CN110312820A - 用于多个工艺步骤的刀具保持装置 - Google Patents

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斯文·黑格尔斯魏勒
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Abstract

本发明公开了一种用于柄式刀具的刀具保持装置，所述刀具保持装置包括至少一个刀具保持器、基部部分和顶部部分，其中至少顶部部分包括用于至少一个刀具保持器的引入孔，其特征在于，刀具保持装置可用于在转移、清洁、预处理、涂覆、后处理之中的超过一个工艺步骤，并且每个至少一个刀具保持器能够可选地占据一个套筒，该套筒将柄式刀具保持在特定的、优选直立的位置，并且包括一个或多个开口，其允许流体和/或固体处理剂离开刀具保持器和/或套筒，并且至少一个刀具保持器和/或套筒使得实现柄式刀具的三重旋转。此外，公开了一种使用本发明的刀具保持装置的方法。

Description

用于多个工艺步骤的刀具保持装置
本发明涉及一种用于柄式刀具的刀具保持装置，包括至少一个刀具保持器或套筒，其允许各种可能的工艺步骤中的尤其至少一个或多个，如转移、清洁、预处理和/或后处理以及涂覆柄式刀具的至少部分表面。该刀具保持器或属于其的套筒显示出一个或多个排出开口，其允许固体和/或流体和/或气态处理剂在施加下一工艺步骤前离开刀具保持器。
本发明还涉及刀具板单元和配备有这样的刀具保持装置的刀具转盘、此种刀具保持装置的特殊用途和用于柄式刀具的表面处理方法，包括利用上述装置的转移、清洁、可选的预处理和/或后处理和将涂层沉积到刀具表面的至少部分上。
背景技术
当今大多可商购获得的柄式刀具例如钻刀、铣刀、龙头、冲头等涂覆有保护层和/或功能性薄膜以增强其操作期间的性能。这些薄膜或涂层大多通过物理蒸气沉积技术或化学蒸气沉积技术，如电子束蒸发、各种磁控溅射方法、电弧离子镀覆、带有和没有等离子体辅助的化学蒸气沉积等等来施加。涂覆材料和/或沉积工艺主要取决于最终刀具应用，但也取决于刀具基材和形状。许多不同类型的涂层例如像纯金属涂层(如铬、钛等)、金属陶瓷类涂层(如CrN、TiN、TiAlN、CrAlN等)和甚至陶瓷类涂层(如Al2O3、Cr2O3、ZrO2等)或者碳基涂层族(如人工金刚石、ta-C、a-C:H或金属掺杂碳涂层)显示出了出色的通常具体的特性。于是，本领域专家针对个别机加工并非总选择同一涂层，而是专用涂层体系和其组合以获得在最终应用中的最佳性能。
还被广泛认可的是，在保护性涂层沉积前清洁刀具表面对于涂层粘附、进而性能是至关重要的。清洁例如可以在有机和/或无机清洁剂(如异丙醇、丙酮、乙醇等)的水溶液或者在等离子体中完成。也众所周知的是，该刀具的刀具表面和/或微观形状可以在沉积前通过一个或多个预处理步骤例如刷扫、微粒喷砂、湿喷砂等而被改进。按照类似的方式，涂覆刀具通常在沉积后被后处理，其例如允许表面粗糙度减小，光泽度增大等，并且可以有效提高刀具性能。对于柄式刀具的后处理，例如刷扫、微粒喷砂、湿喷砂、磁粉去毛刺等是本领域专家众所周知的做法。
对于执行例如预处理(带有随后涂层沉积和此后的后处理)，刀具必须被人工操作几次，例如通过1)将刀具装载入转移箱内以送至订单涂覆机，2)从箱内卸载且在专用刀具保持器内装载以便清洁，3)在刀具保持器内卸载和装载清洁后的刀具以便预处理，4)在刀具保持器内卸载和装载预处理后的刀具，以便沉积涂层，5)在刀具保持器内卸载和装载涂覆刀具，以用于后处理，6)在转移箱内卸载和装载以送回给客户。大量的人工操作步骤带来工作担负，而在各个刀具保持器内的装卸载承担了刀具受损可能性。
现有技术
几个方面对于实现工业上成功的柄式刀具表面处理来说也是至关重要的。
一个主要方面源于尽量在一个批次中涂覆尽量多的刀具的经济需要。
通常，柄式刀具在批量涂覆系统中被安装于在转台上的刀具保持器之上或之中。如果有待处理的批次全都是大量相同类型的柄式刀具组成，那么柄式刀具的装载密度通常是令人满意的。对于有待处理的批次由大量形状各异且柄部直径各异的柄式刀具构成的情况，就出现了问题。首先，人们过去已经试图多次优化柄式刀具的装载密度，其次与在涂覆过程中在沉积室内的局部定位无关地增强涂覆均匀性。
例如，WO2012089306提出一种空心的钻刀保持器，其具有按照夹层布置形式的至少三个壁，保持器在沉积过程中如此支承钻刀，即，刀具前端面向涂覆材料源。该保持器能以星座定位方式承载大量钻刀且容许在钻刀前端区内均匀沉积涂层。但是，在沿着柄式刀具的周面也需要涂层厚度和性能的高度均匀性的情况下(例如正确涂覆研磨刀具所需的情况)，此刀具保持器表现出明显缺点。
为了在此提高涂层厚度均匀性，最好施加三重转动至柄式刀具，其于是必须独立安装在单独的刀具保持器中。
WO2009149864披露了一种用于提高装载密度的复杂做法。
其中提出了一种用于旋转对称刀具的工件载具，其中，该柄式刀具被安装在单独保持器中，这些保持器按照特定角度安装在显示出多个开口的盘内。该盘随后可以相互重叠就位，以形成树状保持器。由此，刀具自保持器尽量多地突出到能仅涂覆既定刀具表面的所需程度，而刀具柄被有效保护起来以避免不想要的涂覆材料沉积。此做法还包括用于机械触发单独刀具保持器的转动的机构，其同时导致了柄式刀具的高装载密度和三重转动。
该工件载具需要付出相当大的努力来装卸载大量刀具。
而且，如果有待处理的批次包括需要个性化地固定至工件载具的大量各异工件，则将难以调整该工件载具。上述现有技术的另一重大缺点在于专用刀具保持器的高昂成本，该专用刀具保持器只能被用于特定的刀具形状和尺寸。
还可能的是，在刀具装卸载过程中或甚至在涂覆过程中，灰尘或涂层颗粒自上方的刀具或保持器掉落，这可能导致在杂质深藏的刀具表面上的局部涂层增长缺陷。
另一方面是，应该尽量降低单独刀具的操作麻烦程度。这意味着例如用于人工装卸刀具的总操作时间应该尽量短。
此外，在已知的刀具保持器方案中，通过利用刀具保持器仅容许涂层沉积，而不容许利用相同的刀具夹持装置用于清洁、预处理/后处理或者从一个安放位置到另一安放位置的转移。
发明目的
于是，本发明打算克服或至少减少一个或多个上述缺点。
本发明的目的是提供一种刀具保持装置，包括至少一个刀具保持器或适配器(套筒)，其能被用于柄式刀具的转移、清洁、预处理和/或后处理和涂覆。
本发明的另一目的是减小单独刀具的处理工作量，优选减小损伤可能性。理想地，所述减少通过增强沉积涂层的性能、厚度分布和粘附的一致性来达成。
最后，本发明的目的在于获得高空间利用率，以及对于需要同时处理不同几何形状和/或不同柄部直径的批量生产工艺而言，改善对工件的适应度。
发明内容
本发明提出了一种用于柄式刀具的创新的保持装置，其包括至少一个、优选地更多个、理想地至少四个刀具保持器，用于将柄式刀具保持在特定的直立位置并以可旋转的方式。
直立位置优选是这样的位置，其中柄式刀具在操作下旋转所围绕的轴线处于竖直姿态。表述“直立”不限于此定义，如果保持相对于完美竖直线具有+/-10°、更佳地+/-5°的公差，则在每种情况下都保持“直立”。
在最狭窄的意义上，表述“柄式刀具”是指用于材料成形的刀具，其沿着其圆柱形、圆锥形或多边形轴的外周被夹紧以便进行操作，例如铣削。
“保持在特定的位置”通常意味着：保持分开并与相邻刀具有距离。在大多数情况下，它意味着刀具保持器和刀柄之间没有不利的游隙。在大多数情况下，“确保刀具可以与刀具保持器一起旋转而没有滑移”也意味着是一种保持。
本发明的刀具保持器配备有顶侧刀具或适配器插入开口，该开口提供通向空腔的通道，所述空腔通过摩擦直接地、或借助于在柄和刀具保持器之间的适配器以所述方式保持刀具柄。
此外，本发明的刀具保持装置包括基部部分和顶部部分。至少顶部部分包括用于部分地包围至少一个刀具保持器的周面的引入孔。实现了在引入孔和刀具保持器之间的形状配合或优选地纯摩擦配合。通常，同一个顶部部分包括多个这样的引入开口，理想地至少四个。
所述基部部分形成用于至少一个刀具保持器的支撑部和/或引入部和/或引导部。为此目的，基部部分可以具有用于刀具保持器的自身的引入开口，可以是比之顶部部分的引入开口，具有更小直径的引入开口。
在每种情况下，基部部分和顶部部分通过至少一个、更佳地至少两个间隔件相互连接。
根据本发明，至少一个刀具保持器包括一个并且优选地更多个的排出开口，所述排出开口在竖直方向上定位在刀具或适配器插入开口下方并且允许流体和/或固体处理剂离开刀具保持器，使得所述刀具保持装置可用于在转移、清洁、预处理、涂覆、后处理之中的超过一个工艺步骤。在许多情况下，这样的排出开口仅是被设计和定位成使得被侵入的液体可以通过重力完全从其排出的开口。另一方面，通常值得设计至少一个排出开口，其沿着刀具保持器的纵向或第三轴线的主长度(优选地至少75％的所述长度)延伸穿过刀具保持器的周向护套。这样避免了：因为由柄的周面与容纳柄的刀具保持器的内周面之间的窄槽产生的毛细力，使得侵入的颗粒或液体被固定就位。所述排出开口大部分是笔直的，但在其他情况下，排出开口可具有螺旋延伸。
通常，在延伸通过顶部部分到外部区域的区域中，刀具保持器应该不配备有除刀具或适配器插入开口之外的开口。这意味着排出开口应始终(仅)定位在顶板和基板之间的夹层区域中。
本发明的刀具保持器的这种设计具有这样的效果：在预处理或后处理期间侵入到刀柄与容纳柄的刀具保持器之间的间隙中的颗粒或液体可以在以后被更容易地移除。移除可以通过重力和/或部分蒸发来促成，这会影响排出开口的设计和定位。
这样，首次可使用该创新刀具保持装置来执行除层沉积之外的其他处理，而无需使用不同的刀具保持装置。该刀具可以一直停留在相同的刀具保持装置中，该装置可以(归功于排出开口)在被使用以将刀具放入沉积腔室中之前，得到充分清除残留的喷射或清洁剂，所述沉积腔室不允许受到所述药剂污染。
根据本发明，另一个提出的解决方案是用于柄式刀具的刀具保持板单元，包括至少一个、优选地多个本发明类型的刀具保持装置以及用于将所述至少一个刀具保持装置引入限定位置中的板，其中所述板具有中心毂，所述中心毂用于将刀具保持板单元固定到刀具保持树的杆上，所述板优选地具有周向护套。所述刀具保持板单元、优选地其毂包括形状配合机构，所述形状配合机构与刀具保持装置的互补形状配合机构彼此接合，使得所述刀具保持装置在预定位置与所述刀具保持板单元锁定，所述刀具保持装置优选地位于在其毂和其周向护套之间的间隙中。所述锁定按下述方式设计，即，其防止刀具保持装置相对于刀具保持板单元旋转。在大多数情况下，所述锁定可以在不需要使用工具的情况下被建立和被释放，优选地通过刀具保持装置的径直提升来实现。替代性地，使用快速锁定装置，其被设计成使得能够在少于1.5秒内建立锁定或解锁。
这使得可以使用相同的刀具保持板单元用于非常不同类型的刀具和/或柄直径，通过将其在不同情况下配备各个情况所需的刀具保持装置来实现。
这样可以更容易地完全加载每个刀具保持板。结果是更好地利用可用空间。
此外，用于执行诸如预处理、后续涂覆和可能的后处理的不同步骤的处理变得更容易。
不再需要单独地抓持处于处理中的每个刀具以便运输刀具或将其单独地固定在执行下一后续处理步骤所需的保持器处。相反，本发明的刀具保持单元用于遍布在整个工艺链中或在其至少两个或更多个步骤中的运输和/或保持刀具。例如，如果刀具可以从预工艺步骤(可能是清洁)转移到刀具保持板单元中以进行涂覆，则这是明显更少地耗时的，因为除了将一个或多个本发明的刀具保持装置(每个配备有多个要处理的刀具)提升到刀具保持板单元中之外不需要作任何其他事情，所述刀具保持板单元随后用于将刀具定位到沉积转盘上。
为了完整起见，仍有一些总体评述如下。
在批量涂覆系统中，一个或多个本发明的刀具保持装置可以在轴上彼此上下布置，该轴安装在转盘上。批量涂覆系统的转盘在操作期间经历旋转，在本讨论中称为“单重旋转”。通常，一个或多个轴围绕转盘的中心轴线在周向上定位并且这些轴自身围绕其轴线旋转，在本讨论中称为“双重旋转”。通常，轴的旋转通过轴和转盘之间的固定传动来执行。本发明涉及一种刀具保持装置，其包括一个或多个刀具保持器和/或套筒，所述刀具保持器和/或套筒将柄式刀具保持在特定的、优选直立的位置，同时能够绕刀具轴线进行附加旋转，这在这个讨论中称为“三重旋转”。
图1示出了本领域公知的典型刀具保持器1。该刀具保持器通常包括沿其旋转轴线A-A的三个区域。为了在下文中更容易讨论，刀具保持器区域被名为顶部区域11、外壳或中心区域13以及基部区域15。从图1中可以看出，刀具保持器包括管，其形成顶部区域11和外壳区域13。为了实现刀具保持器的三重旋转，其上或其中固定有管的基部区域15具有比顶部和中心区域更大的直径并且包含凹口151，其中机械触发器或弹簧(这里未示出))在操作期间可以捕获在所述凹口中。基部区域15的下部具有圆形突起152，其确保刀具保持器不会从周向地安装刀具保持器所在的盘形刀具承载板(这里未示出)掉落。该刀具保持器基本上可用于柄式刀具的清洁、预处理/后处理和涂覆。然而，旨在与刀具表面(其未被刀具保持器保护)相互作用的液体和/或固体清洁剂或预处理/后处理剂将被收集在刀具保持器内侧底部。该缺点妨碍了将同一刀具保持器用于超过一个的工艺步骤，这是因为来自预处理的剩余清洁剂和/或喷射介质在沉积期间将充当污染物，劣化涂覆质量。
本发明的目的是通过提供一种用于柄式刀具的刀具保持装置来实现的，该刀具保持装置包括至少一个敞口且轻质的刀具保持器和/或套筒，其能够实现多种可能的工艺步骤，例如转移、清洁、预处理和/或后处理以及涂覆柄式刀具的表面的至少一部分。刀具保持装置的每个刀具保持器和/或套筒具有一个或多个开口，所述开口允许固体和/或流体和/或气态处理剂与刀具表面的至少部分反应以及在施加下一工艺步骤之前离开刀具保持器。刀具保持器和/或套筒具有允许各刀具以随机或固定运动方式进行三重旋转的机构。
以下说明应阐明在本发明的上下文中本发明的刀具保持装置的各个部件所使用的命名。在图2中示出了各个部件的示意图：
a)刀具保持器10是构造元件，其旨在将柄式刀具90保持在特定的、优选直立的位置并在各个工艺步骤期间允许围绕刀具主轴线旋转。刀具保持器应当是刀具保持装置30的一部分。
b)适配器(有时也称为套筒20)是结构元件，其类似于刀具保持器10旨在保持柄式刀具90，例如以适于不同刀具直径的刀具保持器10和柄式刀具90。套筒20可以可选地插入刀具保持器10。
c)刀具保持装置30是组件，包括：至少一个刀具保持器10和/或套筒20；承载板31或顶部部分31；以及可选的基部部分35和中心部分33，也称为锁定垫圈部分33。刀具保持装置通常设计成通过安装在轴上或轴周围(本图示中未示出)而能够进行两重旋转，并且旨在作为三重旋转刀具保持器和/或套筒到引入孔37中的引入件。刀具保持装置30还可包括构造机构39，用于使得刀具保持器和/或套筒能够三重旋转。刀具保持装置还可包括保护环(在该图示中未示出)，其在其外径处围绕刀具保持装置。
附图说明
下面将更详细地解释并且通过附图示例性地支持本发明和优选实施例。以下解释和示例不旨在限制本发明，而是旨在帮助理解本发明并且示出可以将本发明付诸实践的方式。
优选实施例的解释将揭示附加功能、设计选项和有用的技术效果。
图1：本领域公知的刀具保持装置的示意图。
图2：本发明的刀具保持装置30的示意图。
图3：本发明的刀具保持装置30的示意图，其形状为盘形的连续结构元件(左图)和分段的结构元件(右图)。
图4：本发明的刀具保持器和/或套筒的几个示例的示意图解。
图5：本发明的刀具保持板单元，其配备有四个本发明的刀具保持装置。
图6：从其径向内侧看的处于从刀具保持板单元中提起的状态的图5所示的本发明的刀具保持装置之一。
图7：从其径向外侧看的处于从刀具保持板单元中提起的状态的图5所示的本发明的刀具保持装置之一。
图8：刀具保持转盘，其每个配备有刀具保持树，刀具保持树均由多个本发明的刀具保持板单元形成。
图9：一个单独的刀具保持树，其由上下叠置的多个本发明的刀具保持板单元形成。
图10：本发明的刀具保持板单元的基本的粗略草图。
具体实施方式
图8示出了刀具保持转盘400，其被设计成可绕主轴线401旋转。转盘400设计成用于在相应的沉积机器的沉积腔室中操作。
图8示出了刀具保持转盘400，其被设计成可绕主(自身的)轴线401旋转。转盘400设计用于在沉积腔室内部操作。
转盘400通常包括转盘基板402。如图8所示，转盘通常承载许多刀具保持树403。这些树以可旋转的方式放置在转盘中，使得每个单独的树可以围绕相应的第二(自身的)轴线404旋转。
图9更详细地示出了该刀具保持树403之一。这些刀具保持树403中的每一个被设计成围绕第二轴线404相对于转盘400的基板402旋转。
如图10更详细地所示的，每个树403包括多个刀具保持板单元405。
如稍后更详细说明的，单独的树403的刀具保持板单元405沿着第二旋转轴线404上下叠置地布置。如图10中仅非常粗略地示出的，每个刀具保持板单元405承载多个刀具保持器10。图10未示出的是，刀具保持器10由基部部分和顶部部分承载或保持。然而清楚的是，每个刀具保持器优选地可旋转地保持在所述顶部部分32中并且通过基部部分35保持。出于该原因，非常优选的设计是，每个刀具保持器能够围绕第三轴线406且相对于刀具保持板单元405旋转。所述第三轴线406是刀具保持器10自身的纵向轴线。
因此，刀具保持器10在操作下经受三重旋转运动。这样，层沉积将是非常均匀的，因为防止了刀具保持器(其上保持有刀具)的一侧比之刀具其余部分在更长时间中更靠近沉积源。
刀具保持转盘400的主轴线401配备有产生刀具保持树403旋转的机构。出于相同的目的，刀具保持树403的每个第二轴线404配备有产生刀具保持器10的旋转的一个或多个机构。
在下一步骤中，将更详细地解释本发明刀具保持板单元405中的一个。
图5示出了这种刀具保持板单元405的实施例。刀具保持板单元405被设置用于形成上述刀具保持树并因此用于涂覆。刀具保持板单元由板410形成。板410是完全或基本上封闭的板。
为了完整起见，必须提到的是，可被用以容纳用于预处理或后处理的一个或多个刀具保持装置的保持器优选地具有与刀具保持板单元中的一个非常相似的结构，同时他们不一定要成为所述刀具保持转盘的一部分。常见的是，它们对应于板410的板配备有多个窗口，从而使得更容易去除残留的处理剂。有时这些保持器出于同样的原因而没有护套。除此之外，这些保持器可以与用于涂覆的保持器相同。
返回到被设置用于涂覆工艺的刀具保持板单元405：在每种情况下，如果刀具保持板单元405配备有周向护套411，则是有利的。周向护套411防止涂覆材料不受阻碍地接触刀具保持器和有待处理的刀具的轴部分。
此外，每个刀具保持板单元405优选地配备有毂412，毂412通常沿向上方向在板410上方延伸。毂412用于在第二轴线404上按上下叠置的方式支承刀具保持板单元405。
在优选实施例中，如图5所示，周向护套411和毂412之间的间隙形成用于容纳刀具保持装置30的凹槽，所述刀具保持装置插有刀具保持器。所述凹槽在其周向上通过隔板413被分成多个隔室，优选地分成四个相同的隔室414。
毂412在其最上侧优选地具有凸缘，所述凸缘呈具有中空中心的盘板形状。该盘板形成沿径向向外延伸超过毂412的管状主体的轴环。
从图5和图6中可以看出，每个刀具保持板单元405容纳一个或优选地多个刀具保持装置30。
从图6和7可以看出如何优选地构造这种刀具保持装置。所述刀具保持装置30至少包括承载板31和基板35。所述两个板通过两个或优选地更多个间隔件34保持在一起。在这种具体情况下在这里指出的是，每个间隔件34在其基础上分叉成两个臂，一个臂支撑承载板31的外侧部分(见图7)，并且另一个臂支撑承载板31的内侧部分(见图6)。
在刀具保持板单元405仅容纳一个刀具保持装置30的情况下，所述承载板31和基板35优选地具有完整圆形形状，细节将在后面被解释。在图6和7所示的实施例的情况下，刀具保持装置30各自具有圆弧(或中空圆柱壁的弧)的形状，其由两个半径和两个弧限制。这意味着承载板31和基板35以及中心部分33(如果存在的话)中的每个具有由两个半径和两个弧限制的这种圆弧形状。
如在考虑图5至7时可以看到的那样，承载板31形成用于刀具保持器10的多个引入孔37。不言而喻，用于具有较大直径轴的刀具的刀具保持器10自身具有更大的直径或者需要至少更多的空间。出于这个原因，存在不同类型的刀具保持装置30，每个刀具保持装置30被预定用于具有一定直径的刀具。
将整圆的刀具保持装置30分成多个相应刀具保持装置30(仅部分地为圆形形状)的优点在于，可以更容易地充分利用可用空间。这是因为，如果此时例如仅需要涂覆具有一种类型轴直径(例如16.5mm)的5个刀具，而所有15个刀具具有不同类型的轴直径(例如17.0mm)，则不会引起问题。在这种情况下，刀具保持板单元405可以单独地配备当前所需的不同刀具保持装置30。
为了不需要太多不同的刀具保持装置，适配器可以属于该系统。这种适配器典型地具有套筒或管的形式，其具有用于配对的刀具保持器所需的限定的外径以及用于配对的刀具的柄所需的限定的内径。
此外，将整圆的刀具保持装置30分成多个相应的刀具保持装置会使得处理更容易。这意味着例如较小的、仅部分圆形的刀具保持装置30可以更容易地从刀具保持板单元405移除，以便例如清洁刀具保持装置及例如插在其上的刀具、或者以便将其安装到(例如用于后处理或预处理的这种类型)的另一刀具保持板单元。
从图6和图7中可以看出，每个刀具保持器10优选地在其最下端配备有用于实现3重旋转的构造机构39，或者更准确地说配备有用于实现围绕第三轴线406旋转的构造机构39。
所述构造机构39优选地设计为一种齿。这些齿大多与板簧(这里大部分未示出，在图6中非常粗略地描绘为部分418)协作，使得一旦刀具保持器10在其标记为“Rot 1(旋转1)”的旋转路径上移动成如此靠近板簧以致板簧的尖端接合到所述类型的牙齿之一中时，板簧就使得刀具保持器10围绕第三轴线406运动标记为“Rot 2(旋转2)”的量。
显然，这种运动可以产生扭矩，该扭矩倾向于使每个刀具保持装置30在周向上相对于刀具保持板单元405运动。
出于该原因，重要的是，单个刀具保持装置30或者每一个刀具保持装置30(如果多个的话)相对于刀具保持板单元405被锁定在预定位置中。为了实现这一点，刀具保持板单元405，或者更准确地说优选地其毂412，配备有多个形状配合机构。所述形状配合机构优选地实施为销415的形状，理想地平行于第二旋转轴线延伸。销415在安装阶段中将突入优选地实施在承载板31中的相应孔416。所述孔416用作互补形状配合机构。这样，防止了刀具保持装置30相对于刀具保持板单元405转动。
同时，刀具保持板单元405的所述形状配合机构和刀具保持装置30的互补形状配合机构始终保证刀具保持板单元405和刀具保持装置30的正确配对/定位。在这一点上，必须知道，每个刀具保持板单元405仅能够容纳用于具有一定轴直径范围的刀具的刀具保持装置30。例如刀具保持板单元405有可能容纳轴直径在12mm和16mm之间的刀具保持装置30。这是因为，上述板簧具有只能在这个直径范围内操作的长度。例如，为了容纳和正确地操作轴直径在16.5mm和20mm之间的刀具保持装置30，需要提供具有较短板簧的刀具保持板单元405。
从图5中可以看出，对于每个刀具保持装置30，设置至少两个、优选三个销415。所述销在周向上不具有全部等距的位置，而是具有单独位置。所述销被如下定位：仅那些被允许在相应刀具保持板单元405中操作的刀具保持装置30才与这些销415匹配。
借助于图7可以看到的细节是，刀具保持装置30优选配备有至少一个联接器突出部34。联接器突出部34定位成使得其可以利用工具从基板32上方被抓持，以便将整个刀具保持装置提升出刀具保持板装置。合适的工具优选地具有钳子的形状。
联接器突出部优选地是间隔件34的集成部分。
图3示出了本发明刀具保持装置30的非常示意性的图示，该保持装置30要么包括连续的结构元件，如盘形基部部分35、顶部部分31以及可选的锁定垫圈部分33，要么包括分段的结构元件，如分段的基部部分351、分段的顶部部分331以及可选的分段锁定垫圈部分331。分段的结构元件必须以这样的方式制造，即它们可以插入具有闭合圆作为外径的刀具保持板单元中。因此，刀具保持板单元可以由至少两个、优选地少于12个段组装成，每个段包括一个分段的基部部分351、一个分段的顶部部分311和可选的一个分段的锁定垫圈部分331。锁定垫圈部分旨在用于在三重旋转期间稳定刀具保持器和/或套筒，为此目的，基部部分35和锁定垫圈部分33形成正好在构造机构39的上方和下方的支撑件，以实现3重旋转，见图3。
本发明的另一优选实施例是，各个段可以具有不同数量和尺寸的引入孔37。这使得：如果刀具保持装置由两个或更多个不同的段组装，则能够同时处理不同刀具直径和/或尺寸的刀具的组合，其中，安装了用于各刀具的具有适当直径和/或尺寸的不同刀具保持器和/或套筒。各个段的顶部、中心和底部部分之间的距离、或者连续盘形部分之间的距离可以通过例如隔开件或间隔件(这里未示出)被固定，这也增强了刀具保持装置的结构稳定性。
一个或多个本发明的刀具保持装置可以(优选地作为刀具保持板单元的插入件)安装在轴上(例如，彼此叠置)，以通过形成刀具保持树来实现足够高的加载密度。各个刀具保持装置或刀具保持板单元之间的距离分别可以通过例如轴上的隔开件或间隔件(此处未示出)来实现。刀具保持装置也可以被制造成使得，刀具保持器和/或套筒相对于轴的主轴线倾斜10°至45°的角度，刀具保持装置安装在该轴上。
本发明的附加实施例在于，本发明的刀具保持板单元还包括保护环，该保护环可以附接在刀具保持板单元的外径处。在例如清洁期间可以省除保护环，以实现围绕刀具的最佳的液体清洁介质流。但是，如果附接了所述保护环，则保护环可以防止例如在预处理期间刀具保持器的过度腐蚀、或在沉积期间在刀具柄处沉积涂覆材料。保护环应当至多具有与刀具保持装置相同的高度。当使刀具保持器和/或套筒能够三重旋转的机构被定位成使得刀具保持器和/或套筒从外部实现旋转的情况下，保护环不应覆盖如下区域，例如触发器捕获到刀具保持器和/或套筒中的该区域。
替代性地，刀具保持装置也可以包括本发明的套筒(即，包括一个或多个开口)以及可选地锁定垫圈部分的组合，所述套筒被组装在连续或分段的顶部部分中，锁定垫圈部分具有连续或分段的底部部分，封闭的刀具保持器(即，在外壳部分中没有开口)定位在该锁定垫圈部分上。该组件还允许在所需区域中处理所述刀具，而容易处理整个顶部部分(包括套筒中的刀具)避免了接触各个刀具的需要。
图4示出了本发明的刀具保持器和/或套筒的一些示例，它们在相应套筒的外壳区域13和/或基部区域15中共同具有至少一个开口，其允许流体和/或固体处理剂并与刀具表面反应、然后在施加后续工艺步骤之前离开套筒。开口可以是孔211和/或狭缝212。可选地，刀具保持器和/或套筒可具有在顶部区域11中的一个或多个凹部或凸耳213。这或那些可以形成一种轴环，其确保例如套筒可以容易地安装在刀具保持器中，或者确保例如刀具保持器可以容易地安装在刀具保持装置的引入孔37中。此外，刀具保持器和/或套筒可包括突鼻(如图1中已知)或侵入凹口214、中心钻孔215以及中心销216。中心销可以设计为高度可调节的止动件，其限定了单个柄可以插入刀具保持器中多深。
·以最简单的方式，刀具保持器和/或适配器可以由弹簧形元件21制成，弹簧形元件21可以具有凹槽213(例如通过弹簧的附加缠绕得到的一种轴环)，以确保例如适配器20可以安装在刀具保持器中或者刀具保持器10可以安装在刀具保持装置中。在本发明的上下文中，这种刀具保持器10和/或这种套筒20的敞开外壳区域可以被视为一个连续的开口。参见图3所示的左手侧的第一线。
·另一示例示出了刀具保持器或套筒，其在外壳区域13中具有超过一个的狭缝212并且在基部区域15的底部中具有中心孔215。参见图3所示的中间的第一线。
·另一示例在顶部区域15中具有凹部213，并且沿着外壳区域13具有多个狭缝212，这些狭缝向下延伸到套筒或刀具保持器的基部区域15，在基部区域中设置有中心孔215。参见图3所示的右手侧的第一线。
·另一示例在外壳区域13中具有至少一个狭缝212，在狭缝的下端处实现为不同的角度，以确保任何干燥或流体的介质可以离开刀具保持器。基部区域15还包括凹口214，其能够传递用于三重旋转的运动，并且中心钻孔215没有被钻孔穿过基部区域15，该中心钻孔旨在作为基部部分上的定心销的引入部。参见图3所示的左手侧的第二线。
·另一示例示出了前一示例的替代方案，其在外壳区域13中具有至少一个狭缝212，并且在外壳区域的底部具有附加的孔211。中心钻孔215和凹口214与示例24类似地执行。参见图3所示的中间的第二线。
·另一示例示出了在外壳区域13中的至少一个狭缝212、在外壳区域的底部的附加孔211以及中心钻孔215，中心销216可以插入并固定(例如通过按压)到其中，这允许仅在刀具基部处刀具的点接触。参见图3所示的右手侧的第二线。
上面给出的刀具保持器和/或套筒的上述示例旨在示出本发明的一些可能的、特别有利的形状，但不限制本发明的范围，除非是权利要求书措辞的一部分。因此，底部部分可以具有用于刀具保持器或销的引入孔，以确保在操作期间的稳定旋转。
发明人已经发现，柄式刀具一旦被插入到本发明的刀具保持装置中，所述柄式刀具可以首先在各个工艺步骤期间和之间被容易地处理，其次可以提高所生产的部件的表面质量。通过使用本发明的刀具保持装置，可以实现改善的涂覆粘附性、较低的表面缺陷和改进的涂覆性能和厚度均匀性。
已经发现，如果柄式刀具仅通过插入且由于其自身重量而固定在刀具保持器和/或套筒的内部，则这是有益的。在最佳实践中，刀具保持器和/或套筒应仅与刀具的一个或多个部分具有“点接触”。这增强了例如清洁剂或预处理/后处理剂的去除。然而，必须确保在刀具与刀具保持器和/或套筒之间存在足够的接触面积，使得刀具保持器和/或套筒的三重旋转也能够抓住刀具。
如上所述，刀具保持器和/或套筒的三重旋转可以例如由弹簧或其他构造机构来触发，在最简单的情况下，所述弹簧或其他构造机构介入到刀具保持器的凹口中。本发明的一个实施例是，用于传递运动从而实现刀具保持器和/或套筒的三重旋转的构造机构可以设置在刀具保持装置的外部或在刀具保持装置的内侧。这可以例如实现：触发器指形物(或弹簧)安装在盘上，该盘以双重旋转方式旋转，例如轴和刀具保持装置。因此触发器可以例如安装在刀具保持装置的外部或在某些情况下也安装在刀具保持装置的内部。
因此，本发明的优选实施例是，用于触发刀具保持器和/或套筒的三重旋转的构造机构位于刀具保持装置内。如果保护环附接在刀具保持装置的外侧处，则这是特别有利的，因为保护环不会与触发器碰撞。应该提到的是，凹口214也可以沿着刀具保持器和/或套筒的外壳区域13或顶部区域11定位。
此外，本发明的优选实施例是，利用一个或多个销来防止刀具在刀具保持器和/或套筒的底部处具有太大的接触区域。这种布置还允许刀具保持器可以安装在刀具保持装置的基板中，如图3中左手侧和中间的第二线所示例性地描绘的。
可以认为，刀具保持装置可以由在-50至+700℃的区域内的任何导电、耐腐蚀和耐高温的材料制成。这是必要的，以便承受暴露于例如在约-35℃的温度用二氧化碳喷砂以及在不超过～650℃的高沉积温度下涂覆材料。然而，本发明的优选实施例是，刀具保持装置由钢制成，特别是耐腐蚀和耐高温的钢，例如诸如DIN1.4301、1.4307、1.4541、1.4404或1.4571，它们具有低的热膨胀系数和足够的导电性，以确保刀具在例如施加偏置电压的沉积工艺期间具有电接触。
发明人发现，本发明可用于几乎任意直径和长度的柄式刀具。这是可能的，因为刀具保持装置对于用于小直径刀具的套筒和内径允许插入套筒的刀具保持器之组合具有高通用性。在一示例中，可将6mm直径的钻头定位在套筒中，该套筒进一步安装在刀具保持器中，该刀具保持器通常用于10mm的钻头。
发明人进一步发现，使用本发明刀具保持装置导致总处理成本降低的可能是相当大的。本发明的刀具保持装置将来意图的是被提供给最初的刀具制造商和/或再研磨机，其在启动工艺链之前仅在刀具保持器和/或套筒中加载柄式刀具一次。本发明的刀具保持装置在整个工艺链中被使用，其涉及将刀具输送或运输到表面处理设备，该设备可以是例如订单涂覆机或特殊表面处理设备。在将一个或多个本发明的刀具保持装置组装在轴上之后，通常在超声波液体清洁浴中清洁刀具，然后将其干燥并转移到可选的预处理设备。如上所述，取决于所使用的预处理介质，可选的保护环可以附接在刀具保持装置周围。在每个预处理步骤(可多于一个)之后，灰尘和/或剩余的处理介质被吹走，如利用干燥空气或惰性气体。下一步骤通常在沉积设备中进行，其中进行刀具的加热、等离子体蚀刻、可选的氮化、碳化等，并最终进行涂覆材料沉积。在涂覆步骤之后，在将刀具保持装置从轴上拆下并将其送回给顾客之前，可以可选地对刀具进行后处理和清洁。尽管在上述工艺链之间也可以采用其他工艺步骤，但可以清楚地看出，本发明的刀具保持装置允许有效地减少处理工作量，降低损坏风险。
根据本发明的一个优选实施例，本发明的刀具保持器可被设置在一布置结构中，其包括：
-可旋转的转盘，用于当转盘绕自身的旋转轴线旋转时传导第一旋转(1重旋转)；
-保持树，其包括沿周向安装在转盘上的至少一个保持装置，该保持装置包括可旋转的承载板，该承载板设置成相对于转盘可运动，用于当承载板绕自身的旋转轴线旋转时传导第二旋转(2重旋转)；
-一个本发明的可旋转刀具保持器或沿周向安装在承载板上的多个刀具保持器，刀具保持器相对于承载板可运动地设置，用于当刀具保持器绕自身的旋转轴线旋转时传导第三旋转(3重旋转)。
本发明还公开了一种用于保持一个或多个柄式刀具(90)的刀具保持装置(30)，其包括布置在第一板(31)上的一个或多个刀具保持器(10)，所述刀具保持器位于关于所述第一板的中心竖直旋转轴线的等距位置处，所述刀具保持器(10)包括一个接收开口，用于接收有待保持的带有尖端区域的刀具，所述接收开口设计用于允许所述刀具的尖端区域未被覆盖，所述刀具保持器(10)布置成可相对于第一板(31)运动，使得刀具保持器(10)可绕其自身的中心竖直轴线旋转，其中，刀具保持器(10)包括至少一个另外的开口以用于允许液体和/或固体物质从其穿过并离开刀具保持器(10)，使得当刀具由刀具保持器(10)保持时，刀具表面的设置在刀具保持器(10)内部的至少一部分可以与物质接触，并且之后如果物质不牢固地粘附到刀具表面的所述部分上，则所述物质还可得以清除，并且所述保持装置(30)包括一个或多个覆盖部分，所述覆盖部分覆盖所述刀具的设置在刀具保持器(10)内部的侧表面。
上述刀具保持装置(30)可以具有一个或多个可拆卸的覆盖部分。
根据本发明的刀具保持装置(30)的刀具保持器，可以包括套筒(20)，或者作为套筒(20)。
通常可以说，想法是要求保护一种刀具保持装置，这种保护甚至独立于已经撰写的权利要求书，该刀具保持装置被设计成使其具有以下一个或多个段落的特征，所述特征可单独地或与由权利要求书、附图和本公开的说明书所公开的其他特征相组合。
一种用于柄式刀具(90)的刀具保持装置(30)，包括至少一个刀具保持器(10)、基部部分(35)和顶部部分(31)，其中，至少顶部部分(31)包括用于至少一个刀具保持器(10)的引入孔(37)，其特征在于
-刀具保持装置(30)可用于在转移、清洁、预处理、涂覆、后处理之中的超过一个工艺步骤，
-至少一个刀具保持器(10)中的每个可以可选地引入套筒(20)，其将柄式刀具(90)保持在特定的、优选直立的位置，
-至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)包括一个或多个开口，其允许流体和/或固体处理剂离开刀具保持器(10)和/或套筒(20)，
-至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)使得能够实现柄式刀具(90)的三重旋转。
一种刀具保持装置(30)，其具有锁定垫圈部分(33)，所述锁定垫圈部分设置在顶部部分(31)和基部部分(35)之间。
一种刀具保持装置(30)，包括一个或多个隔开件，其在顶部部分(31)、基部部分(35)和可选的锁定垫圈部分(33)之间保持特定距离。
一种刀具保持装置(30)，其中，刀具保持装置(30)包括连续结构元件，至少包括盘形基部部分(35)、顶部部分(31)和可选的锁定垫圈部分(33)。
一种刀具保持装置(30)，其包括分段结构元件，每个分段结构元件由分段基部部分(351)、分段顶部部分(311)和可选的分段锁定垫圈部分(331)组成。
一种刀具保持装置(30)，其被设计成使得两个或更多个分段结构元件可以组合成具有连续外径的刀具保持装置(30)。
一种刀具保持装置(30)，其具有分段结构元件，其中分段结构元件可以具有不同数量和尺寸的引入孔37，因此可以承载不同数量和尺寸的刀具保持器和/或套筒。
一种刀具保持装置(30)，其具有用于实现三重旋转的构造机构(39)，所述构造机构位于刀具保持装置(30)的外部。
一种刀具保持装置(30)，其具有用于实现三重旋转的构造机构(39)，所述构造机构位于刀具保持装置(30)的内部。
一种刀具保持装置(30)，其特征在于，可以针对至少一个工艺步骤按照围绕刀具保持装置(30)的外径的方式附接保护环，其覆盖刀具保持装置的总高度的至少一部分。
一种刀具保持装置(30)，其特征在于，刀具保持器(10)和/或套筒(20)的开口是一个或多个孔(211)、狭缝(212)、中心孔(215)或者其组合。
根据前述段落中任一项所述的刀具保持装置(30)，其特征在于，中心销(216)被安装在刀具保持器(10)的中心。
一种使用用于柄式刀具(90)的刀具保持装置(30)的方法，包括至少一个刀具保持器(10)、基部部分(35)和顶部部分(31)，其中，至少顶部部分(31)包括用于至少一个刀具保持器10和/或套筒(20)的引入孔(37)，其特征在于：
-刀具保持装置(30)，可用于在转移、清洁、预处理、涂覆、后处理之中的超过一个工艺步骤，
-至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)，将柄式刀具(90)保持在特定的、优选直立的位置，
-至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)，包括一个或多个开口，其允许流体和/或固体处理剂离开刀具保持器(10)和/或套筒(20)，
-至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)能够允许柄式刀具(90)的三重旋转。
附图标记列表
10 刀具保持器
11 顶部区域
13 中心区域
15 基部区域
20 套筒
21 弹簧形元件
30 刀具保持装置
31 承载板
33 中心部分或锁定垫圈部分
34 间隔件
35 基部部分
37 引入孔
39 用于实现3重旋转(围绕第三轴旋转)的构造机构
90 柄式刀具
151 凹口
152 圆形突起
211 孔
212 狭缝
213 凸耳
214 侵入凹口
215 中心钻孔
216 中心销
311 分段的顶部部分
351 分段的基部部分
331 分段的锁定垫圈部分
400 转盘
401 主轴线
402 转盘基板
403 刀具保持树
404 第二轴线
405 刀具保持板单元
406 第三轴线
410 板
411 周向护套
412 毂
413 隔板
414 隔室
415 销
416 销接收孔
417 毂的盘板
418 板簧
Rot 1 旋转运动路径1
Rot 2 单个刀具保持器围绕第三轴线406的旋转运动

Claims (15)

1.一种用于柄式刀具(90)的刀具保持装置(30)，包括至少一个刀具保持器(10)、基部部分(35)和顶部部分(31)，所述刀具保持器用于将柄式刀具(90)以可旋转的方式保持在特定的直立位置，所述刀具保持器配备有顶侧刀具或适配器插入开口，
其中，至少所述顶部部分(31)包括用于所述至少一个刀具保持器(10)的引入孔(37)，
其中，所述基部部分形成用于所述至少一个刀具保持器的支撑部和/或引入部和/或引导部，并且
其中，所述基部部分(35)和所述顶部部分(31)通过至少一个间隔件相互连接，
其特征在于，
所述至少一个刀具保持器(10)包括一个并且优选地更多个的排出开口，所述排出开口在竖直方向上定位在所述刀具或适配器插入开口下方并且允许流体和/或固体处理剂离开所述刀具保持器(10)，使得所述刀具保持装置(30)能够用于在转移、清洁、预处理、涂覆、后处理之中的超过一个工艺步骤。
2.根据权利要求1所述的刀具保持装置，其特征在于，所述刀具保持装置包括适配器，该适配器具有顶侧刀具插入开口，
其中，所述适配器被设计成穿过所述刀具或所述至少一个刀具保持器的用于适配器的插入开口插入到所述至少一个刀具保持器中，并且所述适配器被设计成能够被所述刀具保持器保持在限定位置，
其中，所述至少一个适配器优选地包括一个或多个排出开口，所述排出开口在竖直方向上定位在其刀具插入开口下方并且允许流体和/或固体处理剂离开所述适配器(20)。
3.根据权利要求1或2所述的刀具保持装置，其特征在于，所述刀具保持器或所述刀具保持器和所述适配器的所述一个或多个排出开口是相对于所述刀具保持器或所述适配器的纵向轴线来说的侧向开口，所述纵向轴线延伸通过所述顶侧插入开口和所述刀具保持器或适配器的底侧。
4.根据前述权利要求中任一项所述的刀具保持装置，其特征在于，所述刀具保持器和/或所述适配器包括优选形状配合的可操作的驱动机构，所述驱动机构被设计成有助于使所述刀具保持器和/或所述适配器围绕其纵向轴线旋转。
5.刀具保持装置，其特征在于，在所述基部部分(35)和所述顶部部分(31)之间设置有锁定垫圈部分(33)。
6.刀具保持装置，其特征在于，所述基部部分、所述顶部部分和所述锁定垫圈部分(如果有的话)具有由两个半径和两个弧限制的圆弧形状。
7.一种用于柄式刀具的刀具保持板单元，包括至少一个、优选地多个根据前述权利要求中任一项所述的刀具保持装置以及用于将所述至少一个刀具保持装置引入限定位置中的板，其中，所述板具有中心毂，所述中心毂用于将所述刀具保持板单元固定到刀具保持树的杆上，所述板优选地具有周向护套。
8.根据权利要求7所述的刀具保持板单元，其特征在于，所述毂包括形状配合机构，所述形状配合机构与刀具保持装置的互补形状配合机构嵌套，使得所述刀具保持装置被锁定在刀具保持的预定位置，优选地位于所述毂和所述周向护套之间的间隙中，其中，所述锁定被设计成使其防止所述刀具保持装置相对于所述刀具保持板单元旋转。
9.根据权利要求8所述的刀具保持板单元，其特征在于，所述锁定能够在不需要使用工具的情况下被建立和被释放，优选地通过刀具保持装置的直接提升来实现；或者特征在于使用快速锁定装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的刀具保持板单元，其特征在于，其至少一个刀具保持装置配备有至少一个联接器突出部，所述联接器突出部优选沿径向向外延伸和/或优选地延伸到所述基板(32)上方的外侧并且优选地形成为上述间隔件的主要部分，其中，所述联接器突出部形成为使其能够被连接到提升工具，所述提升工具优选地呈提升钳的形状。
11.根据前述权利要求中任一项所述的刀具保持板单元，其特征在于，所述板和/或所述毂承载驱动机构被设计成与所述刀具保持器或适配器的所述驱动机构相互作用，以使所述刀具保持器和/或所述适配器绕其纵向轴线相对于所述刀具板保持单元旋转。
12.一种用于在沉积腔室内进行层沉积的刀具保持转盘，所述刀具保持转盘在操作下围绕主旋转轴线相对于所述沉积腔室旋转，并且包括至少一个树，所述树自身包括多个根据上述权利要求7至10中任一项所述的刀具保持板单元，
其中，所述刀具保持板单元通过相对于转盘自身进行旋转的第二旋转轴线上下叠置地被承载，
其中，刀具保持器作为由刀具保持板单元承载的刀具保持装置的一部分，所述刀具保持器在操作下围绕其纵向轴线在所述刀具保持装置内相对于刀具保持板单元旋转，所述刀具保持器的纵向轴线形成第三旋转轴线。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的刀具保持装置的多种用途，用于层沉积以及用于转移和/或清洁和/或预处理和/或后处理的后续工艺步骤中的至少一个。
14.一种系统的多种用途，所述系统包括根据权利要求1至6中任一项所述的刀具保持装置以及不同的刀具保持板单元，
其特征在于，
对于层沉积，所述刀具保持装置由至少一个第一“沉积型”刀具保持板单元引入；而对于转移和/或清洁和/或预处理和/或后处理，相同的刀具保持装置由不同的“其它用途型”刀具保持板单元引入。
15.一种使用用于柄式刀具(90)的刀具保持装置(30)的方法，所述刀具保持装置包括至少一个刀具保持器(10)、基部部分(35)和顶部部分(31)，
其中，至少顶部部分(31)包括用于至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)的引入孔(37)，
其特征在于，
所述刀具保持装置(30)能够用于在转移、清洁、预处理、涂覆、后处理之中的超过一个工艺步骤，
-所述至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)将柄式刀具(90)保持在特定的、优选直立的位置，
-所述至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)包括一个或多个开口，其允许流体和/或固体处理剂离开所述刀具保持器(10)和/或套筒(20)，
-所述至少一个刀具保持器(10)和/或套筒(20)允许所述柄式刀具(90)的三重旋转。
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