口腔科综合治疗台机械运动故障常见原因分析及处理

沈海春

北京安贞医院 医学工程处，北京 100029

引言

口腔综合治疗台又称牙椅，是口腔诊治工作的基础设备，是一种集电、水、气合一的设备。随着医学科学的发展，口腔综合治疗台实现了机椅联动，适用于牙体的钻磨、切削，牙体及牙周体洁治、整修、抛光以及牙周和牙槽手术[1]。尽管目前市面上各种品牌型号的口腔综合治疗台品种多样，功能也各有特色，但总体来说，口腔综合治疗台的基本结构都是大同小异的[2]。在日常工作中，牙椅会出现各种故障，其中机械运动故障是常见故障，一旦出现这类故障，必然影响口腔治疗工作的顺利进行和医疗诊断、治疗的准确性与安全性。关于牙椅维修的研究很多，其中有很多包括机械运动故障：继电器故障[1‐3]和限位开关故障[4‐5]，但故障介绍较单一。熟练掌握牙椅机械运动的原理及常见故障原因及解决方法，更利于顺利解决故障问题，从而减轻设备故障对临床工作的影响，提高设备的使用效率，更好地配合临床工作[6‐7]。本文详细地介绍了SIRONA公司C8+牙椅机械运动的基本原理，并以三种机械运动故障维修为例，通过故障现象系统地分析导致牙椅机械运动故障的常见原因，并且建立一套正确的排查解决思路，以期为同行提供参考和借鉴。

1 牙椅机械运动的基本原理

我院口腔科牙椅主要是德国SIRONA公司生产的C8+及INTEGO型号的牙椅，属于电动机械式牙科椅。牙椅机械运动是利用电机提供动力来源，且需要机械旋转杆结构、启动电容等配合来实现的，结合电位器的限位电阻实现椅位记忆及限制运动轨迹[8]。

本文以SIRONA C8+牙椅为例，该牙椅上有两个手动控制面板，分别是医师控制面板和助手控制面板[9]，见图1。两者上边都有控制牙椅上升下降及向前和向后的手动控制按键，脚踏开关上也有相应的控制键[4]。主控制电路板上也有控制牙椅上升、下降、向前、向后的继电器。通过操作手动按键或者脚踏开关，相应的继电器吸合，电机运转[9]，通过机械传送部件使椅位或靠背移动[10]，从而实现牙椅的机械运动。

图1 我院口腔科SIRONA C8+牙椅

电位器P1是控制牙椅升降的，通过排线L13连接到主控制板X9接口上。电位器P2是控制靠背前后移动的，通过排线L14连接到主控制板X4接口上，详见图2。在椅位或靠背移动的过程中，P1或P2的限位电阻值也会随着椅位或靠背位置变化而变化，对应的电压信号也会随之而变，主控制板也会识别到这种电压信号变化。此外，SIRONA牙椅允许医生根据自己常用椅位及靠背位置设置记忆快捷键，方便自己操作，此椅位记忆功能就是通过电位器P1、P2及主控制电路板实现的[8]。

为了保证靠背在安全范围内向前或向后移动，电位器P2上设置了两个限位开关，详见图3，当靠背向前或向后到达极限位置时触发，中断操作[11]。

图3 电位器实物图

2 故障案例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

椅位无法升降，靠背也无法向前或向后移动，牙椅不能进行任何机械运动。

2.1.2 故障分析

此故障虽较常见，但究其原因却有很多种，主要原因如下：

（1）限位开关触发或损坏。SIRONA C8+这款牙椅有3个限位开关，分别是位于助手操作台内部的SS_HE、坐垫架子下边左侧边的SS_TB以及坐垫下边中间的SS_BR，（图2）。这些限位开关被触发均会启动椅位的安全保护[12]，产生机械运动故障，主控制板上的V79报警灯会亮红灯，见图4[13]。其中位于助手操作台内部的限位开关SS_HE被触发时会造成牙椅不能进行任何机械运动。

（2）气控开关DN1有问题。气控开关DN1位于地箱里边、主控制板SB板上边，通过L88插在SB板的X8口上（图2）。当医师操作台或助手操作台器械工作时通过脚闸供气，打开气控电开关DN1，主板锁死，牙椅不能进行任何机械运动，从而保证操作安全。当气控开关DN1有问题时会造成牙椅不能进行任何机械运动，主控制板上的V79报警灯也会亮红灯（图4）[13]。

图2 SIRONA牙椅主电路板及机械运动系统框架图

图4 主控板及限位开关

（3）脚踏开关有问题。当使用完医师操作台或助手操作台上的器械后，不用踩脚踏时，如果脚踏开关还没有弹起复位，牙椅还会处于保护状态，不能进行任何机械运动[14]。此外，当脚踏开关弹簧损坏时，弹起时放气不完全，气控电开关不能关闭，牙椅也不能进行任何机械运动，这时需要更换新的弹簧。

2.1.3 故障排除

检修时根据由易到难的原则，先打开地箱盖发现主控制板上的V79报警灯亮红灯，怀疑是助手操作台内部的限位开关SS_HE或者是气控开关DN1的问题。上下晃动助手位操作台，可以听见其内部限位开关的“咔哒”声，而且V79报警灯还在亮着，可以初步断定限位开关SS_HE没有问题。

然后检修限位开关DN1。先调控电气开关，使用一字螺丝刀将气控电开关顺时针及逆时针拧动半圈后再恢复，无效，V79报警灯还在亮红灯。气控开关DN1上有连线L88，上插棕色、白色两个小线柱。将两个小线柱拔下用曲别针短路后，按动控制按钮，牙椅和靠背可以正常移动。判定是气控开关DN1损坏，更换新的气控开关后故障解除。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

椅位不能上升。

2.2.2 故障分析

当椅位某一运动不能进行时，常见故障原因如下：（1）限位开关触发或损坏，主控制板上的V79报警灯亮红灯。

（2）控制开关损坏[15]。医师控制面板及助手控制面板和脚踏开关上的控制开关是通过排线连接到主控制板X21、X22接口上的（图2），这就需要用万用表对相应排线上的接线脚进行通断测量来确认开关是否有问题。

（3）继电器的问题。由于椅位的长期频繁运动，会使控制电路继电器的老化并且会产生故障。控制椅位升降和靠背向前向后运动的继电器J1～4（图2）都是直流24 V触发的。维修时可以在按此方向控制键，同时用万用表测量继电器输入端是否有24 V电压，然后继续按控制键观察继电器及椅位有无动作。如继电器和椅位都没有动作，则说明继电器已经损坏须更换。如果继电器吸合而椅位不动则说明继电器触点接触不良，一般是继电器触点氧化造成的，也得更换继电器。如果继电器和椅位都产生了动作，继电器就是没有问题的[16]。

继电器比较常见的故障是触点被氧化，是由于在触点频繁转换时，继电器线圈内产生很高的反向感应电动势，使触点打火并产生黑色氧化膜，造成接触不良[12]。

2.2.3 故障排除

打开地箱，主控制电路板上V79报警灯未亮，排除了限位开关的问题。然后用万用表对控制开关进行检查，未发现异常。断开电机与主板连接线，在按动上升开关时测量主板电机接口X17，无输出电压。重新按下上升按钮，可以听到控制椅位上升的继电器J1吸合声，但是椅位不动。万用表测量到继电器输入端电压为24 V，这说明继电器能够工作，按键到主控制板的控制信号传输没有问题[17]。 打开继电器J1，发现此继电器触点变黑氧化，造成了接触不良，更换新的继电器后正常。

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

椅位无法升降，靠背可以正常向前或者向后移动。

2.3.2 故障分析

当椅位无法升降，但靠背可以正常向前或者向后移动时的故障原因可能包括两种情况。

（1）电位器故障。在椅位升降的过程中，电位器P1限位阻值也会变化，其对应的电压信号也会相应地产生变化。当电位器P1出问题时，其电信号的变化将无法与M1的转动同步，主控制电路板具有自检功能[18]，会发现这种偏差并中断相应M1电机的运转，造成椅位无法升降。

（2）电机故障。当控制升降的电机损坏时，椅位就无法进行升降。

2.3.3 故障排除

将控制椅位升降电机M1‐L9‐X17这一路的排线L9的接口插在主板SB的X16口上，操作靠背运动的按键，牙椅还是无法升降，可以确定主控制板没有问题，是电机或者电位器有问题[19]。先将电位器P1拆下来，清洁表面灰尘，重新装上后牙椅还是无法升降。更换新的电位器P1后，故障解除，牙椅可以正常升降，故障排除。

3 讨论

3.1 牙椅机械运动故障产生的主要原因

（1）控制电路问题。比较常见的有控制某个方向运动的按键开关损坏[9]或者继电器触点被氧化[12]，都会造成牙椅无法进行某一方向的运动。如果主控制板的关键电子元件如整流桥损坏就会造成牙椅无法进行任何机械运动[2]。

（2）安全开关问题。某个安全开关被触发常常会造成牙椅无法进行某个方向的运动，只是对于C8+牙椅，如文中故障一中介绍的，当位于助手操作台内部的限位开关SS_HE被触发时会造成牙椅不能进行任何机械运动。

（3）脚踏开关问题。当不用踩脚踏时，如果脚踏开关还没有弹起复位，牙椅还会处于保护状态，不能进行任何机械运动[14]。

3.2 SIRONA C8+牙椅常见的故障原因

（1）气控开关DN1问题。当此气控开关出问题时，也会造成牙椅不能进行任何机械运动。故障一中也详细地介绍了气控开关DN1故障的排查方法。

（2）电位器P1或P2问题。电位器P1和P2为控制牙椅升降和靠背仰俯的电位器，当P1或P2出问题时会造成牙椅无法升降或者靠背无法仰俯。本文介绍了电位器P1和P2控制牙椅和靠背运动的原理，也在故障三中详细地介绍了电位器故障的排查方法。

4 结论

本论文对SIRONA C8+综合治疗台的机械运动系统及原理进行了介绍，并对日常工作中遇到的常见故障问题进行了分类总结。作为医学工程师，平时应充分了解设备的组成结构及工作原理，熟练掌握常见故障的维修处理方法，以便在最短的时间内消除故障。同时，日常工作中需要定期对设备进行预防性的维护。此外，当牙椅的传送链条被硬币或垃圾卡住时也会引起故障，会造成靠背无法移动，因此作为设备的使用人员，医生护士平时对设备还应多注意爱护及细心保养[20]，治疗病人时最好让病人先清空衣服口袋里的物品，以此减少设备的故障率。