Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer härtbaren Masse durch sorgfältiges Mischen bestimmter Mengen von mindestens zwei Komponenten, bis eine sich während des Mischens ändernde physikalische Eigenschaft der Masse einen vorbestimmten Wert erreicht. Weiters betrifft sie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens, insbesondere zur Herstellung von Dentalzementen und Zahnfüllungsmassen, vor allem eine adaptive Vorrichtung 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 Amalgam 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 die Bedienungsperson aufgrund von Erfahrung oder einer Intuition kennt.
Eine derartige Vorrichtung hat zahlreiche Nachteile, die im einzelnen weiter unten angeführt werden sollen, jedoch dahingehend zusammengefasst werden können, dass eine gegebene Mischzeit, selbst für identische Mengen von zwei Komponenten, selten zum gleichen Ergebnis führt. Die Umgebung (z. B. 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 Zements. 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 Rüttelintervall die Ausformung einer homogenen Masse 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 dem Aufkommen von Kapseln und Schwingarmen der beschriebenen Art verwendeten Verfahren war es üblich, die Komponenten des Zements auf einer Platte zu mischen, die mit den Komponenten oder dem Zement verträglich war, wobei ein Spachtel verwendet wurde, bis eine pastöse Masse erzeugt war, die bei weiterem Mischen auseinanderbrach. Dieses Verfahren 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 festzulegen. 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 Dentalmassen, zu 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 durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist. dass kontinuierlich und automatisch die Änderung der Eigenschaft der Masse während des Vermengens der Komponenten überwacht wird, und dass ein elektrisches Signal bei Erreichung des vorbestimmten Wertes der Eigenschaft erzeugt wird.
Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch einen Behälter zur Aufnahme der zu mischenden Komponenten, eine Schwing- oder Rütteleinrichtung, die mit dem Behälter kuppelbar ist, um die Komponenten darin zu durchmischen, einen Fühler, der auf die fortschreitende Änderung einer physikalischen Eigenschaft der Masse im Behälter anspricht, und eine mit dem Fühler verbundene Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals nach Erreichung eines bestimmten Wertes der physikalischen Eigenschaft.
Eine bevorzugte Ausbildung der Vorrichtung beruht auf der Erkenntnis, dass während des Schwingens des kapseltragenden Arms Harmonische oder Subharmonische der 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.
In dieser Vorrichtung ist ferner ein Fühler vorgesehen zur Erfassung des Schwingungszustands des Schwingglieds. ferner ein Diskriminator, z. B. ein elektrisches Filter, der mit dem Fühler verbunden ist und ein Ausgangssignal erzeugt. das die gewünschte Harmonische darstellt, die bei Erreichen der vor bestimmten 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 der optischen Eigenschaften der Masse begleitet wird. Die Bezeichnung optische Eigenschaft wird hier benutzt, um darunter die Lichtdurchlässigkeit und/oder die Lichtreflexion zu verstehen. Es kann nun ein Bündel monochromatischen oder polychromatischen Lichts auf den Inhalt des Behälters gerichtet werden, der eine transparente oder lichtdurchlässige Wand haben kann, und ein von dem Behälter infolge der Reflexion oder des Durchganges abgegebenes Bündel aufgefangen werden.
Das Ausgangssignal des Fühlers, der eine übliche Photozelle sein kann, hat eine Intensität, die eine Funktion des Mischzustandes ist, und es kann verarbeitet werden, um ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn ein vorbestimmter Schwellenwert erreicht wird.
Obwohl im wesentlichen jede Kapselart für die Vorrichtung 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 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, wobei 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 werden. Sie kann ein Behälter sein, in dem die Metallegierung und/oder das Quecksilber dosiert sind, jedoch durch einen freien Raum oder eine zerreissbare Membran voneinander getrennt sind.
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 festgesteilt 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.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise 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,
Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 6 einer weiteren Fühleranordnung und
Fig. 8 einen Querschnitt, teilweise schematisch, zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform.
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 lb versehen, deren jeder eine Schraubenfeder lc trägt, die von einem Bolzen ld 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 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, Legierungspulver 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 Schwinggliedes, 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 ein Bandpassfilter, das eine vorbestimmte Frequenz auswählt, 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-Triger 11 wird bei lla in einen Differentiator 12 eingespeist, dessen Ausgangssignal 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 Viskositätszustands kann eine spezielle Harmonische oder ein Band von Harmonischen verstärkt werden. Es sei 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, wodurch die Bewegung der Zinken des Arms beeinflusst wird. Da der Arm 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 Grundfrequenzkomponente, 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 Zustands änderung innerhalb der Kapsel 7 gehören.
Das Signal wird vom Verstärker 10 verstärkt und in den Impulsformer, d. h. Schmitt-Triger 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. 0-5 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 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 17 vom Selbsthaltetyp sein kann und die Drucktaste 19 ein Schnappschalter 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 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 Lage 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 bewirkt, dessen Welle 36 mit einer Kurbel 37 gekuppelt ist, die ihrerseits 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 betragen, um die Rüttelenergie zu erhöhen. Dämpfungsfedern 42 können ebenfalls zwischen dem Gehäuse 43 und dem Arm vorgesehen sein.
In Fig. 5 ist eine vereinfachte Ausführung der Schaltung für eine Vorrichtung gezeigt, die auf die Schwingungen anspricht, wie in Verbindung mit Fig. 1 und 6 beschrieben. In diesem Fall hat ein Schwingfühler 50 ein Kristallmikrophon 51, dessen Ausgang an einen üblichen Verstärker 52 angeschlossen ist. Ein Bandpassfilter oder Diskriminator 53 hat ein Serienresonanz-Netzwerk 54, das aus einem Kondensator 54a und einer Spule 54b besteht, während ein Parallelresonanz-Netzwerk 55 einen Kondensator 55a und eine Spule 55b aufweist. Das Diskriminator-Ausgangssignal wird in einen Differentiator 56 eingespeist, der einen Kondensator 56a und einen Widerstand 56b umfasst, und zwar gewünschtenfalls 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 58a eines Schmitt-Triggers 58 zugeführt.
Der Schmitt-Trigger hat einen Stellwiderstand 58b, der zwischen dem Emitter des NPN-Transistors 58a 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-Transistoren 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 einem Schwingmotor 68 und dem Netz 64 geschaltet. 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 Schwelle 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 3000 U/min, um die Kapsel mit einer entsprechenden Schwingfrequenz zu rütteln. Der durch den Arm erzeugte Schall wird vom Kristallmikrophon 51 erfasst, das sich auf dem Schwinger befindet. Das verstärkte Ausgangssignal 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 kHz. 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 C, 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 Misch 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 Bündel 73 wird von einer Linse 74 gesammelt, die ein geeignetes optisches System darstellt, und auf eine Photozelle 75, einen Photoleiter oder irgendein anderes strahlungsempfindliches Glied gerichtet.
Das Ausgangssignal des Fühlers 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 Wamsignaleinrichtung 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 Kapselschwingung wird hervorgerufen, um den Kapsel.
inhalt 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 Erzeugung 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 Vorrichtung 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 vom Fühler aufgenommen wird.
In Fig. 8 ist eine weitere Abwandlung abgebildet, wobei ein Lichtbündel durch ein Linsensystem 90 und eine Lampe 91 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 über den flexiblen Behälter 93 hin und her gefahren und dagegen durch eine Druckfeder 96 gedrückt wird, mischen sich die beiden Komponenten, und die Änderungen in den Reflexionseigenschaften des von einer Photozelle 97 aufgefangenen Lichtbündels können erfasst werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Rolle 95 durch eine Kurbel 98 eines Motors 99 über eine Verbindungsstange 100 hin und her gefahren.
The invention relates to a method for producing a hardenable composition by carefully mixing certain amounts of at least two components until a physical property of the composition which changes during mixing reaches a predetermined value. Furthermore, it relates to a device for carrying out this method, in particular for the production of dental cements and tooth filling compounds, especially an adaptive device for the production of compounds from two or more components, the mixing or blending time greatly influencing the final or temporary properties of the compound.
Various dental cement compounds and tooth filling compounds (e.g. amalgams) are produced in the dental or dental laboratory, at the dentist's or in a hospital, in a pharmacy or clinic by mixing two or more components in carefully dosed quantities to create a viscous product with the desired softness and handling options as well as with the desired curing time and compressive strength.
Typical cases of the production of such masses are when an amalgam is produced by mixing a metal powder with mercury, or when phosphate or silicate cement is produced in a manner known per se from predosed amounts of two or more components. It is a general practice, if contamination of the mixing surfaces is to be avoided and if environmental contamination of the product is dangerous, to place the two components of the curable dental product in a capsule or other container and to vibrate the container until the desired mixing is achieved. These dental vibrating machines have a forked swing arm whose prongs hold the capsule.
The device mainly has a motor which is magnetically or mechanically coupled to the oscillating member, and a timer which is effective when the device is started up to switch it off after a predetermined time interval has elapsed known to the operator based on experience or intuition.
Such a device has numerous disadvantages, which are to be cited in detail below, but can be summarized to the effect that a given mixing time, even for identical amounts of two components, rarely leads to the same result. The environment (e.g. temperature) and other influences prevent complete reproducibility of the results for any given point in time. As a result, unnecessary steps may have to be taken, mixing may have to be stopped prematurely and resumed after checking the composition.
In particular, it can be said that hardenable dental materials are generally produced by shaking or vibrating two or more components which are determined by the type of cement to be produced and its desired properties.
The mixing time has a major influence on the final compressive strength, the adhesive properties, the handling properties, the color and other properties of the finished cement. In general it can be said that the longer the mixing process takes place, the shorter the curing time. Mixing too vigorously (stirring or shaking) can make it more difficult to harden. A greater compressive strength and hardness require a shorter mixing time, while a too short vibration interval can prevent the formation of a homogeneous mass.
Other properties of such cements also depend on the correct mixing time. For example, with certain cements, mixing too vigorously will destroy the gel and cause the cement to appear cloudy.
In the methods used prior to the advent of capsules and swing arms of the type described, it was common practice to mix the components of the cement on a plate compatible with the components or cement, using a spatula, until a paste was created which broke apart on further mixing. This method had the previously described disadvantage of contaminating tools or other nearby materials. Encapsulated components are therefore increasingly being provided in order to avoid such contamination.
Although, as already mentioned, a packaged cement or dental mass produced by the dental technician or supplied in a packaged state from a factory has the advantage that contamination is impossible, it is difficult to achieve the degree of mixing with such packaged material and determine the optimal mixing time. This mixing time is largely a function of the temperature at which the mixing is carried out.
It is therefore the object of the invention to provide an improved device for mixing hardenable materials, in particular dental materials, i.e. H. of dental cements and dental filling amalgams, whereby the aforementioned disadvantages are overcome; in particular, a higher quality product with desired handling properties and without impairment of the color, compressive strength and similar properties of the product is to be obtained, and finally an improved method for mixing two or more components in order to produce a hardenable product, in particular for dental purposes which one does not have to rely on intuition and is less temperature dependent than before.
According to the invention, this object is achieved by a method which is characterized. that the change in the property of the mass is continuously and automatically monitored during the mixing of the components, and that an electrical signal is generated when the predetermined value of the property is reached.
Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method, characterized by a container for receiving the components to be mixed, a vibrating or shaking device that can be coupled to the container in order to mix the components therein, a sensor that reacts to the progressive change a physical property of the mass in the container is responsive, and a circuit connected to the sensor for generating an electrical signal after reaching a certain value of the physical property.
A preferred embodiment of the device is based on the knowledge that harmonics or subharmonics of the fundamental frequency are generated in the oscillating member during the oscillation of the capsule-carrying arm, e.g. B. by a tuning fork-like resonance vibration, these harmonics being a function of the viscosity and softness of the mass formed in the capsule. Expressed differently. certain harmonics are generated. and as the mass approaches the predetermined or desired physical property, a harmonic or group of harmonics becomes stronger or weaker.
In this device, a sensor is also provided for detecting the vibration state of the vibrating member. also a discriminator, e.g. B. an electrical filter which is connected to the sensor and generates an output signal. which represents the desired harmonic that occurs when the predetermined physical property is reached, and a circuit connected to the discriminator for generating an electrical signal when the output signal of the discriminator reaches a predetermined threshold value.
The electrical signal is used to control a warning device and / or to switch off further operation of the mixing device. The warning device can be acoustic or optical.
It has also been recognized e.g. B. in the case of amalgam and dental cement that the above-mentioned change in the physical properties is accompanied by a change in the optical properties of the mass. The term optical property is used here to understand light transmission and / or light reflection. A bundle of monochromatic or polychromatic light can now be directed onto the contents of the container, which can have a transparent or translucent wall, and a bundle emitted by the container as a result of the reflection or the passage can be collected.
The output of the sensor, which may be a conventional photocell, has an intensity which is a function of the state of the mixture and it can be processed to produce an electrical output when a predetermined threshold is reached.
Although essentially any type of capsule can be used for the device, capsules are preferred which have a cap or stopper at one end and which are generally cylindrical in shape with convex, dome-like ends. The capsule can also have a bullet shape or a hexagonal cross-section.
Although the capsule is preferably received by the prongs of a forked oscillating arm, the prongs engaging the longitudinal ends of the capsule, oscillating arms that hold the capsule on a tapered central piece with a polygonal cross-section are also suitable. The capsule can be intended for reuse, but can also be thrown away after use. It can be a container in which the metal alloy and / or the mercury are dosed, but are separated from one another by a free space or a tearable membrane.
The swing arm can be electromagnetically coupled to the excitation system, i. H. the arm can be an armature of an electromagnet, or some electric motor can be mechanically connected to this arm. The shaft can have an eccentric weight (imbalance) to support the transfer of energy to the capsule.
The metal alloy and mercury are mixed together in pre-measured quantities by vibrating in the manner described, and it has been established that over time the response of the mass to the vibration leads to the creation of the above-mentioned harmonics, that of the vibration excitation exerted on the arm superimpose (harmonics), despite the fact that the weight of the capsule and its contents remain constant. The progressive change with the mixing time is a function of the viscosity of the mass and can be recorded by a mechanical-electrical measuring or signal converter, e.g. B. a piezoelectric crystal on the arm.
The device only needs to display the development of the desired viscosity, and the mixing time is automatically adjusted to give the desired softness and viscosity regardless of the ambient temperature.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example. Show it:
1 shows a vertical section through an embodiment of the device according to the invention,
2 shows the block diagram of an associated electrical circuit,
3 shows the schematic circuit diagram of a main circuit (mains circuit) actuated by the circuit of FIG.
4 shows a view similar to FIG. 1 of a further exemplary embodiment of the invention,
Fig. 5 is a circuit diagram of a circuit which is similar to that of Fig. 2, but with the signal generating networks shown in more detail,
6 is a partial side view of another drive system for the swing arm;
7 shows a view similar to FIG. 6 of a further sensor arrangement and
8 shows a cross section, partly schematically, to explain a further embodiment.
In Fig. 1, a housing 1 can be seen, which rests on feet la and carries an axis 5 on which an arm 6 is mounted for an oscillating movement parallel to the plane of FIG.
The housing 1 is provided with corresponding projections lb, each of which carries a helical spring lc, which is penetrated by a bolt ld, the nuts le, secure the tabs 2a of an electromagnet core 2 on the helical springs. The electromagnetic core 2 is thus resiliently mounted in the housing in order to reduce the transmission of vibrations to the housing 1. The core 2 is ring-shaped and receives an annular coil 3 around its central pin 2b, so that when the coil is excited with alternating current, ring surfaces 2c surrounding the coil and the central pin 2b change in magnetic polarity.
The arm 6 carries a permanent magnet weight (armature) 4 close to the central pin 2b, which is attracted alternately clockwise and counterclockwise when the polarity is reversed on the central pin 26. In order to center the arm 6 elastically, two compression springs if are provided between the housing and two prongs 6a and 6b which extend in a diverging manner through a window ig which is located on the top of the housing. The prongs 6a and 6b take a capsule 7 between them, which in turn contains the mass. The capsule has a capsule housing 7d onto which a cap 7e is screwed, the V-shaped arrangement of the partial arms 6a and 6b being spread outwards slightly to accommodate the capsule and to hold it in place as a result of the resetting force inherent in these outwardly bent prongs.
The capsule contains dosed quantities of mercury 7a, alloy powder or pellets (pastilles) 7b and possibly a mixing pestle 7c.
The arm 6 carries a feeler 8, i. H. a mechanical-electrical measuring or signal converter, which responds to vibrations of the oscillating link, to disturbances transmitted through the air, etc. This probe can be a strain gauge between parts of the arm, a piezoelectric device of some other construction, or a crystal microphone located somewhere in the housing. It can be seen that the sensor produces an output signal representing the vibrations of the arm 6, not only the fundamental frequency generated by the motor 2-4, but also harmonics generated in the arm by the tuning fork-like vibration of the prongs as influenced by changes in the viscosity of the mass within the capsule.
As FIG. 2 shows, the vibration sensor 8 shown schematically receives a signal S in the form of mechanical vibrations and converts this signal into an electrical output signal at 8a which is an electrical signal of the fundamental frequency on which the harmonics are superimposed.
This signal is fed to a discriminator 9, in this case a band-pass filter, which selects a predetermined frequency in order to indicate the development of the predetermined viscosity state of interest. The discriminator output signal at 9a is fed into an amplifier 10, the output signal of which in turn is fed to a pulse shaper 11 at 10a in the form of a Schmitt trigger. In this case, a square wave signal or a square wave is generated after detecting the selected frequency. The output signal from the Schmitt trigger 11 is fed into a differentiator 12 at 11a, the output signal of which controls a monostable multivibrator or monoflop 13 which has an adjustable time setting, which will be explained later.
The one-shot multivibrator or monostable multivibrator 13 is in turn connected to a differentiator 14, the output signal of which is fed to a second monostable multivibrator or monostable multivibrator 15, the signal of which is long enough to operate an electromagnetic or other relay 17, preferably via an amplifier 16, and an indicator lamp 22 which is similarly energized when the circuit takes effect. As can be seen from Fig. 3, the coil 3 of the electromagnet 2 is connected to an electrical alternating current network 18, specifically in series with a briefly closed, normally open or normally open pressure switch 19, a relay coil 20 and a contact 21 of the relay 17. A holding contact 20a of the relay 20 bridges the push button 19.
During operation, when the push button 19 is pressed, the relay 20 is excited via the normally open contact 21 and the coil 3 in order to close the contact 20a. The coil 3 is thus energized until the contact 21 is open.
When the coil 3 is energized, the arm 6 swings clockwise and counterclockwise about the axis 5 to shake and mix the contents of the capsule. The oscillation of the oscillating member 6 is detected as a sound or pressure wave by the sensor 8 and converted into an electrical signal which is fed to the discriminator 9.
To determine the desired viscosity state, a special harmonic or a band of harmonics can be amplified. It should be noted, however, that in some cases the desired viscosity state is linked to the weakening of certain harmonics, the disappearance of previously existing harmonics and / or the appearance of previously non-existent harmonics. Depending on the circumstances, the band pass filter emits a signal with increasing or decreasing amplitude as the desired viscosity state is approached.
When the arm 6 swings about its axis 5 to shake the contents of the capsule 7, thereby mixing its contents, the viscosity variation changes the inertia of the capsule, thereby influencing the movement of the prongs of the arm. Since the arm has a limited stiffness, harmonic oscillations occur. The output signal of the piezoelectric sensor 8 therefore contains frequency components (harmonics) which are characteristic of the changing state within the capsule, but also a fundamental frequency component which represents the oscillation of the arm caused by the motor 2-4.
This output signal, which contains a number of frequency components as mentioned, is fed to the discriminator 9, which only lets through the harmonics or the harmonics of narrow bandwidth which belong to the change in state within the capsule 7.
The signal is amplified by amplifier 10 and fed into the pulse shaper, i. H. Schmitt triger 11, which generates a square wave until a threshold is reached.
When the threshold value is reached, a signal is fed into the differentiator 12, so that a pointed or needle pulse is generated which triggers the monoflop 13, the adjustable delay time of which is indicated schematically in FIG.
After the predetermined, but adjustable delay interval of z. B. 0-5 s the timer switches
13, in order to pass a pulse through the differentiator 14 to the next monoflop 15 which generates an output signal of sufficient duration to operate the lamp 22 or the relay 17 via the amplifier 16.
When the relay 17 is actuated, the contact 21 is opened to de-energize the coil 3 and the holding relay 20, the contact 20a of which is open. Should the relay 17 fail, the operator simply needs to press the manually closable pushbutton 19a in series with the network 18 after the lamp 22 has been recognized.
Various holding arrangements can be used in the circuit of Figure 3. For example, the warning lamp or alarm clock can be energized directly by the relay 17, the relay 17 being of the self-holding type and the push button 19 being a snap switch which must be brought to its alternative position when the warning signal occurs if the system is to be switched off .
The timer 13, which can have an adjustable delay between 0 and 5 s, is used to use a specific viscosity state as the trigger time for the output signal and to enable the respective operator to have the possibility of changing the softness properties of the mass in one go change the timer setting to a certain extent.
The swing arm may have an elongated swing link or a swing that lies in a horizontal plane (see FIG. 6) in which an axis 30 is formed at one end of the arm, while the bifurcated free end holds a capsule 31 in place. The latter has a membrane 32 which can be pierced by a pestle 33 within the capsule so that the two components on the opposite sides of the membrane can mix. A screw 34 can be used to hold the disposable capsule in place until mixing is complete and the contents of the capsule can be released by tearing off the outer shell.
The oscillating movement of the oscillator is brought about by an electric motor 35, the shaft 36 of which is coupled to a crank 37, which in turn is connected to a rod 39 via a pin 38. The latter is attached to the oscillator via a damping spring 40, and the crank 37 can be an unbalanced weight 41 in order to increase the vibration energy. Damping springs 42 can also be provided between the housing 43 and the arm.
In FIG. 5 there is shown a simplified embodiment of the circuit for a device which is responsive to the vibrations as described in connection with FIGS. 1 and 6. In this case, a vibration sensor 50 has a crystal microphone 51, the output of which is connected to a conventional amplifier 52. A band pass filter or discriminator 53 has a series resonance network 54 consisting of a capacitor 54a and a coil 54b, while a parallel resonance network 55 has a capacitor 55a and an inductor 55b. The discriminator output signal is fed into a differentiator 56, which comprises a capacitor 56a and a resistor 56b, specifically via a further amplifier 57, if desired.
The differentiator operates in a manner well known per se, and the output voltage across resistor 56b is applied to the base of transistor 58a of Schmitt trigger 58.
The Schmitt trigger has a variable resistor 58b, which lies between the emitter of the NPN transistor 58a and the negative connection of a direct current source 58c, while a parallel time constant network of a variable resistor 58d and a capacitor 58e connects the collector of this transistor to the base of another NPN Transistor 58f connects. Series resistors 58g and 58h are provided for these Schmitt trigger transistors. The output of the Schmitt trigger is fed into the base of an NPN transistor 59 in the circuit of the coil of a relay 60. The relay 60 has a normally closed contact 61 in series with the coil of a relay 62 and a normally open contact 63 in series with a network 64, a warning lamp 65 and a warning bell or buzzer 66.
A contact 67 of the relay 62 is a normally open contact and is connected in series with an oscillating motor 68 and the network 64. In this embodiment, which works somewhat more simply than that of FIG. 2, the Schmitt trigger forms the threshold value device and it is triggered with a time delay which is set at resistor 58d when the threshold set at this resistor is reached. The transistor 59 is then made conductive to open the contact 61 and close the contact 63, whereby the motor 68 is switched off and the warning system is energized. A switch 69, which is normally open, can be closed momentarily to turn on the motor.
A special embodiment of the device described in FIGS. 1 to 3 with the motor drive of FIG. 6 will now be described:
A capsule according to FIG. 6 is filled with 0.33 g of silver / tin alloy powder with an approximately spherical particle structure and 0.29 g of mercury. The motor 33 rotates at 3000 rpm in order to shake the capsule with a corresponding oscillation frequency. The sound generated by the arm is picked up by the crystal microphone 51 located on the transducer. The amplified output signal contains frequency components from 1.7 kHz to 1.8 kHz with a bandwidth of 0.5 kHz and harmonics of about 1, also 3 and finally 4 kHz. During the mixing, the frequency spectrum varies considerably, and when a frequency component of about 1.2 kHz occurs strongly, the operation of the device is automatically terminated as described.
The method was practically tested at temperatures of 15, 20 and 30 C, and in each case the mixing was stopped when the aforementioned critical frequency component was detected. The amalgam produced had the same softness in all three cases, and this softness was optimal for using the mass for dental fillings.
In Fig. 4, 7 and 8 other embodiments of the mixing device are shown.
In Fig. 4, for example, an arrangement is shown in which a swing arm 6 is mounted on an axis 5 in a housing 1 and is driven by exciting a coil 3 which is located in a toroidal core 2 and magnetically with an armature 4 on the arm 6 cooperates, just as was described with reference to FIG.
Here, too, there is a capsule 7 which contains mercury 7a, a metal alloy 7b and a mixing pestle 7c and is received by prongs 6a and 6b of the arm 6. The capsule is transparent, and a radiation source in the form of a lamp 70 and a lens 71 is arranged such that it directs a radiation beam 72, in particular visible light, onto the capsule. A reflected beam 73 is collected by a lens 74, which is a suitable optical system, and directed onto a photocell 75, a photoconductor, or some other radiation sensitive member.
The output signal of the sensor 75 is fed to an amplifier 76 of the type described above and to a comparator 77 which forms a discriminator which compares the intensity of the reflected light with a predetermined threshold and then actuates a warning signal device 78 or the relay 17, which in 3 is depicted to terminate the operation of engines 2-4 as discussed above.
When the coil 3 is excited with alternating current, the movable armature swings left and right, so that the prongs 6a and 6b vibrate at the excitation frequency of the coil, respectively. The forked vibrator 6 vibrates on the prongs 6a and 6b like the prongs of a tuning fork, and capsule vibration is caused around the capsule.
shake the contents. The amalgam in the capsule experiences a physical change in gloss and reflectance during amalgamation, and the increasing loss of brightness in the alloy causes the output signal sensed by sensor 75 to decrease. When a predetermined minimum threshold value is reached, this drop in amplitude causes further oscillations to be switched off or a warning signal to be generated. A time delay network 79 may be provided between the threshold circuit and the output circuit 78.
The device shown in FIG. 4 has also proven to be advantageous in the production of phosphate, silicate and other dental cements by detecting the reflected light.
Another embodiment of the device is shown in FIG. 7, where the light source is a lamp 80, to which a lens 81 is associated, and is carried directly by the prongs of a vibrator 82. In this case the light beam is sent through a capsule 84 at 83 and detected by a photocell 85 on the opposite side of the capsule. The circuit of Fig. 4 can also be used here, the only difference being that the transmitted light is picked up by the sensor.
In Fig. 8 a further modification is shown, wherein a light beam is directed through a lens system 90 and a lamp 91 as well as through a transparent holding plate 92 onto a flexible container 93, which contains the packaged components of the dental cement, which is supported by a membrane 94 in the Capsule are separated. When a roller 95 is moved back and forth over the flexible container 93 and pressed against it by a compression spring 96, the two components mix and the changes in the reflection properties of the light beam captured by a photocell 97 can be detected. In this exemplary embodiment, the roller 95 is moved back and forth by a crank 98 of a motor 99 via a connecting rod 100.
