CH615337A5

CH615337A5 -

Info

Publication number: CH615337A5
Application number: CH1648376A
Authority: CH
Inventors: Alfred Wieser
Original assignee: Litton Industries Inc
Priority date: 1975-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1980-01-31
Also published as: FR2336912A1; US4371816A; IT1074793B; GB1575316A; BR7608703A

Description

Die Erfindung betrifft ein mit Ultraschall arbeitendes Zahnbehandlungsgerät mit einem ein Werkzeug antreibenden elektromechanischen Wandler und mit einem den Wandler treibenden, in seiner Frequenz stabilisierten Oszillator.

Die Verwendung von im Ultraschallbereich arbeitenden Behandlungsgeräten, insbesondere zum Entfernen von Zahnstein usw., mit einem magnetostriktiven bzw. piezoelektrischen Wandler und mit einem daran befestigten Werkzeug ist bekannt.

Diesen Zahnbehandlungsgeräten ist gemeinsam, dass der magnetostriktive Wandler mit dem an diesem Wandler befestigten Werkzeug ein Schwingungssystem bildet, welches zur Abgabe optimaler Leistung möglichst genau mit Resonanzfrequenz betrieben werden muss. Durch die unterschiedlichen mechanischen Längenabmessungen der Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze, durch die Abnutzung dieser Werkzeuge, durch Wechsel des Schwingungssystems sowie durch Belastung der Werkzeuge unter Arbeitsbedingungen ergeben sich Frequenzverlagerungen des Schwingungssystems bzw. des Wandlers, die bei bekannten Geräten entweder von Hand durch Änderung der Abstimmfrequenz des den Wandler antreibenden Generators oder aber durch selbsttätige Frequenznachstimmung ausgeglichen werden müssen.

Da derartige Zahnbehandlungsgeräte mit hoher Leistung betrieben werden bzw. bei richtiger Abstimmung auf Resonanzfrequenz eine verhältnismässig hohe Leistung abgeben, ist es nicht auszuschliessen, dass bei unsachgemässer Handhabung eines solchen Gerätes, z. B. durch eine noch wenig geübte Bedienungsperson, durch zu starkes Andrücken des Werkzeuges an den zu behandelnden Zahn eine Beschädigung dieses Zahns erfolgt. Diese Gefahr ist gerade bei den hinsichtlich ihrer sonstigen Handhabung besonders vorteilhaften Zahnbehandlungsgeräten mit automatischer Frequenznachstimmung des den Wandler treibenden Oszillators in hohem Masse gegeben, da bei diesen Geräten der Wandler stets mit einer Frequenz (Resonanzfrequenz des Wandlers) angesteuert wird, die eine maximale Leistungsabgabe des Wandlers gestattet.

Bei den bekannten Antriebs- und Steuereinrichtungen mit selbsttätiger Frequenznachstimmung werden entweder selbsterregte Generatoren bzw. Oszillatoren über eine vom Wandler gespeiste Rückkopplungswicklung betrieben, oder aber im Wandler sind zusätzlich Fühlerelemente, z. B. Piezoelemente, vorgesehen, die ein Signal zur Nachsteuerung des Oszillators liefern.

Die bekannten Antriebs- und Steuereinrichtungen für impulsgesteuerte Ultraschall-Zahnbehandlungsgeräte sind in ihrem Aufbau sehr aufwendig und weisen in der Regel nur einen relativ schmalen Abstimmbandbereich auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter Zahnbehandlungsgeräte zu vermeiden und sicherzustellen, dass selbst bei Handhabung des Gerätes durch eine noch weniger geübte Bedienungsperson, beispielsweise durch Hilfspersonal eines Zahnarztes, eine Beschädigung des zu behandelnden Zahns mit Sicherheit ausgeschlossen wird.

Im weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile bekannter Antriebs- und Steuereinrichtungen zu vermeiden und eine über einen weiten Nachstimmbereich automatisch arbeitende, einfache und billig herzustellende, auf kleinstem Raum unterzubringende und insbesondere die Herstell- und Abgleichkosten des Wandlers sowie der Werkzeugeinsätze senkende Antriebs- und Steuereinrichtung aufzuzeigen.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Stabilisierung bzw. Nachregelung der Frequenz des Oszillators durch ein vom Strom durch den Wandler abgeleitetes erstes Steuersignal sowie gleichzeitig durch ein von der Spannung am Wandler abgeleitetes zweites Steuersignal erfolgt und dass das Gerät so ausgebildet ist, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen und/oder einstellbaren maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug eine Abschaltung des Wandlers oder Verringerung der vom Wandler abgegebenen Leistung erfolgt.

Als Steuerkriterium für den Anpressdruck des Werkzeuges bzw. für die Abschaltung des Wandlers oder Verringerung der vom Wandler abgegebenen Leistung dient vorzugsweise die Spannungs- bzw. Stromfrequenzcharakteristik und/oder der frequenzabhängige Phasenverlauf der Spannung bzw. des Stromes des Wandlers, der Schwingkreischarakter aufweist.

Das Zahnbehandlungsgerät bzw. dessen Sicherheitsschaltung, die das Abschalten des Wandlers oder die Verringerung der vom Wandler abgegebenen Leistung bewirkt, lässt sich ohne besonderen Mehraufwand an Kosten realisieren und gestattet den Einsatz von Hilfspersonal, z. B. bei der Zahnsteinentfernung, ohne dass dabei Beschädigungen an den behandelten Zähnen zu befürchten sind.

Einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass es sich beim magnetostriktiven Wandler um einen Schwingkreis handelt, dessen Strom und Spannung bei Annäherung an die Resonanzfrequenz des Wandlers stark zunehmen und bei Resonanzfrequenz ihre reellen Höchstwerte haben. Diese Tatsache wird als Steuerkriterium für den Nachstimmvorgang verwendet, wobei die Nachstimmcharakteristik des Oszillators, d. h. der Frequenzverlauf des Oszillators in Abhängigkeit von der dem Oszillator zugeführten Regelspannung einen geeigneten Verlauf haben muss, denn eine Kompensation einer Frequenzabweichung kann nur erfolgen, wenn durch eine entgegengesetzte Regelgrösse der ursprüngliche Zustand bezüglich Strom und Spannung wieder hergestellt wird. Dies kann im vorliegenden Fall nur geschehen, wenn neben dem richtigen Einschwingverhalten auch die Richtung der Nachstimmung vorgegeben ist, was bedeutet, dass durch eine vorbestimmte Anfangsfrequenz der für die Ab- und Nachstimmung zu verwendende Teil der Resonanzkurve des Wandlers bestimmt wird. Als Anfangs- bzw. Grundfrequenz wird die vom Oszillator im Einschaltmoment gelieferte Frequenz bezeichnet. Sie wird in ihrer Tendenz durch das Einschwingverhalten der Schaltung bestimmt und beispielsweise durch eine abgleichbare Tiefpassanordnung in ihrer Höhe festgelegt. Die Anfangs- bzw. Grundfrequenz des Oszillators liegt beispielsweise oberhalb der Resonanzfrequenz des Wandlers im induktiven Bereich der Resonanzkurve dieses Wandlers. Es ist jedoch auch möglich, die Grundfrequenz kleiner als die Resonanzfrequenz des Wandlers zu wählen.

Die Antriebs- und Steuereinrichtung hat vor allem den Vorteil, dass durch die gleichzeitige Verwendung des von dem Strom durch den Wandler abgeleiteten ersten Steuersignals und des von der Spannung am Wandler abgeleiteten zweiten Steuersignals zur Erzeugung einer Regelspannung für die Nachstimmung des Oszillators sichergestellt werden kann,

dass die Frequenznachstimmung in weiten Grenzen unabhängig von Änderungen der Versorgungsspannung ist.

Die Erfindung wird im folgenden im Zusammenhang mit den Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Antriebs- und Steuereinrichtung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Schaltung gemäss Fig. 1 mit näher aufgegliederten Funktionseinheiten,

Fig. 3 das Strom-Frequenzdiagramm des Wandlers,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform einer Antriebsund Steuereinrichtung,

Fig. 5 in Prinzipdarstellung den Einfluss des ersten bzw. zweiten Steuersignals auf die den Oszillator zugeführte Regelspannung in Abhängigkeit von der Frequenz des Oszillators,

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Fig. 6 die Abhängigkeit der Oszillatorfrequenz von der dem Oszillator zugeführten Regelspannung,

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Zahnbehandlungsgerätes,

Fig. 8 eine praktische Ausführung des Gerätes gemäss Fig. 7,

Fig. 9 die Strom-Frequenz-Charakteristik eines magnetostriktiven oder piezoelektrischen Wandlers zur Verwendung bei einem Zahnbehandlungsgerät,

Fig. 10 und 11 weitere praktische Ausführungsformen des Gerätes gemäss Fig. 7.

Die in der Fig. 1 im Blockschaltbild gezeigte grundsätzliche Ausführung der Antriebs- und Steuereinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Gleichspannungsversorgungs-quelle 1, aus einem in seiner Frequenz durch eine Gleichspannung nachstimmbaren Oszillator 2, der beispielsweise ein Multivibrator üblicher Bauweise ist, einer Ansteuerschaltung bzw. Endstufe 3 für den im Handstück eines Gerätes zur Ultraschallbehandlung untergebrachten elektromechanischen Wandler 4 sowie aus einem Netzwerk 5. Das Ausgangssignal des Oszillators 2 wird über die Leitung 6 der Endstufe 3 zugeführt und dort zum Antrieb des Wandlers 4 verstärkt. Die Endstufe 3 ist über Leitungen 7 und 8 mit dem Netzwerk 5 verbunden, wobei dem Netzwerk 5 über die Leitung 8 ein vom Strom durch den Wandler abgeleitetes erstes Steuersignal und über die Leitung 7 ein von der Spannung am Wandler abgeleitetes zweites Steuersignal zugeführt wird. Aus den beiden Steuersignalen wird im Netzwerk 5 eine Regelspannung erzeugt, die vom Ausgang dieses Netzwerkes über die Leitung 9 an den Oszillator 2 zur Regelung der Frequenz dieses Oszillators zurückgeführt wird, um die Oszillatorfrequenz auch bei Änderungen von frequenzbestimmenden Parametern bzw. bei Änderungen der Versorgungsspannung im Bereich der Eigenresonanz des Wandlers 4 zu halten.

In Fig. 2 ist eine Ausführung der in Fig. 1 im Prinzip angegebenen Antriebs- und Steuereinrichtung mehr im Detail gezeigt. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung besitzt wiederum den in seiner Frequenz durch eine Gleichspannung nachstimmbaren Oszillators 2 üblicher Schaltungsart, dessen Ausgangssignal der Basis eines Transistors 10 zugeführt wird, in dessen Kollektorstromkreis als Arbeitswiderstand die Wicklung 11 des Wandlers 4 angeordnet ist, während sich im Emitterstromkreis ein Widerstand 12 befindet, welcher das erste, vom Strom durch den Wandler 4 bzw. durch die Wicklung 11 abhängige Steuersignal Ul = f (iw) liefert. Dieses erste Steuersignal U1 wird am Eingang eines Operationsverstärkers 13 zugeführt, dessen Ausgangssignal über die Leitung 14 an den Steuereingang einer Längsregelanordnung 15 gelangt. Die Längsregelanordnung 15 stellt im wesentlichen einen steuerbaren Widerstand mit einem Eingang 16 und einem Ausgang 17 dar und wird im einfachsten Fall von einem steuerbaren aktiven Bauelement (z. B. von einem Transistor) gebildet. Der Eingang 16 der Längsregelanordnung 15 wird mit dem von der Spannung am Wandler 4 bzw. an der Wicklung 11 des Wandlers abgeleiteten zweiten Steuersignal U2 = f (uw) beaufschlagt, so dass am Ausgang 17 der Längsregelanordnung 15 eine Regelspannung U3 entsteht, die von dem zweiten Steuersignal U2 abgeleitet, in ihrer Amplitude jedoch gleichzeitig durch das erste Steuersignal Ul beeinflusst ist. Die Regelspannung U3 wird über einen einstellbaren Widerstand 18 sowie über die Leitung 9 an den Oszillator 2 zur Regelung der Frequenz des Oszillators zurückgeführt. Der Widerstand 18 bildet zusammen mit einem Kondensator 18'

eine Tiefpassanordnung, die das richtige Einschwingen des Regelkreises sicherstellt. Die aus dem Widerstand 18 und dem Kondensator 18' bestehende Tiefpassanordnung kann jedoch gleichzeitig auch als frequenzbestimmendes Glied für den Oszillator bzw. Multivibrator 2 verwendet werden.

Im Kollektorstromkreis des Transistors 10 ist weiterhin eine aus dem Dämpfungswiderstand 19 und der Diode 20 bestehende Serienschaltung vorgesehen, die der Wicklung 11 des Wandlers 4 parallel geschaltet ist. Durch diese Serienschaltung aus Dämpfungswiderstand 19 und Diode 20 soll bei 5 Sperren des Transistors 10 ein Überschwingen der Spannung am Kollektor dieses Transistors bzw. an dem mit dem Kollektor dieses Transistors 10 verbundenen Ende der Wicklung 11 vermieden werden.

Fig. 3 zeigt den Verlauf des durch den Wandler 4 bzw. io durch dessen Wicklung schliessenden Stromes iw in Abhängigkeit von der Frequenz. Wie ersichtlich ist, weist dieser Strom iw bei der Resonanzfrequenz fres ein Maximum auf, während der Strom zu höheren und tieferen Frequenzen hin abnimmt. Diese Stromfrequenzkennlinie des Wandlers 4 wird nun als 15 Diskriminatorkennlinie in der Weise verwendet, dass die Grundfrequenz fg des Oszillators 2 höher als die Eigenresonanz des Wandlers 4 liegt. Als Grundfrequenz fg wird dabei diejenige Frequenz bezeichnet, die der Oszillator 2 bei fehlender Regelspannung U3 bzw. bei geöffnetem Regelkreis auf-20 weist. Da die Eigenresonanz des Wandlers 4 durch die geometrische Form sowie vor allem durch die Masse des mit dem Wandler 4 verbundenen Werkzeuges bestimmt ist (die Resonanzfrequenz des Wandlers 4 nimmt mit zunehmendem Masse des am Wandler befestigten Werkzeuges ab) ist es 25 zweckmässig, die Grundfrequenz fg für den Oszillator 2 in jedem Fall höher oder aber gleich der Resonanzfrequenz des Wandlers 4 bei fehlendem Werkzeug zu wählen.

Der Oszillator 2 weist die in Fig. 6 gezeigte Nachstimmcharakteristik auf, d. h. die Oszillatorspannung fos nimmt mit 30 zunehmender Amplitude der Regelspannung U3 zu, während der Operationsverstärker 13 sowie die Längsregelanordnung so dimensioniert bzw. ausgeführt sind, dass eine Zunahme der Amplitude des Steuersignals Ul bei gleichbleibendem Steuersignal U2 zu einer Abnahme der Amplitude der Regelspan-35 nung U3 und umgekehrt führt.

Beim Einschalten der Versorgungsspannungsquelle 1 liefert der Oszillator 2 an die Basis des Transistors 10 ein Steuersignal mit der Grundfrequenz fg, die zu einem bestimmten Strom durch die Wicklung 11 und damit zu einem Steuer-40 signal Ul mit einer diesem Strom proportionalen Amplitude führt. Die Steuerspannung U1 bewirkt über den Operationsverstärker 13 eine Erhöhung des Widerstandes der Längsregelanordnung 15 und damit eine Verringerung der Amplitude der Regelspannung U3 am Ausgang 17 dieser Längsregelan-45 Ordnung 15. Entsprechend Fig. 6 führt eine Verringerung der Amplitude der Regelspannung U3 zu einer Verringerung der Oszillatorfrequenz fos, was wiederum zur Folge hat, dass entsprechend Fig. 3 der Strom durch die Wicklung 11 des Wandlers 4 sowie durch den Widerstand 12 ansteigt und damit auch 50 die Amplitude des Steuersignals Ul zunimmt. Eine Zunahme der Amplitude des Steuersignals Ul hat eine weitere Erhöhung des Widerstandes der Längsregelanordnung 15 und dadurch eine weitere Verringerung der Amplitude der Regelspannung U3 zur Folge, was eine weitere Verringerung der 55 Oszillatorfrequenz fos bewirkt. Dieser Effekt ist kumulativ, denn je Abnahme der Oszillatorfrequenz fos bewirkt eine Zunahme des Stromes durch den Wandler 4 bzw. eine Zunahme der Amplitude des Steuersignals Ul und letzteres wiederum über die Längsregelanordnung 15 eine Abnahme der Ampli-60 tude der Regelspannung U3. Der Nachstimm- bzw. Regelvorgang wird dann beendet, wenn die Resonanzfrequenz fres des Wandlers 4 erreicht ist, da bei einer weiteren Verringerung der Frequenz über diesen Resonanzpunkt hinaus der Strom durch den Wandler wieder abnimmt (vgl. Fig. 3). Als Nach-65 Stimmbereich ergibt sich daher der in Fig. 3 mit schraffierten Linien gezeigter Bereich. In diesem Bereich wird der Wandler 4 mit beliebigem Werkzeugeinsatz auf Resonanz gebracht.

Da die Regelspannung U3 in ihrer Amplitude auch von

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dem Steuersignal U2 bzw. von der Spannung am Kollektor des Transistors 10 abhängig ist, wird erreicht, dass bei normalem Betrieb auftretende Schwankungen der Versorgungsspannung nicht zu einer Beeinträchtigung der voranstehend beschriebenen Frequenzen nach Regelung führen können. Hat sich die Schaltung entsprechend dem oben beschriebenen Nachstimmvorgang auf die Resonanzfrequenz fres des Wandlers 4 eingestellt und nimmt die Versorgungsspannung ab, so wird diese Abnahme der Versorgungsspannung zu einer Verminderung des Stromflusses durch die Wicklung 11 sowie durch den Widerstand 12 und damit auch zu einer Verminderung der Amplitude des Steuersignals Ul führen. Entsprechend den obigen Ausführungen hat jedoch jede Verminderung der Amplitude des Steuersignals Ul an sich eine Vergrösserung der Amplitude der Regelspannung U3 zur Folge, was dazu führen müsste, dass der Oszillator 2 verstimmt wird. Diese allein durch das Absinken der Versorgungsspannung verursachte Verstimmung des Oszillators 2 wird nun dadurch vermieden, dass mit abnehmender Versorgungsspannung nicht nur der Strom durch die Wicklung 11, sondern gleichzeitig auch die beim Abschalten des Transistors 10 am Kollektor dieses Transistors bzw. am Dämpfungswiderstand 19 auftretende positive Rückschlagsspannung abnimmt, so dass durch eine Verminderung der Amplitude des Steuersignals 2 die durch eine Verringerung des Steuersignals U1 an sich bedingte Vergrösserung der Regelspannung U3 wieder kompensiert wird. Die Regelspannung U3 ist somit unabhängig von den im normalen Betrieb auftretenden Schwankungen der Versorgungsspannung.

Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der erfin-dungsgemässen Antriebs- und Steuereinrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. Diese Schaltung stimmt bezüglich des Oszillators 2 sowie der von dem Transistor 10 gebildeten Endstufe zur An-steuerung der Wicklung 11 des Wandlers 4 mit der Schaltung gemäss Fig. 2 überein.

Als Längsregelanordnung ist bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ein Transistor 21 vorgesehen, welchem am Kollektor das Steuersignal U2 zugeführt wird. Dieses Steuersignal wird bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform nicht am Kollektor des Transistors 10, sondern am Punkt 22 zwischen dem Dämpfungswiderstand 19 und der Diode 20 abgenommen. Der Transistor 21, der als steuerbarer Widerstand dient, liegt mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zwischen diesem Punkt 22 und der aus dem Widerstand 18 sowie dem Kondensator 18' bestehenden Tiefpassanordnung. Die Basis des Transistors 21 ist mit dem Kollektor eines Transistors 23 verbunden, dessen Basis-Emitter-Strecke in Serie mit einem Widerstand 24 dem Widerstand 12 zur Erzeugung des Steuersignals U1 parallel geschaltet ist.

Für die Arbeitspunkteinstellung der Transistoren 21 und 23 dienen die Widerstände 25, 26 und 27, wobei der Widerstand 25 die Basis des Transistors 23 mit dem Punkt 22, der Widerstand 26, den Kollektor des Transistors 21 mit dem Emitter dieses Transistors und der Widerstand 27 den Emitter des Transistors 21 mit dem Kollektor des Transistors 23 verbindet.

Bezüglich der Frequenznachregelung weist die Schaltung gemäss Fig. 4 das gleiche Verhalten auf wie die Schaltung gemäss Fig. 2. Auch bei der in Fig. 4 gezeigten Schaltung ist der Oszillator 2 so abgestimmt, dass dessen Grundfrequenz fg oberhalb der Resonanzfrequenz fres des Wandlers 4 liegt, so dass nach dem Einschalten der Versorgungsspannung der Oszillator 2 bei stetig in der Amplitude ansteigendem Steuersignal U1 bis zur Resonanzfrequenz fres verstimmt wird, da eine Erhöhung der Amplitude der Steuerspannung U1 dazu führt, dass die Kollektor-Emitter-Strecke des über den Transistor 23 angesteuerten Transistors 21 hochohmiger wird, so dass die am Emitter des Transistors 21 liegende Regelspannung U3

in ihrer Amplitude abnimmt. Eine Abnahme der Regelspannung 3 führt entsprechend Fig. 6 zu einer weiteren Verringerung der Oszillatorfrequenz, diese wiederum zu einer Erhöhung des Stromflusses durch den Widerstand 12 und damit zu einer Vergrösserung der Amplitude des Steuersignals Ul usw., bis die Resonanzfrequenz fres erreicht ist.

Die Schaltung gemäss Fig. 4 weist jedoch den besonderen Vorteil auf, dass die voranstehend beschriebene Nachstimmung der Frequenz des Oszillators 2 auch von grossen Änderungen der Versorgungsspannung nicht nachteilig beeinflusst wird, so dass die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform eine Regelung der Leistung des Wandlers 4 auf besonders einfache Weise über die Versorgungsspannung bzw. durch Änderung der Amplitude der Versorgungsspannung gestattet. Wesentlich ist bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung, dass das Steuersignal U2 am Punkt 22 zwischen dem Dämpfungswiderstand 19 und der Diode 20 (bei Verwendung von non-Transistoren an der Kathode der Diode 20) abgenommen wird. Die an diesem Punkt 20 auftretende, sich ausschliesslich aus der positiven Rückschlagspannung am Dämpfungswiderstand 19 und der Versorgungsspannung zusammensetzende Spannungskomponente ergibt ein besonders vorteilhaftes Regelverhalten bei Schwankungen der Versorgungsspannung.

Wird beispielsweise die Versorgungsspannung zur Regelung der Leistung des Wandlers 4 gesenkt, so führt dies zu einem Rückgang des Stromes durch die Wicklung 11 des Wandlers 4 sowie durch den Widerstand 12. Die hieraus resultierende Abnahme der Amplitude des Steuersignals Ul würde an sich entsprechend den obigen Ausführungen bei gleichbleibendem Steuersignal U2 zu einer Erhöhung der Amplitude der Regelspannung U3 und damit zu einer ungewünschten Verstimmung des Oszillators 2 führen. Da jedoch gleichzeitig mit der Abnahme des Stromes durch die Wicklung 11 die in dieser Wicklung gespeicherte magnetische Energie und damit auch die Amplitude der positiven Rückschlagspannung am Dämpfungswiderstand 19 abnehmen, wird auch bei der in Fig. 4 gezeigten Schaltung die Frequenznachstellung des Oszillators 2 durch Änderungen der Versorgungsspannung nicht beeinflusst, da sich die Steuersignale Ul und U2 in gleichem Sinne ändern, der Einfluss der Steuersignale U1 und U2 auf die Frequenz des Oszillators 2 jedoch gegenläufig ist, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist. Während nämlich eine Abnahme des Steuersignals Ul zu einer Erhöhung der Frequenz fos des Oszillators führt, bedingt eine Abnahme des Steuersignals U2 eine Abnahme der Frequenz fos des Oszillators 2. Eine Änderung der Versorgungsspannung wird somit lediglich zu einer Änderung der vom Wandler 4 abgegebenen Leistung führen.

Die in der Fig. 7 im Blockschaltbild gezeigte grundsätzliche Ausführung eines mit Ultraschall arbeitenden Zahnbehandlungsgerätes besteht im wesentlichen aus einer Gleich-spannungsversorgungsquelle 101, aus einem in seiner Frequenz durch eine Gleichspannung nachstimmbaren Oszillator 102, welcher beispielsweise ein Multivibrator üblicher Bauweise ist, einer Ansteuer- bzw. Endstufe 103 für den in einem Handstück des Zahnbehandlungsgerätes untergebrachten elektromagnetischen Wandler 104 sowie aus einer Auslöseeinrichtung 105, die beim Uberschreiten eines vorgegebenen, vorzugsweise einstellbaren maximalen Anpressdruckes für das am Wandler 104 befestigte Werkzeug 106 ein Abschalten des Wandlers bzw. eine Verringerung der vom Wandler 104 abgegebenen Leistung bewirkt. Weiterhin ist eine Einrichtung 107 vorgesehen, die zur Anzeige der eingestellten maximalen Leistung bzw. des maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug 106 dient.

Das Ausgangssignal des Oszillators 102 wird über die Leitung 108 der Endstufe 103 zugeführt und dort zum Antrieb des Wandlers 104 verstärkt. Die Endstufe 103 ist über wenig5

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stens eine Leitung 109 bzw. 110 mit der Auslöseeinrichtung

105 verbunden, die an ihrem Ausgang 111 ein von der Belastung des Wandlers 104 bzw. vom Anpressdruck des Werkzeuges 106 abhängiges Signal liefert, welches über die Leitung

112 dem Eingang 113 des Oszillators 102 zugeführt und mit welchem bei Überschreiten des eingestellten bzw. vorgewählten maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug 106 der Oszillator 102 so verstimmt wird, dass die Frequenz des Oszillators ausserhalb der Resonanzfrequenz des Wandlers 104 liegt, so dass der Wandler 104 nur noch eine verringerte bzw. überhaupt keine mechanische Leistung mehr abgeben kann. Es ist auch möglich, das über die Leitung 112 dem Eingang

113 des Oszillators 102 zugeführte Signal zur Steuerung des Tastverhältnisses eines als Oszillator dienenden Multivibrators zu verwenden, um auf diese Weise die vom Wandler 104 abgegebene Leistung in Abhängigkeit vom Anpressdruck des Werkzeuges 106 zu steuern, oder aber das Signal am Ausgang 111 der Auslöseeinrichtung 105 kann auch dazu verwendet werden, um beim Überschreiten eines maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug 106 die Spannung der Versorgungsquelle 101 und damit die vom Wandler 104 abgegebene Leistung zu reduzieren. Die Gleichspannungsversorgungsquelle

101 ist zu diesem Zweck mit einem Steuereingang 114 versehen, welchem das Signal am Ausgang III der Auslöseeinrichtung 105 zugeführt wird, wie dies in Fig. 7 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Zur Einstellung des maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug 106 dient ein Regler 115, welcher beispielsweise in der Leitung 112 angeordnet ist. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Zahnbehandlungsgerät wird als Kriterium bzw. Messwert für den tatsächlichen Anpressdruck des Werkzeuges 106 die Spannung bzw. der Strom des Wandlers

104 verwendet. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein elektromechanischer Wandler, insbesondere ein magnetostriktiver oder piezoelektrischer Wandler, Schwingkreischarakter (z. B. Saugkreischarakter) aufweist, d. h. z. B. der Strom durch den Wandler erreicht einen maximalen Wert dann, wenn der Wandler 104 mit einem Signal angesteuert wird, dessen Frequenz der Eigenresonanz des Wandlers 104 entspricht. Diese Eigenresonanz des Wandlers 104 wird sowohl von der geometrischen Form des Werkzeuges 106 bzw. von der Masse dieses Werkzeuges als auch von dem Anpressdruck beeinflusst, mit welchem das Werkzeug 106 z. B. beim Entfernen von Zahnstein gegen den Zahn eines Patienten an-gepresst wird. So wird z. B. bei einem hohen Anpressdruck die Eigenresonanz des vom Wandler 104 und dem Werkzeug

106 gebildeten Schwingungssystems niedriger liegen als bei kleinem Anpressdruck. Die sich durch diese vom Anpressdruck abhängige Verlagerung der Eigenresonanz ergebende Änderung der Amplitude und/oder der Phasenlage des Stromes bzw. der Spannung am Wandler dient als Messwert bzw. als Kriterium für den tatsächlichen Anpressdruck des Werkzeuges 106 und wird in der Auslöseeinrichtung 105 zur Erzeugung des an der Leitung 112 liegenden Signals ausgewertet.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Zahnbehandlungsgerät ist weiterhin eine automatische Nachstimmung der Frequenz des Oszillators 102 in der Weise vorgesehen, dass der Oszillator

102 ein Signal abgibt, dessen Frequenz in etwa der jeweiligen Eigenresonanz des Wandlers 104 entspricht. Zu diesem Zweck erzeugt die Auslöseeinrichtung 105 gleichzeitig auch eine Regelspannung, die vom Ausgang 116 der Auslöseeinrichtung

105 über die Leitung 117 dem Eingang 118 des Oszillators 102 zu dessen Nachregelung zugeführt wird. Wie im Zusammenhang mit der.Fig. 8 noch näher beschrieben wird, ist es auch möglich, ein einziges Signal von der Auslöseeinrichtung 105 an den Oszillator 102 zurückzuführen, welches bei einem Arbeiten unterhalb des vorgegebenen bzw. eingestellten maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug 106 ein Nachstimmen des Oszillators 102 bewirkt und bei Überschreiten des maximalen Anpressdruckes den Oszillator 102 so weit von der Eigenresonanz des Wandlers 4 verstimmt, dass der Wandler 104 praktisch keine mechanische Leistung mehr abgeben kann.

In Fig. 8 ist eine Ausführung des in Fig. 7 im Prinzip dargestellten Zahnbehandlungsgerätes mehr im Detail gezeigt. Das Gerät besitzt wiederum einen in seiner Frequenz durch eine Gleichspannung nachstimmbaren Oszillator 102, der von einem entsprechenden Multivibrator üblicher Schaltungsart gebildet wird und dessen Ausgangssignal der Basis eines Transistors 120 zugeführt wird, in dessen Kollektorstromkreis als Arbeitswiderstand die Wicklung 121 des Wandlers 104 angeordnet ist, während sich im Emitterstromkreis ein Widerstand 122 befindet, welcher ein erstes, vom Strom durch den Wandler 104 bzw. durch die Wicklung 121 abhängiges Steuersignal Ul = f (iw) liefert. Dieses erste Steuersignal wird über einen Widerstand 123 der Basis eines Transistors 124 zugeführt, dessen Kollektor mit der Basis eines als steuerbarer Widerstand wirkenden Transistors 125 verbunden ist.

Der Wicklung 121 des Wandlers 104 ist eine Serienschaltung, bestehend aus einem Dämpfungswiderstand 126 und einer Diode 127, parallel geschaltet, wobei diese Serienschaltung bzw. der Dämpfungswiderstand 126 dazu dient, beim Sperren des Transistors 120 das Überschwingen der Spannung am Kollektor dieses Transistors bzw. an dem mit dem Kollektor dieses Transistors verbundenen Ende der Wicklung 121 zu dämpfen, d. h. beim Sperren des Transistors 120 wird die in der Wicklung 121 gespeicherte magnetische Energie im Dämpfungswiderstand 126 vernichtet. Durch den hierbei durch die Diode 127 sowie durch den Widerstand 126 fliessenden Strom entstehen am Punkt 128 zwischen Diode 127 und Widerstand 126 beim Sperren des Transistors 120 Spannungsimpulse, die der Versorgungsspannung UB überlagert sind. Die Spannung am Punkt 128 wird als zweites, von der Spannung am Wandler 104 bzw. an der Wicklung 121 dieses Wandlers abhängiges Steuersignal U2 = s (Uw) dem Kollektor des Transistors 125 zugeführt, so dass am Emitter des Transistors 125 eine Regelspannung U3 entsteht, die sowohl von dem Steuersignal Ul als auch von dem Steuersignal U2 in ihrer Amplitude abhängig ist. Diese Regelspannung U3 wird über einen Trimmer 129 sowie über einen einstellbaren Widerstand 130, die zusammen mit einem Kondensator 131 einen Tiefpass bilden, dem Oszillator 102 zur Frequenznachregelung zugeführt.

Diese Frequenznachregelung bzw. automatische Nachstimmung des Oszillators 102 auf die Eigenresonanz des Wandlers 104 erfolgt dabei in folgender Weise: Beim Einschalten der Versorgungsspannung UB bzw. der Gleichspan-nungsversorgungsquelle 101 liefert der Oszillator 102 an die Basis des Transistors 120 ein Steuersignal mit der Grundfrequenz fg, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel höher als die Eigenresonanz fres des Wandlers 104 liegt. Als Grundfrequenz fg wird dabei diejenige Frequenz bezeichnet, die der Oszillator 102 bei fehlender Regelspannung 103 bzw. bei geöffnetem Regelkreis aufweist und die allein durch die die Frequenz bestimmenden Glieder des Oszillators 102 festgelegt wird. Da die Eigenresonanz des Wandlers 104 durch die geometrische Form sowie vor allem durch die Masse des mit dem Wandler 104 verbundenen Werkzeuges 106 bestimmt und diese Eigenresonanzfrequenz des Wandlers 104 mit zunehmender Masse des am Wandler befestigten Werkzeuges abnimmt, ist es zweckmässig, die Grundfrequenz fg für den Oszillator 102 so zu wählen, dass sie höher, aber gleich der Resonanzfrequenz des Wandlers 104 bei fehlendem Werkzeug 6 ist.

Entsprechend der in Fig. 9 gezeigten Abhängigkeit des Stromes iw durch den Wandler 4 bzw. dessen Wicklung 121 von der Frequenz führt die Ansteuerung des Wandlers 104

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mit der Grundfrequenz fg zu einem bestimmten Strom durch den Wandler und damit zu einem mit diesem Strom proportionalen Steuersignal Ul. Ein Ansteigen der Amplitude dieses Steuersignals bewirkt ein zunehmendes Öffnen des Transistors 124 und damit ein zunehmendes Sperren des Transistors 125, wodurch die Amplitude der am Emitter des Transistors 125 anliegenden Regelspannung U3 abnimmt. Der Oszillator bzw. Multivibrator 102 ist nun so dimensioniert, dass ein Abnehmen der Amplitude der Regelspannung am Eingang 113 zu einer Abnahme der Frequenz führt, wodurch entsprechend Fig. 9 der Strom iw durch die Wicklung 121 des Wandlers 104 noch weiter ansteigt und durch weiteres Ansteigen der Amplitude des Steuersignals Ul zu einer weiteren Abnahme der Amplitude der Regelspannung U3 führt. Dies wiederum bedingt eine weitere Abnahme der Oszillatorfrequenz. Die Nachstimmung des Oszillators 102 erfolgt dabei ausgehend von der Grundfrequenz fg in etwa entlang der Linie N der Fig. 9, wobei dieser Nachstimm- bzw. Regelvorgang dann beendet wird, wenn die Linie M die Strom-Frequenzcharakteristik des Wandlers 104 unterhalb der Grundfrequenz fg wieder schneidet, da bei einer weiteren Verringerung der Frequenz des Oszillators 102 über diesen Schnittpunkt hinaus der Strom durch den Wandler 104 wieder abnimmt oder aber zumindest weniger zunimmt, als dies entsprechend der Linie N für eine weitere Verstimmung des Oszillators 102 zu niedrigen Frequenzen hin notwendig wäre. Der Verlauf der Linie N ist im wesentlichen durch den Verstärkungsgrad der Transistoren 124 und 125, durch die Nachstimmcharakteristik des Oszillators 102 sowie durch die Grösse der Widerstände 129 und 130 festgelegt, die zusammen mit dem Eingangswiderstand des Oszillators 102 (Widerstand parallel zum Eingang 113 des Oszillators 102) einen Spannungsteiler bilden. Als Nachstimmbereich ergibt sich der in Fig. 9 mit schraffierten Linien gezeigte Bereich. Durch Verändern des Widerstandes 130 kann die Linie N in etwa parallel zu sich selbst verschoben werden, wie dies in Fig. 9 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, wodurch sich ein unterschiedlicher Nachstimm- bzw. Fangbereich ergibt.

Bisher wurde angenommen, dass auf das am Wandler 104 befestigte Werkzeug 106 kein Druck ausgeübt wird. Wird dieses Werkzeug 106 nun beispielsweise zum Entfernen von Zahnstein an den Zahn eines Patienten angedrückt, so ergibt sich eine Verschiebung der Resonanzfrequenz und damit des frequenzabhängigen Stromverlaufes durch den Wandler 104 bzw. durch dessen Wicklung 121, wie dies in Fig. 9 mit der mit gestrichelten Linien gezeigten Kurve iw angedeutet ist. Es ist ersichtlich, dass mit zunehmender Belastung des Werkzeuges 106 die Eigenresonanzfrequenz des Wandlers 104 schliesslich so weit verschoben wird, dass die Linie N die Stromstrich-Frequenzcharakteristik des Wandlers 104 nicht mehr schneidet. Ist dieser Zustand erreicht, so wird die Schaltungsanordnung instabil und die Frequenz des Oszillators 102 kippt auf einen Wert, der weit ausserhalb der Eigenresonanz des Wandlers 104 liegt, so dass am Werkzeug 106 keine nennenswerte Schwingungsamplitude mehr auftritt und damit der Wandler hier auch keine Leistung mehr abgeben kann.

Das Gerät kann dadurch wieder in Gang gebracht werden, dass nach Entlastung des Werkzeuges 106 die Versorgungsspannung UB, z. B. durch Betätigen eines Fussschalters, kurzzeitig ab und anschliessend wieder angeschaltet wird.

Durch Verstellen des Widerstandes 130 kann die Linie N in gewissen Grenzen parallel zu sich selbst verschoben werden und dadurch derjenige Anpressdruck für das Werkzeug eingestellt werden, bei welchem (Anpressdruck) das voranstehend beschriebene Abreissen der Frequenznachstimmung des Oszillators 102 bzw. die vollständige Verstimmung dieses Oszillators erfolgt.

In Fig. 10 ist ein Zahnbehandlungsgerät gezeigt, bei welchem zum Nachstimmen des Oszillators 102 der frequenzabhängige Phasenverlauf der Spannung U2' am Wandler 104 bzw. dessen Wicklung 121 sowie das vom Strom abhängige Steuersignal U1 verwendet werden. Die in Fig. 10 gezeigte Schaltung weist zu diesem Zweck eine Phasenvergleichsschaltung 132 auf, der einerseits ein direkt vom Oszillator 102 abgeleitetes Signal und anderseits die Spannung U2' der Wicklung 121 des Wandlers zugeführt werden. Da der Wandler 104 Schwingkreischarakter aufweist, wird sich die Spannung U2' in Abhängigkeit von der Frequenz des Oszillators 102 in ihrer Phasenlage verändern, so dass am Ausgang 133 der Phasenvergleichsschaltung 132 ein Signal entsteht, welches ein Mass für die Verstimmung des Oszillators 102 bezüglich der Resonanzfrequenz des Wandlers 104 ist. Dieses Signal wird über einen Tiefpassfilter 134 dem einen Eingang eines Verstärkers 135 zugeführt und gelangt vom Ausgang des Verstärkers 135 an den Nachstimmeingang 118 des Oszillators 102. Der zweite Eingang des Verstärkers 135 wird mit dem am Emitterwiderstand 122 abgegriffenen Steuersignal Ul beaufschlagt. Wie oben im Zusammenhang mit den Fig. 8 und 9 erläutert wurde, ist die Amplitude des Steuersignals U1 abhängig von der Frequenz des Oszillators 102 und dient in der oben beschriebenen Weise zur Nachstimmung des Oszillators 102. Das Steuersignal Ul sowie das im Ausgang 133 der Phasenvergleichsschaltung 133 liegende Signal U4 werden in dem Verstärker 135 zu einer gemeinsamen Regelspannung addiert und unterstützen sich bei der Nachstimmung des Oszillators 102 in der Weise, dass durch das Steuersignal U1 bzw. durch die von diesem Steuersignal an den Nachstimmeingang 118 gelieferte Regelspannung der Oszillator 102 zunächst in die Nähe der Resonanzfrequenz des Wandlers 104 gebracht wird, während dann mit Hilfe des von der Phasenvergleichsschaltung 132 erzeugten Signals U4 die Scharfabstimmung des Oszillators 102 erfolgt.

Die Phasenvergleichsschaltung 132, der Tiefpassfilter 134, der Verstärker 135 sowie der Oszillator bzw. Multivibrator 102 sind bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführung Teil eines voll integrierten Schaltkreises, nämlich eines sogenannten PLL-(Phase luck loop) Schaltkreises 136.

Um ein Abschalten des Wandlers 104 bei Überschreiten eines vorgegebenen Anpressdruckes für das Werkzeug 106 zu erreichen, wird das am Ausgang des Tiefpassfilters 134 anliegende Signal U4 über einen einstellbaren Widerstand 137, der die Funktion des Reglers 125 der Fig. 7 aufweist, einer Verstärkereinrichtung 138 zugeführt. Diese Verstärkereinrichtung 138 ist bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführung so ausgeführt, dass an ihrem Ausgang 140 ein Signal erst dann entsteht, wenn die Amplitude des Signals am Eingang 139 des Verstärkers 138 einen vorgegebenen Schwellwert überschritten hat. Der Verstärker 138 wird beispielsweise von einem Schmitt-Trigger gebildet.

Das Signal am Ausgang 140 der Verstärkereinrichtung 138 wird dem Eingang 113 des Oszillators 102 zugeführt und dient vorzugsweise zur Verstimmung der Oszillatorfrequenz. Es ist jedoch auch möglich, dass mit dem Signal am Ausgang 140 der Verstärkereinrichtung 138 der Oszillator 102 abgeschaltet oder aber dessen Tastverhältnis geändert wird.

Die Wirkungsweise des Abschaltmechanismus der in Fig. 10 gezeigten Abschaltung lässt sich wie folgt erläutern: Jede Belastung bzw. jedes Andrücken des Werkzeuges 106 an den Zahn eines Patienten bewirkt entsprechend den obigen Ausführungen eine Verlagerung der Resonanzfrequenz des Wandlers 104, wodurch am Ausgang 133 der Phasenvergleichsschaltung 132 ein Signal U4 entsteht, welches von dieser Verstimmung des Wandlers 104 abhängt und damit ein direktes Mass für den Anpressdruck des Werkzeuges 106 darstellt. Je grösser der Anpressdruck für das Werkzeug 106 ist, desto grösser wird die Amplitude des Signals U4 bzw. der von der

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Belastung abhängigen Verlagerung der Eigenresonanzfrequenz des Oszillators abhängiger Anteil im Signal U4 sein. Überschreitet nun die Spannung U4 bzw. der über den einstellbaren Widerstand 137 am Eingang 139 des Verstärkers 138 liegende Teil dieser Spannung einen vorgegebenen Schwellwert, 5 so entsteht am Ausgang 140 des Verstärkers 138 ein Signal, welches den Oszillator 102 so weit verstimmt, dass er weit ausserhalb der Eigenresonanzfrequenz des Wandlers 104 schwingt, so dass letztere keine mechanische Leistung mehr abgeben kann. Die Grösse des Signals U4 und damit die Grösse io des Anpressdruckes für das Werkzeug 106, bei welchem diese Abschaltung des Wandlers 104 durch vollkommene Verstimmung des Oszillators 102 erfolgt, kann mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes 137 den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend eingestellt werden. is

Wie Fig. 10 weiterhin zeigt, ist der Ausgang des Tiefpassfilters 134 gleichzeitig auch mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem akustischen Signalgeber 141 gebildet ist. Dieser Signalgeber ist beispielsweise so eingestellt, dass er kurz vor Errei- 20 chen des maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug 106 bzw. kurz vor dem Abschalten des Wandlers 104 ein akustisches Signal abgibt.

In der Fig. 11 ist eine Ausführung gezeigt, die sich von dem Gerät gemäss Fig. 10 im wesentlichen dadurch unter- 25 scheidet, dass anstelle eines auf einen Schwellwert ansprechenden Verstärkers 138 mit Schaltcharakter ein in seinem Verstärkungsgrad kontinuierlich veränderbarer Verstärker 142 verwendet wird. Zur Einstellung des Verstärkungsgrades dient ein veränderbarer Widerstand 143. Der Verstärker 142 30 wird mit dem Ausgang des Tiefpassfilters liegenden Signals U4 beaufschlagt und liefert ein Ausgangssignal, welches entweder dem Eingang 113 des Oszillators 102 oder aber dem Eingang 114 der Gleichspannungsversorgungsquelle 101 zu615 337

geführt wird. Das Signal am Ausgang des Verstärkers 142 ist ebenso wie das Signal U4 am Ausgang der Phasenvergleichs-schaltung 132 in der Amplitude abhängig von der Belastung des Werkzeuges 106 bzw. vom Anpressdruck dieses Werkzeuges und verändert die Frequenz und/oder das Tastverhältnis des Oszillators 102 bzw. die Grösse der Versorgungsspannung UB in der Weise, dass sich die Ausgangsleistung des Wandlers 104 proportional zum Anpressdruck des Werkzeuges 106 verringert. Der Grad dieser Leistungsverringerung kann mit Hilfe des im Gegenkopplungszweig des Verstärkers 142 liegenden Widerstandes 143 eingestellt werden, so dass sich je nach Stellung des veränderbaren Widerstandes 143 ein «weicheres oder härteres» Leistungsverhalten des Wandlers 100 bzw. eine grössere oder geringere «Härte» für den Wandler 104 ergibt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Anpressdruck für das Werkzeug 106 einen vorgegebenen maximalen Wert nicht übersteigen kann.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, durch LED (Lichtemittierende Dioden) oder digitale Ziffernanzeigen in einer Einrichtung 107 die eingestellte Leistung bzw. den eingestellten Anpressdruck für das Werkzeug 106 und/oder den Auslösegrad der Sicherheitsschaltung anzuzeigen. Dabei ist es zweckmässig, die den tatsächlichen Wandlerbedingungen zugeordneten Grössen anzuzeigen^ Diese sogenannte Absolutwertanzeige ist vorteilhaft, da der Wandler 104 je nach eingesetztem Werkzeug 106 und Versorgungsspannung UB mit verschiedenem Wirkungsgrad arbeitet.

Als besonders vorteilhaft ist dabei eine Wobbelung des Frequenzbereiches mit gespeicherter Anzeige der theoretischen Maximalleistung des Wandlers 104 im Vergleich zur eingestellten bzw. vorgewählten Leistung (Regler 115 bzw. Widerstände 130, 137 oder 143), bei welcher das Abschalten des Wandlers bzw. die Verringerung der Wandlerleistung erfolgt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Mit Ultraschall arbeitendes Zahnbehandlungsgerät mit einem ein Werkzeug antreibenden elektromechanischen Wandler und mit einem den Wandler treibenden, in seiner Frequenz stabilisierten Oszillator, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierung bzw. Nachregelung der Frequenz des Oszillators (2; 102) durch ein vom Strom durch den Wandler (4, 11; 104) abgeleitetes erstes Steuersignal sowie gleichzeitig durch ein von der Spannung am Wandler (4, 11; 104) abgeleitetes zweites Steuersignal (U2) erfolgt und dass das Gerät so ausgebildet ist, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen und/oder einstellbaren maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug (106) eine Abschaltung des Wandlers (4,11; 104) oder Verringerung der vom Wandler (4, 11; 104) abgegebenen Leistung erfolgt.

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verwendet wird, in welchem das von dem Strom durch den Wandler (104) und/oder das von der Spannung am Wandler (104) abgeleitete Ausgangssignal eines Netzwerkes zur Stabilisierung bzw. Nachstimmung der Frequenz des Oszillators (102) dient, wobei der maximale Anpressdruck für das Werkzeug (106) durch den Fang- bzw. Haltebereich des Regelkreises festgelegt ist.

25. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Fang- bzw. Haltebereich vorzugsweise mit Hilfe eines in der Ausgangsleitung des Netzwerkes liegenden veränderbaren Widerstandes (130) einstellbar ist.

26. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk eine als steuerbarer Widerstand wirkende Längsregelanordnung, vorzugsweise einen als steuerbarer Widerstand wirkenden Transistor (125), aufweist und dass über die Längsregelanordnung dem Oszillator (102) das zweite von der Spannung am Wandler abgeleitete Steuersignal (U2) in Abhängigkeit vom ersten, vom Strom durch den Wandler (104) abgeleiteten Steuersignal (Ul) verändert, zugeführt wird.

27. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eingang der Längsregelanordnung bzw. dem Kollektor oder dem Emitter des Transistors (125) das zweite Steuersignal (U2) und der Steuerelektrode der Längsregelanordnung bzw. der Basis des Transistors (125) das erste Steuersignal (Ul) zugeführt wird.

28. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk so dimensioniert ist, dass eine Vergrösserung des einen Steuersignals, insbesondere des ersten Steuersignals (Ul), zu einer Vergrösserung der Amplitude der am Ausgang des Netzwerkes entstehenden Regelspannung (U3) und eine Vergrösserung des anderen Steuersignals, insbesondere des zweiten Steuersignals (U2), zu einer Verringerung der Amplitude der Regelspannung (U3) führt.

29. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Oszillators (102) mit steigender Regelspannung (U3) zunimmt.

30. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch den Wandler (104) bei Eigenresonanzfrequenz des Wandlers einen maximalen Wert aufweist und sowohl oberhalb als auch unterhalb dieser Eigenresonanzfrequenz abnimmt und dass die Grundfrequenz (fg) des Oszillators (102) so eingestellt ist, dass sie ausserhalb der Eigenresonanzfrequenz des Wandlers (104), vorzugsweise oberhalb dieser Resonanzfrequenz, liegt.

31. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wandler (104) bzw. dessen Wicklung (121) eine Serienschaltung, bestehend aus einer Diode (127) und einem Dämpfungswiderstand (126), parallel geschaltet ist und dass das zweite Steuersignal (U2) am Punkt (128) zwischen Diode (127) und Dämpfungswiderstand (126) abgegriffen wird.

32. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (121) des Wandlers (104) als Arbeitswiderstand im Kollektorstromkreis eines den Wandler (104) antreibenden Transistors (120) liegt und dass die Diode (127) mit einem Anschluss mit dem Kollektor des den Wandler (104) antreibenden Transistors (120) verbunden ist.

33. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass ein npn-Transistor (120) zur Ansteuerung des Wandlers (104) verwendet wird und die Anode der Diode (127) direkt mit dem Kollektor dieses Transistors verbunden ist.

34. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuersignal (Ul)

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durch einen im Stromkreis des Wandlers (104, 125) liegenden Widerstand (122), vorzugsweise durch einen im Emitter-Stromkreis des den Wandler ansteuernden Transistors (120) liegenden Widerstand erzeugt wird.

35. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Phasenvergleichsschaltung (132), welcher ein von dem Oszillator (102) abgegebenes erstes Vergleichssignal sowie ein vom Strom bzw. von der Spannung des Wandlers (104) abgeleitetes zweites Vergleichssignal zur Erzeugung einer Regelspannung (U4) zugeführt werden, mit deren Hilfe bei Überschreiten des vorgegebenen bzw. eingestellten maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug (106) das Abschalten des Wandlers (104) bzw. die Verringerung der vom Wandler (104) abgegebenen Leistung erfolgt.

36. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang der Phasenvergleichsschaltung (132) eine Schaltungsanordnung (138) nachgeschaltet ist, die an ihrem Ausgang (140) ein das Abschalten des Wandlers bzw. ein die Verringerung der vom Wandler abgegebenen Leistung bewirkendes Signal liefert, sobald das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung (132) einen bestimmten Schwellwert überschritten hat.

37. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ein Schmitt-Trigger (138) ist.

38. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug (106) ein in der Verbindungsleitung zwischen der Phasenvergleichsschaltung (132) und der Schaltungsanordnung (138) liegender veränderbarer Widerstand (37) dient.

39. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung (132) dem Eingang eines in seinem Verstärkungsgrad einstellbaren Verstärkers (142) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal zur Abschaltung des Wandlers (104) bzw. zur Verringerung der vom Wandler abgegebenen Leistung dient.

40. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Phasenvergleichsschaltung (132) gelieferte Regelspannung zur Verstimmung des Oszillators (102) und/oder zur Veränderung des Tastverhältnisses des vom Oszillator abgegebenen Signals dient.

41. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Phasenvergleichsschaltung (132) abgegebene Regelspannung (U4) zur Änderung der Amplitude der Versorgungsspannung (UB) dient.

42. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (107, 141) zur Anzeige des eingestellten maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug (106).

43. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein akustischer Signalgeber (141) ist, welcher kurz vor Erreichen des maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug (106) ein akustisches Signal liefert.

44. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anzeige des tatsächlichen Anpressdruckes sowie des eingestellten maximalen Anpressdruk-kes für das Werkzeug (106) die Frequenz des Oszillators (102) über einen bestimmten Bereich gewobbelt wird und die dabei auftretenden Maximalwerte in einer LED-Reihen- oder Digitalanzeige gespeichert werden.

2. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler piezoelektrisch oder ma-gnetostriktiv ist.

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3. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch ein aktives Netzwerk (5), welchem das erste sowie zweite Steuersignal (Ul, U2) zugeführt werden und welches hieraus durch Produktbildung und/oder Addition ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Oszillator als Regelspannung (U3) zugeführt wird.

4. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (5) den frequenzbestimmenden Zweig des vorzugsweise als Multivibrator ausgeführten Oszillators (2) bildet.

5. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (5) eine als steuerbarer Widerstand wirkende Längsregelanordnung (15) aufweist und dass über die Längsregelanordnung (15; 21) dem Oszillator das eine Steuersignal (U2), in Abhängigkeit des anderen Steuersignals (Ul) verändert, zugeführt wird.

6. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eingang der Längsregelanordnung (15; 21) das zweite Steuersignal (U2) und der Steuerelektrode der Längsregelanordnung (15; 21) das erste Steuersignal (Ul) zugeführt werden.

7. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsregelanordnung (15; 21) eine vorzugsweise einstellbare Tiefpassanordnung, insbesondere ein RC-Glied (18,18') nachgeschaltet ist.

8. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefpassanordnung (18, 18') zumindest einen Teil des frequenzbestimmenden Zweiges des Oszillators (2) bildet.

9. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (5) so dimensioniert ist, dass eine Vergrösserung des einen Steuersignals, insbesondere des zweiten Steuersignals (U2), zu einer Vergrösserung der Amplitude der Regelspannung (R3) und eine Vergrösserung des anderen Steuersignals, insbesondere des ersten Steuersignals (Ul), zu einer Verringerung der Amplitude der Regelspannung (U3) führt.

10. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Oszillators mit steigender Regelspannung (U3) zunimmt.

11. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4, 11) einen bei Resonanzfrequenz ansteigenden und sowohl oberhalb als auch unterhalb der Resonanzfrequenz abfallenden Stromverlauf aufweist und dass die Grundfrequenz des Oszillators (2) so eingestellt ist, dass sie ausserhalb der Resonanzfrequenz des Wandlers (4, 11) vorzugsweise oberhalb dieser Resonanzfrequenz liegt.

12. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (5) so dimensioniert ist, dass eine Abnahme des ersten Steuersignals (Ul) zu einer Erhöhung der Frequenz des Oszillators (2) führt und dass eine Abnahme des zweiten Steuersignals (U2) eine Abnahme der Frequenz des Oszillators (2) bedingt.

13. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Längsregelanordnung ein erster Transistor (21) vorgesehen ist, dessen Basis vorzugsweise über einen Verstärker (13) oder zweiten Transistor (23) das erste Steuersignal (Ul) zugeführt wird, wobei das zweite Steuersignal (U2) über die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors (21) als Regelspannung (U3) dem Oszillator (2) zugeführt wird.

14. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklung (11) des Wandlers (4)

eine Serienschaltung, bestehend aus einer Diode (20) und einem Dämpfungswiderstand (19), parallel geschaltet ist, und dass das zweite Steuersignal (U2) am Punkt zwischen Diode

(20) und Dämpfungswiderstand (19) abgegriffen wird.

15. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuersignal (Ul) durch einen im Stromkreis des Wandlers (11, 4) liegenden Widerstand, vorzugsweise durch einen im Emitter-Stromkreis eines den Wandler (22, 4) ansteuernden dritten Transistors (10), erzeugt wird.

16. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Transistor (21) an seinem Kollektor das zweite Steuersignal (U2) zugeführt wird.

17. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des ersten Transistors

(21) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (23) verbunden ist, dessen Basis-Emitter-Strecke mit dem ersten Steuersignal (Ul) beaufschlagt wird.

18. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (23) vorzugsweise in Serie mit einem Widerstand dem das erste Steuersignal (Ul) erzeugenden Widerstand (12) parallel liegt.

19. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsregelanordnung (15) als steuerbaren Widerstand einen Opto-Koppler aufweist.

20. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1 oder einem der Patentansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Wandlers (4) durch Änderung der Versorgungsspannung geregelt bzw. eingestellt wird.

21. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerkriterium für den Anpressdruck des Werkzeugs (106) bzw. für die Abschaltung des Wandlers (104) oder Verringerung der vom Wandler (104) abgegebenen Leistung die Spannung- bzw. Strom-Frequenzcharakteristik des Wandlers (104) verwendet wird.

22. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerkriterium für den Anpressdruck bzw. für das Abschalten des Wandlers (104) oder für die Verringerung der vom Wandler (104) abgegebenen Leistung der frequenzabhängige Phasenverlauf der Spannung bzw. des Stroms des Wandlers (104) verwendet wird.

23. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Ansteuerung des Wandlers verwendete Oszillator in seiner Frequenz veränderbar ist und vorzugsweise als Multivibrator (102) ausgebildet ist, welcher bei Überschreiten des maximalen Anpressdruckes für das Werkzeug (106) durch ein von der Amplitude und/oder der Phasenlage des Stroms und/oder der Spannung des Wandlers (104) abgeleitetes Signal in seiner Frequenz so verstimmt wird, dass er ausserhalb der Resonanzfrequenz des Wandlers (104) schwingt.

24. Zahnbehandlungsgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Regelkreis

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