DE102011050101A1 - Surgical motor control and/or regulation device for use in surgical drive system for controlling surgical drive unit, has stop unit stopping motor such that rotor holds rotational position relative to housing, which defines resting position - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer chirurgischen Antriebseinheit mit einem sensorlosen Elektromotor, welcher ein Motorgehäuse, einen Rotor und mindestens zwei Motorwicklungen umfasst, welche Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung ausgebildet ist zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit mittels eines Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit.The present invention relates to a surgical motor control and / or regulating device for controlling and / or regulating a surgical drive unit with a sensorless electric motor, which comprises a motor housing, a rotor and at least two motor windings, which motor control and / or regulating device is designed for Controlling and / or regulating the drive unit by means of a method for controlling and / or regulating the drive unit.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer chirurgischen Antriebseinheit mit einem sensorlosen Elektromotor, welcher ein Motorgehäuse, einen Rotor und mindestens zwei Motorwicklungen umfasst.Furthermore, the present invention comprises a method for controlling and / or regulating a surgical drive unit with a sensorless electric motor comprising a motor housing, a rotor and at least two motor windings.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein chirurgisches Antriebssystem umfassend mindestens eine Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung und mindestens eine mit dieser verbindbare und ansteuerbare chirurgische Antriebseinheit und/oder mindestens ein eine chirurgische Antriebseinheit umfassendes chirurgisches Instrument, wobei die mindestens eine Antriebseinheit einen sensorlosen Elektromotor mit einem Rotor und mindestens zwei Motorwicklungen umfasst, wobei die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung ausgebildet ist zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit mittels eines Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit.Furthermore, the present invention relates to a surgical drive system comprising at least one control and / or regulating device and at least one with this connectable and controllable surgical drive unit and / or at least one surgical drive unit comprehensive surgical instrument, wherein the at least one drive unit comprises a sensorless electric motor with a Rotor and at least two motor windings, wherein the control and / or regulating device is designed for controlling and / or regulating the drive unit by means of a method for controlling and / or regulating the drive unit.
Eine chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer chirurgischen Antriebseinheit ist beispielsweise aus der
Ohne Drehzahlsensor kann jedoch auch die Rotorposition des sensorlosen Elektromotors nicht direkt bestimmt werden. Vielmehr erfodert dies mindestens eine Umdrehung des Rotors. Da jedoch die Position, das heißt die Drehstellung des Rotors relativ zum Motorgehäuse nicht bekannt ist, kann es sein, dass zu Beginn der Motor nicht in der angeforderten Drehrichtung anläuft.Without a speed sensor, however, the rotor position of the sensorless electric motor can not be determined directly. Rather, this requires at least one revolution of the rotor. However, since the position, that is, the rotational position of the rotor relative to the motor housing is not known, it may be that at the beginning of the engine does not start in the requested direction of rotation.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung sowie ein Verfahren und ein chirurgisches Antriebssystem der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass der Elektromotor aus dem Stillstand stets sofort mit der gewünschten Drehrichtung anläuft.It is therefore an object of the present invention to improve a surgical motor control and / or regulating device and a method and a surgical drive system of the type described above so that the electric motor always starts immediately from standstill with the desired direction of rotation.
Diese Aufgabe wird bei einer chirurgischen Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Motoranhalteeinrichtung vorgesehen ist zum Anhalten des Elektromotors bis auf eine Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit derart, dass der Rotor eine Drehstellung relativ zum Motorgehäuse einnimmt, welche eine Ruhestellung definiert.This object is achieved in a surgical engine control and / or regulating device of the type described above according to the invention that a motor stopping device is provided for stopping the electric motor to a speed of zero revolutions per unit time such that the rotor assumes a rotational position relative to the motor housing which defines a rest position.
Die vorgeschlagene Motoranhalteinrichtung vorzusehen ermöglicht es, den Rotor des Elektromotors in eine definierte Drehstellung relativ zum Motorgehäuse zu bringen, nämlich in die Ruhestellung. Die Kenntnis dieser Position ermöglicht es dann insbesondere, den stillstehenden und unbestromten Elektromotor so zu bestromen, dass er sofort mit der gewünschten Drehrichtung in Rotation versetzt werden kann. Somit ist der Elektromotor schneller einsatzbereit und muss nicht noch einmal, falls er beim Loslaufen in die falsche Richtung dreht, abgebremst und anschließend mit entgegensetzter Drehrichtung wieder gestartet werden.To provide the proposed engine stop means makes it possible to bring the rotor of the electric motor in a defined rotational position relative to the motor housing, namely in the rest position. The knowledge of this position then makes it possible in particular to energize the stationary and de-energized electric motor so that it can be set in rotation immediately with the desired direction of rotation. Thus, the electric motor is ready for use faster and does not have to be decelerated once again, if it rotates in the wrong direction when starting, and then restarted in the opposite direction of rotation.
Das Anlaufen des Eletromotors kann insbesondere weiter verbessert werden, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung einen Drehrichtungsanforderungsspeicher umfasst zum Speichern der letzten Drehrichtungsanforderung vor dem Abbremsen des Elektromotors auf die Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit. Ist zusätzlich zur Ruhestellung des Rotors die letzte Drehrichtungsanforderung bekannt, kann das Anlaufen des Elektromotors noch zuverlässiger mit der gewünschten Drehrichtung erfolgen.The starting of the electric motor can in particular be further improved if the motor control and / or regulating device comprises a direction of rotation request memory for storing the last direction of rotation request before the braking of the electric motor to the speed of zero revolutions per unit time. If, in addition to the rest position of the rotor, the last direction of rotation request is known, the starting of the electric motor can be effected even more reliably with the desired direction of rotation.
Vorzugsweise umfasst die chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung einen Ruhestellungsspeicher zum Speichern der Ruhestellung des Rotors. Die Ruhestellung kann insbesondere immer dieselbe Drehstellung des Rotors relativ zum Motorgehäuse sein. Es kann sich dabei jedoch auch jedes Mal um eine andere Drehstellung des Rotors relativ zum Motorgehäuse handeln. Insbesondere durch das Vorsehen eines Ruhestellungsspeichers ist es möglich, einfach nur diejenige Position oder Drehstellung des Rotors zu speichern, die er unmittelbar nach dem Stillstand einnimmt. Preferably, the surgical motor control and / or regulating device comprises a home position memory for storing the rest position of the rotor. In particular, the rest position can always be the same rotational position of the rotor relative to the motor housing. However, it can also be a different rotational position of the rotor relative to the motor housing each time. In particular, by providing a rest position memory, it is possible to simply store only that position or rotational position of the rotor, which it occupies immediately after standstill.
Günstig kann es sein, wenn die Motoranhalteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Rotor immer in derselben Ruhestellung anhält. Eine dersartige Motoranhalteeinrichtung ermöglicht es, den Rotor stets in immer die gleiche Drehstellung zu bringen, die dann die Ruhestellung definiert. Nur eine einzige Ruhestellung vorzusehen hat den Vorteil, dass das Anlaufen des Elektromotors in einer bestimmten Drehrichtung auch immer gleich durchgeführt werden kann. It may be favorable if the motor stopping device is designed such that it always stops the rotor in the same rest position. Such a motor stopping device makes it possible to always bring the rotor always in the same rotational position, which then defines the rest position. Just one provide only rest position has the advantage that the start of the electric motor in a particular direction of rotation can always be performed the same.
Günstig ist es, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung einen Haltemodus umfasst, in welchem der Rotor aktiv in der Ruhestellung gehalten wird. Einen solchen Modus vorzusehen hat insbesondere den Vorteil, dass eine versehentliche Verdrehung des Rotors, beispielsweise bei einem Wechsel des mit dem churirgischen Antrieb koppelbaren chirurgsichen Bearbeitungswerkzeugs, vermieden werden kann. Die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung kann beispielsweise den Rotor durch entsprechende Bestromung in der Ruhestellung halten. Man kann auch sagen, der Rotor wird in der Ruhestellung geparkt, so dass die Ruhestellung quasi eine Parkposition des Rotors definiert. Beispielsweise kann eine mechanische Halte- oder Bremseinrichtung vorgesehen sein, die im Haltemodus mit dem Rotor in Eingriff steht oder gelangt, um diesen in der Ruhestellung zu halten.It is advantageous if the motor control and / or regulating device comprises a holding mode in which the rotor is actively held in the rest position. Providing such a mode has the particular advantage that an inadvertent rotation of the rotor, for example when changing the surgical machining tool that can be coupled to the surgical drive, can be avoided. The motor control and / or regulating device can, for example, hold the rotor by appropriate energization in the rest position. It can also be said that the rotor is parked in the rest position, so that the rest position virtually defines a parking position of the rotor. For example, a mechanical holding or braking device may be provided which engages in the holding mode with the rotor or passes to hold it in the rest position.
Besonders einfach kann der Rotor in der Ruhestellung gehalten werden, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung eine Haltemodusbestromungseinrichtung umfasst zum Bestromen des Elektromotors im Haltemodus, um den Rotor, ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten. Mit der Haltemodusbestromungseinrichtung kann also der Elektromotor insbesondere derart bestromt werden, dass ein erhöhtes Drehmoment erforderlich ist, um ihn aus der Ruhestellung heraus zu verdrehen, was beispielsweise unabsichtlich bei einem Werkzeugwechsel passieren kann.Particularly easy, the rotor can be kept in the rest position, when the motor control and / or regulating device comprises a Haltemodusbestromungseinrichtung for energizing the electric motor in the holding mode to keep the rotor, without twisting it, actively in the rest position. With the Haltemodusbestromungseinrichtung so the electric motor can be energized in particular such that an increased torque is required to turn it out of the rest position, which can happen, for example unintentionally in a tool change.
Vorteilhaft ist es, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung eine Haltezeitvorgabeeinrichtung umfasst zum Vorgeben einer Haltezeit tHalt, während der der Elektromotor ständig bestromt wird, um den Rotor, ohne ihn zu verdrehen, in der Ruhestellung zu halten. Die Haltezeitvorgabeeinrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass der Elektromotor nur für die Haltezeit tHalt bestromt werden muss, um ihn in der Ruhestellung zu halten. Auf diese Weise kann ein Energiebedarf zum Halten des Rotors in der Ruhestellung, also zum Parken desselben, minimiert werden, ebenso wie eine Motorerwärmung in Folge der Bestromung. Die Haltezeitvorgabeeinrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass eine Bedienperson die Haltezeit einstellen kann oder dass die Haltezeit beispielsweise werkseitig fest vorgegeben wird.It is advantageous if the motor control and / or regulating device comprises a holding time setting device for specifying a holding time t Halt , during which the electric motor is energized constantly to keep the rotor in the rest position without twisting it. The holding time setting device has the particular advantage that the electric motor must be energized only for the hold time t stop to keep it in the rest position. In this way, an energy requirement for holding the rotor in the rest position, ie for parking the same, can be minimized, as well as engine heating as a result of the energization. The holding time setting device can in particular be designed such that an operator can set the holding time or that the holding time is preset, for example, at the factory.
Günstig ist es, wenn Haltezeitvorgabeeinrichtung eine Haltezeit tHalt von maximal 20 Minuten vorgebbar ist. Typischerweise sind Pausen beim Betrieb eines chirurgischen Antriebs, beispielsweise während eines chirurgischen Eingriffs, kürzer als 20 Minuten, so dass der Elektromotor im Stillstand nicht übermäßig lange bestromt werden muss. It is favorable if the holding time setting device can be preset to a hold time t hold of a maximum of 20 minutes. Typically, pauses in the operation of a surgical drive, such as during a surgical procedure, are less than 20 minutes, so that the electric motor does not need to be energized for too long at standstill.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Motorstrombegrenzungseinrichtung zum Begrenzen eines Motorstroms vorgesehen sein, um den Rotor, ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten, auf maximal 20 % des Nennwertes des Elektromotors. Vorzugsweise begrenzt die Motorstrombegrenzungseinrichtung einen Motorstrom auf maximal 10 % des Nennwerts des Elektromotors. Durch eine solche Motorstrombegrenzungseinrichtung kann die Motorerwärmung möglichst klein gehalten werden, so dass sie praktisch nicht bemerkbar ist. Da eine Erwärmung proportional zum Quadrat des fließenden Stroms ist, kann beispielsweise bei einer Reduzierung des fließenden Stroms auf 10 % eine Erwärmung auf nur 1 % begrenzt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, a motor current limiting means for limiting a motor current may be provided to keep the rotor, without twisting it, actively in the rest position, to a maximum of 20% of the nominal value of the electric motor. Preferably, the motor current limiting device limits a motor current to a maximum of 10% of the nominal value of the electric motor. By such a motor current limiting device, the engine heat can be kept as small as possible, so that it is practically not noticeable. Since heating is proportional to the square of the flowing current, for example, with a reduction of the flowing current to 10%, heating can be limited to only 1%.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung einen Bereitschaftsmodus umfasst, in welchem der Elektromotor bei einer Drehzahlanforderung von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit nach einer Ruhezeit tRuhe so lange definiert bestromt wird, um den Rotor nach mindestens einer vollen Umdrehung wieder in die Ruhestellung zu überführen. Beispielsweise kann so der Rotor des Elektromotors zyklisch immer wieder in die Ruhestellung gebracht werden. Gegenüber einer dauerhaften Bestromung im Haltemodus wird so der Motor weniger stark erwärmt. Dennoch befindet er sich, auch nach einem Werkzeugwechsel, in einer definierten Position, um das Anlaufen des Motors aus dem Stillstand heraus sicher und definiert zu ermöglichen.Furthermore, it may be advantageous if the engine control and / or regulating device comprises a standby mode in which the electric motor is energized at a speed request of zero revolutions per unit time after a rest time t rest defined as long as the rotor after at least one full revolution to return to the rest position. For example, so the rotor of the electric motor cyclically repeatedly be brought into the rest position. Compared to a permanent current in the hold mode, the engine is less heated. Nevertheless, even after a tool change, it is in a defined position to enable the motor to start up safely and in a defined manner from standstill.
Günstig ist es, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass im Bereitschaftsmodus der Rotor immer wieder neu in die Ruhestellung überführt wird. So ist es insbesondere möglich, den Rotor zyklisch, das heißt regelmäßig oder auch unregelmäßig, wieder in die Ruhestellung beziehungsweise seine Parkposition zu bringen. Mit anderen Worten kann dies so lange erfolgen, solange sich die Motorsteuerungs- und/ oder -regelungsvorrichtung im Bereitschaftsmodus befindet.It is advantageous if the motor control and / or regulating device is designed in such a way that in the standby mode the rotor is always transferred again to the rest position. It is thus possible, in particular, to return the rotor cyclically, that is to say regularly or irregularly, to the rest position or its parking position. In other words, this can be done as long as the engine control and / or regulating device is in the standby mode.
Vorzugsweise umfasst die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung eine Drehzahlbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen einer Maximaldrehzahl des Rotors im Bereitschaftsmodus. Insbesondere kann die maximale Drehzahl des Rotors im Bereitschaftsmodus auf maximal 5 Umdrehungen pro Minute begrenzt werden. So kann sichergestellt werden, dass der Rotor nur sehr langsam dreht oder rotiert, wenn er im Bereitschaftsmodus trotz einer Drehzahlanforderung von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit erneut in die Ruhestellung oder in diese zurück überführt wird. So kann insbesondere vermieden werden, dass sich jemand an einem mit dem Antrieb gekoppelten Werkzeug verletzen kann, während der Rotor in die Ruhestellung bewegt wird.Preferably, the engine control and / or regulating device comprises a rotational speed limiting device for limiting a maximum rotational speed of the rotor in the standby mode. In particular, the maximum speed of the rotor in the standby mode can be limited to a maximum of 5 revolutions per minute. Thus, it can be ensured that the rotor rotates or rotates only very slowly, when in standby mode, despite a speed request of zero revolutions per unit time again in the rest position or in this is transferred back. Thus, in particular, it can be avoided that someone can injure himself on a tool coupled to the drive while the rotor is being moved into the rest position.
Günstig ist es, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung eine Bereitschaftszeitvorgabeeinrichtung zum Vorgeben einer Bereitschaftszeit tBereitschaft des Bereitschaftsmodus umfasst. So kann beispielsweise, wie oben im Zusammenhang mit dem Haltemodus erläutert, auch die Bereitschaftszeit tBereitschaft vorgegeben werden, in welcher sich die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung im Bereitschaftsmodus befindet. It is favorable if the engine control and / or regulation device comprises a standby timer for prescribing a standby time t standby mode. For example, as explained above in connection with the hold mode, the standby time t standby in which the engine control and / or regulation device is in the standby mode can also be specified.
Vorzugsweise ist mit der Bereitschaftszeitvorgabeeinrichtung eine Bereitschaftszeit tBereitschaft von maximal 20 Minuten vorgebbar ist. Mit einer solchen Bereitschaftszeitvorgabe ist es möglich, einen chirurgischen Antrieb, soweit er bei einem chirurgischen Eingriff benötigt wird, in Bereitschaft zu halten derart, dass mit großer Wahrscheinlichkeit im Zeitpunkt einer Drehzahlanforderung an den Elektromotor die Drehstellung des Rotors, also dessen Ruhestellung oder Parkposition, bekannt ist.Preferably, with the standby time setting device, a standby time t standby of a maximum of 20 minutes can be predetermined. With such a readiness time specification, it is possible to keep a surgical drive, as far as it is required during a surgical procedure, in readiness such that the rotational position of the rotor, ie its rest position or parking position, is very likely known at the time of a speed request to the electric motor is.
Günstig ist es, wenn die Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung eine Umschalteinrichtung zum mindestens einmaligen Umschalten nach Ablauf der Bereitschaftszeit tBereitschaft vom Bereitschaftsmodus in den Haltemodus umfasst. Dies ermöglicht es, beispielsweise automatisch vom Bereitschaftsmodus in den Haltemodus zu wechseln.It is advantageous if the engine control and / or regulating device comprises a switching device for switching at least once after expiry of the standby time t readiness from the standby mode to the hold mode. This makes it possible, for example, to automatically switch from the standby mode to the hold mode.
Vorteilhaft ist es, wenn die Umschalteinrichtung ausgebildet ist zum mindestens einmaligen Umschalten nach Ablauf der Haltezeit tHalt vom Haltemodus in den Bereitschaftsmodus. So kann beispielsweise automatisch vom Haltemodus nach Ablauf der Haltezeit in den Bereitschaftsmodus umgeschaltet werden. Beispielsweise kann die Haltezeit 5 Minuten betragen und die Bereitschaftszeit 15 Minuten. Dies bedeutet, dass der Elektromotor im Stillstand zunächst 5 Minuten aktiv durch entsprechende Bestromung in der Parkposition gehalten und danach beispielsweise zyklisch der Rotor im Bereitschaftsmodus immer wieder in die Parkposition zurückgeführt werden kann.It is advantageous if the switching device is designed to switch over at least once after the holding time t has stopped from the holding mode into the standby mode. For example, it is possible to automatically switch from the hold mode to the standby mode after the hold time has elapsed. For example, the hold time may be 5 minutes and the standby time 15 minutes. This means that the electric motor is kept active for 5 minutes at standstill by appropriate energization in the park position and then cyclically, for example, the rotor in standby mode can always be returned to the parking position.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beim Abbremsen des Elektromotors bis auf eine Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit der Elektromotor derart angehalten wird, dass der Rotor eine Drehstellung relativ zum Motorgehäuse einnimmt, welche eine Ruhestellung definiert.The object stated in the introduction is further achieved according to the invention in a method of the type described above, that the electric motor is stopped during braking of the electric motor to a speed of zero revolutions per unit time such that the rotor assumes a rotational position relative to the motor housing, which a rest position Are defined.
Dieses Verfahren ermöglicht es insbesondere, den Elektromotor in eine definierte Ruhestellung zu bringen. Der Rotor nimmt dann quasi eine Parkposition ein. Aus dieser heraus kann er dann einfach und sicher wieder in Drehung versetzt werden, und zwar sofort in der gewünschten Richtung.This method makes it possible in particular to bring the electric motor in a defined rest position. The rotor then occupies a parking position, as it were. From this he can then easily and safely be set in rotation again, and immediately in the desired direction.
Damit der Motor auf einfache Weise sicher mit der gewünschten Drehrichtung anlaufen kann, ist es vorteilhaft, wenn die letzte Drehrichtungsanforderung vor dem Abbremsen des Elektromotors auf die Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit gespeichert wird. Auf diese Weise ist die Stellung des Rotors bekannt, so dass dieser sofort in der gewünschten Weise bestromt werden kann, um in der richtigen Drehrichtung anzulaufen.So that the motor can easily start safely with the desired direction of rotation, it is advantageous if the last direction of rotation request is stored before the deceleration of the electric motor to the speed of zero revolutions per unit of time. In this way, the position of the rotor is known, so that it can be energized immediately in the desired manner to start up in the correct direction of rotation.
Vorzugsweise wird die Ruhestellung des Rotors gespeichert. Wenn diese bekannt ist, kann der Elektromotor einfach und sicher bestromt werden, um ihn in der gewünschten Weise in Drehung zu versetzen.Preferably, the rest position of the rotor is stored. If this is known, the electric motor can be easily and safely energized to make it in the desired manner in rotation.
Um eine Steuerung des Elektromotors möglichst einfach zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn der Rotor in der Ruhestellung immer dieselbe Drehstellung relativ zum Motorgehäuse einnimmt. Dies bedeutet auch, dass er insbesondere automatisch immer dieselbe Drehstellung relativ zum Stator des Elektromotors einnimmt.In order to make a control of the electric motor as simple as possible, it is advantageous if the rotor always occupies the same rotational position relative to the motor housing in the rest position. This also means that it automatically assumes always the same rotational position relative to the stator of the electric motor.
Um zu vermeiden, dass der Rotor nach Unterbrechung einer Bestromung in eine undefinierte Position gelangen kann, beispielsweise bei einem Instrumenten- oder Werkzeugwechsel, ist es günstig, wenn in einem Haltemodus des Elektromotors der Rotor aktiv in der Ruhestellung gehalten wird. Beispielsweise kann dies durch Bremsen der Rotorwelle erreicht werden, und zwar insbesondere mechanisch und/oder elektrisch.In order to avoid that the rotor can get into an undefined position after interruption of energization, for example in a instrument or tool change, it is advantageous if the rotor is actively held in the rest position in a holding mode of the electric motor. For example, this can be achieved by braking the rotor shaft, in particular mechanically and / or electrically.
Vorzugsweise wird der Elektromotor im Haltemodus bestromt, um den Rotor, ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten. Beispielsweise kann dies durch Bestromen einer einzigen Wicklung des Elektromotors erreicht werden, so dass sich der Rotor in einer Stellung relativ zum Gehäuse beziehungsweise zum Stator ausrichten und so eine definierte Ruhestellung oder Parkposition einnehmen kann.Preferably, the electric motor is energized in the hold mode to keep the rotor, without twisting it, actively in the rest position. For example, this can be achieved by energizing a single winding of the electric motor, so that align the rotor in a position relative to the housing or to the stator and so can take a defined rest position or parking position.
Vorteilhaft ist es, wenn der Elektromotor während einer Haltezeit tHalt ständig bestromt wird, um den Rotor, ohne ihn zu verdrehen, in der Ruhestellung zu halten. So kann sichergestellt werden, dass der Rotor während der Haltezeit in der Ruhestellung verbleibt und bei einer nächsten Drehzahlanforderung dessen Position bekannt ist.It is advantageous if the electric motor is energized during a holding time t stop constantly to keep the rotor, without twisting it, in the rest position. So it can be ensured that the rotor remains in the rest position during the holding time and its position is known at a next speed request.
Vorzugsweise beträgt die Haltezeit tHalt maximal 20 Minuten beträgt. Auf diese Weise kann eine übermäßige Erwärmung des Motors vermieden und ein Energiebedarf minimiert werden.Preferably, the hold time t hold is a maximum of 20 minutes. This way a can Excessive heating of the engine is avoided and an energy requirement is minimized.
Zur weiteren Minimierung eines Energiebedarfs im Haltemodus, ist es vorteilhaft, wenn ein Motorstrom, um den Rotor, ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten, nicht mehr als 20 % des Nennwertes des Elektromotors beträgt. Vorzugsweise beträgt er nicht mehr als 10 %. Damit lässt sich eine Erwärmung des Motors minimieren und trotzdem sicherstellen, dass ein für eine Verdrehung des Rotors aus der Ruhestellung heraus erforderliches Drehmoment ausreichend groß ist, um eine versehentliche Rotationsbewegung, beispielsweise bei einem Werkzeugwechsel, zu verhindern.To further minimize energy demand in the hold mode, it is advantageous if a motor current to actively hold the rotor in the rest position without twisting it is not more than 20% of the rated value of the electric motor. It is preferably not more than 10%. This makes it possible to minimize heating of the motor and nevertheless to ensure that a torque required for a rotation of the rotor out of the rest position is sufficiently large to prevent an inadvertent rotational movement, for example during a tool change.
Günstig ist es, wenn in einem Bereitschaftsmodus des Elektromotors bei einer Drehzahlanforderung von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit nach einer Ruhezeit tRuhe der Elektromotor so lange definiert bestromt wird, um den Rotor nach mindestens einer vollen Umdrehung wieder in die Ruhestellung zu überführen. Mit anderen Worten wird so der Rotor des Elektromotors automatisch, nämlich ohne Drehzahlanforderung, in die Ruhestellung bewegt.It is advantageous if in a standby mode of the electric motor at a speed request of zero revolutions per unit time after a rest t rest of the electric motor is energized defined so long to convict the rotor after at least one full turn back to the rest position. In other words, the rotor of the electric motor is moved automatically, namely without a speed request, into the rest position.
Vorzugsweise wird im Bereitschaftsmodus der Rotor immer wieder neu in die Ruhestellung überführt. Dies bedeutet, dass nach einer gewissen Zeit der Motor wieder bestromt wird, um den Rotor wieder in die definierte Ruhestellung zu bringen. Es kann sich dabei um die gespeicherte Ruhestellung oder aber auch um eine neue Ruhestellung handeln. Die wiederholte Überführung des Rotors in die Ruhestellung kann zyklisch, in regelmäßigen Abständen oder auch unregelmäßig erfolgen.Preferably, in the standby mode, the rotor is always transferred again to the rest position. This means that after a certain time the motor is energized again to bring the rotor back into the defined rest position. It may be the stored rest position or even a new rest position. The repeated transfer of the rotor to the rest position can be cyclic, at regular intervals or even irregular.
Um die Gefahr von Verletzungen von Personen und Gegenständen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn eine Maximaldrehzahl im Bereitschaftsmodus nicht mehr als 5 Umdrehungen des Rotors pro Minute beträgt. Eine derart niedrige Drehzahl ist für eine Bedienperson praktisch nur schwer wahrnehmbar und ermöglicht es, den Rotor nahezu unbemerkt in die Ruhestellung zu bringen.In order to avoid the risk of injury to persons and objects, it is advantageous if a maximum speed in standby mode is not more than 5 revolutions of the rotor per minute. Such a low speed is virtually imperceptible to an operator and makes it possible to bring the rotor almost unnoticed in the rest position.
Günstigerweise nimmt der Elektromotor für eine Bereitschaftszeit tBereitschaft den Bereitschaftsmodus ein. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der Elektromotor übermäßig lange, also deutlich länger als erforderlich, im Bereitschaftsmodus gehalten wird. Conveniently, the electric motor assumes the standby mode for a standby time t standby . In this way, it can be avoided that the electric motor is kept in the standby mode for an excessively long time, that is, significantly longer than required.
Vorzugsweise beträgt die Bereitschaftszeit tBereitschaft maximal 20 Minuten. Nach Ablauf der Bereitschaftszeit kann dann der Elektromotor ohne Drehzahlanforderung einfach stillstehen.Preferably, the standby time t standby is a maximum of 20 minutes. After expiration of the standby time then the electric motor without speed request can simply stand still.
Vorzugsweise wechselt der Elektromotor nach Ablauf der Bereitschaftszeit tBereitschaft vom Bereitschaftsmodus mindestens einmal in den Haltmodus. Diese Variante ermöglicht es, die Vorteile des Bereitschaftsmodus und des Haltemodus miteinander zu kombinieren.Preferably, the electric motor changes after the standby time t standby from standby mode at least once in the hold mode. This variant makes it possible to combine the advantages of the standby mode and the hold mode.
Günstig kann es auch sein, wenn der Elektromotor nach Ablauf der Haltezeit tHalt vom Haltemodus mindestens einmal in den Bereitschaftsmodus wechselt. Diese Variante ist günstig, da der Elektromotor so zunächst für die Haltezeit tHalt ganz definiert aktiv in der Ruhestellung gehalten werden kann. Erst nach Ablauf der Haltezeit tHalt kann er dann in den Bereitschaftsmodus versetzt werden, in welchem bei einem minimalen Energiebedarf und somit auch einer minimalen Erwärmung des Elektromotors noch immer mit sehr großer Wahrscheinlichkeit der Rotor eine definierte Parkposition oder Ruhestellung einnimmt, wenn dann wieder eine Drehzahlanforderung eingeht.It may also be favorable if the electric motor changes into standby mode at least once after the hold time t stop has elapsed from the hold mode. This variant is favorable, since the electric motor can be kept actively defined in the rest position for the holding time t stop . Only after the holding time t stop he can then be placed in the standby mode, in which at a minimum energy requirement and thus a minimum heating of the electric motor still very likely the rotor occupies a defined parking position or rest position, if then again a speed request received.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem chirurgischen Antriebssystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Motoranhalteeinrichtung, welche das Anhalten des Elektromotors bis auf eine Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit derart steuert, dass der Rotor eine Drehstellung relativ zum Motorgehäuse einnimmt, welche eine Ruhestellung definiert.The object initially posed is further achieved according to the invention in a surgical drive system of the type described above, that a motor stopping device which controls the stopping of the electric motor to a speed of zero revolutions per unit time such that the rotor assumes a rotational position relative to the motor housing, which defines a rest position.
Eine solche Motoranhalteeinrichtung ermöglicht es, den Rotor des Elektromotors in eine definierte Stellung, nämlich die Ruhestellung, zu bringen, um so ein Anlaufen des Elektromotors aus der Ruhestellung auf einfache und sichere Weise zu ermöglichen. Insbesondere kann so ein Anlaufen des Elektromotors entgegen der gewünschten Drehrichtung vermieden werden.Such a motor stopping device makes it possible to bring the rotor of the electric motor in a defined position, namely the rest position, so as to allow a start of the electric motor from the rest position in a simple and secure manner. In particular, such a start of the electric motor against the desired direction of rotation can be avoided.
Vorteilhafterweise ist die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung in Form einer der oben beschriebenen Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtungen ausgebildet ist. Das chirurgische Antriebssystem weist dann ebenfalls die oben im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen von Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtungen beschriebenen Vorteile auf.Advantageously, the control and / or regulating device is designed in the form of one of the motor control and / or regulating devices described above. The surgical drive system will then also have the advantages described above in connection with preferred embodiments of engine control and / or regulation devices.
Des Weiteren ist es günstig, wenn die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung ausgebildet ist zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit mittels eines Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit wie es oben beschrieben ist. Das Antriebssystem weist dann ebenfalls die oben im Zusammenhang mit bevorzugten Varianten des Verfahrens beschriebenen Vorteile auf.Furthermore, it is favorable if the control and / or regulating device is designed to control and / or regulate the drive unit by means of a method for controlling and / or regulating the drive unit as described above. The drive system then also has the advantages described above in connection with preferred variants of the method.
Die vorstehende Beschreibung umfasst somit insbesondere die in den nachfolgenden durchnummerierten Sätzen definierten Ausführungsformen einer chirurgischen Motorsteuerungs- und/oder regelungsvorrichtung, eines chirurgischen Antriebssystems sowie eines Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln einer chirurgischen Antriebseinheit:
- 1. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung (
12 ) zum Steuern und/oder Regeln einer chirurgischen Antriebseinheit (14 ) mit einem sensorlosen Elektromotor (68 ), welcher ein Motorgehäuse (144 ), einen Rotor (142 ) und mindestens zwei Motorwicklungen (72a ,72b ,72c ) umfasst, welche Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung (12 ) ausgebildet ist zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit (14 ) mittels eines Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit (14 ), gekennzeichnet durch eine Motoranhalteeinrichtung (140 ) zum Anhalten des Elektromotors (68 ) bis auf eine Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit derart, dass der Rotor (142 ) eine Drehstellung relativ zum Motorgehäuse (144 ) einnimmt, welche eine Ruhestellung definiert. - 2. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach
Satz 1, gekennzeichnet durch einen Drehrichtungsanforderungsspreicher (154 ) zum Speichern der letzten Drehrichtungsanforderung vor dem Abbremsen des Elektromotors (68 ) auf die Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit. - 3. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach
Satz 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Ruhestellungsspeicher (156 ) zum Speichern der Ruhestellung des Rotors (142 ). - 4. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoranhalteeinrichtung (
140 ) derart ausgebildet ist, dass sie den Rotor (142 ) immer in derselben Ruhestellung anhält. - 5. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, gekennzeichnet durch einen Haltemodus, in welchem der Rotor (
142 ) aktiv in der Ruhestellung gehalten wird. - 6. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach Satz 5, gekennzeichnet durch eine Haltemodusbestromungseinrichtung (
160 ) zum Bestromen des Elektromotors (68 ) im Haltemodus, um den Rotor (142 ), ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten. - 7. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach Satz 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Haltezeitvorgabeeinrichtung (
162 ) zum Vorgeben einer Haltezeit tHalt, während der der Elektromotor (68 ) ständig bestromt wird, um den Rotor (142 ), ohne ihn zu verdrehen, in der Ruhestellung zu halten. - 8. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach Satz 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Haltezeitvorgabeeinrichtung (
162 ) eine Haltezeit tHalt von maximal 20 Minuten vorgebbar ist. - 9. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach einem der Sätze 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Motorstrombegrenzungseinrichtung (
166 ) zum Begrenzen eines Motorstroms, um den Rotor (142 ), ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten, auf maximal 20 % des Nennwertes des Elektromotors (68 ). - 10. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, gekennzeichnet durch einen Bereitschaftsmodus, in welchem der Elektromotor (
68 ) bei einer Drehzahlanforderung von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit nach einer Ruhezeit tRuhe so lange definiert bestromt wird, um den Rotor (142 ) nach mindestens einer vollen Umdrehung wieder in die Ruhestellung zu überführen. - 11. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach
Satz 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass im Bereitschaftsmodus der Rotor (142 ) immer wieder neu in die Ruhestellung überführt wird. - 12. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach
Satz 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Drehzahlbegrenzungseinrichtung (168 ) zum Begrenzen einer Maximaldrehzahl des Rotors (142 ) im Bereitschaftsmodus auf maximal 5 Umdrehungen pro Minute. - 13. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach einem der Sätze 10
bis 12, gekennzeichnet durch eine Bereitschaftszeitvorgabeeinrichtung (170 ) zum Vorgeben einer Bereitschaftszeit tBereitschaft des Bereitschaftsmodus. - 14. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach Satz 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Bereitschaftszeitvorgabeeinrichtung (
170 ) eine Bereitschaftszeit tBereitschaft von maximal 20 Minuten vorgebbar ist. - 15. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach einem der Sätze 10
bis 14, gekennzeichnet durch eine Umschalteinrichtung (174 ) zum mindestens einmaligen Umschalten nach Ablauf der Bereitschaftszeit tBereitschaft vom Bereitschaftsmodus in den Haltemodus. - 16. Chirurgische Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung nach Satz 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (
174 ) ausgebildet ist zum mindestens einmaligen Umschalten nach Ablauf der Haltezeit tHalt vom Haltemodus in den Bereitschaftsmodus. - 17. Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer chirurgischen Antriebseinheit (
14 ) mit einem sensorlosen Elektromotor (68 ), welcher ein Motorgehäuse (144 ), einen Rotor (142 ) und mindestens zwei Motorwicklungen (72a ,72b ,72c ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abbremsen des Elektromotors (68 ) bis auf eine Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit der Elektromotor (68 ) derart angehalten wird, dass der Rotor (142 ) eine Drehstellung relativ zum Motorgehäuse (144 ) einnimmt, welche eine Ruhestellung definiert. - 18. Verfahren nach Satz 17, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Drehrichtungsanforderung vor dem Abbremsen des Elektromotors (
68 ) auf die Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit gespeichert wird. - 19. Verfahren nach Satz 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhestellung des Rotors (
142 ) gespeichert wird. - 20. Verfahren nach einem der Sätze 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
142 ) in der Ruhestellung immer dieselbe Drehstellung relativ zum Motorgehäuse (144 ) einnimmt. - 21. Verfahren nach einem der Sätze 17
bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Haltemodus des Elektromotors (68 ) der Rotor (142 ) aktiv in der Ruhestellung gehalten wird. - 22. Verfahren nach
Satz 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (68 ) im Haltemodus bestromt wird, um den Rotor (142 ), ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten. - 23. Verfahren nach
Satz 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (68 ) während einer Haltezeit tHalt ständig bestromt wird, um den Rotor (142 ), ohne ihn zu verdrehen, in der Ruhestellung zu halten. - 24. Verfahren nach
Satz 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezeit tHalt maximal 20 Minuten beträgt. - 25. Verfahren nach einem der Sätze 21
bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motorstrom, um den Rotor (142 ), ohne ihn zu verdrehen, aktiv in der Ruhestellung zu halten,nicht mehr als 20 % des Nennwertes des Elektromotors (68 ) beträgt. - 26. Verfahren nach einem der Sätze 17
bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereitschaftsmodus des Elektromotors (68 ) bei einer Drehzahlanforderung von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit nach einer Ruhezeit tRuhe der Elektromotor (68 ) so lange definiert bestromt wird, um den Rotor (142 ) nach mindestens einer vollen Umdrehung wieder in die Ruhestellung zu überführen. - 27. Verfahren nach
Satz 26, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereitschaftsmodus der Rotor (142 ) immer wieder neu in die Ruhestellung überführt wird. - 28. Verfahren nach
Satz 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maximaldrehzahl im Bereitschaftsmodus nicht mehr als 5 Umdrehungen des Rotors (142 ) pro Minute beträgt. - 29. Verfahren nach einem der Sätze 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
68 ) für eine Bereitschaftszeit tBereitschaft den Bereitschaftsmodus einnimmt. - 30. Verfahren nach Satz 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitschaftszeit tBereitschaft maximal 20 Minuten beträgt.
- 31. Verfahren nach Satz 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
68 ) nach Ablauf der Bereitschaftszeit tBereitschaft vom Bereitschaftsmodus mindestens einmal in den Haltmodus wechselt. - 32. Verfahren nach einem der Sätze 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
68 ) nach Ablauf der Haltezeit tHalt vom Haltemodus mindestens einmal in den Bereitschaftsmodus wechselt. - 33. Chirurgisches Antriebssystem umfassend mindestens eine Steuer- und/ oder Regelungsvorrichtung (
12 ) und mindestens eine mit dieser verbindbare und ansteuerbare chirurgische Antriebseinheit (14 ) und/oder mindestens ein eine chirurgische Antriebseinheit (14 ) umfassendes chirurgisches Instrument (176 ), wobei die mindestens eine Antriebseinheit (14 ) einen sensorlosen Elektromotor (68 ) mit einem Rotor (142 ) und mindestens zwei Motorwicklungen (72a ,72b ,72c ) umfasst, wobei die Steuerund/oder Regelungsvorrichtung (12 ) ausgebildet ist zum Steuern und/ oder Regeln der Antriebseinheit (14 ) mittels eines Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit (14 ), gekennzeichnet durch eine Motoranhalteeinrichtung (140 ), welche das Anhalten des Elektromotors (68 ) bis auf eine Drehzahl von Null Umdrehungen pro Zeiteinheit derart steuert, dass der Rotor (142 ) eine Drehstellung relativ zum Motorgehäuse (144 ) einnimmt, welche eine Ruhestellung definiert. - 34. Chirurgisches Antriebssystem nach Satz 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung (
12 ) in Form einer Motorsteuerungs- und/oder -regelungsvorrichtung (12 ) nach einem derSätze 1 bis 16 ausgebildet ist. - 35. Chirurgisches Antriebssystem nach Satz 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung (
12 ) ausgebildet ist zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit (14 ) mittels eines Verfahrens zum Steuern und/oder Regeln der Antriebseinheit (14 ) nach einem der Sätze 17 bis 32.
- 1. Surgical motor control and / or regulating device (
12 ) for controlling and / or regulating a surgical drive unit (14 ) with a sensorless electric motor (68 ), which a motor housing (144 ), a rotor (142 ) and at least two motor windings (72a .72b .72c ), which engine control and / or regulation device (12 ) is designed for controlling and / or regulating the drive unit (14 ) by means of a method for controlling and / or regulating the drive unit (14 ), characterized by a motor stopping device (140 ) for stopping the electric motor (68 ) to a speed of zero revolutions per unit time such that the rotor (142 ) a rotational position relative to the motor housing (144 ), which defines a rest position. - 2. Surgical motor control and / or regulating device according to
sentence 1, characterized by a direction of rotation request (154 ) for storing the last direction of rotation request before the braking of the electric motor (68 ) to the speed of zero revolutions per unit time. - 3. A surgical motor control and / or regulating device according to
sentence 1 or 2, characterized by a rest position memory (156 ) for storing the rest position of the rotor (142 ). - 4. A surgical motor control and / or regulating device according to one of the preceding sentences, characterized in that the motor stopping device (
140 ) is designed such that it rotates the rotor (142 ) always stops in the same position of rest. - 5. Surgical motor control and / or regulating device according to one of the preceding sentences, characterized by a holding mode in which the rotor (
142 ) is actively kept at rest. - Surgical motor control and / or regulating device according to sentence 5, characterized by a holding mode energizing device (
160 ) for energizing the electric motor (68 ) in the hold mode to the rotor (142 ), without twisting it, actively keep at rest. - 7. A surgical motor control and / or regulating device according to sentence 5 or 6, characterized by a holding time setting device (
162 ) for specifying a holding time t stop during which the electric motor (68 ) is constantly energized to the rotor (142 ), without twisting it, to keep at rest. - Surgical motor control and / or regulating device according to sentence 7, characterized in that the holding time setting device (
162 ) a holding time t stop of a maximum of 20 minutes can be specified. - 9. A surgical motor control and / or regulating device according to any one of sentences 5 to 8, characterized by a motor current limiting device (
166 ) for limiting a motor current to the rotor (142 ), without twisting it, to keep actively at rest, to a maximum of 20% of the rated value of the electric motor (68 ). - 10. A surgical motor control and / or regulating device according to one of the preceding sentences, characterized by a standby mode in which the electric motor (
68 ) is energized at a speed request of zero revolutions per unit of time after a rest period t rest defined as long as the rotor (142 ) after at least one full turn to return to the rest position. - 11. A surgical motor control and / or regulating device according to
sentence 10, characterized in that it is designed such that in the standby mode, the rotor (142 ) is transferred again and again to the resting position. - 12. A surgical motor control and / or regulating device according to
sentence 10 or 11, characterized by a speed limiting device (168 ) for limiting a maximum rotational speed of the rotor (142 ) in standby mode to a maximum of 5 revolutions per minute. - 13. A surgical motor control and / or regulating device according to any one of
sentences 10 to 12, characterized by a standby time setting device (170 for setting a standby time t standby mode standby mode. - 14. A surgical motor control and / or regulating device according to sentence 13, characterized in that with the standby time setting device (
170 ) a standby time t readiness of a maximum of 20 minutes can be specified. - 15. A surgical motor control and / or regulating device according to one of the
sentences 10 to 14, characterized by a switching device (174 ) to switch at least once after the standby time t standby from standby mode to the hold mode. - 16. A surgical motor control and / or regulating device according to sentence 15, characterized in that the switching device (
174 ) is formed for at least one switching after the holding time t stop from the hold mode in the standby mode. - 17. Method for controlling and / or regulating a surgical drive unit (
14 ) with a sensorless electric motor (68 ), which a motor housing (144 ), a rotor (142 ) and at least two motor windings (72a .72b .72c ), characterized in that during braking of the electric motor (68 ) up to a speed of zero revolutions per unit time Electric motor (68 ) is stopped such that the rotor (142 ) a rotational position relative to the motor housing (144 ), which defines a rest position. - 18. Method according to sentence 17, characterized in that the last direction of rotation request before the braking of the electric motor (
68 ) is stored at the speed of zero revolutions per unit time. - 19. Method according to
sentence 17 or 18, characterized in that the rest position of the rotor (142 ) is stored. - 20. Method according to one of the sentences 17 to 19, characterized in that the rotor (
142 ) in the rest position always the same rotational position relative to the motor housing (144 ) occupies. - 21. Method according to one of the sentences 17 to 20, characterized in that in a holding mode of the electric motor (
68 ) the rotor (142 ) is actively kept at rest. - 22. Method according to
sentence 21, characterized in that the electric motor (68 ) is energized in the hold mode to the rotor (142 ), without twisting it, actively keep at rest. - 23. Method according to
21 or 22, characterized in that the electric motor (sentence 68 ) during a holding time t stop is constantly energized to the rotor (142 ), without twisting it, to keep at rest. - 24. The method according to
sentence 23, characterized in that the holding time t stop is a maximum of 20 minutes. - 25. The method according to any one of
sentences 21 to 24, characterized in that a motor current to the rotor (142 ), without twisting it, to keep actively at rest, not more than 20% of the nominal value of the electric motor (68 ) is. - 26. Method according to one of the sentences 17 to 25, characterized in that in a standby mode of the electric motor (
68 ) at a speed request of zero revolutions per unit of time after a rest period t rest of the electric motor (68 ) as long as it is energized to the rotor (142 ) after at least one full turn to return to the rest position. - 27. Method according to
sentence 26, characterized in that in standby mode the rotor (142 ) is transferred again and again to the resting position. - 28. The method according to
sentence 26 or 27, characterized in that a maximum speed in the standby mode not more than 5 revolutions of the rotor (142 ) per minute. - 29. Method according to one of the
sentences 26 to 29, characterized in that the electric motor (68 ) for a standby time t standby mode is in standby mode. - 30. The method according to sentence 29, characterized in that the standby time t readiness is a maximum of 20 minutes.
- 31. Method according to sentence 29 or 30, characterized in that the electric motor (
68 ) after the standby time has elapsed t standby mode changes from standby mode to hold mode at least once. - 32. Method according to one of the
sentences 26 to 31, characterized in that the electric motor (68 ) after the holding time has elapsed t Stop from holding mode at least once in standby mode. - 33. A surgical drive system comprising at least one control and / or regulating device (
12 ) and at least one with this connectable and controllable surgical drive unit (14 ) and / or at least one surgical drive unit (14 ) comprehensive surgical instrument (176 ), wherein the at least one drive unit (14 ) a sensorless electric motor (68 ) with a rotor (142 ) and at least two motor windings (72a .72b .72c ), wherein the control and / or regulating device (12 ) is designed for controlling and / or regulating the drive unit (14 ) by means of a method for controlling and / or regulating the drive unit (14 ), characterized by a motor stopping device (140 ), which stops the electric motor (68 ) is controlled to a speed of zero revolutions per unit of time such that the rotor (142 ) a rotational position relative to the motor housing (144 ), which defines a rest position. - 34. A surgical drive system according to sentence 33, characterized in that the control and / or regulating device (
12 ) in the form of a motor control and / or regulating device (12 ) is formed according to one of thesentences 1 to 16. - 35. A surgical drive system according to
sentence 33 or 34, characterized in that the control and / or regulating device (12 ) is designed for controlling and / or regulating the drive unit (14 ) by means of a method for controlling and / or regulating the drive unit (14 ) according to one of the sentences 17 to 32.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for further explanation. Show it:
In
Das Steuergerät
Zwei Schalter
Die Antriebseinheiten
An ihrem jeweils anderen Ende sind die Antriebseinheiten
Die Antriebseinheiten sind vorzugsweise sensorlos ausgebildet, das heißt sie weisen keine Sensoren auf, um eine Drehzahl der Antriebseinheit während des Betriebs zu bestimmen. Die Antriebseinheiten des Antriebssystems
Des Weiteren umfassen die Shaverhandstücke
Die Anschlusskabel
Die Fußsteuerung
Das Pistolenhandstück
Die Anschlusskabel
In
In einem Gehäuse
Das Anschlusskabel
In den Motor
Das Steuergerät
Die Steuerungseinrichtung umfasst einen Controller
Jeder Endstufenschaltkreis
Der Multiphasentransformator
Jeder der Primäreingänge
Die Einzeltransformatoren
Diese Überlagerung der Eingangssignale U1A, U2A, U3A, U1B, U2B, U3B, U1C, U2C und U3C, also der Subphasenwicklungsspannungen, allgemein dargestellt als UMW_1_1, ..., UMW_1_N, ..., UMW_M_1, ..., UMW_M_N, ist beispielhaft in
Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen
Der digitale Signalprozessor
Die Steuereinrichtung
Für die Berechnung der anliegenden Spannungen ergibt sich exemplarisch für den Multiphasentransformator
An den Einzeltransformatoren
Dabei ist UxA die an der Primärspule
Dies eingesetzt in Gleichung (2) liefert:
Wenn U1A = 1 und U2A = U3A = 0, dann gilt:
U_A = 1/3. Dies ergibt eingesetzt in den Gleichungen (1), (2) und (3):
U_A = 1/3. This results in equations (1), (2) and (3):
Die Spannungsbeziehungen der an den Einzeltransformatoren
Der Spannungssprung U_A an der Motorwicklung
Um einen sinusförmigen Verlauf der Motorspannungen U_A, U_B und U_C, wie in
Die Steuereinrichtung
Für eine optimale Bestromung des Motors
Die Rotorpositionsbestimmungseinrichtung
Um möglichst kleine Spannungssprünge zu erhalten, wenn die Bestromung der Motorwicklungen unterbrochen wird, ist die Rotorpositionsbestimmungseinrichtung
Das Abschalten der Wicklungsspannung an einer Motorwicklung ist beispielhaft in
Das Steuergerät
In
Das Steuergerät
Die mit dem Controller
Das Steuergerät
Mit der Haltemodusbestromungseinrichtung
Die Haltemodusbestromungseinrichtung
Mit dem Moduswahlschalter
Die Motoranhalteeinrichtung
Mit der Motoranhalteeinrichtung
Mit einer Bereitschaftszeitvorgabeeinrichtung
Mit dem Moduswahlschalter
Die Motoranhalteeinrichtung
Wie schematisch in
Die Motoranhalteeinrichtung
Mit dem Steuergerät
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009018143 A1 [0004] DE 102009018143 A1 [0004]
- DE 202008006868 U1 [0072] DE 202008006868 U1 [0072]
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