angegebenen Verstellrichtung
hintereinander und der zweite (26) in der dargestellten
Ruhelage des Stellgliedes (17) mit dem Nordpol unmittel
bar über der Hall-Sonde (25). Vom ersten (27) ist der
Leiterplatte (22) der Südpol zugewandt. Durch eine der
artige Anordnung und entsprechende Bemessung des gegen
seitigen Abstandes der beiden Permanentmagnete und
deren Feldstärken kann an dem Geber (24) eine zwischen
0,5 und 5 Volt veränderbare, dem Verstellweg des Stell
gliedes (17) proportionale Steuerspannung abgegriffen
werden.
Eine derartige Steuerspannung ist nun durch wahlweise
Niedertreten eines der beiden Pedale (3, 3′) oder beider
Pedale gemeinsam einstellbar. Bei Betätigung nur eines
Pedals löst sich das Stellglied (17) vom ersten von
einer Feder (29) in Ruhestellung gehaltenen Hebel (2, 2′)
der nicht betätigten Stellmittelanordnung ab, während es
vom ersten Hebel der betätigten gegen die Wirkung der
Federn (19) verschoben wird.
Während des Verlassens der Ruhestellung hebt die Schalt
zunge (20, 20′) am ersten Hebel (2, 2′) der betätigten
Stellmittelanordnung vom Stößel des entsprechenden ersten
bzw. zweiten Schalters (21, 21′) ab, während die Schalt
zunge am ersten Hebel der nicht betätigten in Ruhestellung
bleibt und von der entsprechenden Feder (29) gegen den
Stößel des zugehörigen Schalters (21, 21′) gedrückt wird.
Bei gemeinsamer Betätigung beider Pedale wird das Stell
glied (17) entsprechend vom ersten Hebel (2, 2′) jeder der
beiden Stellmittelanordnungen verschoben und es heben beide
Schaltzungen (20 und 20′) von den Stößeln der beiden Schal
ter (21 und 21′) ab.
Das Niedertreten eines oder beider Pedale erfolgt gegen die
Rückstellwirkung eines federnd gegen die Unterseite der
Pedale (3, 3′) gedrückten Bügels (30). Während der Betätigung
eines der beiden Pedale wird das andere durch die Stell
wirkung der entsprechenden Feder (12) in seiner Ruhelage
gehalten. Die Rückstellwirkung des Bügels (30) ist so be
messen, daß sie dem Hauptanteil der Betätigungskraft ent
spricht, während jene der auf die Schubstangen (5) wirken
den Federn (12) nur einen geringfügigen Beitrag im Hinblick
auf die Größe der Betätigungskraft leisten. Damit ist die
Betätigungskraft annähernd unabhängig von der Anzahl der
betätigten Pedale. Die Stellwirkung der Federn (12) ist
durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Feder
dorne (10) in die Wand (9) einstellbar.
Claims (10)
1. Verstelleinrichtung zur Steuerung der Betriebszustände
zahnärztlicher Instrumente mit
- a) pedalbetätigten Stellmitteln zur Verstellung eines
selbsttätig in seine Ruhelage zurückkehrenden Stell
gliedes eines Gebers zur Erzeugung eines vom Verstell
weg der Stellmittel abhängigen Signals zur Steuerung
von beispielsweise
der Drehzahl eines elektromotorisch oder turbinen getriebenen Bohrinstruments,
der Leistung eines Ultraschallhandstückes oder des Austrages von Wasser und/oder Luft bei einem zahn ärztlichen Spritzhandstück, - b) wenigstens einem mit diesen Stellmitteln bei Ver stellung des Stellgliedes aus einer neutralen Lage betätigbaren, im Steuerkreis eines Betriebsmittels in Form von Wasser oder Luft liegenden Schalter zur Sperrung bzw. Freigabe eines Betriebsmittelstromes,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- c) es sind voneinander unabhängige erste und zweite, mit je einem um je eine horizontale Achse (15, 15′) schwenkbaren Pedal (3, 3′) ausgestattete Stellmittel anordnungen vorgesehen, welche jeweils solchermaßen betriebsmäßig lösbaren Kontakt mit dem Stellglied (17) haben, daß bei getrenntem und gemeinsamem Niedertreten der Pedale das Stellglied in jeweils gleicher Richtung um einen Verstellweg auslenkbar ist, der von der je weiligen Lage des Pedals bzw. der Pedale in einer mehr oder weniger niedergetretenen Stellung abhängt,
- d) jede Stellmittelanordnung enthält unmittelbar nach Beginn deren Stellbewegung wirksam werdende Betätigungs mittel (2, 2′, 20, 20′) für einen der ersten bzw. der zweiten Stellmittelanordnung zugeordneten ersten bzw. zweiten Schalter (21, 21′) im Steuerkreis eines ersten bzw. zweiten Betriebsmittels.
2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellglied (17) gleitbar an Führungsmitteln (18)
angeordnet ist und sein betriebsmäßig lösbarer Kontakt
zu jeweils einem ersten Hebel (2, 2′) der jeweiligen
Stellmittelanordnung besteht, welcher über jeweils eine
Übertragungseinrichtung (4) für die Stellbewegung mit
dem jeweiligen als Pedal (3, 3′) ausgebildeten zweiten
Hebel in Verbindung steht.
3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweiligen Betätigungsmittel des ersten bzw.
des zweiten Schalters (21, 21′) mit dem jeweiligen
ersten Hebel (2, 2′) der jeweiligen Stellmittelanordnung
gebildet sind.
4. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß beiden Stellmittelanordnungen gemeinsame Rückstell
mittel (30) zugeordnet sind, durch welche der wesentliche
Teil der Betätigungskraft für die Stellmittel bestimmt
ist und jeder der beiden Stellmittelanordnungen wenigstens
ein zusätzliches Rückstellglied (12) zugeordnet ist, durch
welches das jeweils nicht betätigte Pedal der ersten bzw.
der zweiten Stellmittelanordnung in seiner Ruhelage gehalten
wird.
5. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem ersten Hebel (2, 2′), dem Pedal (3, 3′)
und der Übertragungseinrichtung (4) jeder Stell
mittelanordnung eine Übersetzungseinrichtung ge
bildet ist, mittels welcher der gesamte Verstell
weg des Stellgliedes (17) durchfahrbar ist, wenn
das jeweilige Pedal um einen Winkel von etwa 5°
nach unten geschwenkt wird.
6. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Schalter berührungslos ansprechende
Schaltmittel vorgesehen sind.
7. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellglied mit dem Schleifkontakt eines
Potentiometers zu dessen Verstellung verbunden
ist.
8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellglied wenigstens einen Permanent
magneten (27) enthält, der durch die Verstellung
des Stellgliedes im Beeinflussungsbereich einer
analogen Hall-Effekt-Sonde (25) verlagerbar ist.
9. Verstelleinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu einem ersten Permanentmagneten
(27) ein zweiter (26) mit umgekehrter Polarität
vorgesehen ist, mit welchem die mit einem ein
stellbaren Operationsverstärker versehene Hall-
Sonde (25) negativ vorgespannt ist.
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