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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere zum schnellen Ermitteln eines bestimmten Punktes auf der Oberfläche des Werkstücks und zum Bearbeiten des Werkstücks an diesem Punkt.
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Zur Bestimmung und Bearbeitung eines bestimmten Punktes auf der Oberfläche eines Werkstücks wird üblicherweise von Hand eine Markierung des betreffenden Punktes gesetzt. Soll beispielsweise der geometrische Mittelpunkt einer im wesentlichen kreisrunden Seite eines Werkstücks bestimmt werden, so kann dieser Punkt beispielsweise mittels eines Anreißwinkels konstruiert werden, indem mindestens zwei Anrisse über Kreuz durchgeführt werden und im Schnittpunkt der angerissenen Linien in einem weiteren Schritt die Bearbeitung des markierten Punktes vorgenommen wird. Besteht die Bearbeitung beispielsweise im Setzen eines Körnerpunktes, so muss der Schnittpunkt der angerissenen Linien gemäß Augenmerk angepeilt werden, um beispielsweise einen Körnerpunkt zu setzen und/oder eine Bohrung an dem betreffenden Punkt vorzunehmen. Das beschriebene Anreißen von Hand weist wesentliche Nachteile auf. Insbesondere führt das manuelle Anreißen wenigstens zweier Linien zu einer nicht zu vernachlässigen Ungenauigkeit des konstruierten Punktes. Diese Ungenauigkeit wird weiter verstärkt, wenn im nächsten Schritt der markierte Linienschnittpunkt angesteuert wird. Die manuelle Konstruktion sowie das Ansteuern per Augenmerk reicht in aller Regel nicht aus, um eine angestrebte Präzision zu gewährleisten. Sie ist außerdem umständlich, da sie mehrere voneinander unabhängige Arbeitsschritte erfordert. Sie ist außerdem anfällig für ungünstige Lichtverhältnisse und ähnliche Beeinträchtigungen durch die Umgebung, die einer hohen Genauigkeit ebenfalls entgegenwirken.
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Aus
DE 298 09 500 U1 ist eine Bohr-, Ankörn- und Anzeichnungslehre für Platten und Körper bekannt. Beschrieben ist insbesondere eine stationäre Konstruktion zum Aufnehmen eines Werkstücks. Dieses soll mittels Anschlägen fixiert werden. Anschließend ist eine Feineinstellung zu bearbeitender Punkte auf dem Werkstück mittels einer Stellmutter oder eines Exzenterbolzens offenbart. Die somit offenbarte Vorrichtung weist jedoch den wesentlichen Nachteil auf, dass der anzusteuernde und zu bearbeitende Punkt auf dem Werkstück weiterhin durch den Benutzer der Vorrichtung vorab ermittelt werden muss. Ein automatisches oder halbautomatisches präzises Ansteuern eines bestimmten Punktes, insbesondere eines geometrischen Mittelpunktes, ist in der obigen Druckschrift nicht offenbart. Darüber hinaus ist die Vorrichtung stationär und weist eine aufwendige Konstruktion auf, wie aus den Figuren ersichtlich ist. Ein Einbringen des Werkstücks in die Vorrichtung ist erforderlich und schränkt das Anwendungsgebiet der offenbarten Vorrichtung auf Werkstücke ein, die ohne weiteres zu bewegen sind und eine bestimmte durch die Vorrichtung definierte Größe nicht überschreiten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein schnelles und präzises Ansteuern eines gewünschten Punktes auf der Oberfläche eines Werkstücks ermöglicht. Gleichzeitig sollte die Erfindung auch mobil einsetzbar sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks gelöst, wobei die Vorrichtung eine Führungsplatte mit einer mittigen Öffnung und wenigstens drei radial zu der Öffnung verlaufende und in Winkelabständen um die Öffnung herum angeordnete Führungselemente aufweist, sowie ferner einen senkrecht zu der Führungsplatte drehbar gelagerten, als Handgriff ausgebildeten Bolzen aufweist, der eine mit der Öffnung fluchtende Buchse zur Aufnahme eines Werkzeugs sowie eine parallel zu der Führungsplatte angeordnete Zugplatte aufweist, an der in den Winkelabständen jeweils ein Ende einer Zuglasche schwenkbar angelenkt ist, wobei an einem anderen Ende jeder Zuglasche ein entlang eines jeweiligen Führungselements verlagerbar geführter Tastbolzen gehalten ist.
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Insbesondere können die Führungselemente als Führungsschlitze ausgebildet sein.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform entspricht jeder der Winkelabstände einem deren Anzahl entsprechenden Bruchteil eines Vollwinkels (360°).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Werkzeug als Körner oder als Bohrer ausgebildet.
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Insbesondere kann das Werkzeug auch austauschbar sein.
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Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform, in der die Zuglaschen mittels drehbar gelagerter Stifte, die jeweils als Spannstift oder als Zylinderstift ausgebildet sind, an die Zugplatte angelenkt sein können.
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Besonders vorteilhaft ist ferner, dass zwischen der Führungsplatte und der Zugplatte eine Gleitscheibe angeordnet ist.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die Zugplatte mittels Senkschrauben mit dem Bolzen verbunden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Werkzeug in einer Längsrichtung der Buchse von der Führungsplatte weg federvorgespannt und springt nach seiner Verwendung in eine Ausgangsposition zurück.
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Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine synchrone konzentrische Bewegung mehrerer Anschläge zum Fixieren einer Vorrichtung an ein zu bearbeitendes Werkstück durch einen drehbar gelagerten Bolzen bewirkt werden und auf diese Weise Präzision sowie Einfachheit und Geschwindigkeit der Handhabung einer solchen Vorrichtung erreicht werden können. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise zur Ankörnung eines im wesentlichen kreisrunden Werkstückes verwendet, so besteht ein wesentlicher Vorteil darin, dass die Vorrichtung durch einen Benutzer lediglich mit einer Hand an dem Werkstück fixiert sowie durch Betätigung eines Körners mit der anderen Hand unmittelbar bearbeitet werden kann. Da die Vorrichtung mobil ist, können ohne weiteres auch unbewegliche Werkstücke damit bearbeitet werden. Gegenüber den gemäß dem Stand der Technik anfallenden Arbeitsschritten, die wenigstens ein Anreißen von Konstruktionslinien zur Markierung und Bearbeitung eines betreffenden Punktes erfordern, liefert die Vorrichtung innerhalb von Sekunden, also in der Regel viel schneller, ein Ergebnis sehr hoher Präzision. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Vorrichtung ohne weiteres horizontal oder vertikal oder in beliebiger anderer Ausrichtung angewendet werden kann und damit solchen Vorrichtungen gegenüber im Vorteil ist, die stationär sind und ein Einbringen des Werkstücks in die entsprechende Vorrichtung erfordern. Bezüglich wechselnder, eventuell ungünstiger Lichtverhältnisse und menschlicher Ungenauigkeiten arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung konsistent und liefert bei wiederholter Anwendung immer das gleiche Ergebnis, ohne von diesem abzuweichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sie zur Markierung von konstruierbaren geometrischen Punkten auf einem Werkstück herangezogen wird. Je nach Ausführungsform kann dies etwa den geometrischen Mittelpunkt einer im wesentlichen kreisrunden Fläche, den Mittelpunkt oder auch den Brennpunkt einer im wesentlichen ellipsenförmigen Fläche oder auch den Mittelpunkt eines Quadrates oder eines Rechteckes umfassen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind, in denen:
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1 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine Seitenansicht im Querschnitt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine Gegenüberstellung einer Vorderansicht und einer Seitenansicht im Querschnitt der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine Vorderansicht der Vorrichtung im Betrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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6 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung im Betrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt eine besondere Ausführungsform der Erfindung. Abgebildet ist eine Vorrichtung 10 mit einer Führungsplatte 13. Die Führungsplatte 13 ist in 1 als gleichmäßiger Stern mit drei Armen ausgebildet. Jedoch kann die Führungsplatte 13 auch jede andere Form aufweisen; gemäß einer alternativen Ausführungsform wird bei der Wahl der Form ein Kompromiß aus größtmöglicher Stabilität der Führungsplatte 13 bei möglichst geringem Materialeinsatz getroffen. Die Führungsplatte 13 – wie auch die übrigen im folgenden beschriebenen Bestandteile der Erfindung – bestehen vorzugsweise aus Stahl. Alternativ können sämtliche oder einzelne Bestandteile auch aus einem beliebigen anderen festen zur Herstellung von Werkzeugen geeigneten Material bestehen, wie etwa Holz oder Kunststoff. Die Führungsplatte 13 weist an einem Punkt eine senkrechte Öffnung 15 auf. Die Öffnung 15 befindet sich vorzugsweise in einem Zentrum der Führungsplatte. Sie kann jedoch alternativ an einer beliebigen Stelle der Führungsplatte liegen. Die Öffnung 15 ist vorzugsweise als kreisrunde Bohrung ausgeführt, jedoch kommen auch alternative Formen für die Öffnung 15 in Frage.
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In 1 sind weiter drei Führungselemente 16 gezeigt, die radial um die Öffnung 15 angeordnet sind und voneinander durch gleiche Winkel beabstandet sind. Jedoch können sowohl die Winkelabstände als auch die Anordnung und Anzahl der Führungselemente in anderen Ausführungsformen hiervon abweichen. So eignet sich die hier gezeigte Ausführungsform besonders zur Anwendung an einem im wesentlichen kreisrunden Werkstück. Zur Bearbeitung eines im wesentlichen rechteckigen Werkstückes wäre hingegen eine Anzahl von vier gleichmäßig um die Öffnung 15 angeordneten Führungselementen denkbar. Eine unregelmäßige Anordnung der Führungsschienen 16 könnte in weiteren Ausführungsformen zur Ansteuerung bestimmter geometrischer Punkte auf solchen Werkstücken dienen.
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Die Führungselemente 16 sind vorzugsweise von gleicher Länge, um eine möglichst große gemeinsam zurücklegbare und damit nutzbare Strecke der Tastbolzen (18) zu gewährleisten (die Funktionsweise wird im einzelnen weiter unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben). Jedoch können die Führungselemente 16 in anderen Ausführungsformen auch unterschiedlich lang sein.
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Senkrecht zur Führungsplatte 13 ist in 1 ein Bolzen 11 angeordnet. Der Bolzen 11 ist vorzugsweise als Handgriff ausgebildet und ist mit der Führungsplatte 13 fest verbunden, gleichzeitig jedoch drehbar gelagert. Er weist eine in seiner Längsrichtung verlaufende Buchse auf, die mit der Öffnung 15 der Führungsplatte 13 fluchtet und sich zur Aufnahme eines Werkzeugs 12 eignet. Der Bolzen 11 ist ferner fest mit einer Zugplatte 17 verbunden, die parallel zur Führungsplatte 13 bzw. senkrecht zum Bolzen 11 angeordnet ist.
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Die Zugplatte 17 ist als Platte ausgebildet, die beliebig geformt sein kann. Gemäß einer besonderen Ausführungsform, die auch in 1 gezeigt ist, ist sie jedoch als Stern ausgebildet, der ebenso viele Arme aufweist, wie die Führungsplatte 13 Führungselemente 16 aufweist. Besondere Vorteile einer solchen Ausprägung werden weiter unten in Verbindung mit der Verwendung der Vorrichtung beschrieben.
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Die Zugplatte weist ferner mehrere senkrecht angeordnete Stifte 19 auf. Die Anzahl der Stifte 19 gleicht der Anzahl der Führungselemente der Führungsplatte 13. Sie sind vorzugsweise in den gleichen Winkelabständen auf der Zugplatte 17 angeordnet, die auch für die Führungselemente 16 der Führungsplatte 13 zum Tragen kommen.
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Die Stifte 19 dienen zur Verbindung der Zugplatte 17 mit jeweils einer Zuglasche 14. Jeder Stift 19 ist so mit jeweils einem Ende einer Zuglasche 14 verbunden, so dass die Zuglasche bezüglich der Zugplatte 17 und parallel zur Führungsplatte 13 drehbar ist. Das jeweilige andere Ende jeder Zuglasche 14 ist mit jeweils einem Tastbolzen 18 versehen, der in einem Führungselement 16 der Führungsplatte 17 steckt und dort gleitend angeordnet ist.
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Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Führungselemente 16 als Führungsschlitze ausgebildet. Jedoch können sie alternativ als Führungsschienen ausgebildet sein. Weitere Möglichkeiten zur Ausbildung der Führungselemente 16 sind dem Fachmann bekannt und können ebenfalls herangezogen werden.
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Die Stifte 19 zur Verbindung der Zugplatte 17 mit den Zuglaschen 14 sind vorzugsweise als Spannstifte ausgebildet. Sie können alternativ auch als Zylinderstifte ausgebildet sein. Ferner kommen alternative Verbindungsmöglichkeiten in Betracht, sofern diese eine drehbare Lagerung der Zuglaschen 14 gewährleisten.
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Vorzugsweise ist die Zugplatte 17 mittels Senkschrauben 20 mit dem Bolzen 11 verbunden. Auch hier sind alternative Befestigungsmöglichkeiten denkbar. Insbesondere ist die in 1 gezeigte Konstellation mit sechs Senkschrauben lediglich als beispielhaft anzusehen. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann der Bolzen 11 mit der Führungsplatte 17 auch einteilig ausgebildet sein.
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2 zeigt eine besondere Ausführungsform der Erfindung, bei der verdeutlicht wird, dass der Bolzen 11 einerseits und das Gebilde aus Zugplatte 17, Zuglaschen 14 und Tastbolzen 18 andererseits auf gegenüberliegenden Seiten der Führungsplatte 13 angeordnet ist. Alternativ können Bolzen 11 und die übrigen Komponenten auch auf einer Seite der Führungsplatte 13 angeordnet sein.
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3 zeigt einen seitlichen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier ist zusätzlich eine Gleitscheibe 22 gezeigt, die optional zwischen Führungsplatte 13 und Zugplatte 17 angeordnet sein kann. Sie kann ringförmig ausgebildet sein und dient als Abstandhalter zwischen Führungsplatte 13 und Zugplatte 17 und bewirkt ein verbessertes Gleitverhalten der Zugplatte 17 bezüglich der Führungsplatte 13. Alternativ zur Gleitplatte 22, kann auch ein Kugellager oder ein alternatives Gleitelement eingesetzt werden.
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4 zeigt eine Gegenüberstellung von Vorder- und Querschnittsansicht der Vorrichtung 10, um ein besseres Verständnis der Anordnung der Komponenten sowie ihrer Ausbildung in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zu verdeutlichen.
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5 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die Erfindung wird hier angewendet, um eine im wesentlichen kreisrunde Seite eines Werkstücks 21 an ihrem geometrischen Mittelpunkt anzukörnen, zu markieren, anzubohren oder auf andere Weise zu bearbeiten. Um dies zu erreichen, ergreift ein Benutzer die Vorrichtung 10 mit einer Hand an dem als Handgriff ausgebildeten Bolzen 11. Um die Tastbolzen 18 in eine Ausgangsstellung zu bewegen, führt der Benutzer mit dem Handgriff gegebenfalls eine Drehbewegung aus, so dass die Tastbolzen 18 in eine äußere Lage in den Führungselementen 16 gelangen. Anschließend wird die Vorrichtung 10 auf die im wesentlichen kreisrunde Seite des Werkstücks 21 angesetzt, so dass die Tastbolzen 18 jenseits der durch die Seite begrenzten Fläche ins Leere ragen. Durch eine einfache Drehbewegung des Handgriffs bzw. Bolzens 11 bewirkt der Benutzer eine Drehbewegung der Zugplatte 17, in deren Folge die Tastbolzen 18 synchron in Richtung der Öffnung 15 gezogen werden. Diese Bewegung der Tastbolzen wird allseitig von der Seite des Werkstücks 21 begrenzt und führt zu einer Ausrichtung der Vorrichtung 10, so dass die Öffnung 15 der Vorrichtung 10 mit dem geometrischen Mittelpunkt der Seite des Werkstücks 21 fluchtet. Der Benutzer kann nun ein zur Bearbeitung des Werkstücks 21 vorgesehenes Werkzeug durch die Buchse des Handgriffs und die Öffnung 15 der Führungsplatte 13 führen und das Werkstück 21 an dem fixierten Punkt bearbeiten. Beispielsweise kann der Benutzer einen Körner durch die Öffnung 15 führen und mit diesem das Werkstück 21 an dem betreffenden Punkt ankörnen. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann der Körner von Anfang an in der Öffnung 15 befindlich sein. Insbesondere kann der Körner in einer Längsrichtung der Buchse von der Führungsplatte 17 weg federvorgespannt sein. Er braucht auf diese Weise nur durch einen einfachen Schlag mit dem Hammer durch den Benutzer ausgelöst zu werden und springt dank der Federvorspannung in seine Ausgangsposition zurück.
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Anstelle eines Körners können andere Werkzeuge 12 verwendet werden. Vorzugsweise ist das Werkzeug 12 austauschbar, so dass wahlweise auch Bohrer oder andere Werkzeuge eingeführt und verwendet werden können.
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Nach der Ankörnung bzw. der sonstigen Bearbeitung des durch die Vorrichtung 10 fixierten Punktes kann der Benutzer die Vorrichtung 10 vom Werkstück 21 wieder abnehmen. Gemäß einer besonderen Ausführungsform gleiten die Tastbolzen 18 in den Führungselementen 16 sofort in ihre äußerste Position in den Führungselementen 16 zurück, sobald der Benutzer den Bolzen 11 freigibt. Eine solche Bewegung der Tastbolzen 18 kann beispielsweise durch federvorgespannte Stifte 19 realisiert werden.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform verlaufen die Führungselemente 16 bis unmittelbar zur Zugplatte 17, um die Vorrichtung 10 auch zur Bearbeitung von Werkstücken 21 mit einem besonders geringen Durchmesser zu ermöglichen. Ein Vordringen der Tastbolzen 18 bis zu der innersten Position innerhalb der Führungsschienen wird dadurch ermöglicht, dass die Führungsplatte 17 im vorliegenden Beispiel sternförmig ausgebildet ist, wobei die Stifte 19 an den äußeren Enden der Arme des Sterns angeordnet sind. Ferner sind die Zuglaschen 14 in dieser Ausführungsform parallel zu der Führungsplatte 13 gekrümmt, so dass die Tastbolzen 18 in die innerste Position der Führungselemente 16 gelangen können.
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In 6 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung 10 gemäß der vorstehenden Beschreibung insbesondere in Verbindung mit 5 gezeigt.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen verdeutlichen verschiedene Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wie bereits eingangs erwähnt, zählen hierzu insbesondere eine einfache Handhabung, die weitgehend mit einem einzigen Handgriff ausgeführt werden kann. Besonders vorteilhaft ist zudem die mobile Verwendung der Vorrichtung 10. Auch wird ein großer Anwendungsbereich dadurch gewährleistet, dass die Führungsschienen lang ausgebildet werden können und damit Werkstücke 21 sehr unterschiedlicher Größe umspannen können. Insbesondere können mit der gleichen Vorrichtung 10 sowohl sehr große als auch besonders kleine Werkstücke 21 bearbeitet werden, Als untere Grenze ist hier lediglich die durch die innersten möglichen Positionen der Tastbolzen 18 umrissene Fläche zu nennen. Je nach den genauen Abmessungen der Vorrichtung können damit extrem kleine Werkstücke 21 bearbeitet werden. Die Palette der Anwendungen reicht dabei von der Mittelpunktbestimmung bei runden Gebäudeteilen in der Architektur über die praktische Verwendung im Haushalt und im Handwerk bis hin zu spezialisierten Anwendungen in der Nanotechnologie.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Bolzen
- 12
- Werkzeug
- 13
- Führungsplatte
- 14
- Zuglasche
- 15
- Öffnung
- 16
- Führungselement
- 17
- Führungsplatte
- 18
- Tastbolzen
- 19
- Stift
- 20
- Senkschrauben
- 21
- Werkstück
- 22
- Gleitscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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