DE19844136A1 - Ofen für die Herstellung von Zahnersatzteilen - Google Patents
Ofen für die Herstellung von ZahnersatzteilenInfo
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- F27B17/02—Furnaces of a kind not covered by any preceding group specially designed for laboratory use
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ofen (10) für die Herstellung von Zahnersatzteilen in einer Muffel. Dieser weist einen Kolben (14) auf, der zur Ausübung von Druck auf eine zahntechnische Masse in die Muffel einführbar ist und mit einem Druckfühler (26) für die Erfassung des Drucks, den der Kolben (14) ausübt, ausgestattet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler ein Verformungselement (28) aufweist, und daß eine Seite des Verformungselements (28) von einer Gegenkraft des Kolbens (14) betätigbar ist und die andere Seite (84) ofenfest gelagert ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Ofen gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
Öfen für die Herstellung von Zahnersatzteilen aus zahntechni
schen Massen, insbesondere aus Zahnkeramik, sind seit langem
bekannt. Über einen Tauchkolben wird Druck auf die in einer
Muffel angeordnete zahntechnische Masse ausgeübt, wobei die
Muffel zusammen mit mindestens dem unteren Ende des Kolbens in
dem Ofen erwärmt wird. Der Ofen erwärmt die Muffel und damit
die zahntechnische Masse so lange, bis die zahntechnische
Masse unter Druck durch den Kolben vollständig in die in der
Muffel für die Herstellung des Zahnersatzteils gebildeten
Hohlräume geflossen ist.
Bereits aus der DE-PS 6 64 133 ist es bekannt, daß eine Bläs
chenbildung vermieden werden muß, wobei diese bekannte Lösung
eine vergleichsweise lange Preßzeit realisiert, um die Bläs
chenbildung zu vermeiden.
Der Antrieb des Kolbens kann entweder durch eine entsprechende
Gewichtsbelastung oder pneumatisch oder elektrisch mit ent
sprechenden Antriebsvorrichtungen erfolgen. Für die Bereit
stellung einer möglichst geringen Zykluszeit trotz Vermeidung
der Bläschenbildung ist es günstig, wenn die Vortriebsge
schwindigkeit des Kolbens steuerbar ist, so daß sich pneu
matische und elektrische Antriebseinrichtungen bewährt haben.
Verschiedene derartige Öfen sind bekannt. Insbesondere ist
auch bereits eine elektrische Ausgestaltung eines Druck
zylinders für den Antrieb des Kolbens vorgeschlagen worden,
bei der für die Erfassung des Arbeitsdrucks des Kolbens die
Stromaufnahme des Antriebsmotors für die dortige Antriebs
spindel verwendet wird, wobei zusätzlich eine Weg-Zeit-Messung
erfolgen kann.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Ofen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, der
trotz sicherer Vermeidung der Bläschenbildung ein noch bes
seres Ergebnis bei der Herstellung von Zahnersatzteilen
zuläßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, eine Seite des Druck
fühlers von einer Gegenkraft des Kolbens beaufschlagen zu
lassen, kann insbesondere die Elastizität des Kolbens, die bei
einer Wegmessung außer Betracht bleibt, in die Bereitstellung
der gewünschten Betriebsparameter einfließen. Überraschend
läßt sich hiermit eine genauere Einhaltung der Betriebspara
meter des Ofens und des Kolbens festlegen: die erfindungs
gemäße Lösung erfaßt exakt die im Kolben wirkende Druckkraft,
wobei es wesentlich ist, daß die gesamte Belastung des Kolbens
in die Berechnung einfließt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsge
mäßen Ofens ist ein Verformungselement, das insbesondere me
tallisch sein kann, zwischen dem hinteren Ende der Antriebs
vorrichtung und einem ofenfesten Stützpfosten ausgebildet.
Diese Ausgestaltung erlaubt eine alterungsunempfindliche
Realisierung des Druckfühlers.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Druckfüh
ler zwischen dem Ende des Kolbens, das von dem Wirkende beab
standet ist oder der dort angebrachten Antriebsvorrichtung,
und einer Gegenhalteplatte angebracht. Im Verlauf zwischen
Kolben und Gegenhalteplatte ist die Antriebsvorrichtung vor
gesehen, die bevorzugt einen Schrittmotor aufweist. Die gesam
te, von der Antriebsvorrichtung erzeugte Kraft wird damit von
der Gegenhalteplatte aufgenommen und damit über den Druckfüh
ler geleitet, die wiederum von Zugelementen gehalten ist, die
auf der Bodenplatte der Muffel befestigt sind.
Es besteht dementsprechend ein geschlossener Kraftkreislauf,
wobei es sich versteht, daß die Druckkraft des Kolbens auf die
Anzahl der verwendeten Zugelemente aufgeteilt wird. Erfin
dungsgemäß besonders günstig ist es, wenn der Druckfühler
koaxial angeordnet ist, so daß Winkelabweichungen ausgemittelt
werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine in sich
homogene Gummiplatte als Verformungselement realisiert, die
ein Sensorelement abstützt, während das andere Sensorelement
an der Sensorplatte abgestützt ist.
Bei dieser Ausgestaltung läßt sich ein definierter Anteil der
von der Antriebsvorrichtung erzeugten Kraft von dem Druck
fühler erfassen, wobei der Anteil den Flächenanteilen des
Druckfühlers an der Oberfläche des Verformungselements
entspricht.
Wenn beispielsweise eine maximale Kraft von 300 N durch die
Antriebsvorrichtung erzeugt werden kann, läßt sich auf diese
Weise ein Präzisions-Druckfühler mit einem Meßbereich bis 30 N
einsetzen, der eine Fläche von einem Zehntel der Gesamtfläche
des Verformungselements einnimmt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die
Antriebsvorrichtung, die den Schrittmotor aufweist, als kom
plette Einheit vormontiert hergestellt wird, und dann - bei
Bedarf auch nachträglich - über einen Adapter an bereits
bestehende Öfen zur Verbesserung der Genauigkeit eingesetzt
werden kann. Die Vormontage als Einheit erlaubt es, den
Anfangsdruck auf das Verformungselement so gering einzustel
len, daß er beispielsweise unter der halben Genauigkeit des
Sensors bleibt. Wenn die Meßgenauigkeit des Sensors bei
spielsweise 0,2% beträgt, und die maximal durch die Kol
benstange aufzubringende Kraft 300 N beträgt, kann die An
fangs-Haltekraft, die auf das Verformungselement wirkt, bei
spielsweise so eingestellt werden, daß sie 3 N nicht über
steigt. Auf diese Weise ist zum einen eine sicher abgestützte
Lagerung gewährleistet und zum anderen sichergestellt, daß
keine meßbare Verfälschung des Anzeigeergebnisses durch den
Einbau der Antriebseinrichtung erzeugt wird.
Obwohl grundsätzlich auch ein geregelter Gleichstrommotor für
die Bereitstellung der Antriebskraft realisierbar ist, ist es
bevorzugt, einen Schrittmotor einzusetzen. Dieser trägt bevor
zugt eine Gewindespindel, die einstückig mit seiner Achse aus
gebildet sein kann und auf welcher eine Gewindehülse läuft.
Die Gewindehülse dient der Umsetzung der Drehbewegung in eine
Linearbewegung, entsprechend der Gewindesteigung. Es versteht
sich, daß eine Drehsicherung angebracht ist, die ein Mitdrehen
der Gewindehülse verhindert. Eine derartige Verdrehsicherung
kann beispielsweise als spielarm an einem Zugelement geführter
und beidseitig in Verdrehrichtung wirkender Anschlag ausge
bildet sein. Wenn ein derartiger Anschlag realisiert ist, kann
er in einer modifizierten Ausgestaltung auch als Basis für die
Bereitstellung eines Wegmessers herangezogen werden. Hierfür
kann der Anschlag entweder mit einem Potentiometerschieber
gekoppelt sein, oder über eine optische Codierung wirken, die
die genaue Position des Kolbens bereits binär aufbereitet
liefert.
Überraschend erlaubt die erfindungsgemäß koaxial angeordnete
Antriebsvorrichtung eine wesentlich verbesserte Genauigkeit,
insbesondere im Vergleich zu einer pneumatischen Antriebsein
richtung oder einer Antriebseinrichtung mit einem Motor, der
auf die dort gezahnte Kolbenstange wirkt. Durch die axiale
Kraftausübung werden Winkelfehler und damit verbundene
Reibungsverluste ausgeschaltet bzw. auf Größenordnungen
reduziert, die keine Rolle mehr spielen.
Besonders günstig ist es, daß beim vollständigen Einpressen
der Masse kein Luftpolster besteht, so daß das Antriebssystem
einen sehr geringen Elastizitätswert aufweist. Bei Verwendung
eines Schrittmotors als Antriebsvorrichtung erzeugt jeder
einzelne Schritt des Motors eine substantielle Zunahme der
Antriebskraft. Die Weg/Kraft-Kennlinie des erfindungsgemäßen
Ofens wird in vorteilhafter Weise nahezu schlagartig ziemlich
steil, so daß eine augenblickliche Erfassung des Pressendes
realisierbar ist.
In diesem Zusammenhang ist es besonders günstig, daß
erfindungsgemäß das Brennende an einen exakten Zeitpunkt, der
durch das Ende des Pressvorgangs vorgebbar ist, geknüpft
werden kann: Nach Ablauf einer programmierbaren, vorteilhaft
jedoch fest eingestellten Nachpresszeit läßt sich in einer
vorteilhaften Ausgestaltung der mit einem elektrisch
angetriebenen Schwenkmechanismus ausgerüstete Ofenkopf
wegschwenken, so daß die Muffel automatisch und schnell
abkühlt, indem die Brennkammer automatisch geöffnet wird.
Diese Ausgestaltung des Ofens ist besonders günstig bei dem
Brennen von Lithiumdisilikat-Glaskeramiken, bei denen im
heißen Zustand der Einbettmasse eine starke Reaktion mit
dieser stattfindet. Die Intensität der Reaktion ist
unmittelbar abhängig von der Einwirkzeit und wird
dementsprechend wesentlich reduziert, wenn das Ende des
Füllvorgangs erkannt und dann automatisch für eine Abkühlung
gesorgt wird.
Dies stellt einen besonderen Fortschritt gegenüber den
bisherigen Lösungen dar, bei denen eine Zeitsteuerung
vorgesehen war, so daß das Pressende nicht unter drei Minuten
erkannt wurde. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt es daher,
die Prozeßzeit um bis zu drei Minuten zu reduzieren.
Gemäß einem weiteren, besonders günstigen Aspekt der Erfindung
kann mit der erfindungsgemäßen Lösung ein nachträgliches Ätzen
mit Säure wie HF entfallen, so daß der diesbezügliche
Zeitaufwand entbehrlich ist und eine größere Paßgenauigkeit
der zahntechnischen Arbeit erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft ist ferner die einfache
Anpassung der Vorschubbewegung des Kolbens sowohl nach der
Geschwindigkeit als auch nach der Kraft, so daß eine
Optimierung in Anpassung an die anstehende Press-/Brennaufgabe
vorgenommen werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung
wird zunächst mit einer konstanten Kraft von beispielsweise
250 N gearbeitet und ein Konstanthalten der Geschwindigkeit
führt zu einer Erhöhung der Kraft, wobei das Erreichen der
maximal vorgegebenen Antriebskraft mit dem Pressende
zusammenfällt.
Mit der programmierbaren Anpassung kann dem unterschiedlichen
Viskositätsverhalten, aber auch dem unterschiedlichen
Reaktionsverhalten mit der Einbettmasse, der je verwendeten
Glaskeramiken Rechnung getragen werden. Hier läßt sich auch
mittels einer freien Programmierbarkeit der Möglichkeit
Rechnung tragen, daß mit dem erfindungsgemäßen Ofen auch
bislang noch nicht bekannte Materialien gepresst und
hinsichtlich des Pressvorgangs optimiert werden können.
Besonders günstig ist es auch, daß die in einer bevorzugten
Ausgestaltung vorgesehene Realisierung der Antriebsvorrichtung
mit einem Schrittmotor in Kombination mit dem erfindungsge
mäßen Drucksensor die Möglichkeit ergibt, die Überlastung des
Schrittmotors und damit den Verlust von Schritten zu verhin
dern. Der Drucksensor stellt die Schrittmotorsteuerung so ein,
daß keine Überlastung stattfinden kann, so daß der Pressweg
stets der Vorgabe entspricht, und der Schrittmotor im sicheren
Bereich arbeitet, ohne daß eine zusätzliche Wegerfassung erfor
derlich wäre.
Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, daß der neue Ofen es
erlaubt, die Verweilzeit der Preßkeramik in der Einbettmasse
stark zu verkürzen. Das Abschaltkriterium läßt sich sehr genau
festlegen und ist auch gültig, wenn Keramiken mit feinen Kanä
len verwendet werden, die einen entsprechend höheren Fließwi
derstand mit sich bringen. Durch die Verkürzung der Verweil
zeit läßt sich die Reaktion zwischen Preßkeramik und Einbett
masse stark vermindern oder verhindern, so daß auch neue,
hochwertige Materialien für die Preßkeramik zum Einsatz gelan
gen können, die vergleichsweise reaktiv sind.
Aufgrund des langsamen Kraftaufbaus beim Preßbeginn können
auch filigrane Brückenteile zuverlässig erstellt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß verbesserten Ab
schaltkriteriums ist die Verkürzung des Preßvorgangs, so daß
die Produktivität des erfindungsgemäßen Ofens gegenüber dem
Stand der Technik verbessert ist. Zudem ist auch noch die Paß
genauigkeit verbessert, wenn auf ein Ätzen der Zahnersatzteile
verzichtet werden kann, und die Oberfläche des Zahnrestaura
tionsteils ist glatter und schöner.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an
hand der Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Ofens,
in teilweise aufgebrochener Darstellung der Antriebs
vorrichtung und des Druckfühlers;
Fig. 2 eine Unteransicht aus Sicht der Pfeile II-II aus Fig.
1, zur Darstellung der Einheit, die die Antriebsvor
richtung und den Druckfühler aufnimmt; und
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Druckfühlers aus der
Ausführungsform gemäß Fig. 1; und
Fig. 4 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines
Teils eines erfindungsgemäßen Ofens.
Das in Fig. 1 dargestellt Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Ofens 10 weist eine Muffel 12 auf, die in an sich
bekannter Weise von einer Haube abgedeckt ist.
Durch die Haube hindurch erstreckt sich ein Kolben 14 und in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch Zugelemente 16 und
18, wobei es gemäß einer modifizierten Ausgestaltung vorge
sehen ist, daß die Zugelemente 16 und 18 außerhalb der Ofen
haube zu einer nicht dargestellten Bodenplatte verlaufen, auf
welcher die Muffel mit der zahntechnischen Masse abgestellt
ist.
Die Ofenhaube läßt sich in an sich bekannter Weise beheizen,
und durch das Schmelzen der zahntechnischen Masse kann der
Kolben 14 nach unten bewegt werden, damit die zahntechnische
Masse in die in der Muffel ausgebildeten Hohlräume zur Bildung
von Zahnersatzteilen eindringen kann.
Der Kolben 14 ist axial an eine Antriebsvorrichtung 20 ange
schlossen, die einen Schrittmotor 22 aufweist. Der Schritt
motor 22 ist an seiner von dem Kolben 14 abgewandten Seite auf
einer Sensorplatte 24 abgestützt, die einen Druckfühler 26
trägt. Der Druckfühler 26 liegt zusammen mit der Sensorplatte
24 an einem Verformungselement 28 an, das bevorzugt als Gummi-
oder Siliconplatte ausgebildet ist. Das Verformungselement 28
ist nach oben hin über seine gesamte Erstreckung an einer Ge
genhalteplatte 30 abgestützt, die zugfest mit den Zugelementen
16 und 18 verbunden ist.
Der Schrittmotor 22 weist eine Welle 31 auf, die einstückig
mit einer Antriebsspindel 32 ausgebildet ist. Auf der An
triebsspindel 32 läuft eine Mutter 34, die drehfest mit einer
Hülse 36 verbunden ist. Die Hülse 36 bildet damit eine
Gewindehülse, wobei es gemäß einer anderen Ausgestaltung
vorgesehen ist, kurzerhand endseitig einer Hülse ein
entsprechendes Innengewinde einzudrehen und die Hülse im
weiteren Verlauf nach der Art eines Sacklochs auszudrehen.
Beiden Ausführungsformen ist gemein, daß unabhängig von der
Stellung der Hülse 36 relativ zur Antriebsspindel 34 der Ein
griffsbereich, also die axiale Länge, über welche der Gewinde
eingriff zwischen Antriebsspindel und Hülse besteht, gleich
ist. Dementsprechend ist die Antriebs-Reibungskraft auch
gleich, so daß der Schrittmotor im wesentlichen mit den glei
chen Antriebsströmen betätigt werden kann und damit keine
zusätzliche Nichtlinearität eingeführt wird.
Die Hülse 36 nimmt in ihrer Aufnahmeöffnung 38 den Kolben 14
endseitig auf. Die Aufnahme erfolgt in spielfreier Passung,
wobei gegebenenfalls zur Erleichterung des Einführens eine in
Fig. 1 nicht dargestellte Einführschräge vorgesehen sein kann.
Es ist besonders bevorzugt, daß die Stirnseite 40 des Kolbens
14, die seinem Wirkende gegenüberliegt, großflächig abgestützt
wird, um Verformungen der Hülse 36 und des Kolbens 14 zu
vermeiden.
Der Kolben 14 besteht bevorzugt aus keramischem Material, wäh
rend die Hülse 36 beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen
kann.
Um eine Drehmitnahme der Hülse 36 beim Einschalten des
Schrittmotors 22 zu verhindern, ist ein Drehanschlag 42 vor
gesehen, der - wie es besser aus Fig. 2 ersichtlich ist - das
Zugelement 18 im wesentlichen U-förmig umgreift und damit ein
Verdrehen der Hülse 36 verhindert. Das Zugelement 18 besteht
bevorzugt ebenfalls aus poliertem Stahl, und der Drehanschlag
42 kann an ihm im wesentlichen spielfrei und mit vernachläs
sigbarer Reibung gleiten, wobei der Drehanschlag 42 sicher auf
der Hülse 36 befestigt ist.
Die Antriebsvorrichtung 20 ist zusammen mit einer Drucksenso
reneinheit PSD, die den Druckfühler 26 aufweist, in einer vor
montierbaren Einheit 44 aufgenommen. Die Einheit 44 erstreckt
sich von der Gegenhalteplatte 30 bis zu einer Stützplatte 46,
wobei die beiden Platten 30 und 46 über Stützstäbe, von denen
zwei Stützstäbe 50 und 52 aus Fig. 1 ersichtlich sind, an
einander gelagert sind.
Bevorzugt sind die Stützstäbe 50 und 52 als konterbare
Gewindestäbe ausgebildet, so daß der Abstand zwischen der
Gegenhalteplatte 30 und der Stützplatte 46 einstellbar ist.
Die Stützplatte 46 weist eine zentrale Ausnehmung 60 auf, in
der ein Vorsprung 62 des Schrittmotors 22 aufgenommen ist. Ein
Flansch 64 des Schrittmotors ist den Vorsprung 62 umgebend an
der Stützplatte 46 abgestützt, so daß bei Kraftbeaufschlagung
durch die Gegenkraft des Kolbens 14 der Schrittmotor 22 von
der Stützplatte 46 leicht weggedrückt wird, aber dennoch in
der Ausnehmung 60 sicher geführt ist, während das Verfor
mungselement 28 komprimiert wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Einheit 44 mit
Schraubbolzen 70, 72 auf den als Zugstangen ausgebildeten
Zugelementen 16 und 18 befestigt. Diese Anordnung zusammen mit
der auf den Kolben 14 aufsteckbaren Ausgestaltung der Hülse 36
erlaubt auch die nachträgliche Anbringung der erfindungs
gemäßen Antriebseinheit 44, die dementsprechend fertig montiert
und justiert vorbereitet werden kann, bevor sie zum Einsatz
gelangt. Bevorzugt ist der Abstand zwischen Stützplatte 46 und
Gegenhalteplatte 30 so eingestellt, daß der Schrittmotor 22
leicht auf das Verformungselement 28 drückt, ohne dieses
jedoch nennenswert zu komprimieren. Diese Lage entspricht dem
entsprechend der Nullbelastung des Druckfühlers, der elek
trisch mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung für den
Schrittmotor und den Ofen verbunden ist.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß anstelle der aus Fig. 1
ersichtlichen beiden Zugelemente 16 und 18 insgesamt 3 im
Dreieck verteilte Zugelemente 16, 18 und 74 realisiert sind.
Gleiche Bezugszeichen weisen hier wie auch in den weiteren
Figuren auf gleiche Teile hin und bedürfen dementsprechend
keiner näheren Erläuterung. Die Stützplatte 46 ist in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dreieckig
ausgebildet, wobei es sich versteht, daß beliebige andere
Führungen eingesetzt werden können, ohne den Bereich der
Erfindung zu verlassen.
Fig. 2 zeigt darüber hinaus die Anordnung eines Wegfühlers 76,
der entweder nach Potentiometerart oder optisch codiert arbei
tet und an der Hülse 36 befestigt ist.
Fig. 3 zeigt den Aufbau des Druckfühlers 26. Die Gegenhalte
platte 30 wird über das Verformungselement 28 auf Abstand von
der Sensorplatte 24 gehalten. Die Sensorplatte 24 weist eine
zentrale Ausnehmung 80 auf, deren Fläche etwa ein Zehntel der
Fläche der Sensorplatte 24 beträgt und die in ihren Abmes
sungen für die Aufnahme des eigentlichen Druckfühlers 26
bestimmt ist. Der Druckfühler weist zwei voreinander beab
standete Platten als Sensorelemente 82, 84 auf, deren Ab
standsänderung er in an sich bekannter Weise in ein elek
trisches Signal umsetzt. Ein Beispiel für einen derartigen
Druckfühler 26 ist ein Piezoelement oder ein kapazitiver
Druckfühler.
Beim Zusammendrücken der Sensorplatte 24 und der Gegenhalte
platte 30 wird das Verformungselement 28 komprimiert. Aufgrund
der elastischen Eigenschaften des Verformungselements 28 übt
es im wesentlichen gleichmäßig verteilt über seine Oberfläche
Druck aus, so auch auf den Druckfühler 26.
Nachdem die weitaus größere Fläche des Verformungselements 28
an der Sensorplatte 24, aber nicht an dem Druckfühler 26
anliegt, erfolgt die Abstützung des dementsprechend weit
größeren Teils der aufgebrachten Kraft direkt zwischen Sen
sorplatte 24 und Verformungselement 28. Ein proportional
entsprechend den Flächen kleinerer Anteil wird von dem
Druckfühler 26 aufgenommen, so daß er bei steigendem Druck ein
entsprechend größeres Ausgangssignal widergibt.
Es versteht sich, daß die aus Sensorplatte 24, Gegenhalte
platte 30, Verformungselement 28 und Druckfühler 26 bestehende
Einheit in sich bereits kalibrierbar ist. Hierzu kann kurzer
hand eine zunehmende und bekannte Kraft aufgebracht und das -
meist etwas nichtlineare - Ausgangssignal des Piezoelements
dagegen aufgetragen bzw. abgespeichert werden, so daß die ent
sprechenden Meßwerte bereits unmittelbar in die Ansteuerelek
tronik für den Schrittmotor eingegeben werden körnen.
Es versteht sich, daß anstelle des Piezoelements auch ein
beliebiger anderer geeigneter Kraftaufnehmer, beispielsweise
ein Dehnungsmeßstreifen, eingesetzt werden kann, wobei auch
für einen Dehnungsmeßstreifen gilt, daß die systemimmanente
Nichtlinearität bereits durch entsprechende Vorabspeicherung
und Kalibrierung kompensiert werden kann.
Während die erfindungsgemäße ofenfeste Lagerung des Sensorele
ments 84 bevorzugt dadurch sichergestellt werden kann, daß das
Sensorelement 84 sich an der Gegenhalteplatte 30 abstützt, die
zugfest über die Zugelemente mit der Abstellfläche für die
Muffel verbunden ist, versteht es sich, daß auch eine indirekt
ofenfeste Lagerung möglich ist, bei welcher die Zugelemente
mit der verschwenkbaren Ofenhaube verbunden sind, die beim
Brennen einen definierten Zustand bezogen auf die Muffel ein
nimmt.
Die Ausführung gemäß Fig. 4 zeigt eine modifizierte Ausgestal
tung eines erfindungsgemäßen Ofens, die besonders bevorzugt
ist. Bei dieser Ausführungsform weist der Druckfühler 26 ein
Verformungselement 28 auf, das als Biegebalken ausgebildet ist
und auf seiner Oberfläche einen Dehnungsmeßstreifen 86 auf
nimmt. Der Biegebalken 28 ist auf einem Stützpfosten 88 fest
gelagert, der seinerseits ofenfest verankert ist.
Der Biegebalken besteht in dem dargestellten Ausführungsbei
spiel aus Aluminium und weist eine zentrale Ausnehmung 90 auf,
die einen Zugschenkel 92 und einen Druckschenkel 94 voneinan
der trennt. Die Ausnehmung 90 und die entsprechenden Schenkel
92 und 94 sind in Fig. 4 gestrichelt dargestellt, nachdem eine
Abdeckhaube 96 diesen empfindlichen Bereich einschließlich des
Dehnungsmeßstreifens 86 abdeckt.
Die Antriebsvorrichtung 20 ist an dem dem Zugschenkel 92 be
nachbarten und von dem Stützpfosten 88 beabstandeten Ende des
Verformungselements 28 an diesem abgestützt. Zur Zentrierung
ist ein Dorn 98 an dem Verformungselement 28 ausgebildet, der
an der bei diesem Ausführungsbeispiel als Druckplatte ausge
bildeten Sensorplatte 24 abgestützt ist.
Trotz der einseitigen Abstützung erlaubt diese dargestellte
Ausführungsform eine besonders präzise und auch alterungsunab
hängige Erfassung der Vortriebskraft, so daß sie sich beson
ders gut auch für niedrig viskose Preßkeramiken mit kurzer
Verweilzeit der Preßkeramik in der Einbettmasse eignet.
Claims (23)
1. Ofen für die Herstellung von Zahnersatzteilen in einer Muf
fel, mit einem von einer Antriebsvorrichtung angetriebenen
Kolben, der zur Ausübung von Druck auf eine zahntechnische
Masse in die Muffel einführbar ist, mit einem Druckfühler für
die Erfassung des Drucks, den der Kolben ausübt, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Druckfühler (26) ein Verformungselement
(28) aufweist, das an einer Seite, insbesondere am bezogen auf
die Muffel (12) rückwärtigen Ende des Kolbens (14), von einer
Gegenkraft des Kolbens (14) beaufschlagbar ist und an der
anderen Seite ofenfest gelagert ist.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Druckfühler (26) den auf den Kolben (14) ausgeübten Druck
erfaßt.
3. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckfühler (26) zwischen dem
rückwärtigen Ende des Kolbens (14) und dem Ofen (10) gelagert
ist.
4. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verformungselement (28) mindestens an
zwei Seiten, insbesondere ringförmig, den Druckfühler (26)
umgibt.
5. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Schrittmotor (22) für den Vortrieb des
Kolbens (14) eingesetzt ist und der Druckfühler (26) ein
Signal für die Steuerung des Schrittmotors (22) abgibt.
6. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung (20) für den Kolben
(14), insbesondere ein Schrittmotor (22), eine vorgegebene
maximale Antriebskraft, insbesondere ein maximales Drehmoment
aufweist, deren Größe auf einen Wert unterhalb der maximalen
Verformungskraft der zahntechnischen Masse begrenzt ist, und
daß beim Erreichen der maximalen Antriebskraft ein Warnsignal
abgebbar ist.
7. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Schrittmotor (22) der Antriebsvorrich
tung (20) mit einem Regelkreis angesteuert ist, mit welchem
Antriebssignale abgebbar sind, wenn der Druckfühler (26) eine
Antriebskraft erfaßt, die deutlich unterhalb einer Nenn-
Antriebskraft des Schrittmotors (26) ist.
8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Antriebsvorrichtung (20) beim Erreichen der maxi
malen Antriebskraft abschaltbar ist.
9. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Druckfühler (26) einen Ausgangsanschluß
aufweist, der an eine Regelvorrichtung für die Kolbenantriebs
vorrichtung (20) angeschlossen ist, mit welcher die Kolbenge
schwindigkeit in Abhängigkeit von Weg und/oder Druck regelbar
ist.
10. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verformungselement (28) von dem Erwär
mungsbereich des Ofens (10) thermisch getrennt ist und daß
insbesondere eine gesinterte, schlecht wärmeleitende Kera
mikplatte zwischen dem Verformungselement (28) und dem Kolben
(14) angeordnet ist.
11. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kolben (14) einen Keramikstab aufweist,
der in die Muffel (12) eintaucht.
12. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Antriebsmotor für den Kolben (14), ins
besondere ein Schrittmotor (22), mit einer Gewindespindel
drehfest verbunden oder einstückig mit dieser ist, die in eine
dem Kolben (14) zugeordnete Hülse (36) eintaucht, die minde
stens über einen Teil ihrer Länge mit einem Innengewinde, ins
besondere mit einer eingesetzten Mutter (34) mit Innengewinde,
versehen ist.
13. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung (20) für den Kolben
(14) als kompakte und axial angeordnete Einheit (44) an dessen
der Muffel (12) abgewandtem Ende montiert ist, die über Zug
elemente (16, 18, 74), insbesondere Zugstangen, mit einer
Bodenplatte, die für das Aufsetzen der Muffel (12) bestimmt
ist, verbunden ist.
14. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Antriebsmotor für den Kolben (14) an
eine Steuervorrichtung angeschlossen ist, die ein Eingangs
signal von dem Druckfühler (26) empfängt und den Antriebsmotor
unter Änderung des durch den Druckfühler (26) erfaßten Drucks
steuert.
15. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Antriebsmotor für den Kolben (14) an
eine Steuervorrichtung angeschlossen ist, die ein Eingangs
signal von dem Druckfühler (26) empfängt und den Antriebsmotor
unter Änderung der Preßgeschwindigkeit steuert.
16. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung für eine Antriebsvor
richtung (20) für den Kolben (14) für die Bereitstellung der
Druckkraft an dem Wirkende des Kolbens (14) die Elastizität
des Kolbens (14) berücksichtigt.
17. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Druckfühler ein Wegfühler
(76) an dem Kolben (14) angeordnet ist, der insbesondere bei
Verwendung eines Schrittmotors (22) für die Antriebsvorrich
tung des Kolbens (14) durch die rechnerische Erfassung der
Vortriebssignale für den Schrittmotor (22) realisiert ist.
18. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die eine Seite des Verformungselements (28)
an dem Kolben (14) oder der Antriebsvorrichtung (20) für den
Kolben (14) anliegt oder durch einen Teil des Kolbens (14)
gebildet ist.
19. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Druckfühler (26) an einem Schenkel eines
L ausgebildet ist, der das Verformungselement (28) bildet, wo
bei die Antriebsvorrichtung (20) sich an der Spitze des Schen
kels abstützt.
20. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Lagerung des Druckfühlers (26) ein
Stützpfosten (88) ofenfest abgestützt ist, an dem das Verfor
mungselement (28) befestigt ist.
21. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verformungselement (28) als Biegebalken
ausgebildet ist und auf einer Oberfläche einen Dehnungsmeß
streifen (86) aufweist.
22. Ofen nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Biege
balken eine Ausnehmung (90) aufweist, die sich insbesondere
über etwa die Hälfte der Länge des Biegebalkens und über etwa
zwei Drittel der Breite des Biegebalkens erstreckt.
23. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verformungselement (28) metallisch ist
und insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
besteht.
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