DE2840623A1 - DENTAL ELBOW WITH DIRECT DRIVE - Google Patents
DENTAL ELBOW WITH DIRECT DRIVEInfo
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- DE2840623A1 DE2840623A1 DE19782840623 DE2840623A DE2840623A1 DE 2840623 A1 DE2840623 A1 DE 2840623A1 DE 19782840623 DE19782840623 DE 19782840623 DE 2840623 A DE2840623 A DE 2840623A DE 2840623 A1 DE2840623 A1 DE 2840623A1
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
- A61C1/02—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools
- A61C1/06—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools with electric drive
Description
Medizin- und LabortechnÜc Leipzig 7323 Leirzig. Freni-Flersainfj-Cir. 43/45Medical and laboratory technology Leipzig 7323 Leirzig. Freni-Flersainfj-Cir. 43/45
Die Erfindung betrifft die weitere Ausbildung eines zahnaerztlichen Winkelstückes mit Direktantrieb, wie es grundeaetslich in Hauptpetentmaeeldua« P 23 03 801·$ beechrieben irfc und bei dem abhaengig von der Stellung des Im Kopfteil angeordneten permanentmagnetischen Botors Steuereignaje fuer die auiawhalb des zahnaerztlichen Winkelhandetueokee befindlioh« »itlEtronieche Schaltur.saeinriohtung, naqhfolgend kurz KoBaBUtierungseieiEtronik genannt,» zur rotorgtateuerten Stromumechaltimg dar Erregeirriclsiuiigen des im Griffteil angeordneten Statonsagneten benutzt werden»The invention relates to the further development of a dental elbow with direct drive, such as Basically in Hauptpetentmaeeldua "P 23 03 801 · $ described irfc and depending on the position of the In the head part arranged permanent magnetic Botors control events for the outside of the dental corner handset located "" itlEtronieche Schaltur.saeinriohtung, In the following, it will be referred to for short as KoBaBUtierungseiEtronik, »for the rotor-controlled Stromumechaltimg the excitation of the im Staton magnets arranged on the handle part can be used »
Der Vorschlag zur Erzeugung der rotorstellungaabhaengigen Steuersignale bei aahnaeratlichea Winkelhanistueeken der eingangs genannten Art sieht gemaess Hauptpatent eine Schleif I^n^:a^tan;o3?d3»ing ale mechanieslieB ^äti«rk©Il©ht-osi v©ro Ueber elektr4eoH$ Zuleitungen ist diesem Steiiorhöllektor an sttsf© eines bistafefleB ©!©SstromiasMoia Schalters p The proposal to generate the rotor position-dependent control signals in the case of aahnaeratlichea Winkelhanistueeken of the type mentioned at the beginning provides, according to the main patent, a grinding I ^ n ^: a ^ tan; o3? D3 "ing ale mechanieslieB ^ äti" rk © Il © ht-os i v © r o This Steiiorhöllektor is connected to a bistafleB ©! © SstromiasMoia switch p
Diese beiden imschlussleitungen verlaufen innerhalb eines Verbindungssclilauch.es, in dem auch die .Anschlussleitungen der Erregerwicklungen des Statormagneten enthalten sind und im uebrigen Kuehlluft sowie Wasser dem zahnaerztlichen 'Vinkelhandstueck zugefuehrt werden. Mittels einer Steckkupplung mit Verschraubung ist das zahnaer st liehe V/inkelhandstueck leicht loesbar mit dem Verbindungsschlauch gekuppelt. Puer die ernue dungs arme und exakte Handhabung des zahnaerztlichen 7/inkelhandstueckes ist eine gute Flexibilitaet des Verbindungsschlauches unbedingt erforderlich. Ss kommt daher sehr darauf an, Anzahl und Querschnitt der ektrischen Zuleitungen von der geraeteseitigen Kommutierungselektronik zu dem am Patienten eingesetzten zahnaerztlichen Winkelhandstueck moeglichst gering zu halten. Es ist deshalb vorteilhaft, dass die bisherige Loesung mit mechanischem Steuerkollektor nur zwei Verbindungeleitungen zur Kommutierungselektronik erfordert. Dieser Steuerkollektor, sowie der gem. DD-PS 127 370 lassen sich auch konstruktiv gut in die Gestaltung der extrem kleinen Kopfteile zahnaerztlicher ftTinkelhandstuecke einordnen.These two connecting lines run within a connecting clip. in which also the .connection lines of the excitation windings of the stator magnet are included and in the rest of the cooling air and water the dental 'Vinkelhandstueck are fed. By means of a plug-in coupling with a screw connection, the toothed straight V / inkelhandpiece is easy detachably coupled with the connecting hose. Puer die ernue poor and precise handling of the dental handpiece is a good flexibility of the connection hose absolutely necessary. Ss therefore depends very much on the number and cross-section of the electrical supply lines from the Device-side commutation electronics to the dental contra-angle handpiece used on the patient as little as possible keep. It is therefore advantageous that the previous solution with a mechanical control collector only requires two connection lines to the commutation electronics. This control collector, as well as according to DD-PS 127 370 can also be used structurally well in the design of the extremely small dental head parts FtTinkelhandstuecke classify.
Vorteilhaft ist ferner, dass im Rahmen der Montage des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes mit mechanischem Steuerkollektor die optimale Einstellung des Schaltzeitpunktes fuer die Erzeugung der rotorstellungsabhaengigen Steuersignale durch Verdrehen des Rotormagneten auf der den Steuerkollektor tragenden Welle erfolgen kann und somit alle Toleranzen von Kollektor- und Schleiferanordnung sowie Rotorpolbreite ausgeglichen werden koennen.It is also advantageous that during the assembly of the dental Winkelhandstueckes with mechanical control collector the optimal setting of the switching time for the Generation of the rotor position-dependent control signals by turning the rotor magnet on the one that supports the control collector Shaft can take place and thus all tolerances of the collector and slider arrangement as well as the rotor pole width are compensated can be.
Guenstig ist schliesslich, dass damit zugleich ein definierter Winkelversatz zwischen der Rotorpolachse und dem Steuerkollektor eingestellt werden kann, der fuer den sicheren Anlauf in einer definierten Drehrichtung unbedingt erforderlich ist. Daraus ergibt sich allerdings auch ein Machteil derart, dass die einmal erfolgte optimale Einstellung auf eine bestimmte Drehrichtung irreversibel ist und waehrend der Anwendung des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes nicht mehr wahlweise veraendert werden kann.Finally, it is beneficial that this also results in a defined angular offset between the rotor pole axis and the control collector can be set, which is absolutely necessary for safe start-up in a defined direction of rotation. However, this also results in a disadvantage in such a way that the optimum setting that has taken place on a certain one The direction of rotation is irreversible and is no longer optionally changed while the dental handpiece is being used can be.
Ein grundsaetzlicher !Nachteil derartiger Steuerkollektoren liegt weiterhin in ihrem staendigen mechanischen Verschleiss, wodurch sie von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden rauessen.A fundamental disadvantage of such control collectors is still due to their constant mechanical wear, which means that they are rough from time to time to be replaced.
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Dies erhoeht den Wartungsaufwand fuer die zahnaerztlichen Winkelhandstuecke und mindert ihre Betriebszuverlaessigkeit. Demgegenueber ist allgemein bekannt, Kollektoren von Gleichstrommotoren durah elektronische Initiatorschaltungen zu ersetzen, die berührungslos und damit frei von mechanischem Verschleiße sehr zuverlaessig arbeiten. Besonders bewaehrt haben sich die von einem rotorstellungsabhaengigen Magnetfeld gesteuerten Hallgeneratoren.This increases the maintenance effort for the dental contra-angle handpieces and reduces their operational reliability. In contrast, it is generally known to replace the collectors of DC motors with electronic initiator circuits, which work very reliably without contact and therefore free of mechanical wear. Particularly proven have the Hall generators controlled by a rotor position-dependent magnetic field.
Diese elektronischen Bauelemente benoetigen allerdings vier elektrische Zuleitungen, weil sie ueber zwei ihrer Anschluesse mit einem Steuerstrom versorgt werden muessen, waehrend an zwei weiteren Anschluessen die von steuernden Magnetfeld beeinflusste Hallspannung als Steuersignal fuer die Kommutierungselektronik abgegriffen wird.These electronic components, however, require four electrical leads because they have two of their connections must be supplied with a control current, while two further connections the Hall voltage influenced by the controlling magnetic field as a control signal for the commutation electronics is tapped.
Die konstruktive Einordnung der Hallgeneratoren in Rotornaehe und in exakt definierter Umfangsposition zu diesem, bereitet bei den extrem kleinen Dimensionen der zahnaerztlichen Winkelhandstuecke, deren Kopfteil sowie vorderer Bereich des Griffteiles im Munde des Patienten gehandhabt werden, erhebliche Schwierigkeiten.The structural classification of the Hall generators in the vicinity of the rotor and in an exactly defined circumferential position to this prepares with the extremely small dimensions of the dental angled handpieces, their head part and the front area of the handle part handled in the mouth of the patient, considerable difficulty.
Es ist bisher kein Loesungsvorschlag dafuer bekannt geworden. Dieses Problem besteht in abgewandelter Form auch bei zahnaerztlichen Winkelhandstuecken mit im Griffteil eingebauten Gleichstrommotoren, lllerdings ist es dort konstruktiv leichter loesbarf weil sowohl Rotor wie Stator im Bereich des Griffteiles angeordnet sind, welcher sich immer ausserhalb des Mundes des Patienten befindet und dementsprechend groesser dimensioniert sein kann. Puer solche zahnaerztlichen Winkelhandstuecke wurde bereits eine Loesung der Ausruestung des kollektorlosen Gleichstrommotors mit Hallgeneratoren gem. DE-OS 19 o5 624 vorgeschlagen. Dabei sind die Hallgeneratoren an einer Stirnseite des Motors angeordnet und mit sogenannten Fangblechen verbunden, welche den Streufluss an der Stirnseite des Rotors erfassen.So far, no proposed solution has become known. This problem exists in a modified form also in zahnaerztlichen Winkelhandstuecken with built in the handle part DC motors, lllerdings it is, which is to be constructively easier to solve f because both rotor as the stator are arranged in the region of the handle part always outside the patient's mouth is and therefore the greater dimensioned can. A solution for equipping the brushless DC motor with Hall generators in accordance with DE-OS 19 05 624 has already been proposed for such angular dental handpieces. The Hall generators are arranged on one end of the motor and connected to so-called catch plates, which detect the leakage flux on the end of the rotor.
Bei den relativ grossen Rotoren derartiger zahnaerztlicher Winkelhandstuecke werden damit sicherlich noch ausreichende Werte fuer Ansprechempfindlichkeit und Genauigkeit der stellungsabhaengigen Schaltung erreicht. Guenetig wirkt sich dafuer auch aus, dass derartige Winkelhandstuecke nur mit maximalen Drehzahlen um 4OOOO U/min angetrieben werden. Auch konstruktiv istWith the relatively large rotors of such dental machines Elbow handpieces are thus certainly still sufficient values for sensitivity and accuracy of the position-dependent Circuit achieved. It also has a good effect that such angled handpieces only run at maximum speeds driven at 4OOOO rpm. It is also constructive
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diese Loesung realisierbar, weil die Lagerung des Rotors stirnseitig nur einen geringen Raum der langen Griffhuelse einnimmt und verschiedene Anordnungsmoeglichkieten fuer die Fangbleche mit den Hallgeneratoren bestehen.this solution is feasible because the rotor is mounted on the front side takes up only a small space of the long handle sleeve and various possible arrangements for the catch plates with the Hall generators.
Demgegenueber fuellen Rotor und lagerung bei zahnaerztliohen Winkelhandstuecken mit Direktantrieb der eingangs genannten Art das Volumen des Winkelhandstueckkojpfes fast voellig aus. Auch an die Genauigkeit der raeumliehen Fixierung des Hallgenerators und seine Ansprechempfindlichkeit werden bei zahnaerztlichen Winkelhandstuecken wegen des wesentlich kleineren Rotordurchmessers und Magnetvolumen extrem hohe Anforderungen gestellt. Bereits geringe Einbauabweichungen koennen zu unerwuenschten Exemplarstreuungen der erzielbaren Maximaldrehzahl der fuer Drehzahlen bis zu mehr als 160000 U/min konzipierten ho echst tour igen zahnaerztlichen Winkelhandstuecke fuehren·On the other hand, fill the rotor and store it in the dental laboratory Angled handpieces with direct drive of the type mentioned at the beginning the volume of the Winkelhandstueckkojpfes almost completely. Also on the accuracy of the spatial fixation of the Hall generator and its responsiveness are in the case of dental angular handpieces Due to the much smaller rotor diameter and magnet volume, extremely high demands are made. Already Small installation deviations can lead to undesirable specimen variations in the achievable maximum speed of the for speeds High-speed dental designed up to more than 160,000 rpm Lead angled handpieces
Das Eroblem der Minimierung der Anzahl der elektrischen Zuleitungen wird gemaees dem bekannten Vorschlag fuer ein zahnaerztliches Winkelhandstueck dadurch geloest, dass die Schaltmittel der Kommutierungselektronik mit in das Handstueck verlegt werden. Dazu muessen einige wesentliche, den Motorstrom steuernde, Leistungsbauelemente entsprechend unterdimensioniert werden, um die gesamte auf fuenf speziell gestalteten Leiterplatten aufgebaute Elektronik raeumlich ueberhaupt unterzubringen. The problem of minimizing the number of electrical leads is according to the well-known proposal for a dental Angled handpiece solved by relocating the switching means of the commutation electronics into the handpiece will. For this, some essential power components that control the motor current have to be correspondingly undersized are to put the whole on five specially designed circuit boards to accommodate built-up electronics spatially at all.
Um diese hoohbelasteten elektronischen Bauelemente vor unzulaessiger Eigenerwaermung zu schuetzen, sind sie gem. dem Vorschlag so im Winkelhandstueck angeordnet, dass sie von der der Kuehlung des Motors dienenden Druckluft zuerst umstroemt werden. Die Uebertragung einer solchen Loesung auf die Verhaeltnisse bei zahnaerztlichen Winkelhandstuecken der eingangs genannten Art wuerde unrealistische Anforderungen an die Leistungsfaehigkeit der den Motorstrom steuernden elektronischen Bauelemente bedeuten, da die Stromaufnahme derartiger Winkelhandstuecke um ein Vielfaches ueber den bei Gleichstrommotoren der zahnaerztlichen geraden Handstuecke ueblichen Werte liegen. Da weiterhin der Vorschlag vorsieht, dass die elektronischen Bauelemente zuerst vom Kuehlluftstrom ueberstroemt werden muessen, verbleibtTo protect these heavily loaded electronic components from inadmissible To protect self-heating, they are according to the proposal so arranged in the angular handpiece that they are first flowed around by the compressed air used to cool the motor. The transfer of such a solution to the conditions in dental contra-angle handpieces of those mentioned at the beginning Art would have unrealistic performance requirements of the electronic components controlling the motor current mean that the power consumption of such angled handpieces changes many times over the values usual for direct current motors of the dental straight handpieces. Since then the suggestion provides that the electronic components must first be overflowed by the cooling air flow, remains
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zumindest bei zahnaerztlichen Winkelhandstuecken ein voellig unzureichender Kuehleffekt der Erregerwicklungen des Statormagneten. Daneben wuerde die blosse Uebertragung der vorgeschlagenen Loesung die besonders vorteilhafte Ausfuehrung der zahnaerztlichen V/inkelhandstuecke eingangs genannter Art total beseitigen.At least with dental contra-angle handpieces a completely inadequate Cooling effect of the excitation windings of the stator magnet. Alongside this would be the mere transfer of the proposed solution the particularly advantageous design of the dental handpieces Eliminate completely of the type mentioned at the beginning.
Ziel der Erfindung ist es, ein zahnaerztliches Winkelhandstueck gem. Hauptpatent ... mit verschleisslosem Lagegeber fuer die separate Kommutierungselektronik vorzuschlagen, welches die uebliche Handlichkeit und Baugroesse ohne Verringerung der Leistungsparameter beibehaelt und eine reversible Drelirichtung ermoeglicht. The aim of the invention is to provide a dental contra-angle handpiece according to the main patent ... to propose with a wear-free position encoder for the separate commutation electronics, which is the usual Maintains handiness and size without reducing the performance parameters and enables a reversible twisting direction.
Darlegung_des_Wesens_der-i ErfindungExplanation of the essence of the invention
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe^ einen auf dem Halleffekt beruhenden Lagegeber fuer zahnarztliche Winkelhandstuecke gem. flauptpatent ... sowie die dazu notwendige Schaltungsanordnung und Konstruktion des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes vorzuschlagen, welcher so in dem zahnaerztlichen Winkelhandstueck integriert ist, dass die kollektorlose Erzeugung von rotorstellungsabhaengigen Steuresignalen hoher Genauigkeit ohne Minderung der leistungsbestimmenden aktiven Rotor- und Statormaterialien unter Beibehaltung der bisher ueblichen Anzahl von elektrischen Zuleitungen sowie Winkelhandstueckdimensionen moeglich wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein handelsüblicher Halleffekt-Digitalschalter im Wirkungsbereich der auf dem Rotorumfang befindlichen Magnetpole in einem aufgeweiteten Raum der Polschuhluecken mittig und starr angeordnet ist, der Pluspol der drei Anschluesse des Halleffekt-Digitalschalters ■ zum gemeinsamen Pluspol der Erregerwicklungen des Statormagneten fuehrt und die restlichen beiden Anschluesse mit dem Kupplungsstecker verbunden sind. Die erfindungsgemäesse Loesung sieht weiterhin vor, dass die Statorblechpakete an ihren dem Rotor zugewandten Enden divergierend abgewinkelt; sind unf dass die Erregerwicklungen der Statorblechpakete unmittelbar am Halleffekt-Digitalschalter enden.The invention has the object ^ one on the Hall effect based position encoder for dental angular handpieces according to flaupt patent ... as well as the necessary circuitry and propose construction of the dental contra-angle handpiece, which is integrated into the dental contra-angle handpiece in such a way that the collectorless generation of rotor position-dependent Control signals of high accuracy without reducing the performance-determining active rotor and stator materials while maintaining the previously usual number of electrical leads and angle handpiece dimensions is possible. According to the invention, the object is achieved in that a Commercial Hall effect digital switch in the area of action of the magnetic poles on the rotor circumference in an expanded Space of the pole shoe corners is centrally and rigidly arranged, the plus pole of the three connections of the Hall-effect digital switch ■ leads to the common positive pole of the excitation windings of the stator magnet and the remaining two connections are connected to the coupling plug. The solution according to the invention also provides that the Laminated stator cores divergingly angled at their ends facing the rotor; are and that the excitation developments of the Laminated stator cores end directly at the Hall-effect digital switch.
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Als eine zweckmaessige Befestigugsform fuer den Halleffekt-Digitalschalter sieht die Erfindung das Vergiessen des eingebauten Gehaeuses, das ueblicherweise einem Miniplast-Transistorgehaeuse entspricht, einschliesslich seiner Anschluesse mit einer Isoliermasse, z.B. einem Epoxidharz, vor.As a convenient form of attachment for the Hall-effect digital switch the invention sees the casting of the built-in housing, which is usually a mini plastic transistor housing including its connections with an insulating compound, e.g. an epoxy resin.
Gem. der Erfindung ist ferner zwischen dem Ausgang des Halleffekt-Digitalschalters und dem Eingangsanschluss der Kommutierungselektronik sowie zwischen dem Eingangsanschluss der Kommutierungselektronik und dem Pluspol der Versorgungsspannung der Kommutierungselektronik je ein veraenderlicher Widerstand angeordnet.According to the invention is also between the output of the Hall-effect digital switch and the input connection of the commutation electronics and between the input connection of the Commutation electronics and the positive pole of the supply voltage of the commutation electronics each have a variable resistor arranged.
Die Erfindung beinhaltet weiter, dass in den beiden Ausgangsleitungen eines bekannten bistabilen elektronischen Schalters der Kommutierungselektronik ein mehrpoliger Umschalter angeordnet ist, mit dem auch die beiden veraenderlichen Widerstaende am Eingang des bistabilen Schalters verbunden sind.The invention further includes that in the two output lines of a known bistable electronic switch of the commutation electronics, a multi-pole changeover switch is arranged with which the two variable resistors at the input of the bistable switch are connected.
Im Ergebnis der erfindungsgemaessen Loesung beschraenkt sich der gesamte im zahnaerztlichen Winkelstueck unterzubringende Bauelementenaufwand fuer die Erzeugung der rotorstellungsabhaengigen Steuersignale vorteilhaft auf den handelsüblichen Halleffekt-Digitalschalter, dessen erfindungsgemaesser Einbau die exakte Erfassung des wirksamsten Magnetfeldes an den Polflaechen des an sich kleinen Rotors im Kopfteil des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes ermoeglicht, ohne irgendwelche Anteile des bisher fuer Rotor und Lagerung genutzten Kopfvolumens zu beanspruchen. Der angegebene Einbau ermoeglicht auch das fuer die Gewaehrleistung der bisherigen Leistung ausserordentlich wichtige Bewickeln der Statorblechpakete bis dicht an das Gehaeuse des Kopfteiles beizubehalten.The result of the solution according to the invention is limited total component expenditure to be accommodated in the dental contra-angle for the generation of the rotor position-dependent Control signals advantageously on the commercially available Hall-effect digital switch, its inventive installation the exact detection of the most effective magnetic field on the pole faces of the small rotor in the head part of the dental angle handpiece made possible without any proportions of the previously for To claim the rotor and storage of the head volume used. The specified installation also enables the warranty the previous performance extraordinarily important winding of the stator cores to close to the housing of the Keep the headboard.
Der handelsuebliche Halleffekt-Digitalschalter besitzt auf Grund seiner integrierten Schaltungstechnik, die den eigentlichen Hallgenerator in einen mikroelektronischen Schaltkreis innerhalb eines gewoehnlichen Transistorgehaeuses einbezieht, nur noch drei aussere Anschluesse* Die erfindungsgemaesse Einordnung dieser Anschluesse in die bestehende Schaltung zur Speisung des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes aus derDue to its integrated circuit technology, the commercially available hall-effect digital switch has the actual Incorporates Hall generator into a microelectronic circuit within a common transistor housing, only three external connections * The classification according to the invention these connections into the existing circuit for supplying the dental angle handpiece from the
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geraeteeeitigen Komrautierungeelektronik bewirkt, dass letztlioh nur noch zwei Aaschluesse dee Halleffekt-Digitalsohalters aus dem zahnaerztlichen Winkelhandstueok herauszufuehren sind· Das ermoeglicht, die Kommutierungselektronik ausserhalb des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes zu belassen, weil letztlich genauso wie bei den bisher verwendeten mechanischen Steuerkollektoren nur zwei Verbindungsleitungen fuer die Signaluebertragung zur Kommutierungselektronik erforderlich sind. Dies <■ wiederum gestattet auch die Beibehaltung des praktisch bereits eingefuehrten Steckkupplungssystems, ueber das die zahnaerztlichen Winkelhandstuecke loesbar mit dem Verbindungsschlauch zum Standgeraet verbunden sind und damit eine rasche und billige Umstellung bereits ausgelieferter Geraete auf die neuen kollektorlosen zahnaerztlichen Winkelhandstuecke« Vorteilhaft ist weiterhin, dass mit der kollektorlosen Ausfuehrung die urspruenglichen durch die Richtungsempfindlichkeit der mechanischen Steuerkollektoren und ihrer auf einen definierten Winkelversatz zur Rotorpolachse notwendige feste Einstellung bedingte Beschraenkung auf nur eine Drehrichtung entfaellt. Dabei wird die entsprechend notwendige Verschiebung des Schaltzustandes in Abhaengigkeit von der Rotordrehrichtung nunmehr durch entsprechende Umschaltung der den Schaltzeitpunkt beeinflussenden veraenderlichen Widerstaende am Eingangsanschluss des bistabilen elektronischen Schalters der Kommutierungselektronik bewirkt. Diese Umschaltung ist vorteilhaft gekoppelt mit der Umschaltung der bei Drehrichtungswechsel zu vertauschenden beiden Ausgaenge des bistabilen elektronischen Schalters der Kommutierungselektronik und erfolgt damit zwangslaeufig. The device-side commutation electronics have the effect that ultimately only two outlets of the Hall-effect digital holder have to be brought out of the dental angled handpiece · This enables the commutation electronics to be left outside the dental angled handpiece, because ultimately the same as for the only two signal transmission lines used to date Commutation electronics are required. This <■ turn permits the retention of the practice already EXPORTED plug-in coupling system, by which the zahnaerztlichen Winkelhandstuecke are releasably connected to the connecting hose to Standgeraet and thus a rapid and inexpensive conversion of already delivered devices to the new brushless zahnaerztlichen Winkelhandstuecke 'advantage is also that with the brushless design eliminates the restriction to only one direction of rotation due to the directional sensitivity of the mechanical control collectors and their fixed setting, which is necessary to a defined angular offset to the rotor pole axis. The necessary shift of the switching state depending on the direction of rotation of the rotor is now brought about by appropriate switching of the variable resistances influencing the switching time at the input connection of the bistable electronic switch of the commutation electronics. This switchover is advantageously coupled with the switchover of the two outputs of the bistable electronic switch of the commutation electronics, which are to be interchanged when the direction of rotation is changed, and is therefore inevitable.
Gegenueber der von zahnaerztlichen Bohrhandstuecken bekannten Ausfuehrung, bei der die Drehrichtungsumschaltung am Handstueck vorgenommen werden muss, ist schliesslich auch noch von Vorteil dass die Umschaltung der Drehrichtung innerhalb der nunmehr geraeteseitigen Kommutierungselektronik erfolgt und somit unter anderem auch eine 3?ussbedienung moeglich ist.Compared to the version known from dental drilling handpieces, in which the direction of rotation is switched on the handpiece must be made, it is ultimately also advantageous that the direction of rotation can be switched within the now device-side commutation electronics takes place and thus, among other things, external operation is also possible.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuehrungsbeispiel erlaeutert werdeniThe invention is to be explained below using an exemplary embodiment
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In der Zeichnung zeigen ^In the drawing show ^
Pig« 1 die Gesamtansicht eines zahnaerztlichen Winkelhandetueckee mit gleichstrommotorischem DirektantriebPig «1 the general view of a dental clincher with direct current motor drive
Fig. 2 in fuenffacher Vergroesserung den Laengsschnitt durch das Kopfteil und den vorderen Bereich des Griffteiles ohne Verkleidungshuelse mit eingebautem Halleffekt-Digitalechalter Fig. 2 in five-fold enlargement through the longitudinal section the head part and the front area of the handle part without casing sleeve with built-in Hall effect digital switch
Pig. 3 in fuenffacher Vergroesserung die Draufsicht auf das geoeffnete teilweise Kopfteil und den vorderen Bereich des Griffteiles ohne Verkleidungshuelse mit eingebautem Halleffekt-DigitalschalterPig. 3 is a five-fold enlargement of the top view of the partially opened head section and the front area of the handle part without casing sleeve with built-in Hall-effect digital switch
Pig. 4 eine SchaltskizzePig. 4 a circuit diagram
Das zahnaerztliche Winkelhandstueck mit gleichstrommotorischem Direktantrieb gem· der Gesamtansicht in Pig. 1 besteht im wesentlichen aus dem Kopfteil 1 mit den auswechselbar eingesetzten Praes- oder Schleifwerkzeug 2, dem abgewinkelten Griffteil 3, dessen hinteres Ende als Kupplungsteil 4 mit den Anschlusskontakten 5 zur Verbindung mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Verbindungsschlauch zu einem Versorgungsgeraet, ζ·Β· einem zahnaerztlichen Standgeraet, ausgebildet ist.The dental angular handpiece with direct current motor Direct drive according to the general view in Pig. 1 consists essentially of the head part 1 with the interchangeably inserted Milling or grinding tool 2, the angled handle part 3, the rear end of which as a coupling part 4 with the connection contacts 5 for connection with a connection hose, not shown in the drawing, to a supply device, ζ · Β · a dental stand device.
Die Schnittdarstellung in Pig. 2 sowie die Draufsicht gem. Fig. 3 zeigen stark vergroessert die wesentlichen konstruktiven Details im vorseren Bereich des Griffteiles 3 und dem Kopfteil 1.The sectional view in Pig. 2 and the top view according to. Fig. 3 show greatly enlarged the essential constructive Details in the front area of the handle part 3 and the head part 1.
Dieser vordere Bereich des Griffteiles 3 wird - abgesehen von einer wegen der Uebersiohtlichkeit nicht dargestellten duennwandigen Verkleidungshuelse - von den Statorblechpaketen 6 und 7 mit den darauf befindlichen Erregerwicklungen 8 und 3 gebildet. Ueber dio als Polschueiie 10 und 11 ^eforriten vorderen Enden sind die ßtatorblechpakete G und 7 aiit dom Kopf teil 1 verklebt. Im Kopfteil 1 ist der permanentmagnetische diametral magnetisierte Rotor 12 drehbar gelagert.This front area of the handle part 3 is formed by the laminated stator cores 6 and 7 with the exciter windings 8 and 3 located thereon - apart from a thin-walled casing sleeve, which is not shown because of the oversight. About the pole pieces 10 and 11 ^ eforriten front ends, the stator lamination stacks G and 7 are glued to the head part 1. The permanent magnetic diametrically magnetized rotor 12 is rotatably mounted in the head part 1.
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Die im Griffteil 3 zunaechst parallel verlaufenden Statorblechpakete 6 und 7 sind in Naehe des Kopfteiles 1 divergierend ausgefuehrt, wodurch zwischen ihnen ein aufgeweiteter Raum 13 entsteht, in dem der Halleffekt-Digitalschalter 14 in Form eines Miniplast-Transistorgehaeuses mittig eingefuegt und mittels Epoxidharzfuellung 15 fest vergossen ist.The laminated stator cores 6 and 7, which initially run parallel in the handle part 3, are designed to diverge in the vicinity of the head part 1, whereby a widened space 13 is created between them, in which the Hall-effect digital switch 14 in the form of a Miniplast transistor housing inserted in the middle and filled with epoxy resin 15 is firmly potted.
Die drei Anschluesse 16, 17, 18 des Halleffekt-Digitalschalters sind mit Zuleitungsdraehten 19, 20, 21 verloetet, die innerhalb des Griffteiles 3 bis zum Bereich des Kupplungsteiles 4 fuehren. Dort erfolgt die weitere Verdrahtung, wonach z.B. auch die beiden Zuleitungen 19 und 21 mit zwei der Anschlusskontakte 5 verloetet sind, waehrend die Zuleitung 20 intern mit den nicht dargestellten Zuleitungen zu den Erregerwicklungen 8 und 9 verbunden ist.The three connections 16, 17, 18 of the Hall effect digital switch are soldered with lead wires 19, 20, 21, which lead within the handle part 3 to the area of the coupling part 4. This is where the further wiring takes place, after which, for example, the two supply lines 19 and 21 are soldered to two of the connection contacts 5 are, while the supply line 20 internally with the not shown Leads to the excitation windings 8 and 9 is connected.
Einzelheiten der schaltungstechnischen Ausfuehrung sind der Pig. 4 zu entnehmen.Details of the circuit design are the Pig. 4 can be found.
Danach bilden der bistabile elektronische Schalter 22 als Eingangsstufe und der Leistungsverstaerker 23 als Ausgangsstufe eine bekannte Kommutierungselektronik, wie sie geraeteseitig angeordnet ist·Then form the bistable electronic switch 22 as an input stage and the power amplifier 23 as output stage a known commutation electronics, as they are arranged on the device side is·
Zusaetzlieh einegfuegt sind die veraenderlichen Widerstaende 24 und 25, die zweckmaessigerweise in den konstruktiven Aufbau der Kommutierungselektronik einbezogen werden, und der mehrpolige Umschalter 26, der in beliebiger bedienungstechnisch guenstiger Gestaltung und Anordnung in Anpassung an das Gesamtgeraet ausgefuehrt sein kann. Ueblich sind z.B. die in eine geraeteseitige Bedienleiste eingeordneten Drucktastenschalter, Drehschalter oder aber die Kombination mit Betaetigungselementen in einem fussbedienten Mehrfunktionsschalter.The variable resistances 24 are also included and 25, which are expediently included in the structural design of the commutation electronics, and the multi-pole Changeover switch 26, which is executed in any convenient design and arrangement in terms of operation in adaptation to the overall device can be. The push-button switches and rotary switches arranged in a control bar on the device side, for example, are common or the combination with actuating elements in a foot-operated multifunction switch.
lediglich der Halleffekt-Digitalschalter 14 und die Erregerwicklungen 8 und 9 von den in der Schaltskizze enthaltenen Positionen sind unmittelbare Bestandteile des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes, wo sie in bereits beschriebener Weise im Griffteil 3 angeordnet sind.only the Hall effect digital switch 14 and the excitation windings 8 and 9 of the positions contained in the circuit diagram are direct components of the dental contra-angle handpiece, where they are arranged in the handle part 3 in the manner already described.
Im gewaehlten Ausfuehrungsbeispiel liegt die Betriebsspannung fuer die niedrig belastete Kommutierungselektronik zwischen dem Minuspol 27 und dem Pluspol 28, waehrend fuer den Last Stromkreis der Erregerwicklungen 8 und 9 eine hochbelastete SpannungsquelleIn the selected example, the operating voltage is for the low-load commutation electronics between the negative pole 27 and the positive pole 28, while for the load circuit of the Excitation windings 8 and 9 are a highly loaded voltage source
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zwischen dem Minuspol 27 und dem Pluspol 29, dem gemeinsamen Anschluss der beiden Erregerwicklungen 8 und 9, angeschlossen ist.between the negative pole 27 and the positive pole 29, the common connection of the two excitation windings 8 and 9, connected is.
Das in Abhaenigigkeit von der Stellung des Rotors 12 ueber die Magnetfeldwirkung auf den Halleffekt-Digitalschalter 14 ausgeloeste Ein- oder Aus-Signal am Anschluss 18 des Halleffekt-Digitalschalters 14 gelangt ueber den veraenderlichen Widerstand 24 zum Eingangeanschluss 30 dea bistabilen elektronischen Schalters 22 "und schaltet wechselseitig dessen Ausgangssignale auf die beiden Ausgangsleitungeri 31 und 32, die ueber den zwischengeschalteten mehrpoligen Umschalter 26 an die beiden Eingangsanschluesse 33 und 34 des Leistungsverstaerkers 23 fuehren,dessen zwei Ausgangsanschluesse 35 und 36 jeweils zu einer der Erregerwicklungen 8 und 9 fuehren. Somit wird in Abhaengigkeit vom Ein/Aus-Signal des Halleffekt-Digitalschalters 14 entweder Erregerwicklung 8 oder 9 an die LastSpannungsquelle geschaltet, was letztlich der rotorgesteuerten Stromschaltung des aus den Erregerwicklungen 8 und 9 sowie den Statorblechpaketen 6 und 7 gemeinsam gebildeten Statormagneten 37 (nach Pig. 3) entspricht. Mit den veraenderlichen Widerstaenden 24 und 25 wird die Anpassung des bistabilen elektronischen Schalters 22 an den Halleffekt-Digitalschalter 14 im Sinne einer Arbeitspunktverschiebung veraendert, wodurch die rotorstellungsabhaengigen Zeitschaltpunkte endgueltig festgelegt werden.This triggered in dependence on the position of the rotor 12 via the magnetic field effect on the Hall-effect digital switch 14 The on or off signal at connection 18 of the Hall-effect digital switch 14 comes through the variable resistor 24 to the input connection 30 dea bistable electronic switch 22 ″ and alternately switches its output signals to the two output lines 31 and 32, which are connected via the multipole changeover switch 26 to the two input terminals 33 and 34 of the power amplifier 23 lead, its two output connections 35 and 36 each lead to one of the excitation windings 8 and 9. Thus, depending on the On / off signal of the Hall effect digital switch 14 either excitation winding 8 or 9 is connected to the load voltage source, which ultimately results in the rotor-controlled current circuit of the Excitation windings 8 and 9 and the stator laminations 6 and 7 jointly formed stator magnets 37 (according to Pig. 3) corresponds. With the variable resistors 24 and 25, the adaptation of the bistable electronic switch 22 to the Hall-effect digital switch 14 changed in the sense of an operating point shift, whereby the rotor position-dependent time switching points be finally determined.
Zur Drehrichtungsumschaltung muss die wechselseitige Schaltfolge der Erregerwicklungen 8 und 9 in Abhaengigkeit vom Ein/ Aus-Signal des Halleffekt-Digitalschalters 14 umgekehrt werden. Dies erfolgt in einfacher Weise durch Vertauschen der Ausgangsleitungen 32 und 31 des bistabilen elektronischen Schalters 22 gegenueber den Eingangsanschluessen 34 und 33 des Leistungsverstaerkers 23 mittels des mehrpoligen Umschalters 26. Die zur Gewaehrleistung des optimalen Betriebsverhaltens des zahnaerztlichen Winkelhandstueckes erforderliche Verschiebung des Schaltzeitpunktes der rotorstellungsabhaengigen Steuersignale des Halleffekt-Digitalschalters 14 wird dabei gleichzeitig mit Ausloesung der Drehrichtungsumschaltung bewirkt, weil der mehrpolige Umschalter 26 mit seinem Kontaktpaar 38 in definierter Weise (entsprechend der vorher bestimmten Einstellung) die veraenderlichen Widerstaende 24 und 25 umschaltet.To switch the direction of rotation, the alternating switching sequence of the excitation windings 8 and 9 must be dependent on the on / Off signal of the Hall effect digital switch 14 can be reversed. This is done in a simple manner by swapping the output lines 32 and 31 of the bistable electronic switch 22 opposite the input connections 34 and 33 of the power amplifier 23 by means of the multi-pole changeover switch 26. The to ensure the optimal operating behavior of the dental Winkelhandstueckes required shift of the switching time of the rotor position-dependent control signals of the Hall-effect digital switch 14 is effected at the same time as the direction of rotation changeover is triggered, because the multi-pole changeover switch 26 with its pair of contacts 38 in a defined manner (according to the previously determined setting) Resistors 24 and 25 toggles.
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