-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine drehbare Feilenvorrichtung zur
Zahnbehandlung.
-
Derzeitige
Vorrichtungen zur Zahnbehandlung, die drehbare Feilen benutzen,
wie Feilen aus Nickel-Titan von verschiedenem Durchmesser in Abhängigkeit
von der durchzuführenden
Zahnbehandlung, verfügen über Mittel
zum Messen des Drehmoments und/oder zum Messen der Länge des
Kanals, um den Bruch der Feilen zu begrenzen und/oder die Drehung
der Feile im apikalen Bereich anzuhalten, aber verfügen noch
nicht oder nur wenig über
Sicherheitsvorkehrungen zum Verhindern der Beschädigung der Feilen, zum Steuern
der Präzision
des Anhaltens der Feile im apikalen Bereich oder auch zum Verhindern
der Projektion von Zahntrümmern
in oder unter den apikalen Bereich.
-
Aus
Gründen
der Stabilität
der Messung oder konzeptbedingt, und unabhängig vom Messmittel, ist die
Messung der Kanalposition der Feile eine geglättete Mittelung, die es erlaubt,
abwegige Messungen oder Geschwindigkeitsschwankungen der Feile zu eliminieren.
-
Eine
solche Glättung
gibt nicht zu jedem Zeitpunkt die exakte Position der Feile an,
und eine teilweise beachtliche Verzögerung bei der Messung der Position
der Feile kann beobachtet werden.
-
Dies
ist umso wichtiger als der Anwender eine Hin- und Herbewegung ansetzen
muss, um die Zahnschlämme
zu entfernen, und die Einführgeschwindigkeit
der Feile in den Zahn nicht beherrscht wird.
-
Diese
Situation stellt eine nicht vernachlässigbare Fehlerquelle in Bezug
auf die von der Feile im Kanal erreichte Tiefe gegenüber einer
präzisen, zu
erreichenden Tiefenvorgabe dar.
-
Die
Dokumente
US 5902105 und
US 5980248 beschreiben Vorrichtungen
zur Zahnbehandlung mit angepassten Mitteln zur schrittweisen Verringerung
der Drehgeschwindigkeit eines Motors, der die Feile antreibt, vor
seinem Stillstand, um die Arbeit der Feile mit der Abnahme der Drehgeschwindigkeit
des Motors zu verringern.
-
Ein
Nachteil dieser Methode ist, dass die Feile, wenn der Motor verlangsamt,
nicht mehr normal arbeitet und sich insbesondere ruckartig verdreht, was
die Feile ermüdet
und ihre Zuverlässigkeit schmälert.
-
Außerdem kann,
wenn sich die Feile im apikalen Bereich befindet, eine Verlangsamung
der Feile ein Hineindrehen der Feile in den Zahn verursachen, was
das Risiko mit sich bringt, den Kanal aufzubrechen, wobei Trümmer unter
den Apex projiziert werden können,
was eine Quelle für
Infektionen ist, oder die Feile zu zerbrechen.
-
Ein
bekanntes Verfahren, um den Motor anzuhalten, besteht darin, den
vom Motor verbrauchten Strom an den Enden eines Widerstands zu messen, der
in den Leistungsstromkreis eingesetzt ist, zu verstärken, und
dieses Signal zu integrieren, es dann mittels eines Analog/Digital-Konverters
zu konvertieren, um dann das Resultat der Konversion zu vergleichen
mit einem repräsentativen
Wert einer Feile mit vorgegebenem Drehmoment, bevor es auf den Integrator
der Steuerung einwirkt und der Motor in seinem Schwung elektrisch
angehalten wird.
-
Gemäß diesem
Verfahren hält
der Motor nur an, wenn das Drehmoment, das die Bremswirkung verursacht,
Oberhand gewinnt gegenüber
der Trägheit
des kinematischen und logischen Zusammenbaus.
-
Dieses
Verfahren hat als zusätzlichen
Nachteil, dass die durch die Kette der Messungen verursachten Verzögerungen
das gewünschte
Anhalten um eine nicht vernachlässigbare
Zeit verzögern,
die den Bruch der Feile verursachen können.
-
Um
das Hineinschrauben der Feile zu verhindern ist im Dokument
US 5 980 248 vorgesehen,
die Feile nach einem apikalen Anhalten rückwärts in schneller Geschwindigkeit
drehen zu lassen. Eine solche Vorrichtung hat als Nachteil, dass
die Zahntrümmer
in den Apex zurückgeworfen
werden, was eine Kontaminierungsquelle der Zahnkavität darstellt.
-
Das
Dokument
EP 0 966 237 beschreibt
für seinen
Teil ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung in Echtzeit
der Entfernung zwischen dem distalen Ende einer Elektrode, die in
den Wurzelkanal eines Zahns eingeführt ist, und dem Apex des genannten
Kanals und zur Lokalisierung des Apex eines Zahns.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zahnbehandlung
mit einer drehbaren Feile, die dadurch verbessert ist, dass sie
eine Einrichtung aufweist, die es erlaubt, ein Anhalten des Motors
in Bezug auf eine vorgegebene Position hinsichtlich der Tiefe des
Kanals vorherzusehen, und die es erlaubt, zu verhindern, dass der
Apex des Zahns durchbohrt wird, dass Trümmer in Richtung des Apex des
Zahns geworfen werden, und die die Ermüdung der Feile und ihr Bruchrisiko
im Zahn minimieren. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung eine Drehmomentsteuerung des Motors mit
einer Anhaltevorrichtung bei Überschreiten
eines maximalen Drehmoments.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung
einer Vorrichtung zur Zahnbehandlung mit einer drehbaren Feile,
das ein sehr schnelles Anhalten des Motors, der die Feile dreht,
erlaubt, und in Verbindung mit der Messung der Kanallänge ein
präzises
Anhalten im Apexbereich (zwischen 0 und 2 mm vom Apex entfernt)
ermöglicht.
-
Genauer
betrifft die Erfindung hauptsächlich eine
Vorrichtung zur Zahnbehandlung mit einer drehbaren Feile, die von
einem Motor angetrieben wird, und die Mittel zur Fixierung einer
Kanalsollposition relativ zum Apex eines Zahnes, Mittel zum Anhalten des
Motors in Abhängigkeit
von der Position der Feile relativ zur besagten Sollposition, erste
Mittel zur Messung und zur Berechnung der zwischen der Feile und der
Sollposition verbleibenden Kanallänge aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass sie zweite Mittel zur Berechnung von mindestens einem abgeleiteten Wert
der verbleibenden Kanallänge
und dritte Mittel zur Berechnung aufweist, die angepasst sind, um den
abgeleiteten Wert und die verbleibende Kanallänge zu kombinieren, wobei die
Kombination des abgeleiteten Wertes und der Kanallänge durch
die Mittel zur Berechnung die Mittel zum Anhalten des Motors kontrolliert,
derart, dass die Drehung der Feile in Vorausschau der Sollposition
angehalten wird.
-
So
ermöglicht
die erfindungsgemäße Vorrichtung,
das Anhalten des Motors in Abhängigkeit von
der Einführungsgeschwindigkeit
der Feile in den Kanal vorherzusehen.
-
Erfindungsgemäß kann der
abgeleitete Wert insbesondere die erste Ableitung der verbleibenden Kanallänge und/oder
die zweite Ableitung der verbleibenden Kanallänge umfassen.
-
Vorzugsweise
weisen die dritten Mittel zur Berechnung Mittel zur Gewichtung des
abgeleiteten Wertes durch einen berechneten Justierungskoeffizienten
auf.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Antizipation des Anhaltens des Motors erlaubt es, das Ende der
Feile bis genau zum vorgegebenen Wert zu bringen und dort anzuhalten,
unabhängig
von der Eindringgeschwindigkeit der Feile, und ohne Überschreiten
des Apex (insbesondere bei breitem Kanal oder nicht geformtem Apex),
und erlaubt es, die unterschiedlichen Messverzögerungen ebenso wie die von
verschiedenen Anwendern unterschiedlichen auf die Vorrichtung ausgeübten Kräfte zu kompensieren.
-
Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Vorrichtung zur Zahnbehandlung, die dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie Mittel zur Auswahl eines maximalen Referenzdrehmoments
des Motors, Mittel zur Messung des auf die Feile angewendeten Drehmoments und
Mittel zur Berechnung des Überschreitens
des maximalen Drehmoments, welche die Mittel zum Abschalten des
Motors kontrollieren, umfasst.
-
Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zur Steuerung der Drehung einer Feile einer Vorrichtung
zur Zahnbehandlung, das im Wesentlichen die wiederholte Bestimmung
eines Abstandes der Feile zu einer Kanalsollposition relativ zum
Apex eines Zahnes umfasst, die wiederholte Bestimmung eines abgeleiteten
Wertes des genannten Abstands und die wiederholte Berechnung einer
antizipierten Anhalte-Position der Drehung der Feile in Abhängigkeit
von der Entfernung der Feile von der Sollposition, gewichtet durch
einen Koeffizienten, welcher eine Funktion der Ableitung ist.
-
Insbesondere
umfasst das Verfahren einen Schritt der Antizipation der Aktivierung
von Mitteln zum Anhalten der Drehung der Feile in Abhängigkeit vom
Wert der Ableitung.
-
Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser verstanden beim
Lesen der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu
verstehen den Ausführungsbeispiels
und unter Bezugnahme auf die Abbildungen, die darstellen:
-
1:
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
-
2:
ein Beispiel, das die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
3A, 3B, 3C:
Ausführungsbeispiele
von grundlegenden Elementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
-
4:
ein Detail der Vorrichtung, das das System zur Versorgung und zum
schnellen Anhalten des Motors beschreibt.
-
Die
in 1 dargestellte Vorrichtung zur Zahnbehandlung
weist eine drehbare Feile 1 auf, die von einem Motor 2 angetrieben
ist.
-
Die
Vorrichtung umfasst wie im Stand der Technik gemäß dem Dokument
EP 0 966 237 ein System zur Messung
des Abstandes der Feile
1 vom Apex
20 eines Zahns
22.
Das System basiert im Beispiel auf der Benutzung der Feile als erste
Elektrode und der Benutzung einer zweiten Elektrode
21.
Die Elektroden sind verbunden durch elektrische Verbindungen
19 mit
ersten Mitteln zur Messung
5, die kombiniert sind mit den
ersten Mitteln zur Berechnung
6. Die Mittel zur Messung
gemäß
1 weisen
einen analogen Teil
5 und einen Teil zur Analog/Digital-Konvertierung
auf, wobei die Mittel zur Berechnung
6 Mittel zur Summierung
einer Serie von Messungen und Mittel zur Teilung der Summe der Messungen
durch die Anzahl der Messungen aufweist, wobei diese Operation zum
Beispiel von einem Mikroprozessor
18 durchgeführt wird.
-
Im
Beispiel aus 3A ist der Teil der Analog/Digital-Konvertierung
dargestellt unter der Referenz 5'.
-
Die
Vorrichtung umfasst Mittel 3, 18 zum Festlegen
einer Kanalsollposition in Bezug auf den Apex eines Zahns. Die Mittel
weisen eine Einrichtung zur Eingabe von Daten auf, wie eine Tastatur 3,
und den Mikroprozessor 18. Die ausgewählte Sollposition kann auf
einem Anzeigegerät 23 angezeigt
werden.
-
Die
Sollposition entspricht dem Abstand vom Apex des Zahns, der von
der Vorrichtung eingehalten werden soll.
-
Die
Vorrichtung umfasst Mittel 16, 17 zur Steuerung
des Motors 2, die erlauben, die Feile vorwärts oder
rückwärts zu drehen.
-
Das
Anhalten des Motors wird gesteuert in Abhängigkeit der Position der Feile 1 im
Verhältnis zur
ausgewählten
Sollposition.
-
Wie
oben gesehen, umfasst die Vorrichtung erste Mittel zur Messung 5 und
zur Berechnung 6 der verbleibenden Kanallänge (L)
zwischen der Feile und der Sollposition.
-
Erfindungsgemäß umfasst
die Vorrichtung außerdem
zweite Mittel zur Berechnung 7 von mindestens einem abgeleiteten
Wert (D) der verbleibenden Kanallänge.
-
Im
Ausführungsbeispiel
aus der 3A bestehen die Mittel zur Berechnung 7 aus
einem Speicherregister eines Wertes N-1 der verbleibenden Distanz,
einem Subtraktionsmittel 7b, das den Wert von einer Messung
der Ordnung N von einer Messung der Ordnung N-1 abzieht, was es
ermöglicht,
die Veränderung
der Distanz und damit ein Bild von der Ableitung der Länge zu einem
gegebenen Zeitpunkt zu erhalten, der gegeben wird durch eine Uhr
CK. Die in 3 sche matisierte Funktion
kann vorteilhaft realisiert werden im Mikroprozessor 18 aus 1.
-
Die
in 1 schematisierte Vorrichtung weist außerdem dritte
Mittel zur Berechnung 8 auf, die geeignet sind, um den
abgeleiteten Wert und die verbleibende Kanallänge zu kombinieren, wobei die Kombination
des abgeleiteten Werts und der Kanallänge durch die Mittel zu Berechnung 6, 7, 8 die
Mittel zum Anhalten des Motors steuert, um die Drehung der Feile
in Antizipation der Sollposition anzuhalten.
-
Der
abgeleitete Wert (D) umfasst insbesondere die erste Ableitung der
verbleibenden Kanallänge.
-
Der
abgeleitete Wert ist die Ableitung der Bewegung der Feile und entspricht
der Geschwindigkeit des Fortschritts der Feile im Kanal bei der
Einführung.
-
Diese
Geschwindigkeit wird erhalten durch Ableitung der Messung der verbleibenden
Kanallänge
am zweiten Mittel zur Berechnung 7, wobei die dritten Mittel
zur Berechnung 8 Mittel zur Gewichtung des abgeleiteten
Wertes (D) durch einen Justierungskoeffizienten umfassen, so dass
das berechnete Resultat mit einem Justierfaktor auf die Vorgabe
addiert werden kann, so dass das Anhalten des Motors erreicht wird,
bevor der vorgegebene Wert erreicht wird.
-
Die
dritten Mittel zur Berechnung, die im Rahmen des Beispiels aus 3A detailliert
beschrieben werden, umfassen eine Operation 8a der Multiplikation
des berechneten Wertes mit einem Koeffizienten K der Gewichtung
durch die Mittel 7b und eine Operation 8b der
Addition des abgeleiteten, gewichteten Wertes zum gemessenen Wert.
-
Wie
oben gesehen, können
die Mittel zur Berechnung 6, 7, 8 aus
einem Mikrocontroller oder einem Mikroprozessor 18 und
einem Programm im Permanentspeicher 24 bestehen, wobei
die Messwerte und die errechneten Werte in einem dynamischen Speicher 25 gespeichert
und bearbeitet werden.
-
Um
die Ableitung zu erhalten, legt man im Speicher ein Messwertepaar
von Positionen ab, die um ein gegebenes Zeitintervall voneinander
getrennt sind, z. B. 50 Millisekunden, und man zieht den einen Wert
vom anderen ab. Der Unterschied stellt dann den abgeleiteten Wert
in plus oder minus dar, und diese Operation wird wiederholt durch
Iteration gemäß einer
von einer Uhr definierten Sequenz während des gesamten Einsatzes
der Feile.
-
Gemäß dem Beispiel
interessiert uns eher ein positiver Wert durch das Fortschreiten
der Feile in Richtung Apex als eine negative Distanz. Mit einem positiven
Sollwert berechnet man den Absolutwert der Ableitung, um einen positiven
Wert zu erhalten.
-
Der
Koeffizient K wird definiert in Abhängigkeit von den Parametern
der Vorrichtung und insbesondere der Verzögerungen der Messkette, der Drehgeschwindigkeit
des Motors und seiner Fähigkeit,
schlagartig anzuhalten, um die Ableitung zu formatieren, bevor sie
zum Sollwert addiert wird, um jederzeit eine berechnete Grenzposition
zu liefern, um das vorausgesehene Anhalten des Motors einzuleiten.
-
Somit
ermöglicht
die Erfindung trotz der verschiedenen Verzögerungen, wie Filterung der
Messung und andere Verzögerungen
der Messkette, das Ende der Feile genau an den Sollwert zu führen und dort
anzuhalten, und das unabhängig
von der Einführungsgeschwindigkeit
der Feile, ohne über
den Apex hinauszugelangen, dies insbesondere bei einem großen Kanal
oder einem nicht geformten Apex.
-
Immer
noch in 3A wird das durch die Mittel
zur Berechnung 8 erhaltene Ergebnis einerseits auf die
Mittel zur Anzeige 23 geleitet und andererseits durch den
Komparator 8c verglichen mit einem Referenzschwellenwert
S, der dem nicht zu überschreitenden
Limit entspricht, um die Anhaltemittel 4 zu steuern.
-
Gemäß einem
alternativen oder komplementären
Ausführungsbeispiel
umfasst der genannte abgeleitete Wert (D) anstelle der Geschwindigkeit
die zweite Ableitung der verbleibenden Kanallänge, die kennzeichnend für die Beschleunigung
und die zweifache Ableitung der Bewegung ist, was erlaubt, den Motor
zum Beispiel bei einer Hineindrehung noch schneller anzuhalten,
wo die Beschleunigung der Feile groß ist.
-
Andere
Ausführungsbeispiele
sind dargestellt in den 3B und 3C.
-
3B betrifft
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die Mittel zur Berechnung der Ableitung in Form eines Analogdifferenziators
ausgeführt
sind, und die Mittel zur Berechnung 8d, die angepasst sind,
um den gemessenen Wert mit der Ableitung zu kombinieren, aus einem
analogen Summierer bestehen, der eine für die Ableitung repräsentative
Spannung addiert, die mit einem Gewichtungsfaktor K belegt ist.
-
Gemäß dieser
Figur wird der summierte Wert einerseits übertragen zu den Anzeigemitteln 23 und andererseits
bei dem Komparator 8c verglichen mit einer Spannung, die
für den
nicht zu überschreitenden
Schwellenwert kennzeichnend ist, und der Komparator die Mittel zum
Anhalten 4 im Falle des Überschreitens der genannten
Spannung auslöst.
-
3C stellt
eine Ausführungsvariante
dar, für
die die Messung des Abstandes durch Mittel zur Messung 5 einerseits
direkt übertragen
wird zu den Anzeigemitteln 23 und andererseits zu einer
analogen Differenziatorstufe, die die Mittel zur Berechnung 7 der
Ableitung darstellt, wobei letztere bei den Mitteln zur Berechnung 8e gewichtet
wird mit einem Koeffizienten K und reduziert wird um einen Koeffizienten,
der für
eine Schwelle S kennzeichnend ist, und verglichen wird bei einem
Komparator 8c mit einem gemessenen Entfernungswert, um
die Anhaltemittel zu steuern.
-
Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren wie in 2 beschrieben und weist insbesondere die
wiederholte Bestimmung eines Abstandes der Feile von einem Positionssollwert
im Kanal in Bezug auf den Apex eines Zahns durch eine Messung 26 auf,
die wiederholte Bestimmung eines abgeleiteten Wertes des Abstands
durch Berechnung 27, und wiederholte Berechnung 28 einer
vorhergesehenen Anhalteposition für die Drehung der Feile in
Abhängigkeit
von der Entfernung der Feile zur Sollposition, die gewichtet ist
durch einen Koeffizienten, der von der genannten Ableitung abhängt.
-
In
Falle einer Vorrichtung mit einem digitalen Rechner, wie einem Mikroprozessor 18,
ist die wiederholte Bestimmung eine periodische Bestimmung oder
eine diskontinuierliche Folge von Messungen.
-
Im
Falle eines analogen Systems ist die wiederholte Bestimmung kontinuierlich.
-
Das
Verfahren umfasst einen Schritt der Antizipation der Aktivierung
der Mittel zum Anhalten der Feile in Abhängigkeit des Wertes der genannten
Ableitung.
-
Eine
andere Methode, die angewendet werden kann, um ein vorzeitiges Auslösen des
Motors zu erlauben, ist, nach der Formatierung die Ableitung von
der Messung abzuziehen.
-
Diese
Methode ist nutzbar, wenn die berechnete Messung eine Entfernung
ist, die sich in einer Einführbewegung
an eine feste Vorgabe annähert.
-
Außer dem
Umsetzen des Verfahrens umfasst die Vorrichtung aus der 1 komplementäre Mittel,
wie Mittel zum Alarmieren eines Anwenders, auditive oder visuelle
Mittel 9, die aufgrund einer Aktivierung der Anhaltemittel
ausgelöst
werden oder sobald der Abstand zur Vorgabe sich verringert.
-
Im
Rahmen der Benutzung eines Gleichstrommotors, der von einer Vorrichtung
mit Modulation der Impulslänge
angetrieben wird, umfasst die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform
eine Anhaltevorrichtung bei Detektion eines Drehmoments, das einen
Maximalwert überschreitet,
der vorab festgelegt wird und in die Vorrichtung mit Hilfe von Eingabemitteln 3 eingegeben
wird, wie in 1 schematisch dargestellt, in
Verbindung mit einem Programm zur Speicherung des Wertes des Drehmoments
zu einem Zeitpunkt t und dem Vergleich des gespeicherten Wertes
des Drehmoments mit dem gespeicherten Wert des maximalen Drehmoments.
-
Der
Motor, z. B. ein Motor mit eisenfreiem Rotor von geringer Trägheit, ist
in der Geschwindigkeit geregelt auf eine vorgegebene Geschwindigkeit, entweder
konstruktionsbedingt oder durch Eingabe durch Eingabemittel 3.
Eine übche
Geschwindigkeit für
die Drehung der Feile liegt zum Beispiel in der Größenordnung
von 300 Umdrehungen pro Minute.
-
Eine
Regulierung der Geschwindigkeit des Motors wird erreicht durch eine
Regelung der Impulsbreite der Steuereinrichtung PWM mittels eines
Komparators zwischen der auf den Motor angewendeten FEM und einer
repräsentativen
Vorgabe der Geschwindigkeit des Motors.
-
Der
Generator PWM wird gesteuert mittels der Regelung, die eine Messung
der elektromotorischen Kraft auf Niveau des Motors mittels eines
Integrators und/oder eines digitalen Differenziators umfasst, so
dass wenn die Geschwindigkeit die Tendenz zum Abnehmen hat, aufgrund
einer Anforderung von Drehmoment die Breite der Impulse zunimmt,
um den Verlust zu kompensieren und zur vorgegebenen Geschwindigkeit
zurückzukommen.
-
Umgekehrt
wird die Impulsbreite von der Regelvorrichtung nach unten geregelt,
wenn die Geschwindigkeit aufgrund eines Abfalls der vom Motor geforderten
Leistung steigt, um die Geschwindigkeit auf der vorgegebenen Geschwindigkeit
zu halten.
-
Ausgehend
von der Geschwindigkeitsregelvorrichtung der Drehgeschwindigkeit
des Motors durch die Einrichtung zur Modulation der Impulsbreite
weist die Vorrichtung zur Zahnbehandlung eine Vorrichtung zur Messung
des auf die Feile angewendeten Drehmoments aufgrund der Messung 14 der Impulsbreite
auf.
-
Ein
Messverfahren besteht in der regelmäßigen Messung des Drehmoments
durch eine Berechnung auf Basis der Regelung PWM und im Vergleich mit
einer vorher festgesetzten Grenze des Drehmoments.
-
Die
Vorrichtung umfasst an ihren Mitteln zur Berechnung 18 Mittel,
die eine wiederholte Bestimmung des auf die Feile wirkenden Drehmoments
erlauben, ein wiederholter Vergleich des auf die Feile wirkenden
Drehmoments mit einem vorgegebenen maximalen Referenzwert für das Motordrehmoment, einem
Detektionstest des Überschreitens
der genannten Vorgabe für
das Drehmoment und eine Aktivierung der Mittel zum Anhalten der
Drehung der Feile als Antwort auf den Test.
-
Hierzu
umfasst die Vorrichtung Mittel 3 zur Auswahl eines maximalen
Motordrehmoments als Referenzwert, Mittel 14 zur Messung
des auf die Feile aufgebrachten Drehmoments und Mittel 15 zur
Berechnung der Überschreitung
des maximalen Drehmoments, das die Mittel 4 zum Anhalten
des Motors steuert.
-
Aufgrund
der Information der Überschreitung des
Drehmoments erlaubt die Erfindung, den Motor in einer minimalen
Zeit anzuhalten durch Kurzschluss der elektromagnetischen Kraft,
die auf den Motor angewendet wird.
-
Um
die Erfassung zu erreichen, vergleicht ein digitaler Komparator
eine berechnete Vorgabe des Drehmoments mit einer Impulsbreite PWM.
-
Wenn
die Impulsbreite die Grenze überschreitet,
ist das von der Vorgabe definierte Drehmoment überschritten.
-
Die
Mittel zur Berechnung 18 geben dann den Befehl, den Motor
sofort anzuhalten.
-
Es
ist dennoch denkbar, erfindungsgemäß die unangebrachten Überschreitungen
wegen momentaner Veränderungen
des Steuerdrehmoments zu eliminieren. Hierzu kann die Vorrichtung
mehrere Messungen in kurzer Zeit nach dem Überschreiten vornehmen, um
zu überprüfen, ob
die Überschreitung
immer noch gegeben ist, und so die Messung bestätigen und den Motor anhalten.
-
Eine
andere Methode kann darin bestehen, die Impulsbreite OWM zu begrenzen
auf den maximalen Vorgabewert, was dazu führt, die Geschwindigkeit oder
FEM fallen zu lassen, da die Impulsbreite nicht mehr steigen kann.
-
Um
das Anhalten auszulösen,
reicht es, den Abfall der Geschwindigkeit oder FEM zu vergleichen mit
einer festen oder zur Geschwindigkeit proportionalen Vorgabe, um
die Überschreitung
des Drehmoments und deshalb das Anhalten des Motors zu bestimmen.
-
Man
kann auch die beiden Methoden für
die Funktionssicherheit miteinander kombinieren, zum Beispiel im
Fall von Kraftrucken, wobei das Anhalten des Motors untergeordnet
ist einerseits dem Überschreiten
des Maximalwerts der Impulsbreite und dem Abfallen der Drehgeschwindigkeit
oder der elektromotorischen Kraft unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes.
-
Um
ein schnelles Anhalten des Motors zu erreichen, weisen die Mittel 4 zum
Anhalten der Rotation des Motors insbesondere gemäß dem Beispiel Mittel
zum Kurzschließen
der elektromotorischen Kraft auf.
-
In
einem besonderen Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ist ein Schritt des Anhaltens des Motors vorgesehen, gefolgt von einem
Schritt der langsamen Rotation der Feile im Rückwärtsgang, um die Feile freizusetzen,
ohne die Zahntrümmer
in den Apex zurückzufördern.
-
Hierzu
umfasst die Vorrichtung Mittel zur Temporisation des Anhaltens des
Motors im Bereich des Rechners 18 und Mittel zur Steuerung
des Motors 16, 17, die geeignet sind, um einen
Rückwärtslauf
der Feile während
einer vorgegebenen Dauer 13 nach der Temporisation hervorzurufen.
-
Ein
Beispiel für
eine Sequenz für
diese Funktion ist dargestellt in 2, wobei
die Sequenz einen Schritt 31 der Eingabe des maximalen
nicht zu überschreitenden
Drehmoments umfasst, einen Schritt 29 der Messung und der
Bestimmung des Drehmoments, einen Schritt 30 des Vergleichs
und des Tests des Überschreitens
des vorgegebenen Drehmoments im Falle von einer Überschreitung des maximalen
Drehmoments, gefolgt von einem Anhalten des Motors 32 und
der ersten Temporisation 11 und eine Sequenz 12, 13 von
zeitweiligen Rückwärtslauf und
dann einer Rückkehr
zur normalen Geschwindigkeit und Rotation.
-
In
dem Fall, in dem das gemessene Drehmoment kleiner bleibt als das
maximal zugelassene Drehmoment, wiederholt sich die Messsequenz
und der Vortrieb der Feile geht weiter.
-
Die
Verzögerung 13,
während
der die Feile im Rückwärtsgang
dreht, kann derart festgelegt werden, dass die Rückdrehung der Feile begrenzt
ist auf einen Abschnitt einer Umdrehung sofort nach dem Anhalten
der Drehung der Feile. Diese Zurückdrehung
um einen Abschnitt einer Umdrehung sofort nach dem Anhalten vermeidet
eine auf die Feile ausgeübte
Spannung.
-
Die
verschiedenen Steuerungen der Drehung des Motors werden übertragen
an einen Leistungssteuerkreis wie in 4 beschrieben.
-
Der
Motor 2 ist insbesondere ein Motor, der von Impulsen einer
Vorrichtung zur Modulation der Pulsbreite (Pulse width modulation)
PWM gesteuert wird. Die Impulse sind übertragen durch einen logischen
Kreis 34 zur Steuerung, der verbunden ist mit vier Leistungstransistoren
T1, T2, T3, T4, die im H angeordnet sind, um die Spannung am Motor
umkehren zu können,
und um zwei Drehrichtungen der Feile erhalten zu können.
-
Die
Leistungstransistoren VMOS sind wegen ihrer geringen Spannungsverluste
in den gesättigten Moden
und wegen ihrer leichten Steuerbarkeit bevorzugt.
-
Dioden
D1, D2, D3, D4 parallel zu den Transistoren erlauben die Begrenzung
von Überspannungen
und dienen dazu, den Motor in der Phase des schnellen Anhaltens
kurzzuschließen,
wie nachstehen beschrieben.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst Mittel 4 zum Anhalten des Motors. Diese Mittel
sind insbesondere Mittel zum Kurzschließen der elektromotorischen
Kraft des Motors, hergestellt durch eine besondere Konfiguration
der Steuerung des Transistors.
-
Im
Normalbetrieb ist die Logik der Steuerung konfiguriert, um zwei
Transistoren diagonal leitend zu machen. Zum Beispiel, wenn der
positive Drehsinn T1 und T4 offen entspricht, sind die Transistoren
T2, T3 der anderen Diagonale gesperrt für diese Drehrichtung.
-
Ausgehend
von einer normalen Drehung werden, wenn das Anhalten gewünscht ist,
die Steuerimpulse angehalten, und T1 wird nicht-leitend. Um ein
schnelles Anhalten zu ermöglichen,
wird T4 leitend gehalten, die FME des Motors ist kurzgeschlossen
durch den leitenden T4 und die inverse Diode von T2 schließt den Kreis
auf den Motor, der sehr schnell anhält.
-
Man
kann das Prinzip verbessern durch eine zusätzliche Steuerung und durch
eine Reihe von Eingängen,
die T4 und T2 während
der Anhaltephase leitend machen und somit total den FEM des Motors kurzschließen, der
augenblicklich anhält.
-
Gemäß dem Beispiel
aus 4 erhält
T3 die Generatorimpulse, T2 ist leitend, T1 und T4 sind nicht leitend,
dies über
ein kurzen Moment, der Motor dreht rückwärts, was es der Feile erlaubt,
um einen Abschnitt einer Umdrehung zu drehen, bevor der Generator
PWM angehalten wird durch T3, der nichtleitend wird, was das Anhalten
des Motors auslöst.
-
Wenn
die Vorrichtung die Bedingungen zum Anhalten des Motors aufgrund
des überschrittenen Drehmoments
oder aufgrund der verringerten Geschwindigkeit feststellt, wird
der Anwender über
Alarmeinrichtungen 9, 10 alarmiert, dass die Vorrichtung angehalten
ist, und dass sie im Rückwärtslauf
starten wird, da der Anwender in diesem Moment die Feile für eine vorgegebene
Zeit zurückziehen
muss, z. B. für
eine Sekunde.
-
Danach
lässt die
Vorrichtung die Feile langsam im Rückwärtslauf drehen, entweder mit
einer langsamen Geschwindigkeit z. B. von 100 Umdrehungen/min, oder
vorteilhaft durch eine progressive Steigerung im Rückwärtslauf
von einer Geschwindigkeit Null bis zu einer langsamen Geschwindigkeit
in einigen Sekun den, z. B. in 1 bis 2 Sekunden, um die Feile freizusetzen,
ohne Trümmer
in den Apexbereich zurückzuwerfen
bis zu einem akzeptablen Niveau, z. B. 2 Min, und wieder zu starten
in normaler Drehrichtung und -geschwindigkeit, bevor sie sich wieder
vorsichtig zum Apex bewegt.
-
Die
Messung des Drehmoments und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben also
Zeitgewinn, wenn das Drehmoment und/oder die Position tatsächlich den
durch die Vorgabe(n) definierten Grenzwert überschritten haben, und erlaubt,
zu handeln, bevor die Feile bricht, und ein Überschreiten des Apex zu vermeiden,
wenn die Trägheit
der Mechanik den Motor und die Feile weiter als vorhergesehen voranschreiten
lässt.
-
Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel begrenzt und kann
sich insbesondere auf andere tragbare oder feste Vorrichtungen beziehen, die
mit anderen Mitteln zur Messung des Fortschritts der Feile versehen
sind, als Mitteln zur Messung mit Elektroden.