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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von mit wenigstens
einer Bohrung versehenen Werkstücken,
die dafür
vorgesehen sind, im gespannten Zustand mittels einer Fräsbearbeitung
mit einem zu der Bohrung konzentrischen Außenradius versehen zu werden,
insbesondere Schwenkriegel für
dentale Anwendungen.
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Aus
dem allgemeinen Stand der Technik sind sogenannte Schwenkriegel
bekannt, die eine Verbindung zwischen einem fest sitzenden Teil
eines Zahnersatzes und einem herausnehmbaren Zahnersatz herstellen.
Diese Schwenkriegel, die meist aus einem sehr hochwertigen Material,
wie z. B. Gold, bestehen, weisen eine oder mehrere Bohrungen auf, wobei
zu wenigstens einer der Bohrungen ein konzentrisch verlaufender
Außenradius
vorgesehen ist.
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Gemäß der in
der Zahntechnik üblichen
Vorgehensweise wird dieser Außenradius
durch Fräsen hergestellt,
wobei hierzu der Schwenkriegel meist von Hand geführt wird.
Problematisch bei dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass diese Art
der Bearbeitung sehr ungenau und darüber hinaus sehr zeitaufwändig ist.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Spannen von mit wenigstens einer Bohrung versehenen, mittels einer
Fräsbearbeitung
zu bearbeitenden Werkstücken,
insbesondere Schwenkriegel für
dentale Anwendungen, zu schaffen, die eine gute Spannung des Werkstücks sicherstellt
und eine einfache Führung
beim Fräsen desselben
bietet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
ein Spannen des Werkstücks
und eine Positionierung desselben derart, dass der Drehpunkt der
rotierbaren Drehplatte mit der Bohrung des Werkstücks zusammenfällt, so
dass der mittels der Fräsbearbeitung
während
des in der Vorrichtung gespannten Zustands des Werkstücks hergestellte
Außenradius
exakt konzentrisch zu der Bohrung ist. Auf diese Weise kann eine
gleichermaßen
exakte und insbesondere schnelle Bearbeitung der Werkstücke erreicht
werden.
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Wenn
in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Spannelement
eine Zentriereinrichtung zum Zentrieren des Oberteils gegenüber dem
Unterteil aufweist, so ermöglicht
dies eine besonders exakte Positionierung des Oberteils des Spannelements
gegenüber
dem Unterteil desselben.
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Eine
Möglichkeit
zur Realisierung einer derartigen Zentriereinrichtung ergibt sich,
wenn die Zentriereinrichtung einen Vorsprung an dem Oberteil oder
dem Unterteil und eine Ausnehmung an dem anderen Teil des Oberteils
oder des Unterteils aufweist, wobei zwischen dem Vorsprung und der
Ausnehmung eine Passung vorgesehen ist. Auf diese Weise ist eine
Führung
des Oberteils gegenüber
dem Unterteil in wenigstens einer Richtung gegeben.
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Eine
Möglichkeit,
das Oberteil gegenüber dem
Unterteil zu kippen und auf diese Weise eine bequeme Bedienung des
Spannelements zu erreichen, sowie eine Führung des Oberteils gegenüber dem Unterteil
in einer weiteren Richtung ist gegeben, wenn die Zentriereinrichtung
eine halbkreisförmige Vertiefung
an dem Oberteil oder dem Unterteil und eine mit der Vertiefung korrespondierende
Welle an dem anderen Teil des Oberteils oder des Unterteils aufweist.
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Des
weiteren kann vorgesehen sein, dass das Oberteil mittels wenigstens
einer Schraubverbindung mit dem Unterteil verbindbar ist, um das
Spannelement in seine Spannstellung zu bringen. Mittels dieser vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung ergibt sich eine sehr zuverlässige Spannung
des Spannelements, mittels welcher außerdem eine hohe Kraft auf
das zu spannende Werkstück
aufgebracht werden kann.
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Des
weiteren kann vorgesehen sein, dass auf der Drehplatte eine Adapterplatte
angebracht ist, mit welcher das Unterteil verbindbar ist. Eine derartige
Adapterplatte ermöglicht
eine exakte Positionierung des Unterteils auf der Drehplatte, insbesondere wenn
in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, dass
das Unterteil mittels Passstiften auf der Adapterplatte festgelegt
ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine
perspektivische Darstellung des Unterteils des Spannelements der
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4 eine
perspektivische Darstellung des Oberteils des Spannelements der
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 eine
erste Ausführungsform
des Zentrierstifts der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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6 eine
zweite Ausführungsform
des Zentrierstifts der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
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7 eine
Draufsicht auf ein mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu spannendes
Werkstück.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung eine Vorrichtung 1 zum
Spannen eines Werkstücks 2,
welches in 1 nur teilweise und in 7 in
einer Draufsicht dargestellt ist. Bei dem Werkstück 2 handelt es sich
im vorliegenden Fall um einen Schwenkriegel für dentale Anwendungen, welcher
unter anderem eine Bohrung 3 und einen zu der Bohrung 3 konzentrisch verlaufenden
Außenradius 4 aufweist.
In dem mittels der Vorrichtung 1 gespannten Zustand des
Werkstücks 2 kann
der Außenradius 4 relativ
zu der bereits bestehenden Bohrung 3, deren Fertigung an
dieser Stelle nicht beschrieben werden soll, erzeugt werden, und
zwar vorzugsweise mittels einer Fräsbearbeitung.
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Die
Vorrichtung 1 weist ein Spannelement 5 auf, welches
seinerseits wiederum ein Unterteil 6 und ein gegenüber dem
Unterteil 6 bewegliches Oberteil 7 aufweist. In
dem gespannten Zustand des Spannelements 5 ist das Werkstück 2 zwischen
dem Unterteil 6 und dem Oberteil 7 eingespannt
und wird dabei so festgehalten, dass es mittels eines in 1 nur gestrichelt
dargestellten Fräswerkzeugs 8 bearbeitet werden
kann.
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Das
Unterteil 6 des Spannelements 5 ist auf einer
Drehplatte 9 angebracht, welche auf einer Grundplatte 10 drehbar
gelagert ist. Wie aus 1 und insbesondere der Schnittdarstellung
gemäß 2 hervorgeht,
ist das Unterteil 6 und somit das gesamte Spannelement 5 derart
auf der Drehplatte 9 angebracht, dass eine Drehachse 11 der
Drehplatte 9 durch eine Durchgangsbohrung 12 einer
im vorliegenden Fall kreisrund ausgeführten Auflagefläche 13 des
Unterteils 6 verläuft.
Hierzu sind das Unterteil 6 und somit das gesamte Spannelement 5 außermittig auf
der Drehplatte 9 angebracht, wodurch sich eine größtmögliche Freiheit
bei der Bewegung des Fräswerkzeugs 8 bzw.
des Werkstücks 2 relativ
zu dem Fräswerkzeug 8 ergibt,
da sich die Einzelteile der Vorrichtung 1 nur über einen
geringen Winkelbereich, in welchem keine Bearbeitung des Werkstücks 2 erforderlich
ist, innerhalb des Arbeitsbereichs des Fräswerkzeugs 8 befinden.
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Durch
die Durchgangsbohrung 12 in dem Unterteil 6 ist
ein Zentrierstift 14 geführt, welcher das Werkstück 2 an
seiner Bohrung 3 aufnimmt, so dass die Lage des Werkstücks 2 innerhalb
des Spannelements 5 exakt fixiert ist. An seiner dem Unterteil 6 abgewandten
Ende ist der Zentrierstift 14 konzentrisch zu der Drehachse 11 auf
der Drehplatte 9 angeordnet. Durch die beschriebene Anordnung
der Durchgangsbohrung 12 gegenüber der Drehachse 11 ist außerdem sichergestellt,
dass bei Rotation der Drehplatte 9 das Werkstücks 2 stets
um seine Bohrung 3 als Mittelpunkt rotiert wird, wodurch
sichergestellt wird, dass der mittels des Fräswerkzeugs 8 erzeugte Außenradius 4 exakt
konzentrisch zu der Bohrung 3 verläuft.
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Um
das Werkstück 2 sicher
spannen zu können,
weist das Oberteil 7 eine Anpressfläche 15 auf, welche
im gespannten Zustand des Spannelements 5 die Auflagefläche 13 des
Unterteils 6 zumindest teilweise überdeckt. Im vorliegenden Fall
weist die Anpressfläche 15 dieselbe
Geometrie wie die Auflagefläche 13 auf,
nämlich
eine Kreisform. Des weiteren verläuft im vorliegenden Fall auch
durch die Anpressfläche 15 eine
Durchgangsbohrung 16, welche ebenfalls konzentrisch zu
der Drehachse 11 verläuft und
auf diese Weise mit der Durchgangsbohrung 12 des Unterteils 6 fluchtet.
Mit anderen Worten, die Mittelachse der Durchgangsbohrung 16 der
Anpressfläche 15 entspricht
wenigstens annähernd
der Mittelachse der Durchgangsbohrung 12 des Unterteils 6.
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Des
weiteren ist in der Schnittdarstellung gemäß 2 zu erkennen,
dass die Anpressfläche 15 des
Oberteils 7 als Vorsprung ausgebildet ist, so dass im gespannten
Zustand des Spannelements 5 über eine gewisse Länge ein
Spalt 17 zwischen dem Oberteil 7 und dem Unterteil 6 verbleibt.
Dadurch wird erreicht, dass das Werkstück 2 nur in seinem
die Bohrung 3 umgebenden Bereich gespannt wird und es zu
keiner Überbestimmung
bei der Spannung des Werkstücks 2 kommt.
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In
dem Schnitt gemäß 2 ist
des weiteren zu erkennen, dass das Oberteil 7 mittels wenigstens einer
Schraube 18 mit dem Unterteil 6 verbindbar ist, um
das Spannelement 5 in seine das Werkstück 2 klemmende Stellung
zu bringen, indem eine Kraft auf das Oberteil 7 aufgebracht
wird, die auch auf das Unterteil 6 wirkt. Mittels einer
solchen Schraube 18 ist nicht nur eine einfache Bedienung
des Spannelements 5 gewährleistet,
sondern es kann auch eine sehr hohe Kraft auf das Spannelement 5 aufgebracht werden.
Das zur Verschraubung der Schraube 18 notwendige Gewinde
innerhalb des Unterteils 6 und die Durchgangsbohrung in
dem Oberteil 7 sind in den Figuren nicht mit einem Bezugszeichen
versehen, da es sich hierbei um für den Fachmann nachvollziehbare
und notwendige Elemente handelt. Die Anbringung des Unterteils 6 auf
der Drehplatte 9 erfolgt ebenfalls mittels einer mit dem
Bezugszeichen 19 versehenen Schraube, wobei auch hier gegebenenfalls
mehrere Schrauben 19 vorgesehen sein können. Des weiteren sind auch
hier eine sowohl durch das Oberteil 7 als auch durch das
Unterteil 6 verlaufende Durchgangsbohrung sowie ein in
der Drehplatte 9 vorhandenes Gewinde nicht mit Bezugszeichen versehen.
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Um
eine für
die Positionierung des Unterteils 6 relativ zu der Drehplatte 9 und
somit für
die Lage des Werkstücks 2 relativ
zu der Drehachse 11 der Drehplatte 9 erforderliche
Genauigkeit zu erreichen, ist im vorliegenden Fall eine in Form
einer Zwischenplatte zwischen dem Unterteil 6 und der Drehplatte 9 ausgeführte Adapterplatte 20 vorgesehen,
welche mittels mehrerer Schrauben 21 mit der Drehplatte 9 verbunden
werden kann. Eine exakte Positionierung des Unterteils 6 gegenüber der
Adapterplatte 20 erfolgt mittels mehrerer Passstifte 22,
die durch entsprechende Bohrungen 23 in dem Unterteil 6 und
der Adapterplatte 20 verlaufen. Die Ausrichtung der mit dem
Unterteil 6 verstifteten Adapterplatte 20 gegenüber der
Drehplatte 9 kann unter Zuhilfenahme einer geeigneten Messvorrichtung,
insbesondere einer optischen Messvorrichtung, vorgenommen werden,
um die Durchgangsbohrung 12 des Unter teils 6 exakt
zu der Drehachse 11 der Drehplatte 9 auszurichten.
Erst nach diesem Ausrichtvorgang wird dann mittels Anziehen der
Schrauben 21 die Adapterplatte 20 auf der Drehplatte 9 befestigt
und somit die endgültige
Position des Spannelements 5 auf der Drehplatte 9 festgelegt.
Durch die Verwendung der Adapterplatte 20 und der Passstifte 22 lassen
sich eventuelle Fertigungsungenauigkeiten korrigieren.
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Dadurch,
dass die Verschraubung des Unterteils 6 mit der Drehplatte 9 von
der Verschraubung des Oberteils 7 mit dem Unterteil 6 mittels
der Schraube 18 unabhängig
ist, kann das Spannelement 5 unabhängig von seiner Anbringung
an der Drehplatte 9 gespannt werden.
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Aus
dem Schnitt gemäß 2 ist
des weiteren zu erkennen, dass an der Grundplatte 10 ein
Stift 24 angebracht ist, der in eine Ausnehmung 25 der Drehplatte 9 eingreift,
wodurch, wie oben erwähnt, die
Drehplatte 9 um den Stift 24 drehbar gelagert
ist.
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Des
weiteren ist eine Halteeinrichtung 26 an der Grundplatte 10 angebracht,
welche einen Rücksprung 27 der
Drehplatte 9 hintergreift und somit ein unbeabsichtigtes
Ablösen
der Drehplatte 9 von der Grundplatte 10 verhindert.
Schließlich
geht aus 2 noch eine Riffelung 9a der
Drehplatte 9 hervor, welche ein einfacheres Betätigen der
Drehplatte 9 ermöglicht.
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In
den 3 und 4 sind das Unterteil 6 bzw.
das Oberteil 7 in perspektivischen Darstellungen gezeigt.
Aus der Zusammenschau dieser beiden Figuren geht hervor, dass das
Oberteil 7 mittels einer Zentriereinrichtung 28 gegenüber dem
Unterteil 6 zentriert ist, um eine exakte Positionierung
des Oberteils 7 gegenüber
dem Unterteil 6 zu gewährleisten. Des
weiteren ermöglicht
die Zentriereinrichtung 28, wie nachfolgend detaillierter
beschrieben, auch eine Drehbarkeit des Oberteils 7 gegenüber dem
Unterteil 6.
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Im
vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel
weist die Zentriereinrichtung 28 eine Ausnehmung 29 in
dem Unterteil 6 und einen Vorsprung 30 an dem
Oberteil 7 auf, wobei die Länge des Vorsprungs 30 und
der Ausnehmung 29 in der mit ”x” bezeichneten Richtung derart
aufeinander abgestimmt sind, dass sich zwischen dem Vorsprung 30 und
der Ausnehmung 29 zumindest in einer Richtung, im vorliegenden
Fall in der x-Richtung, eine Passung ergibt und das Oberteil 7 exakt
gegenüber
dem Unterteil 6 geführt
ist. Die Zentriereinrichtung 28 weist des weiteren eine
im Wesentlichen halbkreisförmige
Vertiefung 31 an dem Unterteil 6 und eine Welle 32 an
dem Oberteil 7 auf, welche denselben Radius aufweisen, so
dass auf diese Weise eine Positionierung des Oberteils 7 gegenüber dem
Unterteil 6 in der mit ”y” bezeichneten Richtung gegeben
ist. Des weiteren ermöglicht
die Lagerung des Oberteils 7 über die Welle 32 in
der Vertiefung 31 des Unterteils 6 ein Verkippen des
Oberteils 7 gegenüber
dem Unterteil 6 um einen gewissen Winkel, wodurch das Spannelement 5 geöffnet werden
kann, um das Werkstück 2 einzulegen bzw.
zu entnehmen.
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Die
Durchgangsbohrung 16 in dem Oberteil 7 weist vorzugsweise
einen geringfügig
größeren Durchmesser
als die Durchgangsbohrung 12 in dem Unterteil 6 auf,
so dass es beim Verkippen des Oberteils 7 gegenüber dem
Unterteil 6 nicht zu einer Kollision des Oberteils 7 mit
dem sich in der Durchgangsbohrung 12 des Unterteils 6 befindlichen
Spannstift 14 kommen kann.
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5 zeigt
eine erste Ausführungsform
des Zentrierstifts 14, welcher in diesem Fall an seinem dem
Spannelement 5 zugewandten Ende abgestuft mit mehreren
unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt ist, um verschiedene Werkstücke 2,
welche unterschiedliche Durchmesser der Bohrung 3 aufweisen,
aufnehmen zu können.
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In
der alternativen Ausführungsform
des Zentrierstifts 14 gemäß 6 ist dieser
an seinem der Bohrung 12 des Unterteils 6 zugewandten
Ende konisch ausgeführt,
sodass eine Anpassung des Zentrierstifts 14 an unterschiedliche
Durchmesser der Bohrung 3 möglich ist.
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Der
Zentrierstift 14 ist, wie 2 zu entnehmen
ist, in beiden Fällen
in einer Bohrung 33 der Drehplatte 9 aufgenommen,
wobei in der Bohrung 33 eine Schraube 34 eingesetzt
ist, mittels welcher eine Höhenverstellung
des Zentrierstifts 14 realisiert werden kann.
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Durch
die Rotation der Drehplatte 9 kann also das in dem Spannelement 5 gespannte
Werkstück 2 um
seine Bohrung 3 gedreht werden, so dass das Fräswerkzeug 8,
wenn es in Kontakt mit dem Werkstück 2 kommt, den Außenradius 4 konzentrisch zu
der Bohrung 3 erzeugt.
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Die
beschriebenen Einzelteile der Vorrichtung 1, insbesondere
das Unterteil 6 und das Oberteil 7 des Spannelements 5 werden
im vorliegenden Fall vorzugsweise durch Erodieren hergestellt, was
eine sehr hohe Genauigkeit der Vorrichtung 1 gewährleistet.
Selbstverständlich
sind jedoch zusätzlich
oder alternativ auch Dreh- und/oder Fräsbearbeitungen der einzelnen
Bauteile erforderlich bzw. vorgesehen. Des weiteren kann vorgesehen
sein, dass insbesondere das Unterteil 6 und das Oberteil 7 des
Spannelements 5 eine hohe Härte aufweisen, beispielsweise indem
sie mittels geeigneter Verfahren gehärtet werden.