JP6858167B2 - 医療装置 - Google Patents
医療装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6858167B2 JP6858167B2 JP2018158841A JP2018158841A JP6858167B2 JP 6858167 B2 JP6858167 B2 JP 6858167B2 JP 2018158841 A JP2018158841 A JP 2018158841A JP 2018158841 A JP2018158841 A JP 2018158841A JP 6858167 B2 JP6858167 B2 JP 6858167B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- rotation speed
- voltage
- rotor
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
Description
この様な医療装置は、歯科治療におけるインプラント手術において、患者の顎領域を形成する歯槽骨にインプラントを保持する保持穴を形成したり、この保持穴にインプラントを螺子固定するための螺子溝を形成したり、インプラントを保持穴に規定の締め付けトルクで螺子止めして固定するために用いられる。
センサレスモータは、ステータ(固定子)を構成する各コイル(巻線)に発生する誘起電圧を検出し、これに基づきステータに対するロータの回転角度位置を検出して、インバータ回路によりロータの回転角度位置に同期した電流を各コイルに供給して、ロータを回転駆動するものである。
しかしながら、ロータが停止している場合は、ロータの回転角度位置を検出することが可能な誘起電圧がコイルに生じない。この為、モータを起動する際は、直流通電でコイルに電流を流してロータの位置を固定し、その後、強制的にコイル位相を変化させてロータを回転させる必要がある。
特にモータを、低回転で動作するように設定して駆動を開始する場合、駆動時に発生するコイルの誘起電圧が小さく、ロータの回転角度位置を検出することが難しい。つまり、モータを低回転で動作するように設定して動作を開始する場合、モータの起動性が安定しないという課題がある。
以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1を参照すると、医療装置Mは、歯科用ハンドピース100(以下、ハンドピース100)とモータ200と本体300を有する。
ハンドピース100は、先端側に位置するヘッド部101に様々な回転工具102(以下、工具102)を保持する。工具102は、例えば、歯牙を切削する切削工具や、歯槽骨に形成された開口に螺子溝を形成するタップや、インプラントを開口に規定トルクで螺子止めするインプラントドライバー等である。
また、ハンドピース100の後端には、後述するモータ200が接続する。使用者は、この様に構成されたハンドピース100を手で持ち、患部に対して治療を行う。
この様に構成されるモータ200は、出力軸から出力される回転トルクが、ヘッド部101に保持される工具102を回転駆動する駆動源となる。
本実施の形態におけるモータ200の駆動方式は、PWM(Pulse Width Modulation)駆動方式である。
制御部301は、電源部309から電力を得て、操作部303やフットペダル310や各検出部からの入力や、記憶部302に記憶されている制御アルゴリズムに基づき、駆動部305を駆動して、モータ200の動作を制御する。
つまり、制御部301は、モータ200の回転速度Rrと、使用時にモータ200に作用する負荷トルクTrと、モータ200に流れるモータ電流Im(Iu,Iv,Tw)の検出値と、記憶部302に格納された駆動条件に基づき、モータ200を制御する。
言い換えると、制御部301は、モータ200を、使用者が設定した回転速度Rr及びモータ電流Imになるように駆動部303を制御してPWM信号を生成して制御する。また、制御部301は、モータ200の正転及び逆転の回転方向も制御する。
このモータ電流検出部306は、電流検出用抵抗を備え、検出した電流Iu,Iv,Iwを電圧Vu,Vv,Vwに変換する。この電圧Vu,Vv,Vwは、それぞれ、U相、V相、W相の端子電圧である。 そして、その検出値である電圧Vu,Vv,Vwの値を制御部301と回転速度検出部307と負荷トルク検出部308に入力する。
負荷トルク検出部308は、モータ電流Imと負荷トルクTrが比例関係にあることを利用し、モータ電流検出部306で得られた電圧値から負荷トルクTrを求める。
以上の回転速度検出部307と負荷トルク検出部308の検出値は、制御部301に入力される。
主電源スイッチは、本体300の電源をON又はOFFするスイッチである。設定・選択ボタンは、モータ200の動作モードや回転速度や駆動トルク等の制御に必要な駆動条件の設定を行うボタンである。使用者は、操作部304に設けられた設定・選択ボタンを操作して、モータ200の動作の使用条件の設定入力を行うことができる。フットペダル310は、使用者が足で操作することで、モータ200の動作・停止を行うものである。
このインバータ回路は、制御部301に設けられるPWM信号生成回路301aからのPWM信号に基づき、ロータの回転角度位置に同期して、各FETが循環的にON(オン)/OFF(オフ)制御する。つまり、制御部301は、6個のFETを適宜ON/OFF制御することで、3相のコイル212に対して6個のパターンの通電を行う。これにより、モータ200に駆動電圧Vdが印加される。
このように、コイル212の各相に循環的に駆動電圧Vdが印加されて電流が生じ、磁界が発生する。そして、この磁界の作用により、モータ200のロータ201が回転する。
ロータ位置検出回路301bは、ロータが回転してコイル相の切替時に発生する誘起電圧の値を用いることでロータの回転角度位置を検出する回路(所謂、ホール素子等のセンサを用いないセンサレス回路)が用いられる。
また、FETのON時間を短くして、デューティー比を低くすると、モータ200に印加される駆動電圧Vdの実効値が小さくなり、駆動トルクが低下し回転速度Rrを減少させることができる。
このように、制御部301は、PWM信号のデューティー比を制御することで、モータ200の回転速度Rrや駆動トルクを制御する。
フットペダル310は、モータ200の回転動作のON/OFFを制御する。制御部301は、フットペダル310からの信号の有無を検出し、信号が有りの場合、駆動条件に従いモータ200を駆動する。
電源部309は、外部の交流電源400からの交流電圧を整流し変圧し、制御部301と駆動部303に対し所望の直流電圧を印加するコンバータである。
図4に示すフローチャートは、医療装置Mを使用開始する際のモータ200の起動時の動作制御のステップである。つまり、フットペダル310を操作して、モータ200を回転させるときの制御ステップである。
図5(a)に示すグラフは、図4のフローチャートのS4の状態を示すモータの回転数と電圧値のグラフである。図5(b)に示すグラフは、図4のフローチャートのS6の状態を示すモータの回転数と電圧値のグラフである。
モータ200の動作を開始する前に行う設定入力は、例えば、モータ200の動作回転数や駆動トルク、動作モードに係るものである。この動作モードは、例えば、インプラント治療で用いる歯槽骨に螺子溝を形成する際の動作モードや、螺子溝が形成された歯槽骨の開口にインプラントを規定トルクで締め付けるモードなどがある。
尚、モータ200の動作は、例えば、使用者が、フットペダル310を踏み込むことによりスイッチが入り、開始される。
制御部301は、モータ200の制御ステップを、駆動電圧Vdが起動基準電圧Vaより小さい場合、ステップS4に移行する。また、制御部301は、モータ200の制御ステップを、駆動電圧Vdが起動基準電圧Vaと同じ又は大きい場合、ステップS7に移行する。
例えば、設定回転数が100rpmのとき駆動電圧Vd1、設定回転数が1000rpmのときの駆動電圧Vd2、設定回転数が10000rpmのとき駆動電圧Vd3とすると、Vd1<Vd2<Vd3の関係となる。
特に、本実施の形態の医療装置Mのように、1つのモータを用いて、様々治療作業を行う場合、その状況に応じてモータの回転数に低回転から中高回転にかけて幅がある。
また、モータ200を低回転で動作させる場合は、前記の保持穴にインプラントを螺子固定するための螺子溝を形成したり、インプラントを保持穴に規定のトルクで螺子止めして固定するために用いられる。モータ200を低回転で動作させて行う治療作業は、特に繊細な作業を求められる。
例えば、起動基準電圧Vaに対応する駆動電圧が回転数が300rpmのときの電圧の場合、動作開始時に設定された設定回転数が300rpm未満の場合、安定してモータ200を起動することができない恐れがある。つまり、使用者の繊細な作業を妨げる恐れがある。
このステップS4は、操作部304より設定された回転数に対応する駆動電圧Vdでは、モータ200を安定して起動できないことから、設定された回転数の駆動電圧Vdより大きな電圧である起動基準電圧Vaに駆動開始時の電圧に設定して、モータ200の駆動をするステップである。
制御部301は、ロータ位置検出回路301bが、ステータ202に対するロータ201の回転角度位置を検出した場合、ステップS6に移行する。また、制御部301は、ロータ位置検出回路301bが、ステータ202に対するロータ201の回転角度位置を検出しない状態の場合、ステップS5の処理を繰り返す。
具体的には、制御手段303は、モータ200を安定して起動する為に設定された回転数の駆動電圧Vdより大きな電圧である起動基準電圧Vaの状態から、電圧を低下させることで、設定された回転数の駆動電圧Vdに変更する。
制御手段301は、上記の処理が終了すると、ステップS9に移行する。
以上は、ステップS4〜ステップS6の処理の流れである。
ステップS7において制御部301は、駆動部303を制御して、コイル212に設定された回転数に対応する駆動電圧Vdを印加して、コイル212の位相を強制的に変化させる。これにより、コイルの212の位相の変化に影響されて、ロータ201が回転する。制御部301は、ステップS7の処理をした後、ステップS8に移行する。
制御部301は、ロータ位置検出回路301bが、ステータ202に対するロータ201の回転角度位置を検出した場合、ステップS9に移行する。また、制御部301は、ロータ位置検出回路301bが、ステータ202に対するロータ201の回転角度位置を検出しない状態の場合、ステップS7の処理を繰り返す。
尚、制御部301は、ステップS5又はステップS8以降は、ロータ位置検出回路301bの検出値に基づき、駆動部303を制御してモータ200の回転速度Rrや駆動トルクを制御する。
制御部301は、上記の設定変更の入力があった場合はステップS10に移行し、入力が無ければステップS11に移行する。
ステップS11において、制御部301は、モータ200の動作を停止させる入力があったか否かを判断する。
具体的には、フットペダル310のスイッチがOFFしたか否かを判断する。制御部301は、モータ200を停止させる入力があった場合は、モータ200を停止させて処理を終了する。また、制御部301は、モータ200を停止させる入力が無い場合は、ステップS9に移行する。
尚、低回転で工具102を回転させて行う作業は、例えば、歯槽骨に形成した穴に螺子溝を形成する作業や、インプラントを螺子溝を形成した穴に規定のトルクで螺子止めする作業がある。
これらの作業は、モータ200の回転数が低い回転領域で行われるものであり、本発明であれば、モータ200の起動から作業に至る過程で、モータ200を安定して起動することができる。従って、使用者がモータ起動時の違和感を感じにくく、作業しやすい。
100 歯科用ハンドピース(ハンドピース)
101 ヘッド部
102 工具
200 モータ
201 ロータ
202 ステータ
212 コイル
212u U相コイル
212v V相コイル
212w W相コイル
300 本体
301 制御部
301a PWM信号生成回路
301b ロータ位置検出回路
302 記憶部
303 駆動部
304 操作部
305 表示部
306 モータ電流検出部
307 回転速度検出部
308 負荷トルク検出部
309 電源部
310 フットペダル
400 交流電源
Claims (3)
- 歯科治療のインプラント手術において、患者の顎領域を形成する歯槽骨に対して用いる工具を回転自在に保持するハンドピースと、
前記工具を回転駆動するモータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータの動作時の回転数又は回転速度を設定する操作部と、
を有し、
前記モータはロータと、コイルを有するステータを備え、
前記コイルは3つの相のコイルからなり、
前記制御部は、前記ロータが回転して前記コイルの相の切替時に発生する誘起電圧の値を用いることで前記ロータの回転角度位置を検出するロータ位置検出回路を備え、
前記ロータ位置検出回路は、ホール素子などのセンサーを用いずに前記ロータの回転角度位置を検出する回路であり、前記コイルの各相に生じる誘起電圧に基づき、前記3つの相の内、通電していない相の端子電圧が、印加される駆動電圧の1/2になるゼロクロス点を検出することで、前記ステータに対する前記ロータの回転角度位置を検出し、
前記制御部は、設定された前記モータの回転数が概ね低回転である100〜500rpmであるとき対応する駆動電圧が、前記モータを起動する為に必要な電圧である起動基準電圧より小さい場合、前記モータを起動する際の駆動電圧を起動基準電圧に変更して前記モータを起動することを特徴とする医療装置。 - 前記制御部は、前記モータが起動した後、駆動電圧を、起動基準電圧から設定された前記モータの回転数又は回転速度に対応する駆動電圧に変更することを特徴とする請求項1に記載の医療装置。
- 前記制御部は、駆動電圧を、起動基準電圧から設定された前記モータの回転数又は回転速度に対応する駆動電圧に変更する際に、段階的又はリニアに変更することを特徴とする請求項2に記載の医療装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018158841A JP6858167B2 (ja) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 医療装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018158841A JP6858167B2 (ja) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 医療装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020031735A JP2020031735A (ja) | 2020-03-05 |
JP6858167B2 true JP6858167B2 (ja) | 2021-04-14 |
Family
ID=69665979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018158841A Active JP6858167B2 (ja) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 医療装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6858167B2 (ja) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08266086A (ja) * | 1995-03-20 | 1996-10-11 | Kokusan Denki Co Ltd | 直流ブラシレス電動機の速度制御方法及び装置 |
JP2000224886A (ja) * | 1999-01-29 | 2000-08-11 | Zexel Corp | 直流ブラシレスモータの起動方法及びモータ起動制御装置 |
ITBO20030165A1 (it) * | 2003-03-25 | 2004-09-26 | Castellini Spa | Riunito dentale. |
JP2008141828A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Denso Corp | モータ駆動装置及びモータ駆動方法 |
JP4916037B2 (ja) * | 2010-07-02 | 2012-04-11 | 株式会社ナカニシ | 歯科用ハンドピースのモータ制御方法及び制御装置 |
JP2012157460A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Nakanishi:Kk | 歯科用ハンドピース |
EP2578183A1 (en) * | 2011-10-07 | 2013-04-10 | Implaout ApS | Device for loosening, insertion and removal of dental implants |
JP5857825B2 (ja) * | 2012-03-20 | 2016-02-10 | 株式会社デンソー | モータ制御装置 |
KR101910012B1 (ko) * | 2016-09-20 | 2018-10-22 | (주)이씨스 | 센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법 |
-
2018
- 2018-08-28 JP JP2018158841A patent/JP6858167B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020031735A (ja) | 2020-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4916037B2 (ja) | 歯科用ハンドピースのモータ制御方法及び制御装置 | |
JP3888082B2 (ja) | モータ装置およびその制御方法 | |
JP2012011068A5 (ja) | ||
JP6296566B2 (ja) | モータ駆動制御装置 | |
JP2022066913A (ja) | モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法 | |
JP2001292589A (ja) | ファンモータ制御方法およびその装置 | |
JP5534862B2 (ja) | センサレス同期モータ駆動装置 | |
JP6858167B2 (ja) | 医療装置 | |
JP3971978B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
JP2004023823A (ja) | ブラシレスdcモータの制御装置 | |
JP4796940B2 (ja) | ブラシレスdcモータの制御方法と制御装置 | |
JP6861689B2 (ja) | 医療装置 | |
JP2021016602A (ja) | 歯科用医療装置 | |
JP2021016603A (ja) | 歯科用医療装置 | |
JP2004015986A (ja) | モータの制御装置 | |
JP4269921B2 (ja) | ブラシレスモータの駆動装置 | |
JP4796944B2 (ja) | ブラシレスdcモータの制御方法と制御装置 | |
JP2012157942A (ja) | 電動工具 | |
WO2010087054A1 (ja) | 電動工具 | |
JP6952408B2 (ja) | ブラシレスモータの駆動装置、及び、ブラシレスモータ、及び、ブラシレスモータを用いた医療用ハンドピース | |
JP2004088838A (ja) | モータ制御装置 | |
JP3807507B2 (ja) | センサレス同期モータの駆動装置 | |
JP2023032765A (ja) | モータ制御装置、およびその制御方法 | |
JP6441743B2 (ja) | 冷却ファンの制御装置、及び制御装置の制御方法 | |
JP6493067B2 (ja) | モータ制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190906 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190906 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200630 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200904 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201029 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210323 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6858167 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |