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Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeughalter mit einer Messnabe, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei einem bekannten Werkzeughalter dieser Art (
DE 10 2008 015 005 A1 ) ist der Werkzeughalter als in sich festes nicht demontierbares Gesamtelement ausgebildet. Aufgrund dessen sind für verschiedene werkzeugseitige Futteraufnahmen und/oder verschiedenartige maschinenspindelseitige Aufnahmen jeweils entsprechende Werkzeughalter notwendig und vorzuhalten. Dies gilt auch für solche Fälle, bei denen die werkzeugseitige Futteraufnahme bzw. maschinenspindelseitige Aufnahme hinsichtlich der Größe und Abmessung differiert. Nachteilig ist ferner, dass bei etwaigen Störungen innerhalb der Messeinrichtung oder auch des Hauptkörpers kein Zugriff zu diesen möglich ist. Die Messeinrichtung enthält ein mikrotechnisch aufgebautes elektronisches Sensorsystem, das von einem Akku gespeist wird, der mittels eines Ladegeräts wiederaufladbar ist. Bei Störungen oder Ausfall des Akkus ist es notwendig, den ganzen Werkzeughalter gegen ein neues funktionsfähiges Bauteil auszutauschen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter mit einer Messnabe der eingangs genannten Art zu schaffen, der hier Abhilfe schafft und insbesondere eine Variabilität hinsichtlich der werkzeugseitigen Futteraufnahmen bzw. maschinenspindelseitigen Aufnahmen unterschiedlichster Art ermöglicht und bei allem einfach und kostengünstig ist.
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Die Aufgabe ist bei einem Werkzeughalter mit einer Messnabe der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass an den sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Hauptkörpers Halteelemente lösbar befestigt sind, die Befestigungsstellen zur lösbaren Befestigung verschiedener werkzeugseitiger Futteraufnahmen und maschinenspindelseitiger Aufnahmen tragen, ist eine hohe Variabilität des Werkzeughalters bezüglich verschiedenartiger werkzeugseitiger Futteraufnahmen bzw. maschinenspindelseitiger Aufnahmen erreicht. Die bei den Halteelementen vorgesehenen Befestigungsstellen für die lösbare Befestigung verschiedenartiger Futteraufnahmen bzw. maschinenspindelseitiger Aufnahmen ermöglichen ein einfaches und schnelles Lösen und Austauschen der Futteraufnahmen bzw. maschinenspindelseitigen Aufnahmen sowie den Austausch und die Befestigung entsprechender anderer Aufnahmen dieser Art. Dabei bleibt die Messnabe mit den daran befestigten Halteelementen als Grundelement beibehalten und verfügbar. Die lösbar befestigten Halteelemente müssen zu diesem Zweck nicht gelöst werden. Durch diese ist bei Lösen dieser ein axialer Zugang zum Hauptkörper und insbesondere zur Messeinrichtung möglich. Dies ist z. B. dann von Vorteil, wenn ein in der Messeinrichtung enthaltener Akku defekt ist und gegen einen neuen Akku gewechselt werden muss. Auch bei anderen Störungen der Messeinrichtung und/oder im Bereich des Hauptkörpers hat man zu diesen Teilen Zugang, um bedarfsweise in diese eingreifen zu können.
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Der Werkzeughalter ist einfach im Aufbau. Aufgrund der Modulbauweise sind verschiedene Elemente des Werkzeughalters kombinierbar. Die Anzahl einzelner Bauteile des Werkzeughalters, die auf Lager gehalten werden müssen, kann dadurch reduziert werden. Der Werkzeughalter ist kostengünstig und in einfacher Weise schnell demontierbar und wieder zusammensetzbar, mit allen sich daraus ergebenden Vorteilen.
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Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und ferner aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweise auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen schematischen axialen Längsschnitt eines Werkzeughalters mit einer Messnabe,
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2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie II-II in 1.
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In den Zeichnungen ist schematisch ein Werkzeughalter 10 mit einer Messnabe 11 gezeigt, die aus einem im Wesentlichen zylindrischen Hauptkörper 12 und einer am Hauptkörper 12 angeordneten, nur schematisch dargestellten Messeinrichtung 13 besteht. Die Messeinrichtung 13 ist als zylindrischer Ring ausgebildet. Sie enthält im inneren ein elektronisches Sensorsystem, das von einem im inneren befindlichen Akku gespeist wird. Der Akku ist über eine nicht gezeigte Ladestation aufladbar. In dieser Gestaltung stellt der Werkzeughalter 10 einen sensorischen Werkzeughalter dar. Mittels der Messeinrichtung 13 können Online während eines Bearbeitungsprozesses sehr genau Kräfte und Momente unmittelbar an der Wirkstelle Werkzeug/Werkstück gemessen und die Daten drahtlos übermittelt werden. Das Sensorsystem der Messeinrichtung 13 ist mikrotechnisch aufgebaut, so dass die Steifigkeit und Dynamik des übrigen Teils des Werkzeughalters 10 nicht beeinflusst werden und somit unter im Wesentlichen unveränderten Einsatzbedingungen gemessen wird. Die Einsatzmöglichkeiten des Werkzeughalters 10 mit Messnabe 11 sind vielfältig. Ein Einsatz ist z. B. bei der Werkzeugcharakterisierung und Werkzeugentwicklung möglich, ferner zur Analyse von Prozessen und Betriebszuständen sowie bei der Optimierung von Werkzeugen und Prozessen für die Fertigung. Mittels der Messeinrichtung 13 lassen sich verschiedene Messgrößen erfassen und Online darstellen, z. B. Zug-/Druckkraft in Längsrichtung des Werkzeughalters 10, Drehmomente um diese Längsachse sowie Biegemomente quer zur Längsachse in x- und y-Richtung. Daraus resultierende Biegemomente sind über Vektoraddition ebenfalls ermittelbar.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass an den beiden, sich gegenüberliegenden Stirnseiten der Messnabe 11 auf einer Seite, in 1 links, eine werkzeugseitige Futteraufnahme 14 und auf der anderen Seite, in 1 rechts, eine maschinenspindelseitige Aufnahme 15 vorgesehen sind, die an der Messnabe 11 lösbar und austauschbar befestigbar sind. Die Messnabe 11 ist als Adapter bzw. Zwischenstück zwischen der Futteraufnahme 14 und der Aufnahme 15 eingefügt.
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An den sich gegenüberliegenden Stirnseiten 16 und 17 des Hauptkörpers 12 sind jeweils Haltelemente 18 bzw. 19 in Form von z. B. beidendigen Stirnplatten 20, 21 lösbar befestigt. Diese Haltelemente 18, 19 in Form beispielsweiser Stirnplatten 20 bzw. 21 tragen jeweilige Befestigungsstellen zur lösbaren Befestigung verschiedener werkzeugseitiger Futteraufnahmen 14 und maschinenspindelseitiger Aufnahmen 15. Als werkzeugseitige Futteraufnahmen 14 können z. B. solche für HSK-Futter oder verschiedene andere Futter angebracht werden. An der anderen Seite des Werkzeughalters 10 können verschiedenartige maschinenspindelseitige Aufnahmen 15 lösbar angebracht werden, z. B. solche mit einer Aufnahme für HSK-Spannpatronen, Steilkegel od. dgl. In allen Fällen bleibt die Messnabe 11 erhalten und kann somit variabel für die verschiedensten Bestückungen an beiden Enden genutzt werden. Es ist dazu lediglich im Bereich der beidendigen Befestigungsstellen der Halteelemente 18, 19 ein Wechsel der Futteraufnahme 14 bzw. Aufnahme 15 erforderlich.
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Die genannten Befestigungsstellen für die lösbare Befestigung von werkzeugseitigen Futteraufnahmen 14 bzw. 15 maschinenspindelseitigen Aufnahmen 15 sind z. B. als Schraubstellen ausgebildet und weisen in dieser Form z. B. Gewindebohrungen 22 bzw. 23 auf, die sich in den Halteelementen 18, 19 in Form der Stirnplatten 20, 21 befinden. In diese Gewindebohrungen 22, 23 sind jeweilige Schrauben 24 bzw. 25 einschraubbar, die jeweilige Bohrungen 26 bzw. 27 der Futteraufnahme 14 bzw. Aufnahme 15 durchgreifen. Zur Verwirklichung dieser Befestigungsstellen 22 bis 27 weisen die beiden Stirnplatten 20, 21 radial überstehende Abschnitte 28 bzw. 29 auf, in denen die Gewindebohrungen 22 bzw. 23 enthalten sind. Man erkennt, dass die Stirnplatten 20, 21 mit diesen radial überstehenden Abschnitten 28, 29 über den Hauptkörper 12 und auch über die Messeinrichtung 13 radial hinausragen und die Messeinrichtung 13 zwischen diesen Abschnitten 28 und 29 beider Stirnplatten 20, 21 angeordnet ist. Die Messeinrichtung 13 ist auf dem zylindrischen Hauptkörper 12 angebracht und zentriert. Sie kann mit dem Hauptkörper 12 vergossen sein. Unter Umständen kann die Messeinrichtung 13 auch mit den beiden Stirnplatten 20, 21 vergossen sein. In diesem Fall lassen sich die Stirnplatten 20, 21 von der Messeinrichtung 13 nur unter Zerstörung der Vergussmasse trennen. Vorteilhaft kann es sein, wenn die Messeinrichtung 13 in Bezug auf die beidendigen Stirnplatten 20, 21 abgedichtet ist. Dies kann mittels jeweiliger elastischer Dichtungselemente 30, 31 erfolgen. Diese bestehen z. B. aus Scheiben und sind z. B. an den zugewandten Stirnseiten der Stirnplatte 20, 21 fixiert, vorzugsweise in eingetiefte Ringaufnahmen 32, 33 eingesetzt bzw. fixiert.
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Die Stirnplatten 20, 21 enthalten an einer Axialseite, die dem Hauptkörper 12 zugewandt ist, etwa topfähnliche Aussparungen 34, 35, in die der Hauptkörper 12 mit zugewandten Endabschnitten 36 bzw. 37 formschlüssig eingreift.
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Die Stirnplatten 20, 21 weisen an einer Axialseite, die der Futteraufnahme 14 bzw. Aufnahme 15 zugewandt ist, einen axial vorspringenden Passabschnitt 38 bzw. 39 auf. Diesen ist bei der Futteraufnahme 14 sowie bei der Aufnahme 15 eine axiale Vertiefung 40 bzw. 41 zugeordnet, in die der Passabschnitt 38 bzw. 39 axial eingreift.
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Der Hauptkörper 12 enthält eine zentrale Bohrung 42, die sich axial zwischen dessen Stirnseiten 16 und 17 durchgehend erstreckt und mit zentralen Bohrungen in den Stirnplatten 20, 21 und der Futteraufnahme 14 bzw. Aufnahme 15 in Verbindung steht, wobei diese Bohrungen und die Bohrung 42 als zentrale Schmier- und Kühlkanäle dienen, durch die ein Schmier- und Kühlmittel, z. B. ein Aerosol, hindurch bis zur Futteraufnahme 14 geleitet werden kann. In vorteilhafter Weise kann diese Bohrung 42 zur Veränderung der Eigenschaften der Messeinrichtung 13 variiert werden. Mittels der Messeinrichtung 13 wird eine etwaige Verformung des Hauptkörpers 12 während eines Bearbeitungsprozesses erfasst. Die Empfindlichkeit der Messeinrichtung 13 wird somit auch durch die Abmessungen des Hauptkörpers 12 bestimmt, so dass variierende Querschnitte der Bohrung 42 das Verformungsverhalten des Hauptkörpers 12 verändern und somit auf die Empfindlichkeit der Messeinrichtung 13 Einfluss nehmen können.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass der Hauptkörper 12 an beiden Stirnseiten 16 und 17 Befestigungselemente in Form z. B. von Gewindebohrungen 43, 44 aufweist, in die am jeweiligen Halteelement 18, 19 in Gestalt der Stirnplatten 20, 21 angreifende Befestigungsglieder z. B. in Form von Schrauben 45, 46 eingreifen, die zur lösbaren Befestigung der Halteelemente 18, 19 in Gestalt der Stirnplatten 20, 21 dienen.
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Aus 2 geht hervor, dass zwischen der Stirnplatte 20 und dem Hauptkörper 12 in beide axial eingreifende Passstifte 47 vorgesehen sind, die zur Entlastung der Schrauben 45 und Drehmomentübertragung dienen. In gleicher Weise sind auch zwischen der anderen Stirnplatte 21 und der anderen Seite des Hauptkörpers 12 entsprechende drehmomentübertragende Stifte vorgesehen zur Entlastung der dortigen Schrauben 46.
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Ferner ist in 2 angedeutet, dass auch zwischen dem radialen Flansch der Futteraufnahme 14 und dem überstehenden Abschnitt 28 der Stirnplatte 20 ebenfalls drehmomentübertragende Passstifte 48 zur Entlastung der Schrauben 24 vorgesehen sind. Gleiches ist in 1 rechts zur Entlastung der dortigen Schrauben 25 der Fall.
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Die Befestigungsstellen 22, 24, 26 und auf der anderen Seite die Befestigungsstellen 23, 25 und 27 ermöglichen einen Austausch der Futteraufnahme 14 bzw. der maschinenspindelseitigen Aufnahme 15 gegen ein anderes Bauelement dieser Art. Dies lässt sich schnell und einfach durch Lösen der Schrauben 24 und 25 bewerkstelligen. Der restliche Teil des Werkzeughalters 10, bestehend aus der Messnabe 11 und den beidseitigen Stirnplatten 20, 21, kann dabei zusammengebaut verbleiben. Vorteilhaft kann dieser Teil des Werkzeughalters 10 somit zusammen mit unterschiedlichen Futteraufnahmen 14 bzw. maschinenspindelseitigen Aufnahmen 15 verwendet werden. Für den Fall, dass die werkzeugseitigen Futteraufnahmen 14 bzw. maschinenspindelseitigen Aufnahmen 15 bei ihrem Befestigungsflansch andere Abmessungen und/oder einen anderen Lochkreis aufweisen, kann dem durch Lösen der Stirnplatten 20, 21 und Austausch dieser gegen andere, angepasste Stirnplatten Rechnung getragen werden. Auch hierbei bleibt die Messnabe 11 als Kernbauelement unverändert erhalten und nutzbar.
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Die Stirnplatten 20, 21 sind durch Lösen der Schrauben 45, 46 vom Hauptkörper 12 ablösbar. Dadurch werden die Stirnseiten der Messeinrichtung 13, die in vorteilhafter Weise offen sein können, frei und zugänglich. Dies hat den Vorteil, dass für Reparaturzwecke od. dgl. Maßnahmen von der Stirnseite her ein Zugriff zur Messeinrichtung 13 möglich ist, vor allem dann, wenn es nötig sein sollte, den darin befindlichen Akku zu entnehmen und auszutauschen.
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Der beschriebene Werkzeughalter 10 ist einfach im Aufbau und kostengünstig verwirklichbar. Er hat viele, vorstehend dargestellte Gebrauchsvorteile.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008015005 A1 [0002]
