DE19951504C2

DE19951504C2 - Mischvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE19951504C2
Application number: DE19951504A
Authority: DE
Inventors: Gerd Brandhorst; Ingo Wagner
Original assignee: 3M Espe AG
Current assignee: 3M Deutschland GmbH
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: AU2346401A; DE19951504A1; WO2001030488A2; WO2001030488A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Mischverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Aus EP 0 492 413 A1 ist ein Mischgerät, insbesondere zum Anmischen dentaler Abformmassen, bekannt, bei dem zwei Komponenten in festem Vo lumenverhältnis zueinander dosiert und gebrauchsfertig vermischt werden. Die beiden Komponenten befinden sich in zwei Kartuschen, die zusammen mit einem an Austrittsöffnungen der beiden Kartuschen angekoppelten dynamischen Mischer zu einer Einheit zusammengefügt und als solche in eine Aufnahme des Mischgerätes eingelegt werden. Ein in dem Mischgerät vorhandener Antrieb bewirkt den synchronen Vorschub der die Kartuschen nach hinten abschließenden Ausbringkolben unter gleichzeitiger Rotation des Mischerelements.

Bei dem bekannten Gerät ist das Mischungsverhältnis durch das Querschnittsverhältnis der beiden Kartuschen fest vorgegeben. Da auch die Vorschubgeschwindigkeit der Ausbringkolben und die Drehzahl des Mischerelements konstant sind, läßt sich mit dem bekannten Gerät aus den in den jeweiligen Kartuschen enthaltenen Komponenten ein Gemisch mit konstanten Eigenschaften erzeugen. Diese sind im wesentlichen physikali sche Eigenschaften der angemischten und/oder abgebundenen Masse, wie z. B. Abbindezeit, Viskosität, Standfestigkeit, Shore-Härte, Farbe, Hydrophi lie und Elastizität.

Ein in seinen Eigenschaften abweichendes Gemisch läßt sich nur da durch herstellen, daß andere Komponentenkartuschen in das Gerät einge legt werden. In der Praxis bedeutet dies, daß selbst dann, wenn aus densel ben Komponenten Massen mit unterschiedlichen Eigenschaften, beispiels weise Abformmassen mit unterschiedlichem Mischungsverhältnis zwischen Basis- und Katalysatorpaste, erzeugt werden sollen, eine entsprechende Vielzahl unterschiedlicher Komponentenkartuschen gelagert werden muß; außerdem bedingt jede derartige Änderung ein zeitaufwendiges Auswech seln der Komponentenkartuschen mit der Gefahr von Materialverwechslun gen. Daraus resultiert auch eine umständliche Handhabung des bekannten Mischgerätes, wenn für einen Patienten zwei Materialien gleichzeitig ge braucht werden, wie es beispielsweise bei der Abdrucknahme in der Korrek turtechnik der Fall ist.

Aus DE 32 33 366 A1 ist eine Mischvorrichtung gemäß dem Oberbe griff des Anspruchs 1 bekannt. Die dort vorgesehene Steuereinrichtung ge stattet es, die Austragelemente unabhängig voneinander zu beaufschlagen, um Gemischen unterschiedlicher Mischungsverhältnisse herzustellen, und dient zum Ein- und Ausschalten des Mischerantriebs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anmischen von mehr komponentigen Materialien noch flexibler zu machen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der im Anspruch 1 gekenn zeichneten Mischvorrichtung bzw. dem im Anspruch 7 gekennzeichneten Mischverfahren. Die danach vorgesehene unabhängige Drehzahlsteuerung des Mischers bietet die Möglichkeit, zusätzlich zu - aber auch unabhängig von - der bekannten steuerbaren Änderung des Mischungsverhältnisses, auch die Intensität der Mischung und den Druck im Mischer sowie die Tem peratur und damit auch die Viskosität des austretenden Gemisches zu be einflussen.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist insofern von Vorteil, als sich die Vorrichtung aus für jede Komponente gleichen Bau gruppen aufbauen läßt.

Die nach Anspruch 3 vorgesehene Steuerbarkeit jedes Austragele ments auf eine Förderleistung bis hinunter zu Null bedeutet, daß sich auch bei voller Bestückung der Mischvorrichtung mit sämtlichen gegebenenfalls benötigten Komponenten bei Bedarf und ohne Manipulationsaufwand Ge mische aus weniger als allen Komponenten herstellen lassen.

In der Weiterbildung der Erfindung nach den Ansprüchen 4 bis 6 und 8 bis 11 läßt sich die Zuführung der einzelnen Komponenten und/oder der eigentliche Mischvorgang unter Berücksichtigung der Materialeigenschaf ten der Komponenten und des fertigen Gemisches auch ohne Änderung des Mischungsverhältnisses steuern.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung gezeigten Blockschemas näher erläutert.

Gemäß der Zeichnung gehören zu der Mischvorrichtung der eigentli che Mischer 1, eine Anzahl von (in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier) Kartuschen 2~5 mit jeweils zugehörigen Ausbringkolben 6~9, diese beaufschlagende Vorschubspindeln 10~12 und die Vorschubspindeln antreibende Elektromotoren 13~15.

Die Motoren 13~15 werden mit Drehzahl-Steuersignalen aus einer Steuereinheit 16 beaufschlagt, die ihrerseits Eingangssignale von einem Be dienelement 17 und/oder einer Auswerteinheit 18 erhält. Die Auswerteinheit 18 ist mit den Ausgängen von in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Sensoren 19 verbunden, die nahe den einzelnen Kartuschen 2~5 angeord net sind und dazu dienen, eine an der jeweiligen Kartusche vorgesehene Codierung 20 zu erkennen.

Bei dem Mischer 1 handelt es sich um einen dynamischen Mischer. Das rotierende Element 21 des Mischers 1 wird von einem Motor 22 ange trieben, der ähnlich wie die Motoren 13~15 mit einem Drehzahl-Steuer signal aus der Steuereinheit 16 gespeist wird.

Das Bedienelement 17 weist einen variablen Regler 23 für die absolu te Ausbringmenge pro Zeiteinheit sowie Regler 24, 25 zur Vorgabe der ge wünschten Abbindezeit bzw. Viskosität des am Mischer 1 austretenden fer tigen Gemisches auf.

Die von den Kartuschen 2~5 austretenden Komponenten gelangen jeweils über einen Zuführkanal 26 an den Einlaß des Mischers 1. Die Zu führkanäle 26 verlaufen durch eine Heizung 27, die mit einem Temperatur- Steuersignal aus der Steuereinheit 16 beaufschlagt wird.

Beim Betrieb werden die mit den Komponenten des herzustellenden Gemisches gefüllten Kartuschen 2~5 in das Gerät eingelegt. Zur Herstel lung von Dentalmassen enthält beispielsweise die Kartusche 2 eine Viskosi täts-Basis, die Kartusche 3 einen Grund-Katalysator, die Kartusche 4 eine Grund-Basis und die Kartusche 5 einen Beschleuniger-Katalysator.

Anhand der an den Kartuschen 2~5 vorhandenen Codierungen 20 wird über die zugehörigen Sensoren 19 erfaßt, ob überhaupt eine Kartusche eingelegt wurde und welche Substanz sie gegebenenfalls enthält. Die mit den Sensorsignalen beaufschlagte Auswerteinheit 18 führt dementspre chend ein die Komponenten-Kombination angebendes Auswertsignal der Steuereinheit 16 zu.

Beim Einschalten berechnet die Steuereinheit 16 aus den Ausgangs signalen der Regler 23~25 und der Auswerteinheit 18 die Drehzahl-Steuer signale für die Motoren 13~15, 22 und das Temperatur-Steuersignal für die Heizung 27. Die jeweils individuell beaufschlagten Motoren 13~15 treiben die Vorschubspindeln 10~12 und damit die Ausbringkolben 6~9 unabhän gig voneinander an, so daß die Komponenten mit jeweils unterschiedlichem Volumenstrom aus den Kartuschen 2~5 dem Mischer 1 zugeführt werden, dessen rotierendes Element 21 vom Motor 22 mit der von der Steuereinheit 16 vorgegebenen Drehzahl angetrieben wird. Gleichzeitig wird die Heizung 27 auf die von der Steuereinheit vorgegebene Temperatur aufgeheizt.

Mit der beschriebenen Vorrichtung lassen sich folgende Parameter des Mischvorgangs beeinflussen:

1. das Mischungsverhältnis durch das Verhältnis der Vorschub geschwindigkeiten der Ausbringkolben 6~9;
2. die Auswahl der an dem Gemisch beteiligten Komponenten durch Ausschalten des Motors 13~15 der betreffenden nicht beteiligten Komponente(n);
3. die Gesamtausbringmenge an fertigem Gemisch pro Zeitein heit und der Druck im Mischer 1 durch Steuern der Vorschub geschwindigkeit sämtlicher Ausbringkolben 6~9;
4. die Intensität der Mischung und Druck im Mischer 1 durch Steuern der Drehzahl seines rotierenden Elements 21;
5. die Temperatur des entstehenden Gemisches durch Steuern der Heizung 27.

Durch Ändern der unter Nummer 1. und 2. genannten Parameter las sen sich die physikalischen Eigenschaften der angemischten/abgebundenen Masse beeinflussen.

Alle genanntem Einflußgrößen lassen sich - unter Berücksichtigung des von der Auswerteinheit 18 gebildeten, für die Komponenten-Kombina tion charakteristischen Signals - mit Hilfe der Regler 23~25 an dem Bedien element 17 einstellen und von einem Mischvorgang zum nächsten oder auch während eines Mischvorgangs verändern.

In dem gezeigten Ausgangsbeispiel ist angenommen, daß die beiden Ausbringkolben 7 und 8 der Kartuschen 3, 4 von einer gemeinsamen Vor schubspindel 11 und daher stets mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden, während die beiden weiteren Ausbringkolben 6, 9 individuell betä tigt werden. Alternativ ist es auch möglich, sämtliche Kolben 6~9 unabhän gig voneinander anzutreiben oder auch mehr als zwei Kolben gemeinsam zu beaufschlagen.

Statt eines unabhängigen Antriebs ist es auch möglich, sämtliche Kol ben über einen gemeinsamen Antrieb zu betätigen, jedoch durch ein vorge schaltetes Getriebe oder andere Mittel eine unabhängige Beaufschlagung der einzelnen Kolben zu erreichen.

Die Steuerung der einzelnen Ausbringkolben 6~9 kann wahlweise optisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch erfolgen. Als mechani sche Steuerung kommen Getriebe, Kraftwandler, Kupplungen mit Rei bungsänderung und/oder hydraulische Druckventile in Betracht.

Eine weitere Variante gegenüber dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht darin, statt einer gemeinsamen Heizung 27 getrennte und individu ell angesteuerte Heizelemente an sämtlichen oder einzelnen der Zuführka nale 26 oder auch an den Kartuschen 2~5 selbst vorzusehen. Ferner könnte alternativ oder zusätzlich eine gemeinsame Heizung unmittelbar am Mi scher 1 vorhanden sein. Je nach den einzelnen Komponenten und/oder dem zu erzeugenden Gemisch kann es ferner zweckmäßig sein, anstelle einer Beheizung mit einer Kühlung einzelner oder aller Komponenten zu arbeiten.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird jede der Vorschubspin deln 10~12 wie auch das rotierende Element 21 des dynamischen Mischers von einem eigenen Motor 13~15, 22 angetrieben. Alternativ ist es auch möglich, mit einem einzigen gemeinsamen Motor oder einer gegenüber der Anzahl angetriebener Elemente geringeren Anzahl von Motoren zu arbeiten und die unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten durch zwischenge schaltete steuerbare Getriebe zu erzielen.

Ferner ist, wie in der Zeichnung angedeutet, bei dem oben beschrie benen Ausführungsbeispiel angenommen worden, daß die Codierungen 20 als Strichcode an den Kartuschen 2~5 vorliegen. In diesem Fall handelt es sich bei den Sensoren 19 um optische Strichcodeleser. Alternativ können die Kartuschen 2~5 auch durch unterschiedliche Formgebung (z. B. mittels von Schalterstiften abgetasteten Vertiefungen), magnetisch oder durch Codesender codiert sein.

Das Bedienelement 17 kann derart ausgestaltet sein, daß beispiels weise auch Indikationen angezeigt werden. Für jede solche Indikation ist dann eine Einstellung der Anzahl der angetriebenen Elemente und der je weiligen Geschwindigkeiten vorbestimmt, wobei durch diese Parameter eine für die angezeigte Indikation geeignete Masse angemischt wird. Weiterhin möglich ist eine vom Bediener programmierbare Ausgestaltung des Bedien elements 17, die es dem jeweiligen Anwender ermöglicht, frei wählbare Festeinstellungen der Parameter hinter bestimmten Speichertasten zu hin terlegen.

Bezugszeichenliste

1

Mischer
2~5 Kartuschen
6~9 Ausbringkolben
10~12 Vorschubspindeln
13~15 Motoren

16

Steuereinheit

17

Bedienelement

18

Auswerteinheit

19

Sensoren

20

Codierung

21

rotierendes Element

22

Motor
23~25 Regler

26

Zuführkanäle

27

Heizung

Claims

1. Mischvorrichtung mit
einem dynamischen Mischer (1),
Behältern (2~5) zur Aufnahme mindestens zweier Komponenten des zu erzeugenden Gemisches mit jeweils einem Austragelement (6~9),
einer Antriebseinrichtung (10~15) für den Mischer (1) und für die Austragelemente (6~9) zum Ausbringen der Komponenten aus den jeweili gen Behältern (2~5) und Zuführen an den Mischer (1), und
einer Steuereinrichtung (16, 17), die mindestens eines der Austrag elemente (6~9) unabhängig von einem anderen Austragelement beauf schlagt und den Betrieb des Mischerantriebs steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Mischers (1) von der Steuereinrichtung (16, 17) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (10~15) für die Austragelemente (6~9) separate Antriebsmotoren (13~15) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung für jedes Austragelement (6~9) zwischen Null und einem Maximalwert steuerbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch eine von der Steuereinrichtung (16, 17) gesteuerte Tempe riereinrichtung (27) zum Erwärmen oder Abkühlen einzelner Komponenten und/oder des entstehenden Gemisches.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tem periereinrichtung (27) an die Behälter (2~5) mit dem Mischer (1) verbin denden Zuführleitungen (26) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch Sensoren (19) zum Erfassen von Behälterkennungen (20) und Erzeugen von die Steuereinrichtung (16, 17) beeinflussenden Signalen.

7. Verfahren zum Erzeugen eines Gemisches aus mindestens zwei Kom ponenten, wobei mindestens eine der Komponenten dem Mischvorgang mit einer definierten Ausbringmenge pro Zeiteinheit zugeführt wird, die von der Ausbringmenge pro Zeiteinheit einer anderen Komponente unabhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischvorgang mittels eines drehzahl gesteuerten Mischers erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus bringmengen der einzelnen Komponenten pro Zeiteinheit in Abhängigkeit von festgelegten physikalischen Eigenschaften, vorzugsweise der Viskosität und/oder der Abbindezeit, des entstehenden Gemisches oder der abgebun denen Masse gesteuert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten und/oder das entstehende Gemisch erwärmt oder gekühlt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerung aufgrund von Eigenschaften der Komponenten er folgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerung zur Erzielung gewünschter Eigenschaften des ferti gen Gemisches manuell beeinflußt wird.