用於生成多組分合成物的設備和方法
2023-10-06 22:03:59
專利名稱：用於生成多組分合成物的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於生成尤其是用於牙科目的的多組分合成物的設備和方法。
背景技術：
通常，已知的用於生成用於牙科目的的多組分合成物的設備通過從可更換的筒中擠壓其通常高粘度的組分來操作。這些筒並排布置，它們通向靜態混合器或動力混合器。電驅動作用在與筒相關聯的柱塞上，使它們共同前進以擠出組分。在一些設備中，柱塞是由完全不能調節或控制的電機驅動的。這會導致改變每分鐘轉數，並因而改變柱塞速度，這會影響混合質量和塗覆時間。這些設備中，不可能在少的開支的情況下使柱塞速度和混合器速度適應各種膏狀特徵。
還存在其他已知的設備和方法，其中，柱塞的前進速度是可調的。通常希望柱塞快速地前進定位。當柱塞接觸組分時，阻力以及用於驅動的載荷增加。於是，為了確保組分勻速擠壓出來，前進速度應當調節至一較低的定值。
此外，已經發現，多數情況下，調節前進速度至一定值是不夠的。除此之外，根據組分的不同類型，必須選擇合適的前進速度，不同類型的組分具有懸殊的性質，例如粘度，或者由於工藝因素，需要特殊的速度。取決於組分的性質，存在一最佳的前進和良好的且可重複的工作結果。
EP 1 101 538 A2和US 6 371 336 B1都披露了一種電動操作分配器械。這種已知的器械包括通過第一齒輪和第一滑套連接於主軸的齒輪電機，以在高載荷下操作前進和分離行程。對於在較小載荷下的操作，即，快速撤回和快速進料，它通過第二齒輪、驅動軸和第二滑套連接於主軸。電磁體連接於所述兩個滑套，使得可選擇其中一個或另一個滑套連接到主軸上。
EP 0 956 908 A1和US 6 168 052 B1都披露了一種電驅動分配器械。這種已知器械包括一電驅動裝置，所述電驅動裝置經由驅動螺杆作用在用於從筒分配材料的止推板。作用在兩個驅動螺杆上的不同的力由低摩擦軸承上的滾動摩擦支撐，以便滑動時不會產生傾斜力。電驅動裝置包括用於在前進和釋放期間在高載荷下驅動的第一齒輪電機以及用於在撤回和快速前進運動期間在低載荷下驅動的第二電機。
EP 0 492 413 A1和US 5 286 105都披露了一種用於混合和塗敷兩組分材料的設備。這種已知的設備包括兩個活塞，所述兩個活塞可以由電機通過筒上的磁耦合器一起排出和向前驅動。活塞可以是人工撤回，當關掉電機並移出磁耦合器時，再通過一手輪插入。在該應用中，電機驅動只是用於活塞的慢速前進，其中筒的改變由活塞的手動拉伸和撤回引起。
EP 1 010 401 A1和US 6 315 164 B1都披露了一種通過從可更換的筒中將其組分擠壓至一混合器來生成尤其是用於牙科目的的多組分合成物的方法和設備。在這種已知設備中，前進速度恆定地保持再一預定值，以確保混合質量不會不利地受到隨粘度和摩擦比而不同的前進速度的影響。這最好藉助於分配給驅動電機的單元來實現。該單元也可以用於驅動電機，根據載荷，或者以低速分配給正常前進，或者以高速分配給返回運動。
EP 1 279 379 A1和US 2003/0 022 128 A1都披露了一種通過從通向一混合器的筒中擠壓和混合其組分來生成尤其是用於牙科目的的多組分合成物的設備。在這種已知設備中，電機的前進速度由組分的擠出動作來調節，所述擠出動作可以由傳感器確定。最好是，電機是一種DC電機。
鑑於以上所述，為確保所希望的驅動，即，柱塞的前進和回程速度，一般使用DC電機。DC電機或屏蔽磁極電機的轉矩特性曲線與塗覆所需要的相反，因為他們在低速驅動模式下提供低轉矩，而擠出組分需要高轉矩。此外，在約1-10每分鐘轉數的極低速度下，傳統的DC電機的運行事實上中止了。
這些缺點通常通過複雜齒輪箱、使用者的手動幹涉、多個電機或分配給驅動電機並連接有輔助傳感器的多個驅動單元補償。
發明內容
本發明提供一種用於驅動柱塞的改進的電機構思，並顯示了權利要求書的特徵。
本發明提供了這樣的優點，即，通過僅僅使用一個電機，但沒有使用離合器以及不需要複合齒輪箱和不需要改變齒輪，電機構思提供了用於擠出組分的低速高轉矩和用於柱塞的快速定位的高速兩種情況。
本發明還提供了其他優點，即，電機構思自動地將驅動速度調節至用於相應組分的合適的值。
本發明涉及一種用於生成尤其是用於牙科目的的多組分合成物的設備，其包括-至少兩個筒，每個筒容納多組分合成物的組分，並具有適於從筒擠出其組分的柱塞；和-用於所述柱塞的驅動速度可調的驅動裝置，其中驅動裝置包括一步進電機。
本發明還涉及一種用於生成尤其是用於牙科目的的多組分合成物的設備，其包括-至少兩個筒，每個筒容納多組分合成物的組分，並具有適於從筒擠出其組分的柱塞；和-用於所述柱塞的驅動速度可調的驅動裝置，其中驅動裝置包括一步進電機和與所述步進電機相關聯的檢測器，所述檢測器用於檢測下列中的至少一個a)步進電機的步進和b)步進電機上的載荷。
本發明還涉及一種用於生成尤其是用於牙科目的的多組分合成物的方法，藉助於驅動速度可調的驅動裝置，驅動筒內部的柱塞，從至少兩個筒擠出和混合其組分，其中設置有用於驅動柱塞的步進電機。
通過該設備和方法，通過用筒的柱塞將各組分分配至混合器，生成多組分合成物，其中混合至少兩種組分以生成所需要的合成物。
驚人地發現，依照本發明的步進電機具有用於這種塗敷的理想的轉矩和控制特性。在低的每分鐘轉數下，步進電機提供比已知的DC電機高的轉矩，但它也提供高的每分鐘轉數，雖然轉矩較低，但是足夠用於柱塞的快速前進和撤回。這種低每分鐘轉數高轉矩提供了對組分有利且必需的高的柱塞壓力，所述組分通常為高粘性的膏狀材料，其只能用高的塗敷力從筒分配。另一方面，步進電機提供的高每分鐘轉數較低轉矩是合適的，因為柱塞的高速只用於柱塞的短時間定位；所以只需要低驅動力和運動力。此外，由於步進電機能夠驅動非常小的單一步進，所以依照本發明的步進電機甚至對極低每分鐘轉數(約1-10)都提供了高轉矩。
步進電機的這些有利的特徵使得在不使用複合齒輪箱以及不改變任何齒輪的情況下，僅僅使用一個電機即可達到高轉矩的低速要求、甚至低轉矩的高速要求成為可能。
所述驅動裝置可以是任何類型的驅動柱塞的裝置。
本發明的其他優選特徵和實施例描述在權利要求書中。
步進電機的另一個優點是藉助於驅動單元可精確調節旋轉步進和驅動速度的數值。依照本發明的驅動裝置可包括用於驅動、控制和監測步進電機的步進的驅動單元。除了精確調節步進電機的旋轉之外，還可以由驅動單元容易地監測步進，在某種情況下的塗敷中，所述驅動單元對應於柱塞位置的監測器。柱塞位置的監測可通過例如僅僅監測或計算步進電機的驅動步進來實現。所以，帶有驅動單元的驅動裝置可以監測和檢測柱塞是否在空位置，所述空位置涉及筒空時的在筒的前端的柱塞位置；或者可以監測和檢測柱塞是否從更換位置開始以及是否前進到初始位置，所述更換位置涉及柱塞位置在後端以便可以更換筒，在初始位置，柱塞與新插入的筒的組分高度相接觸。
所述驅動單元可以是任何類型的用於驅動、控制和監測步進電機的步進的裝置。
包括步進電機的驅動裝置的另一個優點是通過包括用於檢測步進電機的載荷的檢測器的驅動裝置可容易地檢測步進電機的載荷狀態的能力。有很多不同的方法來檢測電機的載荷狀態是處於載荷狀態還是處於未載荷狀態。依照第一種方法，當柱塞前進併到達組分高度時，電機的載荷狀態上升，導致電流的增大，由此導致線圈的電流響應的變化。步進電機另外還具有下列優點，即依照第二種方法通過檢測和監測步進頻率的變化，檢測器可以檢測載荷狀態，或者，依照第三種方法通過監測和檢測驅動步進的損失，檢測器可以檢測載荷狀態。
所述檢測器可以是任何類型的用於檢測步進電機的載荷狀態的裝置。
驅動裝置可以適於以預定的恆定速度驅動步進電機。這可以容易地通過監測步進電機的驅動步進來實現。
驅動裝置可以適應在不同塗敷、帶有不同粘度的不同組分或通過不同分配速度生成的不同合成物所必須的不同的預定恆定速度下驅動步進電機。
由於步進電機提供了帶有理想的控制特性的理想轉矩特性，在沒有使用複合且複雜的齒輪箱的情況下，驅動裝置可以設計得非常緊湊和簡單。例如，步進電機的輸出軸可以直接地、或者經由皮帶、或者經由帶有輪和/或齒輪和/或齒鏈和/或帶齒皮帶的簡單構造連接到柱塞上或者連接到用於移動柱塞的各個裝置上。所以，與先有技術中的驅動裝置相比，帶有步進電機和與柱塞的機械連接的驅動裝置小，安靜，重量輕，並且更可靠。
所述移動裝置可以是任何類型的用於移動至少一個柱塞的裝置。
由於可以非常精確地控制步進電機的速度，可以非常快地實現速度改變，這樣，在非常短的時間內的柱塞的變化是很明顯的。這導致較短的處理時間和對最終用戶的改善控制，例如當更換筒的時候。此外，當新筒已經插入之後柱塞到達組分高度並且柱塞移入初始位置的時候，步進電機的快速響應防止不受控制的合成物被分配。
步進電機還可以用於驅動動力混合器，所述動力混合器連接於步進電機的輸出軸。由於只使用了一個電機，混合器的速度自動調節至柱塞的前進速度。然而，可以提供獨立式電機用於驅動混合器，所述獨立式電機開啟了根據柱塞速度的單獨需要控制混合器速度的可能性。
所以，依照本發明的設備可以建造得較小，並且有效地改善混合質量並優化實施時間。由於筒的更換可以在較短時間內進行，因此改善了用戶的控制。可以使用具有不同的物理性質、比如不同粘度的組分，而不會有生成和混合的缺點。
由於短的定位程序，可以在不利用一般的檢測信號的情況下，在預定的時間段後，最好為3-5秒，將柱塞的速度從快速自動調節到慢速。該時間段可由快速前進速度和筒內部的軸向長度來計算，以便在該時間期間，在每一種情況下，都能使柱塞到達組分高度的正確位置上，即使在幾乎空的筒、即極低的組分高度的情況下也是如此。
該方法可包括步驟-柱塞高速前進至與組分相接觸的初始位置；-檢測該初始位置的數據；-柱塞高速縮回一預定的釋放距離；-柱塞高速前進一大於釋放距離的預定的偏壓距離，或者直到組分開始流出筒或流入混合器；-低速驅動柱塞，以從筒擠出組分。
可檢測該初始位置的數據，以計算釋放距離和/或偏壓距離。
已經分配所需要的量的合成物之後，柱塞高速縮回，以釋放組分。
該方法可包括步驟-在低速驅動柱塞以從筒擠出組分期間，監測步進電機的擠壓力或載荷，並與預定上限相比較；-如果達到或超過上限，停止步進電機，或調節至較低速度。
載荷的監測可通過監測供給給步進電機的電流或驅動步進或步進頻率來實現，如上所述。
上限取決於組分的不同性質，例如粘度，可以人工地或自動地輸入設備。
下面參考附圖更加詳細地描述本發明的優選實施例，這些實施例僅僅作為例子。
圖1是依照本發明的優選實施例的用於生成多組分合成物的設備的局部剖取的側視圖。
具體實施例方式
圖1是用於生成二組分合成物的設備的簡圖。
在圖1的側視圖中，只能看到兩個並排筒中的一個筒3的橫截面。步進電機1的輸出軸10經由一皮帶連接到用於移動柱塞2的裝置8上。該移動裝置8可以包括任何類型的輪軸和/或驅動螺杆和/或軸，以移動柱塞2。如組分高度5所示，筒3僅僅充有一半的即將混合的二組分中的一種組分4。
柱塞2位於圖1中的不與組分4接觸的所示位置上。如果第一筒被更換為第二筒，柱塞2必須位於更換位置上，即筒3的後端，這樣，可以從設備拆除第一筒，將第二筒插入設備。已經插入第二筒3後，如圖1所示，高速驅動或前進柱塞2，從更換位置經過中間位置，到達柱塞2與組分高度5相接觸的初始位置。
驅動柱塞2至與組分高度5相接觸之後，設備為生成和分配二組分合成物做好準備。由於組分的高粘度，只能以低速、但高轉矩驅動柱塞2，並由此從筒3將組分4分配，進入混合器6。第二筒的組分(在這種橫斷面圖中沒有顯示出)也以相同的方式分配到混合器6中，混合器6混合來自兩個筒3的兩種組分，並生成二組分合成物。
在圖1所示的設備的實施例中，混合器6是一種動力混合器，並由獨立式電機9和輸出軸7驅動。
然而，也可以是這樣動力混合器6由同一步進電機1驅動，或者混合器為一種靜態混合器，在這種情況下不需要電機9。
現在已經參考幾個實施例描述了本發明。顯而易見，在不脫離本發明的範圍的情況下，本領域技術人員可以對所述的實施例作出許多變化。因此，本發明的範圍不局限於在本申請所描述的結構，其僅僅由權利要求書的語句所描述的結構以及那些結構的等同物來限定。
權利要求
1.一種用於生成多組分合成物的設備，尤其是用於牙科目的的設備，其包括至少兩個筒(3)，每個筒(3)適於容納多組分合成物的組分(4)，並具有適於從筒(3)擠出其組分(4)的柱塞(2)；和用於所述柱塞(2)的驅動速度可調的驅動裝置，其中，驅動裝置包括步進電機(1)和與所述步進電機相關聯的檢測器，所述檢測器用於檢測下列中的至少一個a)步進電機的步進和b)步進電機上的載荷。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述檢測器通過步進電機(1)的步進頻率檢測載荷狀態。
3.如權利要求1或2所述的設備，其中所述檢測器通過步進電機(1)的驅動步進的變化或損失檢測載荷的增加。
4.如前述任一權利要求所述的設備，其中驅動裝置適於以預定的恆定速度驅動步進電機(1)。
5.如前述任一權利要求所述的設備，其中驅動裝置適於以用於一種或多種不同的組分和合成物的預定的基本恆定的不同速度來驅動步進電機(1)。
6.如前述任一權利要求所述的設備，其中當步進電機(1)在載荷下和在沒有載荷的高速下的時候，步進電機(1)的預定速度基本上恆定。
7.如前述任一權利要求所述的設備，其中步進電機(1)能夠以低速高轉矩和以高速驅動柱塞(2)。
8.如前述任一權利要求所述的設備，其中步進電機(1)的輸出軸(7)可以直接地、或者經由皮帶、或者經由輪和/或齒輪和/或齒鏈和/或帶齒皮帶連接到用於移動柱塞(2)的各個裝置(8)上。
9.如前述任一權利要求所述的設備，其中驅動裝置適於監測柱塞(2)的位置。
10.如前述任一權利要求所述的設備，其中驅動裝置適於通過監測步進電機(1)的驅動步進監測柱塞(2)的位置。
11.如前述任一權利要求所述的設備，其中驅動裝置適於通過檢測和監測所述各自的筒(3)排空的時候的柱塞(3)的空位置。
12.如前述任一權利要求所述的設備，其中驅動裝置適於檢測插入筒(3)後柱塞(2)接觸組分(4)的時刻。
13.一種用於生成多組分合成物的方法，尤其是用於牙科目的的方法，以及尤其是利用如前述任一權利要求所述的設備，藉助於驅動速度可調的驅動裝置，驅動筒(3)內部的柱塞(2)，從至少兩個筒(3)擠出和混合其組分(4)，其中設置有用於驅動柱塞(2)的步進電機(1)。
14.如權利要求13所述的方法，包括以下步驟柱塞(2)高速前進至與組分(4)相接觸的初始位置；柱塞(2)高速縮回一預定的釋放距離；柱塞(2)高速前進一大於釋放距離的預定的偏壓距離，或者高速前進直到組分(4)開始流出筒(3)或流入混合器(6)；低速驅動柱塞(2)，以從筒(3)中擠出組分(4)。
15.如權利要求13或14所述的方法，包括步驟在低速驅動柱塞(2)以從筒(3)中擠壓出組分(4)的期間，監測步進電機(1)的擠壓力或載荷，並將該擠壓力或載荷與預定上限相比較；如果達到或超過該上限，則停止步進電機(1)，或將步進電機調節至較低速度。
16.一種用於生成多組分合成物的系統，尤其是用於牙科目的的系統，帶有依照前述權利要求1-12中任一項的設備，該系統還包括混合器(6)。
17.依照前述任一權利要求的設備、系統和/或方法在生成、分配和/或混合多組分合成物產品方面的用途。
全文摘要
本發明涉及一種用於生成尤其是用於牙科目的的多組分合成物的設備，其包括至少兩個筒(3)，每個筒(3)適於容納多組分合成物的組分(4)，並具有適於從筒(3)擠出其組分(4)的柱塞(2)；和用於所述柱塞(2)的驅動速度是可調的驅動裝置，其中，驅動裝置包括步進電機(1)和與所述步進電機相關聯的檢測器，所述檢測器用於檢測a)步進電機的步進和b)步進電機上的載荷中的至少一個。在低的每分鐘轉數下，步進電機(1)提供比已知的DC電機高的轉矩，但它也提供高的每分鐘轉數，雖然轉矩較低，但是足夠用於柱塞(2)的快速前進和撤回。
文檔編號A61C5/06GK1925811SQ200580006515
公開日2007年3月7日 申請日期2005年3月1日 優先權日2004年3月1日
發明者英戈·華格納, 赫爾穆特·波塞 申請人:3M埃斯佩股份公司