DE3330874C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger zur Halterung eines länglichen Werkstücks mit zwei langge­ streckten, flachen, im wesentlichen parallelen Flächen, von denen die eine mit einer Tragfläche des Werkstück­ trägers (durch Verklebung) verbindbar ist, und zum Durchbiegen oder Wölben des Werkstücks, um seiner zweiten Fläche entsprechend der Leistungs- oder Energieeingabe eine konkave Form zu verleihen. Außer­ dem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufspannen eines Werkstückes auf einem solchen Werk­ stückträger.

Bei bestimmten (maschinellen) Bearbeitungs- oder Zer­ spanungsvorgängen, bei denen die Zerspanung mit Hilfe von an einer Fläche hohen Ebenheitsgrad ange­ brachten Schleifmittelteilchen oder Zähnen erfolgt, ist es wünschenswert, das Endprofil der bearbeiteten Fläche so zu regeln, daß alle Merkmale oder Gebilde (features) einer Reihe solcher Gebilde auf einer die bearbeitete Fläche schneidenden Fläche (in einem Abstand) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zur bearbeiteten Fläche zu liegen kommen. In einem typischen Fall sind dreizehn derartige Gebilde mit Mittenabständen von 4,06 mm angeordnet, wobei die Oberfläche im Idealfall so bearbeitet werden muß, daß jedes Gebilde letztlich in einem Abstand von 0,51-2,03 µm von der bearbeiteten Fläche angeordnet ist. Es ist dabei wünschenswert, diese endgültige Konfiguration unabhängig vom Abstand zwischen diesen Gebilden und entweder der zu läppenden oder ander­ weitig zu bearbeitenden Fläche oder einer anderen Bezugslinie auszubilden.

Die erwähnte, typische Bearbeitung ergibt sich bei der chargenweisen Herstellung von Dünnschicht-Magnet­ köpfen für Plattenspeicher. Die genannten Gebilde umfassen dabei einzelne Fluß- oder Luft-Spalte (throats) der Dünn­ schicht-Magnetköpfe, die sich an der Seite des Werk­ stücks befinden und relativ zur ursprünglichen Lage der zu bearbeitenden Fläche so angeordnet sind, daß eine beträchtliche Zerspanung der genannten Fläche erforderlich ist. Nach Abschluß des Bearbeitungsvor­ gangs wird die Platte oder Stange (bar) zur Freilegung der einzelnen Wandler- bzw. Magnetköpfe in Quer­ richtung gespalten.

Als Folge von Fehlern in der die Ablagerung oder Be­ dampfung kontrollierenden Maske, Lagenfehlern der Maske und Änderungen der Plattengeometrie infolge von externen Kräften und Restspannung können diese Magnet­ köpfe nicht genau längs einer beliebigen Bezugslinie abgelagert werden. Dennoch müssen sich alle Magnet­ kopf-Spalte (throats) innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs von 0,51-2,03 µm von der Kante befinden, wenn sie brauchbar sein sollen. Offen­ sichtlich ist der Fertigungsvorgang um so wirksamer und wirtschaftlicher, je weniger Ausschuß-Magnetköpfe ein vorgegebenes Werkstück liefert. Bisher war es nicht möglich, einen hohen Prozentsatz solcher Gebilde in jeder Stufe des Bearbeitungsvorgangs gleichzeitig innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs auszu­ richten.

Es ist zwar auch möglich, Sensoren bzw. Markierungen in vorbestimmten Positionen am oder im Werkstück anzuordnen und damit den Fortgang der Bearbeitung zu bestimmen. Tatsächlich liefern die derzeit ver­ wendeten Sensoren eine ständige und höchst genaue Anzeige (bis 0,127 µm oder besser) des Abstands der bearbeiteten Fläche von den einzelnen Gebilden. Damit ist es möglich, im Bearbeitungsverlauf die Annäherung jedes Gebildes an den vorgegebenen Toleranzbereich zu überwachen.

Der nächstliegende Stand der Technik findet sich im "IBM Technical Disclosure Bulletin (TDB)", Band 24, Nr. 1A, S. 198, Juni 1981, worin für das Läppen von Dünnschicht-Magnetköpfen ein Werkstückträger beschrieben ist, der "eine automatische Kompensation von Biegungs­ fehlern" gewährleisten soll. Bei der Reihenbearbeitung von mehreren Dünnschicht-Magnetköpfen, die gemeinsam in einem zusammenhängenden Streifen bearbeitet werden, wird dieser Streifen vor dem Läppen auf einen Werkstückträger aufgespannt. Bei einer Durchbiegung des Streifens, ins­ besondere aufgrund der Bearbeitungskräfte, wird infolge dieser Durchbiegung in Längsrichtung des Streifens Material in nicht einheitlicher Stärke abgetragen, was zu einer hohen Ausschußquote führt. Die bekannte Kompensations­ vorrichtung weist drei elektrische Führungselement für den Läpp-Prozeß auf, die so in einer Reihe angeordnet sind, daß sich zwei der drei elektrischen Führungselemente an den jeweiligen Endpunkten der Reihe befinden und das dritte Führungselement in der Mitte der Reihe angeordnet ist. In der Mitte des Werkstückträgers befindet sich ein Regulierdruckwandler. Das Mittelführungselement aktiviert den Regulierdruckwandler, so daß dem Werkstückträger über einen Biegebalken ein Kompensationsdruck aufgeprägt wird, der eine Durchbiegung des Magnetkopfstreifens korrigiert. Bei dieser bekannten Vorrichtung können lediglich reine Biegefehler korrigiert werden, da die Endpunkte des Streifens in ihrer Lage unveränderlich sind.

"IBM TDB", Band 23, Nr. 4, September 1980; Band 13, Nr. 4, September 1970, und US-PS 38 21 815 beschreiben den Stand der Technik bezüglich der Läpp- oder Bearbeitungsvorgänge bei der chargenweisen Herstellung von Dünnschicht-Wandler­ köpfen.

Aufgabe der Erfindung ist es damit, eine Vorrichtung zur Halterung eines Werkstücks während Bearbeitungsvorgängen vorzuschlagen, speziell eine Vorrichtung zum Durchbiegen oder -wölben des Werkstücks, während es am Träger aufge­ spannt ist, mit dem auch die Endpunkte des Werkstücks in ihrer Lage zueinander veränderbar sind.

Die Erfindung bezweckt auch die Steuerung oder Einstellung dieser Biegung in der Weise, daß eine Reihe von teilweise ausgerichteten Gebilden am Werkstück sämtlich in eine Lage innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs ge­ bracht werden bevor sich eines dieser Gebilde während des Bearbeitungsvorgangs in eine Lage außerhalb dieses Toleranzbereichs bewegt.

Damit soll die Ausschußrate der durch (spanabhebende) Bearbeitung des Werkstücks gleichzeitig hergestellten Gegenstände herabgesetzt werden.

Die genannte Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein Werkstückträger, mit dem der Prozentsatz der innerhalb des Toleranzbereichs liegenden Gebilde vergrößert werden kann. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, das Werkstück während der Bearbeitung so durchzubiegen bzw. zu wölben, daß alle oder zumindest die meisten Gebilde (Wandler) innerhalb eines Toleranzbereichs einer gewünschten Breite zu liegen kommen. Dies wird durch Verbindung bzw. Ver­ klebung des Werkstücks mit dem Trägerwerkzeug erreicht. In bevorzugter Ausführungsform umfaßt der Werkstück­ träger einen Querträger, der in seinem Mittelbereich durch einen Schaft auf Abstand von einem vergleichs­ weise steifen Sockel gehalten wird, so daß die beiden Enden des Querträgers effektiv vom Schaft auskragen. Zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Schafts vom Sockel getragene Säulen erstrecken sich zu und in Be­ rührung mit Lastpunkten an den Enden des Querträgers. Diese Säulen besitzen jeweils positive Wärmedehnungs­ koeffizienten.

Der Querträger und das mit ihm verbundene bzw. ver­ klebte Werkstück können durch Wärmebeaufschlagung jeder Säule, so daß sich diese ausdehnt und eine Kraft auf den Querträger ausübt, durchgebogen werden. Be­ vorzugt erfolgt die Wärmebeaufschlagung durch ein in einer Axialbohrung jeder Säule angeordnetes Wider­ stands(heiz)element, durch das ein Strom hindurchleit­ bar ist. Beim vorher erwähnten typischen Bearbeitungs­ vorgang kann eine Einstellung in der Größenordnung von 10,16 µm in der Relativstellung der vom Werkstück getragenen Gebilde nötig sein. Im Fall eines typischen Metalls mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von etwa 10^-5 Zoll/Zoll/°F kann ersichtlicherweise die not­ wendige Durchbiegung des Querträgers mit einem Temperaturanstieg von nur einigen Zehntel Grad Fahrenheit erreicht werden, wenn jede Säule eine Länge von etwa 25,4 mm besitzt und eine ausreichend große massive Querschnittsfläche aufweist und der Querträger nicht übermäßig steif ist.

Durch Überwachung des Abstands zwischen jedem Wandler (Gebilde) und dem Toleranzbereich kann ohne weiteres die erforderliche Durchbiegung oder Wölbung des Querträgers bestimmt werden, bei der die Größe der Zer­ spanung an den Wandlerstellen, deren Gebilde noch ziemlich außerhalb des Toleranzbereichs liegen, vergrößert wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung eines am erfindungsgemäßen Werkstückträger auf­ zuspannenden Werkstücks,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Abstände von einzelnen, an einer Seite des Werkstücks befindlichen Gebilden (features) zu einer sich im Bearbeitungsverlauf verschiebenden Werkstückkante,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende graphische Dar­ stellung, in welcher die genannten Abstände im Laufe der Bearbeitung auf etwa 0,76 µm von der Werkstückkante gebracht worden sind,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der mit dem erfindungsgemäßen Werkstückträger erzielten Ergebnisse bei der im Bearbeitungsverlauf erfolgenden Durchbiegung eines Werkstücks mit der Kennlinie gemäß Fig. 2 zwecks Änderung der Relativstellungen der Gebilde gegenüber der bearbeiteten bzw. Werkstückkante,

Fig. 5a eine perspektivische Darstellung einer be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung mit aufgespanntem Werkstück,

Fig. 5b einen Schnitt durch eines der isolierenden Abstandstücke, welche die Säulen von Stell­ schrauben trennen, und

Fig. 6a und 6b Ansichten, die in übertriebener Darstellung zwei verschiedene Zustände des Werkstückträgers bei bevorzugter Anbringung des Werkstücks an ihm zeigen.

Das in Fig. 1 dargestellte typische Werkstück 11 weist eine Anordnung von symbolisch angedeuteten Gebilden 15 auf, welche die Fluß- oder Luft-Spalte (throats) von Dünnschicht-Magnetwandlern zur Verwendung bei Plattenspeichern bilden können und zwischen denen sog. Bearbeitungs-Leitmarken oder -Sensoren 14 angeordnet sind. Da es für die erfolgreiche Realisierung der Erfindung wesentlich ist, daß die Gebilde 15 und die unmittelbar benachbarten Sensoren 14 relativ zu einer Linie 29 genau voneinander beabstandet sind, sind aus praktischen Gründen die Bezugnahmen auf ein Gebilde 15 und einen benachbarten Sensor 14 jeweils äquivalent. Wenn nämlich ein Sensor 14 einen bestimmten Abstand von der Linie 29 mit sehr kleinem Fehler besitzt, so ist der Abstand zwischen einem benachbarten Gebilde 15 und der Linie 29 mit nahezu derselben Genauigkeit bekannt.

Bei der typischen Ausführungsform weist das Werkstück 11 vierzehn Bearbeitungs-Sensoren 14 auf, die - wie in Fig. 5 dargestellt - von links nach rechts mit 1-14 bezeichnet sind.

Bei einem typischen Verarbeitungsvorgang wird die Fläche 33 des Werkstücks 11 mittels einer Läppscheibe langsam geläppt, so daß sich die Kante (Linie) 29 langsam zu den Sensoren 14 und durch diese hindurch verschiebt. Obgleich das kritische Merkmal, die Ein­ schnürungs- bzw. Spalthöhe, jedes Wandlers 15 relativ zu den benachbarten Sensoren 14 im Werkstück ziemlich genau festgelegt ist, bedeuten die vergleichsweise große Länge des Werkstücks 11 und die unvermeidbaren Fertigungstoleranzen, daß jeder Sensor 14 oder jedes Gebilde 15 nicht notwendigerweise in gleich großen Abständen von entweder der Anfangslage der Linie 29 oder Zwischenpositionen derselben zu liegen kommen, wenn sich die Linie 29 im Bearbeitungsverlauf in Richtung auf die Sensoren oder Leitmarken 14 und Gebilde bzw. Wandler 15 verschiebt.

Zur Verdeutlichung dieses Umstands veranschaulichen die graphischen Darstellungen von Fig. 2-4 die Abstände der einzelnen Sensoren 14 (oder Gebilde 15) von der Linie 29 in stark vergrößertem Maßstab für verschiedene Fälle beim typischen Bearbeitungsvorgang. In den Fig. 2-4 geben die kurzen Striche auf der Ordinate den Abstand des jeweiligen Sensors 14 (oder des benachbarten Gebildes 15), dessen Positionszahl auf der Abszisse erscheint, von der Kante 29 an. Im typischen Fall besteht ein Höhentoleranzbereich für die Wandler von 0,51-2,03 µm, entsprechend den beiden waagerechten Linien, die von den be­ treffenden Punkten in Fig. 2-4 ausgehen.

Gemäß Fig. 2 hat sich dabei die Kante 29 aufgrund der anfänglichen Bearbeitung den verschiedenen Sensoren 14 von einem typischen Anfangsabstand in der Größen­ ordnung entsprechend einem Mehrfachen von 2,54 µm angenähert. In dieser Bearbeitungsstufe haben beim betreffenden Werkstück 11 die Sensoren 14 mit den Positionszahlen 4-8 einen Abstand innerhalb des Toleranzbereichs erreicht, während die Sensoren 14 mit den Positionszahlen 1-3 und 9-14 noch nicht innerhalb des Toleranzbereichs liegen. Gemäß Fig. 3 ist die Fläche 33 um etwa 0,76 µm weiter abgetragen worden, so daß die Sensoren 14 nun mehr an der Kante 29 liegen und damit der Sensor 14 mit der Positionszahl 5 nahezu am unteren Ende des Toleranzbereichs liegt, während die Sensoren in den Positionen 12-14 noch oberhalb der maximalen Toleranzgrenze von 2,03 µm von der Kante 29 entfernt sind.

Ersichtlicherweise unterschreiten die Sensoren 14 in den Positionen 4-8 die untere Toleranzgrenze, wenn die Bearbeitung fortgesetzt wird, bis die Sensoren 14 in den Positionen 1, 2 und 12-14 innerhalb des Toleranzbereiches liegen. Der günstigste Bearbeitungs­ endpunkt entspricht daher demjenigen gemäß Fig. 3, da neun von vierzehn vorhandenen Sensoren einen inner­ halb der zulässigen Toleranz liegenden Abstand zur Kante 29 besitzen und daher die größtmögliche Zahl brauchbarer Wandler 15 erhalten wird. Wenn andererseits eine stärkere Bearbeitung oder Abtragung im Bereich der mit 1, 2 und 12-14 bezeichneten Sensoren 14 durchgeführt werden könnte, wären ersichtlicherweise alle am Werkstück 11 vorhandenen Wandler 15 brauchbar.

Der Werkstückträger 10 gemäß Fig. 5 vermag diese Möglichkeit zu bieten. Bei diesem Werkstückträger ist in einem Mittelbereich eines vergleichsweise steifen Sockels 23 ein senkrecht von letzterem ab­ gehender Schaft 21 angeformt. Ein Querträger 12 ist etwa auf halber Länge, vorzugsweise einstückig bzw. materialeinheitlich, mit dem anderen Ende des Schafts 21 so verbunden, daß er sich etwa parallel zum Sockel 23 erstreckt. Die beiden Enden des Querträgers 12 kragen somit vom Schaft 21 aus und stehen dem Sockel 23 jeweils mit Abstand gegenüber. Das Werkstück 11 wird mit Hilfe eines Klebmittels an Kleblinien 31 an Flächen 32 angebracht. Zwei Säulen 17a und 17b sind jeweils in einer Bohrung 19 angeordnet. Die Bohrungen 19 durchsetzen den Sockel 23 vollständig und sind so aus­ gerichtet, daß ihre Achsen Lastpunktbereiche nahe der beiden Enden des Querträgers 12 schneiden. An dem vom Querträger 12 abgewandten Ende ist jede Bohrung 19 mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Stellschraube 26 versehen, die ihrerseits eine konzentrische innere Bohrung aufweist.

Wenn der Querträger 12, der Schaft 21 und der Sockel 23 aus einem Werkstoff mit thermischer Leitfähigkeit und Wärmeausdehnungsvermögen hergestellt sind, müssen die Säulen 17a und 17b thermisch isoliert werden, um eine Wärmeübertragung auf den restlichen Teil des Werkstückträgers 10 zu verhindern. Aus diesem Grund ist ein Endstopfen 16 aus einem Werkstoff niedrigen Wärmeleitvermögens auf das dem betreffenden Lastpunkt­ bereich benachbarte Ende jeder Säule 17a und 17b aufgesetzt. Jeder Stopfen 16 weist vorzugsweise einen kuppelförmigen bzw. gewölbten Kopf und einen von diesem abgehenden Schaft auf, der mit enger Passung in eine Bohrung 22 der Säule 17a oder 17b eingesetzt ist, um die Stopfen 16 in genauer Ausrichtung zwischen dem jeweiligen Lastpunktbereich und der betreffenden Säule 17a oder 17b zu halten. Ein zylindrisches Abstand­ stück 27 mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Säulen 17a und 17b, ist oberhalb der betreffenden, in das Gewinde der Bohrung 19 eingeschraubten Stellschraube 26 in jede Bohrung 19 eingesetzt. Eine innere Schulter 40 (Fig. 5b) verschließt teilweise das Ende des be­ treffenden Abstandstücks 19 an der Stellschraube 26 und hält dabei das Ende der betreffenden Säule 17a 17b auf Abstand von der zugeordneten Stellschraube 26. Die Abstandstücke 27 können aus demselben Werkstoff bestehen wie die Stopfen 16. Der Werkstoff dieser Stopfen 16 und Abstandstücke 27 muß eine beträchtliche mechanische Druckfestigkeit besitzen.

Wie erwähnt, wird jede Säule 17a und 17b über praktisch die Gesamtlänge von einer Bohrung 22 durchsetzt, die über das Ende des Abstandstücks 27 mit der Bohrung der betreffenden Stellschraube 26 kommuniziert. In die Bohrungen 22 der Säulen 17a und 17b sind Heiz­ elemente 24a bzw. 24b eingesetzt, die Zuleitungen 25a bzw. 25b zur Speisung mit elektrischem Strom aufweisen. Die Heizelemente 24a und 24b stehen in inniger thermischer Berührung mit den Säulen 17a bzw. 17b. Die Zuleitungen 25a und 25b verlaufen durch die Bohrungen der Stellschrauben 26 und können damit ohne weiteres mit einer entsprechenden Stromquelle verbunden werden. Die Bohrungen 42 und 41 in Stellschrauben 26 bzw. Abstandstücken 27 (Fig. 5b) sind vorzugsweise so groß, daß sie das Einführen oder Herausziehen des betreffenden Heizelements 24a und 24b in die bzw. aus der Säule 17a bzw. 17b zulassen.

Das Werkstück 11 wird bevorzugt an der Tragfläche 32 angeklebt. Rillen bzw. Nuten 13 ermöglichen das Schneiden oder Spalten des Werkstücks in einzelne Wandleranordnungen, nachdem die Fläche 33 des Werkstücks 11 bis zur richtigen Höhe relativ zu den Sensoren 14 abgetragen worden ist. Der gesamte Werkstückträger kann auf einen Werkzeugarm aufgespannt werden, um ihn relativ zum Zerspanungswerkzeug bzw. zu einer Schleif- oder Läppscheibe der Maschine führen zu können.

Zur Gewährleistung einer einwandfreien Funktion des Werkstückträgers müssen verschiedene Gesichtspunkte beachtet werden. Zunächst muß der Querträger 12 im Vergleich zum Sockel 23 vergleichsweise flexibel sein. Dies wird bei der dargestellten Ausführungsform da­ durch erreicht, daß einfach die Dicke (lotrechte Höhe gemäß Fig. 5a) des Querträgers 12 kleiner gewählt wird als die des Sockels 23.

Die Säulen 17a und 17b müssen aus Werkstoffen herge­ stellt sein, die einen ziemlich großen positiven linearen Wärmedehnungskoeffizienten und auch einen vergleichsweise hohen Elastizitätsmodul besitzen. Eisenlegierungen (insbesondere rostfreier Stahl), be­ stimmte Aluminiumlegierungen und Messing besitzen sämtlich vergleichsweise hohe Wärmedehnungskoeffizienten in der Größenordnung von 6...10 10^-6/°F. Bevorzugt besitzen die Säulen 17a und 17b auch eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit, so daß die von den Heizelementen 24a bzw. 24b abgegebene Wärme sich schnell über die Gesamtmasse jeder Säule 17a und 17b verteilt. Bevorzugt bestehen die Säulen 17a und 17b aus rostfreiem Stahl. Eine 25,4 mm lange und aus rostfreiem Stahl bestehende Säule 17a oder 17b dehnt sich pro °F um etwa 0,254 µm aus. Eine Temperatur­ änderung der Säulen 17a oder 17b von 10°F (5,5°C) hat somit eine Längendehnung einer solchen Säule von 2,54 µm zur Folge, wenn die Enden der Säule nicht festgelegt oder eingespannt sind. Um die Einführung von Fehlern durch unterschiedliche Wärmedehnungs­ grade zu vermeiden, werden bevorzugt der Querträger 12, der Schaft 21 und der Sockel 23 sämtlich aus demselben Werkstoff hergestellt wie die Säulen 17a und 17b. In diesem Fall kann die Durchbiegung in einem Bereich entsprechend einem kleinen Mehrfachen von 0,025 µm gehalten werden.

Im Betrieb wird elektrischer Strom an eine der Zu­ leitungen 25a oder 25b oder an beide Zuleitungen an­ gelegt, so daß das betreffende, angeschlossene Heiz­ element 24a bzw. 24b Wärme abgibt und dabei die es umschließende Säule 17a bzw. 17b erwärmt. Aufgrund dieser Wärme dehnt sich die betreffende Säule aus und beaufschlagt damit den Arm des Querträgers 12 am betreffenden Lastpunkt mit einer Kraft. Infolge dieser Kraft biegt sich der Querträger 12 durch, so daß das Werkstück 11 eine leicht konkave Form erhält. Die Größe der Durchbiegung oder Wölbung hängt nach an sich bekannten Prinzipien der Strukturanalyse von der Querschnittsfläche und vom Elastizitätsmodul der Säulen 17a und 17b sowie von der Steifheit des Quer­ trägers 12 und des Sockels 23 ab. Aus diesem Grund muß die erforderliche Größe der Auslenkung des Quer­ trägers 12 (im voraus) bestimmt werden, worauf die Säulen 17a und 17b sowie der Querträger 12 so ausge­ legt werden, daß im erzielbaren Temperaturbereich eine für die erforderliche Auslenkung ausreichend große Kraft erzeugt wird. Eine Regelung des Strom­ flusses durch die Heizelemente 24 ermöglicht eine Regelung der Temperatur der Säulen 17a und 17b mit ausreichender Genauigkeit und damit eine Steuerung der Auslenkung oder Durchbiegung des Querträgers 12. Aus den Fig. 3 und 4 geht hervor, daß bei einer konkaven Wölbung des Werkstücks 11 um etwa 1,02 µm dieses an seinen Enden stärker abgetragen wird als im Mittelbereich und somit die Sensoren 14 in den Positionen 1, 2 und 12-14 nach weiterer Bearbeitung innerhalb des Toleranzbereichs zu liegen kommen.

Die Stellschrauben 26 müssen ausreichend stark ange­ zogen werden, um die Säulen 17a und 17b unter eine Vorbelastung zu setzen. Die Größe dieser Vorbelastung hängt von den erwähnten mechanischen Eigenschaften ab und kann durch entsprechendes Anziehen der Stell­ schrauben 26 genau eingestellt werden, wenn die Konfiguration des Querträgers 12, der Säulen 17a und 17b sowie des Sockels 23 endgültig festgelegt worden ist.

Es kann sich auch als zweckmäßig erweisen, dem Werk­ stück 11 vor einer Durchbiegung des Querträgers 12 eine anfängliche geringe konvexe Vorwölbung zu er­ teilen. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß die Säulen 17a und 17b vor dem Ankleben des Werkstücks 11 am Querträger 12 erwärmt werden. Hierauf wird das Werkstück 11 auf die in Fig. 6a gezeigte Weise ange­ klebt. Wenn sich die Säulen 17a und 17b dann abkühlen, ziehen sie sich zusammen und führen dabei den Quer­ träger 12 in seine unverformte Lage gemäß Fig. 6b zurück. Das Werkstück 11 wird durch das Klebmittel festgehalten, so daß es die durch die Begradigung des Querträgers 12 hervorgerufene Wölbung annimmt.

Zur Gewährleistung von Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Klebebefestigung des Werkstücks 11 am Querträger 12 muß ersteres bei der Klebebefestigung eine geringe anfängliche Restspannung besitzen. Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Durchführung dieser Klebebefestigung. Dabei wird zunächst ein Werkstück 11 unmittelbar auf die nach oben weisenden Flächen 32 aufgelegt. Sodann werden mittels einer Spritzennadel 34 oder dgl. Tropfen 35 eines flüssigen Klebmittels geringer Viskosität und Oberflächenspannung in regelmäßigen Abständen an der einen Seite des Werkstücks 11 auf die Flächen 32 aufgebracht. Dieses Klebmittel muß von der Art sein, die bei Berührung mit Luft schnell aushärtet und sich auf irgendeine Weise auflösen läßt, wenn das Werkstück 11 vom Werkstückträger 10 abgenommen werden soll. Aufgrund von Kapillarwirkung breitet sich das Klebmittel in den Zwischenräumen zwischen den Flächen 32 und dem Werkstück 11 aus. Bei der Aushärtung verbindet sodann das Klebmittel das Werkstück 11 mit den Flächen 12 längs Klebelinien 31. Das Abnehmen des Werkstücks 11 erfolgt durch Eintauchen der Gesamtanordnung in ein zweckmäßiges Lösungsmittel. Das derzeit bevorzugte Klebmittel ist ein handels­ üblicher sogenannter Cyanoacrylat-Schnellkleber. Dieses Material besitzt eine Viskosität von 1-5 cp bei 25°C und eine zweckmäßige Oberflächenspannung. Das ausgehärtete Klebmittel läßt sich in Nitromethan oder Aceton auflösen. Die Werte der Oberflächenspannung und der Viskosität müssen groß bzw. klein genug sein, um ein Eintreten des Klebmittels in den Spalt zwischen den Flächen 32 und dem Werkstück 11 durch Kapillar­ wirkung zu erlauben. Bei Anwendung dieses druckfreien Verfahrens zum durch Verklebung erfolgenden Aufspannen des Werkstücks 11 auf dem Querträger 12 ist das Werk­ stück 11 nahezu oder vollständig frei von Anfangs­ spannung. Außerdem wird bei diesem Verfahren die Not­ wendigkeit für eine genaue Bearbeitung der mit den Flächen 32 zu verklebenden Fläche des Werkstücks 11 vermieden. Unregelmäßige Zwischenräume werden dabei einfach mit dem Klebmittel ausgefüllt. Beim Klebmittel­ auftrag werden bevorzugt die Enden des Werkstücks 11 zuerst mit dem Querträger 12 verbunden. Sobald die Enden festgelegt worden sind, wird bevorzugt von Fläche 32 zur Fläche 32 abwechselnd von beiden Seiten her in Richtung auf die Mitte des Querträgers 12 weitergeklebt.

In Abwandlung der Erfindung ist es möglich, die Säulen 17a und 17b mit anderen Mitteln als den elektrischen Heizelementen 24a und 24b mit Wärme zu beaufschlagen; die elektrische Erwärmung läßt sich jedoch ersichtlicher­ weise am einfachsten und wirtschaftlichsten steuern.

Eine andere mögliche Abwandlung besteht darin, daß der Querträger 12 nur am einen Ende vom Schaft 21 aus­ kragt und nur eine einzige Säule 17a vorgesehen ist. In diesem Fall wird bei Stromanlegung zur Erwärmung der Säule 17a nur das eine Ende des Querträgers 12 durchgebogen. Derzeit scheint diese Abwandlung jedoch nicht so günstig zu sein wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform, weil es dabei nicht möglich ist, die beiden Enden des Querträgers 12 um unterschiedliche Beträge auszulenken.

Wenn weiterhin Querträger 12, Schaft 21 und Sockel 23 aus einem feuerfesten Material oder einem anderen Werkstoff geringen Wärmeleitvermögens oder mit kleinem Wärmedehnungskoeffizienten hergestellt sind, brauchen die Säulen 17a und 17b gegenüber dem Sockel 23 bzw. dem Querträger 12 nicht thermisch isoliert zu werden.

Claims (12)

1. Werkstückträger zur Halterung eines länglichen Werk­ stücks mit zwei langgestreckten, flachen, im wesentlichen parallelen Flächen, von denen die eine mit einer Trag­ fläche des Werkstückträgers (durch Verklebung) ver­ bindbar ist, und zum Durchbiegen oder Wölbung des Werkstücks, um seiner zweiten Fläche entsprechend der Leistungs- oder Energieeingabe eine konkave Form zu verleihen, gekennzeichnet durch
einen vergleichsweise steifen Sockel (23), durch einen zwei Enden aufweisenden und mit seinem einen Ende etwa senkrecht zum Sockel (23) an diesem befestigten Schaft (21),
durch einen am zweiten Ende des Schafts (21) ange­ brachten und von diesem in etwa paralleler Gegenüber­ stellung zum Sockel (23) auskragenden Querträger (12), der im Vergleich zu Sockel (23) und Schaft (21) verhältnismäßig flexibel bzw. biegsam ist und eine vom Sockel (23) abgewandte und ungefähr der Form der ersten Fläche des Werkstücks (11) angepaßte Tragfläche (32) sowie am (an jedem) auskragenden Ende einen dem Sockel (23) zugewandten Lastpunkt aufweist,
durch je eine am Sockel (23) mit Abstand vom Schaft (21) angebrachte, sich zum und in Anlage gegen den Lastpunkt des Querträgers (12) erstreckende Säule (17a, 17b) mit einem positiven Wärmedehnungskoeffizienten und
durch in inniger thermischer Berührung mit der (be­ treffenden) Säule stehende, die Energieeingabe auf­ nehmende und in Abhängigkeit davon Wärme erzeugende Wärmeerzeugungs- oder Heizelemente (24a, 24b) zum Erwärmen der Säulen (17a, 17b), so daß sich diese ausdehnen und dabei die Lastpunkte zum Durchbiegen des Querträgers (12) mit einer Kraft beaufschlagen.

2. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaft (21) am Sockel (23) etwa in dessen Mitte befestigt ist, daß der Querträger (12) etwa in seinem Mittelbereich am Schaft ange­ bracht ist und an jedem Ende einen dem Sockel zuge­ wandten Lastpunkt aufweist und daß zwei vom Sockel auf gegenüberliegenden Seiten des Schafts getragene Säulen (17a, 17b) vorgesehen sind, welche sich zu den betreffenden Lastpunkten und in Berührung mit diesen erstrecken.

3. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Sockel (23), Schaft (21) und Querträger (12) aus einem einzigen Metallstück ausgebildet sind.

4. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Energieeingabe in Form elektrischen Stroms erfolgt und daß die Heizelemente (24a, 24b) jeweils ein Widerstands(heiz)element und Mittel (25a, 25b) zur Zufuhr des elektrischen Stroms umfassen.

5. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Säule eine das Widerstandselement aufnehmende Längsbohrung (22) aufweist.

6. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an jedem Ende jeder Säule (17a, 17b) thermisch isolierende Mittel (16, 27) zur Unter­ drückung eines Wärmeflusses von den Säulen zu Quer­ träger (12) und Sockel (23) vorgesehen sind.

7. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Sockel (23) Stellschraubenmittel zur mechanischen Halterung der vom Sockel getragenen Säulenenden und zur Vorbelastung jeder Säule (17a, 17b) angeordnet sind.

8. Werkstückträger nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Sockel (23) Gewindebohrungen ausge­ bildet sind, deren Achsen die Lastpunkte schneiden, und daß in jede Gewindebohrung eine am einen Ende einer Säule (17a, 17b) angreifende Stellschraube (26) eingeschraubt ist.

9. Werkstückträger nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellschraubenmittel je eine thermisch isolierende Büchse (27) aufweisen, welche die betreffende Säule am Sockel berührt und umschließt, daß Stellschrauben (26) und Büchsen konzentrische Bohrungen (41, 42) aufweisen und daß jede Säule mit einer mit der Bohrung (42) in der zugeordneten Stell­ schraube (26) kommunizierenden Axialbohrung (22) versehen ist.

10. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaft (21) und die Säulen (17a, 17b) aus Werkstoffen mit ähnlichen Wärmedehnungs­ koeffizienten hergestellt sind.

11. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragfläche (32) Bereiche mit Querschlitzen in einem vorbestimmten Abstand auf­ weist.

12. Verfahren zum Aufspannen eines Werkstücks auf einem Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkstückträger mit aufwärts weisender Tragfläche angeordnet wird,
daß den Wärmeerzeugungs- bzw. Heizelementen eine vorbestimmte Energiemenge während einer vorbestimmten Zeit zugeführt wird,
daß das Werkstück auf die Tragfläche aufgelegt wird
und daß das Werkstück mit der Tragfläche verklebt wird.