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Die Erfindung betrifft eine Werkstückhalter, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein derartiger Werkstückhalter dient dazu, in einer spanabhebenden Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Fräsmaschine, das Werkstück sicher zu fixieren, wobei dennoch ein leichter Werkstückwechsel möglich sein soll. Fräsmaschinen sollen gemäß Kundenwunsch Toleranzen von weniger als 50 μm, bevorzugt 20 μm aufweisen, und eine entsprechende Genauigkeit bei der Herstellung eines Werkstücks ist lediglich dann möglich, wenn auch die Werkstückaufnahme eine entsprechend präzise Fixierung des Rohlings erlaubt.
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Eine entsprechende Präzision der Führung ist insbesondere bei scheibenförmigen Rohlingen kritisch, denn diese haben typischwerweise einen im Verhältnis zur Gesamtgröße großen Durchmesser, so dass beispielsweise bei einer Fräsbearbeitung in der Mitte der Scheibe der Werkstückhalter deutlich beabstandet von dem Bearbeitungspunkt an dem Rohling ist. Gerade bei Rohlingen aus einem Kunststoffmaterial wie PMMA führt dies zu einer Toleranzerhöhung, und zwar aufgrund der Nachgiebigkeit des Rohlings.
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Um die Präzision der Führung und Lagerung zu verbessern, ist es auch vorgeschlagen worden, scheibenförmige Rohlinge zusätzlich mittig zu lagern. Dies bedingt jedoch besondere Maßnahmen am Rohling selbst und steht auch der freien Bearbeitbarkeit entgegen, die häufig gewünscht ist, gerade auch, wenn bei 5-Achs- oder bei 6-Achs-Fräsmaschinen eine beidseitige Bearbeitung des scheibenförmigen Rohlings erwünscht ist.
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Für die Lagerung scheibenförmiger Rohlinge in Fräsmaschinen ist auch bereits eine elastische Lagerung vorgeschlagen worden, in der Vorstellung, dass hierdurch die Unterschiede der Nachgiebigkeit zwischen einerseits keramischen scheibenförmigen Rohlingen und andererseits aus Komposit oder Kunststoff bestehenden Rohlingen ausgeglichen werden können. Eine derartige Lagerung hat jedoch gerade bei PMMA-Rohlingen, wie sie in der Dentaltechnik eingesetzt werden, zu Toleranzerhöhungen geführt.
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Als vergleichsweise günstig für die Präzision der Lagerung haben sich scheibenförmige Rohlinge mit einem vorspringenden Umfangsrand gemäß der
WO 2004/86999 A1 erwiesen, die es ermöglichen, den vorspringenden Rand umfangsseitig fest einzuspannen.
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Die Montage einer derartigen Werkstückscheibe in der Werkstückaufnahme der Fräsmaschine kann beispielsweise über einen aufgelegten Ring mit gleichmäßig um den Umfang verteilten Schraubbolzen erfolgen, die dann für den Werkstückwechsel je gelöst und bei dem neuen Werkstück erneut festgezogen werden müssen.
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Nachteilig hierbei ist die Vielzahl der Schraubbolzen, die gelöst werden müssen, und die dann nach Positionieren des neuen Werkstücks erneut gleichmäßig – also bevorzugt kreuzweise – erneut festgezogen werden müssen, bevorzugt mit einem vorgegebenen und definierten Drehmoment.
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Daher ist es bereits vorgeschlagen worden, den Befestigungsring einer derartigen Werkstückaufnahme durch Spannglieder zu ersetzten, die sich einander gegenüberliegend erstrecken, und die je knapp viertelkreisförmig verteilt das Werkstück sicher lagern sollen.
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Auch diese Art der Befestigung ist jedoch unbefriedigend in Hinblick auf den Aufwand für den Werkstückwechsel.
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Darüber hinaus besteht bei der Bearbeitung, insbesondere bei der Fräsbearbeitung, die Gefahr, dass sich das Werkstück im Werkstückhalter relativ zum Werkstückhalter drehend bewegt, wenn sich der Fräser im Werkstück mit hoher Rotationsgeschwindigkeit dreht. Das führt dann gegenüber der vorgegebenen Bearbeitungsplanung zu einer unzuverlässigen Bearbeitung.
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Es könnte ferner bei der (Fräs-)Bearbeitung des Werkstücks noch ein Problem entstehen, das von der Bedienung der Bearbeitungsmaschine abhängig ist. Der Bediener unterbricht in einigen Fällen den Bearbeitungsprozess und nimmt das Werkstück heraus, um beispielsweise den Status des Werkstücks zu überprüfen, z. B. ein passendes Foto des Werkstücks zum Protokoll zu machen, oder z. B. das Werkstück mit Dentalrestaurationen zu bestücken. Wenn er nach dieser Zwischenbearbeitung das Werkstück wieder in den Werkstückhalter bzw. in die Bearbeitungsmaschine einsetzen möchte, ist es sehr schwierig, zu bestimmen, wo die genaue Postion des Werkstücks vor der Unterbrechung des Prozesses im Werkstückhalters ist. Es könnte in diesem Fall auch passieren, dass der Bediener die Obenseite mit der Unterseite des Werkstücks verwechselt.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Werkstückhalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, der eine verbesserte und bei der Bearbeitung gegenüber der ungewünschten Drehbewegung sichere Lagerung gerade auch bei unterschiedlichen Werkstückmaterialien, mit einer verbesserten Werkstückwechselbarkeit kombinieren und ebenfalls die Positionierung des Werkstücks bei der Wieder-Einspannung im Werkstückhalter für die zweiten Bearbeitung verbessern soll
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Überraschend ist das erfindungsgemäße Verdrehsicherungsglied bei der praktischen Handhabung einer Fräsmaschine besonders vorteilhaft:
Es ist im zahntechnischen Labor üblich, dass vollkeramische Restaurationen in unterschiedlichen Arten, wie z. B. Silikatglaskeramik, Aluminiumoxidkeramik und Zirkonoxidkeramik, nacheinander in einer Fräsmaschine bearbeitet werden. Für jede Art von Keramiken muss eine passende Einstellung der Fräsmaschine, wie z. B. die Parameter bezüglich der Vortriebsgeschwindigkeit des Fräsers, vor dem jeweiligen Fräsvorgang vorgenommen werden, um das Bestmöglichste Bearbeitungsergebnis zu erzielen.
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Falls beispielsweise der Bediener nach einem Bearbeitungsprozess das Werkstück aus Zirkonoxidkeramik zum Werkstück aus Aluminiumoxidkeramik wechselt hat, aber ohne Wieder-Einstellung der Maschine den Fräsprozess erneut startet, ist nunmehr die Vortriebsgeschwindigkeit des Fräsers größer als den Sollwert für das Werkstück aus Aluminiumoxidkeramik.
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Wenn sich der Fräser insbesondere auf dem seitlichen Bereich des kreisförmigen Werkstücks quasi senkrecht zum Radius oder entlang dem Kreis vorschiebt, werden in diesem Fall größere Kräfte vom Fräser in das Werkstück eingeleitet, was die sichere Klemm-Einspannung des Werkstücks am Werkstückhalter beeinträchtigen könnte.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verdrehsicherungsglied wird diese Gefahr überraschend vermieden. Wenn sich das Werkstück aufgrund der erhöhten Kräfte in der Ebene parallel zu der Scheibe relativ zum Werkstückhalter bewegen will, wird das bereits durch die Anlage der Nut des Werkstücks an der Feder des Verdrehsicherungsglieds verhindert. Damit ist eine sichere Lagerung bzw. Einspannung des Werkstücks gegenüber der versehentlich falschen Handhabung einer Fräsmaschine gewährleistet.
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Bei einem erfindungemäßen Werkstückhalter werden gezielt über Spannglieder, die einander gegenüber liegen und sich ebenfalls je knapp über einen Viertelkreis erstrecken, durch Hilfsspannelemente Spannungen in vertikaler Richtung, also in Richtung der Achse der Werkstück-Aufnahmeausnehmung und damit der Achse des scheibenförmigen Werkstücks, eingeleitet, um eine rasche Montage über die Klemmwirkung zu ermöglichen.
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Diese Zusatzspannungen führen erfindungsgemäß zu einer Aussteifung des Werkstücks mindestens im Bereich der äußeren Hälfte des Radiusses des Werkstücks, was der Präzision der Bearbeitung gerade auch bei PMMA-Werkstücken und Komposit-Werkstücken ganz erheblich zugute kommt.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, dass durch die Schwenkbeweglichkeit des Spannglieds dieses mindestens an seiner Schwenkseite radial – bezogen auf die Achse der Werkstück-Aufnahmeausnehmung – beweglich ist. Fertigungstoleranzen des Werkstücks lassen sich so in einfacher Weise und besonders günstig auffangen, indem beispielsweise bei einem um 0,5 mm gegenüber dem Nennmaß kleineren Werkstück die Spannglieder weiter zum Werkstück herangeschwenkt werden. Der für die Fixierung des Werkstücks am Spannglied bevorzugt vorgesehene Absatz lässt sich so – mindestens an der Schwenkseite des Spannglieds – weiter zum Werkstück heranschwenken. Damit ist die ausreichende Überlappung zwischen dem Absatz und dem Werkstück gewährleistet, im Gegensatz zu der bislang üblichen Realisierung des Werkstückhalters mit fest vorgegebenen Positionen des Spannglieds.
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Wenn als Hilfsspannelement ein Schraubbolzen, eine Gewindestange oder ein Exzenterhebel mit Zugelement eingesetzt wird, lässt sich eine definierte Vorspannung dadurch einstellen, dass die Höhe des Spannglieds so bemessen ist, dass es bei der erwünschten Vorspannung auf dem Werkstückhalter aufliegt, also auch ohne beispielsweise einen Drehmomentschlüssel eine vorgegebene Vorspannung eingeleitet wird.
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Auch wenn an Stelle von Exzenterhebeln mit Zugelementen Schraubbolzen eingesetzt werden, ist es im Vergleich zu den bislang vorgeschlagenen Schraublösungen besonders vorteilhalt, dass sämtliche Schraubbolzen nicht vollständig gelöst werden müssen, sondern das erfindungsgemäß ein Lösen beispielsweise um eine Schraubumdrehung ausreicht, und dass dann nach Abschwenken der Spannglieder das Werkstück frei entnehmbar und wechselbar ist.
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Überprüfungen haben ergeben, dass sich die Werkstückwechselzeit im Vergleich mit reinen Schraublösungen mit dem erfindungsgemäßen Werkstückhalter auf ein Drittel senken lässt, was eine signifikante und überraschende Verbesserung darstellt.
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In erfindungsgemäß besonders günstiger Weise werden durch die Hilfselemente und die Befestigungselemente an der Achsenseite Spannungen in achsparalleler Richtung in das Werkstück eingeleitet. Diese werden über das bogenförmige Spannglied vergleichmäßigt, so dass keine Spannungsspitzen vorliegen, was insbesondere bei spröden Werkstücken, also solchen aus Keramik, wichtig ist.
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Um die Spannungsvergleichmäßigung zu ermöglichen, ist bevorzugt ein Absatz, der sich über den bogenförmigen Verlauf erstreckt, und der auf den Umfangsrand des Werkstücks wirkt, dergestalt ausgeformt, dass er in der Bogenmitte etwas nach unten gewölbt ist. Damit lässt sich den Steifigkeitsunterschieden des Spannglieds über den Verlauf des Spannglieds auch bei endseitiger Lagerung des Spannglieds entgegenwirken.
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Die erfindungsgemäße Lagerung mit den einander gegenüberliegenden Spanngliedern, die je schenkbar sind, ermöglicht eine ausgesprochen präzise Führung des Werkstücks im Toleranzbereich 20 μm, aber dennoch einen raschen Werkstückwechsel.
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Besonders bevorzugt ist hierbei die Realisierung der Schwenkbarkeit ohne die Notwendigkeit, Schraubbolzen vollständig zu lösen, also zu entfernen. Hierzu sind an den Schwenkseiten der Spannglieder je U-förmige Aussparungen (54) in den Spanngliedern vorgesehen, so dass nach Lösender Schraubbolzen bzw. Hilfsspannelemente eine freie Verschwenkbarkeit der Spannglieder nach außen gegeben ist, die einen freien Werkstückwechsel erlaubt.
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Das Anschwenken der Spannglieder erfolgt bevorzugt in einer Höhe, dass der Umfangsrand des Werkstücks nicht mit dem Absatz kollidiert. Um dies zu erleichtern, kann auf der Achsenseite des Spannglieds an dem Absatz eine Führungsschräge vorgesehen sein, die sich etwa im Winkel von 45° zur Achse erstrecken kann und das Spannglied beim Anschwenken etwas anhebt.
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In weiter bevorzugter Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Schraubbolzen oder Gewindestangen für die Realisierung der Befestigung des Spannglieds auf der Achsenseite einerseits und auf der Schwenkseite andererseits so auszugestalten, dass die Oberseite des Schraubenkopfes bzw. der diesbezüglichen Mutter nicht das Werkstück überragt. Damit ist eine freie Verfahrbarkeit bei Mehrfachfräsmaschinen auch über den Werkstückhalter insgesamt hinweg möglich, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Fräswerkzeug mit dem Werkstückhalter kollidiert.
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Besonders günstig ist es, dass der Werkstückhalter mit seinen Stützbacken in der Draufsicht eine im wesentlichen U-Form hat. Mit dieser Form wird das Werkstück um etwa 270° umgriffen, während etwa ein Viertelkreis frei bleibt. Der freibleibende Viertelkreis des Werkstücks kann in beliebiger geeigneter Weise mit einem Identifizierungsmittel ausgestattet sein, beispielsweise einem Strichcode oder auch einem RFID-Chip.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zur Verbesserung der Lagerung des Werkstücks in Hinblick auf die bei der Fräsbearbeitung auftretenden Probleme, und damit zur Erhöhung der entsprechenden Bearbeitungspräzision der Werkstückhalter, insbesondere an der Hinterseite, also der Seite des Werkstückhalters, die derjenigen gegenüberliegt, an der das Spannglied gelagert ist, mindestens ein Verdrehsicherungsglied mit mindestens einer Feder vorgesehen ist, welche Feder einer Nut des Werkstücks entspricht und in die Nut passgenau eingreift.
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Wenn der Fräser bei der Fräsbearbeitung in das Werkstück eintritt und sich mit hoher Rotationsgeschwindigkeit im Werkstück dreht, entstehen hauptsächlich in der Drehachse und in der Ebene mit der Achse parallel zur Drehachse Reibungskräfte an der Kontaktfläche zwischen dem Werkstück und dem Fräser. Diese Reibungskräfte werden vor allem aufgrund der Klemmkräfte von dem erfindungsgemäßen Werkstückhalter aufgenommen.
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Jedoch übt das Fräswerkzeug im Betrieb in vielen Achsen an der Kontaktfläche am Werkstück außer den Reibungskräften auch andere erhebliche Kräfte aus, was zur Erschütterung des Werkstücks, und dann weiter zu wiederholten kurzfristigen Entspannungen der Spannkräfte der Werkstücklagerung am Werkstückhalter führen kann. Das bringt die Gefahr mit sich, dass die relative Stellung des Werkstücks zum Werkstückhalter in der Ebene parallel zu der Scheibe während dieser Entspannungen geändert wird, was weiter zu einer unzuverlässigen Fräsbearbeitung führt.
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Mit dem Eingriff der Feder des Verdrehsicherungsglieds des Werkstückhalters in die Nut des Werkstücks wird erfindungsgemäß diese etwaige Änderung der relativen Stellung des Werkstücks zum Werkstückhalter bzw. die etwaige ungewünschte Drehbewegung des Werkstücks am Werkstückhalter vermieden oder in hohem Maße beschränkt, nämlich auf das ”Spiel” zwischen Nut und Feder.
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Das Werkstück kann sich aufgrund dieses Eingriffs der Feder in die Nut bei der Fräsbearbeitung nur so weit verdrehen, dass die Änderung der relativen Stellung des Werkstücks zum Werkstückhalter die Breite des Spalts zwischen Feder und Nut nicht übersteigt. Dieser Spalt entspricht der Fertigungstoleranz der Normteile, also von Nut und Feder, plus Montagespiel. Je kleiner der Spalt nach dem Eingriff der Feder in die Nut zwischen diesen ist, desto weniger kann sich das Werkstück relativ zum Werkstückhalter drehen.
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Dadurch ist erfindungsgemäß die Präzision der Einspannung des Werkstücks gegenüber der Erschütterung des Werkstücks während der Fräsbearbeitung deutlich verbessert.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an der Seite des Werkstückhalters, an der das Verdrehsicherungsglied gelagert ist, zwei einander gegenüberliegende Verdrehsicherungsglieder je mit einer Feder angeordnet. Diese Anordnung, mit der erhöhten Anzahl der Federn, verbessert weiter die Lagerung des Werkstücks, so dass nach dem Einsetzen des Werkstücks keine relative Bewegung, insbesondere keine Verdrehung, zu dem erfindungsgemäßen Werkstückhalter auftreten kann.
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An der Seite des Werkstückhalters, an der das erfindungsgemäße Spannglied gelagert ist, befindet sich das Spannglied bzw. befinden sich die Spannglieder. Um ein etwaiges Kollidieren der Verdrehsicherungsgleider mit dem Spannglied bzw. den Spanngliedern zu vermeiden, und auch in Erwägung einer günstigen Abnehmbarkeit der beiden Arten der Glieder, sind bevorzugt diese Verdrehsicherungsglieder an der Hinterseite, also der Seite des Werkstückhalters, die derjenigen gegenüberliegt, an der das Spannglied gelagert ist, angeordnet.
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Erfindungsgemäß sind die einander gegenüberliegenden Federn der Verdrehsicherungsglieder nicht genau diametral entgegengesetzt. Also sind die Federn, über die kreisförmige oder teilkreisförmige Werkstück-Aufnahmeausnehmung betrachtet, asymmetrisch verteilt. Mit dieser Anordnung ist gewährleistet, dass bei einer erneuten Bearbeitung des Werkstücks dieses lediglich bei einer einzigen Position in alle Federn der Verdrehsicherungsglieder eingreift bzw. an den erfindungsgemäßen Werkstückhalter eingespannt wird, falls das Werkstück nach der ersten Bearbeitung aus dem Werkstückhalter herausgenommen wurde.
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In diesem Fall ist ein Mittelpunktswinkel entsprechend dem Kreisbogen vorgesehen, welcher Kreisbogen von der Feder und einem Punkt gebildet und ein Teil der kreisförmigen oder teilkreisförmigen Werkstück-Aufnahmeausnehmung ist. Dieser Punkt liegt der anderen Feder, über die kreisförmige oder teilkreisförmige Werkstück-Aufnahmeausnehmung betrachtet, diametral gegenüber. Der oben erwähnte Mittelpunktswinkel beträgt insbesondere von 2° bis 30°, bevorzugt von 5° bis 15°.
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Erfindungsgemäß ist es günstig, dass das Ende der Federn der Verdrehsicherungsglieder rund oder halbkreisförmig oder kreisbogenförmig ist und insbesondere einen vorgegebenen Radius aufweist, der dem Radius des ebenfalls runden oder halbkreisförmigen oder kreisbogenförmigen Endes der offenen Nut des Werkstücks entspricht. Eine solche runde oder halbkreisförmige oder kreisbogenförmige Feder ist im Vergleich zu den anderen Formen zur Entlastung der bei der Bearbeitung des Werkstücks entstehenden Spannungen geeigneter.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass nach der Positionierung des Rohlings in der mit der Scheibe parallelen Ebene die flache Oberfläche des Rohlings bündig minder Oberfläche des am Rohling liegenden Verdrehsicherungsglieds angeordnet ist.
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Erfindunsgemäß ist es vorgesehen, dass das Verdrehsicherungsglied mit mindestens einem Schraubbolzen und/oder einer Gewindestange an dem Werkstückhalter entfernbar befestigt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verdrehsicherungsglied am Werkstückhalter entfernt, wenn keine Nuten des Werkstücks vorgesehen sind.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich auch der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkstückhalters in einer Ausführungsform, unter zusätzlicher Darstellung des Werkstücks;
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2 ein Teil eines erfindungsgemäßen Werkstückhalters, nämlich eines Spannglieds in einer Ausführungsform;
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3 das Spannglied gemäß 2 in einer modifizierten Ausführungsform;
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4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkstückhalters in der Ausführungsform gemäß 1, In welcher Ansicht hauptsächlich die der gemäß 1 gezeigten Seite des Werkstückhalters gegenüberliegende Seite dargestellt ist, unter zusätzlicher Darstellung des Werkstücks;
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5 eine schematische Ansicht eines zerlegten erfindungsgemäßen Werkstückhalters in der Ausführungsform gemäß 1, unter zusätzlicher Darstellung des Werkstücks;
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6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkstückhalters in einer anderen Ausführungsform mit drei Verdrehsicherungsgliedern, unter zusätzlicher Darstellung des Werkstücks;
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7 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verdrehsicherungsglieds in einer modifizierten Ausgestaltung; und
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8 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkstückhalters in der Ausführungsform gemäß 1, unter zusätzlicher Darstellung des Werkstücks.
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Der in 1 dargestellte Werkstückhalter 10 weist zwei Stützbacken 12 und 14 auf, auf denen je ein erfindungsgemäßes Spannglied 16 und 18 gelagert ist. Zwischen der zugehörigen Stützbacke 12 bzw. 14 und dem Spannglied 16 bzw. 18 ist je ein Werkstück 20 eingespannt. Das Werkstück 20 weist hierzu einen vorspringenden, umlaufenden Rand 21 auf, wie in 4 und 5 ersichtlich ist. Das Werkstück ist scheibenförmig ausgebildet, so dass eine Achse 26 sich normal zu dem scheibenförmigen Werkstück erstreckt.
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Erfindungsgemäß erstrecken sich Schwenkachsen 28 und 30 parallel zur Achse 26. Um die Schwenkachse 26 schwenkbeweglich ist das Spannglied 16 gelagert und um die Schwenkachse 30 schwenkbeweglich ist das Spannglied 18 gelagert. Jedes Spannglied 16 bzw. 18 weist an seiner Oberseite einen Absatz 34 auf, der gegenüber dem Spannglied im übrigen vorspringt und zwischen dem und unten an den Stützbacken 12 und 14 angebrachten, ebenfalls vorspringenden Vorsprung, der in 1 nicht dargestellt ist, das Werkstück 20 eingespannt ist. Die Spannrichtung wirkt also parallel zur Achse 26.
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Um die Spannung aufrechtzuerhalten, weist jedes Spannglied je an einem Ende in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Schraubbolzen 36 bzw. 38 und an seinem anderen Ende ein Hilfsspannelement 40 bzw. 42 auf. Dementsprechend weist jedes Spannglied 16 bzw. 18 eine Achsenseite 46 und eine Schwenkseite 48 auf.
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Über einen Lagerzapfen 50 ist der Werkstückhalter 10 in an sich bekannter Weise an der Fräsmaschine im übrigen sicher aufnehmbar.
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Der Werkstückhalter 10 weist ferner in dieser Ausführungsform an der Hinterseite, also der Seite des Werkstückhalters 10, die derjenigen gegenüberliegt, an der das Spannglied 16 bzw. 18 gelagert ist, erfindungsgemäß zwei Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 auf, die aber nicht in 1 sondern in 4 und 5 ersichtlich sind.
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Weitere Einzelheiten eines Spannglieds 16 sind aus 2 zu entnehmen. So weist das Spannglied 16 an der Achsenseite mit der Schwenkachse 28 eine Bohrung für den Schraubbolzen 36 auf, der aus 2 nicht ersichtlich ist und Spiel von 0,5 mm bis 1 mm gegenüber dem Schraubbolzen hat. Hingegen ist recht gut der Absatz 34 ersichtlich, der gegenüber der Teilkreisfläche 52 vorspringt, die außen an dem Rand 22 des Werkstücks 20 anliegt und mit einer entsprechenden Fläche der Stützbacke 12 fluchtet. Das Spiel, das auch an der Schwenkseite in entsprechender Weise vorgesehen ist, erlaubt auch eine leichte Kippbewegung und auch eine Winkelanpassung des Spannglieds 16 um seine Längsachse.
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An der Schwenkseite 48 ist eine U-förmige Aussparung 54 vorgesehen, die für die Aufnahme des Hilfsspannelements 40 bestimmt ist. Das Hilfsspannelement 40 kann ebenfalls ein Schraubbolzen, oder aber beispielsweise eine Gewindestange oder ein kleiner Exzenterhebel mit Zugelement, seiner beispielsweise vom Prinzip her zwischen Sattelstange und Sattelrohr eines Fahrrads häufig genutzt wird.
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Durch die Einspannung an den Achsen- und Schwenkseiten 46 und 48 des Spannelements 16 wird dieses in Richtung der Schwenkachse 28 unter Spannung gesetzt, so dass der Absatz 34 auf den Rand 22 drückt und eine sichere Einspannung des Werkstücks 20 zulässt.
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Die U-förmige Aussparung 54 kann in beliebiger geeigneter Weise geformt sein. Bevorzugt ist sie in ihrem inneren Bereich ausgerundet, welcher Bereich zugleich einen Anschlag 60 für die Schwenkbewegung des Spannglieds 16 um die Schwenkachse 28 bildet. Damit ist es möglich, eine von der Genauigkeit der Herstellung des Werkstücks unabhängige präzise Radialposition des Spannglieds 16 im Einsatz zu gewährleisten, wobei die Radialposition sich hier auf die Achse 26 bezieht.
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Eine modifizierte Ausgestaltung des Spannglieds 16 ist aus 3 ersichtlich. Dort wie auch in den weiteren Figuren weisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile hin. Es ist eine Gleitschräge 62 an dem Absatz 34 der Achsenseite 46 benachbart vorgesehen, die das Spannglied 16 bei Schwenkannäherungen an das Werkstück 20 gleichsam auf den Rand 22 heraufhebelt, wenn etwa, wenn nach Lösen des Schraubbolzens 36 das Spannglied 16 so weit abgesenkt ist, dass der Absatz 34 sich auf den gleichen Höhe wie der Rand 22 befindet.
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Es versteht sich, dass das Spannglied 16 in beliebiger geeigneter Weise ausgestaltet sein kann. Bevorzugt ist der Absatz 34 im Teilkreisverlauf in der Mitte etwas ballig, so dass er dort stärker auf den Rand 22 drückt.
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Hiermit lässt sich die Materialelastizität des Spannglieds 16 ausgleichen, dessen Kraftansatzpunkte die beiden Seiten, also die Schwenkseite und die Achsseite sind, so dass es auch ohne zusätzliche Schrauben oder sonstige Unterstützung einen gleichmäßigen und konstanten Pressdruck bzw. eine entsprechende Spannung auf das Werkstück 20 einzuleiten vermag.
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Aus 4 ist die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkstückhalters gemäß 1 schematisch in der Ansicht dargestellt, dass hauptsächlich die der gemäß 1 gezeigten Seite des Werkstückhalters 10 gegenüberliegende Seite ersichtlich ist. Wie oben bereits erwähnt ist, weist der erfindungsgemäße Werkstückhalter 10 an der Hinterseite, also der Seite des Werkstückhalters 10, die derjenigen gegenüberliegt, an der das Spannglied 16 und 18 gelagert ist, zwei Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 je mit einer Feder 74 und 76 auf, welche Federn 74 und 76 je den Nuten 90 und 92 des Werkstücks entsprechen und je in die Nuten 90 und 92 in an sich bekannter Weise passgenau eingreifen.
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Die Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 sind mittels der Schraubbolzen 78 und 80 sowie der Gewindestangen 82 an dem Werkstückhalter gelagert und dort fixiert.
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Bei dem Positionierungsprozess des Werkstücks 20 wird zunächst dieses von der Seite des Werkstückhalters 10, an der das Spannglied 16 und 18 gelagert ist, in die Werkstück-Aufnahmeausnehmung eingesetzt, bis die Nuten 90 und 92 des Werkstücks 20 in die Federn 74 und 76 der erfindungsgemäßen Verdrehsicherungsglieder passgenau eingreifen. Anschließend werden die zwei Spannglieder 16 und 18 je um die entsprechenden Schwenkachsen 28 und 30 an das Werkstück 20 geschwenkt und dann mit den Hilfsspannelementen 40 und 42 dort festgespannt. Dadurch ist das Werkstück 20 erfindungsgemäß in allen Achsen an dem Werkstückhalter befestigt.
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Die zwei Federn 74 und 76 liegen nicht genau einander gegenüber. Vielmehr sind die Federn 74 und 76, über die kreisförmige oder teilkreisförmige Werkstück-Aufnahmeausnehmung betrachtet, asymmetrisch verteilt.
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Gemäß 4 ist ein Mittelpunktswinkel 75 entsprechend dem Kreisbogen vorgesehen, welcher Kreisbogen von der Feder 74 und dem Punkt P gebildet und ein Teil der kreisförmigen oder teilkreisförmigen Werkstück-Aufnahmeausnehmung ist. Der Punkt P liegt der anderen Feder 76, über die kreisförmige oder teilkreisförmige Werkstück-Aufnahmeausnehmung betrachtet, diametral gegenüber. Der Mittelpunktswinkel 75 beträgt insbesondere von 2° bis 30°, bevorzugt von 5° bis 15°.
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Mit einer solchen Ausgestaltung ist erfindungsgemäß gewährleistet, dass bei der zweiten Bearbeitung des Werkstücks 20 dieses lediglich bei einer Position in die beiden Federn 74 und 76 der Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 eingreift bzw. an den erfindungsgemäßen Werkstückhalter eingespannt wird. Ansonsten sperren die Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 das Einsetzen des Werkstücks 20 in den Werkstückhalter 10.
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Es ist ferner erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ende der Federn 74 und 76 der Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 halbkreisförmig ist und einen vorgegebenen Radius aufweist, der dem Radius des ebenfalls halbkreisförmigen Endes der offenen Nut 90 und 92 des Werkstücks 20 entspricht. Eine solche quasi kreisbogenförmige Feder 74 und 76 ist im Vergleich zu den anderen Formen zur Entlastung der bei der Bearbeitung des Werkstücks 20 entstehenden Spannungen geeigneter.
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Erfindungsgemäß ist es besonders vorgesehen, dass nach dem Einsetzen des Werkstücks 20 in der mit der Scheibe parallelen Ebene die flache Oberfläche des Werkstücks 20 bündig mit der Oberfläche der am Werkstück 20 liegenden Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 angeordnet ist.
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In 5 ist der erfindungsgemäße Werkstückhalter 10 zerlegt und schematisch dargestellt. Gemäß 5 sind die Ausgestaltungen einzelner Komponenten des erfindungsgemäßen Werkstückhalters 10, insbesondere die Ausgestaltungen der Spannglieder 16 und 18 und der Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 des Halters 10, und ihre relativen Stellungen zueinander in der horizontalen Ebene ersichtlich.
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In 6 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Gemäß 6 sind insgesamt drei erfindungsgemäße Verdrehsicherungsglieder 70, 72 und 94, über die kreisförmige bzw. teilkreisförmige Werkstück-Aufnahmeausnehmung betrachtet, verteilt. Mit dem zusätzlichen Verdrehsicherungsgelied 94 ist die Fixierung des Werkstücks 20 im Werkstückhalters 10 bei der Fräsbearbeitung weiter verbessert.
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Erfindunggemäß sind gemäß 6 die drei Federn 74, 76 und 96, über die kreisförmige bzw. teilkreisförmige Werkstück-Aufnahmeausnehmung betrachtet, asymmetrisch verteilt. Mit dieser asymmetrischen Anordnung ist, wie oben bereits erläutert, gewährleistet, dass bei der zweiten Bearbeitung des Werkstücks 20 dieses lediglich bei einer einzigen Position in alle Federn 74, 76 und 96 der Verdrehsicherungsglieder eingreift bzw. an den erfindungsgemäßen Werkstückhalter 10 eingespannt werden kann, falls das Werkstück 20 nach der ersten Bearbeitung aus dem Werkstückhalter 10 herausgenommen wurde.
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Ein erfindungsgemäßes modifiziertes Verdrehsicherungsglied 70 ist in 7 dargestellt, gemäß der die Feder 74 zusätzlich eine erfindungsgemäße Rampe 100 ausweist. Mit dieser Rampe 100 ist eine leichtere Einführung der Nut des Werkstücks 20 nach der Richtung R in die Feder 74 ermöglicht. Diese Richtung R weist, wie auch in 8 dargestellt, parallel zur Achse der Scheibe 26 von der Seite des Werkstückhalters 10, an der die Spannglieder 16 und 18 gelagert sind, in die Seite des Werkstückhalters 10, an der die Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 gelagert sind.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist bei der Nut des Werkstücks 20 ebenfalls eine Rampe zur Anpassung der Rampe 100 der Feder 74 vorgesehen, was erfindungsgemäß die obengenannte Einführung weiter verbessert.
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8 zeigt in einer anderen Ansicht die Ausführungsform der Erfindung gemäß 1. Gemäß 8 soll die Höhe des Teils 102 des Werkstücks 20, der über die Seite des Werkstückhalters 10, an der die Verdrehversicherungsglieder 70 und 72 gelagert sind, hinausragt, größer als null sein, so dass die Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 wirksam sind.
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In dem Fall, dass das Werkstück 20 keine Nut hat, werden die Verdrehsicherungsglieder 70 und 72 am Werkstückhalter entfernt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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