DE19733501A1 - Werkzeugbetriebseinrichtung, insbesondere für den Dentalbereich - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet motorangetriebener Werkzeuge. Dabei ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, an den Dental­ bereich, also an zahnärztliche oder dentaltechnische Werkzeuge gedacht.

Bei motorangetriebenen Werkzeugen wird eine Werkzeugbetriebseinrichtung mit dem Motor und einer Steuereinrichtung für den Betrieb des Werkzeugs im allgemeinen mit einem abnehmbaren Werkzeug bestückt. Dieses Werkzeug kann zum Beispiel bei Verschleiß oder vor einem anders gearteten Arbeitsein­ satz gegen ein anderes Werkzeug ausgetauscht werden. Normalerweise ist dabei das abnehmbare Werkzeug also nicht nur gegen ein weiteres gleiches Werkzeug auszutauschen, sondern es besteht vielmehr eine Auswahlmöglich­ keit an verschiedenen Werkzeugtypen für dieselbe Werkzeugbetriebseinrich­ tung.

Darüber hinaus werden auch Zwischenstücke zwischen Werkzeug und Werk­ zeugbetriebseinrichtung verwendet, die ihrerseits von der Werkzeugbe­ triebseinrichtung abnehmbar und eventuell gegen andere Typen austauschbar sind. Die Zwischenstücke können verschiedene Funktionen haben, beispiels­ weise als Adapter zwischen verschiedenen Anschlußeinrichtungen auf Seiten der Werkzeugbetriebseinrichtung und des Werkzeugs. Es können auch Getrie­ be mit Drehmoment- oder Drehzahlübersetzungen vorliegen. Weiterhin kann ein Zwischenstück auch für eine Anpassung der Geometrie der Werkzeugbe­ triebseinrichtung an einen bestimmten Einsatz dienen, etwa als Verlängerung oder Winkelstück. Natürlich können diese Funktionen auch gleichzeitig erfüllt sein; es können im übrigen auch Zwischenstücke hintereinandergeschaltet verwendet werden.

Im folgenden soll zusammenfassend für solche Zwischenstücke und die zuvor erwähnten Werkzeuge der Begriff "Ansatzstück" verwendet werden. Ein An­ satzstück ist also allgemein ein auf die Werkzeugbetriebseinrichtung zum mit­ telbaren oder unmittelbaren Werkzeugeinsatz aufsetzbares bzw. daran mon­ tierbares Zusatzteil.

Sobald aber mehr als ein Ansatzstück in Betracht kommt, ist es sinnvoll, die Werkzeugbetriebseinrichtung abgestimmt auf den bestimmten Typ des tatsäch­ lich montierten Ansatzstücks zu betreiben, etwa mit einem bestimmten maxi­ malen Motordrehmoment, einem bestimmten Solldrehzahlbereich, einem festen voreingestellten Bearbeitungsprogrammablauf aus solchen Betriebsgrößen oder auch einschließlich einer Werkstück-/Werkzeugrelativbewegung usw. Es sind also verschiedene Ansatzstücke mit bestimmten Betriebsparametern ver­ knüpft, die für die Bedienung der Werkzeugbetriebseinrichtung bzw. für den Betrieb und Einsatz des Werkzeugs selbst von Bedeutung sind.

Immer dann, wenn mehr als ein Ansatzstück für eine Werkzeugbetriebsein­ richtung in Frage kommt, also bei verschiedenen zur Auswahl stehenden Werkzeug- oder Zwischenstücktypen, besteht die Gefahr, daß die Bedienungs­ person bei der Bedienung der Werkzeugbetriebseinrichtung oder einer auto­ matische Programmsteuerung der Werkzeugbetriebseinrichtung das verwen­ dete Ansatzstück falsch erkennt oder trotz richtiger Erkennung versehentlich falsche Operationsschritte einleitet.

Der Erfindung liegt diesbezüglich das technische Problem zugrunde, die Feh­ lermöglichkeiten beim Betrieb einer Werkzeugbetriebseinrichtung mit einem Ansatzstück zu verringern und damit die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Ein­ richtung und der Arbeit damit zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst durch eine Werkzeugbetriebsein­ richtung mit einer automatischen Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von In­ formationen aus einer Kennzeichnung eines gekennzeichneten Ansatzstücks und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Werkzeugbetriebseinrich­ tung ansprechend auf die Informationen mit diesen zugeordneten Betriebspa­ rametern.

Ferner wird das beschriebene Problem gelöst durch ein Ansatzstück für eine Werkzeugbetriebseinrichtung mit einer unmittelbar angebrachten und Informa­ tionen tragenden Kennzeichnung, wobei die Informationen für eine Erfassungs­ vorrichtung der Werkzeugbetriebseinrichtung erfaßbar und durch eine Steuer­ einrichtung der Werkzeugbetriebseinrichtung umsetzbar sind.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf ein Werkzeugsystem aus der obigen Werkzeugbetriebseinrichtung und dem obigen Ansatzstück.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung zur Lösung ihres Problems auch ein Ver­ fahren zum Betrieb eines solchen Werkzeugsystems, bei dem die Werkzeug­ betriebseinrichtung ansprechend auf aus der Kennzeichnung des gekennzeich­ neten Ansatzstücks erfaßte Informationen mit diesen zugeordneten Betriebspa­ rametern angesteuert wird.

Schließlich gehört zu der Erfindung auch eine in Zusammenhang mit der er­ wähnten erfindungsgemäßen Kennzeichnung vorteilhafte Vorrichtung zum An­ bringen einer Vertiefung an einem Ansatzstück für eine Werkzeugbetriebsein­ richtung mit einem Motor, einem von dem Motor angetriebenen Fräs- oder Bohrkopf und einer Aufnahme für das Ansatzstück, die mechanisch im wesent­ lichen als Normgegenstück für einen genormten Anschluß des Ansatzstücks ausgebildet ist.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht also in der Kombination einer Indivi­ dualisierung der Ansatzstücke durch eine von der Werkzeugbetriebseinrichtung lesbare, d. h. allgemein erfaßbare, Kennzeichnung mit einer automatischen ma­ schinellen Erfassung dieser Kennzeichnung durch die Werkzeugbetriebsein­ richtung selbst. Damit sind Fehler zunächst insoweit ausgeschlossen, als die automatische Erfassung unabhängig von der Bedienungsperson zumindest den Typ des Ansatzstücks sicher feststellt.

Darüber hinaus wird natürlich auch die Umsetzung dieser Information in eine Ansteuerung der Werkzeugbetriebseinrichtung automatisch durchgeführt, und zwar zumindest soweit, als daß der Bedienungsperson allenfalls noch mehrere mit dem erfaßten Werkzeugtyp mögliche Betriebsparameter- oder Arbeitspro­ grammöglichkeiten zur Auswahl angeboten werden. Dabei sind dann aber Fehlbedienungen weitgehend ausgeschlossen, weil die Auswahl von vorne herein nur noch zulässige Wahlmöglichkeiten enthält.

Zu bevorzugen ist allerdings eine Automatisierung der Steuereinrichtung dahin­ gehend, daß die den erfaßten Informationen entsprechenden Betriebsparame­ ter direkt und ohne weitere Zwischenschaltung der Bedienungsperson in die Steuerung der Werkzeugbetriebseinrichtung eingehen.

Wie weit die Automatisierung geht, hängt ferner im wesentlichen davon ab, welche Betriebsparameter über die in der Kennzeichnung enthaltenen Informa­ tionen vorgegeben sind. Das sind natürlich vorzugsweise diejenigen, deren fal­ sche Einstellung die kritischsten Folgen hat für die Werkzeugbetriebseinrich­ tung, das Werkzeug, das Werkstück, oder auch den Patienten im Fall einer medizinischen Anlage.

Der Begriff "Werkzeug" ist in Zusammenhang mit dieser Erfindung übrigens in einem weiten Sinn zu verstehen und beinhaltet auch Maschinen. So sind bei­ spielsweise auch Sägenaufsätze für Universalmotorantriebssysteme in diesem Begriff eingeschlossen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Kennzeichnung berührungslos ausgelesen. Damit werden Probleme mit Kontaktverschleiß oder anderen Abnutzungen der Kennzeichnung oder der Erfassungsvorrichtung durch den Erfassungsvorgang vermieden. Ferner ist es ohne Berührung mit dem die Kennzeichnung tragenden Teil besonders einfach möglich, Zugriff auf die Kennzeichnung auch dann zu nehmen, wenn die die Kennzeichnung tra­ genden Teile bewegt werden und eine Berührung oder mechanische Verbin­ dung stören würde. Das gilt auch, wenn diese Teile zwar (momentan) relativ zur Erfassungsvorrichtung feststehen aber an sich bewegbar und damit in ihrer Relativlage zur Erfassungsvorrichtung nicht vollständig festgelegt sind.

Hierbei ist zu betonen, daß sowohl bei einer berührungslosen wie auch "berührenden" Erfassung grundsätzlich verschiedene Erfassungstechniken in Frage kommen. Es ist dabei genauso an eine mechanische Erfassung und Kennzeichnung durch Form- oder Kraftschluß (etwa durch abzugreifende For­ men) wie auch an eine rein elektrische (etwa über Widerstandsmessung), rein magnetische oder elektromagnetische Technik zu denken, wobei die Einzel­ heiten dem Fachmann ohne weiteres klar sind.

Eine elegante und nach Versuchserfahrungen mit der Erfindung sehr bewährte Variante insbesondere der berührungslosen Erfassung ist eine optische Erfas­ sung der Kennzeichnung. Diese kann durch die Messung einer als Kode die­ nenden Farbe geschehen, wodurch sich je nach Auflösung der Farbmeßein­ richtung mit einer einzigen Kennzeichnung bzw. Kennzeichnungsfläche, also ohne Notwendigkeit weiterer geometrischer Strukturierungen und deren Erfas­ sung, auf einfache Weise zahlreiche verschiedene Kodierungen unterscheiden lassen.

Ein weiterer Vorteil einer Farbkodierung besteht in der relativ geringen Anfällig­ keit gegenüber Verschmutzung. Eine übliche Verschmutzung beeinträchtigt nämlich eher die Helligkeit der Farbkennzeichnung als ihren Farbton, weil die Verunreinigungen selbst im allgemeinen wenig farbig, also im wesentlichen "grau" sind. Damit sind die Farbtöne auch bei geringerer Helligkeit oder Inten­ sität wegen Verschmutzung immer noch sicher erfaßbar, während sich eine Kodierung in Helligkeitswerten möglicherweise nicht mehr sicher nachvollzie­ hen lassen würde.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht in der Abfrage eines Binärkodes, der beispielsweise als Strichkode, das heißt als Folge aus abzutastenden (beispielsweise hellen und dunklen) Strichen aufgebaut ist. Wie im Ausfüh­ rungsbeispiel weiter veranschaulicht, ergeben sich hiermit vor allem günstige Lösungsmöglichkeiten bei der Kennzeichnung beweglicher Teile von Ansatz­ stücken, im Ausführungsbeispiel konkret durch eine Strichfolge in Umfangs­ richtung eines sich drehenden zylindrischen Schaftes eines Werkzeuges. Im Fall einer Hubbewegung kann das Werkzeug auch eine achsenparallele Strichfolge aufweisen.

Eine dauerhafte und herstellungstechnisch einfache und kostengünstige Mög­ lichkeit zur Herstellung dieser Strichfolgen oder anderer Binärkodes besteht in der Laserbeschriftung. Damit ist eine durch die Energie eines eingestrahlten Lasers bewirkte Oberflächenveränderung der zu kennzeichnenden Fläche ge­ meint, etwa eine Schwärzung einer Metalloberfläche eines Werkzeugschaftes.

Bei der Verwendung eines oder mehrerer Zwischenstücke ist es erfindungsge­ mäß bevorzugt, eine Kopplung zwischen der Erfassungsvorrichtung auf Seiten der Werkzeugbetriebseinrichtung und der Kennzeichnung eines Werkzeugs oder eines selbst nicht direkt an der Werkzeugbetriebseinrichtung verwendeten Zwischenstücks vorzusehen. Bei einer optischen Erfassung kann dies vor allem durch Ein- oder Anbau eines entsprechend ausgebildeten Lichtleiters in oder an dem oder den Zwischenstücken geschehen. Insbesondere kann so eine gleichzeitige Berücksichtigung der Informationen aus der Kennzeichnung des Werkzeugs sowie des oder der Zwischenstücke bewerkstelligt werden. Damit können etwa das Übersetzungsverhältnis eines Getriebezwischenstücks und der Werkzeugtyp berücksichtigt werden.

Bei den beschriebenen und auch anderen möglichen Ausführungen der Kenn­ zeichnung am Ansatzstück ist es grundsätzlich vorteilhaft, die Kennzeichnung unlösbar anzubringen, also für den Normalbetrieb des Werkzeugsystems keine Trennung zwischen Kennzeichnung und gekennzeichnetem Werkzeug vorzu­ sehen. Das ist beispielsweise bei einer Laserbeschriftung oder einem weitge­ hend abriebfesten Farbauftrag gegeben (im Gegensatz zu zum Beispiel einem Aufkleber). Nur so ist sichergestellt, daß nicht sich versehentlich lösende Kenn­ zeichnungen verloren gehen oder falsch wieder angebracht werden und damit die Sicherheitsfunktion der Erfindung beeinträchtigt wird.

Im gleichen Sinn vorteilhaft ist eine möglichst geschützte Lage der Kennzeich­ nung. Zum Beispiel kann eine Farbfläche in einer Vertiefung und/oder unter einer transparenten Schutzabdeckung angebracht sein, um sie gegen Verkrat­ zen oder Verschmutzung zu schützen oder die Reinigung zu erleichtern.

Die "Betriebsparameter" können - wie bereits erwähnt - verschiedene für den Betrieb des Werkzeugs oder der Werkzeugbetriebseinrichtung relevante Grö­ ßen sein. In einem engeren und erfindungsgemäß auch bevorzugten Sinn han­ delt es sich dabei allerdings um Motorparameter, wie Drehmoment oder Dreh­ zahl, sowie Sollgrößen, Unter- oder Obergrenzen oder Zeitfunktionen dazu.

Die Erfindung zielt insbesondere auf den Bereich von Werkzeugbetriebsein­ richtungen, bei denen zumindest eine Motorantriebseinheit in der Hand zu hal­ ten ist. Solche Einrichtungen kommen insbesondere auch im Dentalbereich und in der übrigen medizinischen Technik vor. Dies ist ein besonders interessanter Anwendungsbereich der Erfindung, weil hier die technischen Anforderungen an die Einhaltung bestimmter Betriebsparameter besonders kritisch sind. So kön­ nen Irrtümer hinsichtlich der richtigen Motordrehzahl für eine bestimmte Über­ setzung beispielsweise eines sogenannten Winkelstücks eines zahnärztlichen Handstücks zu einem Defekt des Winkelstücks oder des Werkzeugs führen oder sogar zu einer schweren Schädigung des behandelten Zahns.

Im Bereich der Dentalzwischenstücke betrifft eine weitere vorteilhafte Ausge­ staltung der Erfindung eine Ausführung eines Aufnahmekopfes mit einer Fas­ sung zur Aufnahme eines Dentalwerkzeugs derart, daß ein Getriebe zum An­ trieb des Werkzeugs werkzeugabgewandt von dem Erfassungsende des be­ schriebenen Lichtleiters der Kopplungseinrichtung liegt. Dann kann, wie im Ausführungsbeispiel weiter verdeutlicht, die optische Erfassung einer Kenn­ zeichnung des Werkzeugs besonders einfach ausgeführt werden.

In Zusammenhang mit der bereits erwähnten durch eine Vertiefung geschütz­ ten Anbringung der Kennzeichnung am Ansatzstück, etwa dem Auftrag einer Farbe in einer Vertiefung, bezieht sich ein weiterer Aspekt der Erfindung auf eine spezielle Vorrichtung zur Anbringung einer solchen Vertiefung. Erfin­ dungsgemäß weist eine solche Vorrichtung einen Motorantrieb und einen Fräs- oder Bohrkopf auf. Wesentlich ist, daß die Justage der Relativlage zwischen der Vorrichtung und dem zu bearbeitenden, das heißt zu kennzeichnenden, Ansatzstück und eine einfache und sichere Handhabung bei der Bearbeitung gewährleistet werden durch eine spezielle Aufnahme für das Ansatzstück. Die­ se Aufnahme ist dazu einem Normgegenstück zu dem Anschluß des Ansatz­ stücks nachgebildet, wobei davon ausgegangen wird, daß solche Anschlüsse im allgemeinen genormt sind. Häufig legen solche Normkupplungen auch die Winkellage zwischen Ansatzstück und Kupplungsgegenstück, hier also Bear­ beitungsvorrichtung, fest.

Bei der erwähnten Normkupplung ist vor allem an eine ISO-Normkupplung ei­ nes Dentalhandstücks gedacht, die bei der Vorrichtung zur Anbringung der Vertiefung mechanisch im wesentlichen nachgebildet ist, ohne dabei jedoch die internen Anschlüsse solcher Kupplungen für Strom und dergleichen zu berück­ sichtigen.

Es folgt eine Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist. Die dabei offenbarten Einzelmerkmale kön­ nen auch jeweils für sich oder in anderen als den gezeigten Kombinationen er­ findungswesentlich sein.

Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Dentalhandstück,

Fig. 2 eine Ausschnitts- und Querschnittsansicht zu Fig. 1 mit dem Aufbau des ein Werkzeug haltenden Kopfes eines erfindungsgemäßen Zwischenstückes und einem darin montierten Werkzeugschaft,

Fig. 3 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Strichkodes zur Kennzeich­ nung eines Werkzeugs,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anbringung einer Vertiefung an dem Zwischenstück aus den Fig. 1 und 2 und

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Aufnahme der Vorrichtung aus Fig. 4 für ein Zwi­ schenstück.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Dentalhandstück 5, und zwar konkret eine in der Hand zu haltende Motorantriebseinheit 5 mit einem aufgesetzten Zwi­ schenstück 4. (Bezüglich weiterer hier nicht weiter erläuterter Einzelheiten des Aufbaus des Dentalhandstücks, insbesondere der Gehäuse von Motoran­ triebseinheit 5 und Zwischenstück 4 und der Montage der letzteren an der er­ steren, wird auf die Patentanmeldung 197 14 248.6 derselben Anmelder vom 7.4.1997 verwiesen.)

Die Motorantriebseinheit 5 wird durch eine im unteren Bereich der Figur einge­ zeichnete und hier nicht im einzelnen interessierende Anschlußleitung mit Be­ triebsmedien versorgt, beispielsweise mit Strom für einen Elektromotor 10, mit Druckfluid für die zahnärztliche Behandlung und dergleichen. Weiterhin sind elektrische Signalleitungen für Rückmeldesignale über den Betriebszustand des Motors 10 enthalten. Es könnte auch eine Druckluftleitung für einen Druckluftmotor vorgesehen sein.

Das Zwischenstück 4 ist ein übliches Dentalwinkelstück mit einem internen Übersetzungsgetriebe. Es wird von dem Motor 10 in der Motorantriebseinheit 5 über eine Kupplung 11 angetrieben, wobei das interne Getriebe hier der einfa­ cheren Darstellbarkeit halber als gewinkelte und sonst durchgehende Welle 12 gezeichnet ist. Zusätzlich zu diesen konventionellen Merkmalen weist das Zwi­ schenstück 5 jedoch eine erfindungsgemäße Kennzeichnung 2 in Form eines flächigen Farbkodes an der Anschlußfläche zu der Motorantriebseinheit 5 und einen Lichtleiter 6 als Kopplungseinrichtung auf.

Die Farbkennzeichnung 2 des Zwischenstücks 4 wird über einen weiteren Lichtleiter 13 innerhalb der Motorantriebseinheit 5 als Teil der erfindungsgemä­ ßen Erfassungsvorrichtung 1 erfaßt, das heißt ausgelesen. Ein zusätzlicher Lichtleiter 14 in der Motorantriebseinheit 5, der ebenfalls Teil der Erfassungs­ vorrichtung 1 ist, dient zusammen mit dem bereits erwähnten Kopplungsein­ richtungslichtleiter 6 in dem Zwischenstück 4 zum Auslesen der Kennzeichnung 2 eines an dem der Motorantriebseinheit 5 abgewandten Ende des Zwischen­ stücks 4 montierten Werkzeugs 3, hier eines üblichen Dentalbohrers. Diese Kennzeichnung 2 besteht aus einer durch Laserbeschriftung erzeugten Strich­ folge als Binärkode und wird weiter unten näher beschrieben.

Die durch die beschriebenen Lichtleiter 13 und 14 in der Motorantriebseinheit geführten Signale, das heißt die Hell-Dunkel-Folgen von der Strichkodekenn­ zeichnung 2 des Werkzeugs 3 und das Farbsignal von der Farbkennzeichnung 2 des Zwischenstücks 5, werden durch ebenfalls einen Teil der Erfassungsvor­ richtung 1 bildende Lichtleiter 15 in der bereits erwähnten Anschlußleitung zur Auswertung einer nicht gezeigten stationären Basisstation zugeführt. Auf dem umgekehrten Weg werden die beiden Kennzeichnungen zum Auslesen be­ leuchtet.

Da insbesondere der Luftspalt zwischen den Lichtleitern 6 und 13 am Übergang von der Motorantriebseinheit 5 zu dem Zwischenstück 4 für eine Dämpfung der darüber übertragenen Lichtsignale sorgt, die mit der Breite des Luftspalts zu­ nimmt, kann beispielsweise der Lichtleiter 6 in dem Zwischenstück 4 federnd angebracht sein. Dadurch setzt er sich bei der Montage des Zwischenstücks 4 auf der Motorantriebseinheit 5 direkt auf die Gegenfläche des Lichtleiters 13 in der Motorantriebseinheit auf und federt in Längsrichtung des Dentalhandstücks auf das Werkzeug zu etwas zurück. Werkzeugseitig ist zwischen dem entspre­ chenden Ende des Lichtleiters 6 und dem Werkzeugschaft 3 wegen der Rotation des Bohrers 3 im Betrieb ohnehin ein gewisser Abstand notwendig, der eine für dieses Nachfedern ausreichende Toleranz hat.

Diese Basisstation enthält weiterhin die erfindungsgemäße Steuereinrichtung Umsetzen der erfaßten Information in Betriebsparameter und zum An­ steuern der Werkzeugbetriebseinrichtung. Im gezeigten Fall bedeutet das die Ansteuerung des Elektromotors 10 mit Motorparametern, nämlich einem maxi­ malen Motordrehmoment und einer Solldrehzahl (die zeitlich kontrolliert herauf- und heruntergefahren wird). Dazu enthält die Steuereinrichtung einen Parame­ terspeicher, aus dem die den aus den beschriebenen Kennzeichnungen er­ faßten Informationen entsprechenden Motorparameter entnommen werden.

Die Auswertung des Farbkodes beruht auf einer Zerlegung des Reflexionslichts (bei Weißlichtbeleuchtung) in seine drei Primärfarben. Die Primärfarben werden hinsichtlich ihrer jeweiligen Intensität bzw. Leistung getrennt gemessen. Zur Kodierung dient dabei das Verhältnis der Primärfarben unabhängig von der Gesamtleistung, Gesamtfarbintensität oder -helligkeit. Es wird sozusagen die Richtung des Dreikomponentenfarbvektors, nicht seine Länge, ausgewertet. Dadurch ergibt sich eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Oberflächen- und Helligkeitsänderungen durch Verschleiß oder Verschmutzung und eine Ab­ standsunabhängigkeit bezüglich des Abstandes zwischen dem Austritt des Lichtleiters 6 und dem Schaft des Werkzeugs 3 (analog für andere Geometrien).

In Fig. 2 ist in einer Ausschnitts- und Querschnittsansicht der Aufbau des werk­ zeugseitigen Endes des Zwischenstücks 4 gezeigt. Die bereits erwähnte Welle 12, die die Abtriebswelle eines Übersetzungsgetriebes in dem Zwischenstück sein kann, treibt über ein Kegelradgetriebe 16 eine Klammerfassung 17 an. Diese Klammerfassung 17 hält den Schaft des Werkzeugs 3 und greift dabei zur Übertragung des Antriebsdrehmoments in der in Fig. 2 in der linken Hälfte des Schaftes angedeuteten Weise in eine Ausnehmung in dem Schaft ein. Die Klammerfassung bildet gleichzeitig eine Steckfassung zur lösbaren Montage des Werkzeugs.

Der Schaft des Werkzeugs 3 ist - oben zusammen mit der Klammerfassung 17 - in zwei Kugellagern 18 gelagert. Zwischen diesen Kugellagern 17 und in der Figur unter dem Kegelradgetriebe 16 mündet der in Zusammenhang mit Fig. 1 bereits beschriebene Lichtleiter 6 der Kopplungseinrichtung in dem Zwischen­ stück 4 kurz vor dem Schaft des Werkzeugs 3. Zwischen dem Schaft und den Kugellagern 18 ist jeweils eine Hülse vorgesehen, die zur Minimierung des Ein­ trags von Schmierstoffen und Abrieb in den behandelten Bereich (unter dem Werkzeug 3) in Richtung der Achse des Werkzeugs bis zu dem eigentlichen Auslesebereich des Lichtleiters 6 verlängert sind.

Auf dem Umfang des Schaftes ist ein in Fig. 2 angedeuteter Binär-Strichkode 2 als Laserbeschriftungs-Kennzeichnung angebracht, der bei Drehung des Werk­ zeugs 3, beispielsweise beim kontrollierten Hochfahren auf die Solldrehzahl, durch Beleuchtung und Messung der reflektierten Leistung ausgelesen werden kann und dadurch Informationen zu dem gerade montierten Werkzeug wieder­ gibt. Diese Form der Kennzeichnung 2 ist bei einem Werkzeug 3 mit zylindri­ schem Schaft bevorzugt, weil die weiter unten beschriebene Anbringung einer Vertiefung aufwendiger wäre und bei der geringen zur Verfügung stehenden Fläche nur eine kleinere Informationsmenge zulassen würde. Außerdem ist der Werkzeugschaft eine hinsichtlich Verschleiß durch Abrieb problematische Stelle, bei der eine Schwärzung durch Laserbeschriftung dauerhafter als ein Farbauftrag ist. Der Binär-Strichkode wird anhand Fig. 3 noch genauer be­ schrieben.

Ein wesentlicher Unterschied zu einem konventionellen Aufbau dieses Endes des Zwischenstücks 4 besteht neben dem zusätzlichen Lichtleiter 6 in der der Werkzeugaustrittsseite abgewandten Anordnung des Kegelradgetriebes 16. Dadurch liegt das Kegelradgetriebe 16 direkt bei der Klammerfassung, die das Drehmoment auf das Werkzeug 3 überträgt. Entsprechend liegt der Lichtleiter 6 im unteren Bereich in der Figur.

Bei der konventionellen Anordnung (das Kegelradgetriebe 16 läge in der Figur unten) wird eine zusätzliche Hülse zur mechanischen Kopplung mit der Klam­ merfassung 17 verwendet, die die optische Erfassung im vorliegenden Fall stö­ ren würde. Man könnte diese Hülse auch mit einem Erfassungsfenster verse­ hen, was jedoch fertigungstechnisch aufwendiger wäre und den für den Strich­ kode 2 zur Verfügung stehenden Teil des Umfangs des Werkzeugschaftes ver­ ringern würde.

Im übrigen besteht das Gehäuse des dargestellten "Aufnahmekopfes" des Zwi­ schenstücks - wie in der Figur durch die unterschiedlichen Schraffuren verdeut­ licht - aus drei Teilen, nämlich einem Druckknopf zum Lösen oder Montieren eines Werkzeugs 3 durch Betätigen der Klammerfassung 17 in der Figur oben sowie zwei weiteren Gehäuseelementen, einem inneren und einem äußeren, die vor dem Einbau des übrigen ("langen") Teils des Zwischenstücks 4 zusam­ mengesteckt werden.

Fig. 3 zeigt eine Abrollung der Umfangsfläche des Werkzeugs 3 im Bereich der Strichkode-Kennzeichnung 2. Die gestrichelten Linien sind dabei nur zur Ver­ deutlichung der Grenzen der einzelnen Felder eingezeichnet. Außerdem sind einige Hilfslinien nur zur Bezeichnung der Maße eingezeichnet. Tatsächlich fin­ den sich auf dem zylindrischen Werkzeugschaft nur die beiden ausgefüllten schwarzen Rechtecke als Elemente des Strichkodes 3.

Typische Abmessungen sind eine Breite b parallel zu der Schaftachse des Werkzeugs 3 von 5 mm, ein Gesamtumfang u entsprechend der Gesamtlänge des in Fig. 3 gezeichneten Streifens von 5 mm (genauer 1,6π mm) und Längen (in Umfangsrichtung) a, x und e der drei verschiedenen eingezeichneten Stri­ che von 0,55 mm, 0,37 mm sowie der restlichen Länge, also etwa 1,1 mm.

Die relativ große Breite b der Striche von im vorliegenden Fall 5 mm hat die Funktion, die Erkennung der Kennzeichnung auch bei einer gewissen axialen Toleranz beim Einsetzen des Werkzeugs 3 in das entsprechende Futter des Zwischenstücks oder der Motorbetriebseinrichtung selbst zu gewährleisten.

Bei einem anderen Schaftdurchmesser, bei den dem Ausführungsbeispiel zu­ grundeliegenden Dentalwerkzeugen beispielsweise 3,0 mm anstatt der obigen 1,6 mm, ändern sich die obigen Zahlenwerte vorzugsweise proportional, be­ halten also das ungefähre Zahlenverhältnis a : x : e = 1,5 : 9.1 : 3. Entspre­ chendes gilt für andere Zahlen als 9 (8+1 Bit) für die schmalen Streifen.

Der erste eingezeichnete Strich der Länge a hat die Funktion eines Anfangs­ zeichens für den Anfang des Strichkodes, anhand dessen die Ausleseelektro­ nik durch die erhöhte Länge gegenüber den folgenden Strichen den Anfang des 8+1-Bit-Kodes erkennt und gestartet bzw. synchronisiert wird. Es folgen acht Informationsbits und ein zusätzliches Paritätsbit für eine einfache Fehler­ kontrolle. Wird anhand des Paritätsbits ein Auslesefehler erkannt, wird der Auslesevorgang einfach wiederholt. Die Strichfolge ist beendet mit einem End­ zeichen mit gegenüber den vorhergehenden Strichen vergrößerter Länge e. Die Bitzahlen für die Information und die Fehlerkontrolle sind natürlich auch anders wählbar. Im gezeigten Fall sind 256 (oder weniger) verschiedene Werkzeuge unterscheidbar und es werden einfache aber keine doppelten Auslesefehler erkannt.

Das Endzeichen und das Anfangszeichen haben immer den gleichen Binär­ wert, im vorliegenden Fall "dunkel" für das Anfangszeichen und "hell" für das Endzeichen. Die neun Striche dazwischen tragen mit individuellen Binärwerten die Information bezüglich des Werkzeugs und der damit verknüpften Betrieb­ sparameter und den Fehlererkennungskode.

Im vorliegenden Fall liegt die Strichfolge mit zu der Achse des Werkzeugs 3 parallelen Strichen für eine Auslesung bei einer Werkzeugdrehung. Im Fall ei­ nes mit einer Hubbewegung arbeitenden Werkzeugs kann genauso auch eine sozusagen um 90° gedrehte Strichfolge verwendet werden, also mit achsen­ paralleler Seite mit der Bezeichnung u in Fig. 3. Dies ist beispielsweise bei Dentalfeilen mit entsprechenden Spezialwinkelstücken angebracht.

Fig. 4 zeigt die Vorrichtung zur Anbringung einer Vertiefung in einem als Den­ talwinkelstück ausgebildeten Zwischenstück. Über ein Zahnradgetriebe treibt ein Antriebsmotor 7 einen Fräskopf 8 an, der beim Aufsetzen eines Zwischen­ stücks 4 auf die Vorrichtung zum Einfräsen einer Vertiefung für einen nachfol­ genden Farbauftrag dient. Der Fräskopf ist in einem Futter 20 montiert, das gegen eine Rückstellfeder 21 von einem Hebelmechanismus 22 nach oben gedrückt werden kann, und zwar der Tiefe der zu fräsenden Vertiefung in dem Zwischenstück 4 entsprechend. Der Motor 7 wird durch ein elektrisches Netzteil 22 versorgt, das mit den übrigen Komponenten zusammen in einem Gehäuse 23 untergebracht ist.

Das Gehäuse 23 weist erfindungsgemäß auf seiner Oberseite eine als ange­ nähertes Normgegenstück für den Dental-ISO-Kupplungsanschluß des Zwi­ schenstücks 4 ausgebildete Aufnahme 9 mit einem Zapfen 25 zum Aufstecken des Zwischenstücks 4 und einer der Orientierungsnase der ISO-Kupplung ent­ sprechenden Ausnehmung 24 für deren drehorientierungsrichtige Aufnahme auf. Auf der der beschriebenen Vorrichtung zugewandten Fläche der Orientie­ rungsnase in der Ausnehmung 24 wird durch den Fräskopf 8 die Vertiefung für den späteren Farbauftrag zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kenn­ zeichnung 2 angebracht. Die Kennzeichnung 2 liegt dann bezüglich der Längs­ achse des Zwischenstücks 4 in Umfangsrichtung neben dem Austritt des be­ reits beschriebenen Lichtleiters 6 des Zwischenstücks 4.

Fig. 5 verdeutlicht den Aufbau der Aufnahme 9 mit zentrisch darin liegendem Zapfen 25 und neben dem Zapfen 25 auf einem Umfangsteil der Anschlußflä­ che des Zwischenstücks 4 gegenüberliegender Ausnehmung 24. Innerhalb der Ausnehmung 24 ist die Oberseite des Fräskopfes 8 eingezeichnet. In der Figur oberhalb des Fräskopfes 8 und innerhalb der Ausnehmung 24 kommt der Lichtleiter 6 (nicht eingezeichnet, vgl. Fig. 4) zu liegen.

Claims (20)

1. Werkzeugbetriebseinrichtung mit:

• - einer automatischen Erfassungsvorrichtung (1) zur Erfassung von Informa­ tionen aus einer Kennzeichnung (2) eines gekennzeichneten Ansatzstücks (3, 4) und
• - mit einer automatischen Steuereinrichtung zur Steuerung der Werkzeugbe­ triebseinrichtung ansprechend auf die Informationen mit diesen zugeordneten Betriebsparametern.

2. Werkzeugbetriebseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Erfassungsvor­ richtung (1) berührungslos arbeitet.

3. Werkzeugbetriebseinrichtung nach Anspruch 2, bei der die Erfassungsvor­ richtung (1) optisch arbeitet.

4. Werkzeugbetriebseinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Erfassungsvor­ richtung (1) einen Farbkode (2) erfaßt.

5. Werkzeugbetriebseinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Erfassungsvor­ richtung (1) einen Binärkode (2) erfaßt, insbesondere eine Strichfolge.

6. Werkzeugbetriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Betriebsparameter Motorparameter sind, insbesondere zu Drehmoment und/oder Drehzahl.

7. Werkzeugbetriebseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Motorantriebseinheit (5) zum in der Hand Halten.

8. Werkzeugbetriebseinrichtung nach Anspruch 7 mit einem Dentalhandstück (5) als Motorantriebseinheit.

9. Ansatzstück (3, 4) für eine Werkzeugbetriebseinrichtung mit einer unmittel­ bar angebrachten und Informationen tragenden Kennzeichnung (2), wobei die Informationen für eine Erfassungsvorrichtung (1) der Werkzeugbetriebsein­ richtung erfaßbar und durch eine Steuereinrichtung der Werkzeugbetriebsein­ richtung umsetzbar sind.

10. Ansatzstück (3, 4) nach Anspruch 9, bei dem die Kennzeichnung (2) unlös­ bar angebracht ist.

11. Ansatzstück (3, 4) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Kennzeichnung (2) aus einer Farbfläche besteht.

12. Ansatzstück (3, 4) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Kennzeichnung (2) aus einer Strichfolge besteht, insbesondere über den Umfang eines zylindri­ schen Werkzeugschaftes (3).

13. Ansatzstück (3, 4) nach Anspruch 12, bei dem die Kennzeichnung (2) aus einer Laserbeschriftung besteht.

14. Ansatzstück (3, 4) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 als Zwischenstück mit einer Kopplungseinrichtung (6) für die Erfassungsvorrichtung (1) zur Erfas­ sung von Informationen aus der Kennzeichnung (2) eines an dem Zwischen­ stück montierten Ansatzstücks (3, 4).

15. Ansatzstück (3, 4) nach Anspruch 14, bei dem die Kopplungseinrichtung einen Lichtleiter (6) aufweist.

16. Ansatzstück (3, 4) nach Anspruch 15 als Dentalzwischenstück mit einem Aufnahmekopf mit einer Fassung (17) zur Aufnahme eines Dentalwerkzeugs (3), wobei ein Getriebe (16) zum Antrieb des Werkzeugs (3) werkzeugabge­ wandt von dem Erfassungsende des Lichtleiters (6) liegt.

17. Werkzeugsystem aus einer Werkzeugbetriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und zumindest einem Ansatzstück (3, 4) nach einem der An­ sprüche 9 bis 16.

18. Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugsystems nach Anspruch 17, bei dem die Werkzeugbetriebseinrichtung ansprechend auf aus der Kennzeichnung (2) des gekennzeichneten Ansatzstücks (3, 4) erfaßte Informationen mit diesen zugeordneten Betriebsparametern angesteuert wird.

19. Vorrichtung zum Anbringen einer Vertiefung an einem Ansatzstück (3, 4) für eine Werkzeugbetriebseinrichtung mit einem Motor (7), einem von dem Motor (7) angetriebenen Fräs- oder Bohrkopf (8) und einer Aufnahme (9) für das An­ satzstück (3, 4), die mechanisch im wesentlichen als Normgegenstück für einen genormten Anschluß des Ansatzstücks (3, 4) ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Aufnahme (9) einer Dentalhand­ stück-ISO-Kupplung entspricht.