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Die Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches oder dentalmedizinisches Behandlungsinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der medizinischen oder dentalmedizinischen Technik kann eine Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers oder künstlichen Teilen davon (Prothesen) mit einem Werkzeug eines Behandlungsinstrumentes auf verschiedene Weise erfolgen. In vielen Fällen ist lediglich eine Behandlung 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 Bearbeitung der Fall ist. Bei gattungsgemäßen, entsprechend ausgebildeten Behandlungsinstrumenten wird das Werkzeug durch einen Schwingantrieb in Schwingungen versetzt, deren Frequenz insbesondere im Schall- oder Ultraschallbereich liegt. Insbesondere dann, wenn der Schwingantrieb ein Schwingelement aufweist, das seine Schwingungen an einen Schwingstab durch Aufprall gegen den Schwingstab überträgt, wird ein beträchtliches Arbeitsgeräusch erzeugt, das sowohl vom Schwingantrieb direkt an seine Umgebung abgegeben wird oder vom Schwingstab oder Werkzeug als Körperschall an die Umgebung abgegeben wird. Das Arbeitsgeräusch ist insbesondere dann beträchtlich groß und störend, wenn der Schwingantrieb ein pneumatischer Schwingungserreger ist. Ein solches Behandlungsinstrument ist als Zahnsteinentfernungsgerät bekannt. In der
DE 197 51 682 A1 ist ein solches Behandlungsinstrument mit einem pneumatischen Schwingantrieb für ein spanabhebendes Werkzeug beschrieben, das zur Ausarbeitung von Kavitäten eingerichtet ist. Zwecks Geräuschminderung ist der Schwingungserreger von einer Hülse aus Stahl umgeben.
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Auch die
US 6,086,369 A zeigt ein zahnmedizinisches Behandlungsgerät, welches auf Ultraschall basiert. Ein Werkzeug wird dabei von einem Ultraschall-Schwingungserreger in Schwingung versetzt, wobei eine Hülse das Werkzeug teilweise umgibt. Ein Nutzer kann das Behandlungsgerät an der Hülse greifen. Vibrationen des Werkzeugs übertragen sich nur gedämpft auf die Hülse und damit auf die Hand des Nutzers. Der Ultraschall-Schwingungserreger liegt dabei jedoch frei.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Behandlungsinstrument der eingangs angegebenen Arten die Geräuschemission zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in zugehörigen Unteransprüchen beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung überragen die Griffhülse und eine an der Innenmantelfläche der Griffhülse radial abgestützte Hülse aus elastisch komprimierbarem oder schallabsorbierendem Material die Werkzeugkupplung und den Werkzeugschaft mit radialem Abstand. Hierbei wird eine maximale Dämpfungswirkung erreicht. Außerdem werden zugleich eine Lagerfunktion und eine Geräuschminderungsfunktion bzw. Geräuschdämpfungsfunktion erfüllt. Die Griffhülse und/oder die Hülse kann bzw. können sich hierbei im Wesentlichen bis zu einem sichelförmig geformten Werkzeugabschnitt erstrecken. Bei dieser Ausgestaltung wird die Geräuschabstrahlung im Bereich der Werkzeugkupplung und im Bereich des betreffenden Werkzeugschaftes dadurch vermindert, daß die Griffhülse und/oder die Hülse der radialen Abstrahlung der Schallwellen entgegenwirkt und dadurch das Arbeitsgeräusch vermindert. Die Hülse kann hierbei aus Gummi oder Kuststoff, insbesondere aus Silikon bestehen.
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Bei der bekannten Ausgestaltung gemäß
DE 197 51 682 A1 ist zwar eine Hülse aus elastisch komprimierbarem Material vorgesehen, die die Griffhülse überragt, jedoch überragt diese Hülse nicht die Werkzeugkupplung und außerdem ist die Hülse an ihrem vorderen Ende radial am Schwingstab abgestützt, wodurch das Schwingen des Schwingstabs beeinträchtigt wird.
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Die Geräuschminderung läßt sich dadurch weiter verbessern, daß die Innenmantelfläche des Griffhülsenabschnitts oder des Hülsenabschnitts eine Schallwellen nach innen reflektierende Struktur aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der die Werkzeugkupplung überragende Griffhülsenabschnitt und/oder Hülsenabschnitt ein separates Bauteil ist, das durch eine lösbare Kupplung mit dem übrigen Griffhülsenteil oder Hülsenteil verbunden ist. Die Kupplung kann hierbei durch eine Schraubverbindung, einen Bajonettverschluß oder eine Rastverbindung gebildet sein.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Querschnittsgröße des die Werkzeugkupplung überragenden Griffhülsenabschnitts und/oder Hülsenabschnitts nach vorne konvergiert, vorzugsweise kegelstumpfförmig konvergiert. Dabei können mehrere Griffhülsenabschnitte und/oder Hülsenabschnitte vorgesehen sein, die wahlweise anmontierbar sind, und die sich vorzugsweise bezüglich ihrer Länge unterscheiden.
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Bei der Handstückkupplung im hinteren Endbereich handelt es sich vorzugsweise um eine Steck-Drehkupplung, der Schwingungserreger ist vorzugsweise ein pneumatischer Schwingungserreger.
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Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von vorteilhaften Ausgestaltungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
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1 ein erfindungsgemäßes Behandlungsinstrument im axialen Schnitt;
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2 das Behandlungsinstrument in der Stirnansicht von links;
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3 das Behandlungsinstrument in der Draufsicht;
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4 ein hülsenförmiges Lagerteil aus elastisch komprimierbarem Material des Behandlungsinstruments in der Seitenansicht;
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5 den vorderen Endbereich des Behandlungsinstruments mit einem Schwingungsdiagramm;
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6 einen Schwingstab des Behandlungsinstruments im axialen Schnitt und in vergrößerter Darstellung;
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7 den Schwingstab in abgewandelter Ausgestaltung;
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8 den vorderen Endbereich eines Behandlungsinstruments in abgewandelter Ausgestaltung (nicht erfindungsgemäß);
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9 den vorderen Endbereich eines Behandlungsinstruments in weiter abgewandelter Ausgestaltung (nicht erfindungsgemäß);
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10 den vorderen Endbereich eines Behandlungsinstruments in weiter abgewandelter Ausgestaltung (nicht erfindungsgemäß);
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11 den vorderen Endbereich eines Behandlungsinstruments in weiter abgewandelter Ausgestaltung (nicht erfindungsgemäß).
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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 Handstückkupplung 5 mit einem Anschlußteil 6 einer flexiblen Versorgungsleitung 7 lösbar verbunden, die sich von einem nicht dargestellten Steuergerät erstreckt, und in der sich sogenannte Medienleitungen 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 Luftleitung 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 ausgebildeten 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.
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Die Hauptteile des Handstücks 2 sind eine einen Mantelkörper des Handstücks 2 bildende Griffhülse 11 etwa runder Querschnittsform, deren Querschnittsgröße sich nach vorne etwas verjüngt, 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.
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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 Kupplungszapfens 8 in der Kupplungsstellung vorgesehen.
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Die Kupplungsausnehmung 9 ist im hinteren Endbereich der Griffhülse 11 angeordnet, wobei die Verrastungsvorrichtung 10 zwischen der Griffhülse 11 und dem Kupplungszapfen 8 wirksam ist.
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In der Griffhülse 11 ist 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 Lagerung ist im vorderen Endbereich bzw. in der vorderen Hälfte der Griffhülse 11 eine Lagerhülse 14 aus elastisch komprimierbarem Material in der Griffhülse 11 eingesetzt und axial fixiert, an deren Innenmantelfläche wenigstens ein Lagerring ausgebildet ist, der den Schwingstab 13 eng umschließt 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.
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Bei der vorliegenden Ausgestaltung weist die Lagerhülse 14 zwei Lagerringe 15a, 15b auf, insbesondere 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.
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Zur axialen Positionierung der Lagerhülse 14 in der Griffhülse 11 können Schulterflächen an der Innenmantelfläche der Griffhülse 11 dienen, an denen Gegenschulterflächen an der Außenmantelfläche 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 Rastausnehmungen 17a, 17b in der Innenmantelfläche der Griffhülse 11 eingefedert und somit elastisch eingerastet sind. Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Griffhülse 11 in ihrer Querschnittsgröße nach vorne konvergiert, findet die Lagerhülse aufgrund dieser Konvergenz in Richtung nach vorne eine Bewegungsbegrenzung im Sinne eines Anschlags, so daß lediglich eine eine Bewegung nach hinten begrenzende Schulterfläche erforderlich ist. Anstelle der nach vorne konvergierenden Konizität 14a kann auch eine etwa zylindrische Form mit einer Außenschulterfläche vorgesehen 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 Griffhülse 11 einschiebbar ist, wobei die radialen Vorsprünge 16a, 16b radial einfedern und in der Montageendposition 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.
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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 radiale 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.
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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 Griffhülse 11 gelagert ist und sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel bis zum hinteren Endbereich der Griffhülse 11 bzw. des Handstücks 2 erstreckt und nach hinten durch eine in die Griffhülse 11 eingeschraubte Ringmutter 22 begrenzt ist. Zur radial elastisch nachgiebigen Lagerung des Einsatzteils 21 in der Griffhülse 11 können z. B. wenigstens ein Lagerring 23 aus elastisch nachgiebigem Material, wie Gummi oder Kunststoff, vorgesehen sein, der zwischen der Außenmantelfläche des Einsatzteils 21 und der Innenmantelfläche der Griffhülse 11 angeordnet ist.
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Der Schwingstab 13 ist ein hülsenförmiger Körper, mit dessen vorderem Endbereich das Werkzeug 3 durch die Werkzeugkupplung 4 lösbar verbunden ist. Der Werkzeugkupplung 4 ist vorzugsweise eine an sich bekannte Schraubverbindung mit einem Innengewinde und einem vorzugsweise 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 Schlüsselfläche, um mit einem von vorne einführbaren Spezialschlüssel die Schraubverbindung festzuziehen oder zu lösen.
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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 ausgebogen ist und auf der anderen Seite der Längsmittelachse 24 in Form einer sich gerade erstreckenden, abgeflachten oder gerundeten Werkzeugspitze 3e endet, die sich insbesondere für eine Zahnsteinentfernung eignet.
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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 Spannung sowohl auf dem jeweils zugehörigen Zapfen 26 als auch in der zugehörigen Ausnehmung 27 sitzen.
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Der zugehörige Schwingantrieb wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen pneumatischen Schwingungserreger 31 gebildet, der im mittleren Bereich des Schwingstabes 13 angeordnet ist und in an sich bekannter Weise durch eine den Schwingstab 13 mit radialem Bewegungsspiel umgebende Schwinghülse 32 und in deren Bereich die Ringwand schräg durchsetzende Löcher 33 gebildet. Durch zu beiden Seiten der Schwinghülse 32 mit axialem Abstand davon angeordnete 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.
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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 Dämpfungshülse 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 Dämpfungshülse 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 36 in der Lagerhülse 14 gelagert sein, vorzugsweise im Lagerring 15b.
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Dem Schwingungserreger 31 ist eine Steuervorrichtung zum Verringern oder Vergrößern seiner 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 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 11 vorgesehen. Hierdurch kann die Leistung des Behandlungsinstruments 1 an die zu verrichtende 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 unterschiedlicher vorhandener Werkzeuge 3 angepaßt werden.
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Die manuell betätigbare Einstellvorrichtung 43 weist ein Einstellglied 44 auf, das von außen manuell zugänglich und axial oder in Umfangsrichtung verstellbar an der Griffhülse 11 angeordnet 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 einer 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 Drehbewegung des Einstellgliedes 44 in eine Axialbewegung umwandelndes Getriebe 47 mit einem Ventilschieber 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-Zuführungsleitung 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 hineinragenden Anbauteil des Einstellglieds 44 angeordnet ist.
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Es ist vorteilhaft, zusätzlich oder anstelle der Steuervorrichtung 72 zur Einstellung des anstehenden Druckes p1 eine automatische Druck-Regelvorrichtung 54 mit einem Druckregelventil 55 vorzusehen, die bzw. das unabhängig vom vorhandenen Betriebsdruck p2 in der Zuführungsleitung 51 einen im wesentlichen konstanten wirksamen Druck p1 einstellt. Hierdurch werden auch bei beträchtlichen 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.
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Sowohl beim Vorhandensein eines Steuerventils 46 als auch eine Regelventils 55 ist der Ventilschieber 48 in der Zuführungsleitung, hier im axparallelen Zuführungsleitungsabschnitt 15b, angeordnet, vorzugsweise darin längs verschiebbar gelagert. Die Ventilöffnung 49 kann durch eine Stirnkante des Ventilschiebers 46 gesteuert werden.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine Steuervorrichtung oder eine manuelle Einstellvorrichtung 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 Ventilschieber 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 48d 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.
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Es ist vorteilhaft, den Schwingstab 13 so auszubilden, daß seine Masse verringerbar oder 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.
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Mehrere Schwingstäbe 13 unterschiedlicher Masse können durch die Ausbildung von Schwingstäben 13 gleicher oder ungleicher Abmessungen und/oder aus Werkstoffen unterschiedlicher spezifischer Dichte gebildet werden, wobei die Schwingstäbe 13 mit gleichen oder unterschiedlichen Querabmessungen und/oder Längsabmessungen ausgebildet sein können.
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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.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Anbauteil 61 vorgesehen, das mit einem verjüngten 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 61b, das in seiner Querschnittsform, vorzugsweise an die Querschnittsform und -größe 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. korrosionsfestem 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 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 6 und 7 einen Schwingstab 13 nach 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.
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Zwei oder mehrere Schwingstäbe 13 unterschiedlicher Masse können durch wahlweisen Einbau einen Leistungsregler 41 oder eine Steuervorrichtung 42 ersetzen, da sie es durch gezielten Einbau bzw. Austausch ermöglichen, unterschiedliche Leistungen oder Schwingbreiten bzw. Amplituden einzustellen. Wenn zwei oder mehrere werkstattseitig oder benutzerseitig wahlweise einbaubare Schwingstäbe 13 unterschiedlicher Masse zusätzlich zu einem Leistungsregler 41 oder einer Steuervorrichtung 42 vorhanden sind, lassen sich durch den Einbau oder Austausch die Einstellungen der Leistung oder die Schwingbreite im Sinne einer Vergrößerung (schwererer Schwingstab 13) oder eine Verringerung (leichterer Schwingstab 13) verlagern.
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Erfindungsgemäß überragen die Griffhülse 11 und auch die Lagerhülse 14 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.
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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 Arbeitsgeräusche, 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 Dämpfungswirkung wird durch den Ringspalt 65a, der sich wenigstens im Bereich des Schwingungserregers 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.
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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 Körperschall gedämpft wird. Versuche haben gezeigt, daß sich durch die Verlängerung a eine Schalldämpfung von bis etwa 15 dB erreichen läßt, und zwar bereits ohne eine Beschichtung der Innenmantelfläche mit dem elastisch nachgiebigem Material. Das hintere Radiallager R1 ist vorzugsweise zwischen den radialen Ringwülsten 16a, 16b bzw. im Bereich des Ringspaltes 65b angeordnet.
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Im Funktionsbetrieb führen zum einen der Schwingstab 13 und zum anderen das Werkzeug 3 aufgrund der länglichen Bauweise quer gerichtete Schwingungen aus (5), die sinuskurvenförmig 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 ¼ seiner Länge L beträgt und vorzugsweise im Bereich des hinteren elastischen Radiallagers R1 angeordnet ist. Der bezüglich 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 Längsposition des hinteren Schwingungsknotens S1 läßt sich durch die Masse und dessen Schwerpunkts SP1 unter Berücksichtigung des Schwerpunktes SP2 des übrigen Körpers des Schwingstabs 13 verändern und vorzugsweise so anpassen, daß der hintere Schwingungsknoten S1 sich im Bereich des hinteren elastischen Radiallagers R1 befindet.
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Die Beispiele nach den 8 bis 10, bei denen gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheiden sich durch folgende Ausgestaltungseinzelheiten.
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Bei dem Beispiel nach 8 ist eine Griffhülse 11 vorgesehen, die im Bereich der Werkzeugkupplung 4 längs geteilt ist, so daß ein hinterer Griffhülsenteil 11a und ein vorderer, kappenförmiger bzw. verlängerter Griffhülsenteil 11b vorgesehen sind, die durch eine lösbare Kupplung 66 miteinander verbunden sind, wobei das vordere Griffhülsenteil 11b den Werkzeugschaft 3b mit radialem Abstand umgibt und sich bis in den Übergangsbereich des sichelförmigen Werkzeugabschnitt 3c erstreckt. Die lösbare Kupplung 66 ist gemäß 5 durch eine Schraubverbindung gebildet, wobei das hintere Griffhülsenteil 11a an seinem vorderen Ende ein Innengewinde aufweist, 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 eingesetzten 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, angeordnet ist, in dem der Schwingschaft elastisch nachgiebig gelagert ist.
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Das Beispiel nach 9 unterscheidet sich von dem nach 8 dadurch, daß der 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 kegelförmige 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.
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Beim Beispiel nach 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 11b kann 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 nachgiebigem 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 11b, die bzw. der in eine Verrastungsnut am hinteren Griffteilabschnitt 11a beim Zusammenstecken vorzugsweise lösbar einrastet.
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Das Beispiel nach 10 verdeutlicht eine Schallwellen dämpfende und/oder reflektierende 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 1 können auch bei einem Griffteilabschnitt 11b dessen Innenmantelfläche mit einem elastisch komprimierbarem Material beschichtet bzw. belegt sein.
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Das Handstück 2 kann die Beleuchtungsvorrichtung 71 mit wenigstens einem Lichtabgabefenster 73 am vorderen Ende des Handstücks 2 aufweisen. Das Lichtabgabefenster 73 ist vorzugsweise 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 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 eingebettet 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 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich der wenigstens eine Lichtleiter 73 von einer etwa mittleren Position zum äußeren Bereich des Handstücks 2, wobei er sich weiter längs durch die Lagerhülse fortsetzt. Vorzugsweise sind zwei Lichtleiter 73 in spiegelbildlicher Anordnung vorgesehen, die von einem gemeinsamen Einstrahlstück abzweigen. Das Licht kann dem hinteren Ende des wenigstens einen Lichtleiters 73 auf verschiedene Weise zugeführt werden. Es kann sich im Bereich der Handstückkupplung 5 ein hinterer Lichtleiter koaxial durch die Handstückkupplung 5, hier durch den Kupplungszapfen 8, erstrecken, aus dem das Licht in den Lichtleiter 73 eingestrahlt wird. Es ist auch möglich, im vorderen Endbereich des Kupplungszapfens 8 eine Lichtquelle, insbesondere eine Lampe, vorzusehen, die an einen elektrischen Versorgungskreislauf angeschlossen ist, der sich durch die Versorgungsleitung erstreckt. Der Lichtleiter 74 kann sich zu einem im Lagerring 68 eingesetzten oder eingebetteten Lichtleiterring 76 erstrecken, von dem sich ein oder mehrere Lichtleiterabschnitte 77 nach vorne zu den Lichtabgabefenstern 73 erstrecken können.
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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 abgedichtet 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 Kupplungszapfen 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 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.
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Beim Beispiel nach 11 ist das vordere Griffhülsenteil 11b 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 11 zeigt, kann das vordere Griffhülsenteil 11b in einer inneren Rinausnehmung 88 im Lagerring 68 gelagert sein, die somit eine Längsführung bildet. Die Schulterfläche 89 einer Verjüngung der Ringausnehmung 88 kann den Anschlag 87 bilden, der mit der Schulterfläche eines radialen Ringansatzes im hinteren Endbereich des Griffhülsenteils 11b zusammenwirkt.
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Beim Beispiel nach 11 ist zusätzlich eine der Ausgestaltung nach 9 ähnliche Beleuchtungseinrichtung 71 mit einem, mehreren oder z. B. drei auf dem Umfang verteilt angeordneten 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 Überstandes a eingeschoben werden, z. B. um im Mundraum des Patienten mehr Freiraum zu schaffen oder den Zugang zum Angriffselement 3c zu erleichtern.
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Die Steck/Drehkupplung 5 ermöglicht eine unbeschränkte Drehung des Behandlungsinstruments 1 um seine Längsachse relativ zum Anschlußteil 6, wobei in jeder Drehstellung der abgedichtete Durchgang der Medien gewährleistet ist.
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Zum Einschalten des Behandlungsinstrumentes 1 bzw. Schwingungserregers 31 für den Funktionsbetrieb ist ein Schalter, hier in Form eines Schaltventils in der Zuführleitung 51, vorgesehen, der mit der Bedienungshand oder einem Fuß der Bedienungsperson betätigbar ist.
