DE3105977A1

DE3105977A1 - Vorrichtung zum steuern der drehbewegung bei einem zahnaerztlichen handstueck

Info

Publication number: DE3105977A1
Application number: DE19813105977
Authority: DE
Inventors: Takahiro Uji Matsui
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1980-02-19
Filing date: 1981-02-18
Publication date: 1981-12-17
Also published as: US4494933A; JPS56124413U; JPS6033931Y2; DE3105977C2

Description

PAF 1037

Kabushiki Kaisha Morita Seisakusho 680, Higashihama Minami-machi, Fushimi-ku, Kyoto-shi, Japan

Vorrichtung zum Steuern der Drehbewegung bei einem zahnärztlichen Handstück

Die Erfindung be+rifft eine Vorrichtung zum Steuern der Drehbewegung einer luftgelagerten Turbine eines zahnärztlichen Handstücks mit einem Luftlager für eine ein zahnärztliches Schneidwerkzeug tragende Welle, die mit der Turbine verbunden ist, einem Lufteinlaßkanal zum Beaufschlagen des Luftlagers und der Turbine mit von einer Druckluftquelle kommender Druckluft und einem Auslaßkanal zum Abführen der die Turbine verlassenden Luft.

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Bei zahnärztlichen Handstücken mit Luftlagerung und Turbinenantrieb wird eine ein Schneidwerkzeug tragende Welle mittels eines statischen Luftlagers abgestützt. Das Schneidwerkzeug wird angetrieben, indem Druckluft über eine Luftdüse auf die Frontseite einer mit der Welle verbundenen Turbine aufgeblasen wird. Es sind Mittel vorgesehen, um die Zufuhr der Druckluft zu unterbrechen, weil die geringe Lagergröße und Lagerbelastbarkeit es unmöglich machen, das Lager beim Anhalten der Drehbewegung des Handstücks einer großen Bremslast auszusetzen. Die Lagerwirkung nimmt jedoch ab, sobald die Druckluftzufuhr abgeschaltet wird, während die Welle und die Turbine aufgrund der Massenträgheit für eine Zeitspanne von beispielsweise etwa 12 bis 15 s weiter rotieren, Während dieser auf Trägheitskräfte beruhenden Drehbewegung wirkt die Turbine als Gebläse bezüglich des Lagers. Der Innenraum der Lageranordnung wird einem Unterdruck ausgesetzt. Außenluft wird zusammen mit Bohrstaub, Schmutzpartikeln oder dergleichen eingesaugt, die in der in das, Lager eintretenden Luft suspendiert sind. Es kann auf diese Weise zu einer Verschmutzung oder Aufrauhurig der Lagerflächen und damit zu einem Verlust des engtolerierten Lagerspiels kommen. Dadurch verschlechtern sich nicht nur die Lagereigenschaften, sondern der Zahnarzt kann sich auch durch

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einen möglichen Kontakt mit dem Schneidwerkzeug während der unter dem Einfluß der Trägheitskraft erfolgenden Drehbewegung verletzen. Es ist infolgedessen notwendig, durch Anhalten der Drehbewegung des Schneidwerkzeugs die Belastung des Lagers zu minimieren. Der Anhaltevorgang sollte in kürzestmöglicher Zeit durchgeführt werden. Innerhalb der Lageranordnung soll sich kein Unterdruck entwickeln. Eine bekannte Einrichtung (GB-PS 1,189,884) sei zum besseren Verständnis der der Erfindung zugrundeliegenden Probleme anhand der Fig. 1 erläutert. Innerhalb eines Handstücks 1 sind zwei Dreiwege-Magnetventile 4 und 5 untergebracht. Die Magnetventile sind an einen Lufteinlaßkanal 2 und einen Auslaßkanal 3 angeschlossen. Das Magnetventil 4 weist Durchlässe 6, 7 und 8, ein erstes, nicht dargestelltes Ventilorgan, eine Feder 10 und eine Elektromagnetspule 11 auf. Der Durchlaß 6 steht über eine Leitung 12 mit einer Druckluftquelle 9 in Verbindung. Der Durchlaß 7 ist an den Lufteinlaßkanal 2 angeschlossen. Der Durchlaß 8 steht mit der Außenluft in freier Verbindung. Unter dem Einfluß der Feder 10 sperrt das erste Ventilorgan normalerweise den Durchlaß 6 ab. Die Durchlässe 7 und 8 stehen dementsprechend normalerweise in gegenseitiger Verbindung. Wenn jedoch die Spule 11 erregt wird, wird das erste Ventilorgan entgegen der Kraft der Feder 10 verstellt. Sobald der Durchlaß 6 öffnet, wird der Durchlaß 8

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abgesperrt; der Durchlaß 6 wird mit dem Durchlaß 7 in Verbindung gebracht.

Das Magnetventil 5 ist in der gleichen Weise wie .das Magnetventil 4 aufgebaut. Es weist drei Durchlässe 13, 14 und 15, ein zweites nicht dargestelltes Ventilorgan, eine Feder 17 und eine Elektromagnetspule 18 auf. Der Durchlaß 13 ist an eine Leitung 19 angeschlossen, die mit der Leitung 12 in Verbindung steht, während die Durchlässe 14 und 15 mit dem Auslaßkanal 3 bzw. mit der Außenluft verbunden sind. Weil das zweite Ventilorgan unter dem Einfluß der Feder 17 normalerweise den Durchlaß 13 absperrt, stehen die Durchlässe 14 und 15 normalerweise miteinander in Verbindung. Wenn die Spule 18 erregt wird, wird das zweite Ventilorgan entgegen der Kraft der Feder 17 verstellt. Sobald der Durchlaß 13 geöffnet wird, versperrt das zweite Ventilorgan den Durchlaß 15; die Durchlässe 13 und 14 werden miteinander in Verbindung gebracht.

Wenn ein zunächst in der gezeigten Stellung befindlicher Schalter 20 betätigt wird, wird ein Schaltkontakt 21 an einen Kontakt 23 angelegt. Die Spule 11 kommt an Spannung. Druckluft wird dem Lufteinlaßkanal 2 zugeführt. Das Schneidwerkzeug wird gedreht. Die Abluft wird über den Auslaßkanal 3 und die Durchlässe 14, 15 zur Außenluft abgeleitet.

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Wenn der Schaltkontakt 21 mit dem Kontakt 23 in Verbindung gebracht wird, kommt auch eine Spüle 26 an Spannung; Kondensatoren 24 und 25 werden aufgeladen. Wird der Schalter 20 in die Ausgangsstellung zurückgebracht, legt sich der Schaltkontakt 21 an den Kontakt 22 an. Die Spule 11 wird entregt. Der Lufteinlaßkanal 2 wird über den Durchlaß 8 mit der Außenluft in Verbindung gebracht. Gleichzeitig wird die Spule 18 über einen bereits geschlossenen Hauptkontakt 28 eines abfallverzögerten Relais 30 an Spannung gelegt, so daß Druckluft von der Leitung 1? zum Auslaßkanal 3 gelangt. Dadurch wird das unter dem Einfluß der Trägheitskraft rotierende Schneidwerkzeug rasch abgebremst; der in der Lageranordnung des Handstücks 1 herrschende Druck wird höher als der Atmosphärendruck gehalten. Die Kondensatoren 24 und 25 entladen sich innerhalb einer gewissen Zeitspanne; die Spule 26 des abfallverzögerten Relais 30 wird entregt, so daß das Relais 30 in seinen Ursprungszustand zurückkehrt. Die Spule 18 wird entregt. Das Ventilorgan des Magnetventils 5 kehrt in seine Ausgangsstellung zurück, wodurch das Arbeitsspiel der Steuervorrichtung abgeschlossen wird.

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Bei der bekannten Drehbewegungssteuervorrichtung wird das abfallverzögerte Relais 30 verwendet, bei dem die Aufladung der Kondensatoren 24 und 25 ausgenutzt wird. Durch die in der Praxis häufige Auf- und Entladung kommt es jedoch häufig zu einem raschen Ausfall dieser Kondensatoren oder zu unkontrollierbaren Kapazitätsänderungen. Außerdem ändert sich die Entladezeit der Kondensatoren auch erheblich in Abhängigkeit von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit. Die Verzögerungszeit ist infolgedessen nicht stabil. Daher wird das Handstück häufig nicht voll zum Halt kommen oder aber durch Aufblasen von Druckluft über den Auslaßkanal in umgekehrter Richtung gedreht werden, wodurch das Lager beschädigt wird. In Fällen, in denen es erwünscht ist, die Verzögerungszeit des Relais entsprechend der Größe des verwendeten Luftdrucks zu ändern, ist eine solche Änderung unmöglich, ohne die Kondensatoren auszutauschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung zu schaffen, die eine erhöhte Lebensdauer hat und frei von Instabilitäten ist, die auf Schwankungen der Temperatur der Außenluft und der Luftfeuchtigkeit zurückzuführen sind.

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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine· Magnetventilanordnung, mittels deren der Lufteinlaßkanal oder der Auslaßkanal an die Druckluftquelle anschließbar sind, ein Schließventil zum Öffnen und Schließen des Auslaßkanals und ein pneumatisches Zeitglied zum Steuern des Schließventils.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Vor

richtung zum Steuern der Drehbewegung einer luftgelagerten Turbine eines zahnärztlichen Handstücks,

Fign. 2 Schaltbilder einer Steuervorrichtung

bis 4 für eine luftgelagerte zahnärztliche

Turbine entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung,, und

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Fign. 5 Schaltbilder einer Steuervorrich-

bis 7 tung entsprechend einer abgewan

delten Ausführungsform der Erfindung .

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, steht eine Druckluftquelle 101 über eine Leitung 104' mit einem Durchlaß 104 eines Vierwege-Magnetventils 102 in Verbindung, das mittels eines Schalters 120 betätigt wird. Ein pneumatisches Zeitglied 110 weist ein Schließventil 110a auf, das im Auslaßkanal 116 eines Handstücks 117 liegt. Bei dem Betriebszustand gemäß Fig. 2 ist der Durchlaß 104 mit einem Durchlaß 106 verbunden, während ein Durchlaß 103 mit einem Durchlaß 105 in Verbindung steht. Druckluft strömt durch die Durchlässe 104 und 106 des Vierwege-Magnetventils 102, eine Leitung 108, eine Leitung 109 des Zeitglieds 110 und ein Drosselventil 114 zu einem Tank 115, Infolgedessen werden Durchlässe 111 und 112 des Ventils 110a durch den Innendruck des Tanks 115 abgesperrt. Der Durchlaß 112 ist an den mit dem Handstück 117 verbundenen Auslaßkanal 116 angeschlossen. An einem Lufteinlaßkanal 107, über den der Durchlaß 105 mit dem Lager und der Turbine des Handstücks 117 verbunden ist, liegt kein Druck an, weil der mit dem Durchlaß 105 verbundene Durchlaß 103 zur Atmosphäre hin offen ist .

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Wenn entsprechend Fig. 3 der Schalter 120 geschlossen wird, wird eine Verbindung zwischen elektrischen Zuleitungen 118, 119 und dem Vierwege-Magnetventil Ί02 hergestellt. Das Magnetventil 102 öffnet. Der Durchlaß 104 wird mit dem Durchlaß 105 verbunden, während der Durchlaß 103 mit dem Durchlaß 106 in Verbindung gebracht wird. Die in dem Tank 115 befindliche Druckluft strömt über ein Rückschlagventil 113 und das Drosselventil 114; sie wird über die Leitungen 109, 108 sowie die Durchlässe 100 und 103 sofort ins Freie abgeführt. Das Ventil 110a wird mittels einer Feder 110b umgestellt, wodurch die Durchlässe 111 und 112 miteinander verbunden werden. Druckluft gelangt über die Durchlässe 104, 105 und den Lufteinlaßkanal 107 zu dem Luftlager des Handstücks 117; die ein Schneidwerkzeug tragende Turbine wird angetrieben. Die die Turbine verlassende Treibluft wird über den Auslaßkanal 116, die Durchlässe 112, 111, die Leitung 108 und die Durchlässe 106, 103 ins Freie abgeleitet.

Wenn jetzt der Schalter 120 entsprechend Fig. 4 geöffnet wird, werden die elektrischen Zuleitungen 118 und 119 vom Vierwege-Magnetventil 102 abgetrennt. Das Ventil 102 wird unter dem Einfluß einer Feder 102b zurückgestellt. Dadurch wird der Durchlaß 103 mit dem Durchlaß 105 in

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Verbindung gebracht, während der Durchlaß 104 mit dem
Durchlaß 10ό in Verbindung kommt. Druckluft gelangt infolgedessen zum Durchlaß 111 und zur Leitung 109. Druckluft gelangt über den Auslaßkanal 116 zum Handstück 117. Dadurch wird der Druck im Tank 115 niedriggehalten;
ein Abtrennen des Durchlasses 111 vom Durchlaß 112 wird verhindert. Durch die Druckluftbeaufschlagung des Handstücks 117 über den Auslaßkanal 116 wird die unter dem
Einfluß der Trägheit weiterrotierende Turbine rasch angehalten. In die Lageranordnung wird Druckluft eingeleitet, so daß ein Einsaugen von Außenluft in die Lageranordnung durch das Weiterdrehen der Turbine verhindert
wird. Die die Turbine verlassende Luft wird über den
Lufteinlaßkanal 107 sowie die Durchlässe 105 und 103
ins Freie abgeleitet. Die über die Leitung 109 einströmende Druckluft füllt allmählich über das Drosselventil

114 den Tank 115. Wenn der Druck im Tank 115 einen vorbestimmten Wert erreicht, überwindet der Luftdruck die
Kraft der Feder 110b, wodurch der Durchlaß 111 vom Durchlaß 112 abgetrennt und wieder der Betriebszustand gemäß Fig, 2 hergestellt wird. Der Durchlaßquerschnitt des
Drosselventils 114 und das Fassungsvermögen des Tanks

115 bestimmen die Zeitdauer, während deren Druckluft

in den Auslaßkanal 116 eingespeist wird, d.h. die Zeitdauer, während deren die Turbine abgebremst wird,

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An Stelle des Vierwege-Magnetventils 102 können entsprechend den Fign. 5 bis 7 auch zwei gleichzeitig betätigte Dreiwege-Magnetventile 202a und 202b vorgesehen sein. Fig. 5 zeigt den Ruhezustand, bevor das Handstück 217 betätigt wird. Wie dargestellt, wird ein Lufteinlaßkanal 207 des Handstücks 217 an eine Druckluftquelle 201 über das eine Dreiwege-taagnetventil 202a angeschlossen, während ein Auslaßkanal 216 über ein Schließventil 210a, das mit einem pneumatischen Zeitglied 210 verbunden ist, und über das andere Dreiwege-Magnetventil 202b mit der Druckluftquelle 201 in Verbindung gebracht werden kann. Jedes der beiden Dreiwege-Magnetventile 202a und 202b liegt in Reihe mit einem Schalter 220. Das pneumatische Zeitglied 210 und das Schließventil 210a sind in der gleichen Weise aufgebaut wie die entsprechenden Baugruppen in Fig. 2.

In der Arbeitsstellung gemäß Fig. 5 steht der Lufteinlaßkanal 207 mit einem Durchlaß 204a in Verbindung, der eine offene Verbindung zur Atmosphäre herstellt, bevor das Handstück 217 in Betrieb genommen wird. Die Druckluftquelle 201 ist über Durchlässe 203b, 208, 209 und ein Drosselventil 214 an einen Tank 215 angeschlossen. Der im Tank 215 herrschende Druck überwindet die Kraft einer Feder 210b, wodurch das Schließventil 210a ge-

schlossen wird. Dem Handstück 217 geht keine Druckluft zu; die Turbine wird nicht angetrieben.

Wenn entsprechend Fig. 6 der Schalter 220 geschlossen wird, werden die Dreiwege-Magnetventile 202a und 202b gleichzeitig betätigt. Dadurch wird die Druckluftquelle 201 über einen Durchlaß 203a und den Lufteinlaßkanal 207 mit dem Luftlager und der Turbine des Handstücks 217 verbunden. Die Turbine wird angetrieben» Außerdem kommen die Durchlässe 208 und 209 über einen Durchlaß 204b mit der Außenluft in Verbindung. Die im Tank 215 befindliche Druckluft wird über ein Rückschlagventil 213 und das Drosselventil 214 sofort ins Freie abgelassen. Infolge des Druckabfalls im Tank 215 öffnet die Feder 210b das Schließventil 210a. Die Druckluft, die das Handstück 217 durchlaufen hat, gelangt über den Auslaßkanal 216, einen Durchlaß 205 sowie die Durchlässe 208 und 204b ins Freie. Die Turbine dreht sich ständig.

Wenn der Schalter 220 geöffnet wird, werden die Dreiwege-Magnetventile 202a und 202b gleichzeitig in den Ausgangszustand zurückgebracht (Fig. 7). Druckluft geht dem Handstück 217 über die Durchlässe 203b, 208 und 205 sowie den Auslaßkanal 216 zu. Dadurch wird das Innere der Lageranordnung auf hohem Druck gehalten; auf die Turbine wird

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eine Antriebskraft in Rückwörtsrichtung ausgeübt, d.h, die Turbine wird abgebremst. Die über den Durchlaß 208 strömende Druckluft geht zum Teil auch über den Durchlaß 20? und füllt über das Drosselventil 214 allmählich den Tank 215 auf. Wenn der im Tank 215 herrschende Druck einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird das Schließventil 210a entgegen der Wirkung der Feder 210b umgestellt. Es wird wieder der Betriebszustand gemäß Fig.5 hergestellt, mit dem Ergebnis, daß die Beaufschlagung des Handstücks 217 mit Druckluft vollständig unterbrochen wird.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen erfolgt die Umschaltung zwischen der Druckluftquelle und dem Lufteinlaßkanal oder dem Luftauslaßkanal mit Hilfe von Magnetventilen. An Stelle von Magnetventilen können aber auch luftdruckbetätigte Umschaltventile vorgesehen sein. Es ist auf diese Weise möglich, die gesamte Anordnung als pneumatischen Kreis aufzubauen. In Fällen, in denen ein rasches Ansprechvermögen nicht unbedingt notwendig ist, lassen sich die erläuterten Vierwege- und Dreiwege-Ventile auch durch von Hand umschaltbare Ventile ersetzen. In diesem Fall sind die Schalter 120 und 220 nicht notwendig.

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Bei der vorstehend erläuterten Vorrichtung ist an Stelle einer Schalteinrichtung mit einem durch ein elektrisches Zeitglied betätigten Magnetventil ein Schließventil vorgesehen, das durch ein pneumatisches Zeitglied gesteuert wird. Diese Ausbildung gewährleistet eine besonders lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Auf schwankende Aussentemperaturen zurückzuführende Instabilitäten werden vermieden. Weil der Öffnungsgrad des Drosselventils wahlweise eingestellt werden kann, wird es möglich, die Zeitdauer, während deren Druckluft zum Bremsen der Turbine zugeleitet wird, in Abhängigkeit von dem jeweiligen Luftdruck wahlweise einzustellen. Die Turbine läßt sich auf diese Weise rasch und genau auf Stillstand herunterbremsen. Eine Verletzungsgefahr für den Zahnarzt ist ausgeschlossen. Die Produktionskosten sind relativ niedrig. Solange die Turbine abgebremst wird, wird die Turbine von der Rückseite her mit Druckluft beaufschlagt. Auf diese Weise wird auch der Lageranordnung während der Bremsdauer Druckluft zugeführt. In der Lageranordnung kann sich kein Unterdruck entwickeln, der Staub oder dergleichen in das Lager einsaugen würde. Weil die Steuerung über ein im Auslaßkanal liegendes Schließventil erfolgt, ist es nicht mehr notwendig, zwei Magnetventile einzeln umzuschalten. Sämtliche Umschaltventile werden gleichzeitig betätigt, so daß die Ven-

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tilverstellung einfach ist. Unter Umständen macht dies auch eine Handbetätigung der Ventile möglich.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD,5C:HVV^N--- "-- · ELFENSTRASSE 32 · D-8000 MÜNCHEN 83 PAF 1037 Kabushiki Kaisha Morita Seisakusho 680, Higashihama Minami-rnachi, Fushimi-ku, Kyoto-shi, Japan Ansprüche

1.J Vorrichtung zum Steuern der Drehbewegung einer luftgelagerten Turbine eines zahnärztlichen HandstUcks mit einem Luftlager für eine ein zahnärztliches
Schneidwerkzeug tragenden Welle, die mit der Turbine verbunden ist, einem Lufteinlaßkanal zum Beaufschlagen des Luftlagers und der Turbine mit von einer Druckluftquelle kommender Druckluft und einem Auslaßkanal zum Abführen der die Turbine verlassenden Luft, gekennzeichnet durch eine Magnetventilanordnung (102, 202a, 202b), mittels deren der Lufteinlaßkanal (107, 207) oder der Auslaßkanal (116, 216) an die Druckluftquelle (101,. 201) anschließbar sind, ein

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FERNSPRECHER: 089/601JOS? · TELEX. 522589 tip» i · KABEL: ELECTRlCP ATE NT MÜNCHEN

Schließventil (110a_r 210a) zum Öffnen und Schliessen des Auslaßkanals und ein pneumatisches Zeitglied (110, 210) zum Steuern des Schließventils.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventilanordnung ein einziges Vierwege-Magnetventil (102) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventilanordnung zwei gleichzeitig betätigte Dreiwege-Magnetventile (202a, 202b) aufweist.

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