PARA LA TECNICA DE ORTODONCIA LINGUAL

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un novedoso robot doblador de alambre para la fabricación de arcos de alambre para ortodoncia lingual y más particularmente, la presente invención proporciona un novedoso robot doblador que permite automatizar el doblado de alambres destinados a ser usados dentro de los soportes conocidos con el nombre de brackets de ortodoncia lingual. El presente invento permite doblado en tres dimensiones (doblado 3D) ; teniendo el robot además medios para el desplazamiento del cabezal de doblado a través de los planos X, Y y Z para una mayor precisión y para permitir dobleces en forma de torque, realizando compensaciones horizontales, verticales y sagitales para adaptar el arco de alambre lo mejor posible a los contornos de las piezas dentales en donde será colocado, y asi proveer al ortodoncista de la posibilidad de elaborar todos los dobleces, compensaciones y angulaciones requeridas para llevar a cabo un tratamiento ortodóntico .

Antecedentes de la Invención

La ortodoncia lingual es una técnica que permite realizar el tratamiento ortodóncico de alineación de las piezas dentales de un paciente, en donde los aparatos ortodónticos no se pueden observar desde el exterior de la boca, es decir, los aparatos usados no pueden ser percibidos desde el exterior, ya que los brackets y el arco de alambre usados se colocan en el interior de la arcada dental, de modo que la superficie exterior de los dientes queda completamente libre. Además del aspecto estético, la ortodoncia lingual provee otros beneficios entre los cuales está un menor riesgo de descalcificación, ya que la superficie lingual de los dientes es más resistente que la superficie vestibular y por lo tanto, hay un menor daño en el esmalte y un menor riesgo de caries; asimismo, al estar aplicada la fuerza del aparato ortodóntico en la dirección linguo-vestibular, la expansión del arco dental resulta más fácil de implementar.

Sin embargo, aun con las ventajas antes mencionadas, la aplicación correcta de esta técnica está restringida a la creación de un arco lingual lo más preciso posible, ya que se requiere que el arco esté hecho con un alto grado de precisión pues debe presentar una superficie que se adecúe lo más posible a las formas externas de las piezas dentales, adaptándose inclusive a las mismas imperfecciones y asimetrías de la dentadura del paciente.

Para lograr lo anterior, comúnmente se hace uso de un molde de yeso sobre el que se moldea el alambre para obtener el arco lingual; sin embargo, al usarse el molde como soporte del proceso de formado, el profesional tiene que esperar al curado completo del molde, lo que repercute en pérdidas importantes de tiempo. Aunado a lo anterior, debido a que el alambre es moldeado a mano, éste no presenta el grado de presión necesario para aportar el correcto tratamiento a las desviaciones dentales, por lo que en muchos de los casos el tratamiento ortodóntico corre el riesgo de no cumplir con los estándares de calidad adecuados .

Con el fin de resolver estos problemas, a lo largo de los últimos años se han diseñado diversos equipos automatizados que buscan realizar los dobleces necesarios para controlar los tres planos del espacio (vertical, horizontal y sagital) y simular todas las imperfecciones y asimetrías, creando el arco en voladizo, sin que sea necesario para ello ir moldeando el alambre sobre una superficie en concreto. Para lograr esto, el alambre es doblado poco a poco por los medios de doblado del equipo, sin que existan ningún tipo de impedimento al dobles. Este tipo de equipos están descritos por ejemplo en la patente US 8266940 B2 que protege un aparato y un método para doblar o conformar arcos de alambre de ortodoncia u otros dispositivos médicos en una forma individual y compleja, que consta de dos manipuladores móviles con al menos tres juntas giratorias que definen tres ejes de rotación y al menos tres juntas prismáticas que definen al menos tres ejes de traslación. El equipo descrito por lo tanto debe de coordinar sus dos brazos para poder llevar a cabo el doblado del alambre, lo que puede limitar seriamente el número de dobleces que se pueden realizar, ya que, debido a la cercanía de los cabezales, no se pueden obtener estructuras de arco en forma de "U", ni mucho menos con cambios de dirección muy cerrados.

La patente US7661281B2, describe un método para formar arcos de ortodoncia, que usa un equipo de doblado en el que el alambre es sujetado por unas muelas giratorias que lo empujan hacia un cabezal de doblado. La función del cabezal de la máquina descrita en esta patente es la de incluir curvas nominales a lo largo del alambre, que permiten corregir leves desviaciones respecto a un modelo introducido en el equipo. Sin embargo, el cabezal usado no puede desplazarse sobre la base del equipo, por lo que no es posible incluir elevaciones en el alambre, quedando restringido el equipo a hacer correcciones sobre un único plano del arco de alambre.

La solicitud de patente US20140130567A1 describe un equipo de doblado de alambre de alta velocidad, que permite generar estructuras complejas con dobleces en los tres ejes En este equipo, el cabezal se encuentra en un plano de trabajo fijo, y es el alambre el que se gira para obtener dobleces en tres planos X, Y o Z; sin embargo debido al plano operativo del elemento de sujeción del alambre, no se pueden fabricar piezas de gran formato ni con dobleces a 180° ya que dichas piezas chocarían con la base del equipo si se tratara de realizar más de un dobles sobre el plano "Z" de la pieza formada.

Ninguno de los equipos antes citados permite realizar dobleces precisos en el alambre ya que sus cabezales de doblado tienen un grado de libertad muy pequeño, teniendo en muchos de los casos que rotar el alambre sobre su eje para llevar a cabo los dobleces necesarios, lo que tiene como consecuencia un limite claro en la complejidad del alambre formado, debido a que no es posible hacer curvaturas cerradas o llevar a cabo elevaciones con cambios bruscos de dirección, ya que de hacerlo el alambre chocarla con el cabezal causando deformaciones en la pieza creada. Asimismo, debido al tipo de construcción de los cabezales, la mayoría de los equipos de doblado requieren de una gran superficie de trabajo, lo que limita su uso en habitaciones pequeñas y en el caso de los equipos con brazos articulados se incrementa considerablemente la complejidad del equipo lo que puede causar errores debidos a la desalineación de los brazos, causando un desgaste mucho mayor del equipo por la complejidad de los mecanismos de trasmisión requeridos para mover los cabezales y brazos.

En vista de lo anterior, existe la necesidad de proporcionar un robot doblador de alambres ortodónticos , que tenga un grado de libertad mucho mayor al de los equipos disponibles actualmente, permitiendo mover el cabezal de doblado en cualquiera de los tres ejes de movimiento (X, Y y Z) y que además se pueda colocar en superficies reducidas para adaptarse a espacios pequeños. Estas características son indispensables para la técnica lingual, en donde los alambres van por la parte interna de los dientes, área con una periferia mucho más pequeña e irregular que la que existe por la parte externa. Asimismo, existe la necesidad de proporcionar un robot doblador de alambres ortodónticos con un puerto de comunicaciones inalámbrico de manera que se pueda programar el funcionamiento del robot de forma remota sin necesidad de conectarlo a una red física de comunicaciones.

Sumario de la Invención

Con el fin de superar las limitantes de los equipos para el doblado de alambre para la obtención de alambres ortodónticos linguales, la presente invención tiene por objetivo proporcionar un novedoso robot doblador de alambres que realice compensaciones horizontales, verticales y sagitales, para generar alambres adaptados a los contornos de las piezas dentales en donde será colocada.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un robot doblador con medios para permitir el movimiento del cabezal de doblado en los ejes X, Y y Z a todo lo largo, ancho y alto de las dimensiones totales del marco de soporte del robot.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un robot doblador adaptado para permitir dobleces en forma de torque cuando se usen alambres con perfiles distintos al redondo, para inclinar sus caras en un ángulo y en un segmento determinado para poder realizar tensiones de rotación frontal.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un robot doblador de alambre que pueda realizar dobleces precisos a muy pequeña escala, realizando curvaturas a segmentos de alambre de hasta 180°.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un robot doblador con medios para el control automático del proceso de doblado basados en la captura y virtualización de un modelo tridimensional de los maxilares del paciente al que será aplicado el alambre ortodóntico.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un robot doblador con un puerto de entrada de comunicaciones inalámbrico, para permitir la recepción de las instrucciones de operación de forma remota sin necesidad de conectar el robot de forma física a una red de comunicaciones cableada.

Los objetivos antes citados, así como otros y las ventajas de la presente invención, vendrán a ser aparentes de la siguiente descripción detallada de la misma.

Descripción de las Figuras de la Invención

La Figura 1, muestra una vista en perspectiva superior del robot doblador de alambres ortodónticos de la presente invención.

La Figura 2, muestra una vista en perspectiva inferior en la que se muestra un acercamiento del cabezal de doblado (A), el mecanismo de desplazamiento en el eje "Y" (B) y el mecanismo de desplazamiento en el eje "X" (C) , del robot doblador de alambres ortodónticos de la presente invención.

La figura 3, muestra una vista lateral del cabezal de doblado (A) del robot doblador de alambres ortodónticos de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención La presente invención proporciona un novedoso robot doblador de alambres ortodónticos linguales, que permite realizar desplazamientos de su cabezal de doblado a través de los planos X, Y y Z a lo largo, ancho y alto de toda la extensión de la plataforma central del robot, permitiendo con ello una mayor precisión en el doblado del alambre. Lo anterior además provee al robot de la capacidad de realizar dobleces en forma de torque, llevando a cabo compensaciones horizontales, verticales y sagitales, de forma que el alambre ortodóntico formado presente inclinación en sus caras en un ángulo y en un segmento determinados para poder realizar tensiones de rotación frontal.

Para lograr lo anterior, el robot doblador de alambre ortodóntico lingual de la presente invención está conformado por:

• un cabezal de doblado (A) , con una base con un motor acoplado a un husillo de elevación vertical que desplaza el cabezal en el eje "Z" hasta 35 mm, comprendiendo el cabezal de doblado: - un mecanismo de extrusión, que controla el avance y retroceso del alambre ortodóntico, que tiene un par de motores paralelos con rodillos, que están separados entre si por una distancia variable de entre 0.3 a 0.5 mm, que puede ser controlada mediante un selector de apertura ubicado entre los motores ;

- un sujetador de alambre (1), ubicado frente al mecanismo de extrusión, que tiene en su punta un lazo de guia (2) a través del cual se hace pasar el alambre ;

- un mecanismo de doblado (3) ubicado frente al sujetador de alambre (1), conformado por un motor a pasos cuyo eje tiene un copie para la recepción de un par de fresas de diamante odontológicas para perforación (4) FG DI-42, que fungen como puntas de doblado, estando separadas dichas fresas entre si por una distancia de 0.6 mm, de tal manera que el giro del motor permite doblar el alambre hasta en un arco de 180° respecto al plano de ingreso y;

- un par de pinzas de torsión (5), con un mecanismo de apertura controlado por servomotores, ubicadas frente al mecanismo de doblado, que se usan para dar torsión al alambre;

• un mecanismo de desplazamiento en el eje "Y" (B) conformado por un par de guias paralelas horizontales (6), que descansan en unos soportes terminales (7), cada uno de los cuales tiene un rodamiento central en el que está recibido un tornillo sin fin (8) que está acoplado por uno de sus extremos a un motor (9) y; una base de desplazamiento (10) a la que se une el cabezal de doblado (A), teniendo dicha base (10) en sus extremos, resbalones que corren a lo largo del par de guias paralelas (6) y, una tuerca de guia (11) ubicada en su parte central que recibe en su interior al tornillo sin fin (8), de tal manera que al accionarse el motor, el tonillo sin fin mueve la tuerca (11) hacia adelante o hacia atrás controlando el desplazamiento del cabezal de doblado en el eje "Y" con un recorrido de hasta 320mm;

• Un mecanismo de desplazamiento en el eje "X" (C) , conformado por dos pares de guias laterales verticales (12), separadas entre si por una distancia igual a la del largo total del mecanismo de desplazamiento en el eje "Y" (B) , cada una de las cuales descansa en un par de bases (13) con rodamientos centrales (14), que reciben a un par de tornillos sin fin (15), cada uno acoplado a un motor y; un par de placas de desplazamiento (16), que reciben a los soportes terminales del mecanismo de desplazamiento en el eje "Y" (B) , que tiene cada una un par de resbalones que corren a lo largo de cada una del par de guias laterales verticales (12) y, una tuerca de guia (17) ubicada en su parte central, que recibe en su interior a cada uno de los tornillo sin fin (15), de tal manera que al accionarse de forma sincronizada los motores, se permite el desplazamiento del cabezal de doblado (A) junto con el mecanismo de desplazamiento en el eje "Y" (B) con un recorrido de hasta 320mm; • un marco de soporte (D) , conformado por una placa perforada (18), que tiene soldadas en sus extremos dos placas con extremos a 90° (19), en las que están ancladas el par de bases con rodamientos centrales del mecanismo de desplazamiento en el eje "X" (C) y;

• un controlador con una tarjeta de procesamiento central encargada de realizar la conversión de información de entrada proporcionada por un escáner tridimensional, a instrucciones de control de robot que controlan el funcionamiento de: una tarjeta de control de avance de motores, que controla los movimientos de avance del robot en el eje X y en el eje Y; una tarjeta de control de motores a pasos de dobles, que controla el movimiento en el eje Z del cabezal de doblado (A) y el giro del motor a pasos del mecanismo de doblado y; una tarjeta de manipulación del alambre, encargada de realizar la sujeción y extrusión del alambre a procesar; estando dichas tarjetas conectadas a una batería central de manera que dichas tarjetas controlan la entrega de corriente eléctrica al motor del mecanismo de desplazamiento en el eje "Y" y los motores del mecanismo de desplazamiento en el eje "X"; los motores del mecanismo de doblado y el motor encargado del desplazamiento en el eje "Z" y; los servomotores de las pinzas y del mecanismo de extrusión, respectivamente.

En una de las modalidades preferidas de la presente invención, la tarjeta de procesamiento central está conectada a un puerto de entrada inalámbrico, tal como por ejemplo un puerto de comunicaciones WiFi o bluetooth, habilitado para la recepción de la información de entrada procedente del escáner tridimensional.

En otra de las modalidades de la presente invención, el puerto de entrada inalámbrico está habilitado para recibir señales de control procedentes de un dispositivo de control remoto tal como por ejemplo un joystick o un mando remoto (no mostrado) , con el que se controla de forma manual el desplazamiento en los ejes "X", "Y" y "Z" del equipo, asi como la función de las pinzas y del mecanismo de extrusión. En esta modalidad, la tarjeta de procesamiento central comprende además una tarjeta de control remoto, que convierte las señales recibidas del dispositivo de control remoto, vía el puerto de entrada inalámbrico, en señales que pueden ser interpretadas por la tarjeta de control central, para generar asi las instrucciones de control del robot, que controlan la tarjeta de control de avance de motores, la tarjeta de manipulación del alambre, los motores del mecanismo de doblado, el motor encargado del desplazamiento en el eje "Z" y, los servomotores de las pinzas y del mecanismo de extrusión.

En una modalidad adicional de la presente invención, el controlador, esta contenido dentro de una carcasa ubicada sobre el marco de soporte (D) , mientras que en otra de sus modalidades dicho controlador está dentro de una carcasa externa, teniendo en esta modalidad un puerto de conectores para la recepción de los cables de control del motor del mecanismo de desplazamiento en el eje "Y", los motores del mecanismo de desplazamiento en el eje "X", los motores del mecanismo de doblado, el motor encargado del desplazamiento en el eje "Z", los servomotores de las pinzas y los motores del mecanismo de extrusión, estando cada uno de los conectores asociados a una de las tarjetas de control de avance de motores, de control de motores a pasos de dobles y de manipulación del alambre.

En una modalidad adicional de la presente invención, el par de pinzas de torsión (5) comprende una base principal (20) con un bloque central (21) en el que esta recibida una polea con cuatro brazos (22); una primera pinza de torsión (23), ubicada sobre uno de los brazos de la polea con cuatro brazos (22), que está conectada a un primer servomotor que controla su apertura y cierre; una prolongación a 90° (24), ubicada en la parte superior de la base principal (20), que tiene un bloque de soporte que recibe una segunda pinza de torsión (25) acoplada a un segundo servomotor que controla su apertura y cierre, estando dicha segunda pinza de torsión (25) ubicada en el mismo plano de trabajo de la primera pinza de torsión (23); un par de bloques de soporte en forma de "T" (26), ubicados al costado de la base principal, que reciben un motor de torsión (27) que tiene en su eje una polea secundaria con un diámetro menor que el de la polea con cuatro brazos, estando conectada dicha polea secundaria a la polea de cuatro brazos (22) mediante una banda de trasmisión; de tal manera que cuando el mecanismo de doblado (3) se coloca frente a la segunda pinza de torsión (25) , ésta toma el extremo libre del alambre fijándolo en una posición neutral mediante el cierre de sus mandíbulas causado por el servomotor secundario, mientras que la primera pinza de torsión (23) toma el resto del alambre presionándolo con sus mandíbulas, accionando el motor de torsión, para que dicha primera pinza de torsión (23) se desplace respecto al eje central de la polea de cuatro brazos (22), causando la torsión del alambre en su plano sagital. En esta modalidad tanto la base principal (20) como el par de bloques de soporte en forma de "T" (26), se ubican sobre una plataforma secundaria fijada a las dos placas con extremos a 90° (19) del marco de soporte (D) .

La presente invención se ha descrito de acuerdo con una modalidad preferida; sin embargo, será aparente para un técnico con conocimientos medios en la materia, que podrán hacerse modificaciones a la invención, sin apartarse de su espíritu y alcance.