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Schaltungsanordnung zur Steuerung des Universalmotors einer zahnärztlichen
Bohrmaschine Zur Steuerung des Antriebsmotor einer zahnärztlichen Bohrmaschine sind
bisher Regelwiderstände benutzt worden. Diese Regelwiderstände haben einen wesentlichen
Teil des Betriebsstromes aufzunehmen und erfordern daher Abmessungen, die ihrer
Unterb ringung unerwünschte Beschränkungen auferlegen.
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Meist wird der Ohmwert dieser Widerstände durch einen Fußschalter
in Stufen geändert. Entsprechend läßt sich dann auch die Drehzahl des Motors nur
in Stufen steuern. Diese Art der Steuerung wird mit zunehmender Verfeinerung der
Präparationstechnik immer mehr als unbefriedigend empfunden.
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Gemäß der Erfindung soll die Steuerung des Universalmotors (Reihenschlußmotor)
durch einen Magnetverstärker in der Weise erfolgen, daß die leistungswidklung des
Magnetverstärkers einer der Widdungen (Ankerwiddung, Feldwicklung) des Motors parallel
geschaltet ist.
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Magnetische Verstärker sind zwar schon mehrfach auch zur Steuerung
von Motoren eingesetzt worden.
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Wegen des schaltungstechnischen Aufwandes, den eine derartige Steuerung
erfordert, lohnt sich dieses Verfahren aber nur bei größeren Anlagen oder bei komplizierten
Apparaturen. Ein derartiger Aufwand erscheint aber für den unberfahrenen Fachmann
nicht für die Steuerung eines so einfachen Gebildes wie den Universalmotor einer
zahnärztlichen Bohrmaschine gerechtfertigt zu sein. Für dieses Anwendungsgebiet
wird der Einsatz eines Magnetverstärkers erst durch die der Erfindung zugrunde liegende
Erkenntnis sinnvoll. Durch Parallelschaltung der Leistungswicklung des Magnetverstärkers
zur Feldwicklung läßt sich eine Erhöhung des Drehzahlbereichs des Motors erzielen,
die bei einem Motor üblicher Bauart etwa 50°/o betragen kann. Dieser Drehzahlgewinn
wird dabei ohne eine wesentliche Schmälerung des vom Motor abgegebenen Drehmoments
erzielt, d. h., auch bei Belastnd des Motors durch den betriebenen. Bohrer sinkt
die erhöhte Drehzahl nicht übermäßig ab. Schaltet man die leistungswichklung des
Magnetverstärkers mit der Ankerwiclung des Universalmotors parallel, so ergibt sich
eine Erweiterung des Drehzablbereichs nach nuten, und zwar lassen sich diese erniedrigten
Drehzahlen ebenfalls noch bei einem für die Präparationsteehnik erforderlichen Drehmoment
erzielen.
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Durch die nach der Erfindung ermöglichte Drehzahlbereichserweiterung
eines üblichen Universalmotors ohen Änderung seiner Konstruktrion oder Betriebsspannung
läßt sich einer von zahnärztlicher Seite mit dem Fortschritt der Präparationstechnik
zunehmend rehobenen Forderung mit technisch einfachen Mitteln gerecht werden.
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Darüber und über den Vorteil der kontinuierlichen Regelung hinaus
bringt der Erfindungsgegenstand
noch weitere Vorteile. Der für die Steuerwicklungen
des Magnetverstärkers erforderliche Strom beträgt nur einige Milliampere. Zur Steuerung
dieses Stromes ist daher nur ein sehr kleiner Steuerwiderstand erforderlich, der
jetzt ohne Rücksicht auf seinen Raumbedarf an der für die Handhabung der Drehzahlregelung
des Bohrers geeignetsten Stelle, z. B. im Handstück des Bohrers, untergebracht werden
kann. Da im Steuerkreis des Magnetverstärkers nur geringe Spannungen zu herrschen
bra, uchen, entfallen besondere Isolationssehwierigkeiten hinsichtlich der vom Zahnarzt
zu berührenden Bedienungselemente.
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Unter Bezugnahme auf die Figur soll die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
an einem Ausführungsb ei spiel nachfolgend erläutert werden.
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An eine Wechselspannungsquelle 1 ist über den Schalter 2 ein Universalmotor
(Reihensehlußmoto'r) anschaltbar, dessen Feldwicklung durch das Schaltungssymbol
3 und dessen Ankerwicklung durch das Scaluntssymbol 4 versinnbildlicht ist. Parallel
zur Feldwieklung 3 sind die Leistungsweicklungen 5, 6 eines Magnetverstärkers geschaltet,
mit denen in an sich bekannter Weise Gleichrichter 7, 8 in Reihe geschaltet sind.
Die Steuerwieldung 9 des Magnetverstärkers ist an ein Regelpotentiometer 11 geschaltet,
das von einer Gelichspannungsquelle 12 gespeist wird.
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Eine zweite Steuerweicklung 10 des Magnetverstärkers deint dazu, den
Arbeitspukt auf der Regelkennlinie des Magnetverstärkers festzulegen und ist zu
diesem Zweck über einen Regelwiderstand 13 an eine Gleichspannungsquelle 14 gelegt.
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Durch die beschriebene Schaltungsanordnung gelingt es, die Maximaldrehzahl
eines Bohrmaschinenmotors üblicher Bauart ohne Änderung der Betriebsspannung der
Wechselstromquelle 1 zu verdoppeln,
z. B. von 15000 Umdrehungen
pro Minute (U/min) auf 30000 U/min zu bringen. Druch Regelung am Potentiometer 11
läßt sich dann im Beispielsfall die Drehzahl des Motors in den Grenzen 15000 und
30000 Ulmin einstellen. Der Drehzahlbereich unterhalb des unteren. Grenzwertes der
beschriebenen Schaltungsanordnung mit parallel zur Feldwichlung 3 angeschlossenem
Magnetverstärker wird zugänglich, wenn man; die Leistungswicklungen 5, 6 mit Hilfe
des Umsehalters 15 der Ankerwicklung 4 parallel schaltet.
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Auf diese Weise läßt sich die untere Grenze des pral<-tisch nutzbaren
Drehzahlbereichs des Motors noch wesentlich unter die Grenze des nach dem bekannten
Verfahren gesteuerten Motors schieben, im Beisplielsfall von 1000 auf 200 Ulmin.
Durch die beschriebenen Sehaltungsmaßnahmen läßt sich somit der Drehzahlbereich
eines Bohrmasehinenmotors, der bei einem Motor üblicher Bauart z. B. den Bereich
von 1000 bis 15000 Ulmin umfaßt, auf den Bereich von 200 bis 30000 Ulmin erweitern.
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Der Umschalter 15 kann zweckmäßig mit dem Regelpotentiometer 11 in
der Weise gekoppelt sein, daß der verschiebbare Regelabgriff 16 in seiner unteren
bzw. oberen Grenzstelung den Umschalter 15 umlegt.
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Zur Speisung der Steuerkreise des Magneteverstärkers rechen Gleichspannungsquellen
von etwa 4 bis 6 V Klemmenspannung aus. Vorzugsweise finden Wechselspannungs-Gleiehrichteranordnungen
Verwendung, die gegenüber Trockenbatterien den. Vorteil der Wartungsfreiheit haben.
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Der kleinen Steuerspannung entsprechend kann auch das Regelpotentiometer
11 sehr klein ausgebildet
sein. Es kann daher an der für die Handhabung der Drehzahlregelung
des Bohrers geeignetsten Stelle untergebracht werden, z. B. im Handstück des Bohrers,
wie dies in. der Figur durch eine gestrichelte Umrißlinie 17 angedeutet ist. Dieselben,
Gesichtspunkte gelten auch für den Regelwiderstand 13, haben hier jedoch weniger
Bedeutung, da der Widerstand 13 nur zur einmaligen Einstellung des Arbeitspunktes
des magnetverstärkers benutzt wird.
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PATENTANSPRX5CHE 1. Schaltungsnordnung zur Steurung des niverslmotors
(Rihenschlußmotor) einer zahnärztlicehen Bohrmaschine, gekennzeichnet durch einen
Mangetversärker, dessen leistungswiecklung einer der Wicklungen (ankerwicklung,
Feldwicklung) des Motors parallel geschaltet ist.