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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen medizinische und dentalmedizinische
Drehinstrumente zur drehzahlveränderlichen
Rotation von Werkzeugen, wie zum Beispiel drehbare Feilen, Bohrer
oder Formgebungswerkzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung handgehaltene
Instrumente, bei denen es wünschenswert
ist, ein medizinisches oder dentalmedizinisches Werkzeug mit einer
relativ großen
Drehzahlauswahl zu drehen.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektrisch
betriebene, handgehaltene Geräte werden
heutzutage allgemein bei verschiedenen medizinischen und dentalmedizinischen
Verfahren verwendet. Diese Geräte
können
zum Beispiel verwendet werden, um Fräser, Bohrer und dentalmedizinische
Feilen zu drehen, um verschiedene Gewebearten wegzuschneiden oder
zu formen. Typischerweise schließen diese Geräte einen
elektronischen Regler, einen handgehaltenen drehzahlveränderlichen
Motor und einen Getriebekopf ein. Der Regler ist mit dem Motor elektrisch
verbunden und kann die Energie zu dem Motor verändern und somit die Motorabtriebsdrehzahl
verändern.
Der Getriebekopf schließt
einen Abtrieb ein, der mit dem gewünschten Werkzeug verbunden
ist, um das Werkzeug mit einer vorgegebenen Drehzahl zu drehen.
Getriebeköpfe
sind im Allgemeinen in vielen verschiedenen Antriebs-/Abtriebs-Übersetzungsverhältnissen
erhältlich,
und ein ausgewählter
Getriebekopf ist typischerweise mit dem Motor verbunden, sowohl
um eine mechanische Verbindung mit dem gewünschten Werkzeug bereitzustellen
als auch die Drehzahl des Werkzeugs relativ zu der Drehzahl des
Motors zu erhöhen
oder zu vermindern.
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Ein
erhebliches Problem bei bestehenden handgehaltenen Instrumenten
dieser Art ist, dass die Motoren gewöhnlich auf einen kleinen Abtriebsdrehzahlbereich
begrenzt sind. Eine typische Abtriebsdrehzahl von handgehaltenen
Instrumenten liegt ungefähr
bei 1.000 Umdrehungen pro Minute bis 20.000 Umdrehungen pro Minute.
Abhängig
von dem medizinischen oder dentalmedizinischen Verfahren können Werkzeugrotationsanforderungen
jedoch oft zwischen 250 Umdrehungen pro Minute und 200.000 Umdrehungen
pro Minute variieren. Zum Beispiel müssen Wurzelkanalfeilen mit
relativ langsamen Drehzahlen von zwischen ungefähr 250 Umdrehungen pro Minute
und ungefähr
500 Umdrehungen pro Minuten ge dreht werden. Dentalmedizinische Bohrer können in
einem Bereich von ungefähr
2.000 Umdrehungen pro Minute bis ungefähr 4.000 Umdrehungen pro Minute
gedreht werden. Diamantfräser
zum Beispiel, die für
Reinigungs-, Formgebungs- oder Polierarbeiten im dentalmedizinischen
Bereich verwendet werden, drehen sich idealerweise mit relativ hohen Drehzahlen.
Diese Drehzahlen können
150.000 Umdrehungen pro Minute bis 200.000 Umdrehungen pro Minute
oder darüber
erreichen. Um eine große
Auswahl verschiedener Drehzahlen angesichts des relativ beschränkten Drehzahlbereichs
eines Motors zu erreichen, werden verschiedene Getriebeköpfe von Endanwendern
gekauft, um die Endabtriebsdrehzahl des Instruments oder Werkzeugs
gemäß den Bedürfnissen
des Anwenders zu erhöhen
(das heißt
vervielfachen) oder zu vermindern (das heißt reduzieren). Dies erfordert
typischerweise den Kauf einer Anzahl von verschiedenen und teueren
Getriebeköpfen.
Zusätzlich
hängt die
auf dem Motorregler angezeigte Abtriebsdrehzahl nur mit dem Motorabtrieb
zusammen, und somit muss die tatsächliche Werkzeugenddrehzahl
gesondert von dem Anwender abhängig von
dem spezifischen Übersetzungsverhältnis des gewählten Getriebekopfs
berechnet werden. Diese Berechnungen können fehleranfällig sein.
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Angesichts
dieser und anderer Probleme im Stand der Technik wäre es wünschenswert
ein medizinisches und/oder dentalmedizinisches Instrument zur Rotation
eines Werkzeugs bereitzustellen, welches den Bedarf nach mehreren
verschiedenen Getriebeköpfen
reduzieren oder beseitigen kann, um eine Anzahl verschiedener medizinischer
oder dentalmedizinischer Verfahren durchzuführen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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US-Patent
Nr. 4433957 beschreibt ein Übersetzungsgetriebe
für ein
dentalmedizinisches Handstück
einschließlich
einer Kupplungswelle. Die Kupplungswelle wird durch die alternative
Rotation eines Betätigungsrings
entweder an die Antriebswelle gekoppelt oder davon losgekoppelt,
um entweder eine direkte Übertragung
der Motorrotation oder eine reduzierte Drehzahl davon zu einem dentalmedizinischen
Werkzeug zu bringen.
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US-Patent
3436980 beschreibt ein Getriebe für dentalmedizinische Bohrer
und ähnliche.
Das Getriebe weist drei Getriebeeinheiten auf, die jeweils Verbundräder einschließen. Jede
Einheit ist zwischen einer inaktiven Position und einer aktiven
Position bewegbar, wo sie ein Drehmoment überträgt, und jede ist angeordnet,
um, wenn in der aktiven Position, eine Abtriebswelle mit einer unterschiedlichen Drehzahl
anzutreiben.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein handgehaltenes medizinisches und/oder
dentalmedizinisches Instrument zur Rotation eines Werkzeugs bereit,
wobei das Instrument einen Tragkörper,
ein Antriebsrad, das am Tragkörper
zur Drehung durch einen Antrieb mit einer ersten Drehzahl montiert
ist, ein Abtriebsrad, das am Tragkörper zur Drehung mit einer
zweiten, geregelten Drehzahl montiert und zur Kopplung an das Werkzeug
adaptiert ist, ein Übergangsrad,
das zum Betrieb zwischen dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad montiert
ist, wobei das Übergangsrad
zwischen wenigstens zwei Positionen bewegbar ist, und ein bewegbares
Betätigungselement,
das mit dem Übergangsrad
zum Bewegen des Übergangsrads
in eine der zwei Positionen gekoppelt ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet,
dass das Betätigungselement
zum Bewegen des Übergangsrads zwischen
den zwei Positionen so adaptiert ist, dass jede Position ein anderes
Verhältnis
der ersten Drehzahl relativ zur zweiten Drehzahl bewirkt.
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Das
Werkzeug schließt
einen Tragkörper vorzugsweise
mit einem Gehäuse,
welches von einem Anwender gegriffen werden kann, und einen Antrieb,
vorzugsweise ein elektrischer Motor, ein, der einen Abtrieb aufweist,
der mit einer ersten Drehzahl drehbar ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich eine werkzeugdrehende Welle, die starr oder biegsam
sein kann, aus dem Tragkörper,
und ist adaptiert, um an ein Werkzeug gekoppelt und mit einer zweiten
Drehzahl gedreht zu werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt insbesondere ein Übergangsrad bereit, das zum
Betrieb zwischen einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad montiert
ist. Das Übergangsrad
ist zwischen wenigstens zwei Positionen durch ein Betätigungselement bewegbar,
um eine Übersetzung
ins Schnelle und/oder eine Übersetzung
ins Langsame in der Drehzahl des Abtriebsrads im Vergleich zu der
Drehzahl des Antriebsrads zu erleichtern.
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Deshalb
allgemein gesagt: ein Anwender, der das medizinische oder dentalmedizinische
Instrument hält,
kann das Betätigungselement
zwischen den zwei Positionen bewegen, um die Drehzahl der von dem
Abtriebsrad des Getriebes angetriebenen werkzeugdrehenden Welle
zu ändern.
Das Antriebs-, Abtriebs- und Übergangsrad
sind vorzugsweise als ein mit einem handgehaltenen Antriebsmotor
integriertes Instrument konstruiert. Wahlweise kann der Motor fern
von dem Getriebesystem oder Verstellgetriebe dieser Erfindung angeordnet
sein. Als weitere Option kann das Getriebesystem oder Verstellgetriebe
Teil eines Getriebekopfes gemacht werden, der selektiv an das handgehaltene
Instrument anbringbar ist. In jeder der möglichen Formen kann die Erfindung den
Bedarf nach mehreren getrennten Getriebeköpfen reduzieren oder beseitigen.
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Vorzugsweise
ist das Übergangsrad
Teil eines Planetengetriebesystems, wobei wenigstens ein Teil des
Planetengetriebesystems zwischen zwei Positionen bewegbar ist. Bei
der hier im Besonderen offenbarten bevorzugten Ausführungsform
schließt
das Planetengetriebesystem ein innenverzahntes Ringrad, welches
innerhalb des Tragkörpers
oder dem Gehäuse
befestigt ist, und eine Vielzahl von Planetenrädern ein, die selektiv mit
dem Ringrad in Ein griff gebracht werden können, aber auch damit außer Eingriff
gebracht werden können,
um entweder eine Übersetzung
ins Schnelle oder eine Übersetzung
ins Langsame bei dem Antriebs-/Abtriebs-Übersetzungsverhältnis des
Instruments zu erleichtern. Zum Beispiel können die Planetenräder durch
das Betätigungselement
zwischen drei Positionen bewegt werden, wobei eine erste Position
eine Übersetzung
ins Langsame oder Reduktion der Abtriebsdrehzahl relativ zu der
Antriebsdrehzahl erleichtert, eine zweite Position ein Verhältnis von
1 : 1 oder einen Direktantrieb zwischen der Antriebsdrehzahl und
der Abtriebsdrehzahl erleichtert und eine dritte Position eine Übersetzung
ins Schnelle oder Vervielfachung der Abtriebsdrehzahl relativ zu
der Antriebsdrehzahl erleichtert.
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Wie
oben erwähnt
kann der Tragkörper
ein Gehäuse
sein, das wenigstens die Räder
enthält,
die für
das Verstellgetriebe notwendig sind, und das auch einen elektrischen
Motor enthalten kann, der an das Antriebsrad gekoppelt ist.
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Das
Betätigungselement
kann ein manuell betätigbarer,
mit den Planetenrädern
verbundener Regler oder Schalter sein und zwecks axialer Bewegung
im Allgemeinen entlang einer Außenfläche des Gehäuses montiert
sein. Der elektrische Motor kann insbesondere ein drehzahlveränderlicher
Motor sein, so dass das Werkzeug in einem gewählten Drehzahlbereich gedreht
werden kann, der durch den Drehzahlbereich des Motors und das gewählte Übersetzungsverhältnis bestimmt
wird, welches durch die Position des manuellen Betätigungselements
bestimmt wird. Ein positionsanzeigendes Gerät, wie zum Beispiel ein elektrischer
Dreiwegschalter, kann mit dem Betätigungselement gekoppelt und
elektrisch mit einem Regler verbunden werden, um die Position des
Betätigungselements
anzuzeigen. Der Regler kann dann arbeiten, um die richtige Drehzahl des
Werkzeugs anhand der Drehzahl des Motors multipliziert mit dem gewählten Übersetzungsverhältnis des
Getriebekopfes zu berechnen und anzuzeigen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann das Antriebsrad mit einem flexiblen Antriebselement, das sich
aus dem Gehäuse
erstreckt und mit einem elektrischen Motor verbunden ist, funktionsfähig verbunden
werden. Diese Alternative kann zum Beispiel die Verwendung eines
größeren, drehmomentstarken
elektrischen Motors anstelle eines Motors, der in das handgehaltene
Gehäuse
eingebaut oder damit verbunden ist, erleichtern. Solch größere Motoren können in
gewissen Anwendungen wünschenswert sein,
die ein höheres
Drehmoment erfordern, besonders wenn höhere Übersetzungsverhältnisse
ins Schnelle verwendet werden, die zu entsprechenden Reduzierungen
des Abtriebsmoments führen.
In diesen Fällen
kann der drehmomentstarke Motor noch ausreichend Abtriebsmoment
in dem Werkzeug trotz der Drehmomentreduzierung aufgrund des Drehzahlvervielfachungseffekts
des Getriebes liefern.
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Diese
und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden bei Durchsicht
der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung
mit den Zeichnungen für diejenigen
mit gewöhnlichen
Fähigkeiten
in dem Fachgebiet leichter offensichtlich.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise fragmentierte, perspektivische Ansicht eines medizinisches
oder dentalmedizinisches Instruments, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung konstruiert ist.
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1A ist
eine teilweise fragmentierte, perspektivische Ansicht ähnlich 1,
die aber eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine allgemeine Querschnittansicht in Richtung der Linie 2-2 von 1 und
zeigt das Getriebesystem in einem ersten Übersetzungsmodus ins Langsame
oder Drehzahlreduktionsmodus.
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2A ist
eine Ansicht ähnlich 2,
zeigt aber das Getriebesystem in einem zweiten Modus, der ein Verhältnis von
1 : 1 der Antriebsdrehzahl zur Abtriebsdrehzahl darstellt.
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2B ist
eine Ansicht ähnlich 2 und 2A,
zeigt aber das Getriebesystem in einem dritten Übersetzungsmodus ins Schnelle
oder Drehzahlerhöhungsmodus;
und
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3 ist
ein allgemeiner Querschnitt entlang der Linie 3-3 von 2,
beseitigt aber das Gehäuse und
Betätigungselement
zwecks Klarheit.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Obwohl
die vorliegende Erfindung viele Formen annehmen kann, wird eine
bevorzugte Ausführungsform
eines handgehaltenen medizinischen oder dentalmedizinischen Instruments 10 in 1 gezeigt.
Instrument 10 schließt
im Allgemeinen ein Gehäuse 12 ein,
welches einen elektrischen Motor 14 darin enthalten kann
und elektrischen Strom von einer Anschlussschnur 15 erhält. Anschlussschnur 15 kann
mit einem Motorregler verbunden sein, wie unten erläutert werden
wird. Motor 14 schließt
eine Abtriebswelle 16 ein, die mit einem Antriebsrad 18 eines Getriebesystems 20 verbunden
ist, welches erfindungsgemäß konstruiert
ist. Motor 14 kann ein herkömmlicher drehzahlveränderlicher
Wechselstrom- oder Gleichstrommotor sein, der etwas Variationsbreite
in der Drehzahl der Abtriebswelle 16 bereitstellt. Wie
hier erörtert
werden wird, stellt das Getriebesystem 20 praktischerweise
weitere Drehzahländerungen
für Instrument 10 bereit.
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Wie
weiter in 1 und 2 gezeigt, schließt das Getriebesystem 20 ein
Abtriebsrad 22 ein, das mit einer Abtriebswelle 23 verbunden
ist, die funktionsfähig
angeschlossen werden kann, um einen Werkzeughalter 24 zu
drehen, der ein Werkzeug 25, wie zum Beispiel eine zahnmedizinische
Feile, einspannt. Ein innenverzahnter Träger 26 ist im Allgemeinen
zwischen Antriebsrad 18 und Abtriebsrad 22 eingebunden.
Im Besonderen schließt
Träger 26 ein
erstes innen keilverzahntes oder verzahntes Element 28 und
ein zweites innen keilverzahntes oder verzahntes Element 30 ein,
die adaptiert sind, um Antriebsrad 18 bzw. Abtriebsrad 22 aufzunehmen.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist eine Vielzahl von Planetenrädern 32, 34, 36 zur
Rotation in Bezug auf Träger 26 verbunden.
Planetenräder 32, 34, 36 drehen
sich ebenfalls mit Träger 26,
wie unten ausführlicher
erklärt
werden wird. Ein Betätigungselement 38,
das die Form eines Fingerschalters haben kann, ist mit Träger 26 verbunden,
wie am besten in 2 gezeigt. Betätigungselement 38 schleißt ein Paar
Arme 40 bzw. 42 ein, die mit den verzahnten Trägerelementen 28, 30 in
Eingriff sind.
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Wie
weiter in 2 gezeigt, erstrecken sich die
Arme 40, 42 vorzugsweise durch einen Schlitz 44 im
Gehäuse 12 zwecks
Gleitbewegung parallel zur Achse 45 von Instrument 10.
Zum Beispiel können die
Arme 40, 42 auf gegenüberliegenden Seiten von umlaufenden
Flanschabschnitten 28a, 30a der verzahnten Trägerelemente 28, 30 aufgenommen
werden. Auf diese Weise können
die verzahnten Trägerelemente 28, 30 vom
Betätigungselement 38 in
axiale, gegenüberliegende
Richtungen bewegt werden. Wie weiter am besten in 2 und 3 gezeigt, können Stifte 46 verwendet
werden, um die Planetenräder 32, 34, 36 an
den Trägerflanschabschnitten 28a, 30a zur
Rotation in Bezug darauf zu befestigen. Zusätzlich sind ein Paar innenverzahnter
Ringräder 48, 50 starr
auf eine feste Weise im Gehäuse 12 befestigt.
Ringräder 48, 50 sind
adaptiert, um selektiv in kämmender
Relation mit den Planetenrädern 32, 34, 36 in
Eingriff gebracht zu werden. Vorzugsweise schließen Ringräder 48, 50 jeweils
axiale Schlitze 48a, 50a, wie in 2–2B und 3 gezeigt, ein,
um eine axiale Bewegung der Arme 40, 42 dort hindurch
zu ermöglichen,
während
Drehzahlbereichadaptionen vorgenommen werden. Wie ebenfalls in 2–2B gezeigt,
können
geeignete Lager oder Lagerzapfen 52, 54 verwendet
werden, um Wellen 16 und 23 am Gehäuse 12 anzubringen.
Ebenfalls kann ein positionsanzeigendes Gerät, wie zum Beispiel ein herkömmlicher
elektrischer Dreiwegschalter 56 verwendet werden, um die
Position des Betätigungselements 38 anzuzeigen,
und folglich einem Regler 58 anzuzeigen, welcher Drehzahlbereich
von einem Anwender gewählt
worden ist. Wie verstanden werden wird, kann der Regler dann die
einfache Berechnung des Multiplizierens der Motorabtriebsdrehzahl
mit dem gewählten Übersetzungsverhältnis vornehmen, um
die Drehzahl von Werkzeug 25 genau zu berechnen.
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Kurz
auf 1A Bezug nehmend, wird eine alternative Ausführungsform
eines medizinisches Instruments 10', welches erfindungsgemäß konstruiert ist,
gezeigt, und verwendet einen im Wesentlichen fern angeschlossenen
elektrischen Motor 14'.
Motor 14' ist
durch eine biegsame Antriebswelle 60 an Welle 16' angeschlossen,
welche an ein Antriebsrad 18' angeschlossen
werden kann, welches Teil des gleichen Typs Getriebesystem 20' ist, wie oben
in Bezug auf die verbleibenden Figuren beschrieben. Es wird geschätzt werden,
dass gleiche Ziffern in 1A mit Strichen
(') gleiche Strukturen
bei der ersten Ausführungsform
darstellen und eine zusätzliche
Beschreibung davon nicht erforderlich ist. Einer der Hauptzwecke
der in 1A gezeigten Ausführungsform
ist mehr Vielseitigkeit bei der Wahl von Motor 14' zu bieten.
Zum Beispiel kann ein größerer Motor,
der ein höheres
Drehmoment als Motor 14 aufbieten kann, für den fern
befindlichen Motor 14' gewählt werden.
Dies würde
die Übertragung
eines höheren Drehmomentwertes
zum Werkzeug 25 in jenen Situationen ermöglichen,
die ein solches Drehmoment benötigen.
Ebenso macht die Ausführung
in 1A das handgehaltene Stück, wie im Allgemeinen durch Gehäuse 12' definiert,
kleiner und leichter durch den Anwender zu bedienen. Es wird ferner
geschätzt
werden, dass ein erfindungsgemäß konstruiertes,
handgehaltenes Instrument Getriebesystem 20 ebenfalls ferner
anordnen und eine geeignete biegsame Antriebswelle (nicht gezeigt)
im Allgemeinen zwischen dem erfinderischen Getriebesystem oder Getriebe und
einer Abtriebswelle, wie zum Beispiel Welle 23, anbringen
kann. Dies würde
den handgehaltenen Teil des Instruments kleiner und leichter machen.
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Die
Bedienung des Instruments 10 wird nun unter Bezugnahme
auf die erste Ausführungsform beschrieben
mit der Voraussetzung, dass die Beschreibung gleichermaßen für die alternative
Ausführungsform
von 1A gilt und grundsätzlich allgemeiner für alle anderen
alternativen Ausführungsformen
der Erfindung. Insbesondere auf 2 Bezug nehmend
werden Betätigungselement 38 und
der angeschlossene Träger 26 und
Planetenräder 32, 34, 36 in
einer Position gezeigt, die eine Übersetzung ins Langsame oder
Reduktion der Drehzahl der Abtriebswelle 23 im Vergleich
zur Abtriebswelle 16 des Motors 14 erzeugt. Es
wird geschätzt
werden, dass die Drehzahl der Welle 23 die gleiche sein
wird wie die Drehzahl des Abtriebsrads 22, und die Drehzahl der
Welle 16 die gleiche sein wird wie die Drehzahl des Antriebsrads 18.
Es wird ferner geschätzt
werden, dass eine zusätzliche
Getriebeübersetzung
im Allgemeinen zwischen Werkzeug 25 und Abtriebswelle 23 und/oder
zwischen Motor 14 und Welle 16 eingebaut werden
kann, während
die Vorteile der hier beschriebenen Erfindung beibehalten werden.
Bei der in 2 gezeigten Position, während Antriebsrad 18 gedreht
wird, werden die Planetenräder 32, 34, 36 um
ihre jeweiligen Achsen und um die innenverzahnte Oberfläche von
Ringrad 48 gedreht, während ebenfalls
der angeschlossene Träger 26 gedreht wird.
Aufgrund der Interaktion der Planetenräder 32, 34, 36 mit
Antriebsrad 18 wird die Drehzahl von Träger 26 langsamer als
die Drehzahl von An triebsrad 18 sein. Ferner, während das
innenverzahnte Trägerelement 30 mit
Abtriebsrad 22 in dieser Position in Eingriff ist, dreht
Trägerelement 30 Abtriebsrad 22 mit der
reduzierten Drehzahl oder Untersetzungsdrehzahl.
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Bei
der in 2A gezeigten Position ist das Betätigungselement 38 in
eine Zwischenposition bewegt worden, die im Allgemeinen zwischen
Antriebsrad 18 und Abtriebsrad 22 angeordnet ist.
In dieser Position sind Planetenräder 32, 34, 36 ebenfalls
in einer Position zwischen Ringrädern 48, 50 angeordnet, um
damit außer
Eingriff gebracht zu werden. Wie weiter in 2A gezeigt,
ist Antriebsrad 18 in kämmenden
Eingriff mit dem innenverzahnten Trägerelement 28, während Abtriebsrad 22 in
kämmenden
Eingriff mit dem innenverzahnten Trägerelement 30 ist. Deshalb
wird in dieser Position durch Träger 26 die Rotation
von Antriebsrad 18 direkt zum Abtriebsrad 22 so übertragen,
dass sich Antriebsrad 18 und Abtriebsrad 22 mit
der gleichen Drehzahl drehen. Auf diese Weise gibt es ein Verhältnis von
1 : 1 zwischen der Abtriebsdrehzahl von Motor 14 und der
Drehzahl von Werkzeug 25.
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In 2B ist
Betätigungselement 38 zu
einer anderen Position bewegt worden, bei der die Planetenräder 32, 34, 36 in
kämmenden
Eingriff mit sowohl dem innenverzahnten Ringrad. 50 als
auch Abtriebsrad 22 angeordnet sind. Ferner ist Antriebsrad 18 immer
noch in kämmenden
Eingriff mit dem innenverzahnten Trägerelement 28. Somit
gibt es bei der in 2B gezeigten Position eine Übersetzung
ins Schnelle oder Vervielfachung der Drehzahl der Welle 23 mit
Bezug auf Welle 16 des Motors 14. Der Grund dafür ist, dass
die Planetenräder 32, 34, 36 von
dem Antriebsrad 18 durch Träger 26 gedreht werden.
Bei jeder Drehung des Antriebsrads 18 drehen die Planetenräder 32, 34, 36 das
Abtriebsrad 22 mehrfach oder, in anderen Worten, drehen
Abtriebsrad 22 mit einer schnelleren Drehzahl als Antriebsrad 18.
Auf diese Weise wird abhängig
von den gewählten Übersetzungsverhältnissen
die Drehzahl der Welle 23 und folglich des Werkzeugs 25 um
einen bestimmten Wert im Vergleich zu der Abtriebsdrehzahl des Motors 14 erhöht oder
vervielfacht.
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Es
wird verstanden werden, dass die erhöhten oder reduzierten Übersetzungsverhältnisse
gemäß den Bedürfnissen
des Anwenders gewählt
werden können.
Als nur ein Beispiel bei der in 2 gezeigten
Position kann die gewählte
Getriebeübersetzung
eine Reduktion von 10 : 1 der Drehzahl des Werkzeugs 25 im
Vergleich zu der Abtriebsdrehzahl des Motors 14 liefern. Ähnlich kann
die für 2B gewählte Getriebeübersetzung
eine Erhöhung
oder Vervielfachung von 1 : 10 der Drehzahl des Werkzeugs 25 im
Vergleich zu der Abtriebsdrehzahl des Motors 14 liefern.
Insbesondere können
Antriebsrad 18 und Abtriebsrad 22 einen Teilungsdurchmesser von
.100 bei zehn Zähnen
haben, Planetenräder 32, 34, 36 können einen
Teilungsdurchmesser von .400 bei vierzig Zähnen haben und Ringräder 48, 50 können einen
Teilungsdurchmesser von .900 bei neunzig Zähnen haben. Einen Standardmotorantrieb mit
einer variablen Motordrehzahl von 1.000–20.000 Umdrehungen pro Minute
annehmend, würden
diese Radgrößen Abtriebsdrehzahlbereiche
von 100–2.000 Umdrehungen
pro Minute in einem niedrigen Bereich, 1.000–20.000 Umdrehungen pro Minute
bei einem 1 : 1 oder Direktantriebs-Übersetzungsverhältnis und
10.000–200.000
Umdrehungen pro Minute in einem höheren Bereich bereitstellen.
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Der
schematisch in 2, 2A und 2B gezeigte
elektrische Dreiwegschalter kann verwendet werden, um ein Signal
bezeichnend für die
bestimmte Position des Betätigungselements 38 an
Regler 58 zu senden. Das bestimmte Signal verwendend kann
Regler 58 die Motorabtriebsdrehzahl um einen von dem Übersetzungsverhältnis bestimmten
Faktor multiplizieren, um die Drehzahl des Werkzeugs 25 zu
erhalten und dem Anwender anzuzeigen. Zum Beispiel wird in dem oben
gegebenen Beispiel, wenn Betätigungselement 38 in
der in 2 gezeigten Position ist, ein Signal an Regler 58 geliefert,
das anzeigt, dass der Regler die Motorabtriebsdrehzahl vervielfachen
soll, die um 1/10 variierbar sein kann, um die Werkzeugenddrehzahl
richtig anzuzeigen. Bei 2A würde ein
Multiplikationsfaktor 1 von Gerät 56 veranlasst werden,
und wenn Betätigungselement 38 in
der in 2B gezeigten Position ist, würde ein
Multiplikationsfaktor 10 von Gerät 56 im Regler 58 veranlasst
werden. Wird eine andere Getriebeübersetzung verwendet, zum Beispiel
zwischen Motor 14 und Getriebesystem 20 und/oder
zwischen Werkzeug 25 und Getriebesystem 20, könnte Regler 58 natürlich leicht
konzipiert oder programmiert werden, um eine solche Getriebeübersetzung
zu berücksichtigen,
um die richtige Werkzeugdrehzahl zu berechnen.
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Während die
vorliegende Erfindung durch eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
veranschaulicht worden ist und während
diese Ausführungsformen
in einigen Einzelheiten beschrieben worden sind, ist es nicht die
Absicht des Anmelders den Umfang der beigefügten Ansprüche auf solche Einzelheiten
zu beschränken
oder auf irgendeine Weise zu begrenzen. Zusätzliche Vorteile und Änderungen
werden Fachleuten leicht einfallen. Beispielsweise können viele
Arten von Getriebesystemen oder Getrieben zur Ausführung der
Erfindung verwendet werden. Ebenso können Wellen, die hier als starre
Wellen gezeigt werden, durch biegsame Wellen oder Antriebswellen
gemäß den Bedürfnissen des
Anwenders ersetzt werden. Zusätzlich
sollte verstanden werden, dass sich der Begriff medizinisches Instrument,
obwohl die Begriffe medizinisches Instrument und dentalmedizinisches
Instrument hier verwendet worden sind, im Allgemeinen auf ein Instrument
bezieht, welches in medizinischen Bereichen, wie zum Beispiel chirurgische,
dentalmedizinische oder kieferorthopädische Bereiche verwendet wird. Die
Erfindung in ihren weiteren Aspekten ist daher nicht auf die spezifischen
Einzelheiten, die repräsentative
Vorrichtung und das repräsentative
Verfahren wie gezeigt und beschrieben beschränkt. Dies ist eine Beschreibung
der vor liegenden Erfindung zusammen mit den bevorzugten Methoden
zur Ausübung
der vorliegenden Erfindung wie gegenwärtig bekannt gewesen. Die Erfindung
selbst soll jedoch nur durch die beigefügten Ansprüche definiert werden.