Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vibrator zur Erzeugung von Vibrationen unter Einsatz eines unter Druck befindlichen Arbeitsfluids, wie z. B. Druckluft. insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen an einem Vibrator des Typs, der ein scheibenförmiges Vibrationselement oder Vibrationserzeugungselement hat.

Das US-Patent Nr. 4,453,919 offenbart einen luftangetriebenen Vibrator mit einem Körper, der eine scheibenförmige Arbeitskammer ausbildet, in der ein scheibenförmiges Vibrationselement oder rotierendes Teil zur oszillierenden Bewegung aufgenommen ist, das aus Stahl hergestellt ist; eine Vielzahl von Lufteinführungsöffnungen sind tangential zu der Arbeitskammer angeordnet, um Druckluft in diese einzuführen, um dadurch das Vibratorelement anzuregen, wobei der Vibrator weiterhin eine Auslassöffnung zum Auslassen verbrauchter Luft hat. Der Vibrator kann zum Beispiel in einem Zahnsteinschaber eingebaut sein, um ein Vibrationswerkzeug zu oszillieren, das zum Entfernen von Zahnstein und Zahnbelag von den Zähnen ausgelegt ist.

Obwohl der in diesem Vibrator stattfindende Mechanismus der Vibrationserzeugung nicht klar ist, rotiert oder oszilliert das Vibrationselement wie eine sich taumelnd drehende Münze auf einer Tischfläche beim Einführen der Druckluft tangential in die Arbeitskammer zum Erzeugen eines sich drehenden Luftstroms darin und schlägt gegen die Endseiten der Arbeitskammer, wodurch eine Vibration erzeugt wird.

Wenn nach der Benutzung der Zufuhr der Druckluft beendet wird, wird das nicht länger angeregte Vibrationselement aufhören zu rotieren und daher innerhalb der Arbeitskammer aufgrund der Schwerkraft vertikal nach unten fallen. Der besondere Teil der Wand der Arbeitskammer, an dem das Vibrationselement schließlich ruhen wird und die Winkellage, in der das Vibrationselement letztendlich ruhen wird, wird durch die Winkelposition der Arbeitskammer relativ zu der Vertikalen bestimmt.

Falls, wenn der Vibrator nicht betätigt wird, der Vibrator in einer solchen Position gehalten wird, dass die Innenendseite der Arbeitskammer im großen und ganzen in einer horizontalen Position liegt, so dass das Vibrationselement in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene auf der inneren Endseite der Arbeitskammer ruht, wie es in der 6A des US-Patentes Nr. 4,453,919 gezeigt ist, besteht das Risiko, dass das Vibrationselement an der Innenseite der Arbeitskammer versehentlich haften oder „kleben" bleibt als Folge davon, dass eine der axialen Endseiten des Elements sich in satt anliegendem Kontakt mit der Innenendseite der Kammer befindet.

Das Risiko, dass das Vibrationselement anhaftet, wird vergrößert, insbesondere wenn der Vibrator richtig geschmiert ist, weil ein Schmierfilm, der zwischen der Endseite des Elementes und der Innenendseite der Kammer gebildet und vorhanden ist, das Anhaften begünstigt. Die Bildung von Feuchtigkeitskondensat an den Innenseiten der Arbeitskammer unterstützt in ähnlicher Weise das Anhaften.

Weiterhin ist es wünschenswert, dass die Endseiten des Vibrationselementes und die inneren Endseiten der Arbeitskammer durch eine Läppmaschine bearbeitet werden, um den Grad der Genauigkeit der Abmessungen zu erhöhen. Jedoch würden die so durch Läpp-Endbearbeitung spiegelnden Flächen des Elementes und der Kammerwände bewirken, dass das Vibrationselement noch fester an den Kammerseiten anhaftet.

Falls das Vibrationselement an den Innenseiten der Arbeitskammer einmal anhaftet, würde das Vibrationselement seine Bewegung nicht fortsetzen, indem bloß die Luftzuführung wieder geöffnet wird. Um den Vibrator wieder zu starten, muss das Vibratorelement von den Innenseiten der Arbeitskammer getrennt oder weggenommen werden, indem auf den Vibrator eingeklopft wird oder ihm auf andere Weise Stöße versetzt werden.

Das US-Patent Nr. 4,453,919 löste dieses Problem des Anhaftens durch konisch spitzes Zulaufen der axialen Endseiten des Vibrationselementes in einem kleinen Winkel durch Abfasung entlang der umlaufenden Kanten des Elementes, wie in den 5A–5H und der 6B des Patents gezeigt ist, um sicherzustellen, dass das Vibrationselement von den Innenseiten der Arbeitskammer durch Einblasen von Luftströmen in den keilförmigen Raum getrennt wird, der zwischen der konischen Endseite des Elementes und der ebenen Innenseite der Arbeitskammer ausgebildet ist.

Bisher wurde das Abfasen des scheibenförmigen Vibratorelementes durch den Einsatz einer Rundschleifmaschine durchgeführt.

Insbesondere wird ein scheibenförmiges noch nicht endbearbeitetes Vibrationselement 1, das durch Abschneiden von einer Stahlstange erzeugt wurde, in einem Spannfutter 2 eines Werkstück-Rotationshalters der Rundschleifmaschine eingespannt, wie in der 1 der beiliegenden Zeichnungen gezeigt ist, und die Achse 3 des Werkstückhalters wird in einem Winkel von zum Beispiel 88° relativ zu einer Achse 5 einer Schleifscheibe 4, wie in der 2 gezeigt ist, positioniert. Dann wird das Vibrationselement 1, während es in dem Spannfutter 2 eingespannt ist, nach vorn in Richtung der rotierenden Schleifscheibe 4 geführt, währenddessen das Element um die Achse 3 des Werkstückhalters rotiert wird. Auf diese Weise wird eine der Endseiten des Elementes 1 geschliffen und konisch in einem kleinen Winkel von 2° abgefast.

Dann wird das vorbearbeitete Vibrationselement von dem Spannfutter des Werkstückhalters abgenommen und, nachdem es um 180° gedreht wurde, wird das Element wieder eingespannt und geschliffen, um die andere Endseite zu abzufasen.

Das Problem bei dem herkömmlichen Verfahren zum Abfasen von Vibrationselementen besteht jedoch darin, dass die in zahnmedizinischen Handstücken verwendeten und eingebauten Vibratoren von so geringer Größe sind, dass die axiale Dicke der Vibrationselemente extrem dünn in der Größenordnung von nur 1 mm ist. Demzufolge ist es schwierig gewesen, die Vibrationselemente in dem Werkstückhalter der Rundschleifmaschine richtig einzuspannen. Insbesondere ist es extrem schwierig gewesen, solche Elemente, deren eine Endseite bereits der Abfasung unterzogen worden ist, einzuspannen.

Wegen der Schwierigkeit, die Vibrationselemente richtig einzuspannen, hat sich oft herausgestellt, dass die Achse des Elementes, wie es in dem Spannfutter eingespannt ist, nicht auf die Achse des Werkstückhalters der Schleifmaschine ausgerichtet ist. Dadurch ist eine akkurate Durchführung der Abfasung ausgeschlossen. Folglich ist eine große Anzahl defekter Elemente hergestellt worden, so dass die Produktionsausbeute an Vibrationselementen extrem niedrig gewesen ist.

Weiterhin ist es erforderlich gewesen, die Abfasung der Vibratorelemente manuell einzeln durchzuführen. Dies führte zu einer Schwankung in der Qualität der endbearbeiteten Elemente, wodurch sich ebenfalls eine niedrige Produktionsausbeute ergab. Zusätzlich ist die Abfasung durch manuelle Tätigkeit kosten- und zeitaufwendig und schließt eine Herstellung im Massenfertigungsverfahren aus.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vibrator des beschriebenen Typs zu schaffen, bei dem das Abfasen des Vibrationselementes nicht erforderlich ist und der trotzdem auf jeden Fall betriebsbereit ist, wenn mit dem Einführen der Druckluft begonnen wird.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vibrator des beschriebenen Typs zu schaffen, der nicht das Problem hat, dass das Vibrationselement anhaftet, und der solche Komponententeile umfasst, die mit einer hohen Produktionsausbeute hergestellt werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vibrator des beschriebenen Typs zu schaffen, bei dem das Anhaften des Vibrationselementes wirksam verhindert wird und der leicht herzustellen ist.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vibrator des beschriebenen Typs zu schaffen, der nicht das Problem hat, dass das Vibratorelement anhaftet und der einen Aufbau hat, die eine Herstellung im Massenfertigungsverfahren zulässt.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vibrator des beschriebenen Typs zu schaffen, der aus Komponententeilen besteht, die mit einer einheitlich hohen Qualität gefertigt werden können.

Diese Erfindung stellt einen Vibrator bereit, der einen starren Körper mit einer scheibenförmige Arbeitskammer, ein scheibenförmiges Vibrationselement, das in der Kammer für eine oszillierende Bewegung aufgenommen ist, Mittel zum Einführen eines unter Druck stehenden Arbeitsfluids in die Kammer in einer tangentialen Richtung und Mittel zum Auslassen des verwendeten Arbeitsfluids aus der Kammer hat. Es ist das Merkmal der Erfindung, dass axiale Endseiten des Vibrationselementes im Wesentlichen eben hergestellt sind, und dass der Körper mit einem Vorsprung versehen ist, der von wenigstens einer der gegenüberliegenden Endseiten der Kammer axial nach innen hervorragt. Die Begriffe „axial nach innen" und „axial nach außen", die hier und in den anliegenden Ansprüchen verwendet werden, beziehen sich auf die axiale Richtung auf die Mitte des Vibratorkörpers zu oder von ihr weg.

Bei dieser Anordnung dient der an der Endseite der Kammer vorgesehene Vorsprung dazu, zu verhindern, dass die axiale Endseite des Vibrationselementes in engen Kontakt mit der Endseite der Kammer kommt, um dadurch zu verhindern, dass das Vibrationselement anhaftet, wenn der Vibrator nicht betätigt wird. Wegen der Bereitstellung des Vorsprungs ist immer ein Spalt zwischen der axialen Endseite des Vibrationselementes und der Endseite der Kammer sichergestellt, während der Vibrator in Nichtbetriebs-Stellung ist, obwohl die axialen Endseiten des Vibrationselementes maschinell eben hergestellt sind. Folglich ist mit Beginn des Einführens der Druckluft in die Arbeitskammer das Vibrationselement leicht in Bewegung zu setzen, um eine Vibration zu erzeugen.

Weil in dieser Art die axialen Endseiten des Vibrationselementes eben hergestellt sind, ist ein Abfasen oder spitzes Zulaufen des Vibrationselementes nicht länger notwendig. Daher können die Vibrationselemente auf eine im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellungsverfahren extrem einfache Weise gefertigt werden. Die axialen Endseiten der Elemente, die eben sind, können maschinell mit einem hohen Grad an Präzision unter Einsatz einer Planschleifmaschine und Läppmaschine gefertigt werden, so dass die Produktionsausbeute an Vibrationselementen spürbar gesteigert wird. Weiterhin kann im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren, in dem die Vibrationselemente einzeln von einer Rundschleifmaschine manuell geschliffen werden müssen, das Planschleifen und Läppen auf einer Stapelbasis für eine großen Anzahl von Werkstücken zur gleichen Zeit durchgeführt werden. Demzufolge ist es möglich, das Vibrationselement in einem Massenfertigungsverfahren herzustellen.

Der Vorsprung kann einsückig mit der Innenendseite der Arbeitskammer durch jedes beliebige geeignete Verfahren wie zum Beispiel Löten, Aussparen der Endseite und dergleichen hergestellt sein. Jedoch ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Vorsprung getrennt von dem die Innenseite bildenden Teil der Arbeitskammer hergestellt. Zu diesem Zweck ist eine Endplatte, die die Innenseite der Arbeitskammer definiert, mit einer axialen Bohrung versehen, in die ein Einführelement, das eine von der Endwand der Kammer axial nach innen überstehenden Ausdehnung hat, z. B. durch Presspassung befestigt ist.

Da bei dieser Ausführungsform die Endseite der Endplatte eben ausgebildet sein kann, kann die Endplatte auf einfache Art und mit einem hohen Genauigkeitsgrad maschinell plangeschliffen und geläppt werden. Die Einführelemente können getrennt von den Endplatten in einem Massenfertigungsverfahren gefertigt werden. Die Endplatte und das Einführelement sind einfach zusammenzubauen, wenn das Einführelement in dem Bohrloch der Endplatte durch Presspassung montiert wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat das Einführelement die Form einer Hülse mit einer axialen Bohrung, die Teil des Auslassdurchganges bildet. Diese Hülse ist koaxial zu dem Körper des Vibrators angeordnet. Bei dieser Anordnung können die Herstellung und der Zusammenbau des Vibrators vereinfacht werden, da die Hülse unter Verwendung des Ablassdurchganges befestigt wird. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass die Hülse das Vibratorelement nicht stört, da sie sich in der Mitte des Körpers befindet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die axialen Endseiten des Vibrationselementes eben ausgebildet, und das Element ist mit einer Zentralbohrung versehen, in die ein Einführelement eingeführt ist, so dass es von den axialen Endseiten axial nach außen des Vibrationselements übersteht.

Diese Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie andere Merkmale und Vorteile davon werden aus der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich.

1 und 2 – sind schematische Ansichten, die das herkömmliche Verfahren zum Abfasen der axialen Endseiten von Vibrationselementen unter Einsatz einer Rundschleifmaschine zeigen;

3 – ist eine axiale Querschnittsansicht des Vibrators gemäß der einfachsten Form der Erfindung, mit Lufteinführöffnungen, die sich tangential zu der Arbeitskammer erstrecken, wobei diese zu Zwecken der Veranschaulichung als in die radiale Richtung erstreckend gezeigt sind;

4 – ist eine perspektivische Explosionsansicht der wesentlichen Teile des in der 3 gezeigten Vibrators;

5 – ist eine Querschnittsansicht eines Einführringes entlang der Linie V-V von 4;

6 – ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie ein Vibrationselement die Vibration erzeugt, währes es sich dreht und taumelt;

7 und 8 – sind Querschnittsansichten der wesentlichen Teile des in der 3 gezeigten Vibrators, mit dem Vibratorelement, das in Nichtbetriebs-Stellung gezeigt wird;

9 – ist eine perspektivische Ansicht der geänderten Form der Endplatte und Hülse-Unterbaugruppe, die in der 3 gezeigt ist;

10A–10C – sind Querschnittsansichten, die weitere geänderte Formen der in der 3 gezeigten Endplatte und Hülse-Unterbaugruppe zeigen;

11A–11C – sind Querschnittsansichten, die die wesentlichen Teile der geänderten Formen des in der 3 gezeigten Vibrators zeigen;

12 – ist eine vergrößerte Aufrissansicht, die einen Zahnsteinschaber zeigt, der eine andere Ausführungsform des Vibrators gemäß der Erfindung enthält;

13 – ist eine vergrößerte axiale Querschnittszeichnung des in der 12 gezeigten Zahnsteinschabers; und

14 – ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in der 13 gezeigten Vibrators.

In den 3 bis 5 ist die einfachste Form des Vibrators gemäß der Erfindung gezeigt. Mit Bezug auf diese Zeichnungen hat der Vibrator einen Körper 12, zum Beispiel aus Stahl. Bei der dargestellten Ausführungsform hat der Körper 12 eine zylindrische Außenummantelung 14, in der eine Bohrung 18 mit einer Achse 16 ausgebildet ist. Der Körper 12 umfasst weiterhin einen rohrförmigen Lufteinführungsring 20, der koaxial in der Bohrung 18 angeordnet ist, und ein Paar gegenüberliegender, scheibenförmiger Endplatten 22 und 24, die an beiden Seiten des Ringes 20 angeordnet sind.

Der Einführungsring 20 und die Endplatten 22 und 24 werden innerhalb der Außenummantelung 14 durch einen mit einem Gewinde versehenen Halter 28 zusammengehalten, der in ein Innengewinde 26 der Außenummantelung 14 geschraubt ist. Der Halter 28 ist mit einem Paar sich diametral gegenüberliegenden Löchern 30 versehen, die ausgebildet sind, um mit einem Schraubenschlüssel in Eingriff zu treten.

Eine scheibenförmige Arbeitskammer oder Rotorkammer 38 ist durch die umlaufende Innenseite 32 des Einführungsringes 20, die Innenendseite 34 der Endplatte 22 und die Innenendseite 36 der Endplatte 24 definiert.

Ein scheibenförmiges Vibrationselement oder Rotor 40 ist bewegbar und frei in der Arbeitskammer 38 aufgenommen. Das Vibrationselement oder Vibrationserzeugungselement 40 ist durch ein Paar sich gegenüberliegenden ebenen, axialen Endseiten 42 und einer zylindrischen Außenseite 44 definiert.

Die axialen bzw. radialen Maße des Vibrationselementes 40 sind so ausgewählt, dass sie ein wenig kleiner sind als die axialen und radialen Maße der Arbeitskammer 38, um sicherzustellen, dass das Vibrationselement 40 in der Arbeitskammer 38 mit einem kleinen Freiraum dazwischen aufgenommen wird.

Das Vibrationselement 40 und die Endplatten 22 und 24 sind vorzugsweise aus einem hochgradig verschleißresistenten Material, wie z. B. Schnellstahl, gefertigt. Um die axiale Dicke mit einem hohen Grad an Präzision zu steuern, sollten nach der Wärmebehandlung und dem Schleifen durch eine Pianschleifmaschine das Vibrationselement 40 sowie die Endplatten 22 und 24 einer maschinellen Präzisionsbearbeitung durch eine Läppmaschine unterzogen werden, um die Endseiten davon endzubearbeiten. Vorzugsweise werden das Planschleifen und Läppen der Vibrationselemente 40 und Endplatten 22 und 24 auf Stapelbasis mit einer wesentlichen Anzahl von Werkstücken zur gleichen Zeit durchgeführt, um so sicherzustellen, dass die Vibratoren in einem Massenfertigungsverfahren hergestellt werden.

Der Einführungsring 20 ist mit einer Vielzahl von Einführungsöffnungen oder Düsen 46, z. B. drei, versehen. Wie aus der 5 ersichtlich ist, sind die Einführungsöffnungen 46 tangential zu der Arbeitskammer 38 geöffnet, um so einen sich drehenden Luftstrom 48 in der Kammer 38 zu erzeugen.

Die Außenummantelung 14 ist mit einer ringförmigen Nut 50 versehen, die den Einführungsöffnungen 46 gegenüberliegt, wobei die Nut 50 durch eine radiale Öffnung 52 mit einem Einlassanschlussstück 54 in Verbindung steht.

Das Einlassanschlussstück 54 kann mit einer Druckluftquelle durch einen Luftschlauch, nicht gezeigt, verbunden sein. Da dem Einlassanschlussstück 54 Druckluft zugeführt wird, wird Luft durch die Einführungsöffnungen 46 tangential in die Arbeitskammer 38 eingeführt, um dadurch einen Luftwirbelstrom 48 innerhalb der Kammer 38 zu erzeugen.

Dies bewirkt, dass sich das Vibrationselement 40 auf eine Weise dreht, die dem Taumeln und Drehen einer Münze auf einer Oberfläche gleicht, wie in der 6 dargestellt, und es schlägt dabei gegen die Endseiten 22 und 24, wodurch Vibrationen erzeugt werden. Eine solche Bewegung des Vibrationselementes 40 wird durch einen kreisförmigen Verschleißabdruck oder eine Spur 56 (6) bestätigt, der bzw. die an den Innenendseiten 34 und 36 der Endplatten 22 und 24 ausgebildet ist.

Verbrauchte Luft wird an die Umgebungsatmosphäre durch eine Ablassöffnung 58, die koaxial quer durch die Endplatte 24 ausgebildet ist, und eine andere Auslassöffnung 60, die koaxial quer durch den Halter 28 ausgebildet ist, abgegeben, wobei die Öffnungen 58 und 60 als Ablassmittel dienen.

Nochmals mit Bezug auf die 3 und 4 ist die Endplatte 22, gemäß der Erfindung, mit einer koaxialen Bohrung 62 ausgebildet, in die ein Einführelement 64 in Form einer kurzen Stange eingepresst ist. Wie in der 3 am Besten gezeigt ist, ist die axiale Länge des Einführelementes 64 ein wenig größer als die axiale Dicke der Endplatte 22, um sicherzustellen, dass das innere Ende des Einführelementes 64 einen Vorsprung 66 bildet, der von der Innenendseite 34 der Endplatte 22 axial nach innen in Richtung der Arbeitskammer 38 übersteht. Der Vorsprung 66 dient dazu, das Anhaften des Vibrationselementes 40 an der Innenendseite der Endplatte 22 zu verhindern, wenn der Vibrator nicht in Betrieb ist.

Andererseits ist in der Ablassöffnung 58 der Endplatte 24 ein Einführelement 68 in Form einer Hülse eingepresst. Die Hülse 68 ist mit einer axialen Bohrung 70 versehen, die übrigens als ein Ablassdurchgang dient. Ähnlich wie bei dem Einführelement 64 ist die axiale Länge der Hülse 68 ein wenig größer als die axiale Dicke der Endplatte 24, so dass das runde innere Ende 72 der Hülse 68 axial nach innen von der Innenseite 36 der Endplatte 24 in die Arbeitskammer 38 übersteht. Ähnlich wie bei dem Vorsprung 66 dient die runde Ausdehnung 72 der Hülse 68 als ein Vorsprung, um zu verhindern, dass das Vibrationselement 40 an der Innenendseite der Endplatte 24 anhaftet.

Um eine Einheitlichkeit von Komponententeilen in dem Vibrator zu schaffen, kann die aus der Endplatte 22 und dem Einführelement 64 bestehende Unterbaugruppe der Unterbaugruppe, die aus der Endplatte 24 und der Hülse 68 besteht, gleichen und durch diese ersetzt werden.

Der Durchmesser der Hülse 68 muss ausreichend kleiner als der Durchmesser des Verschleißabdrucks 56 (6) des Vibrationselementes 40 ausgewählt sein, um zu vermeiden, dass das Element 40 durch den Vorsprung 72 gestört wird, wenn das Element rotiert oder oszilliert.

In ähnlicher Weise muss die axiale Höhe der Vorsprünge 66 und 72, gemessen von den Innenendseiten 34 und 36 der Endplatten, derart begrenzt sein, dass die Vorsprünge 66 und 72 das Vibrationselement 40 nicht stören, wenn es bewegt wird.

Zu diesem Zweck wird die axiale Höhe der Vorsprünge 66 und 72 vorzugsweise präzisionsgesteuert, indem die Unterbaugruppe mit der Endplatte 22 und dem Einführelement 64 sowie die Unterbaugruppe mit der Endplatte 24 und der Hülse 68 einem Planschleifen gefolgt von Läppen unterzogen werden. Alternativ können die Unterbaugruppen aufgebaut werden, indem zuerst die Einführelemente 64 und 68 mit einer präzisionsgesteuerten axialen Länge gefertigt und diese dann in die entsprechenden axialen Bohrungen der Endplatten 22 und 24 eingepresst werden.

Um den Benutzungsmodus und Betätigung des Vibrators 10 zu beschreiben, kann der Körper 12 des Vibrators an ein zu vibrierendes Objekt geeignet mittels vibrationsübertragender Verbindung gekoppelt werden. Während ein Luftschlauch mit dem Einlassanschlussstück 54 verbunden ist und Druckluft zugeführt wird, die bewirkt, dass der Arbeitskammer 38 durch die Einführungsöffnungen 46 Luft zugeführt wird, dreht sich das Vibrationselement 40 und schlägt an die Endplatten 22 und 24, wie vorstehend mit Bezug auf die 6 beschrieben ist, wodurch Vibrationen erzeugt und auf das Objekt übertragen werden.

Während des Betriebes werden die Vorsprünge 66 und 72 die vibrierende oder oszillierende Bewegung des Elementes 40 nicht behindern, da die axiale Höhe und das radiale Maß der Vorsprünge 66 und 72 so ausgewählt sind, dass sie das sich bewegende Element 40, wie vorstehend beschrieben, nicht stören.

Wenn die Zuleitung von Druckluft beendet ist, wird das Vibrationselement 40 in der Arbeitskammer 38 vertikal durch die Schwerkraft nach unten fallen.

Wenn der nicht benutzte Vibrator 10 in einer solchen Stellung platziert ist, dass die Endplatte 24 sich unterhalb der Endplatte 22 befindet, wird das Vibrationselement 40 auf dem runden Vorsprung 72 der Hülse 68, wie in der 7 typischerweise gezeigt ist, ruhen. Folglich wird die axiale Endseite 42 des Elementes 40 von der Innenendseite 36 der Endplatte 24 mittels eines der Höhe des Vorsprungs 72 gleichenden Abstandes beabstandet. Somit hat der Vorsprung 72 die Wirkung, dass er verhindert, das die axiale Endseite 42 des Elementes 40 und die Innenendseite 36 der Endplatte 24 miteinander in Kontakt gebracht werden.

Wenn in diesem Zustand die Zuführung von Druckluft wiederaufgenommen wird, werden Luftströme in den engen Spalt geblasen, der zwischen der axialen Endseite 42 des Elementes 40 und der Innenendseite 36 der Endplatte 24 ausgebildet ist, um dadurch das Vibrationselement 40 auf jeden Fall wieder in Bewegung zu setzen.

Falls sich die Endplatte 22, wenn der Vibrator in Nichtbetriebs-Stellung ist, unter der Endplatte 24, wie in der 8 gezeigt ist, befindet, wird die Kante des Vibra-tionselementes 40 an einem vorgegebenen Punkt entlang des Umfangs davon in Kontakt mit der Innenendseite 34 der Platte 22 stehen, während der Bereich der Kante, der diametral der Kontaktstelle gegenüberliegt, wegen des vorhandenen Vorsprungs 66 von der Innenendseite 34 weg angehoben wird. Dementsprechend werden, wenn die Zuführung von Druckluft wiederaufgenommen ist, Luftströme in den keilförmigen Spalt geblasen, der zwischen der axialen Endseite 42 des Elementes 40 und der Innenendseite 36 der Endplatte 24 ausgebildet ist, so dass das Vibrationselement 40 leicht wieder mit der vibrierenden Bewegung beginnt.

Die 9 stellt einen modifizierten Version der Hülse 68 der Endplatte 24 dar. Bei diesem Typ ist der ringförmige Vorsprung 72 der Hülse 68 mit diametral sich gegenüberliegenden Ausschnitten 74 versehen. Bei dieser Anordnung wird, wenn die Einführung von Druckluft in die Arbeitskammer 38 wiederaufgenommen wird, um den Vibrator zu starten, während der Vibrator in der in der 7 gezeigten Stellung ist, verbrauchte Luft in der Kammer 38 gleichmäßig durch die Ausschnitte 74 in Richtung des Auslassdurchgangs 70 abgelassen. Dies unterstützt das Ableiten von aus Verschleiß von Metallteilen gebildeten Stäuben und Pulvern sowie Schmiermittel durch die Ausschnitte 74 in Richtung der Auslassöffnung, wodurch eine Selbstreinigung der Arbeitskammer erreicht wird.

Die 10A–10C zeigen modifizierte Formen des Vorsprungs, der an der Endplatte 24 ausgebildet ist. Bei der in der 10A gezeigten Ausführungsform ist eine axiale Bohrung durch die Endplatte 24 an einer Position ausgebildet, die zu der Auslassöffnung 58 radial nach außen versetzt ist, wobei in die Bohrung ein Stift 76 mit einer Länge, die ein wenig größer ist als die axiale Dicke der Endplatte 24, durch Presspassung eingeführt ist. Bei der in der 10B gezeigten Anordnung wird eine Stahlkugel 78 innerhalb der Aushöhlung an der Endplatte 24 befestigt, um den Vorsprung zu bilden. Bei dem in der 10C gezeigten Aufbau ist ein ringförmiger Vorsprung 80 angrenzend an und die Auslassöffnung 58 umgebend auf der Endplatte 24 einstückig ausgebildet.

Die 11A–11C stellen andere Ausführungsformen des Vibrators dar, bei denen der Vorsprung an dem Vibrationselement 40 ausgebildet ist.

Bei der Ausführungsform von 11A ist das Vibrationselement 40 mit einer Zentralbohrung versehen, in die eine Hülse 82, deren Länge ein wenig größer ist als die axiale Dicke des Elementes 40, derart eingepresst ist, dass sie über die axialen Endseiten des Elementes 40 hinausragt. Der Außendurchmesser der Hülse 82 ist größer als der Innendurchmesser der Auslassöffnung 58 ausgewählt, um auszuschließen, dass das Vibrationselement 40 mit der Ihnenendseite 36 der Endplatte 24 in Kontakt kommt, wenn der Vibrator nicht betätigt wird.

Bei der Ausführungsform von 11B ist das Vibrationselement 40 mit einer Zentralbohrung ausgebildet, in die eine Stahlkugel 84 mit einem ein wenig größeren Durchmesser als die axiale Dicke des Elementes 40 eingepresst ist. Die Auslassöffnung 58A ist durch die Endplatte 24 an einer Position ausgebildet, die von der Achse der Platte radial nach außen versetzt ist.

Bei der Ausführungsform der 11C ist ein Einführelement 86 in Form einer kurzen Stange mit einer Länge, die ein wenig größer als die Dicke des Vibrationselements 40 ist, in die Zentralbohrung des Elements 40 eingepresst.

Bei allen diesen Ausführungsformen wird verhindert, dass das Vibrationselement 40 an den Innenseiten der Endplatten 22 und 24 während der Nichtbetriebs-Stellung des Vibrators haften bleibt.

In den 12–14 ist ein Zahnsteinschaber gezeigt, in dem ein Vibrator gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist. Der Zahnsteinschaber ist in der Form eines luftangetriebenen Handgerätes entworfen und konstruiert, das so ausgelegt ist, dass es über einen zahnmedizinischen Schlauch an eine herkömmliche zahnmedizinische Einheit für eine Zuführung von Druckluft anzuschließen ist.

Mit Bezug auf die 12–14 hat der Zahnsteinschaber 100 eine Außenummantelung 102, die für das Halten durch eine Hand ausgelegt ist. Die Außenummantelung 102 kann eine stirnseitige Ummantelung 104, ein Schraubverbindungsanschlussstück 106, das in das an dem rückwärtigen Ende der stirnseitigen Ummantelung 104 ausgebildete Innengewinde geschraubt ist, eine rückseitige Ummantelung 108, die auf das an dem rückseitigen Ende der Verbindung 106 ausgebildete Außengewinde geschraubt ist, und ein mit Gewinde versehenes Endelement 110, das in das Innengewinde an dem rückseitigen Ende der rückseitigen Ummantelung 108 geschraubt ist, umfassen. Das Endelement 110 ist an seinem rückseitigen Ende mit einem Außengewinde 112 versehen, das für einen Eingriff mit einer herkömmlichen Schlauchverbindung 116 zum Anschließen des Handstücks mit einer Dichtung 114 an einen zahnmedizinischen Schlauch 118 ausgelegt ist, der sich von einer herkömmlichen zahnmedizinischen Einheit, nicht gezeigt, erstreckt.

Ein erfindungsgemäßer Vibrator 120 ist innerhalb der stirnseitigen Ummantelung 104 angeordnet und wird in axialer Richtung durch Einschrauben des Verbindungsanschlussstücks 106 in die stirnseitige Ummantelung 104 gebracht. Der Vibrator 120 ist federnd gelagert und ist bezüglich Vibration von der stirnseitigen Ummantelung 104 und der Verbindung 106 durch eine Vielzahl von elastischem Polymer-O-Ringen isoliert, von denen nur einer in der 13 durch das Bezugszeichen 122 gekennzeichnet ist.

Der Vibrator 120 hat eine Außenummantelung 124 mit einer abgestuften Bohrung 126, die sich entlang der Achse des Zahnsteinschabers 100 erstreckt. Der stirnseitige Teil der Bohrung 126 ist mit einem Innengewinde 128 ausgebildet, in das ein Schraubende eines Schabewerkzeugs oder Spitze 130 abnehmbar geschraubt ist.

Das Schabewerkzeug 130 hat einen Wasserdurchgang 132, der sich axial durch dessen Schaft zum Zuführen von Wasser erstreckt, um so die Zähne und das Schabewerkzeug während der Schabebetätigung zu kühlen und entfernte Beläge wegzuspülen. Dem Wasserdurchgang 132 wird Wasser unter Druck aus der zahnmedizinischen Einheit durch eine Wasserleitung 134, einem radialen Durchgang 138 in der Verbindung 106, die an einem Außenende durch einen Kugelstöpsel 136 verschlossen ist, eine Wasserleitung 140 und die Bohrung 126 zugeführt.

Der Vibrator 120 ähnelt in vieler Hinsicht der in den 3–5 gezeigten Ausführungsform. Mit Bezug auf hauptsächlich die vergrößerte Zeichnung von 14 umfasst der Vibrator 120 eine scheibenförmige Endplatte 142, einen Lufteinführungsring 144 und eine scheibenförmige Endplatte 146 in ähnlicher Weise wie die in den 3–5 gezeigte Ausführungsform, wobei diese Komponententeile durch einen mit einem Gewinde versehenen Halter 148 zusammengehalten werden, der in die Außenummantelung 124 geschraubt ist, um dadurch eine Arbeitskammer 150 zu bilden. Ein scheibenförmiges Vibrationselement 152 ist bewegbar in der Arbeitskammer 150 aufgenommen. Das Vibrationselement 152 ist mit einer Zentralbohrung 154 versehen, um sicherzustellen, dass die Wasserleitung 140 die Bewegung des Vibrationselementes 152 nicht stört.

Der Vibrator 120 sollte vorzugsweise so klein wie möglich hergestellt werden damit das Schabewerkzeug 130 mit einer hohen Frequenz von mehr als 6000 Hz oszilliert. Zu diesem Zweck liegt das axiale Maß des Vibrationselementes vorzugsweise bei ungefähr 1–1,5 mm, mit dem Außendurchmesser des Elementes 152 von ungefähr 5–8 mm, das axiale Maß der Arbeitskammer 150 soll um ungefähr 0,5–1 mm größer als das axiale Maß des Elementes 152 sein, und der Innendurchmesser der Kammer 150 soll um ungefähr 0,5–2 mm größer sein als der Außendurchmesser des Elementes 152.

Tangential ausgerichtete Lufteinführungsöffnungen 156 des Einführungsringes 144 stehen durch einen Innenkanal 158 der Außenummantelung 124 und radiale Öffnungen 160 mit einem ringförmigen Raum 162 (13) in Verbindung, der zwischen dem Außenumfang der Außenummantelung 124 und dem Innenumfang der stirnseitigen Ummantelung 104 ausgebildet ist.

Aus einer zahnmedizinischen Einheit wird dem Einführungsring 144 Druckluft durch eine Luftleitung 164, einem sich axial erstreckenden Luftdurchgang 166, der in dem Verbindungsanschlussstück 106 an einer Position ausgebildet ist, die von der Achse des Zahnsteinschabers radial nach außen versetzt ist, einen radialen Durchgang 168 in der Verbindung 106 und den ringförmigen Raum 162 zugeführt. Ein O-Ring 169, der fest zwischen der Wasserleitung 140 und der Ummantelung 124 angebracht ist, dient dazu, dass verhindert wird, dass Luft aus der Arbeitskammer 150 nach vorn daraus austritt.

Verbrauchte Luft in der Arbeitskammer 150 wird durch eine Auslassöffnung 170 in der Endplatte 146 und eine Zentralöffnung 172 in dem Halter 148 zu einem Raum 174 geleitet, der zwischen dem Halter 148 und der Verbindung 106 ausgebildet ist, und wird von da zu der zahnmedizinischen Einheit durch einen sich axial erstreckenden Auslassdurchgang 176, der in der Verbindung 106 an einer Position ausgebildet ist, die von der Achse des Zahnsteinschiebers radial nach außen versetzt ist, einen Innenraum 178 in der rückseitigen Ummantelung 108, eine Ablassleitung 180 und den Dentalschlauch 118 zurückgeleitet.

Die Endplatten 142 und 146 sind identisch gefertigt, um eine Einheitlichkeit der Komponententeile zu schaffen. Daher wird nur eine von ihnen beschrieben. Ähnlich der in den 3 und 4 gezeigten Endplatte 24 hat die Endplatte 146 eine Zentralbohrung 182, in die eine Hülse 184 eingepresst ist. Eine Bohrung 170 in der Hülse 184 wirkt als eine Auslassöffnung für verbrauchte Luft. Die Hülse 184 hat einen Außendurchmesser, der größer als der Innendurchmesser des Vibrationselementes 152 ist.

Das innere Ende der Hülse 184 ragt leicht von der Innenendseite der Endplatte 146 überstehend in die Arbeitskammer 150 hinein. In dem Fall, in dem das Vibrationselement 152 und die Arbeitskammer 150 so bemessen und dimensioniert sind, wie vorstehend beschrieben, ist es ausreichend, das Vibrationselement 152 daran zu hindern, an der Endplatte 146 während der Nichtbetriebs-Stellung des Vibrators haften zu bleiben, wenn das Maß des Vorsprungs des inneren Endes der Hülse 184, gemessen von der Innenendseite der Endplatte 146, ungefähr 50 &mgr;m entspricht. Mit diesem Maß des Vorsprungs würde das Vibrationselement niemals von der Hülse 184 während der Oszillation gestört werden.

Die Endplatten 142 und 146 und die zugeordneten Hülsen 184 können auf ähnliche Weise gefertigt werden, wie es mit Bezug auf die Ausführungsform von 3–5 beschrieben ist, und können auf die gleiche Weise zusammengebaut sein.

Da der Betätigungsmodus des Vibrators 120 der in den 3–6 gezeigten Ausführungsform gleicht, ist eine Beschreibung nicht erforderlich. Die durch den Vibrator 120 erzeugte Vibration wird durch die Ummantelung 164 auf das Schabewerkzeug 130 übertragen, damit die Spitze des Werkzeugs 130 oszilliert, um Zahnstein und Zahnbelag von den Zähnen zu entfernen.

Wenn der Zahnsteinschaber nicht im Einsatz ist, werden die Hülsen 184, die leicht von den Innenendseiten der Endplatten 142 und 146 überstehen, verhindern, dass das Vibrationselement 152 an den Endplatten haften bleibt, wie es aus der vorhergehenden Beschreibung mit Bezug auf die 7 offensichtlich wird. Folglich wird das Vibrationselement 152 auf jeden Fall wieder in Bewegung gesetzt werden, sobald die Zuführung von Druckluft erneut gestartet worden ist.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat einen in den 12–14 gezeigten Zahnsteinschaber hergestellt und geprüft. Der Schaber wurde mittels intermittierender Betätigung des Vibrators geprüft, indem die Luftzuführung für 2 Sekunden alle zwei Sekunden lang unterbrochen wurde. Bei allen 23.400 intermittierenden Arbeitszyklen, die in insgesamt 13 Arbeitsstunden durchgeführt wurden, wurde das Vibrationseiement wieder erfolgreich gestartet, ohne dass es zu einem Anhaften an den Endplatten kam.

Dann wurden 50 Satz Vibratoren, wie in den 12–14 gezeigt, hergestellt und jeder Vibrator wurde hinsichtlich Qualität des Vibrationselementes, basierend auf einer Beurteilung, ob die Größenordnung der erzeugten Vibration ausreichend war oder nicht, getestet. Die Produktionsausbeute solcher Vibrationselemente mit einer guten Qualität wurde berechnet und es wurde festgestellt, dass sie bei 82% lag. Offensichtlich ist dies ein extrem hoher Wert im Vergleich zu der Produktionsausbeute von nur 19%, die bei im herkömmlichen Fertigungsverfahren hergestellten Vibrationselementen erzielt wurde.

Während hier die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu bedenken, dass die vorliegende Erfindung dadurch nicht eingeschränkt ist und verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Die erfindungsgemäßen Vibratoren können zum Beispiel bei jeder beliebigen anderen Anwendung als die des Zahnsteinschabers verwendet werden. Die Anzahl der Komponententeile des Vibrators, die Struktur und Konfiguration des Vibrators, die Position und Anordnung der Luftdurchgänge und die Anzahl und Winkel von Lufteinführungsöffnungen können, wie erforderlich, modifiziert werden.