DE2255707A1

DE2255707A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von haertbaren massen

Info

Publication number: DE2255707A1
Application number: DE2255707A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Dr Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1972-11-14
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1974-05-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hårtbaren Massen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von härtbaren Massen, insbesondere von Dentalzementen und Zahnfüllungsmassen, vor allem ein adaptives System zur Herstellung von Massen aus zwei oder mehr Komponenten, wobei die Misch- oder Vermengdauer stark die endgültigen oder vorübergehenden Eigenschaften der Masse beeinflußt.
Verschiedene Dentalzementmassen und Zahnfüllungsmassen (z. B. Amalgame) werden im zahntechnischen oder Dentallabor, beim Zahnarzt oder in einem Krankenhaus, in einer Apotheke oder Klinik hergestellt durch Vermischen von zwei oder mehr Komponenten in sorgfältig dosierten Mengen, um ein viskoses Produkt mit der gewünschten Weichheit und Handhabungsmöglichkeit sowie mit der gewünschten Aushärtzeit und Druckfestigkeit zu ergeben.
Typische Fälle der Herstellung derartiger Massen sind, wenn ein Amalgamsystem durch Mischen eines Metallpulvers mit Quecksilber hergestellt wird, oder wenn Phosphat- oder Silikat-Zement in an sich bekannter Weise aus vordosierten Mengen von zwei oder mehr Komponenten erzeugt wird. Es ist im allgemeinen üblich, wenn eine Verunreinigung der Mischflächen vermieden Werden soll und wenn eine Verunreinigung des Produkts durch die Umgebung gefährlich ist, die beiden Komponenten des aushärtbaren Dentalprodukts in eine Kapsel oder einen anderen Behälter einzuführen und den Behälter in Schwingungen zu versetzen, bis die gewünschte Durchmischung erreicht ist. Diese dentalen Schwingmaschinen haben einen gegabelten Schwingarm, dessen Zinken die Kapsel aufnehmen.
Die Vorrichtung hat hauptsächlich einen Motor, der magnetisch oder mechanisch mit dem Schwingglied gekuppelt ist, und einen Zeitgeber, der bei Inbetriebnahme der Vorrichtung wirksam wird, um diese nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitintervalls abzuschalten, das der Bediener aus Erfahrung aufgrund von Erfahrung oder Intuition kennt.
Eine derartige Vcrrichtung hat zahlreiche Nachteile, die im einzelnen weiter unten angeführt werden sollen, jedoch dahingehend zusammengefaßt werden können, daß eine gegebe Mischzeit, selbst für identische Mengen von zwei Komponenten, selten zum gleichen Ergebnis fuhrt. Die Umgebung (z. Bo Temperatur) und andere Einflüsse verhindern eine vollständige Reproduzierbarkeit der Ergebnisse für irgendeinen gegebenen Zeitpunkt. Infolgedessen müssen möglicherweise unnötige Schritte durchgeführt werden, das Mischen muß unter Umständen vorzeitig abgebrochen und nach Überprüfung der Masse fortgesetzt werden.
Insbesondere kann gesagt werden, daß härtbare Dentalmassen im allgemeinen durch unter Rütteln oder Vibrieren erfolgendes Mischen von zwei oder mehr Komponenten hergestellt werden, die durch die Art des herzustellenden Zements und dessen gewünschte Eigenschaften bestimmt sind.
Die Mischdauer hat einen großen Einfluß auf die endgültige Druckfestigkeit, die Haft- bzw. Verbindungseigenschaften, die Handhabungseigenschaften, die Farbe und andere Eigenschaften des fertigen iements. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß, je länger der Mischvorgang stattfindet, um so kürzer die Aushärtzeit ist. Ein zu starkes Mischen (Umrühren oder Schütteln) kann das Aushärten der Masse erschweren. Eine größere Druckfestigkeit und Härte erfordern eine kürzere Mischzeit, während ein zu kurzes Rüttelintervafl l ie Ausformung eines homogenen Systems verhindern kann Andere Eigenschaften derartiger Zemente sind ebenfalls von der richtigen Mischzeit abhängig ~ Zum Beispiel ergibt bei gewissen Zementen ein zu starkes Mischen eine Gel-Zerstörung und führt zu einem trüben Aussehen des Zements.
Bei den vor Gebrauch der Kapseln und Schwingarme von der beschriebenen Art verwendeten Systemen war es üblich, die Komponenten des Zements auf einer Platte zu mischen, die mit den Komponenten der dem Zement verträglich waren, wobei ein Spachtel verwendet wurde, bis eine pastöse Masse erzeugt war, die bei weiterem Mischen auseinanderbrach.
Dieses System hatte den vorher beschriebenen Nachteil der Verunreinigung der Werkzeuge oder anderer Materialien in der Nähe. In zunehmendem Maße werden daher gekapselte Komponenten vorgesehen, um eine derartige Verunreinigung zu vermeiden.
Obwohl, wie bereits erwähnt wurde, eine abgepackte Zement- oder Dentalmasse, die durch den Zahntechniker erzeugt oder im abgepackten Zustand von einer Fabrik geliefert wird, den Vorteil hat, daß eine Verunreinigung unmöglich ist, ist es schwierig, mit derartigem -verpacktem Material den Durchmischungsgrad zu bestimmen und die optimale Mischdauer festzuliegen. Diese Mischdauer ist weitgehend eine Funktion der Temperatur, bei der das Mischen durchgeführt wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Mischen härtbarer Massen, insbesondere Dentalmassen9 zts schaffen, d. h. von Dentalzementen und Dentalfüllungsamalgamen, wodurch die vorstehend genannten Nachteile überwunden werden; insbesondere soll ein qualitativ hochwertigeres Produkt mit gewünschten Handhabungseigenschaften und ohne Beeinträchtigung der Farbe, der Druckfestigkeit und dergleichen Eigenschaften des Produkts erhalten werden, und schließlich ein verbessertes Verfahren zum Mischen von zwei oder mehr Komponenten, um ein härtbares Produkt, insbesondere für Dentalzwecke, zu erzeugen, bei dem man sich nicht auf die Intuition verlassen muß und eine geringere Temperaturabhängigkeit als bisher vorliegt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem System gelöst, bei dem zwei oder mehr Komponenten, die miteinander mischbar sind, um eine Masse zu ergeben, iinderungen -einer physikalischen Eigenschaft während des Durchmischens erfahren. Die Erfindung sieht eine im wesentlichen kontinuierliche Überwachung der Änderung in der physikalischen Eigenschaft des Inhalts des Behälters oder der Kapsel vor und verwendet eine Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das eine Alarm- oder andere Warneinrichtung betätigt, wenn ein vorbestimmter Schwellenwert durch das elektrische Signal erreicht wird. Wahlweise oder zusätzlich kann das elektrische Signal benutzt werden, um den Antrieb abzuschalten und ein weiteres Schwingen des Schwing- oder Rüttelglieds zu unterbrechen.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Überwachung des Inhalts des Behälters über den Einfluß einer Änderung von dessen Viskosität auf die Schwingcharakteristik des Schwingglieds undjoder durch Erfassen von Änderungen in den optischen Eigenschaften, wie sie durch die Reflexion und/oder den Durchgang von Licht bestimmt sind.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Mischvorrichtung ein Vibrator oder Rüttler, und die Kapsel oder ein anderer Behälter, der dosierte Mengen der beiden zu mischenden Komponenten enthält, ist am Schwingglied montiert, das in eine Schwingbewegung durch eine Antriebseinrichtung bei einer Schwingungsgrundfrequenz versetzt wird.
Die beiden Komponenten können ein Metallpulver und Quecksilber sein, die zusammen ein Amalgam bilden. Die Kapsel enthält gewünschtenfalls ein in die Kapsel eingebautes Mischpistill.
Dieses Erfindungsmerkmal beruht auf der Erkenntnis, daß während ues Schwingens des kapsel tragenden Arms Harmonische oder Subharmonische der erwähnten Grundfrequenz im Schwingglied erzeugt werden, z. B. durch eine stimmgabelartige Resonanzschwingung, wobei diese Harmonischen eine Funktion der Viskosität und Weichheit der in der Kapsel geformten Masse sind. Anders ausgedrückt, es werden gewisse Harmonische erzeugt, und wenn die Masse sich der vorbestimmten oder gewünschten physikalischen Eigenschaft nähert, wird eine Harmonische oder eine Gruppe von Harmonischen stärker oder schwächer.
Die Erfindung sieht ferner vor einen Fühler oder Sensor zur Erfassung des Schwingungszustands des Schwingglieds, ferner einen Diskriminator, z. B. ein elektrisches Filter, der mit dem Sensor oder Fühler verbunden ist und ein Ausgangssignal erzeugt, das die gewünschte Harmonische darstellt, die bei Erreichen der vorbestimmten physikalischen Eigenschaft auftritt, und eine mit dem Diskriminator verbundene Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals, wenn das Ausgangssignal des-Diskriminators einen vorbestimmten Schwellenwert-erreicht. Das elektrische Signal wird benutzt, um eine Warneinrichtung anzusteuern und/oder den weiteren'Betrieb der Mischeinrichtung abzuschalten. Die Warneinrichtung kann akustisch oder optisch sein.
Es ist ferner erkannt worden, z. B. im Fall von Amalgam und Dentalzement, daß die oben erwähnte Änderung in den physikalischen Eigenschaften von einer Änderung in den optischen Eigenschaften der Masse begleitet wird. Die Bezeichnung "optische Eigenschaft" wird hier benutzt, um darunter die Lichtdurchlässigkeit und/oder die Lichtreflexion zu verstehen, und erfindungsgemäß wird ein Bündel monochromatischen oder polychromatischen Lichts auf den Inhalt des Behälters gerichtet, der eine transparente oder lichtdurchlässige Wand haben kann, und ein von dem Behälter infolge Reflexion oder Durchgang abgegebenes Bündel aufgefangen.
Das Ausgangssignal des Fühlers, der eine übliche Photozelle sein kann, hat eine Intensität, die eine Funktion des Mischvorgangs ist, und kann verarbeitet werden, um ein elektrisches Ausgangs signal zu erzeugen, wenn ein vorbestimmter Schwellenwert erreicht wird.
Obwohl im wesentlichen jede Kapselart für die Erfindungszwecke eingesetzt werden kann, werden Kapseln vorgezogen, bei denen eine Kappe oder ein Stopfen an einem Ende vorgesehen ist und die im wesentlichen eine Zylinderform mit nach außen konvexen, haubenartigen Enden haben. Die Kapsel kann auch eine Geschoßform oder einen Sechseckquerschnitt aufweisen.
Obwohl die Kapsel vorzugsweise von den Zinken eines gegabelten Schwingarms aufgenommen wird,8wobei die Zinken an den Längsenden der Kapsel angreifen, sind auch Schwingarme geeignet, die die Kapsel an einem verjüngten Mittelstück mit Vieleckquerschnitt festhalten. Die Kapsel kann für eine Wiederverwendung vorgesehen sein, jedoch auch nach Gebrauch weggeworfen werden9 kann ein Behälter sein, in dem die Metallegierung und/oder Quecksilber dosiert sind, nur freien Raum oder eine zerreißbare Membran enthalten, die die Kapseln voneinander trennt, Der Schwingarm kann elektromagnetisch mit dem Erregersystem gekoppelt sein, d. h. der Arm kann ein Anker eines Elektromagnets sein, oder irgendein Elektromotor kann mechanisch mit diesem Arm verbunden sein. Die Welle kann ein exzentrisches Gewicht (Unwucht) haben, um die Energieübertragung auf die Kapsel zu unterstützen.
Die Metallegierung und Quecksilber werden in vorher abgemessenen Mengen miteinander vermischt durch Schwingen in der beschriebenen Weise, und es ist festgestellt worden, daß mit der Zeit das Ansprechen der Masse auf die Schwingung zur Entstehung der oben erwähnten Harmonischen führt, die der auf den Arm ausgeübten Schwingungserregung sich überlagern (Harmonische), und zwar trotz des Umstands, daß das Gewicht der Kapsel und von dessen Inhalt konstant bleibt.
Die fortschreitende Änderung mit der Mischzeit ist eine Funktion der Viskosität der Masse und kann erfaßt werden durch einen mechanisch-elektrischen Meß- oder Signalumformer, z. B. einen piezoelektrischen Kristall, auf dem Arm.
Die Vorrichtung braucht so nur die Entwicklung der gewünschten Viskosität anzuzeigen, und die Mischzeit wird automatisch eingestellt, um die gewünschte Weichheit und Viskosität unabhängig von der Umgebungstemperatur zu ergeben.
Hinsichtlich ihrer Verfahrensmerkmale betrifft die Erfindung die Vereinigung von zwei oder mehr in einem gemeinsamen Behälter vorgesehenen Komponenten, die eine härtbare Masse ergeben können und physikalische Eigenschaften haben, die sich mit dem Rütteln und Mischen ändern, das Mischen der beiden Komponenten in dem Behälter durch Schwingen oder anderes Schütteln, die Überwachung der Schwingeigenschaften und/oder der optischen Eigenschaften der Masse in dem Behälter und die Erzeugung eines elektrischen Signals, wenn die physikalischen Eigenschaften dieser Masse einen vorbestimmten Zustand erreichen, indem das elektrische Signal mit einem vorbestimmten ausgewählten Schwellenwert verglichen wird, um ein Warnsignal zu erzeugen und/oder automatisch den Mischvorgang zu beenden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 das Blockschaltbild einer dazugehörigen elektrischen Schaltung; Fig. 3 das schematische Schaltbild eines von der Schaltung von Fig. 2 betätigten Hauptstromkreises- (Netzschaltung); Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 5 das Schaltbild einer Schaltung, die der von Fig. 2 ähnlich ist, wobei jedoch die signalerzeugenden Netzwerke genauer abgebildet sind; Fig. 6 eine Teilseitenansicht eines anderen Antriebsystems für den Schwingarm gemäß der Erfindung; Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 6 einer weiteren Fühleranordnung; und Fig. 8 einen Querschnitt, teilweise schematisch, zur Erläuterung eines weiteren Erfindungsmerkmals.
In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 zu sehen, das auf Füßen la ruht und eine Achse 5 trägt, auf der ein Arm 6 für eine Schwingbewegung parallel zur Zeichenebene von Fig. 1 gelagert ist.
Das Gehäuse 1 ist mit entsprechenden Vorsprüngen ib versehen, deren jeder eine Schraubenfeder lc trägt, die von einem Bolzen Id durchsetzt wird, der Muttern le aufnimmt, die Lappen 2a eines Elektromagnetkerns 2 an den Schraubenfedern sichern. Der Elektromagnetkern 2 ist also federnd im Gehäuse gelagert, um die Schwingungsübertragung auf das Gehäuse 1 zu verringern. Der Kern 2 ist ringförmig und nimmt um seinen mittleren Zapfen 2b eine ringförmige elektromagnetische Spule 3 auf, so daß bei Erregung der Spule mit Wechselstrom Ringflächen 2c, die die Spule und den zentralen Zapfen 2b umgeben, in der magnetischen Polarität wechseln.
Der Arm 6 trägt nahe am mittleren Zapfen 2b ein Dauermagnetgewicht (Anker) 4, das bei Polaritätsumkehr am mittleren Zapfen 26 abwechselnd im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn angezogen wird. Um den Arm 6 elastisch zu zentrieren, sind zwei Druckfedern if zwischen dem Gehäuse und zwei Zinken 6a und 6b vorgesehen, die auseinanderlaufend durch ein Fenster ig sich erstrecken, das sich an der Oberseite des Gehäuses befindet. Die Zinken 6a und 6b nehmen zwischen sich eine Kapsel 7 auf, die ihrerseits die Masse enthält. Die Kapsel hat ein Kapselgehäuse 7d, auf das eine Kappe 7e aufgeschraubt ist, wobei die V-förmige Anordnung der Teilarme 6a und 6b etwas nach außen gespreizt ist, um die Kapsel aufzunehmen und sie infolge der diesen nach außen gebogenen Zinken innewohnenden Rückstellkraft festzuhalten. Die Kapsel erhält dosierte Mengen von Quecksilber 7a, Legierungspurver oder -pellets (Pastillen) 7b und möglicherweise ein Mischpistill 7c.
Der Arm 6 trägt einen Fühler 8, d. h. einen mechanischelektrischen Meß- oder Signalumformer, der auf Schwingungen des Schwingglieds, auf durch die Luft übertragene Störungen usw. anspricht. Dieser Fühler kann ein Dehnungsmeßstreifen zwischen Teilen des Arms, eine piezoelektrische Einrichtung von irgendeinem anderen Aufbau oder ein Kristallmikrophon sein, das sich irgendwo im Gehäuse befindet. Es ist ersichtlich, daß der Fühler ein Ausgangssignal erzeugt, das die Schwingungen des Arms 6 darstellt, nicht nur der Grundschwingungsfrequenz, die vom Motor 2 - 4 erzeugt wird, sondern auch von Harmonischen, die in dem Arm durch die stimmgabelartige Schwingung der Zinken erzeugt werden, wie sie durch Änderungen in der Viskosität der Masse innerhalb der Kapsel beeinflußt sind.
Wie Fig. 2 zeigt, empfängt der schematisch dargestellte Schwingfühler 8 ein Signal S in Form von mechanischen Schwingungen und setzt dieses Signal in ein elektrisches Ausgangssignal bei 8a um, das ein elektrisches Signal der Grundfrequenz ist, der die Harmonischen überlagert sind.
Dieses Signal wird in einen Diskriminator 9 eingespeist, in diesem Fall ei Bandpaßfilter, das eine vorbestimmte Frequenz aussähl t um die Entwicklung des interessierenden vorbestimmten Viskositätszustands anzuzeigen.
Das Diskriminatorausgangssignal bei 9a wird in einen Verstärker 10 eingespeist, dessen Ausgangssignal seinerseits bei 10a einem Impulsformer 11 in Form eines Schmitt-Triggers zugeleitet wird. In diesem Fall wird ein Rechtecksignal bzw. eine Rechteckwelle nach Erfassen der ausgewählten Frequenz erzeugt. Das Ausgangssignal vom Schmitt-Trigger 11 wird bei iia in einen Differentiator 12 eingespeist, dessen Ausgangs signal ein monostabiles Kippglied oder Monoflop 13 ansteuert, das eine einstellbare Zeiteinstellung hat, die noch erläutert werden wird. Das monostabile Kippglied oder Monoflop 13 ist seinerseits an einen Differentiator 14 angeschlossen, dessen Ausgangssignal einem zweiten monostabilen Kippglied oder Monoflop 15 zugeführt wird, dessen Signal lang genug ist, um ein elektromagnetisches oder anderes Relais 17 zu betätigen, und zwar vorzugsweise über einen Verstärker 16, sowie eine Anzeigelampe 22, die ähnlich erregt wird, wenn die Schaltung wirksam wird.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Spule 3 des Elektromagnets 2 mit einem elektrischen Wechselstromnetz 18 verbunden, und zwar in Reihe mit einem kurzzeitig geschlossenen, normalerweise offenen oder Arbeitskontakt-Druckschalter 19, einer Relaisspule 20 und einem Kontakt 21 des Relais 17. Ein Haltekontakt 20a des Relais 20 überbrückt den Druckknopf 19.
Beim Betrieb, wenn die Drucktaste 19 gedrückt ist, ist das Relais 20 über den Arbeitskontakt. 21 und die Spule 3 erregt, um den Kontakt 20a zu schließen. Die Spule 3 ist somit erregt, bis der Kontakt 21 offen ist.
Wenn die Spule 3 erregt ist, schwingt der Arm 6 im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn um die Achse 5, um den Inhalt der Kapsel zu schütteln und dessen Durchmischen zu bewirken. Das Schwingen des Schwingglieds 6 wird als eine Schall- oder Druckwelle durch den Fühler 8 erfaßt und in ein elektrisches Signal umgesetzt, das dem Diskriminator 9 zugeführt wird.
Zur Erfassung des gewünschten Viskositatszustands kann eine spezielle Harmonische oder ein Band von Harmonischen verstärkt werden Es sea Jedoch darauf hingewiesen, daß in manchen Fällen der gewünschte Viskositätszustand mit der Abschwächung von gewissen Harmonischen, dem Verschwinden von vorher vorhandenen Harmonischen und/oder dem Auftreten von vorher nicht vorhandenen Harmonischen verknüpft ist.
Je nach den Umständen gibt das Bandpaßfilter ein Signal mit zunehmender oder abnehmender Amplitude ab, wenn man sich dem gewünschten Viskositätszustand annähert.
Wenn der Arm 6 um seine Achse 5 schwingt, um den Inhalt der Kapsel 7 zu schütteln, wodurch ihr Inhalt durchmischt wird, ändert die Viskositätsvariation die Trägheit der Kapsel, um die Bewegung der Zinken des Arms zu beeinflussen, von denen die Kapsel aufgenommen ist; da der Arm nur eine begrenzte Steifheit hat, kommt es zu harmonischen Schwingungen. Das Ausgangssignal des piezoelektrischen Fühlers 8 enthält daher Frequenzkomponenten (Harmonische), die charakteristisch für den sich ändernden Zustand innerhalb der Kapsel sind, aber auch eine Grundfrequenzkompo nente, die die vom Motor 2 - 4 hervorgerufene Schwingung des Arms darstellt Dieses Ausgangssignal, das eine Anzahl von Frequenzkomponenten wie erwähnt enthält, wird dem Diskriminator 9 zugeführt, der nur die Harmonische oder die Harmonischen von schmaler Bandbreite durchläßt, die zur Zustandsänderung innerhalb der Kapsel 7 gehören.
Das Signal wird vom Verstärker 10 verstärkt und in den Impulsformer, do h Schmitt-Trigger 11, eingespeist, der eine Rechteckwelle erzeugt, bis ein Schwellenwert erreicht ist. Wenn der Schwellenwert erreicht ist, wird ein Signal in den Differentiator 12 eingespeist, so daß ein spitzer oder Nadel-Impuls erzeugt wird, der das Monoflop 13 triggert, dessen einstellbare Verzögerungszeit schematisch in Fig. 2 angedeutet ist.
Nach Ablauf des vorbestimmten, jedoch einstellbaren Verzögerungsintervalls. von z. B. O - 5 s schaltet der Zeitgeber 13, um einen Impuls durch den Differentiator 14 zum nächsten Monoflop 15 durchzulassen, das ein Ausgangssignal mit ausreichender Dauer erzeugt, um über den Verstärker 16 die Lampe 22 oder das Relais 17 zu betätigen.
Wenn das Relais 17 betätigt ist, wird der Kontakt 21 geöffnet, um die Spule 3 und das Halterelais 20 abzuerregen, dessen Kontakt 20a ähnlich offen ist. Sollte das Relais 17 ausfallen, so braucht der Bediener nur einfach die von Hand schließbare Drucktaste 19a in Reihe mit dem Netz 18 nach Erkennen des Aufleuchtens der Lampe 22 zu drücken.
In der Schaltung von Fig. 3 können verschiedene Halteanordnungen verwendet werden. Zum Beispiel kann die Warnlampe oder der Wecker direkt vom Relais 17 erregt werden, wobei das Relais 1 vom Selbsthaltetyp sein kann und die Drucktaste 19 ein Scsnappschalter ist, der in seine alternative Stellung bei Auftreten des Warnsignals gebracht werden muß, wenn das System abgeschaltet werden soll.
Der Zeitgeber 13, der eine einstellbare Verzögerung zwischen 0 und 5 s haben kann, dient dazu, einen spezifischen Viskositätszustand als Auslösezeitpunkt für das Ausgangssignal zu benutzen und den jeweiligen Bediener in die Lage zu versetzen, die Möglichkeit der Änderung der Weichheitseigenschaften der Masse in einem durch die Zeitgebereinstellung bestimmten Ausmaß zu ändern.
Der Schwingarm kann ein längliches Schwingglied oder einen Schwinger haben, der in einer horizontalen Ebene (vgl. Fig. 6) liegt, in der eine Achse 30 an einem Ende des Arms ausgebildet s ist, während das gegabelte freie Ende eine Kapsel 31 festhält Letztere hat eine Membran 32, die durch ein Pistell 33 innerhalb der Kapsel durchstoßbar ist, damit die beiden Komponenten auf den entgegengesetzten Seiten der Membran sich durchmischen können. Eine Schraube 34 kann benutzt werden, um die wegzuwerfende Kapsel in ihrer bis festzuhalten, bis das Mischen beendet ist, und der Inhalt der Kapsel kann durch Abreißen des äußeren Mantels freigesetzt werden Die Schwingbewegung des Schwingers wird durch einen Elektromotor 35 bewirkt9 dessen Welle 36 mit einer Kurbel 37 gekuppelt ist, die lhr-erselts über einen Stift 38 mit einer Stange 39 verbunden ist. Letztere ist am Schwinger über eine Dämpfungsfeder 40 befestigt, und die~Kurbel 37 kann ein Unwuchtgewicht 41 beträgen, um die Rüttelenergie zu erhöhen. Dämpfungsfedern 42 können e'benfalls zwischen dem Gehäuse 43 und dem Arm vorgesehen sein, In Fig. 5 ist eine vereinfachte Ausführung der Schaltung für ei-ne Vorrichtung gezeigt, die auf die anspricht, wie in Verbindung mit Fig. 1 und 6 beschrieben, In diesem Fall hat ein Schwingfühler 50 ein Kris-tallmikrophon 51, dessen Ausgang an'einen üblichen Verstärkr 52-angeschlossen ist. Ein Bandpaßfilter oder Diskriminator 53 hat ein Serienresonanz-Netzwerk 54, das aus einem Kondensator 54a und einer Spule S4b besteht, während ein Parallelresonanz-Netzwerk 55 einen Kondensator 55a und eine Spule 55b aufweist. Das Diskriminator-Ausgangssignal wrd in einen Differentiator 56 eingespeist, der einen Kondensator 56a und einet Widerstand 56b umfaßt, und zwar gewünschtenfails über einen weiteren Verstärker 57. Der Differentiator arbeitet in für sich gut bekannter Weise, und die Ausgangsspannung am Widerstand 56b wird der Basis eines Transistors 5s-a eines Schmitt-Triggers 58 zugeführt.
Der Schmitt-Tlger hat einen Stellwiderstand 58b, der zwischen dem Emitter des NPN-Transistors 7Ra und dem negativen Anschluß einer Gleichstromquelle 58c liegt, während ein paralleles Zeitkonstantennetzwerk aus einem Stellwiderstand 58d und einem Kondensator 58e den Kollektor dieses Transistors mit der Basis eines weiteren NPN-Transistors 58f verbindet. Vorwiderstände 58g und 58h sind für diese Schmitt-Trigger-Tranuistoren vorgesehen. Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers wird in die Basis eines NPN-Transistors 59 im Stromkreis der Spule eines Relais 60 eingespeist. Das Relais 60 hat einen Ruhekontakt 61 in Reihe mit der Spule eines Relais 62 und einen Arbeitskontakt 63 in Reihe mit einem Netz 64, eine Warnlampe 65 und eine Warnglocke oder einen Summer 66, Ein Kontakt 67 des Relais 62 ist ein Arbeitskontakt und ist in Reihe mit einein Schwingmotor 68 und dem Netz 64 geschaltet4 In diesem Ausführungsbeispiel, das etwas einfacher arbeitet als das von Fig. 2, bildet der Schmitt-Trigger die Schwellenwerteinrichtung, und er wird mit einer Zeitverzögerung getriggert, die am Widerstand 58d eingestellt ist, wenn die an diesem Widerstand eingestellte Sciiwelle erreicht ist.
Der Transistor 59 wird dann leitend gemacht, um den Kontakt 61 zu öffnen und den Kontakt 63 zu schließen, wodurch der Motor 68 abgeschaltet und das Warnsystem erregt wird.
Ein Schalter 69, der normalerweise offen ist, kann kurzzeitig geschlossen werden, um den Motor einzuschalten.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel der in den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung mit dem Motorantrieb von Fig. 6 sei nun beschrieben: Eine Kapsel gemäß Fig. 6 wird mit 0,33 g Silber/Zinn-Legierungs-Pulver von ungefähr kugelförmiger Teilchenstruktur und 0,29 g Quecksilber gefüllt. Der Motor 33 läuft um mit 3.000 U/min, -um die Kapsel mit einer entsprechenden Schwingfrequenz- zu rütteln. Der durch den Arm erzeugte Scha-ll wird vom Kristallmikrophon 51 erfaßt, das sich auf dem Schwinger befindet. Das verstärkte Ausgangs signal enthält Frequenzkomponenten von 1,7 kHz bis 1,8 kHz mit einer Bandbreite von 0,5 kHz und Harmonische von etwa 1, ferner 3 und schließlich 4 kllz. Während des Mischens variiert das Frequenzspektrum beträchtlich und, wenn eine Frequenzkomponente von etwa 1,2 kHz stark auftritt, wird der Betrieb der Vorrichtung automatisch beendet wie beschrieben. Das Verfahren wurde praktisch erprobt bei Temperaturen von 15, 20 und 30 OC, und in jedem Fall wurde das Durchmischen beendet, wenn die vorstehend genannte kritische Frequenzkomponente erfaßt wurde Das hergestellte Amalgam hatte in allen drei Fällen die gleiche Weichheit, und diese Weichheit war optimal zur Verwendung der Masse für Zahnfüllungen.
In Fig. 4, 7 und 8 sind andere Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
In Fig. 4 ist zum Beispiel eine Anordnung abgebildet, bei der ein Schwingarm 6 auf einer Achse 5 in einem Gehäuse 1 gelagert und durch Erregen einer Spule 3 angetrieben ist, die sich in einem Ringkern 2 befindet und magnetisch mit einem Anker 4 auf dem Arm 6 zusammenwirkt, genauso wie anhand von Fig. 1 beschrieben wurde.
Auch hier ist eine Kapsel 7 vorhanden, die Quecksilber 7a, eine Metallegierung 7b und ein Mischpistill 7c enthält und von Zinken 6a und 6b des Arms 6 aufgenommen ist. Die Kapsel ist transparent, und eine Strahlungsquelle in Form einer Lampe 70 und einer Linse 71 ist so angeordnet, daß sie ein Strahlungsbündel 72, insbesondere sichtbaren Lichts, auf die Kapsel richtet. Ein reflektiertes Bundel 73 wird von einer Linse 74 gesammelt, die ein geeignetes optisches System darstellt, und auf eine Photozelle 75, einen Photoleiteroder irgendein anderes strahlungsempfindliches Glied gerichtet. Das Ausgangssignal des Fuhlers 75 wird in einen Verstärker 76;des oben beschriebenen Typs und in einen Vergleicher 77 eingespeist, der einen Diskriminator bildet, der die Intensität des reflektierten Lichts mit einer vorgegebenen Schwelle vergleicht und dann eine Marnsignaleinrichtng 78 oder das Relais 17 betätigt, das in Fig. 3 abgebildet ist, um den Betrieb des Motors 2 bis 4 wie oben diskutiert zu beenden.
Wenn die Spule 3 mit Wechselstrom erregt wird, schwingt der bewegliche Anker nach links und rechts, so daß die Zinken 6a und 6b entsprechend mit der Erregungsfrequenz der Spule schwingen. Der gegabelte Schwinger 6 vibriert an den Zinken 6a und 6b wie die Zinken einer Stimmgabel, und eine Kapsel schwingung wird hervorgerufen, um den Kapselinhalt durchzuschütteln. Das Amalgam- in der Kapsel erfährt eine physikalische Änderung im Glanz und im Reflexionsgrad während der Amalgamierung, und der zunehmende Verlust an Helligkeit der Legierung bewirkt eine Verringerung des vom Fühler 75 erfaßten Ausgangssignals. Dieser Amplitudenabfall bewirkt bei Erreichen eines vorbestimmten minimalen Schwellenwerts das Abschalten weiterer Schwingungen oder die Erzeugurig eines Warnsignals. Ein Zeitverzögerungsnetzwerk 79 kann zwischen der Schwellenwertschaltung und der Ausgangsschaltung 78 vorgesehen sein.
Die in Fig. 4 abgebildete Vorrichtung hat sich auch als vorteilhaft erwiesen bei der Herstellung von Phosphat-Silikat- und anderen Dentalzementen durch Erfassen des reflektierten Lichts.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 7 abgebildet, wo die Lichtquelle eine Lampe 80 ist, der eine Linse 81 zugeordnet ist, und direkt von Zinken eines Schwingers 82 getragen ist. In diesem Fall wird das Lichtbündel bei 83 durch eine Kapsel 84 geschickt und durch eine Photozelle 85 auf der gegenüberliegenden Seite der Kapsel erfaßt. Die Schaltung von Fig. 4 kann hier ebenfalls verwendet werden, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß das durchgelassene Licht als Fühler dient.
In Fig. 8 ist eine weitere Abwandlung abgebildet, wobei ein Lichtbündel durch ein Linsensystem 90 und eine Lampe 9' sowie durch eine. transparente Halteplatte 92 auf einen flexiblen Behälter 93 gerichtet wird, der die abgepackten Bestandteile des Dentalzements enthält, die durch eine Membran 94 in der Kapsel getrennt sind Wenn eine Rolle 95 uber den flexiblen Behälter 93 hin und hergefähren und dagegen durch eine Druckfeder 96 gedruckt wird, mischen sich die beiden Komponenten, und die Änderung in den Reflexionseigenschaften des von einer Photozelle 97 aufgefangenen Lichtbündels können erfaßt werden In dies-em Ausführungsbeispiel wird die Rolle 95 durch eine Kurbel 98 eines Motors 99 über eine Verbindungsstange 100 hin- und hergefahren.

Claims

Patentansprüche

1; Verfahi-en zur Herste,lung einer härtbaren Masse mit einer vorbestimmten physikalischen Eigenschaft durch sorgfältiges Durchmlschtn vorbestimmter Mengen von mindestens zwei Komponenten, wodurch die Kennwerte der Masse sich ändern, bis die vorbestImmte Eigenschaft erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, a) daß die vorbestimmten Komponenten genügend lang gemischt werden, um sie zur Bild g der Masse miteinander zu vermengen; b) daß kontinuierlich und automatisch die Änderung in der Masse während des Vermengens der Komponenten überwacht wird; und c) daß ein elektrisches Signal bei Erfassung der Entwicklung der vorbestimmten physikalischen Eigenschaft erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch das Vermengen der Komponenten nach Erzeugung des Signals beendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß um ein vorbestimmtes Zeitintervall die Beendigung des Vermengens der Komponenten nach Erzeugung des Signals verzögert wird
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Signal ein Alarmsignal für einen Bediener erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 wobei die vorbestimmten Mengen der beiden Komponenten in eine Kapsel eingefuhrt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t,, daß die Komponenten beim Verfahrens schritt a) vermengt werden, indem-die Kapsel auf einem Schwingarm zu Schwingungen angeregt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die während des Verfahrensschritts a) erfaßte physikalische Eigenschaft die Viskosität der Masse ist, dadurch g e k e n n--z e i c h -n e t , daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das darstellt einen Grundkennwert der Schwingung, mit der der Schwingarm von einer äußeren Quelle beaufschlagt wird und mindestens eine Harmonische eines Frequenzkennwerts der Viskosität der Masse; daß elektronisch das Ausgangssignal gefiltert wird, um einen elektrischen Ausgangskennwert bei Erreichen eines vorbestimmten Viskositätszustands der Masse zu erzeugen, wobei dieses elektrische Signal erzeugt wird, nachdem das elektrische Ausgangssignal einen vorbestimmten Wert erreicht hat.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die physikalische Eigenschaft die optische Opazität der Masse ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlungsbündel auf die Kapsel gerichtet wird; daß die optische Intensität des Strahlungsbündels nach seinem Durchgang durch die Kapsel erfaßt wird; und daß das elektrische Signal erzeugt wird, nachdem die erfaßte Intensität einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die physikalische Eigenschaft der Lichtreflexionsgrad der Masse ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlungsbündel auf die Masse in der Kapsel gerichtet wird; daß die von der Masse der Kapsel reflektierte Strahlung aufgefangen wird; daß ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das die Intensität der reflektierten Strahlung darstellt; und daß das elektrische Signal erzeugt wird, nachdem das Ausgangssignal einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat.
9 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Masse ein Dentalzement verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Masse e4n Dentalamalgam für Zahnfüllungen verwendet wird.
11. Vorrichtung zur Herstellung einer härtbaren Masse, insbesondere einer Dentalmasse, gekennzeichnet durch einen Behälter (7; 31; 84; 93) für ausgewählte vorbestimmte Mengen von mindestens zwei Komponenten, die miteinander misch- bzw. vermengbar sind, um eine härtbare Masse zu geben, die durch die Entwicklung einer vorbestimmten physikalischen Eigenschaft während des Mischens charakterisiert ist; eine Schwing- oder Rütteleinrichtung, die mit dem Behälter kuppelbar ist, um die Komponenten darin zu durchmischen, so daß die Masse hergestellt und die physikalische Änderung in dem Behälter hervorgerufen wird; einen Fühler, der auf die fortschreitende physikalische Änderung in der Masse im Behälter anspricht; und eine mit dem Fühler verbundene Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals nach Erreichung der vorbestimmten physikalischen Eigenschaft bei Erfassung durch den Fühler.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf das elektrische Signal anspricht, um das Mischen der Komponenten in dem Behälter zu beenden.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Alarmierung des Bedieners, die gesteuert ist durch das elektrische Signal zur Anzeige der Erreichung der vorbestimmten physikalischen Eigenschaft.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die physikalische Eigenschaft eine optische Eigenschaft der Masse ist, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Einrichtung (70, 71; 80, 81; 91,90) zum Richten eines Lichtbündels (72) auf den Behälter (7; 84; 93), wobei der Fühler (75; 85; 97) Licht von der Masse auffängt, und wobei die Schaltung einen Diskriminator (77) zur Überwachung des Ausgangssignals des Fühlers in bezug auf einen Schwellenwert hat, und durch eine Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Signals, die mit dem Diskriminator verbunden ist, um das elektrische Signal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal den vorbestimmten Schwellenwert erreicht (Fig. 4; 7; 8).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (80, 81) zum Richten des Bündels auf den -Behälter (84) und der Fühler (85) auf entgegengesetzten Seiten des Behälters angeordnet sind, und daß die optische Eigenschaft die Lichtdurchlässigkeit der Masse ist (Fig. 7).
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (75; 97) Licht auffängt, das von der Masse im Behälter (7; 93) reflektiert ist, und daß die physikalische Eigenschaft der Lichtreflexionsgrad der Masse ist (Fig. 4, 8).
17. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die physikalische Eigenschaft die Viskosität der Masse ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die mit dem Behälter (7) kuppelbare Einrichtung ein Schwingglied (6) und eine Einrichtung (2 - 4) zur Schwingungserregung des Schwingglieds hat; daß der Fühler (8) im Bereich des Schwingglieds zur Erzeugung eines Ausgangssignals angeordnet ist, das Schwingkennwerte darstellt, die dem Schwingglied durch die Masse im Behälter verliehen werden, und daß die Schaltung einen Diskriminator (9) hat, der auf eine Komponente des Ausgangssignals anspricht, die eine Funktion des Durchmischungsgrads der Komponenten ist (Fig. 1, 2).
18. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber (13), der mit der Schaltung verbunden ist, um die Erzeugung des elektrischen Signals für eine vorbestimmte ausgewählte Periode nach Erreichen des Schwellenwerts zu verzögern (Fig. 2).
19. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Kapsel (7) ist, und daß die Schwing- oder Rütteleinrichtung aufweist einen Schwingarm (6, 6a, 6b), der die Kapsel aufnimmt, sowie eine Einrichtung (2 - 4) zur Schwingungserregung des Schwingarms.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22) zur Abgabe eines Warnsignals in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal und eine durch das elektrische Signal erregte Einrichtung (17), um die Einrichtung (2 - 4) zur Schwingungserregung des Arms (6) abzuschalten (Fig. 1 - 3)o L e e r s e i t e