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Die Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches oder dentalmedizinisches Behandlungsin- strument nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 3.
In der medizinischen oder dentalmedizinischen Technik kann eine Behandlung des menschli- chen oder tierischen Körpers oder künstlichen Teilen davon (Prothesen) mit einem Werkzeug eines Behandlungsinstrumentes auf verschiedene Weise erfolgen. In vielen Fällen ist lediglich eine Be- handlung des Körpers erforderlich, ohne seine Form zu verändern. Hierbei kann es sich z B. um eine Oberflächenbehandlung im Sinne einer Massage handeln. Eine andere Art der Behandlung besteht darin, die Form des Körpers zu verändern, wie es z. B. bei einer spanabhebenden Bearbei- tung der Fall ist. Bei gattungsgemässen, entsprechend ausgebildeten Behandlungsinstrumenten wird das Werkzeug durch einen Schwingantrieb in Schwingungen versetzt, deren Frequenz insbe- sondere im Schall- oder Ultraschallbereich liegt.
Das Arbeitsgeräusch ist insbesondere dann be- trächtlich gross und störend, wenn der Schwingantrieb ein pneumatischer Schwingungserreger ist.
In der DE 197 51 682 A1 ist ein solches Behandlungsinstrument mit einem pneumatischen Schwingantrieb für ein spanabhebendes Werkzeug beschrieben, das zur Ausarbeitung von Kavitä- ten eingerichtet ist. Zwecks Geräuschminderung ist der Schwingungserreger von einer Hülse aus Stahl umgeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Behandlungsinstrument der eingangs angege- benen Art so auszugestalten, dass eine kleine Bauweise erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in zugehörigen Unteransprüchen beschrieben.
Bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung nach Anspruch 1 besteht der Schwingstab aus ei- nem Basisteil und einem damit verbundenen zusätzlichen Anbauteil, das am Basisteil befestigt ist und vorzugsweise eine grössere Dichte aufweist als das Basisteil. Es wird ein Schwingstab vorge- schlagen, der bezogen auf seine Baugrösse bzw. seines Volumens eine grosse Masse aufweist, wodurch sich angestrebte Schwingbreiten bzw. Amplituden einer solchen Grösse erreichen lassen, die sich mit einem Schwingstab bekannter Bauweise nicht erreichen lassen. Aufgrund der Ausbil- dung des Schwingstabs mit zwei aneinander befestigten Teilen ist es möglich, eine Masse be- stimmter Grösse bei der Herstellung des Schwingstabs dadurch zu verwirklichen, dass die axiale Position der Teilungsfuge so gewählt wird, dass die Summe der Teilmassen an die Erfordernisse des Schwingsystems angepasst ist.
Diese Position bzw. Masse lässt sich z. B. durch Versuche ver- mitteln, wobei eine gleiche oder nicht vergrösserte Baugrösse realisiert werden kann. Dabei zeichnet sich der Schwingstab durch eine kostengünstige und einfach herstellbare Bauweise aus. Die kostengünstige Bauweise ergibt sich daraus, dass ein Material, dessen Dichte grösser ist als ein üblicher Werkstoff, nämlich Stahl bzw. nichtrostender Stahl, oder eine Kupfer/Beryllium-Legierung (CuBe) teuer ist. Würde man den Schwingstab insgesamt aus einem solchen dichten und teuren Material fertigen, wären nicht nur hohe Herstellungskosten vorgegeben, sondern es würde sich auch eine schwierige und aufwendige Herstellung ergeben, weil ein Material grösserer Dichte durch spanabhebende Bearbeitung schwieriger und aufwendiger zu bearbeiten ist.
Ausserdem wären Variationen der Masse bei gleichbleibender oder nicht vergrösserter Baugrösse nicht möglich.
Bei einem medizinischen oder dentalmedizinischen Behandlungsinstrument der vorliegenden Art umfasst das vorhandene Antriebssystem für das Werkzeug ein Schwingsystem, bei dem es einer Abstimmung der Masse an gewünschte Funktionen des Werkzeugs bedarf, um Schwingun- gen mit Amplituden gewünschter Grösse und/oder eine bestimmte Arbeitsleistung zu erreichen. Es kann z. B. für ein Behandlungsinstrument für eine bestimmte Behandlungsart eine bestimmte, z. B. eine grosse oder kleine, Amplitudengrösse, gewünscht sein.
Insbesondere dann, wenn das Behand- lungsinstrument mit mehreren unterschiedlichen Werkzeugen bestückbar ist, kann es ausserdem bei konstanten oder auch veränderlichen Antriebsleistungen zu Störungen im Schwenksystem kommen
Der Erfindung liegt deshalb auch die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches oder dentalmedizi- nisches Behandlungsinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 3 so auszugestalten, dass es sich für unterschiedliche Anforderungen, z. B. für Werkzeuge und/oder unterschiedliche Ampli- tuden und/oder für unterschiedliche Leistungen eignet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in zugehörigen Unteransprüchen beschrieben.
Beim erfindungsgemässen Behandlungsinstrument nach Anspruch 3 sind mehrere Schwingstä-
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be unterschiedlicher Masse vorgesehen, die bei der Werkstattmontage oder durch den Benutzer wahlweise einbaubar oder austauschbar sind. Hierdurch ist das Behandlungsinstrument anpassbar, z. B. an wahlweise austauschbare Werkzeuge unterschiedlicher Masse bzw. Massenwirkung oder an bestimmte Grössen gewünschter Amplituden oder Leistungen. Da bei ungünstigen Schwin- gungsverhältnissen das Schwingungssystem gestört ist und deshalb auch die Leistung nicht voll ausgenutzt werden kann, führt die erfindungsgemässe Ausgestaltung auch dazu, die Leistungsaus- nutzung zu verbessern, was sich durch den Austausch bzw. den Einbau eines bestimmten der vorhandenen Schwingstäbe erreichen lässt.
Der Einbau kann bei der Werkstattmontage des Be- handlungsinstrumentes erfolgen, wenn das Behandlungsinstrument für einen bestimmten Einsatz- fall eingerichtet sein soll. Diese Angaben können vom Benutzer vorher gemacht werden, so dass sie bei der Werkstattmontage berücksichtigt werden können. Wenn die Schwingstäbe durch den Benutzer einbaubar bzw. austauschbar sind, kann der Benutzer das Behandlungsinstrument an den oder die gewünschten Einsatzfälle anpassen. Hierbei bedarf es jedoch einer Konstruktion der Lagerung für die Schwingstäbe, die es ermöglicht, einen bestimmten Schwingstab mit geringem Aufwand einzubauen bzw. auszutauschen.
Die erfindungsgemässe Ausgestaltung eignet sich auch gut für ein Behandlungsinstrument mit einer Einstellvorrichtung für die Leistung. Durch den wahlweisen Einbau eines Schwingstabes be- stimmter Masse lässt sich das Schwingsystem an eine bestimmte Leistungseinstellung anpassen oder die Leistungsgrösse lässt sich im Sinne einer Verlagerung vergrössern oder verkleinern.
In den Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die zu einfachen und kostengünstigen Bau- weisen führen und eine einfache, sichere und mit geringem Aufwand durchführbare Befestigung des bzw. der Bauteile an dem wenigstens einen Basisteil des Schwingstabes gewährleisten.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Schwingstab mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder auch eines der Unteransprüche. Bezüglich der durch den Schwingstab erreichbaren Vorteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Vorteilsbeschreibung ver- wiesen.
Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von vor- teilhaften Ausgestaltungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein erfindungsgemässes Behandlungsinstrument im axialen Schnitt ;
Fig. 2 das Behandlungsinstrument in der Stirnansicht von links;
Fig. 3 das Behandlungsinstrument in der Draufsicht;
Fig. 4 ein hülsenförmiges Lagerteil aus elastisch komprimierbarem Material des Behandlungs- instruments in der Seitenansicht;
Fig. 5 den vorderen Endbereich des Behandlungsinstruments mit einem Schwingungsdia- gramm ;
Fig. 6 einen Schwingstab des Behandlungsinstruments im axialen Schnitt und in vergrösserter
Darstellung ;
Fig. 7 den Schwingstab in abgewandelter Ausgestaltung;
Fig. 8 den vorderen Endbereich eines erfindungsgemässen Behandlungsinstruments in abge- wandelter Ausgestaltung;
Fig. 9 den vorderen Endbereich eines erfindungsgemässen Behandlungsinstruments in weiter abgewandelter Ausgestaltung;
Fig. 10 den vorderen Endbereich eines erfindungsgemässen Behandlungsinstruments in weiter abgewandelter Ausgestaltung,
Fig. 11 den vorderen Endbereich eines erfindungsgemässen Behandlungsinstruments in weiter abgewandelter Ausgestaltung.
Das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Behandlungsinstrument umfasst ein stabförmiges, sich vorzugsweise gerade erstreckendes Handstück 2 und ein Werkzeug 3, das durch eine lösbare Werkzeugkupplung 4 mit dem vorderen Endbereich des Handstücks 2 verbunden ist und vom Handstück 2 nach vorne absteht. Das hintere Ende des Handstücks 2 ist durch eine lösbare Hand- stückkupplung 5 mit einem Anschlussteil 6 einer flexiblen Versorgungsleitung 7 lösbar verbunden, die sich von einem nicht dargestellten Steuergerät erstreckt, und in der sich sogenannte Medienlei- tungen zum Handstück 2 erstrecken, die die Handstückkupplung 5 durchsetzen. Hierbei kann es sich z. B. um wenigstens eine elektrische Leitung, eine Lichtleitung, eine Wasserleitung, eine Luft- leitung oder eine Wasser/Luft-Sprayleitung handeln.
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Die Handstückkupplung 5 ist vorzugsweise eine Schnellschlusskupplung, insbesondere in Form einer Steckkupplung oder Steck/Drehkupplung mit einem im Querschnitt runden, stufenförmig aus- gebildeten Kupplungszapfen 8 und einer diesen aufnehmenden Kupplungsausnehmung 9. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Kupplungszapfen 8 vom Anschlussteil 6 nach vorne, und die Kupplungsausnehmung 9 ist koaxial im hinteren Endbereich des Handstücks 2 angeordnet, wobei sie nach hinten ausmündet.
Die Hauptteile des Handstücks 2 sind eine einen Mantelkörper des Handstücks 2 bildende Griffhülse 11etwa runder Querschnittsform, deren Querschnittsgrösse sich nach vorne etwas ver- jüngt, wobei der vordere Endbereich aussen nach vorne konusförmig divergieren kann. Hierdurch ist eine Querschnittserweiterung 12 geschaffen, die die Griffestigkeit des Handstücks 2 verbessert und ein Abrutschen der das Handstück 2 haltenden Bedienungshand verhindert bzw. erschwert.
Im hinteren Bereich der Steckkupplung bzw. Steck-Drehkupplung ist eine beim Kuppeln und beim Entkuppeln manuell überdrückbare Verrastungsvorrichtung 10 mit einem radial elastisch nachgiebig angeordneten Rastelement zum manuell überdrückbaren Verrasten des Kupplungszap- fens 8 in der Kupplungsstellung vorgesehen.
Die Kupplungsausnehmung 9 ist im hinteren Endbereich der Griffhülse 11angeordnet, wobei die Verrastungsvorrichtung 10 zwischen der Griffhülse 11und dem Kupplungszapfen 8 wirksam ist
In der Griffhülse 11ist ein vorzugsweise koaxial angeordneter Schwingstab 13 so radial oder auch axial gegen eine elastische Rückstellkraft bewegbar und somit elastisch nachgiebig gelagert, dass er radiale und vorzugsweise auch axiale und räumliche Schwingungen bzw. Vibarationen mit einer Frequenz insbesondere im Schall- oder Ultraschallbereich ausführen kann.
Zu dieser Lage- rung ist im vorderen Endbereich bzw. in der vorderen Hälfte der Griffhülse 11 eine Lagerhülse 14 aus elastisch komprimierbarem Material in der Griffhülse 11eingesetzt und axial fixiert, an deren Innenmantelfläche wenigstens ein Lagerring ausgebildet ist, der den Schwingstab 13 eng um- schliesst und dadurch lagert, wobei aufgrund der Elastizität der aus z. B. Gummi oder Kunststoff, insbesondere Silikon, bestehenden Lagerhülse 14 der Schwingstab 13 radiale und vorzugsweise auch axiale bzw. räumliche Schwingungen ausführen kann. Insbesondere dann, wenn die Hülse 14 sich nur im Bereich eines noch zu beschreibenden, vorzugsweise im mittleren Bereich des Schwingstabes 13 angeordneten Schwingungserregers angeordnet ist, kann die Hülse 14 aus schallabsorbierendem oder schallweichem Material bestehen.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung weist die Lagerhülse 14 zwei Lagerringe 15a, 15b auf, ins- besondere in Form von nach innen abstehenden gerundeten Wülsten, in denen der Schwingstab 13 direkt oder mittels eines Anbauteils gelagert ist, und die somit Radiallager R1, R2 bilden.
Zur axialen Positionierung der Lagerhülse 14 in der Griffhülse 11 können Schulterflächen an der Innenmantelfläche der Griffhülse 11 dienen, an denen Gegenschulterflächen an der Aussen- mantelfläche der Lagerhülse 14 anliegen. Bei der vorliegenden Ausgestaltung weist die Lagerhülse 14 an ihrer Aussenmantelfläche einen oder zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisende, radiale Vorsprünge 16a, 16b auf, die vorzugsweise jeweils durch einen gerundeten Ringwulst gebildet sind und die in der Montagestellung in vorzugsweise durch Ringnuten gebildete Rastaus- nehmungen 17a, 17b in der Innenmantelfläche der Griffhülse 11 eingefedert und somit elastisch eingerastet sind.
Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Griffhülse 11in ihrer Querschnitts- grösse nach vorne konvergiert, findet die Lagerhülse aufgrund dieser Konvergenz in Richtung nach vorne eine Bewegungsbegrenzung im Sinne eines Anschlags, so dass lediglich eine eine Bewe- gung nach hinten begrenzende Schulterfläche erforderlich ist. Anstelle der nach vorne konvergie- renden Konizität 14a kann auch eine etwa zylindrische Form mit einer Aussenschulterfläche vorge- sehen sein. Die vorhandenen radialen Vorsprünge 16a, 16b bzw.
Ringwülste erfüllen die jeweilige axiale Positionierung der Lagerhülse 14 sehr gut, wobei die Lagerhülse 14 von hinten in die Griff- hülse 11 einschiebbar ist, wobei die radialen Vorsprünge 16a, 16b radial einfedern und in der Mon- tageendposition selbsttätig in die Rastausnehmungen 17a, 17b elastisch einrasten, wodurch die axiale Positionierung der Lagerhülse 14 gewährleistet ist. Die Länge der Lagerhülse 14 ist durch die Positionszahl L verdeutlicht
Zur axialen Positionierung des Schwingstabes 13 sind wenigstens eine Bewegung nach vorne oder auch nach hinten (nicht dargestellt) des Schwingstabes 13 verhindernde Schulterflächen und Gegenschulterflächen an der Lagerhülse 14 und am Schwingstab 13 oder Anbauteilen derselben vorgesehen.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung bildet der wenigstens eine, hier der vordere radia-
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le Lagerring 15a rückseitig eine Schulterfläche 18, an der der Schwingstab 13 mittelbar mit einer Gegenschulterfläche 19 an einem Anbauteil des Schwingstabes 13 anliegt, das weiter unten noch beschrieben wird.
Zur rückseitigen Positionierung kann die Lagerhülse 14 und/oder der Schwingstab 13 durch ein rückseitig von ihr bzw. ihm angeordnetes und in seiner Gesamtheit mit 21 bezeichnetes Einsatzteil begrenzt sein, das vorzugsweise ebenfalls radial oder auch axial elastisch nachgiebig in der Griff- hülse 11gelagert ist und sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel bis zum hinteren Endbereich der Griffhülse 11bzw. des Handstücks 2 erstreckt und nach hinten durch eine in die Griffhülse 11 eingeschraubte Ringmutter 22 begrenzt ist. Zur radial elastisch nachgiebigen Lagerung des Ein- satzteils 21 in der Griffhülse 11können z. B. wenigstens ein Lagerring 23 aus elastisch nachgiebi- gem Material, wie Gummi oder Kunststoff, vorgesehen sein, der zwischen der Aussenmantelfläche des Einsatzteils 21 und der Innenmantelfläche der Griffhülse 11 angeordnet ist.
Der Schwingstab 13 ist ein hülsenförmiger Körper, mit dessen vorderem Endbereich das Werk- zeug 3 durch die Werkzeugkupplung 4 lösbar verbunden ist. Der Werkzeugkupplung 4 ist vor- zugsweise eine an sich bekannte Schraubverbindung mit einem Innengewinde und einem vor- zugsweise konischen Schraubanschlag 20 im vorderen Endbereich des Schwingstabes 13 und einem Gewindezapfen 3a am hinteren Ende eines sich axial erstreckenden Werkzeugschaftes 3b, der im Bereich einer Verdickung ein Werkzeugangriffselement 3c aufweist, z. B. eine Schlüsselflä- che, um mit einem von vorne einführbaren Spezialschlüssel die Schraubverbindung festzuziehen oder zu lösen.
An den Werkzeugschaft 3b schliesst sich nach vorne ein sichelförmiger Werkzeugabschnitt 3d an, der zunächst zu einer Seite der Längsmittelachse 24 des Handstücks 2 sichelförmig ausgebo- gen ist und auf der anderen Seite der Längsmittelachse 24 in Form einer sich gerade erstrecken- den, abgeflachten oder gerundeten Werkzeugspitze 3e endet, die sich insbesondere für eine Zahn- steinentfernung eignet.
Der Schwingstab 13 weist einen sich gerade erstreckenden hülsenförmigen Körper auf, dessen Ringwand 25 im vorderen Bereich vorzugsweise dicker bemessen ist als im hinteren Bereich. Zur gegebenenfalls zusätzlichen axialen Positionierung des Schwingstabes 13 kann dieser in seinem hinteren Bereich seitlich abstehende Zapfen 26 runden Querschnitts aufweisen, die bei Wahrung eines Ringabstands in Ausnehmungen 27 im Einsatzteil 21 einfassen und darin durch die Zapfen 26 umgebende Ringe 28 aus elastisch komprimierbarem Material, z. b. Gummi oder Kunststoff, in der Längsrichtung und in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig positioniert sind. Dies ist dadurch gewährleistet, dass die Ringe 28 mit geringem Bewegungsspiel oder mit geringer elastischer Span- nung sowohl auf dem jeweils zugehörigen Zapfen 26 als auch in der zugehörigen Ausnehmung 27 sitzen.
Der zugehörige Schwingantrieb wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen pneu- matischen Schwingungserreger 31 gebildet, der im mittleren Bereich des Schwingstabes 13 ange- ordnet ist und in an sich bekannter Weise durch eine den Schwingstab 13 mit radialem Bewe- gungsspiel umgebende Schwinghülse 32 und in deren Bereich die Ringwand schräg durchsetzen- de Löcher 33 gebildet. Durch zu beiden Seiten er Schwinghülse 32 mit axialem Abstand davon an- geordnete Ringe 34, z. B. O-Ringe, die jeweils in einer Ringnut in der Aussenmantelfläche des Schwingstabes 13 sitzen, ist ein axialer Bewegungsbereich für die Schwinghülse 32 begrenzt.
Der Schwingsungerreger 31 ist mit radialem Abstand von einer Dämpfungshülse 35 umgeben, die axial und/oder radial am Schwingstab 13 oder am Einsatzteil 21 abgestützt sein kann. Bei der vorliegenden Ausgestaltung übergreift ein hinterer hohlzylindrischer Endabschnitt der Dämpfungs- hülse 35 einen vorderen Endabschnitt des Einsatzteils 21, wobei zwischen diesen Teilen in einer Ringnut ein Dichtungs- und/oder Stützring 37 angeordnet sein kann. Im weiteren kann die Dämp- fungshülse 35 mit einer Innenschulterfläche 36 am Einsatzteil 21 anliegen und dadurch nach hinten begrenzt sein. Die Dämpfungshülse 35 kann sich nach vorne bis zum Lagerring 15a erstrecken, wobei sie die Gegenschulterfläche 19 bilden kann. Im vorderen Endbereich ist die Dämpfungshülse 35 bezüglich ihres hinteren Querschnitts verjüngt.
Im hinteren Bereich kann die Dämpfungshülse 35 in der Lagerhülse 14 gelagert sein, vorzugsweise im Lagerring 15b.
Dem Schwingungserreger 31 ist eine Steuervorrichtung zum Verringern oder Vergrössern sei- ner Leistung zugeordnet. Hierdurch lässt sich seine Leistung bzw. die Intensität der Vibration und die Grösse der Amplituden wahlweise verringern oder vergrössern und somit einstellen. Dabei kann
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ein Leistungsregler 41 zum automatischen Regeln einer vorzugsweise konstanten Leistung und/ oder eine manuell einstellbare Steuervorrichtung 42 vorgesehen sein, mit der die Leistung oder der dem Schwingungserreger 31 zuführbare Antriebsdruck veränderlich und dabei in Stufen oder kontinuierlich verringerbar oder vergrösserbar ist.
Zur Aktivierung der Steuervorrichtung 42 ist eine Einstellvorrichtung 43, vorzugsweise im hinteren Endbereich des Handstücks 2 bzw. der Griffhülse 11vorgesehen Hierdurch kann die Leistung des Behandlungsinstruments 1 an die zu vernchtende Arbeit, z. B. Grob- und Feinarbeit oder Grob-, Mittel- und Feinarbeit oder an unterschiedliche Arten der Behandlung und/oder des zu behandelnden Materials und/oder an hinsichtlich Form und/oder Grösse und/oder grober und feiner oder grober, mittlerer und/oder feiner Wirksamkeit unterschiedli- cher vorhandener Werkzeuge 3 angepasst werden.
Die manuell betätigbare Einstellvorrichtung 43 weist ein Einstellglied 44 auf, das von aussen manuell zugänglich und axial oder in Umfangsrichtung verstellbar an der Griffhülse 11angeordnet ist und in Antriebsverbindung mit der Steuervorrichtung 42 steht und/oder die Steuervorrichtung bildet. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist das Einstellglied eine Einstellhülse, die die Griffhülse 11 im hinteren Bereich des Handstücks umgibt und vorzugsweise in emer Ringausnehmung 45 versenkt angeordnet ist. Die Steuervorrichtung 42 weist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Steuerventil 46 auf, zwecks Steuerung des am Schwingungserreger 31 wirksamen Luftdruckes p1.
Hierbei ist das Einstellglied 44 direkt, wenn es axial bewegbar ist, oder durch ein eine Drehbewe- gung des Einstellgliedes 44 in eine Axialbewegung umwandelndes Getriebe 47 mit einem Ventil- schieber 48 verbunden, der die Grösse einer Ventilöffnung 49 in Abhängigkeit von der Einstellung des Einstellgliedes 44 steuert. Die Ventilöffnung 49 befindet sich in einer Druckluft-Zuführungslei- tung 51, hier stromab der Handstückkupplung 5 im Bereich eines quer verlaufenden Winkelkanals.
Zur Verringerung der Schwingungsleistung wird der Ventilschieber 48 mit der Einstellvorrichtung 43 im Sinne einer Verkleinerung der Ventilöffnung 49 verschoben, so dass die Ventilöffnung 49 den am Schwingungserreger 31 anstehenden Druck p1 im Sinne einer verstellbaren Drossel verringert. Zur Vergrösserung der Leistung wird die Ventilöffnung 49 in umgekehrtem Sinne vergrössert, wodurch ein grösserer anstehender Druck p1 eingestellt wird. Die Rückbewegung des Einstellglieds 44 kann durch eine Rückholfeder 52 erfolgen, die eine auf den Ventilschieber 48 wirkende Schubstange 53 gegen eine Schräg- oder Kurvenfläche 54 vorspannt, die an einem in das Handstück 2 hineinra- genden Anbauteil des Einstellglieds 44 angeordnet ist.
Es ist vorteilhaft, zusätzlich oder anstelle der Steuervorrichtung 72 zur Einstellung des anste- henden Druckes p1 eine automatische Druck-Regelvorrichtung mit einem Druckregelventil 55 vor- zusehen, die bzw. das unabhängig vom vorhandenen Betriebsdruck p2 in der Zuführungsleitung 51 einen im wesentlichen konstanten wirksamen Druck p1 einstellt. Hierdurch werden auch bei be- trächtlichen Toleranzen oder Unterschieden des Betriebsdruckes p2 im wesentlichen gleiche Arbeitsbedingungen und eine etwa gleiche Leistung bzw. Intensität des Werkzeugs 3 erreicht, z. B. beim Anschluss des Behandlungsinstrumentes an Versorgungsleitungen 7 mit unterschiedlichen Betriebsdrücken p2, insbesondere von unterschiedlichen Herstellern.
Sowohl beim Vorhandensein eines Steuerventils 46 als auch eines Regelventils 55 ist der Ven- tilschieber 48 in der Zuführungsleitung, hier im axparallelen Zuführungsleitungsabschnitt 51 b, an- geordnet, vorzugsweise darin längs verschiebbar gelagert. Die Ventilöffnung 49 kann durch eine Stirnkante des Ventilschiebers 46 gesteuert werden.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine Steuervorrichtung oder eine manuelle Ein- stellvorrichtung 43 in Kombination mit einem Druckregelventil 55 vorgesehen. Der Ventilschieber 48 ist auf seiner einen Stirnseite vom wirksamen Druck p1 beaufschlagt und auf seiner anderen Stirnseite mittels einer Druckfeder entgegengesetzt in seine Offenstellung vorgespannt, bei der es sich um die Rückholfeder 52 handeln kann. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist der Ventilschie- ber 48 eine runde oder unrunde topfförmige Hülse mit einer Bodenwand 48a an seinem dem Schwingungserreger 31 abgewandten Ende. Die Ventilöffnung 49 ist in der radial innenliegenden Umfangswand 48b mit dem radialen Abschnitt der Zuführungsleitung 51b zusammenwirkend angeordnet. In der Offenstellung ist der Ventilschieber 48 durch die Feder gegen einen Anschlag 48c gespannt, hier gegen einen Rohrstutzen.
Vom Ventilschieber 48 erstreckt sich ein Federdorn 48d nach hinten, auf dem die Druckfeder 52 sitzt und gegen ein rückseitiges Widerlager, hier gegen die Schubstange 53, abgestützt ist.
Es ist vorteilhaft, den Schwingstab 13 so auszubilden, dass seine Masse verringerbar oder
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vergrösserbar ist, oder mehrere Schwingstäbe 13 unterschiedlicher Masse vorzusehen, so dass ein Schwingstab 13 mit der gewünschten Masse einstellbar oder einbaubar ist. Hierdurch lässt sich durch eine Veränderung der Masse des Schwingstabes 13 oder durch einen Austausch des Schwingstabes 13 eine gewünschte Erregerleistung und/oder ein günstiges Schwingverhalten des Schwingstabes 13 erreichen, wodurch die vorhandene Leistung besser ausnutzbar ist.
Mehrere Schwingstäbe 13 unterschiedlicher Masse können durch die Ausbildung von Schwing- stäben 13 gleicher oder ungleicher Abmessungen und/oder aus Werkstoffen unterschiedlicher spe- zifischer Dichte gebildet werden, wobei die Schwingstäbe 13 mit gleichen oder unterschiedlichen Querabmessungen und/oder Längsabmessungen ausgebildet sein können.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die unterschiedliche Masse durch ein Anbauteil 61 des Schwingstabes 13 erreicht, das vorzugsweise im hinteren Endbereich des Schwingstabes 13, insbesondere lösbar, fest, d. h. unbewegbar, anbaubar oder fest angebaut ist. Hierbei können unterschiedliche Massen dadurch erreicht werden, dass ein Schwingstab 13 ohne Anbauteil 61 und ein Schwingstab 13 mit Anbauteil 61 vorgesehen ist. Weitere Massenvariationen können dadurch erreicht werden, dass mehrere Anbauteile 61 unterschiedlicher Masse vorgesehen werden, die wahlweise mit dem Schwingstab 13 verbindbar sind. Hierbei kann es sich ebenfalls um Anbauteile 61 aus Materialien unterschiedlicher Dichte und/oder mit unterschiedlichen Querabmessungen und/oder Längsabmessungen handeln.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Anbauteil 61 vorgesehen, das mit einem ver- jüngten hohlzylindrischen Steckzapfen 61a an seinem vorderen Ende in den Hülsenkörper des Schwingstabes 13 von hinten lösbar oder unlösbar eingesteckt und gegen eine unbeabsichtigte Verschiebung positionierbar ist, z. B. durch radiale Klemmwirkung oder Presssitz. Das Anbauteil 61 überragt den Schwingstab 13 nach hinten mit seinem verdickten Hauptkörperteil 61 b, das in seiner Querschnittsform, vorzugsweise an die Querschnittsform und-grosse der Ringwand 25 angepasst ist. Das Anbauteil 61 besteht aus einem Material vorzugsweise grösserer, spezifischer Dichte als das Material des Schwingstabes 13. Der Schwingstab 13 besteht vorzugsweise aus z.B. korrosi- onsfestem legierten Stahl oder einer Kupfer/Beryllium-Legierung (CuBe). Das oder die Anbauteile 61 können z.
B. aus einem anderen Metall bzw. einer anderen Stahllegierung oder Hartmetall bestehen. Hartmetall ist ein Sinterwerkstoff, der vorwiegend aus Wolframkarbid als Hartstoff und Cobalt als Bindemittel besteht. Die nach ISO klassifizierte Hartmetall-Sorte K10 eignet sich für den vorliegenden Zweck sehr gut. Wie Fig. 7 zeigt, kann das Anbauteil 61 durch eine Hülse gebildet sein, die im vorbeschriebenen Sinne in der Wandung 25 sitzt. Dabei können die Schwingstäbe gemäss Fig. 6 und 7 einen Schwingstab 13 nach Fig. 6 nach hinten überragen oder die Wandung 25 kann nach hinten verlängert sein und mit der Hülse des Anbauteils 61 abschliessen. Beide Ausgestaltungen zeigen Beispiele für eine Massenvergrösserung ohne eine Breitenvergrösserung des Schwingstabs 13.
Zwei oder mehrere Schwingstäbe 13 unterschiedlicher Masse können durch wahlweisen Ein- bau einen Leistungsregler 41 oder eine Steuervorrichtung 42 ersetzen, da sie es durch gezielten Einbau bzw. Austausch ermöglichen, unterschiedliche Leistungen oder Schwingbreiten bzw. Ampli- tuden einzustellen Wenn zwei oder mehrere werkstattseitig oder benutzerseitig wahlweise einbau- bare Schwingstäbe 13 unterschiedlicher Masse zusätzlich zu einem Leistungsregler 41 oder einer Steuervorrichtung 42 vorhanden sind, lassen sich durch den Einbau oder Austausch die Einstel- lungen der Leistung oder die Schwingbreite im Sinne einer Vergrösserung (schwererer Schwingstab 13) oder eine Verringerung (leichterer Schwingstab 13) verlagern.
Die Griffhülse 11 und vorzugsweise auch die Lagerhülse 14 überragen das vordere Ende des Schwingstabes 13 bzw. die Werkzeugkupplung 4 axial um ein mit a bezeichnetes Mass, wobei sie den Werkzeugschaft 3b mit einem radialen Abstand umgeben und sich vorzugsweise bis zum hinteren Endbereich der sichelförmigen Krümmung erstrecken.
Die Innenform der Lagerhülse 14 ist an die Querschnittsform und -grösse des Schwingstabes 13 und der Dämpfungshülse 35 angepasst, wobei in den Bereichen neben den Lagerringen 15a, 15b ein Ringspalt zwischen der Lagerhülse 14 und dem Schwingstab 13 und der Dämpfungshülse 35 angeordnet sein kann. Hierdurch ist die Lagerhülse 14 in ihrem hinteren Bereich mit einer geringeren Wanddicke ausgebildet als in ihrem vorderen Bereich, in dem sie entsprechend der Querschnittsverringerung des vorderen Bereichs der Dämpfungshülse 35 und des Schwingstabes 13 verdickt ist.
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Im Funktionsbetrieb erzeugt der Schwingungserreger 31 und das Handstück 2 Arbeitsgeräu- sche, die als durch die Vibration der Schwinghülse 32 erzeugter Schall oder als Körperschall an die Umgebung abgegeben werden. Im Bereich des Schwingungserregers 31 wird das Arbeitsgeräusch zusätzlich zur Dämpfungswirkung der Dämpfungshülse 35 durch die Lagerhülse 14 gedämpft, die den Schwingungserreger 31 umgibt und vorzugsweise diesen nach hinten überragt. Die Dämp- fungswirkung wird durch den Ringspalt 65a, der sich wenigstens im Bereich des Schwingungserre- gers 31 zwischen der Lagerhülse 14 und der Dämpfungshülse 35 erstreckt, zusätzlich gedämpft.
Es ist auch vorteilhaft, im Axialbereich des Schwingungserregers 31 zwischen der Griffhülse 11 und der Lagerhülse 14 einen Ringspalt 65b vorzusehen, der eine zusätzliche Dämpfungswirkung ermöglicht. Dieser Ringspalt 65b kann durch eine Ringvertiefung in der Aussenmantelfläche der Lagerhülse 14 oder in der Innenmantelfläche der Griffhülse 11 gebildet sein. Er kann zwischen den radialen Vorsprüngen 16a bzw. Ausnehmungen 17a angeordnet sein. Die über die gesamte Länge L der Lagerhülse 14 wirksame Dämpfungswirkung wird durch deren elastisch komprimierbares Material verstärkt.
In dem Bereich a, in dem die Griffhülse 11 und/oder die Lagerhülse 14 den Schwingstab 13 bzw. den Werkzeugschaft 3b umgeben können, wird ebenfalls eine Schalldämpfung erzielt, wobei insbesondere der von der Werkzeugkupplung 4 und vom Werkzeugschaft 3b abgestrahlte Körper- schall gedämpft wird. Versuche haben gezeigt, dass sich durch die Verlängerung a eine Schall- dämpfung von bis etwa 15 dB erreichen lässt, und zwar bereits ohne eine Beschichtung der Innen- mantelfläche mit dem elastisch nachgiebigem Material. Das hintere Radiallager R1 ist vorzugswei- se zwischen den radialen Ringwülsten 16a, 16b bzw. im Bereich des Ringspaltes 65b angeordnet.
Im Funktionsbetrieb führen zum einen der Schwingstab 13 und zum anderen das Werkzeug 3 aufgrund der länglichen Bauweise quer gerichtete Schwingungen aus (Fig. 5), die sinuskurvenför- mig verlaufen, d. h. in einander folgenden Längsabschnitten L1, L2, L3 einander entgegengesetzt gerichtet sind. Zwischen den Längsabschnitten L1, L2, L3 ergeben sich Schwingungsknoten S1, S2, S3, in denen die Amplituden quasi Null sind. Zwischen den Schwingungsknoten S1, S2, S3 befinden sich mittig Amplitudenspitzen A1, A2. Der hintere Schwingungsknoten S1 befindet sich in einem Abstand L4 vom hinteren Ende des Schwingstabes 13, der etwa % seiner Länge L beträgt und vorzugsweise im Bereich des hinteren elastischen Radiallagers R1 angeordnet ist. Der bezüg- lich des Schwingstabs 13 vordere Schwingungsknoten S2 befindet sich vorzugsweise im Bereich des vorderen elastischen Radiallagers R2.
Der vordere Schwingungsknoten S3 befindet sich vorzugsweise im mittleren Bereich des bogenförmig geformten Werkzeugabschnitts 3c. Die Längs- position des hinteren Schwingungsknotens S1 lässt sich durch die Masse und dessen Schwer- punkts SP1 unter Berücksichtigung des Schwerpunktes SP2 des übrigen Körpers des Schwing- stabs 13 verändern und vorzugsweise so anpassen, dass der hintere Schwingungsknoten S1 sich im Bereich des hinteren elastischen Radiallagers R1 befindet.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 8 bis 10, bei denen gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheiden sich durch folgende Ausgestaltungsein- zelheiten.
Bei der Ausgestaltung nach Fig. 8 ist eine Griffhülse 11vorgesehen, die im Bereich der Werk- zeugkupplung 4 längs geteilt ist, so dass ein hinterer Griffhülsenteil 11a und ein vorderer, kappen- förmiger bzw. verlängerter Griffhülsenteil 11 b vorgesehen sind, die durch eine lösbare Kupplung 66 miteinander verbunden sind, wobei das vordere Griffhülsenteil 11 b den Werkzeugschaft 3b mit radialem Abstand umgibt und sich bis in den Übergangsbereich des sichelförmigen Werkzeugab- schnitt 3c erstreckt. Die lösbare Kupplung 66 ist gemäss Fig. 5 durch eine Schraubverbindung gebildet, wobei das hintere Griffhülsenteil 11a an seinem vorderen Ende ein Innengewinde auf- weist, in das das vordere Griffhülsenteil 11b mit einem Aussengewinde an seinem hinteren Ende eingeschraubt und gegen einen Anschlag 67 festgezogen ist.
Der Schwingstab 13 ist in seinem vorderen Endbereich in einem im vorderen Endbereich des hinteren Griffhülsenteils 11b eingesetz- ten Lagerring 68 aus elastisch komprimierbarem und vorzugsweise auch schallabsorbierendem Material, wie Gummi oder Kunststoff, z. B. Silikon, elastisch nachgiebig und zentriert lagert Der Lagerring 68 kann auch aus unelastischem Material, z.B. Stahl oder eine Stahllegierung bestehen, wenn darin ein innerer Lagerring 68a aus elastisch nachgiebigem Material, z. B. ein O-Ring, ange- ordnet ist, in dem der Schwingschaft elastisch nachgiebig gelagert ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 unterscheidet sich von dem nach Fig. 8 dadurch, dass der
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Griffhülsenteil 11b bezüglich seiner Aussenform und gegebenenfalls auch seiner Innenform nach vorne verjüngt und z. B. in den Lagerring 68 eingeschraubt ist. Die äussere, vorzugsweise kegel- förmige Verjüngung verbessert die visuelle Beobachtung im Funktionsbetrieb. Ausserdem wird die Beleuchtung der Behandlungsstelle durch eine noch zu beschreibende Beleuchtungsvorrichtung 71 verbessert. Der Lagerring 68 kann gegen eine Ausschubbewegung durch eine Stufenschulter 68b in der Lagerbohrung im hinteren Griffteilabschnitt 11b als Anschlag begrenzt sein.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist die Kupplung 66 durch eine Steckverbindung oder einen Bajonettverschluss gebildet, wobei der vordere Griffteilabschnitt 11b das vordere Ende des hinteren Griffteilabschnitts 11a vorzugsweise übergreift. Das vordere Griffhülsenteil 11bkann aus festem oder elastisch verformbarem bzw. komprimierbarem oder Schallwellen absorbierendem bzw. schallweichem Material bestehen, z. B. aus korrosionsfestem Metall, legiertem Stahl, Gummi oder Kunststoff, z.B. Silikon.
Insbesondere dann, wenn der Griffhülsenteil 11b aus elastisch nach- giebigem Material besteht, kann die Kupplung 66 auch durch eine Verrastungsvorrichtung gebildet sein, mit radial nach innen gerichteten Verrastungsnasen oder einem Verrastungsring am hinteren Ende des Griffteilabschnitts 11 b, die bzw. der in eine Verrastungsnut am hinteren Griffteilabschnitt 11a beim Zusammenstecken vorzugsweise lösbar einrastet.
Die Ausgestaltung nach Fig. 10 verdeutlicht eine Schallwellen dämpfende und/oder reflektie- rende Struktur 72 an der Innenmantelfläche des vorderen Griffteilabschnitts 11b. Eine solche Struktur kann z. B. durch nach vorne konvergent oder schräg oder gerundet geformte Ringflächen gebildet sein, die den Schall nach innen reflektieren. Hierbei kann die Innenmantelfläche eine sägezahnförmige Form aufweisen. Wie bereits beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 können auch bei einem Griffteilabschnitt 11bdessen Innenmantelfläche mit einem elastisch komprimierbarem Material beschichtet bzw. belegt sein.
Das Handstück 2 kann die Beleuchtungsvorrichtung 71 mit wenigstens einem Lichtabgabefens- ter 73 am vorderen Ende des Handstücks 2 aufweisen. Das Lichtabgabefenster 73 ist vorzugswei- se in der Lagerhülse 14 oder 68 angeordnet. Es ist vorteilhaft, wenigstens zwei Lichtabgabefenster 73 vorzusehen, die insbesondere auf beiden Seiten einer Längsmittelebene E vorgesehen sind, in der sich der freie Endbereich des Werkzeugabschnitts 3d befindet oder bei einem Querversatz etwa parallel erstreckt, siehe Fig. 2. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das wenigstens eine Lichtabgabefenster 73 durch einen Lichtleiter 74 gebildet, der sich wenigstens teilweise längs durch die Lagerhülse 14 erstreckt.
Dabei kann der Lichtleiter 74 in die Lagerhülse 14 fest eingebet- tet sein oder die Lagerhülse 14 kann zur Aufnahme des Lichtleiters 74 ein vorgefertigtes Loch oder eine vorgefertigte, nach innen offene Nut 75 aufweisen. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich der wenigstens eine Lichtleiter 74 von einer etwa mittleren Position zum äusseren Bereich des Handstücks 2, wobei er sich weiter längs durch die Lagerhülse fortsetzt. Vorzugsweise sind zwei Lichtleiter 74 in spiegelbildlicher Anordnung vorgesehen, die von einem gemeinsamen Einstrahl- stück abzweigen. Das Licht kann dem hinteren Ende des wenigstens einen Lichtleiters 74 auf verschiedene Weise zugeführt werden.
Es kann sich im Bereich der Handstückkupplung 5 ein hin- terer Lichtleiter koaxial durch die Handstückkupplung 5, hier durch den Kupplungszapfen 8, er- strecken, aus dem das Licht in den Lichtleiter 74 eingestrahlt wird. Es ist auch möglich, im vorde- ren Endbereich des Kupplungszapfens 8 eine Lichtquelle, insbesondere eine Lampe, vorzusehen, die an einen elektrischen Versorgungskreislauf angeschlossen ist, der sich durch die Versorgungs- leitung erstreckt. Der Lichtleiter 74 kann sich zu einem im Lagerring 68 eingesetzten oder eingebet- teten Lichtleiterring 76 erstrecken, von dem sich ein oder mehrere Lichtleiterabschnitte 77 nach vorne zu den Lichtabgabefenstern 73 erstrecken können.
Im Funktionsbetrieb durchströmt die durch die Zuführungsleitung 51 zugeführte Druckluft den Schwingungserreger 31 von innen nach aussen. Die verbrauchte Luft strömt vom Innenraum der Dämpfungshülse 35 in einen Ringfreiraum 78 des Handstücks 1 nach hinten bis in den Bereich der Steck/Drehkupplung 5, von wo aus sie die hohlzylindrische bzw. stufenförmig hohlzylindrische Teilungsfuge zwischen der Kupplungsausnehmung 9 und dem Kupplungszapfen 8 quer abgedich- tet durchsetzt und sich im Kupplungszapfen 8 als Abführungsleitung 79 bzw. -kanal nach hinten erstreckt, wie es an sich bekannt ist. Eine weitere Zuführungsleitung 81 für ein Behandlungsfluid, z. B.
Luft oder Wasser oder ein daraus gebildeter Spray, kann sich ebenfalls axial im Kupplungs- zapfen 8 erstrecken, dessen zylindrische Teilungsfuge bei 82 radial abgedichtet durchsetzen und dann axial weiter, z B. als Schlauch 83, nach vorne erstrecken und hinter dem Einstrahlstück oder
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der Gabelung des Lichtleiters 73 zentral an ein Zuführungsrohr 84 angeschlossen sein, das sich konzentrische im Schwingstab 13 nach vorne erstreckt und abgedichtet mit einem Längskanal 85 im Werkzeug 3 in Verbindung steht.
Eine auf die Behandlungsstelle gerichtete Austrittsöffnung im Werkzeug 3 für den Längskanal 85 ist nicht dargestellt, jedoch vorhanden und an sich bekannt
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist das vordere Griffhülsenteil 11 b axial verschiebbar mittelbar oder unmittelbar im hinteren Griffhülsenteil 11a gelagert und durch die Kraft einer Feder 86 in seine ausgeschobene Position beaufschlagt, in der seine Anschubbewegung durch einen Anschlag 87 begrenzt ist. Wie Fig. 11 zeigt, kann das vordere Griffhülsenteil 11bin einer inneren Ringausnehmung 88 im Lagerring 68 gelagert sein, die somit eine Längsführung bildet. Die Schul- terfläche 89 einer Verjüngung der Ringausnehmung 88 kann den Anschlag 87 bilden, der mit der Schulterfläche eines radialen Ringansatzes im hinteren Endbereich des Griffhülsenteils 11 b zu- sammenwirkt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11ist zusätzlich eine der Ausgestaltung nach Fig. 9 ähnli- che Beleuchtungseinrichtung 71 mit einem, mehreren oder z.B. drei auf dem Umfang verteilt ange- ordneten Lichtabgabefenstern 73 vorgesehen, zu denen sich jeweils ein Lichtleiterabschnitt 77 erstreckt, der von einem Lichtleiterring 76 ausgeht, der im Lagerring 68 eingesetzt oder eingebettet ist. Bei dieser Ausgestaltung kann das vordere Griffhülsenteil 11b zur Verringerung des Überstan- des a eingeschoben werden, z. B. um im Mundraum des Patienten mehr Freiraum zu schaffen oder den Zugang zum Angriffselement 3c zu erleichtern.
Die Steck/Drehkupplung 5 ermöglicht eine unbeschränkte Drehung des Behandlungsinstru- ments 1 um seine Längsachse relativ zum Anschlussteil 6, wobei in jeder Drehstellung der abge- dichtete Durchgang der Medien gewährleistet ist.
Zum Einschalten des Behandlungsinstrumentes 1 bzw. Schwingungserregers 31 für den Funk- tionsbetrieb ist ein Schalter, hier in Form eines Schaltventils in der Zuführleitung 51, vorgesehen, der mit der Bedienungshand oder einem Fuss der Bedienungsperson betätigbar ist.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Medizinisches oder dentalmedizinisches Behandlungsinstrument (1) mit - einer Griffhülse (11), - einem Schwingstab (13), der sich längs in der Griffhülse (11) erstreckt und darin radial oder auch axial elastisch nachgiebig gelagert ist, - und einem Schwingungserreger (31) zum Übertragen von Schwingungen auf den
Schwingstab (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingstab (13) aus einem Basisteil und einem Anbauteil (61) besteht, das am
Basisteil befestigt ist.