-
Werkzeugsteuerung Die Erfindung betrifft eine Steuerung für an mindestens
einer Versorgungsleitung liegende, mit einem Griff versehene Werkzeugaufspannköpfe.
Insbesondere betrifft die rfindung eine hydraulische Vorrichtung zur Steuerung der
Versorgungsleitungen eines Werkzeugaufspannkopfes.
-
Werkzeugaufspannköpfe der genannten Art finden insbesondere als Dentalwerkzeug
Verwendung. Sie weisen im Arbeitskopf einen fluidgetriebenen Motor und verschiedene
Düsensysteme auf.
-
Werkzeugaufspannköpfe sind zur Durchführung unzähliger Funktionen
entwickelt worden. Sie erfordern vom Benutzer
Geschick, Feinfühligkeit
und sicheres und schnelles Arheiten, wenn sie mit Erfolg geführt werden sollen.
Der Umgang mit Werkzeugaufspannköpfen der genannten Art wird jedoch durch unzulängliche
Steuersysteme für die Versorqungsleitungen für den Werkzeugbetrieb im Arbeitskopf
beeinträchtigt. Dieses Erschwernis tritt insbesondere für die von Hand dirigierten
Werkzeuge des Zahnarztes auf.
-
Der Zahnarzt oder Dentist muss die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors
im oder auf dem Werkzeugaufspannkopf regulieren, während er beispielsweise gleichzeitig
das rotierende Werkzeug, beispielsweise den Bohrkopf, genau ansetzen muss.
-
Dieses Problem wird dann weiter kompliziert, wenn ein einziges Werkzeug
mehr als eine Versorgungsleitung benötigt.
-
So weisen die Werkzeugaufspannköpfe aus dem Dentalbereich häufig drei
voneinander getrennte Versorgungsleitungen auf.
-
Eine der Leitungen ist eine Pressluftleitung, die die Turbine des
fluidgetriebenen Motors antreibt, eine weitere Druckluftleitung zum Freiblasen des
Arbeitspunktes und eine dritte Versorgungsleitung für ein Kühlmittel, in der Regel
für Wasser. Dazu benutzt der Zahnarzt häufig verschiedene Werkzeugaufspannköpfe
während einer Behandlung. So verwenden viele Zahnärzte beispielsweise zwei oder
drei verschiedene Handgeräte mit Werkzeugaufspannköpfen, die für verschiedene Umdrehungsgeschwindigkeiten
der Arbeitswelle ausgelegt sind, beispielsweise für niedrige TJmdrehungsgeschwindigkeiten,
mittlere Umdrehungsgeschwindigkeiten und ausgesprochen hochtourige Arbeitsgeschwindigkeiten,
beispielsweise im Bereich von 500 000 Upm.
-
Häufig werden auch Ultraschallreinigungsgeräte zur Entfernung von
Zahnbelag und Zahnstein eingesetzt.
-
Im Anfang der Entwicklung der Werkzeugaufspannköpfe der genannten
Art zur Verwendung mit mehreren Auf spannköpfen auf einem Griffelement und mit mehreren
Versongsleitungen
war jede einzelne der Versorgungsleitungen in
der Regel mit einem eigenen Steuerelement, beispielsweise mit einer Taste, einem
Hebel oder einem Stellrad versehen, wobei diese Steuerelemente entweder per Hand
oder per Fuss betätigt wurden. Der Benutzer solcher Geräte musste sich darauf einstellen,
das rechte Steuerelement zum rechten Werkzeug bzw. zur rechten Versorgungsleitung
im rechten Auyenblick zu betätigen. Das erfordert eine störende Unterbrechung der
Arbeit und der Konzentration des Benutzers und erfordert statt eines einfachen Umsteckens
der Werkzeugaufspannköpfe zusätzlich ein differenziertes Umstellen der Versorgungsleitungen.
Insbesondere im Zusammenhang mit zahnärztlichem Gerät, bei dem die Qualität der
Arbeit direkt von der Konzentration des Benutzers und seines handwerklichen Geschickes
auf den Arbeitspunkt abhängt, werden solche Störungen als lästig empfunden.
-
Zur Lösung dieses Konfliktes ist bekannt, einen einzigen Fußschalter
als Steuerelement parallel zu mehreren Werkzeugköpfen zu schalten. Zur Trennung
des einzigen Fussschalters von den speziell zugeordneten und aktuell nicht benutzten
Werkzeugköpfen dient eine Reihe elektrischer Schaltkreise und Bauelemente, die aus
Relais, Solenoiden und anderen elektromechanischen Elementen bestehen. In der Praxis
haben diese Steuersysteme jedoch vor allem den Nachteil, dass sie überdurchschnittlich
teuer sind und aufgrund ihrer Komplexität nicht den gewünschten Zuverlässigkeitsgrad
und Leistungsgrad zeigen.
-
Zwar können mit dem Fußschalter praktisch beliebige Arbeitsköpfe aus
einer vorgegebenen Vielfalt von Köpfen gesteuert werden, jedoch hat sich das zur
Verfügungstehen eines einzigen Fußschalters, der an einem gesonderten Steuerimpulskabel
liegt, insofern als nicht sehr praktisch erwiesen, als der Benutzer beim Wechsel
des Arbeitsstandpunktes den Fußschalter stets ebenfalls wieder dem
veränderten
Arbeitsstandpunkt durch eine entsprechende Verschiebung anpassen muss. Auch ist
dieser Fußschalter nur in einer Ausführungs bekannt, in der er eine einzige Schaltrichtung
aufweist. Er kann also nur in einer einzigen Richtung betätigt, in der Regel gedrückt,
werden, und zwar senkrecht abwärts. Das veranlasst den Benutzer, sein Körpergewicht
im wesentlichen auf ein Bein zu verlagern, anstatt es gleichmässig auf beide Beine
zu verteilen. Dadurch werden Ermüdungserscheinungen und Krampfhaltungen ausgelöst,
die die Arbeit beeinträchtigen.
-
Die beschriebenen Fußschalter sind insbesondere dann unzulänglich,
wenn der Benutzer genötigt ist, sie kontinuierlich und dosiert zu bedienen. Eine
solche Bedienung des Fußschalters ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Durchflussmenge
oder Durchflussgeschwindigkeit beispielsweise eines Fluids durch die Versorgungsleitung
für den Werkzeugaufspannkopf nach Massgabe des auf dem Fußschalter lastenden und
durch den Fuss des Benutzers verursachten Druckes erfolgt, wenn also beispielsweise
die Geschwindigkeit des zahnärztlichen Bohrers durch die Kraft gesteuert wird, mit
der der Fuss des Zahnarztes den Fußschalter niederdrückt. Insbesondere diese Art
der Steuerung hat sich noch über die reine Ein-Aus-Steuerung als unzulänglich erwiesen.
-
Auch ist bekannt, die beschriebenen Probleme dadurch zu lösen, dass
bei von Hand bedientem Werkzeug die Steuerung, in der Regel eine Taste, am Griff
des Werkzeugaufspannkopfes selbst angebracht ist. Durch Ergreifen des Werkzeugaufspannkopfes
an seinem Griff liegen die Hand und die Finger des Benutzers automatisch im Bereich
der Steuerknöpfe oder Steuertasten. Wie im Fall des Fussschalters erfordern jedoch
auch alle bekannten Werkzeugaufspannköpfe mit Steuerung am Handgriff einen gezielten
manuellen
Druck auf eine kleine Aktuationsfläche. Beispielsweise muss eine bestimmte Taste
niedergedrückt, ein Hebel ergriffen und niedergedrückt oder eine Rändelschraube
gedreht werden. Beim Führen des Werkzeuges mit der Hand bedeutet eine solche Betätigung
der Steuerorgane eine ernste Unterbrechung der Arbeit, die beispielsweise bei der
vom Zahnarzt erforderten konzentrierten und raschen Arbeitsweise stark beeinträchtigend
ist. Der Arzt muss die Hand oder die Finger aus einer für die Führung des Werkzeuges
günstigen Stellung in eine Stellung versetzen, in der die Steuerung betätigt werden
kann. In dieser Stellung müssen dann ein bestimmter Druck oder eine Kraft in einer
bestimmten Richtung ausgeübt werden.
-
Diese Nachteile sind weniger gravierend, solange es sich lediglich
um eine periodisch zu betätigende Steuerung handelt, insbesondere also um ein Zuschalten
oder Abschalten einer Versorgungsleitung. Die Störung der Arbeitsgenauigkeit wird
jedoch gravierend, wenn durch ständigen von der Hand ausgeübten Druck der Durchfluss
in einer Versorgungsleitung gesteuert werden muss.
-
Wenn also beispielsweise konkret ein Zahnarzt das Gerät in den verschiedensten
Weisen mit der Hand ergreift, um das Werkzeug, beispielsweise den Bohrkopf, an den
unterschiedlichsten Stellen anzusetzen, dann bedeutet ein Rücksetzen der Hand zur
Justierung von Steuerelementen, beispielsweise Tasten, Hebeln oder Schrauben, eine
ausserordentlich störende und ablenkende Unterbrechung. Die Qualität der Arbeit
am Zahn muss dadurch leiden.
-
Ein weiterer Nachteil, der den bekannten von Hand oder per Fuss steuerbaren
Vorrichtungen gemeinsam ist, ist der der unabhängigen gleichzeitigen Steuerung der
einzelnen Versorgungslinien.
-
Dernentsprechend ist es ein generelles Ziel der Erfindung, den Stand
der Technik zu verbessern und eine hydraulische Steuerung zur Verfügung zu stellen,
die eine augenblickliche und genaue Steuerung jedes einzelnen einsetzbaren Werkzeugaufspannkopfes
und der ihm zugeordneten Versorgungsleitungen ohne Beeinträchtigung der gleichzeitigen
Führung des Gerätes zum Arbeitspunkt ermöglicht.
-
Enger umrissen ist Ziel der Erfindung die Schaffung einer Steuervorrichtung
für die Versorgungsleitungen eines '4erkzeugaufspannkopfes, die von Hand am Griff
des Kopfes gesteuert werden können, ohne dass die Finger aus einer zur Führung des
Werkzeuges benötigten Lage genommen zu werden brauchen. Gleicherweise soll eine
Fußsteuerung geschaffen werden, die sich von vornherein im Trittbereich des Benutzers
auch bei veränderten Arbeitspositionen befindet, so dass ein Verschieben des Fußschalters
in eine trittgerechte Lage bei veränderter Arbeitsstellung unterbleiben kann.
-
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für
die Versorgungsleitungen von Vlerkzeugaufspannköpfen, insbesondere für zahnärztliches
Werkzeug, zu schaffen, deren Betätigung keine Beeinträchtigung der manuellen Arbeit
und der Arbeitskonzentration bewirkt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Steuerung der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch auf Druckeinwirkung
ansprechende Elemente zur Steuerung der Versorgungsleitung, eine von Hand betätigbare
biegsame nachgiebige Kammer am oder im Griff und durch eine erste Leitung, die die
Kammer mit dem druckempfindlichen Element so verbindet, dass eine Manipulation der
von Hand betätigbaren Kammer die Versorgungsleitung steuert.
-
Ein auf einen beliebigen Bereich einer am Griff des Werkzeugaufspannkopfes
befindlichen elastischen Kammer ausgeübter Druck steuert also die Versorgungsleitungen
unabhängig von der Lage und Stellung der Finger des Benutzers.
-
Dieser von der Hand des Benutzers oder gegebenenfalls auch vom Fuss
auf einen entsprechenden Fußschalter ausgeübte Druck auf eine oder mehrere elastische
biegsame nachgiebige Kammern, die im Peripheriebereich des Systems liegen, wird
auf druckempfindliche Steuerelemente übertragen, die ihrerseits die Versorgungsleitungen
direkt steuern.
-
Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung der Erfindung liegt darin,
dass der von Hand ausgeübte Steuerdruck in praktisch jeder beliebigen Richtung erfolgen
kann und dennoch die Versorgungsleitungen unter allen Umständen genau steuert.
-
Für einen entsprechend aufgebauten Fußschalter kann der Druck in praktisch
beliebiger Richtung, also sowohl senkrecht abwärts als auch schräg gerichtet oder
seitlich abwärts erfolgen.
-
Insbesondere ist die Kammer bzw. ihre äussere Oberfläche vorzugsweise
so ausgelegt, dass sie eine möglichst grosse Oberfläche aufweist. Jeder beliebige
Bereich dieser Oberfläche ist in der jeweils zweckentsprechenden Abstufung graduell
druckempfindlich, so dass diese graduelle Druckaufnahme den Durchfluss bzw. die
Durchflussleistung in der Versorgungsleitung zum Werkzeugaufspannkopf graduell steuern
kann. Insbesondere wird eine Ausbildung der Erfindung bevorzugt, bei der die Versorgungsleitungen
eines Werkzeugaufspannkopfes durch den Benutzer gleichzeitig sowohl entweder durch
Fussdruck als auch durch Handruck bewirkt werden kann.
-
Insbesondere wird eine Ausbildung der Erfindung als besonders vorteilhaft
bevorzugt, die die zuvor beschriebenen
Vorteile aufweist und zusätzlich
automatisch beim Abnehmen des Werkzeugaufspannkopfes auch von der Fußsteuerung gelöst
wird.
-
Weiterhin weist die Vorrichtung der Erfindung eine bevorzugte Ausbildung
auf, nach der Ventile vorgesehen sind, die das lösbare Verbinden mehrerer Werkzeugaufspannköpfe
mit einem einzigen Fußsteuerschalter in der Weise ermöglicht, dass die Verbindung
oder Trennung eines Werkzeugaufspannkopf es mit dem oder von dem Fußsteuerschalter
ausschliesslich durch einfache und billige mechanische Elemente ermöglicht wird.
Durch diese in Verbindung mit den Figuren näher beschriebene Ausbildung der Erfindung
ist das Vorsehen elektrischer Elemente im Zusammenhang oder in den Ventilen überflüssig.
-
Für Geräte mit Handsteuerung ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine
geschlossene biegsame Kammer einen Teil des Werkzeughandgriffs, insbesondere des
Handgriffs eines Werkzeuges für zahnärztlichen Gebrauch, vollständig umspannt, so
dass die Manipulation jedes beliebigen Teiles der elastisch biegsamen Kammer die
Durchflussleistung durch die Versorgungsleitungen zum Werkzeugauf spannkopf beeinflusst.
-
Weiterhin wird durch die Erfindung eine Steuervorrichtung für ein
zahnärztliches Handwerkszeug zur Verfügung gestellt, das im Werkzeugaufspannkopf
eine Druckluftdüse, eine Kühlmitteldüse und einen fluidgetriebenen Motor enthält.
Jedes dieser drei Elemente wird durch eine eigene Versorgungsleitung gespeist. Die
zu ihrer Steuerung vorgesehenen Steuerelemente enthalten auf Druckeinwirkung ansprechende
Elemente zur Steuerung des Durchflusses in jeder der Versorgungsleitungen. Damit
steht in Beziehung, dass vorzugsweise eine Ventilanordnung vorgesehen ist,
die
den Durchfluss durch jede der Versorgungsleitungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten
einsetzen lässt.
-
Wie bereits zuvor erwähnt, ist nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung die Steuerung für ein zahnärztliches Handgerät zur Werkzeugeinspannung
in der Weise ausgebildet, dass sie eine geschlossene biegsame Kammer umfasst, die
an oder auf dem den Behandlungsstuhl umgebenden Fussboden in der Weise befestigt
ist,dass seitliche oder senkrecht abwärts gerichtete Drücke oder Kombinationen dieser
beiden Druckkomponenten auf irgendeine beliebige Stelle der äusseren Oberfläche
der nachgiebigen Kammer den Durchfluss durch die Zuleitungen zum Handgerät steuert
bzw. reguliert.
-
Schliesslich sieht eine weitere Ausbildung der Erfindung eine Ixombination
der vorstehend beschriebenen Merkmale in der Weise vor, dass die Steuerung wahlweise
durch ein zur Routine gewordenes bzw. leicht zur Routine werdendes Anspannen der
Handmuskeln oder Fussmuskeln erfolgen kann, wobei der Vorteil der Erfindung darin
liegt, dass lediglich die Bewegung als solche zur Routine bzw. zur unterbewusst
und unwillkurlich beherrschten Bewegung wird, ohne dass eine präzise Handstellung
oder Fußstellung erforderlich sind.
-
Es brauchen dadurch zur Steuerung der Zuleitungsleistung keinerlei
ungewohnte Hand- und bzw. oder t'usshaltungen eingenommen zu werden. Krampfhaltungen
und Ermüdungshaltungen sind durch diese lageunabhängige Steuerungsmöglichkeit ausgeschlossen.
Durch diese Ausbildung der Steuerung wird eine präzise und feinfühlige Uberwachung
der Zuleitungen zum Werkzeug über eine Handbedienung und bzw. oder Fussbedienung
erzielt, die hinsichtlich der Handstellungen und Fußstellungen keinerlei Beeinträchtigung
der Werkzeugführung mit sich bringt.
-
Ein weiterer Vorteil der Steuerung der Erfindung ist, dass sie preiswert
in der Herstellung und Einrichtung und leicht jedem Werkzeug anpassbar ist, und
zwar sowohl maschinengeführten Arbeitsköpfen als auch von Hand geführten Arbeitsköpfen,
und zwar insbesondere den Werkzeugaufspannköpfen auf den Handgeräten des zahnärztlichen
Bestecks.
-
Die robuste und funktionell einfache Ausbildung der Erfindung gewährleistet
einen preiswerten und störungsfreien Betrieb.
-
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung rnit den Zeichnungen näher beschrieben, wobei erfindungswesentliche Einzelmerkmale
unter Hinzuziehung der Figuren näher beschrieben sind. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer
Darstellung ein Ausführung sbei spiel für die hydraulische Steuerung der Erfindung
in Verbindung mit einem mit Fluidmotor versehenen zahnärztlichen Werkzeughalter,
teilweise weggebrochen und im Schnitt; Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung in Draufsicht; Fig. 3 einen Schnitt nach 3-3 in Fig. 1; Fig. 4 ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne elektrische Komponenten, bei dem eine Druckluftdüse
direkt von der Versorgungsleitung des Fluidmotors gespeist wird und eine Kühlmitteldüse
durch eine getrennte Versorungsleitung gespeistwird; Fig. 5 eine vergrösserte Detaildarstellung
eines
Ausschnitts aus Fig. 4, teilweise im Schnitt; Fig. 6 eine
weitere Darstellung der in Fig. 5 gezeigten Anordnung; Fig. 7 einen Schnitt nach
7-7 in Fig. 4; Fig. 8 einen der Fig. 7 entsprechenden Schnitt, jedoch mit drei voneinander
getrennten Versorgungsleitungen, Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für ein Ventil für
den Betrieb der in Fig. 8 gezeigten Anordnung; Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel
des in Fig. 9 gezeigten Ventils und Fig. 11 eine perspektivische, teilweise schematische
Darstellung für eine zahnärztliche Ausrüstung mit Fußschalter und mehreren Werkzeughaltern.
-
Die Grundelemente des hydraulischen Steuersystems schliessen das Werkzeug
mit dem Arbeitskopf 3 ein. Der Arbeitskopf kann der Ausführung der verschiedensten
Arbeiten dienen. Versorgungsleitungen 4 dienen der Heranführung der unterschiedlichen
im Arbeitskopf benötigten Medien, insbesondere der Heranführung von Fluiden, auch
flüssigen, elektrischem Strom- oder von Energie in anderer Form. Die Zuführung der
Arbeitsmaterialien zum Arbeitskopf hängt von dem jeweils speziell eingesetzten Werkzeug
und dem Werkzeugaufspannkopf ab. Die Arbeitsweise des Werkzeugaufspannkopfes ist
das direkte Ergebnis des momentanen Materialflusses durch die Zuleitungen 4. Eine
spezifische
Steuerung der Durchflussleistung durch die Zuleitungen
bzw.
-
eine spezifische Überwachung der Zuleitungen führt schliesslich zu
einer Steuerung des Werkzeugaufspannkopfes selbst.
-
Bei dieser Betrachtungsweise ermöglicht die Erfindung dem Benutzer
des Werkzeugs den Einsatz eines verbesserten hydraulischen Steuersystems zur Werkzeugsteuerung.
Dazu werden sowohl eine von Hand aktivierbare nachgiebige Balgkammer 5 als auch
eine durch Fussdruck aktivierbare nachgiebige Balgkammer 6 (Fig. 11) zur Verfügung
gestellt. Als eigentliches Stellorgan wirkt ein auf Druckeinwirkung ansprechendes
Element 7, das die Durchflussleistung durch die Versorgungsleitungen direkt steuert.
Zur wirksamen Übertragung eines Steuer impulses sowohl von der Balgkammer 5 als
auch von der Balgkammer 6 sind Leitungen vorgesehen, die die biegsamen Kammern mit
dem druckempfindlichen Mittel, dem eigentlichen Stellorgan, verbinden.
-
Der Benutzer eines jeden, die Steuerung der Erfindung aufweisenden
Werkzeugs ist also in der Lage, die Betriebsweise im Werkzeugaufspannkopf 3 wirkungsvoll
und genau zu steuern, und zwar durch manuelle Manipulation der von Hand aktivierbaren
Balgkammer 5 und bzw. oder durch eine analoge Kontraktion oder Expansion der durch
Fussdruck aktivierbaren Balgkammer 6, wie nachstehend im einzelnen beschrieben ist.
-
In den Figuren 1 bis 3 ist eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung
in Verbindung mit einem zahnärztlichen Handgerät mit fluidgetriebenem Motor dargestellt.
Der Motor ist eine Turbine 8 auf dem Hauptteil des Handgerätes zum Antrieb des Bohrers
oder anderer Werkzeuge. Die zum Betrieb der Turbine erforderliche Druckluft wird
über eine flexible Rohrleitung bzw. einen Druckschlauch 9 von einer Druckluftquelle
10 aus zugeführt. Das flexible Rohr 9 läuft von der Turbine 8 auf dem Arbeitskopf
3 durch
den Körper des Werkzeuggriffs und durch eine ebenfalls
flexible Hülle 11 zur Druckluftquelle 10. In Reihe liegt in der Leitung 9 ein Ventil
12, das die Druckluftzufuhr zur Turbine reduzieren oder vollständig abschalten kann.
-
Das Ventil 12 dient also der Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Turbine 8.
-
Das Ventil 12 kann in prinzipiell beliebiger Weise gestellt werden,
beispielsweise durch ein Solenoid oder andere elektrische Antriebe, die nach Massgabe
des elektrischen Eingangssignals als Stelltriebe wirken. In der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsform des Ventils wird dieses durch ein Solenoid gestellt. Die Verstellung
des Ventils erfolgt stufenweise nach Massgabe der am Solenoid liegenden Spannung.Eine
Batterie 14 oder eine andere Spannungsquelle ist in Reihe mit einem Spannungsteiler
16 und dem das Ventil 12 treibenden Solenoid 18 geschaltet.
-
Jeder einzelne einer Reihe von hintereinandergeschalteten Widerständen
19 im Spannungsteiler 16 ist an jedem seiner beiden Anschlüsse mit einem elektrischen
Leiter verbunden, der sich bis in das Innere einer röhrenförmigen Bohrung 22 eines
Steigrohres 23 erstreckt. Die Bohrung 22 steht mit einem Reservoir 25 in Verbindung,
das teilweise mit Quecksilber 24 oder einem anderen elektrisch leitenden flüssigen
Material gefüllt ist. Über dem Quecksilberreservoir 25 steht eine hydraulische Säule
26, vorzugsweise eine Wassersäule oder eine Säule aus einem anderen vorzugsweise
praktisch nicht komprimierbaren Fluid. Diese Flüssigkeit füllt auch eine flexible
Leitung 27, deren eines Ende mit dem Reservoir 25 in Verbindung steht.
-
Das andere Ende der vorzugsweise mit Wasser gefüllten Leitung 27 durchläuft
die Ummantelung 29 des Werkzeuggriffs und endet in der durch Handdruck aktivierbaren
Balgkammer 5.
-
Diese Kammer ist vorzugsweise als geschlossene Zylinderringkammer
30 ausgebildet. Die Zylinderringkammer 30 enthält
vorzugsweise
eine äussere flexible und elastische röhrenförmige Manschette 32, die zur Zentralachse
des Werkzeuggriffs koaxial ausgerichtet ist. Die äussere Manschette 30 ist entlang
ihrer äusseren Umfangskanten an beiden Seiten mit der äusseren Mantelfläche des
Werkzeuggriffs 29 einerseits und einer Griffkrünnung 33 andererseits verbunden.
Den Kern der Kammer 30 bildet ein festes und formstabiles Rohr 34, das zentral im
Werkzeuggriff koaxial zu dessen Zentralachse angeordnet ist.
-
Durch dieses Zentralrohr 34 wird die die Turbine 8 versorgende Druckluft
geleitet.
-
Die Manschette der Balgkammer 30 besteht vorzugsweise aus Weichkunststoff,
Gummi oder einem entsprechenden gummielastischen Material. Beim Druck auf diese
Manschette wird das Wasser aus der Kammer 30 verdrängt und erhöht den Druck im Reservoir
25. Dadurch wird der auf das Quecksilber 24 einwirkende Druck erhöht, so dass der
Quecksilberspiegel in der Bohrung 22 des Steigrohres 23 ähnlich wie in einem Thermometer
steigt. Beimateigen des Quecksilberspiegels in der Bohrung 22 stellt das Quecksilber
elektrisch leitende Überrückungen zwischen den in die Bohrung hineinragenden elektrischen
Leitern 20 her. Dadurch werden die Widerstände 19 aufeinanderfolgend überbrückt.
Das führt zu einer schrittweisen Erhöhung der an den Anschlüssen des Solenoids 18
3iegenden Spannung.
-
Ein Nachlassen des Druckes auf die Manschette 32 der Kammer 30 führt
zu einem Nachlassen des auf den Quecksilberspiegel im Reservoir wirkenden Druckes
und damit zum Fallen des Quecksilberspiegels in der Bohrung sowie schliesslich zur
Aufhebung der elektrischen Überbrückung der Tiiderstände 19.
-
Die zuvor beschriebene Vorrichtung stellt also ein auf Druckeinwirkung
ansprechendes Element zur Steuerung des
fluidgetriebenen Motors
dar. Dieses auf Druckeinwirkung ansprechende Element reagiert auf eine Manipulation
an jeder beliebigen Stelle des per Hand aktivierbaren nachgiebig elastischen, den
Grundkörper des Werkzeuggriffs des zahnärztlichen Werkzeuges nach Art einer Manschette
umschliessenden Elementes.
-
Zur Justierung der Empfindlichkeit der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten
Ausführung der Erfindung ist ein verstellbarer Kolben 40 vorgesehen, der in einem
geeichten Zylinder 42 gleitbar gehaltert ist. Der Zylinder 42 ist einstückig mit
einem Gehäuse 43, das das Reservoir 25 enthält, ausgebildet. Das Zylinderrohr kommuniziert
mit dem Reservoir. Unterschiedliche Kolbenstellungen im Zylinder verändern den im
Reservoir herrschenden Luftdruck und verändern dadurch den Betrag des auf das Quecksilber
auszuübenden hydrostatischen Drucks der zum Eindrücken des Quecksilbers in die Bohrung
22 des Steigrohres 23 erforderlich ist.
-
Die im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 verwendeten Bezugszeichen
sind, soweit sie gleiche Teile bezeichnen, auch in den übrigen Figuren verwendet.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem
zahnärztlichen Werkzeuggriff ist in den Figuren 4, 5 und 7 dargestellt. Der Werkzeuggriff
trägt einen Werkzeugaufspannkopf 3 auf seinem vorderen Ende, der einen fluidgetriebenen
Motor, beispielsweise eine Druckluftturbine 8, trägt. Der Kopf 3 weist ausserdem
eine Düse 47 für ein Kühlmittel und eine Druckluftdüse 49 auf.
-
Die Erfindung wird vorzugsweise für zahnärztliches Gerät dieser an
sich bekannten Bauweise verwendet. Der Kern des in Fig. 4 gezeigten Werkzeuggriffs
entspricht dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten. Er besteht aus einem
länglichen
zylindrischen Metallmantel, der das Gehäuse 29 an seinem rückwärtigen Ende einschliesst
und am vorderen Ende eine Abbiegung oder ein Gehäuseknie 33 aufweist, das auf seinem
vorderen Ende die Turbine 8 trägt. Zwischen dem Gehäuse 29 und dem Knie 33 ist der
Körper des Werkzeuggriffes verjüngt und dient der Aufnahme der inneren und seitlichen
Grenzflächen der durch Hand betätigbaren elastischen Kammer 5, deren äussere Begrenzung
oder Ummantelung eine flexible Manschette 32 ist.
-
Als Griff im eigentlichen Sinne kann dabei jeder beliebige Abschnitt
des Gehäusekörpers dienen, der vom Zahnarzt bei der Führung des Griffes während
der Behandlung ergriffen wird. Das Gehäuse 29 und das vordere Gehäuseknie 33 sind
also in diesem Sinne als Griff aufzufassen. Die per Hand aktivierbare nachgiebige
Kammer 5 ist also zwischen den Griffteilen und unmittelbar an diese angrenzend angeordnet.
Sie ist der die Griffteile ergreifenden Hand und den Fingern in jeder Lage und Führung
des Werkzeuggriffs,ohne dass eine besondere Stellung der Finger erforderlich wäre,
praktisch zwangsläufig erreichbar. Da die Hand des Benutzers, hier des Zahnarztes,
während der Arbeit mit dem Werkzeugaufspannkopf auch über das starre Innenrohr 34
greift, können auch das Gehäuse 29, das starre Rohr 34 und das Gehäuseknie 33 als
ein einziger zusammenhängender Griff mit einer Kreiszylindermantelkammer 30 auf
einem Teil des Griffes bzw. in diesem als Teil des Griffes angesehen werden. Insbesondere
der praktisch arbeitende Zahnarzt wird erkennen und zu schätzen wissen, dass das
biegsame Element 5 der Manipulation leicht, fast zwangsläufig zugänglich ist, ohne
dass der Ansatz des Werkzeuges im Mund des Patienten unterbrochen, verzögert oder
beeinträchtigt wird.
-
Die von Hand betätigbare elastische Kammer kann selbstverständlich
in prinzipiell beliebiger Grösse und Form
ausgebildet und an beliebiger
Stelle im oder am oder unmittelbar in der Nähe eines beliebigen Werkzeuggriffes
ausgebildet sein. Variationen dieser Art fallen unter den allgemeinen Erfindungsgedanken.
Je weiter der Griff vom eigentlichen Werkzeugaufspannkopf entfernt ist, desto freier
wird der Konstrukteur in der Gestaltung der elastischen Kammer sein. In der in den
Figuren 4, 5 und 7 gezeigten Ausführungsform und in ähnlicher Weise in der in den
Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform liegt der Werkzeuggriff relativ dicht
am Werkzeugaufspannkopf und ist formschlüssig mit diesem verbunden. Für Anwendungen
dieser Art wird ein vollständiges manschettenartiges Umschliessen eines Teiles des
Griffes mit den innenliegenden Versorgungsleitungen durch die Xreiszylinderringförmige
Kammer 30 bevorzugt. Eine etwa 5 cm lange zylinder irin ige manschettenartige Kammer
bietet eine für die notwendige Manipulation während des Betriebes des zahnärztlichen
Werkzeuges ausreichende Sensorfläche.
-
Eine Manschettenlänge von etwa 5 cm ermöglichen dem Benutzer, dass
er praktisch ununterbrochen mit der flexiblen Manschette 32 der Zylinderkammer 30
in Kontakt bleibt, so dass er zur Manipulation der von Hand betätigbaren biegsamen
Kammer 5 und der Steuerung der Versorgungsleitungen 4 die Hand nicht zu versetzen
braucht. Weiterhin hat die Manschette 32 vorzugsweise einen äusseren Durchmesser,
der praktisch der gleiche wie der äussere Durchmesser des unmittelbar an die Manschette
angrenzenden Ge häuses 29 und des Gehäuseknies 33 ist. Während der zahnärztlichen
Arbeit wird die Handhabung des Werkzeuggriffs dadurch wesentlich erleichtert. Die
Bewegungen der Hand und der Finger werden durch die Manschette nicht beeinträchtigt.
Der äussere Durchmesser der nachgiebigen Kammer 5 ist dadurch zunächst durch den
Aussendurchmesser des jeweils verwendeten Werkzeuggriffs bestimmt und beträgt in
der Regel etwa 12 - 13 mm. Selbst wenn dieser Durchmesser
durch
den Durchmesser des Werkzeuggriffes vorgegeben ist, wird eine Zylinderkamnler 30
bevorzugt, die einen lichten Abstand 51 zwischen der inneren Mantelfläche der biegsamen
Manschette 32 und der äusseren Mantelfläche des formbeständigen Rohres 34 von etwa
6 bis 7 mm aufweist. Bei diesen Abmessungen wird ein Volumen erhalten, das zwischen
der expandierten Manschette und den verschiedenen Graden ihrer Kompression ausreichende
Volumendifferenzen liefert.
-
Sämtliche Versorgungsleitungen 4 zum Werkzeugaufspannkopf 3 verlaufen
innerhalb des steifen Rohres 34, das den Kern der Zylinderkammer 30 bildet. So verläuft
beispielsweise, wie in den Figuren 4 und 7 gezeigt, die Druckluftleitung 9 durch
einen Leitungsmantel 11, den Gehäusemantel 29 und das steife Rohr 34 sowie das Gehäuseknie
33 zur Turbine 8.
-
Die Druckluftdüse 49 wird über eine Zuleitung 53 gespeist, die mit
der die Turbine versorgenden Druckluftleitung 9 über eine Abzweigung 55 im Gehäuseknie
33 verbunden ist.
-
Mit Beginn der Drehungen der Turbinenwelle des Motors 8 tritt also
auch aus der Druckluftdüse 49 Druckluft aus.
-
Die Düse 49 und die Turbine 8 werden von einer gemeinsamen Versorgungsleitung
gespeist. Getrennt davon ist eine flexible Leitung 57 für das Kühlmittel geführt.
Diese Leitung verläuft durch den flexiblen Mantel 11, das Gehäuse 29, das steife
Rohr 34 und das Gehäuseknie 33. Die Kühlmittelleitung 57 und die Druckluftleitung
53 treten an d Unterseite des Gehäuseknies 33 aus und werden durch eine an sich
bekannte Schelle 59 gehaltert und mit den ihnen zugeordneten Düsen 47 bzw. 49 verbunden.
-
Die Versorgungsleitungen 4, die zum Werkzeugkopf 3 geführt werden,behindern
oder beschränken also in keiner Weise die Manipulation der Zylinderkammer 30. Das
ist dadurch erreicht, dass die Zylinderkammer 30 zumindest teilweise auf, über oder
aussen um die Versorgungsleitungen herum
liegt. Die Finger des
Benutzers können die flexible Manschette 32 also direkt erreichen und berühren.
Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Manipulationsfläche oder
die Sensorfläche, die in Form der flexiblen Manschette 32 ausgebildet ist, in optimaler
Weise durch ein formstabiles steif es Rohr 34, das koaxial in der Manschette liegt,
ergänzt. Das Rohr 34 nimmt sämtliche. vom Arbeitskopf benötigten Versorgungsleitungen
4 auf. Auf diese Weise liegt die Zylinderkammer 30 vollständig in jeder Richtung
um sämtliche Versorgungsleitungen herum.
-
In der in Fig. 7 gezeigten Weise wird die von der Turbine 8 und der
Düse 49 benötigte Druckluft durch die Leitung 9 und der von der Düse 47 benötigte
Kühlmittelfluss durch die Leitung 57 im Rohr 34 geführt. Die Abluft der Turbine
erfolgt durch den von den Zuleitungen nicht ausgefüllten freien Innenraum 61 (Fig.
7) des steifen Rohres 34. Die Turbinenabluft gelangt aus dem Freiraum 61 über eine
Auslassöffnung 63 aus dem Werkzeug. Sämtliche Zuleitungs-und Ableitungsfunktionen
erfolgen ohne die geringste Beeinträchtigung der Manipulierbarkeit der durch die
Hand aktivierbaren nachgiebig elastischen Kammer 5.
-
Eines der wichtigsten Merkmale der Erfindung ist die Schaffung einer
Sensorfläche, die jeden in beliebiger Richtung durch Handdruck ausgeübten Druck
bzw. jede beliebig gerichtete Kompressionskraft aktivierend aufnimmt. Die von Hand
zu betätigende nachgiebige Kammer 5 ist in diesem Fall besonders vorteilhaft, da
sie speziell aufgrund ihrer gestreckten kreisringförmigen zylindrischen Konfiguration
manueller Kraft- oder Druckeinwirkung in jeder beliebigen Richtung gegenüber besonders
empfindlich ist.
-
Diese Empfindlichkeit ist über die gesamte Oberfläche der Manschette
32 gleichmässig ausgebildet: mit anderen Worten, der Druck kann an jeder beliebigen
Stelle der Manschette 32 bzw. der Sensorfläche erfolgen. Durch Einschluss eines
praktisch
nicht komprimierbaren Fluids1 wie Wasser, als hydraulisches
Fluid in der geschlossenen Ringkammer 30 wird jede auf die Ringkammer von aussen
einwirkende Kraft auf diese deformierend wirken und den in ihr herrschenden Druck
erhöhen.
-
Die Ringkammer 30 ist ein geschlossener Raum mit einer einzigen Öffnung
65 an ihrer rückwärtigen seitlichen Endfläche, wobei diese Öffnung über eine Leitung
27 mit einer expandierbaren Kammer in Verbindung steht. Ein ortsfest angebrachtes
Ende 73 des Balges 71 ist in üblicher Weise an einem Träger 75 befestigt. Das gegenüberliegende
bewegliche Ende 77 des Balges 71 ist mechanisch über einen Hebel 79 mit einem Fühlerstift
81 verbunden. Der Stift 81 ist die Kolbenstange eines federbeaufschlagten Kolbenventils
83, beispielsweise eines Meade Microline-Ventils. Ein auf die Manschette 32 der
Ringkammer 30 ausgeübter Druck wird unabhängig von der Stelle und der Richtung der
einwirkenden Druckkomponente unmittelbar als Druckimpuls durch die hydraulische
Flüssigkeit auf den Bald 71 übertragen. Proportional zur Dehnung des Balges 71 wird
der Stift 81 niedergedrückt gegen die Kraft einer das Ventilkörperkolbensystem aufwärts
gegen den Hebel 79 zwingenden Feder. Dadurch wird also proportional zur Expansion
des Balges 71 das Ventil 83 geöffnet. Wie auch im Zusammenhang mit den in den Figuren
9 und 10 gezeigten Variationen dieses Kolbenventils steuert das Kolbenventil 83
direkt oder indirekt die Durchflussleistung in den Versorgungsleitungen 4, insbesondere
den Druckluftdurchfluss zur Turbine 8, den Kühlmitteldurchfluss zur Düse 47 und
den Druckluftdurchfluss zur Düse 49.
-
Der Proportional faktor der Vorrichtung muss insofern variabel bleiben
bzw. frei wählbar einstellbar sein, dass eine vorgegebene manuelle Kontraktion der
von Hand aktivierten nachgiebigen Kammer 5 den gewünschten Grad der
Öffnung
des Kolbenventils 83 bewirkt. In der als Ausführungsbeispiel dargestellten Vorrichtung
wird diese Einstellung durch eine an sich bekannte hydraulische Vorrichtung 84 zur
Regulierung des hydraulischen Zuflusses und zum Auslass der Luft aus dem System
bewirkt. Zusätzlich werden Variationsmöglichkeiten in der Weise zur Verfügung gestellt,
dass man das eine Ende 85 des Hebels 79 auf dem Kolbenventil 83 schwenkbar lagert
und das bewegliche Ende 77 des Balges 71 mit dem anderen Ende 87 des Hebels 79 verbindet.
-
Der Abtaststift 81 liegt dem Hebel 79 an einem Punkt zwischen diesen
beiden Enden an. Auf diese Weise wird zwischen dem Bald 71 und dem Kolbenventil
83 ein Proportionalfaktor von kleiner als Eins eingestellt. Ein Verhältnis 1 : 1
wird eingestellt, wenn das bewegliche Ende 77 und der Abtaststift 81 in gleicher
Entfernung vom Schwenklagerpunkt angeordnet sind. Ein Proportional faktor grösser
als Eins wird erhalten, wenn man das bewegliche Ende 77 des Balges 71 zwischen der
Aufsetzstelle des Abtaststiftes 31 und dem Schwenklager anbringt. In jedem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vergrössert eine Erhöhung dieses Proportionalfaktors die Bereichskapazitäten
der eingesetzten nachgiebigen Sensorkammer.Eine Herahsetzung des Proportionalfaktors
erhöht dagegen die Genauigkeit der nachgiebigen Sensorkammer.
-
Ein Optimum des Ansprechbereiches und der Genauigkeit wird für jedes
spezifische Werkzeug'durch eine Abstimmung der Abmessungen der nachgiebigen Kammer
5, des Balges 71, des Hebels 79 und des Ventils 83 erhalten. Durch diese Möglichkeit
der Abstimmung erlangt das Steuersystem der Erfindung einen hohen Grad an Anpassungsfähigkeit.
-
Dem Kolbenventil 83 wird das Arbeitsfluid, beispielsweise Druckluft,
aus der Fluidquelle 10, beispielsweise einer Druckluftquelle über einen Einlassanschluss
und einen Einlaßstutzen 89 zugeführt. Die Luft verlässt die Ventilkammer durch den
Ausgangsstutzen 91 mit einer der Verschiebung der Kolbenstange 81 proportionalen
Durchflussleistung.
-
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Druckluft vorzugsweise
mit etwa 4, 2 kp/cm 2 eingedrückt und verlässt das Ventil mit einem Druck im Bereich
von 2 0 - 4,2 kp/cm . Die Druckluft gelangt vom Auslaßstutzen 91 über ein Reduzierventil
93 zur Turbine 8. Durch diese Massnahme wird in jedem £all ein Ueberdruck in der
Turbine ausgeschlossen. Das Reduzierventil des hier beschriebenen Beispiels ist
auf einen Maximaldruck von etwa 2,4 kp/cm2 eingestellt. Das Reduzierventil ist über
Anschlüsse mit der Leitung 9 verbunden, die am anderen Ende mit der Druckluftdüse
49 und der Turbine 8 verbunden ist.
-
Durch den Auslaßstutzen 91 des Ventils gelangt die Druck luft gleichzeitig
über eine Verbindung 97 zu einem Absperrventil 99 zur Steuerung des Kühlmittel flusses
aus einer Quelle 101 über die Leitung 57 zur Kühlmitteldüse 47.
-
Unter normalen Betriebsbedingungen ist der Beginn des Kühlmittelflusses
zu einem Zeitpunkt wünschenswert, wenn der aufgebaute Luftdruck ausreicht, urn die
Turbine 8 anlaufen zu lassen, wenn der aufgebaute Luftdruck also 2 beispielsweise
0,21 bis 0,35 kp/cm2 erreicht-hat. Das Ventil 99 spricht also auf einen Grenzdruck
an. In dem hier beschriebenen Beispiel öffnet das Ventil 99 also, wenn der Luftdruck
in der Leitung 97 etwa 0,21 bis 0,35 2 kp/cm erreicht hat. Dadurch werden das Kühlwasser
und die Druckluft gleichzeitig durch die Düse. 47 und 49 ausgedrückt und bilden
so auf der Arbeitsfläche zur gleichen Zeit einen kühlenden Nebel, wenn die Turbine
3 zu laufen beginnt und das aufgespannte Werkzeug, bei spielsweise der Bohrer, angesetzt
wird.
-
Im Ruhezustand ist das Kolbenventil 83 vorgespannt und geschlossen.
Ein in beliebiger Richtung per Hand auf die flexible Manschette 32 ausgeübter Druck
verkleinert das Volumen der Ringkammer 30. Dadurch wird die hydraulische
Flüssigkeit
durch die Leitung 27 in den Balg 71 gedrückt.
-
Der Balg 71 expandiert und öffnet das Kolbenventil 83 zumindest teilweise.
In variabler und proportionaler Weise wird dadurch der Druckluftstrom durch die
Zuleitung zur Turbine 8 und der Druckluftdüse 49 gesteuert und unabhängig davon
der Kühlmittelfluss durch die gesonderte Kühlleitung zur Kühlmitteldüse 27 ein-
bzw. ausgeschaltet.
-
Ohne erfinderisches Zutun können statt der einen Ein-Aus-Schaltung
auch deren mehrere beispielsweise zur Ein-Aus-Steuerung verschiedener Materialströme
in voneinander getrennten Versorgungsleitungen eingesetzt werden. Durch Ersatz des
einfachen Absperrventils 99 durch ein den Durchfluss regulierendes Ventil kann auch
die Durchflussleistung beispielsweise des Kühlmittels oder eines anderen Materialstromes
in einer anderen Versorgungsleitung des Arbeitskopfes unabhängig gesteuert werden.
-
In vielen Fällen ist es erforderlich, dass der Druckluftstrom oder
ein entsprechender Materialstrom durch eine Versorgungsleitung einsetzt, bevor ein
entsprechender Strom in einer zweiten Versorgungsleitung eingestellt wird.
-
So ist es in dem hier beschriebenen Beispiel des zahnärztlichen Gerätes
beispielsweise häufig wünschenswert, zunächst vor dem Anlaufen der Turbine 8 und
dem Austritt des Kühlmittels aus der Düse 47 zu Reinigungszwecken einen Druckluftstrom
durch die Düse 49 austreten zu lassen. Diesem Erfordernis wird beispielsweise durch
die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform der Erfindung Rechnung getragen.
-
In der Fig. 8 ist im Querschnitt der Werkzeuggriff eines zahnärztlichen
Arbeitsgerätes dargestellt. Im Inneren des steifen Rohres 34 und des Gehäuselenies
33 läuft eine dritte flexible Leitung 103, die von den übrigen Leitungen unabhängig
ist. Diese Leitung ist an die Versorgungsleitung 53 der Druckluftdüse angeschlossen.
In den Figuren 9 und 10
sind modifizierte Ventilausführungen dargestellt,
die anstelle der an sich bekannten Kolbenventile 83 eingesetzt werden können und
vor dem Ingangsetzen der Turbine 9 einen Druckluftstrom in die Versorgungsleitung
103 einspeisen.
-
In dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das bewegliche
Ende 77 des Balges 71 direkt auf der Kolbenstange des Ventils. Das Kolbensystem
des Ventils wird durch eine Feder 107 aufwärts in Schließstellung gezwungen. Statt
einer gesonderten Kolbenstange ist in dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel
der obere Kolben 113 des Ventilkolbenpaares 113, 111 aus dem Ventilgehäuse herausgeführt
und steht direkt mit dem beweglichen Ende 77 des Balges 71 in Kontakt. Der untere
Ventilkolben 111 und der obere Ventilkolben 113 gleiten dichtend im Zylinder 114.
Die beiden Kolbenteile sind durch eine Bypass-Stange 115, deren Durchmesser wesentlich
kleiner als der Durchmesser des Zylinders ist, verbunden.
-
In Ruhestellung, in der das Ventil geschlossen ist, gelangt die Druckluft
von der Quelle über den Einlaßstutzen 117 in die Kammer 114, von dort jedoch nicht
in die Auslassstutzen, da der Weg durch den angehobenen unteren Ventilkolben 111
verschlossen ist. Unterhalb der Mündung des Einlaßstutzens 117 in die Kammer 114
mündet der Auslassstutzen 119 in den Zylinder. Bei allmählicher Betätigung der von
Hand betätigbaren nachgiebigen Kammer 5 dehnt sich der Balg 71 allmählich aus, so
dass sein unteres bewegliches Ende 77 das Kolbensystem gegen die Federkraft senkt,
und zwar so lange, bis der untere Kolben 111 schliesslich den Ausgangsstutzen 119
freigibt. In diesem Augenblick strömt die Druckluft in die Kammer 114 ein um die
Bypass-Stange 115 und durch den AuslaBstutzen 119 aus dem Ventil ab. Auf einem Niveau
noch unterhalb der Abzweigung des Austrittsstutzens 119 öffnet sich der
Austrittsstutzen
121, an den die Versorgungsleitung 9 für die Turbine angeschlossen ist. Dieser Austrittsstutzen
121 wird vom unteren Ventilkolben 111 noch verschlossen, wenn der Austrittsstutzen
119 für die Druckluft, die die Düse 49 speist, bereits freigegeben ist. Bei weiterer
Handhabung und Kontraktion der von Hand betätigbaren nachgiebigen Kammer 5 wird
das Kolbensystem weiter abwärts gezwungen, so dass der untere Ventilkolben 111 auch
den Auslaßstutzen 121 für die Turbine allmählich freigibt, so dass die Turbine zu
laufen beginnt. Während der ganzen Zeit wird die Druckluftdüse 49 unvermindert gespeist.
-
Von diesem Stadium an führt ein weiteres Zusammendrücken der Manschette
bzw. der nachgiebigen Kammer zu einer zunehmenden Freigabe des Austrittsstutzens
121 für die Turbinendruckluft, und zwar in gleicher Weise wie zuvor im Zusammenhang
mit dem herkömmlichen Kolbenventil beschrieben. Die Bypass-Stange 115 ist so lang
ausgebildet, dass der obere Ventilkolben 113 keine der Öffnungen der Zu- bzw. Ableitungen
in die Zylinderkammer verdecken kann.
-
In der in Fig. 10 gezeigten Ausbildung des Ventils weist der Zylinder
109 einen oberen Bereich 123 und einen unbren Bereich 125 mit grösserem Durchmesser
als der Bereich 123 auf. Die Ventilstange weist die übliche spulenartige Kolbenverteilung
auf, wobei zwischen dem unteren Kolben 111 und dem oberen Kolben 113 die Kammer
114 eingeschlossen ist. Die Kolbenstange trägt nach unten hin jedoch weiter ein
konisch abgeschrägtes Ventilsitzelement 127, das einstückig mit der unteren als
Bypass-Stange 129 ausgebildeten Kolbenstange ausgebildet ist. In Ruhestellung des
Ventils, in dem dieses geschlossen ist, sitzt das abgeschrägte Verschlußstück 127
auf dem Ubergangskragen zwischen den beiden zylindrischen Bereichen 123 und 125
mit den unterschiedlichen Bohrungen. Auf diese Weite wird eine Yarnrnr 132 definiert,
die gegen die der unteren Kammer
125 zugeführten Luft abgeschlossen
ist. Die untere Zylinderkammer 125 wird durch einen Einlaßstutzen 131 mit Druckluft
beaufschlagt. Bei einem anfänglichen Niederdrücken der Kolbenstange wird auch das
konisch abgeschrägte Verschlusselement 127 abwärts geführt. Dadurch wird der Verschluss
zwischen den beiden Zylinderkammerbereichen 125 und 132 geöffnet. Die Luft gelangt
in den Kammerbereich 132, strömt um die zweite Bypass-Stange 129 herum und tritt
durch den Ausgangsstutzen 133 aus, an den die Reinigungsdruckluftleitung 103 angeschlossen
ist. Dabei bleibt der untere Ventilkolben 111 noch in einer Stellung stehen, in
der er eine Hilfseinlassleitung 135 verschliesst, durch die in geöffneter Stellung
die Druckluft in die Zylinderkammer 114 zwischen dem unteren Kolben 111 und dem
oberen Kolben 113 im oberen Zylinderteil 109 eindringen kann.
-
Erst bei weiterem Niederdrücken der Kolben stange gibt auch der untere
Kolben 111 schliesslich die Öffnung der Hilfseinlassleitung 135 und gleichzeitig
den Auslaßstutzen 137 zur Turbinenleitung 9 frei. Diese beiden Leitungen haben Öffnungen,
die sich auf derselben Höhe in die Zylinderwand öffnen, während die Öffnung der
Ausgangsleitung für die Reinigungsdruckluft 133 sich unterhalb dieses Niveaus in
den Zylinder 109 öffnet. Beim Öffnen der Leitungen 135 und 137 durch ein Niederwandern
des unteren Zylinderkolbens 111 beginnt die Druckluft in die Turbinen leitung zu
strömen und die Turbine 3 in Gang zu setzen, und zwar mit einer Geschwindigkeit,
die der Kontraktion bzw. dem Grad der Zusammendrückung der biegsamen Kammer 5 proportional
ist.
-
Die in den Figuren 9 und 10 als Ausführungsbeispiele gezeigten Ventilausbildungen
sind bevorzugte Beispiele insbesondere für eine Einleitung des Betriebes der Druckluftdüse
49 vor der Einleitung und dem Beginn und unabhängig vom Beginn des Betriebes der
Kühldüse 47 und der Turbine 8.
-
Im Rahmen des allgemeinen ErEindungsgedankens können an sich
beliebige
unabhängig voneinander betätigbare Ventilkonstruktionen eingesetzt werden1 die entweder
ein einfaches Öffnen oder Sperren der Versorgungsleitungen oder einen gesteuert
variablen Durchfluss einstellen. Die einzelnen Versorgungsleitungen können dabei
unabhängig voneinander gesteuert werden. In jedem Fall sind diese Steuerungen jedoch
proportional der Manipulation an der biegsamen Sensorkammer. Anpassungen werden
vorzugsweise durch Veränderung der relativen Abmessungen,geometrischen Ausbildungen
und Abstände der Zylinder und der Einlass- und Auslassöffnungen, der Verschlusselemente,
der Bypass-Stangen und der Ventilkolben erzielt.
-
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die expandierbare
Kammer des hydraulischen Systems als Balg 71 dargestellt. Die Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf die beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt. In der in Fig.
6 gezeigten alternativen Ausbildung ist die geschlossene expandierbare Kammer beispielsweise
ein aussen liegender Zylinder 139, der fest an einer Schiene 141 angebracht ist.
Der Zylinder steht an seinem oberen Ende mit der Druckübertragungsleitung 27 in
Verbindung. Ein verschiebbarer Kolben 143 sitzt dichtend gleitend im unteren Bereich
des Zylinders 139. Jede Erhöhung der auf die von Hand betätigbare nachgiebige Kammer
5 bzw. jede Druckeinwirkung auf diese Kammer führt zu einem Einströmen von Fluid
in die abgeschlossene Kammer, was dazu führt, dass der Kolben 143 gegen eine Federbeaufschlagung
die mit ihm verbundene Kolbenstange 144 gegen einen Hebel 79 abwärts führt. Dadurch
wird die als Fühler ausgebildete Kolbenstange 81 niedergedrückt und das Ventil 83
geöffnet.
-
Der Grad der Öffnung ist der auf die nachgiebige Kammer 5 ausgeübten
Kraft proportional. Die Funktionsweise dieser Anordnung entspricht der zuvor beschriebenen
Funktionsweise.
-
Ein wesentliches Merkmal einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung
ist die Schaffung einer durch Fussdruck betätigbaren nachgiebigen elastischen geschlossenen
Kammer 6.
-
Dieses Sensorelement kann gleichzeitig mit oder wahlweise austauschbar
mit dem durch Handdruck betätigbaren elastischen Sensorelement 5 eingesetzt werden.
-
In Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen durch Fussdruck
aktivierbaren nachgiebigen Kammer in Form einer längeren röhrenförmigen Kammer 145
dargestellt. Die Kammer ist auf dem Fussboden des Behandlungsraumes um das Stativ
des Behandlungsstuhles 147 herum ausgelegt und befestigt.
-
Die Kammer 145 liegt damit direkt im gesamten Standbereich des behandelnden
Arztes, unabhängig davon, ob dieser bei der Behandlung nun steht oder sitzt oder
vor odedhinter dem Patienten steht.
-
Die spezielle geometrische Ausbildung der Kammerkonfiguration, des
Behandlungsstuhls und seiner Umgebung sind lediglich beispielhafter Natur. Wie im
Zusammenhang mit der durch Handdruck betätigbaren nachgiebigen Kammer 5 beschriehen,
kann auch die durch Fussdruck zu betätigende nachgiebige Kammer 6 in Verbindung
mit praktisch jedem beliebigen Werkzeug eingesetzt werden. Die zuvor gegebene Beschreibung
im Zusammenhang mit dem von Hand betätigbaren Sensorelement ist uneingeschränkt
auf das durch Fussdruck zu betätigende Sensorelement zu übertragen und braucht daher
an dieser Stelle nicht wiederholt zu werden. Bei der Auslegung und beim Entwurf
der Grösse, der Abmessungen und der Konfiguration der durch Fussdruck betätigbaren
nachgiebigen Kammer 6 müssen der Standbereich des Benutzers, die möglichen Fußstellungen
bei der Handhabung des Werkzeuges, und zwar unabhängig von der Steuerung der Versorgungsleitungen,
die Erreichbarkeit für beide Füsse im Sitzen und im Stehen des Benutzers und ähnliche
Faktoren berücksichtigt werden. Nach einer bevorzugten Ausbildung der
röhrenförmigen
Kammer 145 weist diese einen federelastischen flexiblen oberen Bereich 149 und gleich
ausgebildete Seitenflächen 151 auf, die auf den Fussdruck des das Werkzeug benutzenden
Arztes ansprechen. Auf diese Weise wird also der hydraulische Druck in der röhrenförmigen
Kammer 145 durch jede beliebige externe Krafteinwirkung, die in jeder beliebigen
Richtung an jeder beliebigen Stelle der ausserordentlich grossen Sensorfläche ausgeübt
wird, erhöht.
-
Als Sensorfläche, d.h. als Fläche, die die äussere Krafteinwirkung
aufnehmen und in eine Erhöhung des hydrostatischen Druckes umsetzen kann, dient
der obere Bereich 149 und die Seitenflächen 151 der röhren- oder schlauchförmigen
Kammer 145. Wie auch imFall der durch Handdruck aktivierbaren nachgiebigen Kammer
5 muss die durch eine Feder oder andere Elemente erzeugte Vorspannkraft oder Gegenkraft
in der expandierbaren Kammer des hydraulischen Systems kleiner als die zur Expansion
des flexiblen blaterials der röhrenförmigen Kammer 145 bzw. der Kammer 5 erforderliche
Grenzdruck sein. Das flexible Material, aus dem zumindest die Ober- und die Seitenflächen
der röhrenförmigen Kammer 145 hergestellt sein können, ist vorzugsweise Weichkunststoff
oder Gummi. Bei einem erhöhten hydraulischen Druck bei zu grosser Vorspannung in
der expandierbaren hydraulischen Kammer würde sonst lediglich die Geometrie der
schlauchförmigen Kammer 145 verändert, nicht aber ein nutzbarer hydraulischer Druck
erzeugt.
-
Die schlauchförmige Kammer 145 kann in an sich bekannter Weise auf
dem Fussboden des Behandlungsraumes befestigt werden, beispielsweise durch Schellen
152. Das eine Ende der durch Fussdruck betätigbaren nachgiebigen Kammer 6 steht
über einen Schlauch oder ein Rohr 153 mit dem auf Druckeinwirkung ansprechenden
Element 7 zur Steuerung der Versorgungsleitungen 4 in Verbindung. Zur gleichzeitigen
Steuerung durch eine von Hand zu betätigende nachgiebige Kammer 5 kann diese Verbindung
über ein T-Stück in der
Leitung 27 erfolgen (Figuren 11 und 4).
-
Beim Einsatz mehrerer Werkzeugaufspannköpfe, also vor allem auch beim
Einsatz von zwei oder drei Werkzeughandgriffen 155 (Fig. 11), kann der Benutzer
die durch Fussdruck aktivierbare nachgiebige Kammer 6 für jeden der Arbeitsköpfe
einsetzen. Jeder I-Iandgriff 155 ist mit einem eigenen System von druckempfindlichen
Elementen verbunden, wie das schematisch durch die Einheit 157 in der Fig. 11 dargestellt
ist.
-
Durch Manipulation der auf Handdruck aktivierbaren nachgiebigen Kammer
5 im Handgriff einer Werkzeugeinheit wird also das druckempfindliche Element der
jeweils diesem Werkzeug zugeordneten Steuer gruppe zur Steuerung der jeweiligen
Versorgungsleitungen aktiviert. Wenn die Werkzeugeinheit 155 nicht benötigt wird,
ist sie entfernbar auf einem Stativ 159 auf einem zugeordneten Platz abgehängt.
Dazu dienen angepasste Tragarme oder Halterungen 161. Entsprechende Nuten 163 sind
zum Eingriff in die Halterung im Gehäuse 29 jedes Werkzeughandgriffes 155 ausgehildet.
Jedes dieser gekerbten zur Aufnahme des Gehäuses 29 bestimmten Halteelemente 163
ist iiber einem Absperrventil 165 und mit diesem im Funktionszusammenhang angeordnet.
Dieses Absperrventil liegt zwischen der Verbindungsleitung 153 des Sensorelementes
und des druckempfindlichen Elementes 157.
-
Das Gewicht der in die Arme der Halterung 163 eingehängten Werkzeugeinheit
155 schliesst das Absperrventil 165.
-
Dadurch wird die Verbindung zwischen der schlauch- oder röhrenförmigen
Kammer 145 und dem auf Druckeinwirkung ansprechenden Steuerelement 157, das mit
der jeweiligen Werkzeugeinheit in Verbindung steht, unterbrochen. Statt dessen kann
jedoch auch ein einziges auf Druckeinwirkung ansprechendes Steuerelement 157 eingesetzt
werden, das über eine Reihe von Ventilen 165 so geschaltet wird, dass das Gewicht
der Werkzeugeinheit 155 das ihm zugeordnete
Ventil die zum jeweiligen
Arbeitskopf führenden Versorgungsleitungen abschaltet. Beide Auslegungen liefern
die Voraussetzungen und die erforderlichen Ventile zur vorübergehenden Ausschaltung
der Steuerung von Versorgungsleitungen, die zu Werkzeugaufspannköpfen führen, die
vorübergehend nicht in Betrieb sind.
-
Die zuvor beschriebene Anordnung zeigt also, wie eine unabhängige
Steuerung eines beliebigen aus einer bestimmten Menge von Werkzeugaufspannköpfen
durch eine einzige durch Fussdruck betätigbare elastische Kammer 6 ermöglicht wird,
ohne dass es dazu eines aufwendigen, komplizierten und teuren elektrischen Schaltsystems
wie nach dem Stand der Technik bedarf. Ein beliebiger oder eine begrenzte Auswahl
von beliebigen Werkzeugaufspannköpfen aus der Menge der insgesamt zur Verfügung
stehenden und angeschlossenen Werkzeugaufspannköpfe können alternativ oder gleichzeitig
durch eine auf Fussdruck reagierende elastische Kammer und bzw. oder eine auf Handdruck
ansprechende elastische Kammer gesteuert werden.
-
Nach Kenntnisnahme der Beschreibung kann der Fachmann beliebige Modifikationen
des Systems vornehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere
kann er das vorzugsweise für den zahnärztlichen Bereich beschriebene Gerät anderen
Werkzeugbereichen anpassen.