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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkeleinstellvorrichtung zum Ausrichten von Werkstücken in Spannvorrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ferner ein Set gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Werkstücke können in Spannvorrichtungen eingespannt werden, um anschließend mittels diverser Bearbeitungsverfahren oder Vermessungsverfahren bearbeitet bzw. vermessen werden zu können, beispielsweise mittels Fräsbearbeitung, Bohrung, Schleifbearbeitung oder anderer Verfahren. Für die Bearbeitung kann es notwendig und/oder hilfreich sein, das Werkstück in einem vorgegebenen Winkel bezogen auf eine Aufstellfläche oder ein Werkzeug in eine Spannvorrichtung einzuspannen. Beispielsweise kann konstruktiv vorgegeben sein, Bohrungen in einem bestimmten Winkel in dem Werkstück auszuführen. Bei vorgegebener Bohrachse muss folglich die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks unter dem vorgegebenen Winkel eingespannt werden und kann anschließend bearbeitet werden.
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Um Werkstücke in verschiedenen Winkeln in Spannvorrichtungen einzuspannen, gibt es im Stand der Technik Winkelendmaße und Winkelleisten-Sätze, die zu sogenannten Paketen zusammengestellt und angeordnet sind, um die jeweils gewünschten Winkel zu erzielen und das Werkstück daran auszurichten.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Winkeleinstellvorrichtung bereitzustellen. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Set mit wenigstens zwei Winkeleinstellvorrichtungen vorzuschlagen. Ferner wird ein Verfahren offenbart.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe kann durch eine Winkeleinstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst werden, ferner durch ein Set mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Erfindungsgemäß wird somit eine Winkeleinstellvorrichtung zum Ausrichten von Werkstücken in Spannvorrichtungen vorgeschlagen. Die Winkeleinstellvorrichtung weist wenigstens eine Grundleiste (oder einen Grundabschnitt), eine Schwenkleiste (oder einen Schwenkabschnitt) und eine Spindel mit einem Festlagerblock (oder auch: Festlagerbock) (oder einen Festlagerabschnitt) und einem Loslagerblock (oder auch: Loslagerbock) (oder einen: Loslagerabschnitt) auf. Der Loslagerblock ist mittels der Spindel translatorisch, also axial verschiebbar, angeordnet. Der axial verschiebbare Loslagerblock ist zum Einstellen und/oder zum Ausrichten von Winkeln, gleichbedeutend mit Winkelpositionen, der Schwenkleiste relativ zur Grundleiste ausgestaltet und angeordnet.
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Das erfindungsgemäße Set umfasst wenigstens zwei erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtungen, wobei die Winkeleinstellvorrichtungen mittels Verbindungsstiften miteinander verbunden sind.
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Das offenbarte Verfahren dient dem Ausrichten eines Werkstücks zu dessen Bearbeitung. Es umfasst das Bereitstellen wenigstens einer erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung und das Ausrichten des Werkstücks mittels der Winkeleinstellvorrichtung(en). Das Werkstück kann beispielsweise bis gegen einen oder mehrere optionalen Anschläge geschoben werden.
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Erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsformen können eines oder mehrere der im Folgenden genannten Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen, sofern eine, oder die, konkrete Kombination für den Fachmann nicht als offenkundig technisch unmöglich erkennbar ist. Auch die Gegenstände der Unteransprüche geben jeweils erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsformen an.
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Bei allen oben gemachten und unten folgenden Ausführungen ist der Gebrauch des Ausdrucks „kann sein“ bzw. „kann haben“ usw. synonym zu „ist vorzugsweise“ bzw. „hat vorzugsweise“ usw. zu verstehen und soll erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsformen erläutern.
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Wann immer hierin Alternativen mit „und/oder“ eingeführt werden, so versteht der Fachmann das darin enthaltene „oder“ vorzugsweise als „entweder oder“ und vorzugsweise nicht als „und“.
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Wann immer hierin Zahlenworte genannt werden, so versteht der Fachmann diese als Angabe einer zahlenmäßig unteren Grenze. Sofern dies zu keinem für den Fachmann erkennbaren Widerspruch führt, liest der Fachmann optional daher beispielsweise bei der Angabe „ein“ oder „einem“ stets „wenigstens ein“ oder „wenigstens einem“ mit. Dieses Verständnis ist ebenso von der vorliegenden Erfindung mit umfasst wie die Auslegung oder Offenbarung, dass ein Zahlenwort wie beispielsweise „ein“ optional oder alternativ als „genau ein“ zu verstehen sein kann, wo immer dies für den Fachmann erkennbar technisch möglich ist. Beides ist von der vorliegenden Erfindung wahlweise umfasst und gilt für alle hierin verwendeten Zahlenworte.
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Hierin genannte Ausführungsformen sind als erfindungsgemäße, rein exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, die nicht als beschränkend zu verstehen sind.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen können die Werkstücke rein exemplarisch Bauteile, Bauteilgruppen, Rohteile, Gehäuse oder ähnliches sein, die zum Bearbeiten und/oder Vermessen mittels der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung ausgerichtet werden.
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Ein Bearbeiten kann jegliche Bearbeitungsverfahren und Methoden umfassen, beispielsweise ein materialabtragendes Verfahren, ein materialauftragendes Verfahren, ein Umformverfahren, ein Beschichtungsverfahren oder ein anderes Verfahren.
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Ein Vermessen kann ein mechanisches Messverfahren, ein optisches Messverfahren, ein allgemein berührungsloses Messverfahren oder ein anderes Messverfahren sein.
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Ein Ausrichten von Werkstücken kann ein Einrichten, Justieren, Anordnen, Gruppieren oder ähnliches beinhalten und umfassen.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist die Spannvorrichtung ein Schraubstock, eine Einspannvorrichtung in oder für eine Drehbank, eine Bohrmaschine, eine Fräsmaschine, ein NC- oder CNC-Bearbeitungszentrum, eine Laserbearbeitungsmaschine, eine Lasermessstation oder eine andere Einrichtung.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist die Winkeleinstellvorrichtung zum Ausrichten von Hilfsmitteln, die zum Ausrichten, Einrichten oder Einstellen von Winkelpositionen eines zu bearbeitenden oder zu vermessenden Werkstücks oder Bauteils verwendet werden, ausgestaltet. Hilfsmittel können beispielsweise Einstellmittel, Einstellhilfen, Abstützteile, Normteile mit vorgegebenen Abmessungen oder sonstige Bauteile oder Einzelteile sein, die zum Ausrichten eines Werkstücks geeignet sind.
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Eine Grundleiste kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen als Sockel, Basis, Referenzfläche, Bezugsfläche oder ähnliches bezeichnet werden. Die Grundleiste kann eine Skala oder Markierungsfläche aufweisen, die ein Bestimmen oder Ablesen eines eingestellten Winkels, um welchen die Schwenkleiste oder deren Werkstückanlagefläche aufgeklappt werden soll oder aufgeklappt ist, ermöglicht.
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Die Skala kann beispielsweise lineare oder nicht-lineare Unterteilungen, Strichmarkierungen oder ähnliches umfassen.
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Die Skala kann beispielsweise 1 Grad Abstände, 5 Grad Abstände und/oder 10 Grad Abstände als Unterteilungen aufweisen.
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Die Skala oder Markierungsfläche kann direkt in das Material der Grundleiste eingeprägt sein.
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Die Einprägung kann beispielsweise mittels einer Laserbeschriftung erfolgt sein.
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Die Skala oder Markierungsfläche kann mittels Klebefolie oder ähnlichem mit der Grundleiste verbunden sein.
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Die Grundleiste kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen anstatt oder ergänzend zu einer optionalen Skala eine andere Anzeige, etwa eine mechanische Anzeige, eine elektromechanische Anzeige, eine elektrische Anzeige oder eine elektronische Anzeige, aufweisen.
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Eine elektrische oder elektronische Anzeige kann eine analoge Anzeige oder eine Digitalanzeige sein.
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Die elektrische oder elektronische Anzeige kann beispielsweise ein Sensorsignal eines elektromagnetischen Messumformers (z. B. von einem Koordinatenwandler, engl.: „Resolver“) oder eines anderen Winkelmesssensors oder Wegsensors anzeigen.
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Ein Wegsensor kann auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien basieren, beispielsweise auf einer Widerstandsänderung, einer variablen Induktivität, einer variablen Kapazität, einem variablen Lichtstrom, einer Impulszählmessung, einer Laufzeitmessung, auf einem anderen Verfahren, oder auf beliebigen Kombination der vorstehend genannten Funktionsprinzipien.
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Eine Schwenkleiste kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen eine Anlagefläche, Anlegefläche, Auflage, Auflagefläche, Schenkelleiste, ein Winkel oder ähnliches sein oder aufweisen oder als solches bezeichnet werden.
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Die Schwenkleiste kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen zum direkten oder indirekten Anlegen eines Werkstücks hieran vorgesehen und/oder ausgestaltet sein.
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Zum direkten Anlegen kann die Schwenkleiste eine Anlagefläche, eine Linienauflage (z. B. in Form einer Walze oder eines Stifts) oder eine Punktauflage (z. B. eine Dreipunktauflage in Form von drei Kugel oder Kugelsegmenten oder anderen Bauteilen; mehr als drei Kugeln oder andere Bauteile sind ebenfalls möglich) aufweisen.
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Die vorstehend genannten Auflagen (wie Linienauflage, Punktauflage) können auf einer Anlagefläche der Schwenkleiste vorgesehen sein. Sie können alternativ auf mehrere Anlageflächen von mehreren Schwenkleisten von benachbart zueinander aufgestellten Winkeleinstellvorrichtungen verteilt sein. So können beispielsweise zwei oder mehr Kugeln, Kugelsegmente oder anderen Bauteile auf einer ersten Anlagefläche einer ersten Winkeleinstellvorrichtung und eine oder mehr Kugeln, Kugelsegmente oder anderen Bauteile auf einer zweiten Anlagefläche einer zweiten Winkeleinstellvorrichtung vorgesehen sein. Ein auf sowohl der ersten als auch der zweiten Anlagefläche ausgerichtetes Werkstück kann somit auf beiden Anlageflächen gemeinsam auf prominenten Elementen wie den Kugeln, Kugelsegmenten oder anderen Bauteilen ruhen.
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Eine „Spindel“ steht exemplarisch für ein beliebig ausgestaltetes Maschinenelement, das eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umsetzt oder umwandelt, oder umgekehrt. Der Begriff Spindel ist somit nicht als beschränkend zu verstehen.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen wird die Umwandlung einer translatorischen Bewegung in eine rotatorische Bewegung mittels eines, insbesondere direkt manuell, verschiebbaren Loslagerblocks ausgeführt. Der Loslagerblock kann beispielsweise in Gradabständen in Rastpositionen, die an oder auf der Grundleiste angeordnet oder eingeprägt sind, einrasten und somit exakt positioniert werden.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist eine Spindel eine Gewindespindel, Bewegungsschraube, Kugelgewindespindel, Rollengewindespindel oder weist eine solche auf.
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Spindeln können eine Gewindestange, insbesondere einen zylindrischen Rundstab, umfassen, auf dem ein z. B. Trapezgewinde, ein Flachgewinde oder anderes Gewinde angeordnet sein kann.
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Ein Festlagerblock kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen eine Spindelhalterung, eine Spindellagerung, ein mit der Grundleiste verbundener Flansch, eine Halterung, ein Fixierabschnitt oder ähnliches sein. Der Begriff Festlagerblock ist somit nicht als beschränkend zu verstehen.
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Ein Loslagerblock kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen eine Spindelmutter sein oder eine solche umfassen. Der Loslagerblock kann eine Kante, eine Anzeige, eine Markierung oder ähnliches zum Ablesen eines eingestellten Winkels der Schwenkleiste umfassen. Der Loslagerblock kann mit der Spindel und der Grundleiste verbunden sein. Beispielsweise kann der Loslagerblock mittels der Spindel axial bewegt werden und gleichzeitig in einer Führungsnut der Grundleiste geführt werden. Dies kann vorteilhaft sein, da die Spindelführung aufgrund ihrer konstruktiven Ausgestaltung, beispielsweise als Normteil mit vorgegebenen Spielpassungen, keine exakte oder keine ausreichend exakte Führung zulässt. Diese ausreichend exakte Führung kann dann vorteilhaft mittels der Führungsnut in der Grundleiste erzielt werden.
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Der Loslagerblock kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen eine Feststellschraube, eine Klemmschraube, einen Klemmhebel, eine Klemmeinrichtung oder ähnliches zum Fixieren des Loslagerblocks an oder auf der Grundleiste, insbesondere in einer Führungsnut, aufweisen. Der Loslagerblock kann eine oder mehrere Gleitflächen aufweisen. Beispielsweise kann der Loslagerblock eine oder mehrere Gleitflächen zum Gleiten und axialen Verschieben an oder auf der Grundleiste aufweisen. Weiterhin kann der Loslagerblock eine oder mehrere Gleitflächen aufweisen, an welchen die Schwenkleiste entlanggleitet. Insbesondere wird während des Gleitens der Schwenkleiste entlang einer Gleitfläche des Loslagerblocks die Schwenkleiste gleichzeitig um ein Drehgelenk, welches in oder an der Grundleiste angeordnet ist, gedreht. Die Gleitflächen des Loslagerblocks einerseits zum Gleiten und axialen Verschieben an oder auf der Grundleiste und andererseits zum Gleiten der Schwenkleiste sind insbesondere unterschiedliche Flächen des Loslagerblocks.
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Der Festlagerblock oder ein anderer Abschnitt kann in manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen eine Feststellschraube, eine Klemmschraube, einen Klemmhebel, eine Klemmeinrichtung, eine Stift oder ähnliches zum Fixieren der Spindel in einer Rotationsstellung aufweisen. Diese Einrichtung kann dazu dienen, ein ungewolltes Verdrehen der Spindel nach Einstellen einer Winkelstellung der Schwenkleiste zu verhindern.
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Hierzu kann ein Stift vorgesehen sein, um durch eine Öffnung (kann z. B. eine Durchgangsöffnung sein) des Festlagerblocks hindurch und in eine Öffnung (kann z. B. eine Sacköffnung sein) des Spindelkopfes oder eines anderen Abschnitts der Spindel gesteckt zu werden. Ist die Öffnung des Spindelkopfes in radialer Richtung vorgesehen, so kann hierdurch ein weiteres Verdrehen der Spindel unterbunden sein.
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Statt einer Öffnung kann, insbesondere an der Spindel, eine Vielzahl von Öffnungen vorgesehen sein.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist die Schwenkleiste in oder an der Grundleiste drehbar gelagert. Die Lagerung kann ein Gleitlager oder ein Wälzlager umfassen. Insbesondere ist die Schwenkleiste mittels eines Bolzens gelagert, der als Stift, Drehbolzen oder ähnlichem bezeichnet werden kann. Der Bolzen kann mittels einer Presspassung mit der Schwenkleiste und mittels einer Spielpassung mit der Grundleiste verbunden sein. Ebenso ist eine umgekehrte Anordnung möglich, also eine Verbindung einerseits zwischen dem Bolzen und der Schwenkleiste mittels Spielpassung und andererseits zwischen dem Bolzen und der Grundleiste mittels einer Presspassung.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist die Spindel drehbar im oder an dem Festlagerblock gelagert. Beispielsweise kann der Spindelkopf mittels einer Spielpassung im Festlagerblock angeordnet sein. Diese Lageranordnung kann mittels einer Abdeckplatte oder ähnlichem im Festlagerblock fixiert werden. Die Abdeckplatte ist insbesondere wieder lösbar, beispielsweise mittels einer Verschraubung, mit dem Festlagerblock verbunden.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen liegen die Schwenkleiste und der Loslagerblock zumindest abschnittsweise aneinander an. Insbesondere liegen die Schwenkleiste und der Loslagerblock punktförmig oder linienförmig an zwei Gleitflächen aneinander an. Die Form der Gleitflächen kann die Kinematik der Drehbewegung der Schwenkleiste ausbilden, die durch eine axiale Verschiebung des Loslagerblocks, insbesondere mittels der Spindel, erzeugt wird.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen sind die Gleitflächen der Schwenkleiste und/oder des Loslagerblocks beschichtet, gehärtet, poliert oder in einer anderen Art und Weise bearbeitet.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist die Schwenkleiste mittels einer Gleitbewegung oder einer Verschiebebewegung des Loslagerblocks an der Schwenkleiste bewegbar angeordnet.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen sind die zum Gleiten zueinander angeordneten Oberflächen der Schwenkleiste und des Loslagerblocks konvex ausgebildet. Insbesondere weist zumindest eine der beiden Oberflächen eine konvexe Oberflächenform auf. Die Oberflächen können eine punktförmige oder eine linienförmige Berührung zueinander aufweisen. Dies kann vorteilhaft eine einfache, leichtgängige und ruckfreie Bewegung der Schwenkleiste bei einer axialen Verschiebung des Loslagerblocks ermöglichen. Eine unerwünschte Haftreibung zwischen den Oberflächen der Schwenkleiste und des Loslagerblocks kann vorteilhaft verhindert werden.
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Erfindungsgemäß bildet die Zunahme der Winkelstellung der Schwenkleiste mittels der translatorischen Verschiebung des Loslagerblocks eine nichtlineare Funktion ab. Eine nichtlineare Funktion bedeutet in diesem Zusammenhang, dass beispielsweise der Loslagerblock stetig und linear bewegt wird, die Winkelzunahme oder die Winkelabnahme der Schwenkleiste dagegen nichtlinear zunimmt oder abnimmt. Rein exemplarisch kann die Zunahme des Winkels in einem Bereich zwischen ca. 0 Grad und 33 Grad einer Linearverschiebung des Loslagerblocks um ca. 6,6 cm entsprechen, wobei die Schritte pro Grad einer in etwa konstanten Linearverschiebung des Loslagerblocks um ca. 2 mm entsprechen. In einem nachfolgenden Bereich kann die Zunahme des Winkels in einem Bereich zwischen ca. 34 Grad und 60 Grad einer Linearverschiebung des Loslagerblocks um ca. 4 cm entsprechen, wobei die Schritte pro Grad einer in etwa konstanten Linearverschiebung des Loslagerblocks um ca. 1,2 mm entsprechen. Dies bedeutet, die Auflösung oder die Möglichkeit zur Einstellung eines Winkels mit einer Genauigkeit unter einem Grad ist in dem Bereich zwischen 0 Grad und 33 Grad einfacher einzustellen und auf einer Skala auf der Grundleiste abzulesen gegenüber dem Bereich zwischen 34 Grad und 60 Grad. Diese rein exemplarische Ausführung kann in anderen Ausführungsformen andere Auflösungen aufweisen. Die genauen Zusammenhänge zwischen den Linearverschiebungen des Loslagerblocks und der Drehung der Schwenkleiste um bestimmte Winkel hängt im Wesentlichen von den Geometrieverläufen der beiden aufeinander gleitenden Flächen des Loslagerblocks einerseits und der Schwenkleiste andererseits ab.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist die Zunahme der Winkelstellung der Schwenkleiste bei einer translatorischen Verschiebung des Loslagerblocks in einem ersten Abschnitt progressiv oder linear und in einem zweiten Abschnitt degressiv. Erster und zweiter Abschnitt können durch wenigstens einen dritten Abschnitt, der z. B. linear verlaufen kann, voneinander getrennt sein.
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Der dritte Abschnitt oder ein mittlerer Abschnitt der Schwenkleiste und insbesondere ihrer Unterseite kann parallel zur Oberseite oder Werkstückanlagefläche der Schwenkleiste verlaufen.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen die Winkelstellung der Schwenkleiste mittels der translatorischen Verschiebung des Loslagerblocks zwischen null Grad und sechzig Grad einstellbar.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen beträgt die Einstellgenauigkeit der Winkelstellung der Schwenkleiste wenigstens ein Grad. Ergänzend oder alternativ ist die Skalierung einer Skala zumindest abschnittsweise auf ein Grad genau.
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Da die Winkelstellung der Schwenkleiste mit der translatorischen Verschiebung des Loslagerlagerblocks korreliert, ist in dieser Ausführungsform die Schrittweite der translatorischen Verschiebung derart gewählt, dass die Einstellgenauigkeit der translatorischen Verschiebung des Loslagerlagerblocks eine Auflösung von wenigstens einem Grad der Winkelstellung der Schwenkleiste ermöglicht. Eine Auflösung von wenigstens einem Grad kann bedeuten, dass die Einstellgenauigkeit 0,5 Grad, 40 Minuten, 20 Minuten oder einem Zwischenwert oder noch genauer betragen kann.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen beträgt die Verschiebung des Loslagerblocks pro Grad Winkelstellung der Schwenkleiste mindestens ein Millimeter.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist wenigstens eine der aufeinander gleitenden Oberflächen der Schwenkleiste und/oder des Loslagerblocks zumindest abschnittsweise poliert und/oder gehärtet. Ein Härtungsverfahren des Materials der der Schwenkleiste und/oder des Loslagerblocks kann beispielsweise eine Umwandlungshärtung, eine Ausscheidungshärtung oder eine Kaltverfestigung sein oder eine solche umfassen. Eine gehärtete Oberfläche kann beispielsweise eine Nitrierung des Materials umfassen.
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In manchen erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen ist wenigstens eine der aufeinander gleitenden Oberflächen der Schwenkleiste und/oder des Loslagerblocks zumindest abschnittsweise beschichtet.
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In einigen Ausführungsformen weist die Schwenkleiste zwei Seitenwände mit einem inneren Hohlraum auf.
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In manchen Ausführungsformen weist die Schwenkleiste einen Querschnitt in U-Form auf.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Winkeleinstellvorrichtung eine Gruppe von Merkmalen, die - zumindest ohne Einsatz von Werkzeug - unlösbar miteinander verbunden, z. B. verschraubt oder auf andere Weise verfügt sind, oder besteht hieraus. Die Vorteile einer solchen Gestaltung, bei welcher im Gebrauch der Winkeleinstellvorrichtung keine Komponenten verloren gehen können, liegen auf der Hand.
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Einige oder alle erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen können einen oder mehrere der oben oder im Folgenden genannten Vorteile aufweisen. Diese können auf die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ebenso wie auf die offenbarten Verfahren zutreffen.
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Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung ermöglicht vorteilhaft variable und stufenlose Einstellungsmöglichkeiten zum Ausrichten von Werkstücken in Spannvorrichtungen.
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Basierend auf einer möglichen kleinen und kompakten Baugröße kann die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung in Schraubstöcken oder als Einstellhilfe auf einem Maschinentisch/ auf Maschinentischen von Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden.
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Aufgrund einer langen Anlagefläche der Schwenkleiste für Werkstücke können auch größere Teile fehlerfrei aufgelegt und ausgerichtet werden.
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Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung ermöglicht es vorteilhaft mit Hilfe von Skalen, die auf der Grundleiste angeordnet sein können, beliebige Winkel in entsprechend ausreichender Genauigkeit abzulesen. Die Winkeleinstellgenauigkeit kann gegebenenfalls bis in den Bereich einer Sekundengenauigkeit verwirklicht werden.
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Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung kann auch mittels des erfindungsgemäßen Sets mit beispielsweise zwei Bohrungen und Verbindungsstiften mit einer oder mehreren weiteren Winkeleinstellvorrichtungen verbunden werden, um auch großflächige Teile vorteilhaft komfortabel und einfach auflegen zu können.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen, in welcher identische Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile bezeichnen, exemplarisch erläutert. In den zum Teil stark vereinfachten Figuren gilt:
- 1 zeigt, rein exemplarisch, eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung in einer Vorderansicht;
- 1a zeigt die erste Ausführungsform aus 1 mit einer alternativen Anordnung eines Anschlags der Winkeleinstellvorrichtung;
- 2 zeigt die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung aus 1 in einer perspektivischen Ansicht von hinten;
- 3a, b zeigen die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung aus den 1 und 2 in einem eingeklappten Transportzustand in perspektivischen Ansichten;
- 4 zeigt die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung in Explosionsdarstellung;
- 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Set mit zwei Winkeleinstellvorrichtungen, die mittels zwei Verbindungsstiften miteinander verbunden sind; und
- 6 zeigt die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung in einer Spannvorrichtung zum Ausrichten eines Werkstücks.
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1 zeigt, rein exemplarisch, eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung 100 in einer Vorderansicht. Die Ansicht wird als Vorderansicht bezeichnet, weil in dieser Ansicht die eingestellten Winkel an einer Skala ablesbar sind.
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Die Winkeleinstellvorrichtung 100 weist eine Grundleiste 1 mit einer Unterseite oder Auflage 1a, eine Schwenkleiste 3 und eine Spindel 5 mit einem Festlagerblock 7 und einem Loslagerblock 9 auf. Die Schwenkleiste 3 ist mit der Grundleiste 1 mittels eines Drehgelenks 11 verbunden.
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Dieses Drehgelenk 11 ermöglicht ein, insbesondere rastfreies Ausklappen, Aufklappen oder Aufrichten der Schwenkleiste 3 (kurz: Aufklappen), wenn der Loslagerblock 9 nach links (bezogen auf 1) verschoben wird. Das Drehgelenk 11 kann ein Gleitlager sein. Das translatorische Verschieben des Loslagerblocks 9 um eine bestimmte Distanz korreliert mit bestimmten Winkeln 15 bzw. Winkelpositionen der Schwenkleiste 3, bezogen auf die Unterseite 1a, die mittels einer Skala 13 abgelesen werden können. In der in 1 gezeigten Position ist der Loslagerblock 9 bei ca. 43,5 Grad positioniert. Das heißt, der Verschiebeweg des Loslagerblocks 9 zwischen den Skalenpositionen 0 Grad (0°) und 43,5 Grad (43,5°) entspricht einem Aufklappen der Schwenkleiste 3 um 43,5 Grad. Der Winkel 15 zum Messen oder Ausrichten eines auf oder an der Schwenkleiste anliegenden Werkstücks (in 1 nicht dargestellt) entspricht somit ca. 43,5°.
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Winkelangaben sind hierin im Zweifel immer bezogen auf die Oberseite oder die Unterseite 1a der Grundleiste 1.
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Die Korrelation zwischen dem Verschiebeweg des Loslagerblocks 9 und dem Aufklappen der Schwenkleiste 3, also die jeweiligen Winkel 15 oder Winkelpositionen der Schwenkleiste 3, hängt von den beiden Kurvenverläufen einerseits an der Unterseite 17 der Schwenkleiste 3 und andererseits der Geometrie 19 des Loslagerblocks 9 und vor allem seiner Oberseite ab. Die in 1 gezeigten Kurvenverläufe resultieren in einem nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem translatorischen Verschiebeweg des Loslagerblocks 9 und dem Winkelanstieg der Schwenkleiste 3. Im Bereich zwischen 0 Grad und 20 Grad beträgt der Verschiebeweg des Loslagerblocks 9 in diesem Ausführungsbeispiel pro Grad zwischen ca. 2 mm und 2,2 mm. Im Bereich zwischen 20 Grad und 30 Grad variiert der Verschiebeweg und liegt insgesamt pro Grad zwischen ca. 2 mm und 3 mm. Ab 30 Grad verringert sich der Verschiebeweg pro Grad kontinuierlich bis ca. 1,1 mm Skalenabstand zwischen zwei Markierungsstrichen. Je größer der Verschiebeweg pro Grad ist, desto genauer und feiner kann der Winkel bzw. die Winkelposition der Schwenkleiste 3 eingestellt werden. Folglich kann im vorliegenden Beispiel der 1 die Schwenkleiste 3 zwischen ca. 20 Grad und 30 Grad am genauesten eingestellt werden. Je nach gewünschter Anwendung der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung 100 kann in anderen Ausführungsbeispielen dieser Bereich anders gewählt und die Kurvenverläufe der Unterseite 17 der Schwenkleiste 3 und der Geometrie 19 des Loslagerblocks 9 entsprechend angepasst werden.
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In der rein exemplarischen Ausführungsform der 1 beträgt die Gesamtlänge der Grundleiste 1 einschließlich der Breite des Festlagerblocks 7 ca. 150 mm. Der Radius der Unterseite 17 der Schwenkleiste 3 beträgt in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel im oberen Bereich (bezogen auf 1), der sich auf den Winkelbereich zwischen ca. 0 Grad und 20 Grad bezieht, ca. 80 mm (siehe rechts in 1, entspricht hier exemplarisch dem ersten Abschnitt). Zwischen ca. 20 Grad und 40 Grad ist der Verlauf der Unterseite 17 gerade (mittig in 1, entspricht hier exemplarisch dem dritten Abschnitt). Zwischen ca. 40 Grad und 60 Grad beträgt der Radius der Unterseite 17 ca. 33 mm (links in 1, entspricht hier exemplarisch dem zweiten Abschnitt).
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Es kann mehrere Radien geben.
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Der Radius jenes Bereichs, welcher dem freien Ende der Schwenkleiste 3 näher ist, hier der erste Abschnitt, kann unabhängig von Werteangaben (also allgemein gesprochen) größer sein als jener jenes Endes, welches der gelenkigen Verbindung oder dem Drehgelenk 11 zugeordnet ist. Ein optionaler Bereich, welcher zwischen diesen beiden Bereichen angeordnet ist, hier der dritte Abschnitt, kann einen Radius haben, welcher kleiner als jene Radien des ersten und des zweiten Bereichs ist.
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Der Loslagerblock 9 wird bei einem translatorischen Verschieben mittels einer Gleitbewegung entlang der Unterseite 17 der Schwenkleiste 3 bewegt bzw. geführt. Aufgrund dieser Gleitbewegung richtet sich die Schwenkleiste 3 stufenlos auf.
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Der Loslagerblock 9 wird mittels der Spindel 5 translatorisch bewegt und verschoben. Die Spindel 5 ist in dem Festlagerblock 7 mittels einer Gleitlagerung gelagert. Die Spindel 5 wird insbesondere manuell, beispielsweise mittels eines Innensechskantschlüssels gedreht. Der Spindelkopf mit dem Innensechskantprofil ist exemplarisch ebenfalls als funktionelle Einheit in dem Festlagerblock 7 angeordnet. Diese Anordnung ist in 3b sichtbar.
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Die Grundleiste 1 weist auf einer Seite, die in 1 sichtbar ist, die Skala mit den Gradzahlen, in dieser beispielhaften Ausführungsform von 0 Grad bis 60 Grad, auf. Auf der Rückseite, die in 2 sichtbar ist, ist eine Führungsnut 21 gezeigt, in der der Loslagerblock 9 geführt wird. Sowohl die Gleitlagerung des Spindelkopfs im Festlagerblock 7 als auch die Führung des Loslagerblocks 9 in der Führungsnut 21 werden optional mit den entsprechenden Passungen gefertigt, so dass vorzugsweise eine genaue und spielfreie Funktionsweise gewährleistet ist. Sowohl die Gleitlagerung des Spindelkopfs im Festlagerblock 7 als auch die Führung des Loslagerblock 9 in der Führungsnut 21 können mit geeignetem Schmiermittel versehen werden, beispielsweise mit einem Lageröl, einem Lagerfett oder einem anderen Schmierstoff.
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Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 100 kann aus einem Material oder aus mehreren, verschiedenen Materialien hergestellt werden. Insbesondere sind die Grundleiste 1, die Schwenkleiste 3 und der Festlagerblock 7 aus einem metallischen Material, beispielsweise einem nichtrostenden Stahl, gefertigt. Rein exemplarisch kann der nichtrostende Stahl eine Chrom-Nickel-MolybdänLegierung sein, wie beispielsweise der Werkstoff mit der Werkstoffnummer 1.2311 und dem Kurznamen 40CrMnNiMo8-6-4.
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Die Schwenkleiste 3 weist weiterhin wenigstens einen optionalen Anschlag 2 auf, um beispielsweise auszurichtende Werkstücke 35 (siehe 6) auf der Werkstückanlagefläche 3a gegen ein Abrutschen zu fixieren oder an einem Wegrutschen zu hindern.
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Der Anschlag 2 kann beispielsweise als Metallstift ausgeführt sein.
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Der Anschlag 2 kann optional mittels einer Presspassung in einer Bohrung in der Schwenkleiste 3 fixiert bzw. verankert sein.
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1a zeigt an sich die erste Ausführungsform aus 1, jedoch mit einer alternativen Anordnung eines Anschlags 2a. Der Anschlag 2a ist in dieser Ausführungsform - anders als im Beispiel der 1 - nicht auf der Schwenkleiste 3 oder deren Werkstückanlagefläche 3a, sondern auf dem Festlagerblock 7 oder an anderer Stelle positioniert bzw. fixiert. Die Ausführung und Fixierung des Anschlags 2a kann optional analog zum Anschlag 2 der 1 erfolgen.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 100 aus 1 in einer perspektivischen Ansicht von hinten. Diese Ansicht kann als rückseitige Ansicht bezeichnet werden.
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Die bereits zur 1 beschriebene Führungsnut 21 für den Loslagerblock 9 ist hier deutlich erkennbar. Der Loslagerblock 9 ist in dieser Führungsnut 21 mittels einer Gleitbewegung verschiebbar. Der Loslagerblock 9 kann mittels zwei Schrauben 23 an einer Position bzw. an einem eingestellten Winkel der Schwenkleiste 3 fixiert werden. Dazu werden die Schrauben 23, oder zumindest eine der beiden Schrauben 23, festgezogen, so dass sich die Schraubenspitze in der Führungsnut 21 festklemmt. Diese Fixierung kann vorteilhaft dazu genutzt werden, einen bestimmten eingestellten Winkel zum Ausrichten eines Werkstücks in einer Spannvorrichtung, insbesondere für die Dauer des Einstellens und Fixierens des Werkstücks in der Spannvorrichtung, unveränderlich festzustellen.
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Ein in dem Loslagerblock 9 fixierter, optionaler Führungsstift 25 kann eine exakte Führung des Loslagerblocks 9 in der Führungsnut 21 gewährleisten. Der Führungsstift 25 kann beispielsweise mittels einer Presspassung in dem Loslagerblock 9 befestigt sein.
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Die Schwenkleiste 3 weist optional zwei Seitenwände mit einem optionalen inneren Hohlraum auf, der wie hier gezeigt nach unten offen sein kann. Ergänzend oder alternativ könnte er nach oben offen sein.
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Bei einem Einklappen der Schwenkleiste 3 zum Zusammenklappen der Winkeleinstellvorrichtung 100 (siehe 3a und 3b) werden die Spindel 5 und die Grundleiste 1 in einzelnen Bereichen in diesen Hohlraum eingeführt bzw. darin versenkt. Dadurch entsteht eine kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Winkeleinstellung 100 für deren Transport und Aufbewahrung bzw. Lagerung.
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3a zeigt die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 100 in leichtperspektivischer Ansicht von vorne und unten. Die Winkeleinstellvorrichtung 100 ist vollständig zusammengeklappt und kann in diesem Zustand einfach transportiert und gelagert werden. Die Skala mit der Gradunterteilung (siehe 1) ist in diesem zusammengeklappten Zustand optional nicht sichtbar.
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3b zeigt die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 100 in einer Rückansicht oder Ansicht von hinten, wiederum leicht perspektivisch, allerdings von unten. Zum manuellen Bedienen und Drehen der Spindel 5 ist der Spindelkopf hier optional zum Einführen eines Sechskantschlüssels ausgebildet.
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Rein exemplarisch kann eine erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsform der Winkeleinstellvorrichtung, insbesondere in der in 3a und 3b gezeigten Ausführungsform, eine Länge L zwischen 100 mm und 200 mm, insbesondere zwischen 125 mm und 175 mm, ganz besonders von ca. 150 mm, eine Breite B zwischen 10 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 15 mm, ganz besonders von ca. 12 mm, und eine Höhe H zwischen 20 mm und 40 mm, insbesondere von ca. 30 mm, aufweisen.
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Weiterhin ist in dieser Ausführungsform eine optionale Bohrung 26 für den Anschlag 2 (siehe 1) dargestellt. Diese Bohrung 26 kann alternativ im Festlagerblock 7 für den Anschlag 2a (siehe 1a) angeordnet sein.
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4 zeigt die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 100 in einer Explosionsdarstellung. Neben den bereits zu den 1 bis 3 erläuterten Bauteilen ist weiterhin ein optionales Abdeckblech 27 zum Fixieren bzw. zum Schutz vor einem Herausfallen der Spindel 5 aus dem Festlagerblock 7, wenn im montierten Zustand, dargestellt. Weiterhin wird ein optional vorgesehener Lagerbolzen 29 dargestellt, um den die Schwenkleiste 3 im montierten Zustand sich dreht oder schwenkt.
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5 zeigt ein erfindungsgemäßes Set 200 mit zwei Winkeleinstellvorrichtungen 100, die mittels zwei Verbindungsstiften 31 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstifte 31 sind beispielsweise mittels Presspassungen in der Grundleiste 1 und im Festlagerblock 7 fixiert.
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Das erfindungsgemäße Set 200 ist beispielsweise für große Werkstücke vorteilhaft einsetzbar, um große Flächen des Werkstücks an die Schwenkleisten 3 anlegen zu können und das Werkstück somit kippsicher auf bestimmte, einstellbare Winkel auszurichten. In der Ausführungsform der 5 sind die Einstellungen der Spindeln 5 nicht miteinander gekoppelt, so dass beide Winkeleinstellvorrichtungen 100 separat auf den oder die jeweils gewünschten Winkelwerte eingestellt werden müssen. Ebenso müssen in dieser Ausführungsform die Festlagerböcke 7 separat fixiert werden, um einen einmal eingestellten Winkel zu fixieren.
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In anderen Ausführungsformen ist dies anders; dort sind Zwangskopplungen und/oder -führungen vorgesehen, die eine Winkeleinstellung, die an einer der beiden Winkeleinstellvorrichtungen 100 erfolgt, ohne Zutun des Nutzers auf die andere der beiden Winkeleinstellvorrichtungen 100 übertragen.
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Je nach Fixierung der Verbindungsstifte 31 in den Grundleisten 1 und in den Festlagerböcken 7 können die beiden Winkeleinstellvorrichtungen 100 wieder voneinander getrennt, einzeln verwendet und getrennt transportiert und gelagert werden.
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6 zeigt schematisch vereinfacht die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 100 der vorangegangenen Figuren in einer Spannvorrichtung 33 zum Ausrichten eines Werkstücks 35. Die Spannvorrichtung 33 ist stark vereinfacht und ähnlich einem Schraubstock dargestellt.
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Das Werkstück 35 wird zwischen die beiden Spannbacken 37 der Spannvorrichtung 33 eingespannt und zuvor mittels der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung 100 in einem vorgegebenen Winkel gegen die Standfläche oder Aufstellfläche der Winkeleinstellvorrichtung 100 ausgerichtet. Die Ausrichtung wird durch die beiden Pfeile am Werkstück 35 angedeutet, das heißt, das Werkstück 35 kann gedreht und in die Spannvorrichtung 33 eingelegt werden, so dass beispielsweise die Unterseite des Werkstücks 35 an der geraden Oberkante der Werkstückanlagefläche 3a oder dem Werkstückanlageabschnitt 3a der Winkeleinstellvorrichtung 100 aufliegt.
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Nach dieser Ausrichtung wird die vordere Spannbacke 37, bezogen auf die Ansicht in 6, längs des Doppelpfeils verschoben und das Werkstück 35 fixiert. Anschließend kann die Winkeleinstellvorrichtung 100 von der Spannvorrichtung 33 entfernt bzw. abgenommen werden und das Werkstück 35 mittels einer Bearbeitungsmaschine, die in 6 aus Vereinfachungsgründen und zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, bearbeitet werden. Die Bearbeitung kann beispielsweise eine Fräsbearbeitung sein. Die gesamte Spannvorrichtung 33 kann in einem Bearbeitungszentrum, z. B. in einer CNC-Werkzeugmaschine, angeordnet sein. Ebenso ist eine manuelle Bearbeitung des eingespannten Werkstücks 35 möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Winkeleinstellvorrichtung
- 200
- Set
- 1
- Grundleiste
- 1a
- Unterseite, Auflage
- 2, 2a
- Anschlag
- 3
- Schwenkleiste
- 3a
- Werkstückanlagefläche oder Werkstückanlageabschnitt
- 5
- Spindel
- 7
- Festlagerblock
- 9
- Loslagerblock
- 11
- Drehgelenk
- 13
- Skala
- 15
- Winkel
- 17
- Unterseite der Schwenkleiste
- 19
- Geometrie des Loslagerblocks
- 21
- Führungsnut
- 23
- Schraube
- 25
- Führungsstift
- 26
- Bohrung für Anschlag
- 27
- Abdeckblech
- 29
- Lagerbolzen
- 31
- Verbindungsstift
- 33
- Spannvorrichtung
- 35
- Werkstück
- 37
- Spannbacke
- L
- Länge
- B
- Breite
- H
- Höhe
