DE4206563C2 - Löt- oder Schweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Löten (insbesondere Hartlöten) oder Schweißen von Werkstücken im Vakuum oder einer Inertgasatmosphäre unter Verwendung einer Strahlungsheizeinrichtung. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Löt- oder Schweißvorrichtung, bei welcher die Lage und Ausrichtung eines Werkstücks von komplizierter Form, beispielsweise einer Zahnprothese, während des Lötens oder Schweißens frei geändert werden müssen.

Es ist bekannt (JP-GM-OS 64-54973), eine Strahlungsheizeinrichtung, beispielsweise in Form einer Infrarotlampe, im oberen Brennpunkt eines Spiegels von sphäroidischer Form anzuordnen, der eine durch Abtrennen des unteren Abschnittes des Sphäroids gewonnene Öffnung hat, wobei ein Teil eines zu lötenden oder zu schweißenden Werkstücks, beispielsweise einer Zahnprothese, im unteren Brennpunkt des Spiegels innerhalb einer mit inertem Gas, beispielsweise Argongas, gefüllten Kammer untergebracht wird und wobei der betreffende Bereich mittels der hohen Temperatur gelötet oder geschweißt wird, die durch Bündelung der Strahlung im unteren Brennpunkt des Spiegels erreicht wird. Dabei ist auch eine Anordnung beschrieben, mittels deren eine Tragplatte, auf die eine das Werkstück tragende Halterung aufgesetzt wird, höhenverstellt sowie etwas nach hinten und vorne und/oder nach rechts und links bewegt werden kann, um den Brennpunkt oder das Werkstück zu verstellen, wenn beispielsweise das Werkstück mehrere unterschiedliche zu lötende Bereiche, bei­ spielsweise mehrere zu lötende Bereiche an einer Zahnprothese, aufweist.

Wenn jedoch beispielsweise Teile a, b, c und d eines in Fig. 13 veranschaulichten Werk­ stücks M nacheinander gelötet werden müssen, der Teil a, wo der Lötvorgang beginnt, im unteren Brennpunkt des Spiegels liegt und das Werkstück M auf der Tragplatte P so positioniert ist, daß der Teil a der Heizstrahlungsquelle R zugewendet ist, kommt der Teil d in einen Hinterschneidungsbereich bezüglich der Heizstrahlungsquelle zu liegen.

In diesem Fall lassen sich die Strahlen nicht auf dem Teil d bündeln, indem die Platte P nur geringfügig in der x-y- und z-Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems verstellt wird, weil die Teile b und c die Strahlung unterbrechen. Um den Teil d mit dem unteren Brennpunkt auszurichten, so daß die von oben kommenden Strahlen auf dem Teil d gebündelt werden und der Teil d gelötet wird, muß das Werkstück geneigt und verstellt werden, d. h. sowohl die Lage als auch die Ausrichtung des Werkstückes müssen eingestellt werden.

Wenn Werkstücke von komplizierter Gestalt, beispielsweise sich individuell unterschei­ dende Zahnprothesen, im Vakuum oder einer Inertgasatmosphäre unter Verwendung von Heizstrahlen gelötet oder geschweißt werden sollen, müssen die Lage und die Ausrichtung jedes Werkstücks frei gesteuert werden können, um den jeweils zu lötenden oder zu schweißenden Werkstückbereich mit dem Brennpunkt zusammenfallen zu lassen. Bei bekannten Vorrichtungen beschränkt sich der Verstellbereich für die Lage und Ausrichtung des Werkstückes in x- y- und z-Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems nur auf eine waagrechte Verstellbewegung und auf eine Drehbewegung. Soll ein Werkstück der in Fig. 13 veranschaulichen Art bearbeitet werden, muß die Kammer, nachdem die Bereiche a, b und c zunächst in dieser Folge gelötet sind, geöffnet werden. Dann müssen Lage und Ausrichtung des Werkstückes M von Hand so geändert werden, daß der Bereich d von oben bestrahlt werden kann. Daraufhin muß im Innenraum der Kammer erneut eine Inertgasatmosphäre ausgebildet werden, bevor der Lötvorgang fortgesetzt werden kann. Diese Vorgehensweise ist umständlich und ineffizient. Wenn das Werkstück aus einem hochaktiven Metall, bei­ spielsweise Titan, gefertigt ist, besteht ferner die Gefahr, daß sich die physikalischen Eigenschaften des Werkstückes verschlechtern, wenn Lage und Ausrichtung des Werkstücks in der vorstehend erläuterten Weise geändert werden.

Wenn anstelle einer Infrarotlampe und eines Spiegels eine Laserbestrahlungseinheit als Strahlungsheizeinrichtung zum Löten oder Schweißen benutzt wird, ist eine Brennpunktjustierung möglich, und die Position des Brennpunkts läßt sich leichter verstellen. Auch im Falle von Laserstrahlen ist es jedoch schwierig, die Laserstrahlen in dem hinterschnittenen Bereich d zu bündeln, weil beispielsweise der Bereich c die Laserstrahlung unterbricht. In diesem Fall ist daher eine freie Einstellmöglichkeit für die Position und die Ausrichtung des Werkstücks wichtig. Falls eine solche Ausrichtung nicht möglich ist, treten grundsätzlich die gleichen Probleme wie oben erläutert auf.

Generell ist es möglich, die Position und Ausrichtung der Tragplatte, auf welche ein Werkstück in einem Vakuum oder einer Inertgasatmosphäre aufgesetzt wird, frei einzustellen, indem eine Bewegung in x-, y- und z-Richtung und eine Drehung um die x-, y- und z-Achse des rechtwinkligen Koordinatensystems miteinander kombiniert werden. Für die Durchführung einer solchen Steuerung wird jedoch der Gesamtaufbau der Vorrichtung einschließlich der Antriebs- und Betätigungseinheiten für die Verstellung in den Axialrichtungen und für die Drehung um die Achsen und der Übertragungssysteme zum Verbinden dieser Antriebs- und Betätigungseinheiten sehr kompliziert und voluminös. Hinzu kommt, daß generell Verstellungen in sechs Dimensionen notwendig werden, nämlich Verstellbewegungen in x- y- und z-Richtung sowie Drehbewegungen um die x-, die y- und die z-Achse. Die Handhabung einer solchen Vorrichtung ist umständlich und störanfällig. Eine für sechs Dimensionen ausgelegte Steuer- und Betätigungseinrichtung eignet sich daher nicht für die Steuerung der Lage und Ausrichtung der Werkstücktragplatte in einer Vorrichtung zum Löten oder Schweißen von kleinen und komplizierten Werkstücken, wie Zahnprothesen, in einem Vakuum oder einer Inertgasatmosphäre unter Verwendung einer Strahlungsheizeinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Löt- oder Schweißeinrichtung zu schaffen, die mit einer einfach aufgebauten und leicht zu handhabenden Betätigungseinheit ausgestattet ist, die kompakt ist und die es erlaubt, die Position und Ausrichtung der Tragplatte, auf die ein Werkstück aufgelegt wird, das mittels Strahlungsenergie in einem Vakuum oder in einer inerten Gasatmosphäre innerhalb einer hermetisch abgedichteten Kammer gelötet oder geschweißt werden soll, mittels einer einzigen Betätigungseinrichtung von der Außenseite der Kammer aus gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Löt- oder Schweißvorrichtung,

Fig. 2 einen lotrechten Teilschnitt der Trägerplatte und der zugehörigen Betätigungsvorrichtung,

Fig. 3 (A), 3(B) und 3(C) Schnitte entlang den Linien A-A, B-B und C-C der Fig. 2,

Fig. 4(A) und 4(B) eine einen Teil der Löt- oder Schweißvorrichtung bildenden Arretierung im nichtarretierten und im arretierten Zustand,

Fig. 5 eine Draufsicht, die eine abgewandelte Form der Nuten in der Tragplatte und der Betätigungsvorrichtung erkennen läßt,

Fig. 6(A) eine Draufsicht einer abgewandelten Ausführungsform der Verbindung zwischen den Nuten und den Kurbelzapfen der Tragplatte,

Fig. 6(B) einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 6(A),

Fig. 7 einen Schnitt durch den Hauptteil eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 8 die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung für die Tragplatte,

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Arbeitsbedingungen vor und nach einer horizontalen Verstellbewegung der Tragplatte,

Fig. 10 eine schematische Darstellung der vertikalen Parallelbewegung der Tragplatte,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer waagrechten Drehbewegung der Tragplatte,

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Kombination aus horizontaler Drehung und horizontaler Verstellbewegung der Tragplatte sowie

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Löt- oder Schweißvorganges bei einem hinterschnittenen Werkstück.

Die vorliegende Löt- oder Schweißvorrichtung weist eine hermetisch abdichtbare Kammer 31 auf, deren Innenraum unter Vakuum oder einer Inertgasatmosphäre gehalten werden kann. In der Kammer 31 befindet sich eine Tragplatte 11, außerhalb der hermetisch abschließbaren Kammer 31 ist eine einzelne Betätigungsvorrichtung 12 vorgesehen, die von der Tragplatte 11 getrennt ist und die mit der Tragplatte über mindestens drei Kurbelhebelanordnungen 16 verbunden ist. Jede der Kurbel­ hebelanordnungen 16 weist eine Stange 17 auf, die durch eine Trennwand der Kammer 31 dichtend hindurchgeführt ist. Die Stange 17 kann um ihre Achse gedreht werden, und sie läßt sich in axialer Richtung verstellen. Zu der Kurbelhebelanordnung gehören ferner Kurbeln 18 und 19, die an beiden Enden der Stange 17 quer zu dieser sitzen, sowie Kurbelzapfen 20 und 21, die sich von den Kurbeln 18 und 19 parallel zu der Achse der Stange 17 oder in einem Winkel dazu erstrecken. Die Löt- oder Schweißvorrichtung weist ferner eine Strahlungsheizeinrichtung 1 auf, die es erlaubt, ein auf die Tragplatte 11 aufgesetztes Werkstück (nicht dargestellt) durch Erhitzen zu löten oder zu schweißen. Eine Arretierung 30 erlaubt es, Verstellbewegungen der Stangen 17 zu verhindern. Der eine Kurbelzapfen 20 greift in eine Nut 13 in der Tragplatte 11 ein, während der andere Kurbelzapfen 21 mit einer Nut 14 der Betätigungsvorrichtung 12 in Eingriff steht. Die Kurbelzapfen 20 und 21 lassen sich entlang den Nuten 13 und 14 verschieben, und sie können mit Bezug auf diese Nuten geschwenkt werden. Die Nut 13 der Tragplatte 11 und die Nut 14 der Betätigungsvorrichtung 12 erstrecken sich in gleicher Richtung.

Bei der vorliegenden Löt- oder Schweißvorrichtung können Lage und Ausrichtung der Tragplatte 11, die in der hermetisch abgedichteten Kammer 31 untergebracht ist, mittels der außerhalb der Kammer 31 angeordneten einzigen Betätigungsvorrichtung 12 frei gesteuert werden. In der Kammer 31 wird ein Vakuum oder eine Inertgasatmosphäre aufrechterhalten. Auf die Tragplatte 11 wird ein Werkstück aufgesetzt, das mittels der Strahlungsheizeinrichtung 1 gelötet oder geschweißt werden soll. Der zu lötende oder zu schweißende Bereich des Werkstücks kann dabei in die gewünschte Lage im Brennpunkt der Strahlungsheizeinrichtung gebracht werden, wo die Heizstrahlen konvergieren. Auf diese Weise können beliebige Teile eines Werkstücks von komplizierter Form nacheinander gelötet oder geschweißt werden. Die Lage und die Ausrichtung der Tragplatte 11 und damit die Lage und Ausrichtung des auf die Trag­ platte aufgesetzten Werkstücks können nach Wunsch mittels der Arretierung 30 auf­ rechterhalten werden, welche Verstellbewegungen der Stange 17 blockiert, die die Trag­ platte 11 und die Betätigungsvorrichtung 12 miteinander verbindet.

Fig. 8 zeigt den Aufbau der Kurbelhebelanordnung 16. Um die Erläuterung des Mechanismus zu vereinfachen, sind sowohl die Tragplatte 11 als auch die Betätigungsvorrichtung 12 in Fig. 8 als Scheiben dargestellt. Es sind drei Nuten 13 der Tragplatte 11 und drei Nuten 14 der Betätigungsvorrichtung 12 veranschaulicht, deren Verlangerungen sich im Zentrum O jeder Scheibe schneiden, und die Nuten haben in Umfangsrichtung einen gegenseitigen Abstand von jeweils 120°.

Die Tragplatte 11 und die Betätigungsvorrichtung 12 sind über mindestens drei der Kurbelhebelanordnungen 16 untereinander verbunden. Zu jeder der Kurbelhebelanordnungen 16 gehören die von einer Stangenträgeranordnung 28 abgestützte Stange 17 die an beiden Seiten der Stange 17 sitzenden Kurbeln 18 und 19 sowie die Kurbelzapfen 20 und 21, die sich von den Kurbeln 18 und 19 parallel zu der Stange 17 (wie in den Figuren veranschaulicht) oder zu der Stange 17 geneigt weg erstrecken. Der Kurbelzapfen 20 greift in die Nut 13 der Tragplatte 11 ein, während der Kurbelzapfen 21 mit der Nut 14 der Betätigungsvorrichtung 12 in Eingriff steht, wobei die Kurbelzapfen entlang den Nuten 13 und 14 verschiebbar und drehbar sind. Die Nuten 13 der Tragplatte 11 und die Nuten 14 der Betätigungsvorrichtung 12 erstrecken sich in gleicher Richtung.

Wenn bei dieser Auslegung die Betätigungsvorrichtung 12 in vorgegebener Richtung parallel verstellt wird, gleitet der Kurbelzapfen 21 jeder Kurbelhebelanordnung 16 in der betreffenden Nut 14 der Betätigungsvorrichtung 12, und die Stange 17 wird über die Kurbel 19 um die Achse der Stange 17 gedreht. Aufgrund dieser Drehbewegung der Stange 17 dreht sich die Kurbel 18 an der Tragplattenseite um die Achse der Stange 17. Dies bewirkt eine Verstellbewegung des Kurbelzapfens 20, der in die Nut 13 der Tragplatte 11 eingreift. Die Richtung und die Strecke der Verstellbewegung der Tragplatte 11 stimmen mit der Richtung und Strecke der Verstellbewegung der Betätigungsvorrichtung 12 überein. Mit anderen Worten, wenn die Betätigungsvorrichtung 12 verstellt wird, wird auch die Tragplatte 11 in der gleichen Richtung um die gleiche Strecke verstellt. Wenn die Länge der Kurbel (d. h. der Abstand zwischen dem Verbindungszentrum von Kurbel und Stange von dem Verbindungszentrum von Kurbel und Kurbelzapfen) auf der Tragplattenseite nicht gleich der Länge der Kurbel auf der Seite der Betätigungsvorrichtung ist, sondern α mal der Länge auf der Betätigungsvorrichtungsseite ist, ist auch die Verstellstrecke der Tragplatte 11 α mal so groß wie diejenige der Betätigungsvorrichtung 12.

Die oben skizzierten Verhältnisse sind in den Fig. 9 bis 12 schematisch dargestellt. Mit dem Buchstaben P ist das Verbindungszentrum der Stange 17 und der Kurbel 18 bezeichnet. Der Buchstabe Q stellt das Verbindungszentrum von Stange 17 und Kurbel 19 dar. In den Fig. 9 bis 12 ist der Zustand vor Betätigen der Betätigungsvorrichtung 12 in unterbrochenen Linien dargestellt, während mit ausgezogenen Linien der Zustand veranschaulicht ist, der erhalten wird, nachdem die Betätigungsvorrichtung 12 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung verstellt wurde. In den Figuren ist ein Verstellen des Zentrums der Tragplatte 11 und des Zentrums der Betätigungsvorrichtung 12 von 01 nach 02 veranschaulicht.

Fig. 9 zeigt die Verhältnisse vor und nach einer waagrechten Verstellbewegung. Die Kurbelzapfen 20 der drei Kurbelhebelanordnungen 16 gleiten entlang den Nuten 13, während die Kurbelzapfen 21 der drei Kurbelhebelanordnungen entlang den Nuten 14 verschoben werden. Die Kurbeln 18 und 19 drehen sich zusammen mit der zugehörigen Stange 17. Fig. 10 zeigt die Verhältnisse vor und nach einer lotrechten Parallellbewegung. In diesem Fall bewegen sich die Stangen 17 nur in ihrer axialen Richtung. In Fig. 11 sind die Verhältnisse vor und nach einer horizontalen Drehbewegung um die Zentren O der Betätigungsvorrichtung 12 und der Tragplatte 11 dargestellt. Die Kurbeln 18 und 19 drehen sich zusammen mit der jeweiligen Stange 17.

Fig. 12 zeigt die Verhältnisse vor und nach einer kombinierten horizontalen Drehbewegung und einer horizontalen Verstellbewegung. Bei dieser Darstellung bewegen sich die Stangen 17 nicht in ihrer axialen Richtung. Die Kurbelzapfen 20 und 21 gleiten jedoch entlang der Nuten 13 und 14, und die Kurbeln 18 und 19 drehen sich zusammen mit der zugehörigen Stange 17.

Wenn die Tragplatte 11 in nicht veranschaulichter Weise geneigt ist, überlagern sich die Bewegungen der Stangen in ihrer axialen Richtung den Gleitbewegungen der Kurbelzapfen entlang den Nuten und den Drehbewegungen der Kurbeln und der Stangen.

Die verschiedenen Bewegungen sind unten anhand von Beispielen näher erläutert.

Fig. 1 stellt einen lotrechten Teilschnitt einer Löt- oder Schweißvorrichtung dar, wobei zur Vereinfachung der Zeichnung nur zwei Kurbelhebelanordnungen veranschaulicht sind. Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen lotrechten Teilschnitt der Tragplatte und der Betätigungsvorrichtung. Die Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) sind Schnitte entlang den Unien A-A, B-B und C-C der Fig. 2.

Die veranschaulichte Strahlungsheizeinrichtung 1 weist einen sphäroidischen reflektierenden Spiegel 2 mit einer Öffnung auf, die dadurch erhalten wird, daß der untere Abschnitt des Sphäroids abgeschnitten wird. Eine Infrarotlampe 3 ist im oberen Brennpunkt (erster Brennpunkt) des sphäroidischen Spiegels 2 angeordnet. Die von der Infrarotlampe 3 emittierten Infrarotstrahlen werden von dem Spiegel reflektiert und in dem unteren Brennpunkt (dem zweiten Brennpunkt) des Spiegels gebündelt. Am unteren Brennpunkt wird eine hohe Temperatur erhalten, die es erlaubt, ein Werkstück hartzuloten oder zu schweißen. Die Komponenten der Lot oder Schweißvorrichtung sind so angeordnet, daß der untere Brennpunkt in der hermetisch abgedichteten Kammer 31 liegt. Zu der Strahlungsheizeinrichtung 1 gehört eine Halterung 4, die den Spiegel 2 trägt und die einen Sockel 5 aufweist, mit welchem die Infrarotlampe 3 verbunden ist. Ein verstellbarer Tragarm 6 steht mit einer Säule 7 in Verbindung und trägt an seinem einen Ende die Halterung 4. Der Tragarm 6 ist entlang der Saule 7 in lotrechter Richtung verstellbar. Dabei wälzen sich am Tragarm 6 gelagerte Räder 8 auf der Säule 7 ab. Der verstellbare Tragarm 6 ist über eine Konstantlast-Federanordnung 9 am oberen Teil der Säule 7 aufgehängt. Mittels eines Anschlags 10 kann der Tragarm 6 in geeigneter Stellung mit Bezug auf die Säule 7 entgegen der Kraft der Federanordnung 9 gehalten werden. Zu dem Anschlag 10 gehören ein an der Säule 7 sitzendes Spannfutter 101 und ein Verbindungsteil 102, das von der Unterseite des Tragarms 6 absteht und das mit dem Futter 101 in Eingriff kommt. Mit der Halterung 4 ist eine Lichtabschirmplatte 41 über ein Scharnier oder dergleichen verbunden.

Die im unteren Teil der Strahlungsheizeinrichtung 1 angeordnete, hermetisch abgedichtete Kammer 31 sitzt auf einer Basis 27 am oberen Teil eines Ständers 26. Die Kammer 31 wird von einer Trennwand 32 verschlossen. Die von dem Spiegel 2 in Richtung auf den unteren Brennpunkt reflektierten und gebündelten Infrarotstrahlen durchlaufen die Trennwand 32 und treten in die Kammer 31 über. Für diesen Zweck ist die Trennwand 32 aus einem Werkstoff gefertigt, der eine hohe Lichtdurchlässigkeit und Wärmebeständigkeit hat, beispielsweise aus wärmebeständigem Glas (Quarzglas, Silikatglas oder dergleichen) oder aus Polycarbonatharz. Die Seitenwand der Kammer 31 ist mit 33 bezeichnet. Mindestens die Vorderseite der Seitenwand 33 besteht aus einem transparenten oder semitransparenten Material, so daß das Innere der hermetisch abgedichteten Kammer 31 durch die Wand hindurch beobachtet werden kann. Mit 34 ist der Boden der Kammer 31 bezeichnet. Eine Dichtung 35, beispielsweise in Form eines O-Ringes, sorgt für eine hermetische Abdichtung der Verbindungsstellen zwischen der Trennwand 32 und der Seitenwand 33. Die Kammer 31 ist mit einem Einlaß 36 und einem Auslaß 37 versehen. Eine Inertgasquelle, beispielsweise eine Argongasflasche, ist mit dem Einlaß 36 über ein Ventil 38 verbunden. Eine Vakuumpumpe 40 ist über ein Ventil 39 an den Auslaß 37 angeschlossen. Auf diese Weise kann der Innenraum der Kammer 31 auf einem Vakuum gehalten oder mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt werden.

In der Kammer 31 ist die Tragplatte 11 untergebracht, auf die ein nicht veranschaulichtes Werkstück aufgesetzt wird, das gelötet oder geschweißt werden soll. Wenn der verstellbare Tragarm 6 nach unten gezogen und auf der Säule 7 mittels des Anschlags 10 zum Halt gebracht wird, d. h. wenn die Strahlungsheizeinrichtung 1 nach unten in Richtung auf die Kammer 31 verstellt und arretiert wird, wird eine gegenseitige Lage von Spiegel 2 und Kammer 31 erhalten, bei welcher der untere Brennpunkt des Spiegels 2 der Strahlungsheizeinrichtung 1 über der Tragplatte 11 liegt.

Die Betätigungsvorrichtung 12 befindet sich außerhalb der hermetisch abgedichteten Kammer 31, und sie ist von der Tragplatte 11 getrennt. In der scheibenförmigen Tragplatte 11 und der gleichfalls scheibenförmigen Betätigungsvorrichtung 12 sind die Nuten 13 und 14 ausgebildet, die von dem Zentrum der betreffenden Scheibe radial ausgehen. Die Nuten 13 und 14 erstrecken sich in gleicher Richtung, wie dies aus den Fig. 3(A) und 3(B) hervorgeht. Ein Betätigungshebel 15 befindet sich nahe dem Zentrum der Unterseite der Betätigungsvorrichtung 12.

Die Tragplatte 11 und die Betätigungsvorrichtung 12 sind über die Kurbelhebelanordnungen 16 untereinander verbunden. Dabei sind mindestens 3 dieser Kurbelhebelanordnungen 16 vorgesehen. Jede Kurbelhebelanordnung 16 weist die Stange 17, die Kurbeln 18 und 19 sowie die Kurbelzapfen 20 und 21 auf. Die Stange 17 reicht in lotrechter Richtung geradlinig von der Tragplatte 11 zu der Betätigungsvorrichtung 12. Sie wird von der Stangenträgeranordnung 28 derart abgestützt, daß die Stange 17 um ihre Achse gedreht und in ihrer Längsrichtung verschoben werden kann. Dabei erstreckt sich die Stange 17 hermetisch abgedichtet durch den Boden 34 der Kammer 31. Mit 29 ist eine Dichtungsanordnung bezeichnet, die in der betreffenden Stangenträgeranordnung 28 sitzt. Am oberen und am unteren Ende der Stange 17 sind die Kurbeln 18 und 19 befestigt, die, wie aus den Fig. 3(B) und 3(C) hervorgeht, in gleicher Richtung senkrecht zu der Stange 17 verlaufen. Die Kurbelzapfen 20 und 21 erstrecken sich senkrecht zu den Kurbeln 18 und 19 in lotrechter Richtung; sie sind an den Kurbeln 18 bzw. 19 befestigt.

In der Nut 13 der Tragplatte 11 und der Nut 14 der Betätigungsvorrichtung 12 sitzen Schieber 22 bzw. 23, die entlang der Nuten verschiebbar sind. Die vorderen Enden der Kurbelzapfen 20 und 21 sind mit kugeligen Lagern 24 und 25 der Schieber 22 und 23 unter beliebigem Winkel verbunden. Die Kurbelzapfen 20 und 21 können auf diese Weise über die Schieber 22 und 23 entlang den Nuten 13 und 14 verschoben werden, und sie lassen sich in beliebiger Richtung mit Bezug auf die Nuten 13 und 14 schwenken. Die Kurbelzapfen 20 und 21 sind aufgrund der Verbindung mit den Schiebern 22 bzw. 23 je doch auf eine Bewegung innerhalb der Nuten 13 bzw. 14 beschrankt. Weil die Kurbelzapfen 20 und 21 lotrecht verlaufen und in der oben erlauteiten Weise an den Kurbeln 18 und 19 angebracht sind, können die Schieber 22 und 23, die Nuten 13 und 14, die scheibenförmige Tragplatte 11 und die Betätigungsvorrichtung 12 frei verschwenkt oder in beliebiger Richtung mit Bezug auf die Kurbelzapfen 20 und 21 geneigt werden.

Die die Tragplatte 11 aufnehmende, hermetisch abgedichtete Kammer 31 sitzt auf der Basis 27 am oberen Ende des Ständers 26. Die Stangenträgeranordnung 28, die über die Dichtungsanordnung 29, beispielsweise einen O-Ring, die Stange 17 dichtend abstützt, ist an der Basis 27 und dem Boden 34 der Kammer 31 befestigt. Zu der Stangenträgeranordnung 28 gehört die Arretierung 30, die es erlaubt, die Stange 17 gegen Drehbewegungen und axiale Verschiebebewegungen zu sichern, so daß die Tragplatte 11 in der gewünschten Position und Ausrichtung gehalten werden kann, während der Löt- oder Schweißvorgang erfolgt. In den Fig. 4(A) und 4(B) ist ein Ausführungsbeispiel der Arretierung 30 veranschaulicht. Fig. 4(A) zeigt den Zustand, bei welchem die Arretierung 30 nicht aktiviert ist, um die Stange 17 zu arretieren. In Fig. 4(B) ist die Arretierung 30 im aktivierten Zustand veranschaulicht, wobei die Stange 17 festgehalten wird. Die Arretierung 30 weist Arretierglieder 301 und 302 auf, die auf einer Trägerwelle 303 so abgestützt sind, daß sie entlang der Trägerwelle verschoben werden können. An den Außenseiten der Arretierglieder 301 und 302 sitzt jeweils eine Druckfeder 304. Das eine Ende des Arretierglieds 301 ist über ein Verbindungsglied 306 mit einem Umsteuerhebel 305 verbunden, das eine Ende des anderen Arretierglieds 302 steht über ein Verbindungsglied 307 mit dem Umsteuerhebel 305 in Verbindung. Bei 308 ist ein Gelenk dargestellt, welches das Arretierglied 301 und das Verbindungsglied 306 miteinander verbindet. Das Verbindungsglied 306 und der Umsteuerhebel 305 stehen über ein Gelenk 309 untereinander in Verbindung. Mit dem Umsteuerhebel 305 ist ein Betätigungshebel 310 über einen Draht 311 verbunden.

Der Umsteuerhebel 305 steht normalerweise aufrecht, und die Verbindungsglieder 306 und 307 bringen die Arretierglieder 301 und 302 entgegen der Kraft der Druckfedern 304 in eine Stellung, in welcher der Raum zwischen den Arretiergliedern vergrößert ist (Fig. 4(A)). Wenn der Betätigungshebel 311 verstellt wird, wird der Umsteuerhebel 305 unter dem Einfluß der Druckfedern 304 entsprechend Fig. 4(B) in eine Schräglage gebracht. Dabei kommen die Arretierglieder 301 und 302 mit der Stange 17 in Eingriff;, wobei sie durch die Federn 304 gegen die Stange angepreßt werden, um Bewegungen der Stange 17 zu verhindern. Vorzugsweise sind Arretierungen 30 für alle drei Stangenträgeranordnungen 28 vorgesehen und unabhangig voneinander aktivierbar. Wenn nur eine oder zwei der Stangen 17 arretiert werden, erfolgt eine Beschränkung der Verstellbewegungen der Tragplatte 11 und der Betätigungsvorrichtung 12. In einem solchen Fall können sich die Tragplatte 11 und die Betätigungsvorrichtung 12 nur innerhalb vorgegebener Grenzen bewegen. Dies ist in einigen Fällen erwünscht, um Lage und Ausrichtung der Tragplatte 11 genau steuern zu können. Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel der Lot- oder Schweißvorrichtung wird wie folgt eingesetzt. Zunächst wird der verstellbare Tragarm 6 unter Ausnutzung der Konstantlast-Federanordnung 9 zum oberen Ende der Säule 7 hin verstellt, um die Strahlungsheizeinrichtung 1 nach oben zu bewegen. Die Trennwand 32 der hermetisch abgedichteten Kammer 31 wird abgenommen, um die Kammer 31 zu öffnen. Auf die Tragplatte 11 wird ein innerhalb der Kammer 31 zu lötendes oder zu schweißendes Werkstück, beispielsweise eine Zahnprothese, aufgesetzt, und das Werkstück wird, falls erforderlich, festgelegt. Dann wird die Trennwand 32 dichtend über die Seitenwand 33 gesetzt, um die Kammer 31 hermetisch abzudichten. Das Ventil 39 wird geöffnet, und die Kammer 31 wird mittels der Vakuumpumpe 40 ausgepumpt. Nachdem der gewünschte Unterdruck erreicht ist, wird das Ventil 39 geschlossen, und das Ventil 38 wird geöffnet, um Inertgas zuzuführen und den Innenraum der hermetisch abgedichteten Kammer 31 unter einer Inertgasatmosphäre zu halten. Statt Inertgas zuzuführen, kann die Kammer auch mittels der Vakuumpumpe 40 weiter ausgepumpt werden, um im Innenraum der Kammer 31 den gewünschten Unterdruck auf­ rechtzuerhalten. Wenn das Werkstück aus einem hochaktiven Werkstoff besteht, ist es in einigen Fällen notwendig, Inertgas in die Kammer 31 einzublasen, während die Trennwand 32 abgenommen und das Werkstück auf die Tragplatte 11 aufgesetzt wird.

Nachdem in der hermetisch abgedichteten Kammer 31 der gewünschte Unterdruck erreicht oder die gewünschte Inertgasatmosphäre hergestellt ist, wird der Tragarm 6 abgesenkt, bis er von dem Anschlag 10 zum Halt gebracht wird, wobei die Strahlungsheizeinrichtung 1 in Richtung auf die Kammer 31 verstellt wird. In dieser Haltestellung der Strahlungsheizeinrichtung 1 liegt der untere Brennpunkt des Spiegels 2 über der Tragplatte 11 in der hermetisch abgedichteten Kammer 31. Wenn die Infrarotlampe 3 eingeschaltet wird, erzeugen die von dem Spiegel 2 reflektierten und gebündelten Infrarotstrahlen eine hohe Temperatur, die genutzt werden kann, um das Werkstück im Bereich des unteren Brennpunkts hartzulöten oder zu schweißen. Infolgedessen kann jedes beliebige Werkstück, das eine komplizierte Form oder zu lötende oder zu schweißende Bereiche aufweist, die in einer Hinterschneidung bezüglich der Strahlungsheizeinrichtung liegen, durch Verstellen des Betätigungshebels 15 leicht gelötet oder geschweißt werden, wobei eine freie Verstellbewegung der Betätigungs­ vorrichtung 12 erfolgt und wobei die Tragplatte 11 zu einer Verstellbewegung veranlaßt wird, die identisch oder proportional zu der Verstellbewegung der Betätigungsvorrichtung 12 ist. Dabei werden zu lötende oder zu schweißende Werkstückteile nacheinander in den unteren Brennpunkt gebracht.

Die vorstehenden Erläuterungen gelten für ein typisches Ausführungsbeispiel der Löt- oder Schweißvorrichtung. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch zahlreiche Abwandlungen möglich. Einige dieser Abwandlungen sind nachstehend näher erläutert.

Bei dem oben diskutierten Ausführungsbeispiel wird ein sphäroidischer Reflexionsspiegel 2 benutzt, um die von der Infrarotlampe 3 emittierten Infrarotstrahlen in dem unteren Brennpunkt zu bündeln. Es können jedoch auch andere optische Anordnungen benutzt werden, beispielsweise eine Kombination aus einer Sammellinse und einem Spiegel mit parabolförmiger Reflexionsfläche, welche die von der Infrarotlampe kommenden Infrarotstrahlen im Brennpunkt der Linse bündelt. Als Infrarotlampe eignet sich eine bekannte Halogen- oder Xenonlampe. Als Strahlungsheizeinrichtung kann ab er auch eine Laserstrahlungsquelle benutzt werden, die eng gebündelte Laserstrahlen auf die zu lötenden oder zu schweißenden Bereiche richtet. Laserstrahlen können von einer Laserstrahlenquelle über einen Lichtleiter, beispielsweise eine optische Faser oder ein Faserbündel, geführt werden, und der Lichtleiter kann dabei an dem verstellbaren Tragarm 6 befestigt werden.

Auf der Halterung 4 der Strahlungsheizeinrichtung 1 kann ein Kühlgebläse angeordnet werden. Anstelle der Konstantlast-Federanordnung 9 kann zur Aufhängung des verstellbaren Tragarms 6 an der Säule 7 auch eine Riemenscheiben-Aufhängeeinheit vorgesehen werden. Der Tragarm 6 läßt sich auch mittels Zahnstange und Ritzel verstellen. An der Säule 7 kann zweckmäßig eine Skala angebracht sein, welche die Stop-Position des verstellbaren Tragarms 6 erkennen läßt. Als Anschlag 10 kann ein Magnet vorgesehen werden.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Scheibenform der Tragplatte 11 und der Betätigungsvorrichtung 12 kann auf verschiedenartige Weise modifiziert werden. Beispielsweise können die Tragplatte 11 und/oder die Betätigungsvorrichtung 12 die Form einer Schale oder eines Bechers haben. Die Nuten 13 in der Tragplatte 11 und die Nuten 14 in der Betätigungsvorrichtung 12 brauchen auch nicht in radialer Richtung vom Zentrum der Tragplatte 11 bzw. der Betätigungsvorrichtung 12 auszugehen, wie dies in den Fig. 3(A) und 3(C) dargestellt ist. Statt dessen können die Nuten unter einem Winkel zu den Radiallinien verlaufen (Fig. 5). In diesem Fall sind jedoch die Verstellbewegungen der Tragplatte 11 und der Betätigungsvorrichtung 12 nicht frei, sondern sie unterliegen gewissen Beschränkungen.

In den Zeichnungen verlaufen die an beiden Enden der Stange 17 angeordneten Kurbeln senkrecht zu der Stange. Die Kurbeln lassen sich jedoch auch schräg mit Bezug auf die Stangenachse an der Stange anbringen. Entsprechend den Fig. 3(B) und 3(C) verlaufen die Kurbel 18 an der Tragplattenseite und die Kurbel 19 auf der Seite der Betätigungsvorrichtung in gleicher Richtung, d. h. in den Fig. 3(B) und 3(C) einander überlappend. Statt dessen kann die Erstreckungsrichtung jeder Kurbel 18 auf der Tragplattenseite um einen identischen Winkel gegenüber der Erstreckungsrichtung jeder Kurbel 19 auf der Seite der Betätigungsvorrichtung versetzt sein. Die Kurbelzapfen brauchen sich nicht notwendigerweise parallel zu der Achse der Stange zu erstrecken; es kann vielmehr auch mit Kurbelzapfen gearbeitet werden, die gegenüber der Stangenachse geneigt sind. Bei der erläuterten Ausführungsform weist die Verbindungseinrichtung ein kugeliges Lager in dem betreffenden Schieber auf, in welches das vordere Ende des mit der betreffenden Nut in Eingriff stehenden Kurbelzapfens hineinragt. Statt dessen kann ein Verbindungsmechanismus vorgesehen werden, bei dem die Breite der Nut 13 der Tragplatte 11 kleiner gemacht wird als der Durchmesser des Kurbelzapfens 20. Dabei ragt von dem vorderen Ende des Kurbelzapfens 20 ein Stift 181 vor, der in die Nut 13 eingreift, wie dies in den Fig. 6(A) und 6(B) dargestellt ist.

Die vorstehend erwähnten Nuten 13 und 14 brauchen nicht notwendigerweise in der Tragplatte 11 und der Betätigungsvorrichtung 12 vorgesehen zu sein. Anstelle der Nut 13 in der Tragplatte 11 kann eine Nut 43 vorgesehen sein, die sich in der Längsrichtung der Kurbel 18 erstreckt, die am oberen Ende der Stange 17 befestigt ist. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 7 veranschaulicht. In diesem Fall ist das eine Ende des Kurbelzapfens 20 an einem Schieber 44 angebracht, der in die Nut 43 eingreift und der entlang der Nut 43 verschoben werden kann, so daß beispielsweise der Kurbelzapfen 20 in Richtung der Nut 43 verstellbar, jedoch innerhalb der Nut 43 gehalten ist, während das andere Ende des Kurbelzapfens 20 beispielsweise über ein kugeliges Verbindungsglied 201 mit der Tragplatte 11 schwenkbar verbunden ist. In entsprechender Weise kann anstelle der Nut 14 in der Betätigungsvorrichtung 12 eine Nut vorgesehen werden, die sich in Längsrichtung der Kurbel 19 auf der Seite der Betätigungsvorrichtung 12 erstreckt, um den Kurbelzapfen 21 in der vorstehend erläuterten Weise zu verbinden. Ferner kann auf der Seite der Tragplatte 11 eine Nut in der Kurbel 18 und auf der Seite der Betätigungsvorrichtung 12 eine Nut in der Betätigungsvorrichtung selbst ausgebildet sein. Umgekehrt kann eine Nut in der Tragplatte 11 auf der Tragplattenseite vorhanden sein, während eine Nut in der Kurbel 19 auf der Seite der Betätigungsvorrichtung 12 vorgesehen ist.

Der Hebel 15 zum Betätigen der Betätigungsvorrichtung 12 ist nicht unbedingt erforderlich. Gegebenenfalls kann die Betätigungsvorrichtung 12 auch unmittelbar von Hand verstellt werden. Bei Betätigung der Vorrichtung durch direktes Verstellen der Betätigungsvorrichtung 12 von Hand kann der Bedienende unter Umständen ein besseres Gefühl für das Verstellen der Tragplatte 11 im Vergleich zu einer Betätigung über den Hebel 15 haben insbesondere dann, wenn die Betätigungsvorrichtung 12 klein ist, sollte besser ohne Hebel 15 gearbeitet werden. Der Hebel 15 kann so angeordnet sein, daß er von der Unterseite der Betätigungsvorrichtung 12 vorragt und dadurch eine Höheneinstellung in der Axialrichtung der Stangen 17 erfolgen kann, d. h. von dem unteren Ende der Stangen 17 aus (Fig. 1 und 2). Der Hebel kann jedoch auch so angeordnet sein, daß er von der Seitenfläche der Betätigungsvorrichtung 12 vorragt und in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Stangen 17 gehandhabt werden kann, d. h. von der Seite der Stangen aus.

Die Stangen der Kurbelhebelanordnungen, welche die Tragplatte mit der Betätigungsvorrichtung verbinden, können auch aus koaxialen Rohren bestehen, und die Kurbeln an beiden Enden jeder Stange können sich über Schlitze, die in den Rohren ausgebildet sind, zur Außenseite der Rohre erstrecken. Während bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel die Arretierung 30 eine mechanische Arretierung ist, kann statt dessen auch mit elektromagnetischen oder hydraulischen Arretierungen gearbeitet werden.

Bei Verwendung der beschriebenen Löt- oder Schweißvorrichtung kann ein in die hermetisch abgedichtete Kammer eingebrachtes Werkstück mittels Strahlung, beispielsweise Infrarot- oder Laserstrahlen, in einem Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre gelötet oder geschweißt werden, die in der hermetisch abgedichteten Kammer aufrechterhalten wird. Selbst wenn daher ein Werkstück aus einem hochaktiven Metall, beispielsweise Titan, hergestellt wird, läßt sich das Werkstück hartlöten oder schweißen, ohne seine physikalischen Eigenschaften zu verschlechtern. Im Falle der vorliegenden Löt- oder Schweißvorrichtung handelt es sich ferner bei der Betätigungsvorrichtung, die zum Steuern der Lage und Ausrichtung der Tragplatte benutzt wird, die sich in der Kammer befindet und auf welche das Werkstück aufgesetzt wird, um eine einzige Einheit. Durch Betätigen dieser einzigen Einheit lassen sich Position und Ausrichtung der Tragplatte einfach bequem und uneingeschränkt steuern. Die Arretierung erlaubt es ferner, Lage und Ausrichtung auf einfache Weise aufrechtzuerhalten.

Selbst wenn daher Teile des Werkstücks, die gelötet oder geschweißt werden sollen, in eine Hinterschneidung bezüglich der Strahlungsheizquelle kommen sollten, können Lage und Ausrichtung der Tragplatte leicht und unbeschränkt so verändert werden, daß das Werkstück geneigt wird, bis der Hinterschneidungsbereich der Strahlungsheizquelle zugerichtet ist und der Hinterschneidungsbereich problemlos gelötet oder geschweißt werden kann.

Weil bei der vorliegenden Löt- oder Schweißvorrichtung die Verstellbewegung der Tragplatte gleich oder proportional der Verstellbewegung der Betätigungsvorrichtung sein kann, wird dem Bedienenden das Gefühl vermittelt, er verstelle die Tragplatte unmittelbar, wenn er die Betätigungsvorrichtung handhabt, um die Tragplatte zu bewegen. Die Verstellung der Tragplatte kann daher besonders einfach und genau vorgenommen werden.

Die Löt- oder Schweißvorrichtung hat einen einfachen Aufbau und ist funktionssicher. Die Vorrichtung läßt sich kompakt und wenig kompliziert ausführen. Kombiniert mit der leichten und unbeschränkten Steuerung der Lage und Ausrichtung der Tragplatte ist die erläuterte Löt- oder Schweißvorrichtung von besonderem Vorteil, wenn es um das Löten oder Schweißen von Werkstücken mit komplizierter Form geht, beispielsweise von Zahnprothesen. Dies gilt vor allem auch dann, wenn es sich um kleine Werkstücke handelt.

Claims (6)

1. Löt- oder Schweißvorrichtung mit einer hermetisch abdichtbaren Kammer (31), deren Innenraum beim Löten oder Schweißen unter Vakuum oder einer Inert­ gasatmosphäre haltbar ist, mit einer Strahlungsheizeinrichtung (1), die es erlaubt, ein Werkstück, das auf eine Tragplatte (11) aufgesetzt ist, die in der Kammer (31) angeordnet ist, durch Erhitzen zu löten oder zu schweißen, mit einer von der Tragplatte (11) getrennten und außerhalb der Kammer (31) angeordneten einzi­ gen Betätigungsvorrichtung (12), mit der der zu lötende oder zu schweißende Be­ reich des Werkstückes in den Brennpunkt der Strahlungsheizeinrichtung bringbar ist, mindestens drei Kurbelhebelanordnungen (16) zum Verbinden der Tragplatte mit der Betätigungsvorrichtung, wobei jede der Kurbelhebelanordnungen eine ab­ gestützte Stange (17), die durch eine Trennwand der Kammer dichtend hindurch­ geführt und um ihre Achse drehbar sowie in axialer Richtung verstellbar ist, auf­ weist, sowie Kurbeln (18, 19), die an beiden Enden der Stange (17) quer zu dieser sitzen, sowie Kurbelzapfen (20, 21), die sich von den Kurbeln (18, 19) parallel zu der Achse der Stange (17) oder in einem Winkel dazu erstrecken, wobei einer der Kurbelzapfen (20) der Kurbelhebelanordnungen in eine Nut (13) der Tragplatte (11) eingreift und der andere Kurbelzapfen (21) mit einer Nut (14) der Betäti­ gungsvorrichtung (12) in Eingriff steht, wobei die Kurbelzapfen (20, 21) entlang den Nuten (13,14) verschiebbar und mit Bezug auf die Nuten (13, 14) schwenkbar sind, und wobei sich die Nuten (13) der Tragplatte und die Nuten (14) der Betäti­ gungsvorrichtung (12) in gleicher Richtung erstrecken, sowie mit einer Arretierung (30) mit der Verstellbewegungen der Stangen (17) blockierbar sind.

2. Löt- oder Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an­ stelle der Nuten (13) in der Tragplatte (11) und/oder anstelle der Nuten (14) in der Betätigungsvorrichtung (12) Nuten (43) vorgesehen sind, die in Längsrichtung der Kurbel (18) verlaufen, und daß die mit den Nuten (43) in Eingriff stehenden Kurbelzapfen (20, 21) gegenüber der Tragplatte (11) und/oder gegenüber der Betätigungsvorrichtung (12) frei schwenkbar sind.

3. Löt- oder Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizeinrichtung (1) eine Strahlung emittierende Lampe (3) und einen reflektierenden Spiegel (2) aufweist und außerhalb der hermetisch ab­ dichtbaren Kammer (31) angeordnet ist, und daß ein Werkstück durch eine licht­ durchlässige, wärmebeständige Trennwand (32) der Kammer (31) hindurch mit Strahlung beaufschlagbar ist.

4. Löt- oder Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizeinrichtung (1) an einer Säule (7) höhenverstellbar abgestützt ist.

5. Löt- oder Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (2) eine reflektierende Oberfläche von sphäroidischer oder parabolischer Form aufweist und daß die Strahlung emittierende Lampe (3) in dem ersten Brennpunkt des Sphäroids oder dem Brennpunkt der Parabolform sitzt.

6. Löt- oder Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsheizeinrichtung eine Laserstrahlungsquelle vorgesehen ist.