DE3227692A1

DE3227692A1 - Welding device for joining positioned parts

Info

Publication number: DE3227692A1
Application number: DE19823227692
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Göttenauer; Egbert Ing.(grad.) 6454 Bruchköbel Kremer; Harry 7536 Ispringen Schiwiora
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1982-07-24
Filing date: 1982-07-24
Publication date: 1984-02-02

Abstract

A welding device for the dimensionally accurate joining of positioned parts, in particular dental parts, is described, with a base plate for positioning the parts, a movable welding electrode, and an electronic control and regulating unit which produces a square-wave welding current path. The control and regulating unit is composed of a bank of capacitors and a pulsed-current control system, consisting of a series transistor with measuring rheostat and regulating element and a known timing element for the welding time. In addition, the welding electrode is surrounded by a magnet coil which lies in the electric welding circuit.

Description

Schweißvorrichtung zum Verbinden von positionierten Welding device for joining positioned

Teilen Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum maßgenauen Verbinden von positionierten Teilen, insbesondere von Dentalteilen, aus Edel- und/oder Unedelmetallen, bestehend aus einer Grundplatte zur Positionierung und Kontaktierung der zu verbindenden Objekte, einer beweglichen Schweißelektrode mit Halterung, sowie einem Gehäuse mit der Schweißelektronik und einer elektronischen Steuerungs- und Regeleinheit. Parts The invention relates to a welding device for dimensionally accurate Joining of positioned parts, in particular of dental parts, made of precious and / or Base metals, consisting of a base plate for positioning and contacting the objects to be connected, a movable welding electrode with holder, as well as a housing with the welding electronics and an electronic control and Control unit.

In der Dentaltechnik müssen keramisch verblendete Objekte tz.B. Kronen- und Brückenteile), Attachment's mit keramisch verblendeten Brücken, unverblendete metallkeramische Teile (z.B. Brückenteile), Reparaturteile und Attachment's zusammengefügt werden. Dabei müssen sowohl Teile aus Edelmetallegierungen mit solchen aus Edels.etall- und Nichtedelmetallegierungen als auch Teile aus Nichtedelmetallen miteinander verbunden werden.In dental technology, objects veneered with ceramic must e.g. Crown- and bridge parts), attachments with ceramic-veneered bridges, unveneered Metal-ceramic parts (e.g. bridge parts), repair parts and attachments joined together will. Both parts made of precious metal alloys and parts made of precious metal and base metal alloys as well as parts made of base metals are connected to one another will.

Diese Verbindungen werden üblicherweise durch Löten hergestellt, wobei die genaue Positionierung und Fixierung der Teile zueinander eine wichtige Voraussetzung ist, da die Teile später im Mund des Patienten genau passen müssen.These connections are usually made by soldering, with the exact positioning and fixing of the parts to each other is an important prerequisite is there the parts must later fit exactly in the patient's mouth.

Beispielsweise läuft der Verbindungsprozeß bei einer Brücke in Dental-Labors in folgender Form ab. Die fertig vorbereiteten, zu verbindenden Brückenteile werden auf das vom Zahnarzt zum Abdruck angepaßte und vom Zahntechniker hergestellte Modell aufgesetzt und somit in idealer und genauester Lage positioniert. Die zu verbindenden Teile werden dann mit Klebewachs fixiert und von dem Modell genommen. Die Teile werden mit Einbettmasse umgossen und sogenannte Lotformkugeln an die Verbindungsstellen gesetzt. Danach wird das Wachs in einem Ofen ausgetrieben und die Einbettmasse getrocknet. Anschliessend erfolgt erst der Lötvorgang in einem Ofen oder durch Flammlötung. Der beschriebene Arbeitsablauf ist sehr zeitintensiv und kann zur Folge haben, daß die zu verbindenden Teile nach dem Abnehmen vom Modell und den weiteren Behandlungen nicht mehr genau zueinander positioniert sind und damit im Munde des Patienten nicht mehr passen.For example, the connection process for a bridge runs in dental laboratories in the following form. The prepared bridge parts to be connected will be on the model adapted to the impression by the dentist and produced by the dental technician attached and thus positioned in the ideal and most precise position. The ones to be connected Parts are then fixed with sticky wax and removed from the model. The parts are encased with investment material and so-called solder form balls are attached to the connection points set. The wax is then driven out in an oven and the investment is dried. Then the soldering process takes place in an oven or by flame soldering. The workflow described is very time-consuming and can have the consequence that the parts to be connected after removal from the model and subsequent treatments are no longer positioned exactly to one another and therefore not in the patient's mouth fit more.

Dies geschieht vor allem auch dadurch, da Einbettmasse und eingebettete Metallegierung in den seltensten Fällen den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen.This is mainly due to the fact that investment material and embedded Metal alloy rarely has the same coefficient of thermal expansion own.

Ein weiterer Fixiervorgang ist bei Teilen aus Nichtedelmetallverbindungen bekannt. Dabei werden die Teile auf dem Modell miteinander punktwiderstandsverschweißt und anschließend verlötet. Auch hierbei ist die Paßgenauigkeit eine Fehlerquelle, da beim Widerstandschweißen die beiden Fügeflächen genau aufeinander sitzen müssen. Durch den zwangsläufig vorhandenen Spalt, der beim Schweißen zusammengedrückt werden muß, ist ein Verkanten, Verspannen und aus der Position-gehen der zu verbindenden Teile möglich. Außerdem haben die bisher für die Dental-Technik zur Verfügung stehenden Widerstandsschweißquellen meist eine für Nichtedelmetalle und noch mehr für Edelmetallteile nicht ideale Energieeinbringung. Marktübliche Geräte haben meist einen sinusförmigen oder zumindestens stark fallenden Verlauf des Stromes über die Zeit. Durch die gute Wärmeleitung der Metalle muß die Engergie aber möglichst sehr kurzfristig und gleichmäßig beim Schweißvorgang eingebracht werden, wenn man das Aus-der-Position-gehen der zu verbindenden Teile vermeiden will.Another fixing process is for parts made from non-precious metal compounds known. The parts are spot resistance welded to one another on the model and then soldered. Here, too, the accuracy of fit is a source of error, because with resistance welding the two surfaces to be joined must sit exactly on top of one another. Due to the inevitable gap that is compressed during welding must, is tilting, tensioning and from the position-go the parts to be connected possible. In addition, they have so far been used for dental technology Resistance welding sources available are usually one for base metals and even more energy input that is not ideal for precious metal parts. Customary Devices usually have a sinusoidal or at least steeply falling curve of the current over time. Due to the good heat conduction of the metals, the energy must but introduced as quickly as possible and evenly during the welding process if you avoid getting out-of-position of the parts to be connected want.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schweißvorrichtung zum maßgenauen Verbinden von positionierten Teilen, insbesondere von Dentalteilen aus Edel-und/oder Nichtedelmetallen, zu schaffen, bestehend aus einer Grundplatte zur Positionierung und Kontaktierung der zu verbindenden Objekte, einer beweglichen Schweißelektrode mit Halterung, sowie einem Gehäuse mit der Schweißelektrik und einer elektronischen Steuerungs- und Regeleinheit, bei der während des Schweißvorgangs die zu verbindenden, positionierten Teile ihre Lage nicht mehr ändern. Vor allem sollte der Schweiß strom in gleichbleibender Stärke und in sehr kurzer Zeitdauer der Schweißstelle zugeführt werden können.It was therefore the object of the present invention to provide a welding device For the dimensionally accurate connection of positioned parts, especially dental parts of precious and / or non-precious metals, consisting of a base plate for positioning and contacting the objects to be connected, a movable one Welding electrode with holder, as well as a housing with the welding electrics and an electronic control and regulation unit in which during the welding process the positioned parts to be connected no longer change their position. Above all the welding current should be constant and in a very short period of time can be fed to the welding point.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerungs- und Regeleinheit aus einer Kondensatorbatterie als Energiespeicher und einer Stromimpulssteuerung zusammengesetzt ist, die aus einem Längstransistor als Stellglied, einem Operationsverstärker mit einem Meßwiderstand als Regelglied und einem Zeitglied für die Schweißzeit besteht, und die Schweißelektrode von einer Magnetspule umgeben ist, die im Schweißstromkreis liegt.This object was achieved according to the invention in that the control and control unit consisting of a capacitor bank as an energy store and a current pulse control is composed of a series transistor as an actuator, an operational amplifier consists of a measuring resistor as a control element and a time element for the welding time, and the welding electrode is surrounded by a magnetic coil which is in the welding circuit lies.

Das Zeitglied für die Schweißzeit wird aus einer bekann- ten elektronischen Einheit gebildet.The timer for the welding time is derived from a known th electronic unit formed.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion und Schaltungsaufbau wir erreicht, daß der Schweißstrom einen rechteckförmigen Verlauf besitzt und daher in sehr kurzer Zeit eine Materialaufschmelzung und damit die Schweißverbindung bewirkt. Dadurch wird eine Lageänderung der positionierten Teile verhindert, so daß die Teile maßgenau miteinander verbunden werden.Through the construction and circuit structure according to the invention we achieve that the welding current has a rectangular shape and therefore very short Time causes a material melting and thus the welded connection. Through this a change in position of the positioned parts is prevented, so that the parts are dimensionally accurate be connected to each other.

Vorteilhaft ist es, die Schweißelektrode beim Schweißvorgang bis zu einem Anschlag am Elektrodenhalter abzuheben, der als Magnet ausgebildet ist, so daß die Elektrode beim Ausschalten des Schweißstroms nicht auf dem Schweißpunkt und die eventuell noch flüssige Schmelze fallen kann. Der Magnet kann dabei als Permanentmagnet oder vorzugsweise als Elektromagnet mit einer Verzögerungsschaltung ausgebildet sein. Auch eine mechanische Haltevorrichtung könnte hierbei Verwendung finden.It is advantageous to use the welding electrode up to during the welding process lift off a stop on the electrode holder, which is designed as a magnet, so that the electrode is not on the welding point when the welding current is switched off and the possibly still liquid melt can fall. The magnet can be used as a Permanent magnet or preferably as an electromagnet with a delay circuit be trained. A mechanical holding device could also be used here Find.

Die Abbildungen I und II zeigen schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Figures I and II show schematically an exemplary embodiment the device according to the invention.

Das Modell (1) mit den zu verbindenden Teilen wird mit unter Federlast stehenden, elektronisch leitenden Andrückteilen (2) auf die Grundplatte (3) der Schweißvorrichtung fixiert und mit ihr elektrisch leitend verbunden. Die Schweißelektrode (4) wird auf die gewünschte Verbindungsstelle gesetzt. Uber Knopfdruck wird der Schweißvorgang eingeleitet. Zunächst strömt ein Schutzgas von einer Schutzgasflasche (6) über eine Gasleitung (7) zur Schweißelektrode (4) und dem Modell (1). Nach einer einstellbaren Zeit fließt der Schweißstrom und gleichzeitig hebt die Schweißelektrode durch eine in der Elektrodenhalterung (8) befindliche, im Stromkreis in Reihe liegende Magnetspule ab, und es wird ein Lichtbogen gezündet. Der Schweißelektroden-Abhebeweg wird durch einen einstellbaren Anschlag (9) begrenzt und die Schweißelektrode mittels eines Magneten am Anschlag (9) in Endstellung gehalten. Der Lichtbogen läßt die beiden zu verbindenden Teile aufschmelzen. Nach einer einstellbaren Schweißzeit erlischt der Lichtbogen, die beiden zu verbindenden Teile erkalten und sind verschweißt. Die Schweißelektrode (4) ist über eine Leitung (10) die Grundplatte (3) und somit auch die zu verbindenden Teile über eine andere Leitung (11) mit dem Gehäuse (5) verbunden, das die Schweißelektrik und die elektronische Regelung enthält. Die Schweißelektrode kann über einen frei beweglichen Arm (12) und die Grundplatte (3) über ein Gelenk (13) verstellt werden.The model (1) with the parts to be connected is under spring load standing, electronically conductive pressure parts (2) on the base plate (3) of the Welding device fixed and connected to it in an electrically conductive manner. The welding electrode (4) is placed on the desired connection point. At the push of a button, the Welding process initiated. First, a protective gas flows from a protective gas cylinder (6) via a gas line (7) to the welding electrode (4) and the model (1). After a The welding current flows for an adjustable time and at the same time the welding electrode is raised through one in the Electrode holder (8) located in the circuit in series lying magnet coil, and an arc is ignited. The welding electrode lifting movement is limited by an adjustable stop (9) and the welding electrode by means of a magnet on the stop (9) held in the end position. The arc leaves them melt the two parts to be connected. After an adjustable welding time the arc goes out, the two parts to be connected cool down and are welded together. The welding electrode (4) is via a line (10) the base plate (3) and thus also the parts to be connected to the housing (5) via another line (11) connected, which contains the welding electrics and the electronic control. The welding electrode can via a freely movable arm (12) and the base plate (3) via a joint (13) can be adjusted.

Es können auch mehrere Schweißpunkte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen die zu verbindenden Teile gesetzt werden. Die genau zueinander positionierten Teile können dann vom Modell (1) genommen und wie üblich verlötet werden.Several welding points can also be made with the device according to the invention placed between the parts to be connected. The exactly positioned to each other Parts can then be removed from the model (1) and soldered as usual.

Abbildung II zeigt die im Gehäuse (5) der Schweißvorrichtung sich befindende Schweißelektrik und die elektronische Steuerungs- und Regeleinheit.Figure II shows the housing (5) of the welding device itself located welding electrics and the electronic control and regulation unit.

Im Gehäuse (5) ist ein Trafo (14)-untergebracht, der die Arbeitsspannung erzeugt. Die Spannung hinter dem Trafo (14) wird mit einem Gleichrichter (15) gleichgerichtet.A transformer (14) is housed in the housing (5), which supplies the working voltage generated. The voltage behind the transformer (14) is rectified with a rectifier (15).

Die zum Schweißen nötige Energie wird in einer hochkapazitiven Kondensator-Batterie (16) gespeichert, die hinter dem Gleichrichter (15) sitzt und auch als Glättung für den Gleichstrom wirkt. Die eigentliche Regelungseinheit besteht aus einem Längstransistor (17) als Stell- glied, einem Operationsverstärker (18) als Regelglied, einen Zeitglied (19) für die Schweißzeit und einem Meßwiderstand (20) für die Strombestimmung.The energy required for welding is stored in a high-capacity capacitor battery (16) stored behind the rectifier (15) and also as smoothing acts for the direct current. The actual control unit consists of a series transistor (17) as setting element, an operational amplifier (18) as a control element, a timer (19) for the welding time and a measuring resistor (20) for determining the current.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Der Strommeßwiderstand (20), der in Reihe mit dem Längstransistor (17), einer Lichtbogenstrecke (21) und dem Zündhubmagnet (22) liegt, wird während des Schweißvorganges vom Schweißstrom durchflossen, wodurch ein Spannungsabfall entsteht, der proportional dem Strom ist. Der Operationsverstärker (18) vergleicht diese stromproportionale Spannung (IST-Wert) mit der Referenzspannung (Soll-Wert). Der Operationsverstärker (18) entscheidet, ob der Längstransistor (12) den Stromfluß vermindern oder erhöhen soll. Der Soll-Wert des Stromes läßt sich durch ein Potentiometer (23) einstellen. Das Zeitglied (19) schaltet den Schweißstrom ein und aus. Das geschieht mit einer integrierten Schaltung, die auf den Längstransistor (17) wirkt. Die Stromimpulszeit läßt sich durch ein Potentiometer (25) vorwählen. Der Schweißimpuls wird durch einen Tastschalter (24) ausgelöst.The mode of operation is as follows: The current measuring resistor (20), the in series with the series transistor (17), an arc gap (21) and the ignition stroke magnet (22) is located, the welding current flows through it during the welding process, whereby a voltage drop occurs which is proportional to the current. The operational amplifier (18) compares this current-proportional voltage (ACTUAL value) with the reference voltage (Target value). The operational amplifier (18) decides whether the series transistor (12) to reduce or increase the current flow. The nominal value of the current can be set with a potentiometer (23). The timer (19) switches the welding current in and out. This is done with an integrated circuit that connects to the series transistor (17) works. The current pulse time can be preselected using a potentiometer (25). The welding pulse is triggered by a push button switch (24).

Der Schweißlichtbogen wird dadurch gebildet, daß vor dem Schweißvorgang die Lichtbogenstrecke kurzgeschlossen ist (die Elektrode (4) sitzt auf dem Werkstück (1) auf).The welding arc is formed in that before the welding process the arc gap is short-circuited (the electrode (4) sits on the workpiece (1) on).

Nachdem die Schweißzeittaste gedrückt wurde, fließt der Schweißstrom über die kurzgeschlossenen Elektroden und den Zündhubmagneten (22). Die Magnetspule um die Schweißelektrode (4) hebt die Elektrode (4) vom Werkstück (1) ab; und der Abrißlichtbogen bildet dadurch den Schweißlichtbogen. Während der gesamten Schweißzeit bleibt der Zündhubmagnet (22) angezogen und hält den Lichtbogenabstand konstant.After the welding time button has been pressed, the welding current flows Via the short-circuited electrodes and the ignition stroke magnet (22). The solenoid the electrode (4) lifts off the workpiece (1) around the welding electrode (4); and the The breakaway arc thereby forms the welding arc. During the entire welding time the ignition stroke magnet (22) remains attracted and keeps the arc gap constant.

Durch die im Schweißstromkreis liegende Magnetspule für die Schweißelektrode (4) wird außerdem erreicht, daß beim Zusammenbrechen des Lichtbogens die SchweiBelektrode wieder auf dem Werkstück aufsetzt und somit durch Abheben der Elektrode den Lichtbogen neu zündet. Der Schweißvorgang und die Schweißstellengüte wird durch die Anwendung von Schutzgas oder Vakuum verbessert.Due to the magnet coil in the welding circuit for the Welding electrode (4) is also achieved that when the arc breaks down the welding electrode is placed back on the workpiece and thus by lifting the Electrode re-ignites the arc. The welding process and the weld quality is improved by using protective gas or vacuum.

Durch ein genaues Führen der Schweißelektrode mittels Hand oder einprogrammierbaren Spaltbahnlängenverlauf kann auf die gesamte Spaltlänge zwischen den zu verbindenden Teilen mit dem Lichtbogen direkt auf dem Modell verschweißt werden. Man bekommt dann eine noch bessere Positionierungsgenauigkeit und eine große Zeit-und Kostenersparnis.By precisely guiding the welding electrode by hand or with a programmable one The length of the gap path can extend to the entire gap length between the two to be connected Parts with the arc can be welded directly on the model. You get then an even better positioning accuracy and great time and cost savings.

Claims

Welding device for joining positioned parts. Claims 1. Welding device for dimensionally accurate joining of positioned parts, in particular of dental parts made of precious and / or base metals, consisting of a base plate for positioning and contacting the objects to be connected, a movable one Welding electrode with holder, as well as a housing with the welding electrics and an electronic control and regulation unit, characterized in that the Control and regulation unit from a capacitor bank (16) as an energy store and a current pulse control is composed of a series transistor (17) as an actuator, an operational amplifier (18) and a measuring resistor (20) as a control element and a timer (19) for the welding time, and the welding electrode (4) is surrounded by a magnetic coil which is located in the welding current circuit.

2. Welding device according to claim 1, characterized in that a stop (9) designed as a magnet is attached to the electrode holder (8) is.