DE3934016A1 - Schweisstechnische halte- und justiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schweißtechnische Halte- und Justiereinrichtung, insbesondere für Schweißungen in der Zahntechnik.

Es sind bereits schweißtechnische Halteeinrichtungen für Schweißungen in der Zahntechnik bekannt. Diese Halteeinrichtungen finden häufig in zahntechnischen Labors bei der Reparatur von Zahnprothesen Anwendung. Hierzu zählen insbesondere Bruchreparaturen, Reparaturen von Gaumenplatten sowie Erweiterungen von Zahnprothesen. Nachteilig ist bei diesen bekannten Halteeinrichtungen jedoch, daß die miteinander zu verschweißenden Werkstücke, beispielsweise zwei Teile einer Zahnprothese, fest eingespannt werden, so daß sie ihre Lage relativ zueinander nicht ändern können. Hierdurch ergeben sich bei dem häufig zur Anwendung kommenden Verbindungsschweißen in Form von Lichtbogenschweißen unter Schutzgas - wie z. B. nach dem häufig angewendeten Wolfram-Inertgasverfahren, kurz WIG-Verfahren, mit separat in einen zwischen Werkstück und Wolframelektrode unter dem Schutzgas Argon ausgebildeten Lichtbogen zugeführtem Schweißwerkstoff - aufgrund der Wärmeschrumpfung beim Erkalten des Schweißgutes Probleme, da die nun miteinander verschweißten Teile der Wärmeschrumpfung nicht ungehindert folgen können und so mechanische Reaktionsspannungen in der Schweißzone, hauptsächlich in Form von Zugspannungen, entstehen. Diese Spannungen können zu Schweißrissen führen. Diese ziehen insbesondere bei spröden Schweißwerkstoffen häufig einen Dauerbruch der Prothese nach relativ kurzer Benutzungszeit nach sich, da die Prothese beim Kauvorgang einer Dauerwechselbeanspruchung unterliegt. Treten nicht direkt Schweißrisse nach dem Erkalten des Schweißgutes auf, so verbleiben die Reaktionsspannungen zumindest teilweise als Eigenspannungen in der Schweißzone. Dies hat den Nachteil, daß zum einen die Ermüdungsbruchgefahr infolge Dauerwechselbeanspruchung weiter erhöht ist. Ein noch wesentlicherer Nachteil ist jedoch der Verzug der Werkstücke infolge der auftretenden Eigenspannungen, welche sich nach dem Ausspannen aus den herkömmlichen Haltevorrichtungen auszugleichen suchen. Dies kann insbesondere in der Zahntechnik nicht geduldet werden, da bereits kleinste Maßabweichungen vom Benutzer einer Zahnprothese als unangenehm empfunden werden.

Die vorerwähnten Nachteile können bei den herkömmlichen Haltevorrichtungen nur durch gezieltes Abkühlen der Werkstücke in einem Ofen mit Temperatursteuerung oder durch eine anschließende Wärmebehandlung, beispielsweise durch Rekristallisationsglühen, vermieden werden. Solch aufwendige Nachbehandlungen sind jedoch in der Zahntechnik praxisfremd und wirtschaftlich häufig nicht tragbar und können außerdem zu Schäden an der Zahnprothese führen. Ein weiterer bedeutender Nachteil herkömmlicher schweißtechnischer Haltevorrichtungen ist der Betrag der Wärmeschrumpfung in der Schweißzone an sich und die damit verbundene Maßänderung in der Lage der miteinander verschweißten Werkstücke relativ zueinander, welche infolge des Erkaltens auftritt. Diese Maßänderung tritt beim Löten und beim Schweißen auf, ist jedoch beim Löten geringer, da die herkömmlicherweise in der Zahntechnik verwendeten Lote Wismut (Bi) enthalten, welches entgegen den anderen Legierungsbestandteilen der Lote beim Erhitzen kontrahiert, also sein Volumen verringert, und beim Erkalten expandiert, also sein Volumen vergrößert. Damit kann das entgegengesetzte Verhalten der anderen Legierungsbestandteile des Lotes zumindest teilweise kompensiert werden, womit die Wärmeschrumpfung reduziert werden kann, jedoch keineswegs beseitigt wird. Nachteilig beim Löten gegenüber dem Schweißen ist die bei weitem schlechtere Haftung der beiden Werkstücke aneinander, da beim Löten kein voller Stoffschluß wie beim Schweißen erreicht werden kann. Daher wird das Schweißen bevorzugt und als Schweißwerkstoff wird üblicherweise eine Legierung mit den Hauptlegierungsbestandteilen Nickel (Ni), Robalt (Co), Chrom (Cr) und Molydän (Mo) sowie vielen anderen in kleinerer Menge vorhandenen Legierungsbestandteilen gewählt. Diese Schweißwerkstofflegierung unterliegt jedoch einer starken Wärmeschrumpfung von ca. einem Drittel, wodurch sich gravierende Maßänderungen ergeben. Diese treten eben auch dann auf, wenn sie nicht durch Verzug infolge Eigenspannung entstehen, sondern die miteinander verschweißten Teile der Wärmeschrumpfung ungehindert folgen können.

Herkömmliche Haltevorrichtungen sind nicht geeignet, eine solche Maßänderung gezielt zu unterbinden bzw. zu kompensieren, was zu großen Fertigungstoleranzen führt, welche vom Benutzer der Zahnprothese als unangenehm empfunden werden.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine schweißtechnische Halte­ und Justiereinrichtung, insbesondere für Schweißungen in der Zahntechnik zu schaffen, bei welcher Maßabweichungen kompensiert werden können und somit engere Fertigungstoleranzen eingehalten werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schweißtechnische Halte- und Justiereinrichtung zwei Haltetische aufweist, auf welchen jeweils eines der miteinander zu verschweißenden Werkstücke, zum Beispiel Gebißhälften, fixierbar ist, wobei die beiden Tische in ihrem gegenseitigen Abstand mittels eines Feinjustiergeräts verstellbar sind.

Bei einer derart ausgebildeten Haltevorrichtung kann der Schweißspalt sehr genau eingestellt werden, was z. B. mit Hilfe einer empirisch in der Praxis ermittelten Tabelle geschehen kann, worin die die Wärmeschrumpfung beeinflussenden Parameter, wie beispielsweise die gewünschte Schweißnahtdicke und der gewünschte Schweißwerkstoff, dem mittels des Feinjustiergeräts einzustellenden Schweißspalt zugeordnet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Feinjustiergerät eine Mikrometerschraube. Derartige Mikrometerschrauben sind relativ billige Massenprodukte und ermöglichen ein sehr genaues Einstellen des Schweißspaltes.

Es können jedoch auch andere Feinjustiergeräte, beispielsweise eine Schieblehre verwendet werden. Es ist ebenso die Verwendung eines eigens für die Halte- und Justiereinrichtung konstruiertes Feinjustiergerätes möglich, welches beispielsweise eine Feingewindespindel und eine Spezialskala aufweist, in welcher die auf den zu wählenden Schweißspalt einflußnehmenden Parameter berücksichtigt sind.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Tische zun Halten einer abgebundenen gipsartigen Schweiß- und Löteinbettmasse zum Fixieren der Werkstücke gestaltet. Um der gipsartigen Masse einen besseren Halt zu gewähren, können diese Tische jeweils noppenartig oder wellenförmig geformt sein.

Es sind auch andere Vorrichtungen und Methoden zum Fixieren der Werkstücke möglich. So könnten beispielsweise die Werkstücke magnetisch auf den Tischen fixiert werden, sofern sie aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen. Dies hätte auch den Vorteil, daß die Werkstücke praktisch ungehindert der Wärneschrumpfung folgen können. Die Werkstücke können auch in ein Backenfutter oder ein sonstiges Spannmittel wie eine Spannpratze fest eingespannt werden, wobei zumindest die Spannmittel für eines der Werkstücke verschiebbar sein sollten und deshalb beispielsweise auf einem über Reibung oder mittels einer vorgespannten Feder gebremsten Schlitten angeordnet sein könnten. Die Tische oder deren Beine könnten auch an sich flexibel sein, um die Wärmeschrumpfung gegen deren Federspannung auszugleichen. Tritt insbesondere nur eine geringe Wärmeschrumpfung auf, so ist es auch möglich, die Werkstücke vollkommen starr einzuspannen. Dies ist beispielsweise beim Löten und bei besonders dünnen Schweißnähten möglich.

Die jedoch vorzugsweise zum Fixieren der Werkstücke verwendete Schweiß- oder Löteinbettmasse hat Ähnlichkeit mit Gips und expandiert oder kontrahiert aufgrund ihres hohen Quarzanteils beim Erwärmen oder Erkalten nicht. Die Werkstücke werden bei dieser Haltemethode zu Beginn aufeinander ausgerichtet und in die noch nicht abgebundene gipsartige Masse hineingedrückt. Nach dem Abbinden der Masse sind die Werkstücke im Bezug auf die Tische fixiert und der Schweißspalt kann mittels der Feinjustiereinrichtung, beispielsweise einer Mikrometerschraube, eingestellt werden. Ein besonderer Vorteil dieser Art der Fixierung der Werkstücke ist darin zu sehen, daß die Werkstücke durch die infolge Wärmeschrumpfung auftretenden Reaktionsspannungen von der gipsartigen Schweiß- oder Löteinbettmasse mittels relativ kleiner Kräfte losgelöst werden können und so die Werkstücke ungehindert der Wärmeschrumpfung folgen können, wodurch Eigenspannungen sowie der daraus resultierende Verzug und die damit einhergehenden weiten Fertigungstoleranzen vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen schweißtechnischen Halte- und Justiereinrichtung.

Die Halte- und Justiereinrichtung weist eine massive Fußplatte 1 auf. Diese Fußplatte hat sinnvollerweise eine merkliche Ausdehnung senkrecht zur Zeichenebene und kann also beispielsweise quadratisch sein. Auf diese Weise ist ein guter Stand der Einrichtung aufgrund des hohen Gewichts und der flächenmäßigen Ausdehnung der Fußplatte gewährleistet.

Auf die Fußplatte 1 ist ein senkrechtes Standbein 2 montiert. Dieses muß sich nicht über die gesamte Breite der Fußplatte hinweg senkrecht zur Zeichenebene hinein erstrecken, sondern kann schmal sein und beispielsweise in der Mitte der Fußplatte 1 angebracht sein.

Das Feinjustiergerät ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mikrometerschraube 3, welche mit Hilfe der Klemmschraube 4 an dem Standbein 2 festgelegt ist. Eine solche Mikrometerschraube ist als relativ kostengünstiges Massenprodukt im Handel erhältlich. An eine erste Backe 5 der Mikrometerschraube ist über ein erstes Bein 6 ein erster Tisch 7 mittels Schrauben 8 befestigt. Diese aus der ersten Backe, dem ersten Bein und dem ersten Tisch bestehende erste Anordnung bewegt sich beim Betätigen der Mikrometerschraube 3 über deren Rändel 9 und 10 nicht, sondern bleibt fest mit dem Standbein 2 verbunden. Diese erste Anordnung kann nur durch Lösen der Klemmschraube 4 zusammen mit der gesamten Mikrometerschraube 3 relativ zum Standbein bewegt werden.

An einer zweiten Backe 11 der Mikrometerschraube 3 ist über ein zweites Bein 12 ein zweiter Tisch 13 mittels Schrauben 8 befestigt. Diese aus der zweiten Backe, dem zweiten Bein und dem zweiten Tisch bestehende zweite Anordnung kann geradlinig durch Drehen der Rändel 9 und 10 auf die erste Anordnung zubewegt bzw. von ihr wegbewegt werden.

Ist ein erster Gebißteil 14 mit einem zweiten Gebißteil 15 zu verschweißen oder zu verlöten, so werden diese Teile jeweils in die Schweiß- und Löteinbettmasse 16 bzw. 17 eingebettet. Zwecks besserer Haftung der Hasse auf den Haltetischen 7, 13 können diese jeweils eine wellen- oder noppenförmige Oberfläche 21, 22 aufweisen. Diese Schweiß- und Löteinbettmasse ist eine gipsähnliche Masse mit einem besonders hohen Quarzanteil. Nachdem diese Masse abgebunden ist, weist sie praktisch keine Wärmedehnung oder Wärmekontraktion auf und die vorher in sie hineingedrückten Gebißhälften sind mit für den Schweiß- oder Lötvorgang ausreichend hohen Kraft auf den Tischen 7 bzw. 8 fixiert. Beim Erkalten des Schweißgutes lösen die auftretenden Reaktionskräfte die Gebißteile aus der Schweiß- oder Löteinbettmasse heraus. Diese können so der Wärmeschrumpfung ungehindert folgen, womit der Verzug der Gebißhälften und die Bildung von Schweißrissen vermieden wird.

Der Schweiß- oder Lötspalt 18 kann auf die Weise eingestellt werden, daß zuerst die beiden Gebißhälften 14, 15 ohne die Ausbildung eines Schweißspaltes zwischen diesen und sich daher gegenseitig in geeigneter Lage berührend in die jeweilige noch nicht abgebundene und auf die Tische 7, 13 aufgebrachte Schweiß- und Löteinbettmasse 16 bzw. 17 hineingedrückt werden. Daraufhin dreht man an dem Rändel 9 oder 10 der Mikrometerschraube, wobei die Breite des sich dabei einstellenden Schweiß- oder Lötspaltes mit Hilfe der gröberen linearen Skala 19 und der genaueren runden Feineinstellskala 20 genau abgelesen werden kann. Auf diese Weise ist ein Einstellen des Schweiß- oder Lötspaltes auf eine Genauigkeit von 1/100 mm ohne Probleme möglich. Mit Hilfe einer Tabelle, welche die auf die Wärmeschrumpfung einflußnehmenden Parameter erfaßt, kann der einzustellende Schweißspalt gewählt werden. Solche Parameter können beispielsweise die gewünschte Dicke der Schweiß- oder Lötnaht, das verwendete Schweiß- oder Lötgut, die Tatsache ob geschweißt oder gelötet wird, sowie das spezielle Schweiß- oder Lötverfahren sein. Nach Einstellen des Schweißspaltes 18 kann die Mikrometerschraube 3 arretiert werden, wodurch sich durch ungewolltes Berühren der Rändel 9 oder 10 der Schweißspalt nicht verstellen kann.

Claims (4)

1. Schweißtechnische Halte- und Justiereinrichtung zum Einstellen eines definierten Schweißspaltes, insbesondere für Schweißungen in der Zahntechnik, gekennzeichnet durch zwei Haltetische (7, 13), auf welchen jeweils eines der miteinander zu verschweißenden Werkstücke (14, 15), zum Beispiel Gebißhälften, fixierbar ist, wobei die beiden Tische in ihrem gegenseitigen Abstand mittels eines Feinjustiergerätes (3) verstellbar sind.

2. Schweißtechnische Halte- und Justiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinjustiergerät (3) eine Mikrometerschraube ist.

3. Schweißtechnische Halte- und Justiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tische (7, 13) zum Halten einer abgebundenen gipsartigen Schweiß­ und Löteinbettmasse (16, 17) zum Fixieren der Werkstücke gestaltet sind.

4. Schweißtechnische Halte- und Justiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (21, 22) der Tische jeweils noppenartig oder wellenförmig geformt ist.