DE2412550C2

DE2412550C2 - Programmsteuereinrichtung für einen zahnärztlichen Operationsstuhl

Info

Publication number: DE2412550C2
Application number: DE19742412550
Authority: DE
Inventors: Eugen Ing.(Grad.) 6148 Heppenheim Hohmann; Bernd Dipl.-Ing. 6140 Bensheim Nickel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1974-03-15
Publication date: 1980-11-27
Also published as: IT1033462B; DE2412550B1

Description

Bei einer bekannten Programmsteuereinrichtung (DE-OS 21 19 837) sind zur Speicherung von Stuhlpositionen Lochkarten vorgesehen. Das Einprogrammieren oder Speichern einer gewünschten Stuhlstellung erfolgt dadurch, daß der Stuhl zunächst durch Betätigung der herkömmlichen Bedienungsglieder in die gewünschte Arbeitsstellung gefahren wird. Über Zwischenglieder werden dabei verschiedene Istwertgeber-Potentiometer eingestellt. Danach werden über einen separat zu steuernden Motor die Istwertgeber-Potentiometer und ein Einstellregler abgeglichen. Nach dem Abgleich der

ίο durch Istwertgeber und Einstellregler gebildeten Brükke wird durch einen Abschaltimpuls eines Schaltverstärkers ein Elektromagnet betätigt, der über einen Stempel eine Lochung der Karte bewirkt. Die für ein bestimmtes zu verstellendes Stuhlteil wählbare Stuhlposition ist sodann eingespeichert. Weitere Stuhlteile und Stuhlpositionen können auf gleiche Weise gespeichert werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung, wie sie in der DE-OS 19 23 262 beschrieben ist. Bei dieser Steuereinrichtung, die anders aufgebaut ist als die eingangs beschriebene, ist für jede anwählbare Stuhlposition eine Programmwähltaste vorgesehen, bei deren Betätigung der Stuhl in die betreffende vorprogrammierte Position gefahren wird. Durch einen einzigen Tastendruck werden gleichzeitig mehrere Größen, z. B.

die Sitzhöhe, die Neigung der Rückenlehne, der Kippwinkel, in bezug auf eine Querachse und gegebenenfalls auch auf eine Längsachse angewählt. Bei dem in dieser Patentanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Gedächtnisstufe vorhanden, die so lange gesetzt bleibt, bis die Istwerte aller verstellbaren Größen des Stuhles die Sollwerte erreichen.

Nun vergehen aber unterschiedliche Zeiten, bis jede der verstellbaren Größen den dem ausgewählten Programm entsprechenden Sollwert erreicht. Wegen des mechanischen Nachlaufs im jeweiligen Arbeitskreis können daher leicht Regelschwingungen auftreten, d. h. daß dann, wenn ein verstellbares Teil geringfügig über den Sollwert hinausschießt, dieses zurückgeführt wird, eventuell erneut in der anderen Richtung über den Sollwert hinausläuft und daher um die Sollwertposition pendelt. Solche Regelschwingungen sind höchst unerwünscht. Deshalb sind die dort zur Bildung eines Differenzsignals an jeweils einem Istwertgeber und jeweils mehreren Sollwertgebern angeschlossenen Dreipunktregler so aufgebaut, daß sie nur bei Erreichen eines bestimmten Unterschieds der an den Potentiometern abgegriffenen Potentiale ansprechen. Auf diese Weise wird der Sollwert der Position nur näherungsweise erreicht.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der das Auftreten von Regelschwingungen bis zum Erreichen der gewünschten Sollwerte aller zu verstellenden Größen praktisch ausgeschlossen ist und trotzdem die gewünschte Position genau angefahren werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Beim Erfindungsgegenstand ist für jeden Positionswähler eine der Anzahl der vorhandenen verstellbaren Größen entsprechende Anzahl von Binärspeichern vorhanden. Jeder Binärspeicher blockiert die Verstellung des ihm zugeordneten Stuhlteils, wenn dieses erstmals nach der Betätigung des Positionswählers die Sollposition erreicht. Die Blockierung sämtlicher Verstellmotoren für den Stuhl erfolgt daher nicht gemeinsam erst dann, wenn das letzte verstellbare Teil seine Sollposition einnimmt, wie dies in der DE-OS

19 23 262 beschrieben ist, sondern jeder einzelne Verstellmotor wird individuell dann blockiert, wenn das ihm zugeordnete verstellbare Stuhlteil die dem gewählten Programm entsprechende Position erstmals einnimmt. Auf diese Weise kann das Blockieren genau in der Sollposition erfolgen, ohne daß Regelschwingungen auftreten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand ίο der F i g. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Darstellung eines zahnärztlichen Operationsstuhls zur Erläuterung der Erfindung und

Fig.2 das Schaltbild einer Steuereinrichtung nach der Erfindung für eine verstellbare Größe.

Der in der F i g. 1 dargestellte zahnärztliche Operationsstuhl besitzt eine Basisplatte 1, einen daran angelenkten Parallelogrammträger 2 und einen von diesem getragenen, auf einem Träger 3 angeordneten, im wesentlichen aus einem Sitz 4 und einer Rückenlehne 5 bestehenden Stuhloberteil. Der Sitz 4 schließt auch eine Beinauflage mit ein. Die Rückenlehne 5 kann gegen den Stitz 4 um beidseitig des Stuhls an Rahmenteilen 7 angeordnete Schwenkachsen 6 geneigt und der Sitz 4 gegen den Träger 3 um die horizontale Schwenkachse 8 gekippt werden.

Beidseitig des Operationsstuhls sind Armlehnen angeordnet, von denen in der Fig.! die Armlehne 10 sichtbar ist. Die Armlehnen sind einerseits mit der Rückenlehne 5 über eine Achslagerung und andererseits so über Gelenkstangen mit dem Sitz 4 verbunden. Zur Verstellung der Stuhlteile sind Verstellvorrichtungen 11 bis 13 vorhanden, die Elektromotoren enthalten.

Zum Erfassen der Stuhllage sind Istwertgeber 14 bis 16, z. B. Potentiometer vorgesehen. Der Istwertgeber 14 dient zur Erfassung der Neigung der Rückenlehne 5 der Istwertgeber 15 zur Erfassung der Kipplage des Sitzes 4 in bezug auf die Achse 8 und der Istwertgeber 16 zur Erfassung der Höhenlage des Sitzes 4.

An der Rückenlehne 5 sind drei Tasten 17 bis 19 angeordnet die es erlauben, den Operationsstuhl, und zwar die Teile 3,4 und 5 unabhängig voneinander in drei verschiedene, vorprogrammierte Positionen zu verstellen. Jeder dieser Positionen ist somit eine der Tasten 17 bis 19 zugeordnet. An Hand der F i g. 2 ist dies nachfolgend näher erläutert.

Die F i g. 2 zeigt das Schaltbild der Stuhlsteuereinrichtung für den Istwertgeber 16. Dem Istwertgeber 16 sind drei Sollwertgeber 20 bis 22 entsprechend den drei wählbaren Stuhlpositionen zugeordnet. Die Auswahl des jeweiligen Sollwertgebers erfolgt durch drei Transistoren 23 bis 25, durch die an den Eingang eines Spannungskomparators 26 eine Spannung legbar ist, die der Differenz zwischen der Spannung am Istwertgeber 16 und am jeweils ausgewählten Sollwertgeber 20 bis 22 entspricht. Der Spannungskomparator 26 liefert an seinem Ausgang 27 eine dieser Differenz entsprechende Spannung und steuert zwei Schalttransistoren 28 und 29, welche über Steuerrelais 30 und 31 und deren Kontakte 32 und 33 Motorrelais 34 und 35 ansteuern, durch die die Motoren der Verstellvorrichtungen 11 bis 13 geschaltet werden.

Der Schaltzustand der Motorrelais 34 und 35 wird durch ein Und-Gatter 36 erfaßt, das drei Binsärspeicher 37 bis 39 ansteuert. Die Binärspeicher 37 bis 39 führen den Transistoren 23 bis 25 Signale zum Durchschalten zu und sind durch Kontakte 17' bis 19' setzbar, die durch die Tasten 17 bis 19 betätigbar sind. Den Binärspeichern 37 bis 39 sind Und-Gatter 40 bis 42 zur Verriegelung zugeordnet.

Zur Erläuterung des Schaltbildes gemäß F i g. 2 sei angenommen, daß die Programmtaste 17 betätigt wird, durch die der Kontakt 17' geschlossen wird. Dadurch wird der Binärspeicher 37 gesetzt und öffnet über die Leitung 43 den Schalttransistor 25, der den gemeinsamen Punkt der Geber 16 und 22 mit Masse verbindet. Am Eingang des Spannungskomparators 26 liegt damit eine Spannung, die der Differenz zwischen der Spannung am Istwertgeber 16 und am Sollwertgeber 22 entspricht. Wenn diese Spannung einen vorbestimmten Wert unterschreitet, heißt dies, daß der Istwert im Rahmen der vorbestimmten Genauigkeit nahe dem Sollwert liegt und keine Verstellung (bei dem Beispiel Höhenverstellung) erforderlich ist. Am Ausgang 27 des Spannungskomparators 26 erscheint daher kein Schaltsignal, so daß die Motorrelais 34 und 35 abgefallen bleiben. Nach dem Loslassen der Programmtaste 17 kippt daher der Binärspeicher 37 wieder in seinen Ruhezustand zurück.

Überschreitet die Differenzspannung am Eingang des Spannungskomparators 26 nach dem Betätigen der Programmtaste 17 die vorbestimmte Schwelle, so spricht eines der Steuerrelais 30, 31 und damit der Motorrelais 34 und 35 an. Über das Und-Gatter 36 wird nunmehr verhindert, daß nach dem Loslassen der Programmtaste 17 der Binärspeicher 37 in seinen Ruhezustand zurückkippt. Der Binärspeicher 37 hält daher den Transistor 25 auch nach dem öffnen des Kontakts 17 in seinem leitenden Zustand, bis die Sitzhöhe einen solchen Wert erreicht hat, daß die Differenz zwischen der Spannung am Istwertgeber 16 und der Spannung am Sollwertgeber 22 die Schwelle des Spannungskomparators 26 unterschreitet. Nunmehr fällt das erregte Steuerrelais 30, 31 und damit auch das erregte Motorrelais 34, 35 ab und der Binärspeicher 37 wird über das Und-Gatter 36 wieder in seinen Ruhezustand zurückgeschaltet.

In gleicher Weise erfolgt die Motorsteuerung mittels der Programmtasten 18 und 19 über die Kontakte 18' und 19' bei der Wahl eines anderen Programmes. Den Istwertgebern 14 und 15 ist die gleiche Schaltungsanordnung wie die in F i g. 2 zugeordnet.

Es ergibt sich, daß nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel für jede Programmtaste 17 bis 19 (Positionswähler) eine der Anzahl der vorhandenen verstellbaren Größen (Neigung der Rückenlehne, Neigung der Sitzfläche, Sitzhöhe) entsprechende Anzahl von Binärspeichern vorhanden sein muß. Die Binärspeicher eines Programms werden von der zugeordneten Programmtaste bei deren Betätigung von ihrem Ruhezustand in ihren Arbeitszustand gesetzt, in dem sie die Verstellung der zugeordneten Größen freigeben. Jeder Binärspeicher wird dann einzeln in seinen Ruhezustand zurückgeschaltet, wenn die zugeordnete Größe den Sollwert im Rahmen der vorbestimmten Genauigkeit erreicht. Immer dann, wenn eine der verstellbaren Größen somit den Sollwert erreicht, wird die Verstellung dieser Größe stillgesetzt, während die Verstellung der anderen Größen erforderlichenfalls weiterlaufen kann. Die Stillsetzung eines Verstellmotors erfolgt also sofort dann, wenn die durch ihn verstellte Größe ihren Sollwert erreicht und nicht wie beim Stand der Technik erst dann, wenn die vorprogrammierte Position des Stuhls erreicht ist, d. h. nicht erst dann, wenn alle verstellbaren Größen ihre Sollwerte einnehmen. Dadurch sind Regelschwingun-

gen verhindert. Insbesondere wirkt sich der unvermeidliche mechanische Nachlauf, der davon herrührt, daß ein Elektromotor nach dem Abschalten noch eine gewisse Zeit weiterläuft, nicht in der Weise aus, daß ein erneutes Einschalten dieses Motors in entgegengesetzter Richtung erfolgt, wenn wegen des Nachlaufs der Sollwert um ein vorbestimmtes Maß überschritten wird. Dieses erneute Einschalten ist im wesentlichen die Ursache für die erwähnten Regelschwingungen beim Stand der Technik.

Die Eingänge der Und-Gatter 40 bis 42 sind in der dargestellten Weise mit den gemeinsamen Punkten der Geber 16 und 20,16 und 21 sowie 16 und 22 verbunden. Die Leitung 1 führt also zu den Eingängen I der Und-Gatter 41 und 42, die Leitung II zu den Eingängen Il der Und-Gatter 40 und 42 und die Leitung III zu den Eingängen III der Und-Gatter 40 und 41. Dadurch ist erreicht, daß ein Setzen eines Binärspeichers durch Betätigung einer Programmtaste nicht erfolgen kann, wenn davor bereits eine Programmtaste zur Stuhlsteuerung betätigt worden ist und noch eine der verstellbaren Stuhlgrößen verstellt wird. Die Und-Gatter 40 bis 42 bilden also mit den nachgeschalteten Koppelwiderständen eine Verriegelungsanordnung, die ein Setzen des zugeordneten Binärspeichers verhindert, wenn der ihm

ίο zugeordnete Programmwähler betätigt wird und ein anderer Binärspeicher bereits gesetzt ist.

In Verbindung mit der F i g. 1 ist eine Steuereinrichtung dargestellt, bei der drei Motoren zur Stuhlverstellung benutzt sind. Die Anzahl der Motoren ist jedoch im Rahmen der Erfindung ohne Bedeutung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für einen motorisch in mehrere Positionen verstellbaren zahnärztlichen Operationsstuhl mit mehreren Istwertgebern zur Bildung elektrischer Signale, die die Istwerte verstellbarer Größen des Stuhles verkörpern, mit mehreren Sollwertgebergruppen, von denen in jeder Gruppe für jede verstellbare Größe je ein Sollwertgeber vorhanden ist und mit einer der gewünschten Anzahl der Stuhlpositionen und damit der Sollwertgebergruppen entsprechenden Anzahl von Positionswählern sowie mit Selbsthaltegattern, welche bei Betätigung der Positionswähler von ihrem Ruhezustand in ihren Arbeitszustand gesetzt werden und dadurch die Istwertgeber einerseits und die Sollwertgeber einer Gruppe andererseits an eine Motorsteuervorrichtung anschalten, wodurch der Stuhl so lange verstellt wird, bis die Ist- und Sollwerte der Stuhlgrößen etwa übereinstimmen, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Positionswähler (17 bis 19) eine der Anzahl der vorhandenen verstellbaren Größen entsprechende Anzahl von Binärspeichern (37 bis 39) vorhanden ist, von denen die einem Positionswähler (17 oder 18 oder 19) zugeordneten bei dessen Betätigung gemeinsam von ihrem Ruhezustand in ihren Arbeitszustand gesetzt werden und dadurch die Verstellung der zugeordneten Größen über die zugeordneten Sollwertgeber (20 bis 22) freigeben, und daß die Binärspeicher (37 bis 39) so an die Motorsteuervorrichtung (28 bis 35) angeschlossen sind, daß sie einzeln ein sie in den Ruhezustand rückschaltendes Signal erhalten, wenn die jeweils zugehörige Größe ihren Sollwert erreicht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Differenzsignals für den jeweiligen Soll- und Istwert für jede verstellbare Größe je ein Spannungskomparator (26) vorhanden ist, an dessen Eingang der zugeordnete Istwertgeber (z. B. 16) sowie eine der Anzahl der Positionswähler (17 bis 19) entsprechende Anzahl von Sollwertgebern (z. B. 20 bis 22) liegen, und daß der dem jeweils betätigten Positionswähler (z. B. 17) zugeordnete Sollwertgeber (z. B. 22) zum Anlegen einer der Differenz zwischen Ist- und jeweiligem Sollwert entsprechenden Spannung an den Spannungskomparator (26) durch den zugeordneten Binärspeicher (z. B. 37) anschaltbar ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschaltsignal für die einer verstellbaren Größe zugeordneten Binärspeicher (37 bis 39) an der den jeweiligen Verstellmotor (z. B. 13) steuernden Schaltvorrichtung (ζ. Β. Relais 34,35) abgegriffen ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Binärspeicher (37 bis 39) eine Verriegelungsanordnung (40 bis 42) zugeordnet ist, die ein Setzen verhindert, wenn der ihm zugeordnete Programmwähler (17 bis 19) betätigt wird und ein anderer Binärspeicher bereits gesetzt ist.