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J
DIM360 Ver 2.15 (14 Jul 2008) - 1100000/0
2452742
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20120516
EP
10190798.8
20101111
de
de
de
20120516
201220
20120516
201220
B01F 15/00 20060101AFI20110419BHEP
B01F 13/00 20060101ALI20110419BHEP
de
Kontrolleinrichtung für eine Mischvorrichtung
en
Control device for a mixing device
fr
Dispositif de contrôle pour un dispositif de mélange
1
Krämer AG Bassersdorf
100472710
28067EP-5 HZ/id
Grindelstrasse 23
8303 Bassersdorf
CH
Heller, Roger
Püngertli 6
8484, Weisslingen
CH
Buob, Stefan
Stofflerenweg 4
8404, Winterthur
CH
AMMANN PATENTANWÄLTE AG BERN
100060718
Schwarztorstrasse 31
3001 Bern
CH
AL
AT
BE
BG
CH
CY
CZ
DE
DK
EE
ES
FI
FR
GB
GR
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HU
IE
IS
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LI
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MK
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NL
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RO
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TR
BA
ME
Die Kontrolleinrichtung (1) ist für eine Mischvorrichtung (2) mit einem beweglichen Mischelement (5) bestimmt und weist mindestens einen Positions- oder Bewegungssensor (12) zum Erfassen der Position beziehungsweise Bewegung des Mischelements (5) auf. Eine Auswerteeinheit (15) ist zur Auswertung von vom Positions- oder Bewegungssensor (12) abgegebenen Signalen vorgesehen und eine Informationsausgabeeinrichtung (17, 18) ist zur Ausgabe von Instruktions- und/oder Warnsignalen für eine Bedienungsperson bestimmt.
Die Erfindung betrifft eine Kontrolleinrichtung für eine Mischvorrichtung mit einem beweglichen Mischelement.
Mischvorrichtungen werden in vielen technischen Gebieten verwendet, beispielsweise für Spachtelmassen, Lacke, Klebstoffe und so weiter. In der Medizin zum werden Mischvorrichtungen zum Zubereiten von unter dem Begriff Knochenzement bekannten aushärtbaren Polymeren verwendet. Bei der Zubereitung von Knochenzement werden beispielsweise eine pulverförmige Komponente und eine flüssige Monomerkomponente miteinander vermischt und anschliessend appliziert. Da der Mischvorgang die Qualität des Knochenzements massgeblich beeinflusst, wurden verschiedenartige automatische, motorbetriebene Mischvorrichtungen entwickelt, mit denen durch Steuerung und/oder Regelung von Mischparametern eine hohe Wiederholgenauigkeit des Ergebnisses des Mischvorgangs und damit eine gleichbleibend hohe Qualität der Mischung angestrebt wird. Ein erheblicher Vorteil solcher Mischvorrichtungen ist der kontrollierbare Energieeintrag beim Mischvorgang. Solche Mischvorrichtungen sind aber verhältnismässig teuer und aufgrund ihres Bedarfs an elektrischer Energie und ihres Platzbedarfs nicht flexibel und ortsunabhängig einsetzbar.
Es sind auch manuell betätigbare Mischvorrichtungen bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten EP194508 und EP2072114A1, welche die oben genannten Nachteile nicht aufweisen, bei denen aber bisher andere Nachteile in Kauf genommen werden müssen. So ist die Qualität der Mischung stark von der Genauigkeit abhängig, mit der die den Mischer bedienende Person die Bedienungsanweisungen befolgt. Diese Anweisungen schreiben unter anderem die Mischdauer und die Geschwindigkeit der Mischbewegungen vor. Während die Mischdauer einfach mit einer Stoppuhr kontrollierbar ist, gestaltet sich die Kontrolle der Geschwindigkeit der Mischbewegungen wesentlich schwieriger. Bei Mischern mit translatorischen Bewegungen eines Mischorgans bildet zudem der Hub dieses Mischorgans einen wichtigen zusätzlichen Parameter, dessen Einhaltung schwierig zu kontrollieren ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kontrolleinrichtung für eine Mischvorrichtung vorzuschlagen, die es ermöglicht, Mischparameter während des Mischvorgangs zu überwachen und die den Mischer bedienende Person zu warnen, wenn mindestens ein Parameter nicht eingehalten wird.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Kontrolleinrichtung mindestens einen Positions- oder Bewegungssensor zum Erfassen der Position beziehungsweise Bewegung des Mischelements, eine Auswerteeinheit zur Auswertung von vom Positions- oder Bewegungssensor abgegebenen Signalen und eine Informationsausgabeeinrichtung enthält.
Diese erfindungsgemässe Lösung hat den Vorteil, dass durch den Positions- oder Bewegungssensor und die Auswerteeinheit das korrekte Ausführen vorgeschriebener Mischbewegungen kontrollier wird. Mit der Informationsausgabeeinrichtung kann sowohl ein korrektes Ausführen der Mischbewegungen als auch gegebenenfalls ein Korrekturbedarf signalisiert werden. Darüber hinaus kann die Kontrolleinrichtung auch das Ende des Mischvorganges signalisieren und angeben, ob und wie lange die Mischung verarbeitbar ist.
Nach einer Ausführungsart weist die Kontrolleinrichtung einen Datenspeicher zum Speichern von Sollwerten auf. Dadurch kann die Auswerteeinheit mit gespeicherten Sollwerten versorgt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsart enthält die Kontrolleinrichtung eine Eingabeschnittstelle für Sollwerte. Dies erlaubt die Eingabe von Sollwerten nach Massgabe der zu erzeugenden Mischung, wobei auch Gruppen von Sollwerten für unterschiedliche Mischungen oder Mischungskomponenten bereitgestellt werden können.
Gemäss einer anderen Ausführungsart enthält die Kontrolleinrichtung Mittel zur Aufzeichnung von Signalen der Auswerteeinheit und vorzugsweise auch von Änderungen von Sollwerten. Mit diesen Mitteln lassen sich Mischvorgänge protokollieren, beispielsweise zu Zwecken der Qualitätssicherung.
Eine weitere Ausführungsart sieht vor, dass die Kontrolleinrichtung eine Ausgabeschnittstelle für Signale der Auswerteeinheit und vorzugsweise auch für Änderungen von Sollwerten enthält. Damit lassen sich Mischvorgänge in Echtzeit überwachen und protokollieren.
Nach einer Ausführungsart weist die Informationsausgabeeinrichtung mindestens eine Lichtquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode auf. Eine solche Informationsausgabeeinrichtung ist besonders einfach und kostengünstig.
Nach einer anderen Ausführungsart weist die Informationsausgabeeinrichtung eine Klartext-Anzeigeanrichtung auf. Eine solche Informationsausgabeeinrichtung ist besonders bedienerfreundlich.
Gemäss einer weiteren Ausführungsart enthält die Informationsausgabeeinrichtung Mittel zur Erzeugung von akustischen Signalen. Eine solche Informationsausgabeeinrichtung lenkt den Blick der Bedienungsperson der Mischvorrichtung nicht von der Arbeit ab, was insbesondere während der Applikation von Knochenzement besonders vorteilhaft ist. Der gleiche Vorteil wird erreicht, wenn die Informationsausgabeeinrichtung nach einer anderen Ausführungsart Mittel zur Erzeugung von haptischen Signalen enthält.
Nach einer zusätzlichen Ausführungsart sind Mittel zum Blockieren der Mischvorrichtung vorhanden. Dadurch wird die Sicherheit bei der Anwendung der Kontrolleinrichtung weiter erhöht, indem durch diese Massnahme beispielsweise die weitere Benutzung einer Mischvorrichtung verhindert wird, wenn die Auswerteeinrichtung feststellt, dass die Mischung nicht mehr brauchbar ist.
Wenn gemäss einer weiteren Ausführungsart die Kontrolleinrichtung einen Temperatursensor aufweist, kann die Temperatur der Mischkomponenten und/oder der Umgebung bei der Festlegung der durch die Informationsausgabeeinrichtung ausgegebenen Signale automatisch durch die Auswerteeinheit berücksichtigt werden.
Nach einer anderen Ausführungsart der Kontrolleinrichtung ist vorgesehen, dass sie einen Drucksensor aufweist. Damit kann bei Komponenten, die zwecks Vermeidung von Blasenbildung zwingend unter Vakuum gemischt werden müssen, die Bedienungsperson auf fehlendes oder ungenügendes Vakuum aufmerksam gemacht werden oder es kann verhindert werden, dass der Mischvorgang ohne oder mit ungenügendem Vakuum durchgeführt wird. Desgleichen kann auch bei Mischungen, die unter Überdruck gemischt werden müssen, alarmiert oder das Mischen verhindert werden, wenn der Überdruck ungenügend oder nicht vorhanden ist.
Gemäss einer anderen Ausführungsart weist die Kontrolleinrichtung eine elektrische Energiequelle auf. Dadurch kann die Kontrolleinrichtung autark und kabellos betrieben werden.
Schliesslich sieht eine weitere Ausführungsart vor, dass die elektrische Energiequelle ein durch Bewegungen des Mischelements antreibbarer Generator ist. Damit kann auf Energiequellen wie Batterien und Akkumulatoren verzichtet werden, was unter anderem auch bei der Entsorgung der Kontrolleinrichtung vorteilhaft ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1
eine schematische Darstellung eines manuell zu betreibenden Mischers mit einer Kontrolleinrichtung und
Figur 2
ein Schema der Kontrolleinrichtung.
Figur 1 zeigt schematisch einen manuellen Mischer 2, wie er beispielsweise im Dokument EP EP2072114A1 beschrieben ist. Eine zylindrische Kartusche 3 enthält die zu mischenden Komponenten 4 und ein bewegliches Mischelement 5. Letzteres ist im Beispiel als durchbrochene Scheibe ausgebildet, die in der Kartusche 3 über einen Schaft 6 mit einem Handgriff 7 eine hin- und hergehende Translationsbewegung 8 und gegebenenfalls eine überlagerte Rotationsbewegung 9 ausführt. Es sind auch Ausführungsarten mit einer reinen Rotationsbewegung des Mischelements denkbar, wobei dieses beispielsweise als Wendel ausgeführt sein kann. Am Boden 10 der Kartusche 3 kann ein Kolben angeordnet sein, mit dem das Produkt der Mischung, beispielsweise eine plastische Masse, nach dem Mischvorgang aus der Kartusche 3 ausgetragen wird. Der Kolben ist in der Figur nicht dargestellt, weil dessen Funktion für die Erfindung nicht wesentlich ist. Auch kann der Mischer 2 mit einem nicht dargestellten Vakuum- oder Überdruckanschluss ausgestattet sein, beispielsweise um Gasblasen aus der Mischung zu entfernen.
Die Kontrolleinrichtung 1 ist im dargestellten Beispiel auf einem Träger 11 aufgebaut und umfasst die im Folgenden beschriebenen Elemente.
Ein Positions- oder Bewegungssensor 12 ist so angeordnet, dass er die Position beziehungsweise die Bewegungen des Schaftes 6 erfasst. Ein einfaches Beispiel für einen Positionssensor 12 ist ein mechanisch betätigbarer elektrischer Endschalter, über den festgestellt werden kann, ob sich das Mischelement in einer bestimmten Position befindet oder nicht. Bringt man beispielsweise am Schaft 6 des Mischers 2 als Marken 13, 14 zwei Nocken oder Kerben an, können über einen Endschalter beispielsweise die beiden Endpositionen des Hubs des Mischelements 5 erfasst werden. Vorzugsweise wird man aber zwei Endschalter verwenden, um sicher zu sein, dass wirklich beide Endpositionen erreicht werden und nicht beispielsweise nur kurze Hübe im Bereich ein- und derselben Endposition ausgeführt werden. Die gleichen Effekte werden durch einen magnetisch betätigbaren Endschalter mit einem sogenannten Reed-Kontakt erreicht. Die Marken 13, 14 können dabei als kleine Dauermagnete ausgebildet sein. Ein Beispiel für einen Bewegungssensor 12 ist ein induktiver Näherungsschalter, der auf die Nähe und/oder Bewegung von Marken 13, 14 anspricht, die beispielsweise als am oder im Schaft 5 angeordnete Metallteile oder Dauermagnete ausgebildet sind. Durch Überwachung des von einem solchen Sensor 12 abgegebenen elektrischen Signals kann nicht nur festgestellt werden, ob sich das Mischelement 5 in einer bestimmten Position befindet, sondern anhand der Veränderung des Signals auch, ob und mit welcher Geschwindigkeit sich das Mischelement 5 bewegt. Ist der Bewegungssensor am Ende des Hubes des Mischelements angeordnet, lässt sich über die Zunahme oder Abnahme des genannten Signals sogar die Bewegungsrichtung des Mischelements 5 feststellen. Die gleichen Effekte werden durch einen optischen Bewegungssensor erreicht. Die Marken 13, 14 können dabei als optische Markierungen am Schaft ausgebildet sein. In allen vorgenannten Fällen können der Positions- oder Bewegungssensor 12 und die Marken 13, 14 auch so gestaltet sein, dass entweder Translationsbewegungen oder Rotationsbewegungen oder beide Arten von Bewegungen des Schaftes 6 und damit des Mischelements 5 erfasst werden. Als weiteres Beispiel für einen Positions- oder Bewegungssensor 12 ist ein ohmscher Weggeber zu nennen. Durch Bestimmung des aktuellen Widerstandes und dessen zeitlicher Veränderung lässt sich feststellen, an welcher Position sich das Mischelement gerade befindet und ob, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit es sich bewegt.
Mit 15 ist eine Auswerteeinheit für die vom Positions- oder Bewegungssensor 12 gelieferten Signale bezeichnet. Die Auswerteeinheit 15 vergleicht diese Signale mit Sollwerten, die in einem Datenspeicher 16 abgelegt sind. So lässt sich kontrollieren, ob die Mischbewegungen vollständig, in einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit beziehungsweise in einem vorgeschriebenen Takt und während einer vorgeschriebenen Zeit ausgeführt werden. Zur Speisung der Kontrolleinrichtung 1 mit elektrischer Energie ist eine Stromquelle 19 vorgesehen, die als Batterie oder Akkumulator ausgebildet sein kann, aber auch als Generator, der durch die Mischbewegungen angetrieben wird. Ein solcher Generator kann beispielsweise eine Spule und einen relativ zu dieser beweglichen Dauermagneten erhalten, wobei eines der beiden Elemente mit den Bewegungen des Mischelementes 5 gekoppelt ist. Zum Ausgeben von Informationen bzw. Instruktionen für die Bedienung des Mischers sind im vorliegenden Beispiel zwei Leuchtdioden 17, 18 vorgesehen, die vorzugsweise in unterschiedlichen Farben dauernd oder blinkend leuchten. Anstelle der Leuchtdioden 17, 18 oder zusätzlich zu diesen können andere beziehungsweise weitere Informationsausgabeeinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise eine Klartextanzeige oder akustische oder haptische Signalmittel.
Da bekanntlich insbesondere bei Polymermassen die Aushärtung stark durch die Temperatur beeinflusst wird, kann die Kontrolleinrichtung 1 ferner mit einem Temperatursensor 20 ausgestattet sein, wobei die Auswerteeinheit 15 die gemessene Temperatur beim Generieren von Informations-und/oder Instruktionssignalen berücksichtigt. Auch kann die Kontrolleinrichtung 1 einen Drucksensor (in den Figuren nicht dargestellt) enthalten, welcher die Einhaltung eines vorbestimmten Unterdrucks während des Mischvorgangs überwacht.
Die Kontrolleinrichtung ist vorteilhaft mit einer Eingabeschnittstelle 21 ausgestattet, über die Sollwerte für zu überwachende Parameter in den Datenspeicher 16 geladen werden. Falls mit dem Mischer 2 wahlweise unterschiedliche Mischungen erzeugt werden sollen, kann der Datenspeicher 16 so ausgestaltet sein, dass er für jede Mischung ein Profil speichern kann, welches einen Satz von Parametern umfasst. Die Eingabeschnittstelle 21 kann zudem mindestens ein Befehlsgerät wie beispielsweise einen Schalter zum Einstellen des gewünschten Profils enthalten. Damit nur autorisierte Personen Änderungen beim Profil vornehmen können, kann das Befehlsgerät mechanisch durch ein Schloss oder elektronisch durch ein Kennwort geschützt sein. Ausserdem kann der Datenspeicher 16 so ausgestaltet sein, dass er alle von der Auswerteeinheit 15 generierten Signale sowie auch die Signale der Eingabeschnittstelle 21 im Sinne einer Protokollierung aufzeichnet. Vorteilhaft ist auch eine Ausgabeschnittstelle 22 vorhanden, mit welcher beispielsweise die von der Auswerteeinheit 15 generierten Signale in Echtzeit weitergegeben werden können, beispielsweise an eine externe Überwachungsperson oder ein Aufzeichnungsgerät. Die Ausgabeschnittstelle 22 kann auch einen Sender zur drahtlosen Signalübermittlung enthalten. Beide Massnahmen, die Speicherung und Übermittlung von Daten, dienen insbesondere zum Zweck der Qualitätssicherung.
Die korrekte Betätigung des Mischers wird beispielsweise durch das Leuchten einer grünen Leuchtdiode angezeigt. Bei Abweichungen, beispielsweise wenn die Mischbewegungen nicht vollständig von einem Anschlag zum anderen ausgeführt werden, wird die Bedienungsperson beispielsweise durch Blinken einer der Leuchtdioden 17, 18 aufmerksam gemacht. Ebenso wenn die Mischbewegungen unterbrochen werden oder zu schnell oder zu langsam ausgeführt werden. Falls von der Kontrolleinrichtung geforderte Korrekturen der Mischbewegungen über einen festgelegten, tolerierten Zeitbereich nicht oder nicht korrekt ausgeführt werden, kann es vorkommen, dass die Mischung unbrauchbar wird. Dies wird durch die Leuchtdioden 17, 18 angezeigt. Auch wird nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit angezeigt, dass der Mischvorgang beendet ist und die Mischung verwendet werden kann. Von diesem Moment an beginnt eine weitere vorgegebene Zeit zu laufen, in welcher die Mischung verbraucht werden muss. Auch dies wird der Bedienungsperson angezeigt. Schliesslich kann die Kontrolleinrichtung 1 auch mit Mitteln ausgestattet sein, welche die Mischvorrichtung 2 blockieren, wenn die Mischung nicht mehr brauchbar ist.
Die Kontrolleinrichtung kann so konstruiert sein, dass sie auf einen zum Einmalgebrauch bestimmten Mischer aufgesetzt und vor dem Entsorgen des Mischers wieder von diesem entfernt werden kann.

Bezugszeichenliste
1
Kontrolleinrichtung
2
Mischer
3
Kartusche
4
Komponente(n)
5
Mischelement
6
Schaft
7
Handgriff
8
Translationsbewegung
9
Rotationsbewegung
10
Boden
11
Träger
12
Positions- oder Bewegungssensor
13
Marke
14
Marke
15
Auswerteeinheit
16
Datenspeicher
17
LED
18
LED
19
Stromquelle
20
Temperatursensor
21
Eingabeschnittstelle
22
Ausgabeschnittstelle
1. Kontrolleinrichtung (1) für eine Mischvorrichtung (2) mit einem beweglichen Mischelement (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung (1) mindestens einen Positions- oder Bewegungssensor (12) zum Erfassen der Position beziehungsweise Bewegung des Mischelements (5), eine Auswerteeinheit (15) zur Auswertung von vom Positions-oder Bewegungssensor (12) abgegebenen Signalen und eine Informationsausgabeeinrichtung (17, 18) enthält.
2. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Datenspeicher (16) zum Speichern von Sollwerten aufweist.
3. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Eingabeschnittstelle (21) für Sollwerte enthält.
4. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Aufzeichnung von Signalen der Auswerteeinheit (15) und vorzugsweise auch von Änderungen von Sollwerten enthält.
5. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ausgabeschnittstelle (22) für Signale der Auswerteeinheit (15) und vorzugsweise auch für Änderungen von Sollwerten enthält.
6. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsausgabeeinrichtung mindestens eine Lichtquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode (17, 18) aufweist.
7. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsausgabeeinrichtung (17, 18) eine Klartext-Anzeigeeinrichtung aufweist.
8. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsausgabeeinrichtung (17, 18) Mittel zur Erzeugung von akustischen Signalen enthält.
9. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsausgabeeinrichtung (17, 18) Mittel zur Erzeugung von haptischen Signalen enthält.
10. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Blockieren der Mischvorrichtung (2) vorhanden sind.
11. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Temperatursensor (20) aufweist.
12. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Drucksensor aufweist.
13. Kontrolleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektrische Energiequelle (19) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energiequelle (19) ein durch Bewegungen des Mischelements (5) antreibbarer Generator ist.

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente
- EP
194508
A
[0003]
- EP
2072114
A1
[0003]
[0020]