-
Die
Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung gemäß den Obergriffen
der Ansprüche
1 bzw. 18, wobei die Positioniervorrichtung insbesondere für die Aufnahme
und Anstellung eines Werkstückes oder ähnlichem
an einer Bearbeitungsstation, mit zumindest einer Gleitführung, die
von einem Tragelemente und einem schlittenartigen Auflageelement gebildet
ist, das mit einer Gleitfläche
auf einer korrespondierenden Tragfläche des Tragelements gleitend
gelagert und durch die Kraft einer Einstelleinrichtung in seiner
Position oder Lage veränderbar
ist.
-
Stand der Technik
-
Derartige
Positioniervorrichtungen sind allgemein bekannt und werden zum Beispiel
im Rahmen der feinmechanischen Bearbeitung eines Werkstücks zum
Beispiel zum Anstellen des Werkstücks an eine Bearbeitungsstation
verwendet. Dies kann beispielsweise im zahntechnischen Labor im
Falle eines sogenannten Artikulators geschehen, bei dem auf die
Positioniervorrichtung eine vorgefertigte Form eines Gebißabdruckes
aufgesetzt ist. Dieser Gebißabdruck
wird zum einen durch Bearbeitungswerkzeuge wie zum Beispiel Fräswerkzeuge
oder Bohrer bearbeitet und zum anderen mit den Gegenstück des Abdruckes
verglichen wird, um die Form und Lage des zahntechnischen Implantates
zu kontrollieren und zu korrigieren. Um einen optimalen Sitz des
so gefertigten künstlichen
Gebisses zu gewährleisten, müssen die
verwendeten Positioniervorrichtungen eine hohe Führungsgenauigkeit aufweisen,
die in der Regeln eine Maßabweichung
von weniger als 10 μm nicht überschreiten
darf. Gleichzeitig darf der Antriebsaufwand nicht allzu hoch sein,
so daß ein
möglichst
leichtgängiger
Lauf und eine hohe Wartungsfreiheit bzw. Störungssicherheit gefordert wird.
-
Aus
der Druckschrift
DE
44 19 134 A1 ist eine Positioniervorrichtung für die Bearbeitung
von Substraten bekannt. Es handelt sich dabei um eine Positioniervorrichtung
für die
Bearbeitung von Keramiksubstraten mit einem plattenförmig ausgebildeten Bearbeitungstisch,
der in seiner plan ausgebildeten Oberseite zur Saugbefestigung dienende,
mit einer atmosphärischen
Unterdruckleitung verbindbare Ansaugöffnungen aufweist. Zwischen
der Gleitfläche und
der Tragfläche
dieser Vorrichtung ist eine magnetische Anziehungskraft vorgesehen,
die ein ungewolltes Lösen
der Gleitfläche
von den Tragflächen
zu verhindern vermag.
-
Aus
der Druckschrift
DE
43 22 081 C2 ist ein Artikulator für die Bearbeitung zahntechnischer
Implantate mit zumindest einer Positioniervorrichtung bekannt, wobei
die Positioniervorrichtung eine durch die Postioniervorrichtung
räumlich
versetzbare Aufnahme für
das zahntechnische Implantat aufweist, aus der das Implantat in
einer definierten Lage lösbar befestigbar
ist.
-
Bei
den bekannten Artikulatoren ist der Gebißabdruck um eine metallische
Platte herumgeformt und wird auf einer in der Fachwelt unter dem
Begriff "Quicksplitplatte" bekannten magnetischen
Halterung aufgesetzt, auf der es in einer reproduzierbaren Position
durch die Kraft der Magneten verschiebe- und drehsicher gehalten ist. Diese
Quicksplitplatte wiederum ist auf der eigentlichen Positioniervorrichtung
angeordnet, die von zwei zueinander kreuzweise angeordneten Schlitten
gebildet ist, die jeweils entlang einer Linearführung verfahrbar sind. Dabei
ist der eine Schlitten auf dem unter ihm angeordneten zweiten Schlitten
angeordnet, so daß sich
durch die kreuzweise Anordnung jede Flächenposition anfahren läßt. Die
hierbei verwendeten Linearführungen sind
beispielsweise als Schwalbenschwanzführungen oder als federbeaufschlagte
Kugelumlaufführungen
ausgebildet. Zum Vergleich der Zahnform werden jeweils zwei Positioniervorrichtungen übereinander
angeordnet, wobei eine den Abdruck des Unterkiefers und die gegenüberliegende
Positioniervorrichtung den Abdruck des Oberkiefers des Patienten so
trägt,
daß die
Kauflächen
der Zahnreihen jeweils gegenüberliegend
angeordnet sind. Auf diese Weise wird die natürliche Zahnstellung des Patienten
nachgestellt und Gebißimplantate
können
ohne unnötige Anproben
im Labor weitgehend passgenau hergestellt werden.
-
Neben
den hohen Fertigungskosten derartiger Führungen habe diese gerade im
Bereich der Zahntechnik den weiteren Nachteil, daß verhältnismäßig harter
Abrieb des oft keramischen Werkstückmaterials während der
Bearbeitung als feiner Staub in die Führung eindringen kann und so
zuerst die Leichtgängigkeit
der Führung
herabsetzt und bei größeren Mengen
für Beschädigungen
durch Riefenbildung oder ähnliches
verantwortlich ist.
-
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfach zu fertigende,
flexibel einstellbare Positioniervorrichtung zu schaffen, die leicht
zu reinigen ist und ein Eindringen von Schmutzpartikeln in unzugängliche
Bereiche der Führung
vermeidet.
-
Die
Aufgabe nach der Erfindung wird gelöst durch eine Positioniervorrichtung
gemäß den Ansprüchen 1 bzw.
18, wobei die Positioniervorrichtung, insbesondere für die Aufnahme
und Anstellung eines Werkstückes
oder ähnlichem
an eine Bearbeitungsstation, mit einer ersten Gleitführung, die
von einem Tragelement und einem schlittenartigen Auflageelement
gebildet ist, das mit einer Gleitfläche auf einer korrespondierenden
Tragfläche
des Tragelementes gleitend gelagert und durch die Kraft einer Einstellvorrichtung
in seiner Position oder Lage veränderbar ist,
wobei zwischen der Gleitfläche
und der Tragflä che
eine magnetische Anziehungskraft wirkt, die ein ungewolltes Lösen der
Gleitfläche
von der Tragfläche zu
verhindern vermag, welche sich dadurch auszeichnet, daß die Positioniervorrichtung
zwei Gleitvorrichtungen aufweist und das Auflageelement der ersten
Gleitführung
und das Tragelement der zweiten Gleitführung einstückig miteinander verbunden
sind.
-
Eine
solchermaßen
ausgestaltete Positioniervorrichtung weist keine schwer herstellbaren
Hinterschneidungen oder aufwendige Kugelführungen auf und ist zur Reinigung
leicht demontierbar. Zur Erzielung der magnetischen Anziehungskraft
werden bevorzugt in einer der beiden zueinander gekehrten Oberflächen Ausnehmungen
eingebracht, in die Permanentmagnete oder Elektromagnete eingebracht werden,
wobei anschließend
die Ausnehmung durch ein geeignetes Material aufgefüllt wird.
Durch die auf die jeweils gegenüberliegende
Fläche
ausgeübte
Anziehungskraft der eingebrachten Magnete wird das schlittenartige
Auflegeelement an das Tragelement herangezogen und kann auf diesem
abgleiten.
-
Im
Falle einer Verunreinigung wird diese zunächst von einem zwischen dem
schlittenartigen Auflageelement und dem Tragelement angeordneten Gleitmittel
aufgenommen und entweder hierin gelöst oder durch dieses Gleitmittel
in den Randbereich des Verstellbereichs transportiert, bis dann
die Verschmutzung einen Grad erreicht hat, der eine Demontage der
Positioniervorrichtung erfordert. In diesem Fall läßt sich
einfach durch manuelles Aufbringen einer Abzugskraft die magnetische
Haltekraft überwinden
und die Positioniervorrichtung in seine Einzelteile zerlegen. Anschließend kann
die Positioniervorrichtung, die keine Hinterschneidungen oder sonstigen
Taschen aufweist, in denen Späne
oder Materialabrieb angelagert sein könnte, leicht und einfach gereinigt
und wieder zusammengesetzt werden.
-
Je
nach Ausgestaltung der Oberfläche
des Tragelements und des schlittenartigen Auflageelements können verschiedenartige
Magnetanordnungen verwendet werden. Dies kann beispielsweise ein in
eine Ringnut eingesetzter ringförmiger
Magnet sein oder auch mehrere über
die Oberfläche
des Auflageelements oder des Tragelements verteilte Magnete. Im
Falle eins Elektromagnets, der bevorzugt für größere Positioniervorrichtungen
und damit für
größere Anziehungskräfte eingesetzt
wird, kann durch Abschalten des elektrischen Stroms die Demontage der
Positioniervorrichtung einfach erfolgen. Das schlittenartige Auflageelement
ist durch eine Einstelleinrichtung antreibbar, die je nach Ausgestaltung
der Gleitführung
verschiedenartig ausgeführt
sein kann. Im Falle einer als Lineargleitführung ausgebildeten Gleitführung kann
zum Beispiel die Einstellvorrichtung eine manuell oder motorisch
antreibbare Spindel sein, die an dem Tragelement oder an dem Auflageelement
drehbar gelagert ist. Diese Spindel wirkt mit einer an dem jeweils
anderen Bauteil angeordneten Spindelmutter zusammen, die an diesem
Bauteil nicht verschiebbar befestigt ist. Durch Drehen der Antriebsspindel
wird sich dann dieses Bauteil relativ zu dem anderen Bauteil verschieben.
-
Die
Positioniervorrichtung erhält
die erforderliche Flexibilität
durch die Kombination mehrerer Gleitführungen. Sollen beispielsweise
innerhalb einer Ebene alle Punkte dieser Ebene anfahrbar sein, so ist
es zweckmäßig, auf
dem Auflageelement der ersten Gleitführung eine zweite Gleitführung anzuordnen,
deren Auflageelement in eine zur ersten Verschieberichtung unterschiedlichen
Richtung verschiebbar ist. Bevorzugt wird zwischen den beiden Verschieberichtungen
ein Winkel von 90° vorgesehen
werden, wie dies auch bei den bekannten Positioniervorrichtungen
bereits der Fall ist. Soll dagegen ein beliebiger Punkt innerhalb
eines begrenzten Raums anfahrbar sein, so kann eine dritte Gleitführung vorgesehen
werden, die eine Verschiebung in eine dritte Richtung, die aus die
durch die erste und zweite Richtung aufgespannten Ebene herausführt, ermöglicht.
-
Anstelle
oder zusätzlich
zu den oben beschriebenen, als Linearführung ausgebildeten Gleitführungen,
kann die Positioniervorrichtung auch eine oder mehrere als Rotationsgleitführung ausgebildete Gleitführungen
aufweisen. Im Falle der Rotationsgleitführung ist das Auflageelement
drehbar auf dem Tragelement gelagert und wird durch die Kraft eines oder
mehrerer Magneten, der auch hier entweder ein Permanentmagnet oder
ein schaltbarer Elektromagnet sein kann, festgehalten. Das drehbare
Auflageelement kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rotationsgleitführung über eine
Verzahnung angetrieben werden, die beispielsweise von einem außenverzahnten
Auflageelement und einem motorisch oder manuell angetriebenen Antriebsritzel,
daß mit dieser
Außenverzahnung
kämmt,
gebildet sein.
-
Im
Kombination mit einer als Linearführung ausgebildeten Gleitführung kann
mit der oben beschriebenen Rotationsgleitführung jeder Punkt durch direktes
Umsetzen seiner Polarkoordinaten angefahren werden, wenn das Tragelement
der Linearführung
auf dem Auflageelement der Rotationsgleitführung angeordnet ist oder beide
Teile einstückig
ausgebildet sind. Hierzu wird über
die Rotationsgleitführung
der entsprechende Winkel eingestellt und über die Linearführung der
Abstand des Punktes von dem Drehpunkt der Rotationsgleitführung eingestellt.
-
Neben
einer zweidimensionalen Verfahrmöglichkeit
des Werkstückes
kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung über ein
Hebelgetriebe, das von zumindest einem Hebelarm mit einem im Verhältnis zu
seiner Lagerung starren Endstück
und einem in seiner Position relativ zum starren Endstück beweglichen
Endstück
gebildet ist, eine Bewegung des Werkstückes in alle drei Raumrichtungen
erfolgen. Bei dieser Ausgestaltung ist eine Gleitführung oder
sind mehrere Gleitführungen
an dem beweglichen Endstück
des Hebelarms angeordnet, so daß nach
Positionieren des Hebelarms die endgültige Position eingestellt
werden kann. Der Hebel, der seinerseits natürlich ebenfalls mit seinem
festen Ende auf einem Auflageelement einer Gleitführung gelagert sein
kann, kann aus einem einfachen Hebel oder auch aus mehreren Hebeln,
die untereinander über Gelenke
verbunden sind, bestehen.
-
Besonders
vorteilhaft ist eine Lagerung des Endstückes des Hebelarms in einer
spezielle Ausführungsform
einer Gleitführung,
bei der das starre Ende des Hebelgetriebes mit einer Lagerkugel
verbunden ist, die in einer sphärischen
Ausnehmung eines Schwenklagers gelagert ist. Hier kann zwischen
der sphärischen
Ausnehmung und der Lagerkugel eine magnetische Anziehungskraft wirken,
die ein ungewolltes Lösen
der Lagerkugel von der sphärischen Ausnehmung
zu verhindern vermag und die Bewegung des Hebelarms durch die erhöhten Lagerkräfte soweit
hemmt, das eine selbsttätige,
antriebslose Bewegung bzw. Verstellung des Hebelarms weitgehend unterdrückt wird.
Auch bei dieser Ausführungsform kann
der Magnet von einem Permanentmagnet oder auch einem Elektromagneten
gebildet sein.
-
Ausführungsbeispiel
-
Weitere
Ausbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
-
In
der Zeichnung zeigt
-
1 die
untere Positioniervorrichtung eines Artikulators in einer Seitenansicht,
-
2 eine
Draufsicht auf das Auflageelement der in 1 dargestellten
Positioniervorrichtung,
-
3 eine
Seitenansicht des unteren Teils einer Positioniervorrichtung mit
einer Rotationsgleitführung
und einer Lineargleitführung
und
-
4 eine
Draufsicht auf das Auflageelement der Rotationsgleitführung der
in 3 dargestellten Positioniervorrichtung.
-
In 1 ist
ein Teil eines sogenannten Artikulators dargestellt. Auf einem derartigen
Artikulator werden die Gebißabdrücke eines
Patienten befestigt und dann oberer und unterer Teil des Gebisses
so zueinander positioniert, wie die natürlichen Zähne des Patienten zueinander
angeordnet sind. Dann können die
zahntechnischen Implantate bearbeitet werden und so geformt werden,
daß sie
mit größtmöglicher Paßgenauigkeit
implantiert werden können.
-
Die
Bearbeitung kann sowohl auf dem Artikulator als auch außerhalb
des Artikulators auf einer speziellen Bearbeitungsmaschine erfolgen.
Im letzten Fall werden die Implantate von der Positioniervorrichtung
abgenommen und nach der Bearbeitung zur Kontrolle der Form des jeweiligen
Gebißteiles
wieder aufgesetzt. Hierzu ist neben einer genauen Positionierung
der Aufnahme für
den Gebißabdruck
eine möglichst
reproduzierbare Lage vor und nach der Bearbeitung notwendig. Die
Genauigkeit der Positionierung darf wegen der erforderlichen Fertigungsgüte keine
Maßabweichungen
von mehr als 10 μm
zulassen.
-
Die
Positioniervorrichtung umfaßt
eine erste untere Gleitführung
A und eine zweite, auf der unteren angeordnete obere Gleitführung B,
wobei die beiden Gleitführungen
jeweils eine Verschiebung des Werkstücke in zwei Raumrichtungen
ermöglichen, die
zueinander senkrecht sind. Auf das Auflageelement 3/1 der
oberen Gleitführung
B ist eine Aufnahme 13 für das Werkstück 1 aufgesetzt,
die ein Kreuzgelenk beinhaltet, durch das das Werkstück, hier
ein Gebißabdruck
um zwei ebenfalls zueinander rechtwinklige Achsen kippbar ist.
-
Jede
der Gleitführungen
A, B weist ein Tragelement 2, 2/1 und ein Aufnahmeelement 3, 3/1 auf, wobei
das Auflageelement 3 der unteren Gleitführung A gleichzeitig das Tragelement 2/1 der
oberen Gleitführung
bildet. Zwischen dem Auflageelement 3, 3/1 und
dem Tragelement 2, 2/1 kann jeweils eine Gleitpaste
oder ein Schmiermittel angeordnet sein, wodurch die Reibung reduziert
wird und eventuelle Verunreinigungen zunächst gebunden und dann aus der
Reibzone abtransportiert werden können. Auch eine Nachführung von
Schmiermittel, etwa über
einen Schmiernippel zum Reinigungen der Lagerfläche ist möglich.
-
Das
Auflageelement kann jeweils über
eine Einstellvorrichtung 6 verschoben werden, die im gezeigten
Beispiel manuell durch eine Rändelschraube betrieben
wird. Diese Rändelschraube
ist am Tragelement drehbar gelagert und in eine Spindelmutter 8 eingeschraubt,
die mit einer Mitnehmernase in eine Ausnehmung am Auflageelement 3 eingreift.
Durch Verdrehen der Rändelschraube
kann so das Auflageelement 3 in eine Richtung verschoben
werden.
-
Durch
die Anziehungskraft zweier Permanentmagneten 7 wird das
Auflageelement an das Tragelement angezogen und ohne zusätzliche
Halterungen hieran gehalten. Durch diese Art der Lagerung kann die
Positioniervorrichtung einfach hergestellt und zu Reinigungszwecken
leicht auseinander gebaut werden. Hinterschneidungen, in denen sich Abrieb
oder Späne
sammeln könnten,
werden vermieden, so daß die
Reinigungsintervalle zusätzlich länger werden
können.
-
In 2 ist
das Auflageelement der Positioniervorrichtung aus 1 dargestellt.
die Spindelmutter 8 kann innerhalb eines Langloches verschoben
werden, dessen Längsausdehnung
dem maximalen Verfahrweg der Positioniervorrichtung entspricht.
-
In 3 ist
eine weitere Ausgestaltung einer Gleitführung für eine Positioniervorrichtung
dargestellt, die als Rotationsgleitführung ausgebildet ist. Hierzu
ist das Auflageelement 3 drehbar auf dem Tragelement 2 gelagert
und weist eine Außenverzahnung 9 auf,
die mit der Verzahnung eines Antriebsritzels 10 kämmt.
-
Das
Tragelement 2 ist mittig mit einer zylindrischen Ausnehmung
versehen, in die eine Anstellfeder 12 und ein Zentrierelement 11 eingesetzt
ist. Durch die Andruckkraft der Feder 12 wird das kugelförmige Zentrierelement
in eine korrespondierende Ausnehmung im Auflageelement 3 gedrückt und
so unter Zusammenwirken mit der Anziehungskraft der Permanentmagneten 7 eine
drehbare Lagerung des Auflageelementes geschaffen. Auch diese Positioniervorrichtung
weist eine weitere, obere Gleitführung
auf, die über
die oben beschriebene Einstellvorrichtung 6 einstellbar
ist.
-
In 4 ist
das Tragelement aus 3 in einer Draufsicht gezeigt.
Obwohl das dargestellte Tragelement rund ausgeführt ist, kann selbstverständlich jede
andere Form gewählt
werden. Auch die Anordnung der Magneten und die Art der Erzeugung
der magnetischen Anziehungskraft kann je nach Einsatzzweck und dessen
spezifischen Anforderungen variieren. Ferner kann die beschriebene
Positioniervorrichtung für
verschiedenste Zwecke der Werkstückpositionierung
verwendet werden.