DE3330874A1

DE3330874A1 - Werkstuecktraeger und verfahren zum aufspannen eines werkstueckes

Info

Publication number: DE3330874A1
Application number: DE3330874A
Authority: DE
Inventors: Douglas Joseph 55428 New Hope Minn. Hennenfent; Allan Lawrence 55437 Bloomington Minn. Holmstrand; Alan Glen 55343 Minnetonka Minn. Kracke
Original assignee: Magnetic Peripherals Inc
Current assignee: Seagate Technology International
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1984-04-05
Also published as: GB2127724B; GB2127724A; JPH0628825B2; FR2533851A1; JPH02269536A; JPS5981050A; FR2533851B1; CA1210415A; DE3330874C2; US4457114A; AU1874183A; GB8323177D0; AU559399B2; JPH0317614B2

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig Patentanwälte

-S- European Patent Attorneys

Zugelassene Vertreter vor dem ; Europäischen Pateritamt

- Dr phii G Henkel München

Dipl-Ing J Pfenning Berlin Dr rer na; L Feilet München Dip¹-Ing W-Hanzei München

Magnetic Peripherals Inc. - tfÜüüi

Minneapolis, Minn., V.St.A. MoNsBaOe37

D-8000 München 80

Tel 089/982085-87 Telex 0529802 hnkld Telegramme ellipsoid

MPI 727-WG

2& Aug. 1983

Werkstückträger und Verfahren zum Aufspannen eines Werkstückes

τ -G-

Di e Erfindung betrifft einen Werkstückträger zur Halterung eines länglichen Werkstücks mit zwei langgec streckten, flachen, im wesentlichen parallelen Flächen, von denen die eine mit einer Tragfläche des Werkstückträgers (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. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufspannen eines Werkstückes auf einem solchen Werkstückträger.

Bei bestimmten (maschinellen) Bearbeitungs- oder Zer-15

spanungsvorgängen_/ bei denen die Zerspanung mit Hilfe von an einer Fläche hohen Ebenheitsgrad angebrachten Schleifmittelteilchen oder Zähnen erfolgt, ist es wünschenswert, das Endprofil der bearbeitenden

Fläche so zu regeln, daß alle Merkmale oder Gebilde 20

(features) einer Reihe solcher Gebilde auf einer die bearbeitende Fläche schneidenden Fläche (in einem Abstand) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zur bearbeitenden Fläche zu liegen kommen. In einem

-_. typischen Fall sind dreizehn derartige Gebilde mit Jb

.Mittenabständen von 1,58 mm angeordnet, wobei die Oberfläche im Idealfall so bearbeitet werden muß, daß jedes Gebilde letztlich in einem Abstand von 0,51 - 2,03 mm von der bearbeitenden Fläche angeordnet

ist. Es ist dabei wünschenswert, diese endgültige 30

Konfiguration unabhängig vom Abstand zwischen diesen Gebilden und entweder der zu läppenden oder anderweitig zu bearbeitenden Fläche oder einer anderen Bezugslinie auszubilden.

Die erwähnte, typische Bearbeitung ergibt sich bei der chargenweisen Herstellung von Dünnschicht-Magnetköpfen für Plattenspeicher. Die -genannten Gebilde umfassen

dabei einzelne Fluß- oder Luft-Spalte (throats) der Dünnschicht-Magnetköpfe, die sich an der Seite des Werkle Stücks befinden und relativ zur ursprünglichen Lage der zu bearbeitenden Fläche so angeordnet sind, daß eine beträchtliche Zerspanung der genannten Fläche erforderlich ist. Nach Abscnluß des Bearbeitungsvorgangs wird die Platte oder Stange (bar) zur Freilegung _n der einzelnen Wandler- bzw. Magnetköpfe in Querrichtung gespalten.

Als Folge von Fehlern in der die Ablagerung oder Bedampfung kontrollierenden Maske, Lagenfehlern der

. Maske und Änderungen der Plattengeometrie infolge von 15

externen Kräften und Restspannung können diese Magnetköpfe nicht genau längs einer beliebigen Bezugslinie abgelagert werden. Dennoch müssen sich alle Magnetkopf-Spalte (throats) innerhalb des vorbestimmten

Toleranzbereichs von 0,51 - 2,03 mm von der Kante 20

befinden, wenn sie brauchbar sein sollen. Offensichtlich 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 25

in jeder Stufe des Bearbeitungsvorgangs gleichzeitig innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs auszurichten.

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 verwendeten Sensoren eine ständige und höchst genaue

Anzeige (bis 0,127 mm oder besser) des Abstands der 35

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 ο

"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 Biegungsfehlern" gewährleisten soll. "IBM TDB", Band 23, Nr. 4, September 1980; Band 13, Nr. 4, September 1970, und US-PS 3 821 815 beschreiben den Stand der Technik bezüglich der Läpp- oder Bearbeitungsvorgänge bei der chargenweisen Herstellung von Dünns chi cht-Wandlerköpfen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Vorrichtung zur Halterung eines Werkstücks während Bearbeitungsvorgängen, speziell einer Vorrichtung

zum Durchbiegen oder -wölben des Werkstücks, während 20

es am Träger aufgespannt ist.

Die Erfindung bezweckt auch die Steuerung oder Einstellung dieser Biegung in der Weise, daß eine Reihe

von teilweise ausgerichteten Gebilden am Werkstück 25

sämtlich in eine Lage innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gebracht 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 35

Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein Werkstückträger, mit dein der Prozentsatz der innerhalb des Toleranzbereichs

_ liegenden Gebilde vergrößert werden kann. Zu diesem ο

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. Verklebung des Werkstücks mit dem Trägerwerkzeug erreicht. In bevorzugter Ausführungsform umfaßt der Werkstückträger einen Querträger, der in seinem Mittelbereich durch einen Schaft auf Abstand von einem vergleichsweise steifen Sockel gehalten wird, so daß die beiden 15

Enden des Querträgers effektiv vom Schaft auskragen.

Zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Schafts vom Sockel getragene Säulen erstrecken sich zu und in Berührung mit Lastpunkten an den Enden des Querträgers. Diese Säulen besitzen jeweils positive Wärmedehnungskoeffizienten.

Der Querträger und das mit ihm verbundene bzw. verklebte Werkstück können durch Wärmebeaufschlagung

jeder Säule, so daß sich diese ausdehnt und eine Kraft 25

auf den Querträger ausübt, durchgebogen werden. Bevorzugt erfolgt die Wärmebeaufschlagung durch ein in einer Axialbohrung jeder Säule angeordnetes Widerstands (heiz) element, durch das ein Strom hindurchleit-

bar ist. Beim vorher erwähnten typischen Bearbeitungs-30

Vorgang kann eine Einstellung in der Größenordnung von 10,16 mm in der Relativstellung der vom Werkstück getragenen Gebilde nötig sein. Im Fall eines typischen Metalls mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von etwa

10 Zoll/Zoll/ F kann ersichtlicherweise die not-35

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 Zerspanung 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 b

zeigen:

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

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Abstände

von einzelnen, an einer Seite des Werkstücks befindlichen Gebilden (features) zu einer

sich im Bearbeitungsverlauf verschiebenden 25

Werkstückkante,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende graphische Darstellung, in welcher die genannten Abstände

im Laufe der Bearbeitung auf etwa 0,76 mm 30

von der Werkstückkante gebracht worden sind,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der mit dem

erfindungsgemäßen Werkstückträger erzielten

Ergebnisse bei der im Bearbeitungsverlauf 35

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 bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit aufgespanntem Werkstück,

Fig. 5b einen Schnitt durch eines der isolierenden Abstandstücke, welche die Säulen von Stellschrauben 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 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 25

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 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. Die Festlegung dieser genauen Lagenbeziehung zwischen den Gebilden 15 und den Sensoren 14 kann auf

die in der USA-Patentanmeldung Serial No ,

beschriebene Weise erfolgen. Bei der typischen

-Λ2~

Ausführungsform gemäß dieser USA-Patentanmeldung 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

,Q langsam geläppt, so daß sich die Kante (Linie) 29

langsam zu den Sensoren 14 und durch diese hindurch verschiebt. Obgleich das kritische Merkmal, die Einschnürungs- bzw. Spalthöhe, jedes Wandlers 15 relativ zu den benachbarten Sensoren 14 im Werkstück ziemlich p. 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

_on 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 mm, entsprechend ob

den beiden waagerechten Linien, die von den betreffenden 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 Größenordnung entsprechend einem Mehrfachen von 0,0254 ram 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 10

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 mm 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 mm 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 innerhalb 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 abgehender Schaft 21 angeformt. Ein Querträger 12 ist

etwa auf halber Länge, vorzugsweise einstückig bzw. 5

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 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 versehen, die ihrerseits eine konzentrische innere

Bohrung aufweist.
20

Wenn der Querträger 12, der Schaft 21 und der Sockel 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 Lastpunktbereich benachbarte Ende jeder Säule 17a und 17b 3® aufgesetzt. Jeder Stopfen 16 weist vorzugsweise einen kuppeiförmigen 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 ingenauer Ausrichtung zwischen dem ° jeweiligen Lastpunktbereich und der betreffenden Säule 17a oder 17b zu halten. Ein zylindrisches Abstandstück 27 mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Säulen 17a

;'. .. : ;. . 333D87A 45-

und 17b, ist oberhalb der betreffenden, in das Gewinde der Bohrung 19 eingeschraubten Stellschraube 26 in

jede Bohrung 19 eingesetzt. Eine innere Schulter 40 b

(Fig. 5b) verschließt teilweise das Ende des betreffenden Abstand3tücks19 an der Stellschraube 26 und hält dabei das Ende der betreffenden Säule 17a 17b auf Abstand von der zugeordneten Stellschraube 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 15

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 Heizelemente 24a bzw. 24b eingesetzt, die Zuleitungen 25a ZO

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 5

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. 30

. 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 35

Wandleranordnungen, nachdem die Fläche 33 des Werkstücks 11 bis zur richtigen Höhe relativ zu den Sensoren 14 abgetragen worden ist. Der gesamte Werkstückträger kann

vr -

auf einen Werkzeugann aufgespannt werden, um Ihn relativ zum Zerspanungswerkzeug bzw. zu einer Schleif- oder

Läppscheibe der Maschine führen zu können. 5

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 dadurch 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 hergestellt 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 0,15 - 0,254 mm/Zoll/°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

°Q dehnt sich pro F um etwa 0,254 mm aus. Eine Temperaturänderung der Säulen 17a oder 17b von 10⁰F (5,5 ⁰C) hat somit eine Längendehnung einer solchen Säule von 2,54 mm zur Folge, wenn die Enden der Säule nicht festgelegt oder eingespannt sind. Um die Einführung von Fehlern durch unterschiedliche Wärmedehnungsgrade zu vermeiden, werden bevorzugt der Querträger 12, der Schaft 21 und der Sockel 23 sämtlich aus denselben

Werkstoff hergestellt wie die Säulen 17a und 17b. In diesem Fall kann die Durchbiegung in einem Bereich c entsprechend einem kleinen Mehrfachen von 0,025 mm gehalten werden.

Im Betrieb wird elektrischer Strom an eine der Zuleitungen 25a oder 25b oder an beide Zuleitungen angelegt, so daß das betreffende, angeschlossene Heizelement 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 Ib

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 anjsich bekannten Prinzipien der Strukturanalyse von der

_nr. Querschnittsfläche und vom Elastizitätsmodul der Säulen 17a und 17b sowie von der Steifheit des Querträgers 12 und des Sockels 23 ab. Aus diesem Grund muß die erforderliche Größe der Auslenkung des Querträgers 12 (im voraus) bestimmt werden, worauf die

__ Säulen 17a und 17b sowie der Querträger 12 so ausgelegt werden, daß im erzielbaren Temperaturbereich eine für die erforderliche Auslenkung ausreichend große Kraft erzeugt wird. Eine Regelung des Stromflusses 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 Aus den Fig. 3 und 4 geht hervor, daß bei einer konkaven Wölbung des Werkstücks 11 um etwa 1,02 mm

__ dieses an seinen Enden stärker abgetragen wird als co

im Mittelbereich und somit die Sensoren 14 in den Positionen 1, 2 und 12-14 nach weiterer Bearbeitung innerhalb des Toleranzbereichs zu liegen kommen.

'-' . -;333087A

-η-

Die Stellschrauben 26 müssen ausreichend stark angezogen 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 Stellschrauben 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 Werkstück 11 vor einer Durchbiegung des Querträgers 12 eine anfängliche geringe konvexe Vorwölbung zu erteilen. 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 angeklebt. Wenn sich die Säulen 17a und 17b dann abkühlen, *® ziehen sie sich zusammen und führen dabei den Querträger 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 5

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. 10

Das Abnehmen des Werkstücks 11 erfolgt durch Eintauchen der Gesamtanordnung in ein zweckmäßiges Lösungsmittel. Das derzeit bevorzugte Klebmittel ist ein handelsüblicher sogenannter Cyanoacrylat-Schnellkleber. Dieses Material besitzt eine Viskosität von 1 - 5 cp bei

ο

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 Kapillarwirkung zu erlauben. Bei Anwendung dieses druckfreien Verfahrens zum durch Verklebung erfolgenden Aufspannen des Werkstücks 11 auf dem Querträger 12 ist das Werkstück 11 nahezu oder vollständig frei von Anfangs-

spannung. Außerdem wird bei diesem Verfahren die Notwendigkeit 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-30

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; ο

die elektrische Erwärmung läßt sich jedoch ersichtlicherweise am. einfachsten und wirtschaftlichsten steuern.

Eine andere mögliche Abwandlung besteht darin, daß der Querträger 12 nur am einen Ende vom Schaft 21 auskragt 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 j

i

Ausführungsform, weil es dabei nicht möglich ist, die j

beiden Enden des Querträgers 12 um unterschiedliche I

Beträge auszulenken. - j

Wenn weiterhin Querträger 12, Schaft 21 und Sockel 23

aus einem feuerfesten Material oder einem anderen j

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. 25

Claims

Patentansprüche

Werkstückträger zur Halterung eines länglichen Werkstücks mit zwei langgestreckten, flachen, im wesentlichen parallelen Flächen, von denen die eine mit einer Tragfläche des Werkstückträgers (durch Verklebung) ver-,Q 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),

_1C durch einen zwei Enden aufweisenden und mit seinem Io

einen Ende etwa senkrecht zum Sockel (23) an diesem befestigten Schaft (21),

durch einen am zweiten Ende des Schafts (21) angebrachten und von diesem in-etwa paralleler Gegenüber-

__n 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 (2 3) 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 (17, 17b) mit einem positiven Wärmedehnungskoeffizienten und

durch in inniger thermischer Berührung mit der (betreffenden) Säule stehende, die Energieeingabe auf-

gp. 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 gekennzeichnet daß der Schaft (21) am Sockel (23) etwa in dessen Mitte befestigt ist, daß der Querträger (12) etwa in seinem Mittelbereich am Schaft angebracht ist und an jedem Ende einen dem Sockel zugewandten 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 gekennzeichnet, daß Sockel (23), Schaft (21) und Querträger (12) aus einem einzigen Metallstück ausgebildet sind.
4. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 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. 2b
5. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Säule eine das Widerstandselement aufnehmende Längsbohrung (22) aufweist.
6. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende jeder Säule (17a, 17b) thermisch isolierende Mittel (16, 27) zur Unterdrückung eines Wärmeflusses von den Säulen zu Querträger (12) und Sockel (23) vorgesehen sind.
7. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Sockel (23) Stellschraubenmittel

zur mechanischen Halterung der vom Sockel getragenen Säulenenden und zur Vorbelastung jeder Säule (17a, j. 17b) angeordnet sind.
8. Werkstückträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Sockel (23) Gewindebohrungen ausgebildet 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 15

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-20

schraube (26) kommunizierenden Axialbohrung (22) versehen ist.
10. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn- __c zeichnet, daß der Schaft (21) und die Säulen (17a,

17b) aus Werkstoffen mit ähnlichen Wärmedehnungskoeffizienten hergestellt sind.
11. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Tragfläche (32) Bereiche mit 30

Querschlitzen in einem vorbestimmten Abstand aufweist .
12. Verfahren zum Aufspannen eines Werkstücks auf einem __ Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger mit aufwärts weisender Tragfläche angeordnet wird, daß den Wärmeerzeugungs- bzw. Heizelementen eine

vorbestiinmte Energiemenge während einer vorbestimmten

Zeit zugeführt wird,

daß das Werkstück auf die Tragfläche aufgelegt wird

und daß das Werkstück mit der Tragfläche verklebt

wird.