CN105658173B - 加工牙科材料的方法、牙科用炉的调节装置以及牙科用炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工、特别是压制和硬化牙科材料(28)的方法，所述方法通过内置成型件(30)和压制炉实施，所述内置成型件具有预压制腔(22)，在所述预压制腔上连接型腔(14、16)，其中，预压制腔(22)构造成用于容纳牙科材料(28)，所述压制炉具有炉膛(10)以容纳内置成型件(30)。所述方法具有以下步骤：将牙科材料(28)引入预压制腔(22)中；将炉膛(10)加热至第一温度，内置成型件(30)位于炉膛中；在第一处理阶段中，用压制冲头(26)通过向压制冲头(26)上施加力而将牙科材料(28)压入型腔(14、16)中，其中使压制冲头(26)运动并与时间相关地作为速度变化曲线检测压制冲头的速度；在第二处理阶段中，从确认所检测到的速度变化曲线与第一速度变化曲线相符的时刻起将炉膛(10)设定、特别是冷却至第二温度，而不降低施加到挤压冲头(26)上的力。

Description

加工牙科材料的方法、牙科用炉的调节装置以及牙科用炉

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于加工牙科材料的方法以及一种具有调节装置的牙科用炉。

背景技术

在开篇所述类型的方法中，通常使用设置在马弗炉中的内置成型件，所述内置成型件具有与希望的牙科物品(例如牙科修复件)相对应的型腔。在型腔上连接预压制腔，在将制造牙科物品所需的牙科材料引入预压制腔中之后，将压制冲头导入预压制腔中。通过热作用将牙科材料加热、熔化并通过压制冲头压入型腔中。

通过大量实验已经确认，尽管存在完全相同的热输入条件、相同的压制时间和相同的牙科材料，但仍能观察到能够带来的严重质量损失的差别。很明显，不同的嵌埋物材料由于不同的热容量或热物质量和导热性参与导致了所观察到的偏差。

在已知的方法中，预先规定了直到压制开始之前的保持时间，根据估计，所述保持时间足够在供应热量的情况下将牙科材料可压制地引入型腔。但这里的问题是，牙科材料由于制造条件导致的误差会在其特性和参数方面出现波动。例如，坯料的粘性特性不同批次可能是不同的，并且坯料或牙科材料在制造过程期间在炉中的位置也会明显影响所述方法的结果。

不是完全针对牙科材料调制出的处理参数会导致有缺陷的结构，例如颜色错误或者甚至导致牙科物品无法压出(Nicht-Auspressen)，后一种情况等同于牙科技术工作的失败。

用于控制牙科烧制工艺的改进的方法从EP 1 915 972 B1和DE 10 2008 012 578B4中已知。

发明内容

与此相对，本发明的目的在于，提供一种根据权利要求1的前序部分所述的方法，其在将牙科材料加工成牙科物品、例如假牙或部分假牙时就改进牙科材料的加工结果而言改进地协调工艺参数。

所述目的通过各独立权利要求来实现。有利的实施形式和改进方案由各从属权利要求得出。在技术上合理的条件下，各改进方案的特征可以相互组合。

本发明的一个方面涉及一种用于加工、特别是压制牙科材料的方法。为了进行加工，可以使用内置成型件和具有炉膛的压制炉。内置成型件具有预压制腔，在所述预压制腔上连接型腔，使得预压制腔与型腔相互连通、优选地为流体连通。在当前情况下，将能流动的物质称为“流体”，例如粘性的或固态的在边缘区域中熔化的物质。

牙科材料能容纳在预压制腔中，而内置成型件或马弗炉能容纳在压制炉的炉膛中。

所述方法可以包括以下步骤：

a)将牙科材料引入预压制腔中；

b)将炉膛加热至第一温度，内置成型件位于所述炉膛中；

c)在第一处理阶段中，用压制冲头将牙科材料压入成型腔中，在所述第一处理阶段中，使压制冲头运动并与时间相关地作为速度变化曲线检测压制冲头速度；以及

d)从确认所检测到的速度变化曲线与第一速度变化曲线相符的时刻起，在第二处理阶段中，将炉膛调节至、特别是冷却至第二温度。

所述步骤可依次按所列顺序执行，或者可按其它顺序执行。这些步骤也可同时或相互交叠地执行。例如可以：

-同时执行步骤a)和b)，或者

-步骤b)和c)可以相互交叠，从而在步骤b)“加热炉膛”的执行进程中开启步骤c)“压制牙科材料”。

压制冲头与时间相关的速度变化过程这里称为压制冲头速度，可二维(2D)地在笛卡尔坐标系中示出，在笛卡尔坐标系中，在横轴上标注时间，在纵轴上标注压制冲头速度。

替代与时间相关的速度变化过程，也可以直接检测压制冲头的位移并将其用于分析评估。压制冲头运动可以按已知的方式检测，压制冲头运动可以利用针对压制冲头所处的当前位置的位置传感器检测，或者在压制冲头具有步进电机时通过检测步进电机所走过的步数来检测。

速度变化曲线可以理解为压制冲头速度的2D变化曲线，这里，当两个变化曲线以低于预先规定的容差值的最大偏差相类似时，则可以认为这两个变化曲线是相符的。

速度变化曲线也可以解释为压制冲头速度的2D变化曲线的一种特征，其中所述特征定义为一种应答。这种特征例如可以是一种应答，

-压制冲头速度的值相对于阈值是更大还是更小，或者，

-压制冲头速度的斜率、即压制冲头加速度相对于阈值是更大还是更小。

因此，当在一个时刻对于检测到的压制冲头速度的应答首次被认为是满足时，则两个速度变化曲线可以看作是相符的。

备选地，也可以检测速度变化曲线的积分并将其用于分析评估。

在考察速度变化曲线并确定是否相符时，也可以根据速度改变的时刻进行安排(abstellen)，就是说将从分析评估开始在此方面与速度的积分相对应的所经过的全部时间用作判定标准。

在步骤b)、d)中，这样来执行对炉膛到最终温度的加热或冷却，即设定三个参数：

温度变化速率、执行时间、最终温度

中的两个参数，这里，第三个参数由设定的值得到。希望的设定优选地可以在压制炉上输入或确认。

由此，例如可以设定用于加热或冷却的温度变化速率以及相应的执行时间。所实现的最终温度由所设定的温度变化速率和执行时间的值得出。

所述方法有利地使得可以缩短周期时间。在第一处理阶段，在高于牙科材料加工希望的和需要的第二温度的第一炉温下，对于牙科材料的压制使得可以相对于常规的处理方式提高向马弗炉中的热供应，在常规的处理方式中，从一开始就将炉加热至需要的温度。由此明显加快了将在马弗炉内部的牙科材料加热至希望的和需要的第二温度的过程。

例如当马弗炉内部的牙科材料的温度已达到希望的值时，可以冷却牙科用炉，例如冷却至牙科材料的目标温度。

替代于此，也可以仅降低加热功率，以便减小坯料中的温度变化。由于较低的加热速度，马弗炉的温度梯度也减小。

但和缩短周期时间同样重要的是，避免由于将炉膛加热至过高的温度使得马弗炉内部的牙科材料出现过高的温度。马弗炉内部在较长的时间段上的温度过高可能导致牙科材料不希望的颜色变化和/或结构变化。

这里，按照预先规定的时间计划对炉温进行调节可能导致不足的结果，在这种结果中，牙科材料由于温度过高不能充分加热，或者调节会超出目标，因为炉处于过高的温度被加热时间过长，以至于在马弗炉内部持续的温度过高会损伤牙科材料。

但为了解决所述问题而在马弗炉内部执行温度测量则要求有技术上和经济上的高支出。

根据本发明的方法，可以从确认检测到的速度变化曲线与第一速度变化曲线相符的时刻起冷却炉膛。由此使得不再需要复杂的温度测量，相对于目前已知的方法缩短了周期时间，并且结果既不会不足，也不会超出目标。所述问题仅以小的支出得到有效解决。

本发明的另一个方面涉及一种用于牙科用炉、特别是用于尤其是作为所述牙科用炉的一部分的压制炉的调节装置。所述调节装置可以构造成用于根据所述的方法或其后面说明的有利的实施形式来调节牙科用炉的参数，包括温度、作用到压制冲头上的力和压制冲头运动的参数。

根据一个实施形式，在压制冲头速度超过阈值时可以确认与第一速度变化曲线相符。当压制冲头加速度超过阈值时，也可以确认与第一速度变化曲线相符。

根据另一个实施形式，采用以下方法：

向仍为硬的，即还不能流动的坯料上施加压制力。锁定压制冲头的驱动装置。由于驱动装置和整个系统沿竖直方向的弹性，所述力连续地作用到坯料上，并且当坯料变软时，所述力降低，而坯料同时开始向压制通道内运动。

可以通过检测压制冲头驱动装置的驱动电流而实现的力传感器，或者位移传感器根据本发明能够检测到坯料开始变软并由此确定变形开始的最佳时刻。

在此方面，根据本发明，利用出人意料地简单的手段，可以几乎自动地选择开始压制的最佳时刻。

在这些情况下，将压制冲头速度的2D变化曲线的一个特征理解为第一速度变化曲线，其中所述特征定义为一种应答。

也可以在达到压制冲头速度的最大值时确认与第一速度变化曲线相符，其中，第一速度变化曲线优选地表现为脉冲。在这种情况下，将第一速度变化曲线理解为压制冲头速度的2D变化曲线，将检测到的速度变化曲线与所存储的第一速度变化曲线的相符性定义为变化曲线的相似性。

根据一个实施形式，将特别是恒定的优选地约为250N的力施加到压制冲头上，以便将牙科材料压入型腔中。可以在加热具有装入的内置成型件的炉膛期间开始向压制冲头上施加这样的力(也参见上文对于所述方法的步骤b)、c)交叠的论述)。施加力可以作为第一处理阶段开始的标志，其中在第二处理阶段期间继续施加力。可以通过停止向压制冲头上施加力而结束第二处理阶段。

可以以下列结束判定标准来结束第二处理阶段，

i)当确认所检测到的速度变化曲线与第二速度变化曲线相符时，或者

ii)在相当于第二处理阶段的最大持续时长的时间结束时，或者

iii)当压制冲头路程超过阈值时。

对于i)：

检测压制冲头速度与规定的变化曲线的偏差，这里可以理解，原则上不同的马弗炉表现出不同的速度变化曲线。但在内置成型件中始终设有压制通道，设定为用于形成牙科物体或牙科修复件的空腔连接在所述压制通道上。在牙科材料进入压制通道或型腔时，通常进入速度降低，因为这里的摩擦很高，并且所述摩擦随着陶瓷的牙科材料与通道壁之间的有效摩擦面变长而增加。但是，一旦嵌埋材料的前锋到达空腔，则摩擦不再继续升高或者不再明显地继续升高；与此相应地，这对应于进入速度保持不变的状态，直至空腔被填满。

即使同样称为接纳通道的压制通道的长度以及空腔的大小在不同马弗炉之间也有所不同，但总是存在这种原则上的进入速度变化曲线，在所述进入速度变化曲线之后在第二处理阶段中紧接着的是进入速度的降低，此时发生牙科材料的压缩。

现在有利地确认，当进入速度偏离所述原则上的进程时，即与对应于第一速度变化曲线的情况相比更为明显地提高，则这可能意味着在这个时刻启用另外的空腔，通常当马弗炉开裂时发生这种情况。当确认检测到的速度变化曲线与第二速度变化曲线相符时，例如当确认压制冲头速度或压制冲头加速度超过阈值时，可以识别到这种状况。如果在这种状况下停止向压制冲头上施加力，则可以使用所述牙科修复件，至少当压制过程进行得相对较深时是这种情况。

如果在压制的进程中，没有为压制冲头的运动以及牙科材料与此相关联的持续进行的运动启用另外的空腔，通常是因为马弗炉没有开裂，则压制冲头速度下降。压制冲头速度甚至可能降低至零，但优选的是，在此之前就中断压制，因为即使当牙科材料已经完全填满型腔时，压制冲头速度也可能仍具有大于零的剩余值。这是由于以下情况引起的，即，在这个阶段，牙科材料尽管不再能继续前进，但所述牙科材料由于压制压力而被压缩并且有时在微观尺度上进入马弗炉，或者马弗炉本身略微膨胀，从而压制冲头继续运动并确定具有>0的压制冲头速度。

因此，在压制冲头速度超过阈值时可以确认与第二速度变化曲线相符。所述阈值的大小可以通过试验或通过计算机模拟确定。

对于ii)：

这个选项能够最简单地实现。相当于第二处理阶段的最大持续时长的时间可以通过试验或通过计算机模拟确定。

对于iii)：由于预压制腔、压制通道和型腔的几何尺寸以及所使用的牙科材料的体积是已知的，通过所走过的压制冲头路程可以确定型腔多大的比例已经用牙科材料填充。如果压制冲头路程达到与预压制腔的横截面积相结合对应于要使用的牙科材料的体积的阈值，则意味着型腔已用牙科材料填满。可以中止压制过程，从而使第二处理阶段应与压制一起结束。

附图说明

本发明的其它优点、细节和特征由下面参考附图的实施例得出。这里相同的附图标记指示不同实施例的相同或相对应的元件或特征，这些实施例可以相互组合。

其中：

图1示出根据本发明的压制炉的部分剖视图，其中示出马弗炉的剖视图；以及

图2示出绘制的本发明的压制冲头速度随时间的变化曲线的图示。

具体实施方式

在图1中部分示出的压制炉确定为用于在压制炉的炉膛10中设置马弗炉12。

马弗炉12位于炉膛10中。马弗炉具有空腔14和16，所述空腔作为一次性模具(verlorene Form)指定用于形成牙科修复件。空腔14、16通过压制通道18、20与预压制腔22连接，所述预压制腔构造成基本上为圆柱形的。压制冲头26能滑移地支承在预压制腔22中。压制冲头26挤压由牙科材料28组成的坯料28，所述坯料在图1所示的状态下已经部分伸入压制通道18和20中。

马弗炉12的材料由硬质的和耐高温的石膏混合物30组成。即使在由压制冲头26的压制力产生的压力下，空腔14、16的形状也得以保持，从而能以希望的精度制造牙科修复件。

空腔14、16用较大的压制力并由此用相应高的压制冲头速度填充。通过根据本发明的调节确保了仍能制造质量良好的牙科修复件。这里特别有利的是，在热的牙科材料28在马弗炉12中的停留时长较小时，牙科材料28与嵌埋材料之间发生反应的趋势很小。

如由图1所示的那样，炉膛10在炉罩36与炉下部38之间构造而成。炉罩36按本身已知的方式带有加热元件40，所述加热元件螺旋形地包围炉膛10。压制冲头26在炉罩36中在压制冲头导向件42中被引导并设有压制冲头驱动装置44，所述压制冲头驱动装置同时还具有位置传感器，所述位置传感器检测压制冲头的精确位置，并由此检测压制冲头的运动。

图2示出在一个压制周期期间处理参数如何发展变化。这里涉及以下处理参数：

－压制炉的炉膛10中的温度(“Display Tempertur[℃]”)，初始值＝就绪温度；

－压制炉的炉膛10中的压力(“Vacuum[mbar]”)，初始值＝约1bar；

－压制冲头26上的力(“P_force[N]”)，初始值＝0；

－压制冲头路程(“P_Position[10×mm]”)，初始值＝0；

－压制冲头速度(“P-Speed_Average[μm/Min]”)；初始值＝0。

这里初始值是处理参数在压制周期开始时的值。

下面的列表以表格的形式结合所属的处理阶段示出事件和处理参数的进程。

下面总结图2所示烧制周期的基本数据和阈值。

就绪温度	700℃
		第一温度	960℃
用于将炉膛(10)加热至第一温度的温度变化速率	80℃/min
		第二温度	930℃
用于将炉膛(10)冷却至第二温度的温度变化速率	-8℃/min
		第三温度	910℃
用于将炉膛(10)冷却至第三温度的温度变化速率	-8℃/min
		第三处理阶段的最大持续时长	1:30min
第四处理阶段的最大持续时长	5min
		压制冲头(26)上的力	250N
第二速度变化曲线中压制冲头速度的阈值	180μm/min

处理参数的所有基本数据或阈值，例如就绪温度、第一至第三温度、温度变化速率、压制冲头26上的力或压制冲头速度的阈值、压制冲头加速度、压制冲头路程等，能够由操作人员在压制炉上调整。

要检测的工艺参数通过传感器检测，所述传感器相关的模拟信号被转换为数字信号并由微处理器进行处理。例如在多个前后相继的时刻测量压制冲头路程，并且由所确定的时间序列通过数值微分确定压制冲头速度和压制冲头加速度。

同样可以检测位移并使用如此所检测到的模拟位移信号来替代压制冲头速度的检测。

Claims (22)

1.用于加工压制牙科材料(28)的方法，所述方法通过以下装置来实施：

－内置成型件(30)，所述内置成型件具有预压制腔(22)，在所述预压制腔上连接型腔(14、16)，其中，预压制腔(22)构造成用于容纳坯料形式的牙科材料(28)，以及

－压制炉，所述压制炉具有炉膛(10)，所述炉膛用于容纳内置成型件(30)，

其中所述方法具有以下步骤：

－将牙科材料(28)引入预压制腔(22)中；

－将炉膛(10)加热至第一温度，内置成型件(30)位于所述炉膛中，所述第一温度高于第二温度，所述第二温度对于加工牙科材料来说是期望的和需要的；

－在第一处理阶段中，用压制冲头(26)通过向压制冲头(26)上施加力而将牙科材料(28)压入型腔(14、16)中，其中使压制冲头(26)移动并与时间相关地作为速度变化曲线检测压制冲头速度；以及

－在第二处理阶段中，从确认所检测到的速度变化曲线与第一速度变化曲线相符的时刻起将炉膛(10)冷却至第二温度，而不降低施加到挤压冲头(26)上的力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内置成型件(30)是马弗炉。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有以下步骤中的至少一个：

－在压制冲头的速度超过阈值时，确认与第一速度变化曲线相符，

－在压制冲头的速度达到最大值时，确认与第一速度变化曲线相符，此时第一速度变化曲线表现为脉冲；

－在压制冲头加速度超过阈值时，确认与第一速度变化曲线相符，

－对压制冲头速度进行积分；

－通过位移检测传感器检测牙科材料并且由此还有压制冲头走过的路径的路程。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述压制冲头速度是由位置检测传感器检测到的，所述位置检测传感器随时间检测压制冲头的运动。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有以下步骤中的至少一个：

－以第一温度变化速率将炉膛(10)加热至第一温度；

－由就绪温度出发将炉膛(10)加热至第一温度；

－以第二温度变化速率将炉膛(10)冷却至第二温度；

－将炉膛(10)冷却第一温度的最大15％至第二温度；

－检测压制冲头(26)走过的压制冲头路程；

－将在第一处理阶段期间或在前两个处理阶段期间大致恒定的力施加到压制冲头(26)上，以便将牙科材料(28)压入型腔(14、16)中；

－在第一处理阶段开始时，在加热炉膛(10)期间开始向压制冲头(26)施加力。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将炉膛(10)冷却第一温度的5％的温度至第二温度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述大致恒定的力为250N。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有以下步骤中的至少一个：

－通过停止向压制冲头(26)施加力而结束第二处理阶段；

－通过减慢或停止压制冲头沿压制方向的前进运动，结束第二处理阶段；

－i)当确认检测到的速度变化曲线与第二速度变化曲线相符时；或者ii)在对应于第二处理阶段的最大持续时长的时间结束后；或者iii)当压制冲头路程超过阈值时，则结束第二处理阶段。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有以下步骤中的至少一个：

－在压制冲头速度超过阈值时，确认与第二速度变化曲线相符；

－如果压制冲头加速度超过阈值，则确认与第二速度变化曲线相符；

－在压制冲头速度低于阈值时，确认与第二速度变化曲线相符。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有以下步骤中的至少一个：

－如果在第二处理阶段结束时确认所检测到的速度变化曲线与第二速度变化曲线相符并且同时压制冲头路程低于阈值，则i)在第三处理阶段中，在第三处理阶段的持续时长期间，中断向压制冲头(26)施加力，并且接着，ii)在第四处理阶段中，重新向压制冲头(26)施加力；

－i)在对应于第四处理阶段的最大持续时长的时间结束之后，或者ii)当压制冲头路程超过阈值时，结束第四处理阶段；

－在第三处理阶段中，使炉膛(10)从第二温度出发冷却至第三温度；

－在第四处理阶段中，将炉膛(10)保持在恒定的温度值。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有以下步骤中的至少一个：

－将就绪温度设定到300至1000℃的值；

－将第一温度设定到700至1200℃的值；

－将用于使炉膛(10)升温到第一温度的温度变化速率设定到50至110℃/min的值；

－将第二温度设定到700至1100℃的值；

－将用于使炉膛(10)冷却至第二温度的温度变化速率设定到1至-15℃/min的值；

－将第三温度设定到700至1100℃的值；

－将用于使炉膛(10)冷却至第三温度的温度变化速率设定到-5至-15℃/min的值；

－将第四处理阶段的最大持续时长设定为3至7min的值；

－将施加到压制冲头(26)上的力设定为200至400N的值。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将就绪温度设定到700℃的值。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将第一温度设定到960℃的值。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将用于使炉膛(10)升温到第一温度的温度变化速率设定到80℃/min的值。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将第二温度设定到930℃的值。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将用于使炉膛(10)冷却至第二温度的温度变化速率设定到-8℃/min的值。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将第三温度设定到910℃的值。

18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将用于使炉膛(10)冷却至第三温度的温度变化速率设定到-8℃/min的值。

19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将第四处理阶段的最大持续时长设定为5min的值。

20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将施加到压制冲头(26)上的力设定为250N的值。

21.牙科用炉，具有调节装置，所述调节装置构造成用于按照根据前述权利要求任一项所述的方法调节牙科用炉的参数，所述参数包括温度、作用到压制冲头(26)上的力和压制冲头运动的参数。

22.根据权利要求21所述的牙科用炉，其特征在于，牙科用炉是压制炉。