專利名稱：牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過切削工具進(jìn)行牙齒的切削或根管形成的牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法及控制裝置。
背景技術(shù)：
在實(shí)施牙齒的切削、根管形成的手術(shù)時，使用將電動馬達(dá)作為驅(qū)動源的牙科用機(jī)頭。手術(shù)者對應(yīng)于手術(shù)目的，在分開使用多種切削工具的同時實(shí)施手術(shù)。并且，作為對這種牙科用機(jī)頭的馬達(dá)進(jìn)行控制的方法，已知如下的反饋控制一邊檢測馬達(dá)的轉(zhuǎn)速一邊進(jìn)行馬達(dá)的驅(qū)動電壓的增減，將馬達(dá)控制為維持所設(shè)定的轉(zhuǎn)速。因此，在使用反饋控制的馬達(dá)控制裝置中，在切削工具的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變大、轉(zhuǎn)速降低的情況下，進(jìn)行將馬達(dá)的驅(qū)動電壓提高、使其返回到所設(shè)定的轉(zhuǎn)速的控制。但是，在使用較細(xì)而容易折斷的切削工具的根管形成等手術(shù)中，當(dāng)使用反饋控制時，存在會對切削工具施加過剩的轉(zhuǎn)矩而使其破損或者切削工具卡入根管等操作性方面的問題。因此，為了解決這種問題，專利文獻(xiàn)1的馬達(dá)控制裝置提出不進(jìn)行反饋控制，而設(shè)為隨著對切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變大而使轉(zhuǎn)速降低的馬達(dá)的輸出特性，當(dāng)對切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩達(dá)到預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩時，將馬達(dá)控制成(1)使轉(zhuǎn)速降低、(2)停止、(3) 反轉(zhuǎn)中的某一個。通過如此，專利文獻(xiàn)1能夠防止切削工具的折損，并且在切削工具卡入根管時也能夠通過使馬達(dá)反轉(zhuǎn)來自動地解除，能夠提高操作性?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利第3264607號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題但是，專利文獻(xiàn)1的馬達(dá)控制裝置，雖然能夠防止切削工具的破損、向根管的卡入，但是由于隨著負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加而切削工具的轉(zhuǎn)速降低，因此存在切削效率方面比反饋控制差的問題。此外，在使馬達(dá)停止的上述O)的情況下，如專利文獻(xiàn)1的圖5的線圖a、b所示， 通過停止向馬達(dá)施加驅(qū)動電壓來使馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止，所以存在的問題為，馬達(dá)(切削工具) 的旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)矩突然消失，由于該轉(zhuǎn)矩消失的反作用而對患者及手術(shù)者產(chǎn)生沖擊(以下將兩者總稱為不適感)。此外，在使馬達(dá)反轉(zhuǎn)的上述(3)的情況下，在反轉(zhuǎn)之前也停止向馬達(dá)施加驅(qū)動電壓并使馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止，所以與上述O)同樣產(chǎn)生不適感。本發(fā)明是鑒于這種問題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法及控制裝置，能夠在防止切削工具的折損的同時高效地進(jìn)行切削，并且能夠緩和對實(shí)施手術(shù)中的患者及手術(shù)者的不適感。用于解決技術(shù)問題的手段本發(fā)明涉及一種牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法，該牙科用機(jī)頭具備使切削工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的馬達(dá)，本發(fā)明的馬達(dá)控制方法的特征在于，具備步驟a，當(dāng)對切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過預(yù)先設(shè)定的限制轉(zhuǎn)矩值時，將馬達(dá)電流限制為第一限制電流；以及步驟b，當(dāng)檢測到馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止時，將馬達(dá)電流控制為比第一限制電流低的第二限制電流以下。根據(jù)本發(fā)明的控制方法，通過將馬達(dá)電流限制為第一限制電流，能夠伴隨對切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加而使馬達(dá)(切削工具)的旋轉(zhuǎn)停止(旋轉(zhuǎn)數(shù)=0)，并能夠防止切削工具的折損。并且，即使馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止也還對馬達(dá)施加有第一限制電流，因此不會發(fā)生轉(zhuǎn)矩消失(轉(zhuǎn)矩急劇降低的狀態(tài))。此外，如果檢測到馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止的情況，則將馬達(dá)電流控制為比第一限制電流低的第二限制電流以下，所以在該期間雖然負(fù)荷轉(zhuǎn)矩降低，但也不會發(fā)生轉(zhuǎn)矩消失。本發(fā)明的控制方法，作為將馬達(dá)電流控制為第二限制電流以下之后的動作，能夠執(zhí)行以下3個模式中的任意一個。第一個模式為，在步驟b中，在馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，停止向馬達(dá)的供電。該模式對應(yīng)于在馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止之后不繼續(xù)實(shí)施手術(shù)的情況。第二個模式為，在步驟b中，在馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，使馬達(dá)反轉(zhuǎn)。 該模式對應(yīng)于如下情況需要通過使卡入根管的切削工具反轉(zhuǎn)來解除向根管的卡入。第三個模式為，在步驟b中，在馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，使馬達(dá)反轉(zhuǎn)， 然后使馬達(dá)進(jìn)行反轉(zhuǎn)前的朝向的正轉(zhuǎn)。該模式對應(yīng)于如下情況通過使卡入根管的切削工具反轉(zhuǎn)來解除向根管的卡入，并且之后還繼續(xù)實(shí)施手術(shù)。本發(fā)明還提供一種實(shí)施以上的控制方法的控制裝置。本發(fā)明的控制裝置具備負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部，檢測對切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)速檢測部，檢測馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；以及控制部，對馬達(dá)的轉(zhuǎn)速及馬達(dá)電流進(jìn)行控制。該控制部根據(jù)由負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部檢測的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，對馬達(dá)電流如下地進(jìn)行控制。S卩，當(dāng)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過預(yù)先設(shè)定的限制轉(zhuǎn)矩值時，控制部將馬達(dá)電流限制為第一限制電流。此外，當(dāng)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過限制轉(zhuǎn)矩、且轉(zhuǎn)速檢測部檢測到馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止的情況時， 控制部將馬達(dá)電流控制為比第一限制電流低的第二限制電流以下。本發(fā)明的控制裝置，通過將馬達(dá)電流限制為第一限制電流，由此防止切削工具的破損。此外，如果檢測到馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止的情況，則將馬達(dá)電流控制為比第一限制電流低的第二限制電流以下，在該期間負(fù)荷轉(zhuǎn)矩降低，所以能夠減少轉(zhuǎn)矩消失。在本發(fā)明的控制裝置中，作為將馬達(dá)電流控制為第二限制電流以下之后的動作， 能夠執(zhí)行以下三個模式中的任意一個。第一個模式為，在馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，停止向馬達(dá)的供電。第二個模式為，在馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，使馬達(dá)反轉(zhuǎn)。第三個模式為，在馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，使馬達(dá)反轉(zhuǎn)，然后使馬達(dá)進(jìn)行反轉(zhuǎn)前的朝向的正轉(zhuǎn)。
發(fā)明的效果本發(fā)明的馬達(dá)控制方法，一邊監(jiān)視負(fù)荷轉(zhuǎn)矩一邊控制馬達(dá)的動作，以便不對切削工具施加過剩的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，所以能夠防止切削工具的破損。此外，本發(fā)明的馬達(dá)控制方法，當(dāng)對切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過限制轉(zhuǎn)矩值時， 即使在馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止之后，也不會使馬達(dá)電流突然停止，而是在使馬達(dá)電流降低之后停止。因此，在該期間能夠使轉(zhuǎn)矩逐漸減小，因此能夠降低轉(zhuǎn)矩消失對患者及手術(shù)者帶來的不適感。


圖1是表示馬達(dá)控制裝置的構(gòu)成的功能框圖。圖2是表示本發(fā)明的馬達(dá)控制方法的停止模式的控制步驟的流程圖。圖3是本發(fā)明的馬達(dá)控制方法的停止模式對負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的控制特性圖。圖4是表示本發(fā)明的馬達(dá)控制方法的反轉(zhuǎn)模式的控制步驟的流程圖。圖5是本發(fā)明的馬達(dá)控制方法的反轉(zhuǎn)模式對負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的控制特性圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1所示的本實(shí)施方式的馬達(dá)控制裝置1為，對牙科用機(jī)頭所內(nèi)置的作為三相無刷馬達(dá)的馬達(dá)21進(jìn)行控制，具備控制部3、存儲部25、驅(qū)動部5、操作部11、顯示部13、腳踏板15、馬達(dá)電流檢測部20、轉(zhuǎn)速檢測部27、負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部沈以及電源部17。本實(shí)施方式的馬達(dá)21的驅(qū)動方式為PWM(Pulse Width Modulation 脈寬調(diào)制)驅(qū)動方式，通過由控制部3生成的PWM信號對驅(qū)動部5進(jìn)行控制，向馬達(dá)21供給驅(qū)動電壓。另外，在以后的說明中，將能夠切削牙齒的馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為正轉(zhuǎn)、將與其相反的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為反轉(zhuǎn)而進(jìn)行說明。以下，對各構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說明。<控制部3>控制部3將馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr、負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr以及馬達(dá)電流Lii的檢測值與存儲部 25所保存的驅(qū)動條件進(jìn)行比較，并且以成為規(guī)定的轉(zhuǎn)速Rr及馬達(dá)電流Lii的方式生成PWM 信號，進(jìn)行馬達(dá)21的控制。此外，控制部3還對馬達(dá)21的正反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制。< 存儲部 25>在存儲部25中，除了用于控制部3控制馬達(dá)21的程序之外，還存儲有對馬達(dá)21 的驅(qū)動進(jìn)行控制所需的如下條件馬達(dá)21的正轉(zhuǎn)時的最大轉(zhuǎn)速即第一限制轉(zhuǎn)速R1、反轉(zhuǎn)時的最大轉(zhuǎn)速即第二限制轉(zhuǎn)速R2、限制轉(zhuǎn)矩Tl、第一限制電流Il及第二限制電流12等。這些驅(qū)動條件中，對于第一限制轉(zhuǎn)速R1、第二限制轉(zhuǎn)速R2、限制轉(zhuǎn)矩Tl以及第二限制電流12，手術(shù)者能夠考慮手術(shù)內(nèi)容、切削工具的種類等而設(shè)定為任意值。與所設(shè)定的限制轉(zhuǎn)矩Tl相當(dāng)?shù)鸟R達(dá)21的馬達(dá)電流，被設(shè)定為第一限制電流II。此外，在存儲部25中存儲有兩種切削模式即停止模式及反轉(zhuǎn)模式的驅(qū)動程序。停止模式是如下的驅(qū)動程序如果正轉(zhuǎn)中的馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速等與規(guī)定的條件一致，則使向馬達(dá) 21的供電停止；反轉(zhuǎn)模式是如下的驅(qū)動程序如果正轉(zhuǎn)中的馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速等與規(guī)定的條件一致，則使馬達(dá)21反轉(zhuǎn)。另外，關(guān)于各個條件，在對各模式的控制方法的說明中進(jìn)行詳細(xì)說明?！瘩R達(dá)電流檢測部20>馬達(dá)電流檢測部20具備電流檢測用電阻(未圖示)，將在馬達(dá)21中流動的電流即馬達(dá)電流Lii變換為電壓。<轉(zhuǎn)速檢測部27>轉(zhuǎn)速檢測部27根據(jù)由馬達(dá)電流檢測部20得到的電壓值來推測馬達(dá)21的感應(yīng)電壓，進(jìn)而根據(jù)該感應(yīng)電壓來求出馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr。<負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部沈>負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部沈利用馬達(dá)電流加和負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr處于比例關(guān)系的情況，根據(jù)由馬達(dá)電流檢測部20得到的電壓值來求出負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr?！床僮鞑?1>操作部11具備多個設(shè)定按鈕(未圖示)和選擇按鈕(未圖示)。手術(shù)者通過設(shè)定按鈕來設(shè)定馬達(dá)21的第一限制轉(zhuǎn)速R1、第二限制轉(zhuǎn)速R2、限制轉(zhuǎn)矩Tl以及模式選擇等的馬達(dá)21的控制所需的驅(qū)動條件。此外，通過選擇按鈕來進(jìn)行顯示部13的顯示內(nèi)容的選擇以及切削模式的選擇。在此所述的顯示內(nèi)容為驅(qū)動條件的設(shè)定內(nèi)容的顯示、驅(qū)動中的馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr 及負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr的顯示等。<驅(qū)動部5>驅(qū)動部5具備由6個FET (場效應(yīng)晶體管Field Effect Transistor)構(gòu)成的倒相電路，基于來自設(shè)置于控制部3的PWM信號生成電路沈的PWM信號，對各FET進(jìn)行ON (導(dǎo)通)/OFF (截止)控制，對馬達(dá)21施加驅(qū)動電壓Vd。根據(jù)ON信號相對于PWM信號的1個周期的比例即占空比，來決定馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速 Rr。即，當(dāng)使該占空比變高時，對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd的有效值變大，由此能夠使轉(zhuǎn)速Rr增加，相反當(dāng)使占空比降低時，能夠使轉(zhuǎn)速Rr減少。此外，當(dāng)施加到切削工具的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr變大時，馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr降低，但在該情況下，也使PWM信號的占空比變高，使驅(qū)動電壓Vd的有效值變大。于是，隨著馬達(dá)21的馬達(dá)電流Lii的變大，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增加，結(jié)果能夠提高轉(zhuǎn)速Rr。如此，本實(shí)施方式的馬達(dá)控制裝置1，通過對PWM信號的占空比進(jìn)行控制，能夠?qū)ⅠR達(dá)21控制為所希望的轉(zhuǎn)速Rr。此外，驅(qū)動部5在向馬達(dá)21進(jìn)行輸出的輸出部具備繼電器(未圖示)，控制部3通過對該繼電器進(jìn)行控制，由此對馬達(dá)21的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制。< 顯示部 13>顯示部13除了對存儲部25中所存儲的各種驅(qū)動條件進(jìn)行顯示之外，還對手術(shù)中的馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr、負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr等進(jìn)行顯示。該顯示部也可以通過數(shù)值來表示這些驅(qū)動條件，為了提高視覺上識別，也能夠進(jìn)行圖表化而表示。< 腳踏板 15>腳踏板15對馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)的0N/0FF進(jìn)行控制?？刂撇?檢測有無來自腳踏板 15的信號，在有信號的情況下，根據(jù)驅(qū)動條件來驅(qū)動馬達(dá)21。
< 電源部 17>電源部17將來自交流電源7的交流電壓進(jìn)行整流并變壓，對控制部3、驅(qū)動部5施加所希望的直流電壓。接著，對本實(shí)施方式的馬達(dá)控制方法的停止模式和反轉(zhuǎn)模式的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。[停止模式]<停止模式的控制流程>根據(jù)圖2對本實(shí)施方式的停止模式的處理步驟進(jìn)行說明。當(dāng)手術(shù)者踩踏腳踏板15時，馬達(dá)控制裝置1開始馬達(dá)21的正轉(zhuǎn)(步驟S101)?？刂撇?將馬達(dá)21的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr和限制轉(zhuǎn)矩Tl進(jìn)行比較(步驟S103)。在步驟S103的比較結(jié)果為負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr未達(dá)到限制轉(zhuǎn)矩Tl的情況下(步驟S103 否)，將馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速控制為限制轉(zhuǎn)速R1。該控制如下地進(jìn)行。求出轉(zhuǎn)速Rr和第一限制轉(zhuǎn)速Rl之差(步驟S105)。在差超過0(零)的情況下(步驟S105:>0)，為了降低轉(zhuǎn)速Rr，控制部3降低對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd (步驟S107)。另外，如上所述，本實(shí)施方式的馬達(dá)控制裝置1采用PWM驅(qū)動方式，因此在此所述的降低驅(qū)動電壓Vd，意味著降低PWM信號的占空比。以下也同樣。在差為零的情況下(步驟S105 := 0)，以維持轉(zhuǎn)速Rr的方式，控制部3維持對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd(步驟S109)。在差小于0的情況下(步驟S105 < 0)，為了提高轉(zhuǎn)速Rr，控制部3提高馬達(dá)21 的驅(qū)動電壓Vd (步驟Sl 11)。如上所述，控制部3以使馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr成為第一限制速度Rl的方式進(jìn)行控制。在步驟S107、S109或Slll的處理之后，再次返回步驟S103的判斷。如上所述，本實(shí)施方式的馬達(dá)控制裝置1通過反饋控制對馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。即，當(dāng)切削推進(jìn)時，負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr變大，但本實(shí)施方式在負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr達(dá)到限制轉(zhuǎn)矩Tl之前，控制成馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr與第一限制轉(zhuǎn)速Rl —致。因此，馬達(dá)控制裝置1能夠得到較高的切削效率。接著，對在反饋控制中負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr超過限制轉(zhuǎn)矩Tl的情況進(jìn)行說明。在步驟S103的判斷結(jié)果為負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr超過限制轉(zhuǎn)矩Tl的情況下(步驟S103 是)，將馬達(dá)電流^ii控制成第一限制電流II。該控制如下地進(jìn)行。求出馬達(dá)電流Lii和第一限制電流Il之差(步驟S121)。在差超過0的情況下(步驟S121 > 0)，為了降低馬達(dá)電流Im，控制部3降低對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd (步驟S123)。在差為零的情況下(步驟S121 =0),以維持馬達(dá)電流Lii的方式，控制部3維持對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd (步驟S125)。在差小于0的情況下(步驟S121 :<0)，為了提高馬達(dá)電流Lu，控制部3提高對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd (步驟S127)。如上所述，控制部3以使馬達(dá)電流Lii維持第一限制電流Il的方式進(jìn)行控制。在步驟S123、S125或步驟S127的處理之后，判斷馬達(dá)21 (切削工具)是否停止、即轉(zhuǎn)速Rr是否為0 (步驟SU9)。并且，在轉(zhuǎn)速Rr不為0、即馬達(dá)21繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下(步驟SU9 否)，返回步驟S103，進(jìn)行以后的處理。在此，通過返回步驟S103，由此即使手術(shù)者中斷作業(yè)并將切削工具從根管中拔出而成為無負(fù)荷，馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr也不會超過第一限制轉(zhuǎn)速R1，所以馬達(dá)21不會發(fā)熱。在步驟SU9的判斷結(jié)果為馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr為0、即馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)停止的情況下 (步驟SU9 是)，如下地進(jìn)行使馬達(dá)電流Lii下降到第二限制電流12以下的處理。通過降低驅(qū)動電壓Vd(PWM信號的占空比)來進(jìn)行該處理。將馬達(dá)電流Lii和第二限制電流12進(jìn)行比較(步驟S131)。結(jié)果，在馬達(dá)電流Lii超過第二限制電流12的情況下(步驟S131 否)，為了降低馬達(dá)電流Im，而降低對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd(步驟S133)。如果步驟S131的判斷結(jié)果為馬達(dá)電流加下降到限制電流12以下(步驟S131 是)，則停止施加驅(qū)動電壓Vd，停止向馬達(dá)21的供電(步驟S135)。以上為本實(shí)施方式的馬達(dá)控制裝置1的停止模式的控制方法。在此，當(dāng)在馬達(dá)21 的轉(zhuǎn)速Rr成為0 (馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)停止)的同時、停止對馬達(dá)21施加驅(qū)動電壓Vd而使馬達(dá)電流Lii成為0時，患者及手術(shù)者會感覺到轉(zhuǎn)矩消失。但是，在本實(shí)施方式中，在馬達(dá)電流Lii 從第一限制電流Il下降到第二限制電流12以下之后，停止向馬達(dá)21的供電。在從該馬達(dá) 21的旋轉(zhuǎn)停止到停止供電為止的期間，當(dāng)使馬達(dá)電流Lii從第一限制電流Il向第二限制電流12逐漸減小時，不會感覺到轉(zhuǎn)矩消失。另外，在向馬達(dá)21的供電停止后，當(dāng)手術(shù)者重新踩踏腳踏板15時，控制部3從步驟S103開始處理?！赐Ｖ鼓Ｊ降目刂铺匦浴祱D3是表示圖2的本發(fā)明實(shí)施方式的停止模式的控制特性的圖。在圖3中，左側(cè)的縱軸為馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr，右側(cè)的縱軸表示馬達(dá)21的馬達(dá)電流Lu，橫軸表示馬達(dá)21的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr。馬達(dá)21正轉(zhuǎn)，在達(dá)到第一限制轉(zhuǎn)速Rl之前馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr增加。當(dāng)馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr達(dá)到第一限制轉(zhuǎn)速Rl時，進(jìn)行反饋控制，以使轉(zhuǎn)速Rr維持為第一限制轉(zhuǎn)速Rl。隨著切削推進(jìn)、施加到切削工具的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr也增加，但在負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr達(dá)到限制轉(zhuǎn)矩Tl之前，將轉(zhuǎn)速Rr維持為第一限制轉(zhuǎn)速R1，另一方面，當(dāng)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr達(dá)到限制轉(zhuǎn)矩 Tl時，使馬達(dá)電流Lii維持為第一限制電流II。當(dāng)施加到切削工具的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr增加、馬達(dá)21的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變得不能夠抵抗負(fù)荷時，馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)停止。馬達(dá)控制裝置1為，當(dāng)檢測到馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)停止的情況時，在馬達(dá)電流Lii成為第二限制電流12以下之前，降低馬達(dá)21的驅(qū)動電壓Vd(PWM信號的占空比)，如果馬達(dá)電流 ^ii成為第二限制電流12以下，則停止向馬達(dá)21的供電。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠以不超過限制轉(zhuǎn)矩Tl的方式進(jìn)行反饋控制，所以能夠防止切削工具的破損并且能夠高效地實(shí)施手術(shù)。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，在負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr達(dá)到限制轉(zhuǎn)矩T1之后，不是將驅(qū)動電壓Vd 向馬達(dá)21的施加突然停止，而是能夠在使供給的電力逐漸減小之后停止，因此能夠減少對患者及手術(shù)者造成的不適感。另外，根據(jù)本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將第二限制電流12設(shè)為第一限制電流Il的1/5以下、優(yōu)選1/7以下、更優(yōu)選1/10以下時，能夠減少不適感。[反轉(zhuǎn)模式]〈反轉(zhuǎn)模式的控制流程〉接著，根據(jù)圖4對反轉(zhuǎn)模式進(jìn)行說明。另外，圖4的步驟SlOl到步驟S133，進(jìn)行與圖2所示的停止模式相同的處理，所以對其以后的處理進(jìn)行說明。在步驟S131的判斷結(jié)果為馬達(dá)電流Lii成為第二限制電流12以下的情況下(步驟S131 是)，控制部3使馬達(dá)21反轉(zhuǎn)(步驟S141)。當(dāng)馬達(dá)21開始反轉(zhuǎn)時，判斷馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr是否達(dá)到第二限制轉(zhuǎn)速R2 (步驟 S143)。在步驟S143的判斷結(jié)果為馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr為第二限制轉(zhuǎn)速R2以下的情況下 (步驟S143 否)，為了提高轉(zhuǎn)速Rr，控制部3提高對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd(步驟 S145)，并再次進(jìn)行步驟S143的判斷。即，在馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr超過第二限制轉(zhuǎn)速R2之前，使對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓 Vd逐漸增加。在步驟S143的判斷結(jié)果為馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr超過第二限制轉(zhuǎn)速R2的情況下(步驟S143 是)，為了降低馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr，控制部3降低對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd(步驟 S147)。在步驟S143中，根據(jù)馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr來判斷卡入根管的切削工具是否被解除， 因此將手術(shù)者從根管中拉出切削工具時的無負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速Rr設(shè)定為第二限制轉(zhuǎn)速R2。接著，判斷馬達(dá)21 (切削工具)是否停止、即轉(zhuǎn)速Rr是否為0 (步驟S149)。在步驟S149的判斷結(jié)果為轉(zhuǎn)速Rr不為0的情況下(步驟S149 否)，馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)還未停止，所以再次返回步驟S147來降低轉(zhuǎn)速Rr。如此，在此，在馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)停止之前，使馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr逐漸減小。在步驟S149的判斷結(jié)果為轉(zhuǎn)速Rr為0(零)時(步驟S149 是)，返回步驟SlOl 使馬達(dá)21正轉(zhuǎn)。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，以不超過限制轉(zhuǎn)矩Tl的方式進(jìn)行反饋控制，所以能夠防止切削工具的破損，并且即使切削工具卡入根管，也能夠使其反轉(zhuǎn)而解除卡入、并再次進(jìn)行正轉(zhuǎn)，所以能夠高效地實(shí)施手術(shù)。此外，由于在馬達(dá)電流Lii從第一限制電流Il下降到第二限制電流12之后使馬達(dá) 21反轉(zhuǎn)，所以能夠減少在馬達(dá)21的反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩消失。在本實(shí)施方式中，說明了將第二限制轉(zhuǎn)速R2設(shè)定為無負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速Rr，但是如果在經(jīng)驗(yàn)上判明了能夠判斷為卡入被解除的轉(zhuǎn)速Rr，則設(shè)定為該轉(zhuǎn)速Rr即可，第二限制轉(zhuǎn)速 R2的設(shè)定值不限定于無負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速Rr?！捶崔D(zhuǎn)模式的控制特性〉圖5是表示圖4的本發(fā)明實(shí)施方式的反轉(zhuǎn)模式的控制特性的圖。在圖5中，負(fù)荷轉(zhuǎn)矩Tr達(dá)到限制轉(zhuǎn)矩Tl、之后馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)停止、馬達(dá)電流Lii達(dá)到第二限制電流12之前的控制特性與停止模式相同，所以對其以后的控制特性進(jìn)行說明。當(dāng)將對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd降低、馬達(dá)電流Lii下降到第二限制電流12時， 通過改變對馬達(dá)21施加的驅(qū)動電壓Vd的方向，由此使馬達(dá)21反轉(zhuǎn)。當(dāng)驅(qū)動電壓Vd增加、馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速Rr達(dá)到第二限制轉(zhuǎn)速R2時，在馬達(dá)電流Lii 成為0之前驅(qū)動電壓Vd減少。如果馬達(dá)電流Lii成為0，則馬達(dá)21正轉(zhuǎn)。如此，在反轉(zhuǎn)模式中，使卡入而難以旋轉(zhuǎn)的切削工具反轉(zhuǎn)、再正轉(zhuǎn)，因此在將切削工具向根管的卡入解除后，不進(jìn)行多余的操作而能夠繼續(xù)實(shí)施手術(shù)。如以上說明的那樣，本發(fā)明的實(shí)施方式，一邊監(jiān)視負(fù)荷轉(zhuǎn)矩一邊進(jìn)行反饋控制，因此不但能夠防止切削工具的破損，還能夠在發(fā)揮切削效率優(yōu)良的反饋控制的優(yōu)點(diǎn)的同時推進(jìn)手術(shù)。此外，在馬達(dá)電流Lii從第一限制電流Il成為第二限制電流12以下時，將向馬達(dá) 21的供電停止或者使馬達(dá)21反轉(zhuǎn)，所以能夠減少轉(zhuǎn)矩消失導(dǎo)致的不適感。另外，在本實(shí)施方式中，說明了使用外部的交流電源的構(gòu)成，但不限于此，還能夠通過在使用電池作為電源的無繩方式的牙科用機(jī)頭中內(nèi)置電路來進(jìn)行對應(yīng)。此外，在本實(shí)施方式中，通過PWM驅(qū)動方式來控制馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速，但本發(fā)明不限定于此，例如能夠采用PAM(Pulse Amplitude Modulation 脈沖幅度調(diào)制)驅(qū)動方式等其他的驅(qū)動方式。在采用PAM驅(qū)動方式的情況下，使用有刷馬達(dá)。并且，在反轉(zhuǎn)模式中，表示了在使馬達(dá)21反轉(zhuǎn)之后使其正轉(zhuǎn)的例子，但根據(jù)以上所示的實(shí)施方式可知，也能夠在使馬達(dá)21反轉(zhuǎn)之后使馬達(dá)21停止。符號說明
1馬達(dá)控制裝置
3控制部
5驅(qū)動部
7交流電源
11操作部
13顯示部
15腳踏板
17電源部
20馬達(dá)電流檢測部
21馬達(dá)
25存儲部
26負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部
27轉(zhuǎn)速檢測部
權(quán)利要求
1 一種牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法，該牙科用機(jī)頭具備使切削工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的馬達(dá)， 其特征在于，具備步驟a，當(dāng)對上述切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過預(yù)先設(shè)定的限制轉(zhuǎn)矩值時，將上述馬達(dá)中流動的馬達(dá)電流限制為第一限制電流；以及步驟b，當(dāng)上述負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過上述限制轉(zhuǎn)矩值、且檢測到上述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止的情況時，將上述馬達(dá)電流控制在比上述第一限制電流低的第二限制電流以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法，其特征在于， 在上述步驟b中，在上述馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，停止向上述馬達(dá)的供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法，其特征在于， 在上述步驟b中，在上述馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，使上述馬達(dá)反轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法，其特征在于， 在上述步驟b中，在上述馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，使上述馬達(dá)反轉(zhuǎn)，然后使上述馬達(dá)進(jìn)行上述反轉(zhuǎn)前的方向的正轉(zhuǎn)。
5.一種牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制裝置，該牙科用機(jī)頭具備使切削工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的馬達(dá)， 其特征在于，具備負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部，檢測對上述切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩； 轉(zhuǎn)速檢測部，檢測上述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；以及控制部，對上述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速及馬達(dá)電流進(jìn)行控制，當(dāng)由上述負(fù)荷轉(zhuǎn)矩檢測部檢測到的上述負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過預(yù)先設(shè)定的限制轉(zhuǎn)矩值時，上述控制部將上述馬達(dá)電流限制為第一限制電流，當(dāng)上述負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過上述限制轉(zhuǎn)矩值、且上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測到上述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止的情況時，上述控制部將上述馬達(dá)電流控制為比上述第一限制電流低的第二限制電流以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制裝置，其特征在于， 在上述馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，上述控制部使向上述馬達(dá)的供電停止。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制裝置，其特征在于， 在上述馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，上述控制部使上述馬達(dá)反轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制裝置，其特征在于， 在上述馬達(dá)電流成為第二限制電流以下時，上述控制部使上述馬達(dá)反轉(zhuǎn)，然后使上述馬達(dá)進(jìn)行上述反轉(zhuǎn)前的方向的正轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種牙科用機(jī)頭的馬達(dá)控制方法，該牙科用機(jī)頭具備使切削工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的馬達(dá)。該控制方法具備步驟a，當(dāng)對切削工具施加的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩超過預(yù)先設(shè)定的限制轉(zhuǎn)矩值時，將馬達(dá)電流限制為第一限制電流(I1)；步驟b，當(dāng)檢測到馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)停止時，將馬達(dá)電流控制為比第一限制電流(I1)低的第二限制電流以下。
文檔編號H02P6/24GK102427774SQ20118000187
公開日2012年4月25日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者岡本秀樹 申請人:株式會社中西