口腔科綜合治療臺(tái)機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障常見原因分析及處理

沈海春

北京安貞醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程處，北京 100029

引言

口腔綜合治療臺(tái)又稱牙椅，是口腔診治工作的基礎(chǔ)設(shè)備，是一種集電、水、氣合一的設(shè)備。隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，口腔綜合治療臺(tái)實(shí)現(xiàn)了機(jī)椅聯(lián)動(dòng)，適用于牙體的鉆磨、切削，牙體及牙周體潔治、整修、拋光以及牙周和牙槽手術(shù)[1]。盡管目前市面上各種品牌型號(hào)的口腔綜合治療臺(tái)品種多樣，功能也各有特色，但總體來說，口腔綜合治療臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)都是大同小異的[2]。在日常工作中，牙椅會(huì)出現(xiàn)各種故障，其中機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障是常見故障，一旦出現(xiàn)這類故障，必然影響口腔治療工作的順利進(jìn)行和醫(yī)療診斷、治療的準(zhǔn)確性與安全性。關(guān)于牙椅維修的研究很多，其中有很多包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障：繼電器故障[1‐3]和限位開關(guān)故障[4‐5]，但故障介紹較單一。熟練掌握牙椅機(jī)械運(yùn)動(dòng)的原理及常見故障原因及解決方法，更利于順利解決故障問題，從而減輕設(shè)備故障對(duì)臨床工作的影響，提高設(shè)備的使用效率，更好地配合臨床工作[6‐7]。本文詳細(xì)地介紹了SIRONA公司C8+牙椅機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本原理，并以三種機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障維修為例，通過故障現(xiàn)象系統(tǒng)地分析導(dǎo)致牙椅機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障的常見原因，并且建立一套正確的排查解決思路，以期為同行提供參考和借鑒。

1 牙椅機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本原理

我院口腔科牙椅主要是德國(guó)SIRONA公司生產(chǎn)的C8+及INTEGO型號(hào)的牙椅，屬于電動(dòng)機(jī)械式牙科椅。牙椅機(jī)械運(yùn)動(dòng)是利用電機(jī)提供動(dòng)力來源，且需要機(jī)械旋轉(zhuǎn)桿結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)電容等配合來實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合電位器的限位電阻實(shí)現(xiàn)椅位記憶及限制運(yùn)動(dòng)軌跡[8]。

本文以SIRONA C8+牙椅為例，該牙椅上有兩個(gè)手動(dòng)控制面板，分別是醫(yī)師控制面板和助手控制面板[9]，見圖1。兩者上邊都有控制牙椅上升下降及向前和向后的手動(dòng)控制按鍵，腳踏開關(guān)上也有相應(yīng)的控制鍵[4]。主控制電路板上也有控制牙椅上升、下降、向前、向后的繼電器。通過操作手動(dòng)按鍵或者腳踏開關(guān)，相應(yīng)的繼電器吸合，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)[9]，通過機(jī)械傳送部件使椅位或靠背移動(dòng)[10]，從而實(shí)現(xiàn)牙椅的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

圖1 我院口腔科SIRONA C8+牙椅

電位器P1是控制牙椅升降的，通過排線L13連接到主控制板X9接口上。電位器P2是控制靠背前后移動(dòng)的，通過排線L14連接到主控制板X4接口上，詳見圖2。在椅位或靠背移動(dòng)的過程中，P1或P2的限位電阻值也會(huì)隨著椅位或靠背位置變化而變化，對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)也會(huì)隨之而變，主控制板也會(huì)識(shí)別到這種電壓信號(hào)變化。此外，SIRONA牙椅允許醫(yī)生根據(jù)自己常用椅位及靠背位置設(shè)置記憶快捷鍵，方便自己操作，此椅位記憶功能就是通過電位器P1、P2及主控制電路板實(shí)現(xiàn)的[8]。

為了保證靠背在安全范圍內(nèi)向前或向后移動(dòng)，電位器P2上設(shè)置了兩個(gè)限位開關(guān)，詳見圖3，當(dāng)靠背向前或向后到達(dá)極限位置時(shí)觸發(fā)，中斷操作[11]。

圖3 電位器實(shí)物圖

2 故障案例

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

椅位無法升降，靠背也無法向前或向后移動(dòng)，牙椅不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

2.1.2 故障分析

此故障雖較常見，但究其原因卻有很多種，主要原因如下：

（1）限位開關(guān)觸發(fā)或損壞。SIRONA C8+這款牙椅有3個(gè)限位開關(guān)，分別是位于助手操作臺(tái)內(nèi)部的SS_HE、坐墊架子下邊左側(cè)邊的SS_TB以及坐墊下邊中間的SS_BR，（圖2）。這些限位開關(guān)被觸發(fā)均會(huì)啟動(dòng)椅位的安全保護(hù)[12]，產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障，主控制板上的V79報(bào)警燈會(huì)亮紅燈，見圖4[13]。其中位于助手操作臺(tái)內(nèi)部的限位開關(guān)SS_HE被觸發(fā)時(shí)會(huì)造成牙椅不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

（2）氣控開關(guān)DN1有問題。氣控開關(guān)DN1位于地箱里邊、主控制板SB板上邊，通過L88插在SB板的X8口上（圖2）。當(dāng)醫(yī)師操作臺(tái)或助手操作臺(tái)器械工作時(shí)通過腳閘供氣，打開氣控電開關(guān)DN1，主板鎖死，牙椅不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而保證操作安全。當(dāng)氣控開關(guān)DN1有問題時(shí)會(huì)造成牙椅不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)，主控制板上的V79報(bào)警燈也會(huì)亮紅燈（圖4）[13]。

圖2 SIRONA牙椅主電路板及機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)框架圖

圖4 主控板及限位開關(guān)

（3）腳踏開關(guān)有問題。當(dāng)使用完醫(yī)師操作臺(tái)或助手操作臺(tái)上的器械后，不用踩腳踏時(shí)，如果腳踏開關(guān)還沒有彈起復(fù)位，牙椅還會(huì)處于保護(hù)狀態(tài)，不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)[14]。此外，當(dāng)腳踏開關(guān)彈簧損壞時(shí)，彈起時(shí)放氣不完全，氣控電開關(guān)不能關(guān)閉，牙椅也不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這時(shí)需要更換新的彈簧。

2.1.3 故障排除

檢修時(shí)根據(jù)由易到難的原則，先打開地箱蓋發(fā)現(xiàn)主控制板上的V79報(bào)警燈亮紅燈，懷疑是助手操作臺(tái)內(nèi)部的限位開關(guān)SS_HE或者是氣控開關(guān)DN1的問題。上下晃動(dòng)助手位操作臺(tái)，可以聽見其內(nèi)部限位開關(guān)的“咔噠”聲，而且V79報(bào)警燈還在亮著，可以初步斷定限位開關(guān)SS_HE沒有問題。

然后檢修限位開關(guān)DN1。先調(diào)控電氣開關(guān)，使用一字螺絲刀將氣控電開關(guān)順時(shí)針及逆時(shí)針擰動(dòng)半圈后再恢復(fù)，無效，V79報(bào)警燈還在亮紅燈。氣控開關(guān)DN1上有連線L88，上插棕色、白色兩個(gè)小線柱。將兩個(gè)小線柱拔下用曲別針短路后，按動(dòng)控制按鈕，牙椅和靠背可以正常移動(dòng)。判定是氣控開關(guān)DN1損壞，更換新的氣控開關(guān)后故障解除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

椅位不能上升。

2.2.2 故障分析

當(dāng)椅位某一運(yùn)動(dòng)不能進(jìn)行時(shí)，常見故障原因如下：（1）限位開關(guān)觸發(fā)或損壞，主控制板上的V79報(bào)警燈亮紅燈。

（2）控制開關(guān)損壞[15]。醫(yī)師控制面板及助手控制面板和腳踏開關(guān)上的控制開關(guān)是通過排線連接到主控制板X21、X22接口上的（圖2），這就需要用萬用表對(duì)相應(yīng)排線上的接線腳進(jìn)行通斷測(cè)量來確認(rèn)開關(guān)是否有問題。

（3）繼電器的問題。由于椅位的長(zhǎng)期頻繁運(yùn)動(dòng)，會(huì)使控制電路繼電器的老化并且會(huì)產(chǎn)生故障?？刂埔挝簧岛涂勘诚蚯跋蚝筮\(yùn)動(dòng)的繼電器J1～4（圖2）都是直流24 V觸發(fā)的。維修時(shí)可以在按此方向控制鍵，同時(shí)用萬用表測(cè)量繼電器輸入端是否有24 V電壓，然后繼續(xù)按控制鍵觀察繼電器及椅位有無動(dòng)作。如繼電器和椅位都沒有動(dòng)作，則說明繼電器已經(jīng)損壞須更換。如果繼電器吸合而椅位不動(dòng)則說明繼電器觸點(diǎn)接觸不良，一般是繼電器觸點(diǎn)氧化造成的，也得更換繼電器。如果繼電器和椅位都產(chǎn)生了動(dòng)作，繼電器就是沒有問題的[16]。

繼電器比較常見的故障是觸點(diǎn)被氧化，是由于在觸點(diǎn)頻繁轉(zhuǎn)換時(shí)，繼電器線圈內(nèi)產(chǎn)生很高的反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使觸點(diǎn)打火并產(chǎn)生黑色氧化膜，造成接觸不良[12]。

2.2.3 故障排除

打開地箱，主控制電路板上V79報(bào)警燈未亮，排除了限位開關(guān)的問題。然后用萬用表對(duì)控制開關(guān)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。斷開電機(jī)與主板連接線，在按動(dòng)上升開關(guān)時(shí)測(cè)量主板電機(jī)接口X17，無輸出電壓。重新按下上升按鈕，可以聽到控制椅位上升的繼電器J1吸合聲，但是椅位不動(dòng)。萬用表測(cè)量到繼電器輸入端電壓為24 V，這說明繼電器能夠工作，按鍵到主控制板的控制信號(hào)傳輸沒有問題[17]。 打開繼電器J1，發(fā)現(xiàn)此繼電器觸點(diǎn)變黑氧化，造成了接觸不良，更換新的繼電器后正常。

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

椅位無法升降，靠背可以正常向前或者向后移動(dòng)。

2.3.2 故障分析

當(dāng)椅位無法升降，但靠背可以正常向前或者向后移動(dòng)時(shí)的故障原因可能包括兩種情況。

（1）電位器故障。在椅位升降的過程中，電位器P1限位阻值也會(huì)變化，其對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)也會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生變化。當(dāng)電位器P1出問題時(shí)，其電信號(hào)的變化將無法與M1的轉(zhuǎn)動(dòng)同步，主控制電路板具有自檢功能[18]，會(huì)發(fā)現(xiàn)這種偏差并中斷相應(yīng)M1電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，造成椅位無法升降。

（2）電機(jī)故障。當(dāng)控制升降的電機(jī)損壞時(shí)，椅位就無法進(jìn)行升降。

2.3.3 故障排除

將控制椅位升降電機(jī)M1‐L9‐X17這一路的排線L9的接口插在主板SB的X16口上，操作靠背運(yùn)動(dòng)的按鍵，牙椅還是無法升降，可以確定主控制板沒有問題，是電機(jī)或者電位器有問題[19]。先將電位器P1拆下來，清潔表面灰塵，重新裝上后牙椅還是無法升降。更換新的電位器P1后，故障解除，牙椅可以正常升降，故障排除。

3 討論

3.1 牙椅機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障產(chǎn)生的主要原因

（1）控制電路問題。比較常見的有控制某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的按鍵開關(guān)損壞[9]或者繼電器觸點(diǎn)被氧化[12]，都會(huì)造成牙椅無法進(jìn)行某一方向的運(yùn)動(dòng)。如果主控制板的關(guān)鍵電子元件如整流橋損壞就會(huì)造成牙椅無法進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)[2]。

（2）安全開關(guān)問題。某個(gè)安全開關(guān)被觸發(fā)常常會(huì)造成牙椅無法進(jìn)行某個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，只是對(duì)于C8+牙椅，如文中故障一中介紹的，當(dāng)位于助手操作臺(tái)內(nèi)部的限位開關(guān)SS_HE被觸發(fā)時(shí)會(huì)造成牙椅不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

（3）腳踏開關(guān)問題。當(dāng)不用踩腳踏時(shí)，如果腳踏開關(guān)還沒有彈起復(fù)位，牙椅還會(huì)處于保護(hù)狀態(tài)，不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)[14]。

3.2 SIRONA C8+牙椅常見的故障原因

（1）氣控開關(guān)DN1問題。當(dāng)此氣控開關(guān)出問題時(shí)，也會(huì)造成牙椅不能進(jìn)行任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)。故障一中也詳細(xì)地介紹了氣控開關(guān)DN1故障的排查方法。

（2）電位器P1或P2問題。電位器P1和P2為控制牙椅升降和靠背仰俯的電位器，當(dāng)P1或P2出問題時(shí)會(huì)造成牙椅無法升降或者靠背無法仰俯。本文介紹了電位器P1和P2控制牙椅和靠背運(yùn)動(dòng)的原理，也在故障三中詳細(xì)地介紹了電位器故障的排查方法。

4 結(jié)論

本論文對(duì)SIRONA C8+綜合治療臺(tái)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及原理進(jìn)行了介紹，并對(duì)日常工作中遇到的常見故障問題進(jìn)行了分類總結(jié)。作為醫(yī)學(xué)工程師，平時(shí)應(yīng)充分了解設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)及工作原理，熟練掌握常見故障的維修處理方法，以便在最短的時(shí)間內(nèi)消除故障。同時(shí)，日常工作中需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)。此外，當(dāng)牙椅的傳送鏈條被硬幣或垃圾卡住時(shí)也會(huì)引起故障，會(huì)造成靠背無法移動(dòng)，因此作為設(shè)備的使用人員，醫(yī)生護(hù)士平時(shí)對(duì)設(shè)備還應(yīng)多注意愛護(hù)及細(xì)心保養(yǎng)[20]，治療病人時(shí)最好讓病人先清空衣服口袋里的物品，以此減少設(shè)備的故障率。