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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln und/oder Halten eines Werkstück-Spannfutters einer Drehmaschine, wobei das Werkstück-Spannfutter über ein Werkstück-Spannfutterträger an der Drehmaschine lösbar befestigt ist und die Drehmaschine einen bewegbaren Werkzeugträger aufweist. Außerdem betritt die Erfindung zwei Verfahren zum Wechseln und/oder Halten eines Werkstück-Spannfutters einer Drehmaschine, wobei das Werkstück-Spannfutter über ein Werkstück-Spannfutterträger an der Maschine lösbar befestigt bzw. befestigbar ist und die Drehmaschine einen bewegbaren Werkzeugträger aufweist.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die
DE 38 27 316 C1 beschreibt eine Einrichtung zum automatischen Wechseln von Werkstück-Spannmitteln an numerisch gesteuerten Drehmaschinen mit mindestens einer Werkstückspindel, der zur Aufnahme eines Werkstücks ein Spannmittelträger zugeordnet ist. Als Spannmittelträger kann bspw. ein Spannfutter eingesetzt werden. Zum Erfassen und Transportieren des Spannfutters sowie für die Befestigung am Spannmittelträger ist ein Greifer vorgesehen, dessen Gehäuse mehrere daran gelagerte, zueinander hin schwenkbare Stifte aufweist, die in entsprechende Sacklöcher des auszutauschenden Spannmittels eingreifen. Ein derartiger Greifer zum Halten und Transportieren eines Spannfutters hat aufgrund seiner Komplexität naturgemäß den Nachteil, dass seine Steuerung und Bedienung aufwändig und fehleranfällig und die Anschaffungs-, Wartungs- und Reparaturkosten hoch sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Austauschen des Werkstück-Spannfutters einer Drehmaschine zu schaffen, die möglichst einfach zu handhaben, flexibel und universell einsetzbar und zugleich kostengünstig und sicher ist. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass an einem bereits vorhandenen Werkzeugträger auf einfache Weise ein hierzu kompatibler Haltebolzen als Werkzeug befestigt werden kann. Um das Werkstück-Spannfutter während des An- oder Abmontierens am Spannmittelträger zu halten, wird das freie Ende des Haltebolzens vorzugsweise in die bereits für das Werkstück vorhandene Öffnung des Werkstück-Spannfutters eingeführt. Das Werkstück-Spannfutter kann für den Transport auf dem Bolzen zusätzlich durch ein lösbares Sicherungselement axial fixiert werden. Auf diese Weise ist während der Montage bzw. Demontage und des Transports eine einfache, kostengünstige und dennoch sichere Halterung des Werkstück-Spannfutters gewährleistet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit einer Unfallverhütung durch sicheres Wechseln des Werkstück-Spannfutters. Schwerere Spannfutter, bspw. größere Spannfutter oder Spannfutter mit Kühlmittelzufuhr, können mit der Erfindung problemlos ohne Kran montiert werden. Auch schwerere Spannfutter kann der Haltebolzen halten oder tragen.
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Dabei ist die Öffnung des Werkstück-Spannfutters zentrisch an einer Stirnseite des Werkstück-Spannfutters ausgebildet und mündet in einen sich entlang einer Drehachse des Werkstück-Spannfutters erstreckenden Kanal. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die Öffnung, die ohnehin zur Aufnahme von Werkstücken zwischen den Spannbacken vorgesehen ist, so dass kein zusätzlicher Aufnahmebereich für den Haltebolzen notwendig ist.
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Vorteilhafter Weise ist die Drehmaschine als eine CNC-Drehmaschine ausgebildet. CNC-Drehmaschinen besitzen eine computer-numerische Steuerung (CNC), bei der sämtliche Verfahrwege und Bewegungen mit einem vorgebbaren speicherbaren Programm gesteuert werden können.
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Vorzugsweise ist der Haltebolzen in dem Werkzeugträger lösbar befestigt. Dadurch kann er gegen andere Werkzeuge ausgetauscht werden, insbesondere auch gegen Haltebolzen, deren erstes Ende einen anderen Durchmesser aufweist.
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Vorteilhafter Weise umfasst die Vorrichtung neben dem Haltebolzen einen Spannfutter-Schlüssel zum Lösen und Festziehen des Werkstück-Spannfutters am Werkstück-Spannfutterträger. Vorzugsweise ist der Spannfutter-Schlüssel hohlzylinderförmig ausgebildet, greift axial am Werkstück-Spannfutter an und der Haltebolzen ist in das Innere des Spannfutter-Schlüssels einführbar. Der Spannfutter-Schlüssel kann somit auf den Haltebolzen aufgesetzt in die entsprechende Öffnung des Werkstück-Spannfutters bewegt werden, wobei er auf dem Haltebolzen drehbar gelagert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Werkzeugträger als ein Revolverkopf ausgebildet ist. Der Revolverkopf gestattet eine komplexe Bearbeitung von Werkstücken ohne Umspannung. Vorzugsweise ist der Revolverkopf ein Sternrevolver, ein Trommelrevolver, ein Kopfrevolver oder ein Kronrevolver.
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Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 8 vorgeschlagen. Indem der Haltebolzen das Werkstück-Spannfutter insbesondere während des Abmontiervorgangs trägt, wird verhindert, dass das Werkstück-Spannfutter auf den Boden fällt oder in anderer Weise Schaden nimmt. Nach der Demontage kann es auf dem Haltebolzen von dem Werkzeugträger zu Lagerzwecken an einen vorprogrammierbaren Ort transportiert werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkstück-Spannfutter mittels eines Spannfutter-Schlüssels vom Spannfutterträger gelöst wird. Dieser Ablösvorgang findet statt, indem der auf dem Haltebolzen aufgesetzte Spannfutter-Schlüssel in ein entsprechendes Verbindungselement von Werkstück-Spannfutter und Spannfutterträger eingreift und um seine Längsachse gedreht wird, wodurch das Werkstück-Spannfutter vom Spannfutterträger gelöst wird. Der Spannfutter-Schlüssel befindet sich dabei radial zwischen dem Haltebolzen und dem Werkstück-Spannfutter, so dass die Halte- und Tragfunktion des Haltebolzens während des Ablösevorgangs vollständig genutzt werden kann.
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Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Der Haltebolzen kommt somit nicht nur während des Ablösvorgangs des Werkstück-Spannfutters zum Einsatz, sondern er kann auch im Rahmen der Befestigung des Werkstück-Spannfutters an dem Spannfutterträger verwendet werden.
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Vorzugsweise wird das Werkstück-Spannfutter mittels eines Spannfutter-Schlüssels an dem Spannfutterträger befestigt. Neben dem Werkstück-Spannfutter kann somit auch der Spannfutter-Schlüssel auf dem Haltebolzen aufgesetzt sein, so dass der Haltebolzen während des Befestigungsvorgangs nicht nur das Werkstück-Spannfutter trägt, sondern zugleich den Spannfutter-Schlüssel führt, mit dem das Werkstück-Spannfutter am Spannfutterträger befestigt wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Haltebolzen in einer Seitenansicht von schräg oben;
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2 den erfindungsgemäßen Haltebolzen mit einem Spannfutter-Schlüssel in einer Seitenansicht von schräg oben;
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3 den erfindungsgemäßen Haltebolzen in dem Spannfutter-Schlüssel sowie ein Spannfutter im Längsschnitt.
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Im Stand der Technik beschriebene Vorrichtungen zum automatischen Wechseln von Werkstück-Spannmitteln an Drehmaschinen sehen eine Werkstückspindel mit einem zugeordneten Spannmittel-Träger vor, an dem mittels eines Greifers ein Spannmittel befestigt oder gelöst wird. Zum Austauschen des Spannmittels weist der Greifer beispielsweise ein Greifergehäuse mit mehreren daran gelagerten Stiften auf, die in entsprechende Sacklöcher des auszuwechselnden Spannmittels eingreifen. Der Greifer ist zum Umsetzen des Spannmittels von der Werkstückspindel zum Spannmittel-Magazin und umgekehrt teleskopartig ausfahrbar an einem Tragkörper angeordnet, der an einem Werkzeugrevolver befestigt ist.
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Eine solche komplexe Vorrichtung hat jedoch den allgemeinen Nachteil, dass sie eine aufwendige und teure Konstruktion erfordert und im Betrieb fehleranfällig ist. Erfindungsgemäß wird deshalb eine völlig neuartige Vorrichtung vorgeschlagen, die sich besonders dadurch vom Stand der Technik unterscheidet, als sie keine speziellen Mittel zum Austauschen eines Spannfutters am Spannmittel-Träger, wie beispielsweise schwenkbare Stifte, erforderlich macht, sondern durch den Einsatz unterschiedlicher Haltebolzen und Spannfutter-Schlüssel universell und flexibel zum Befestigen oder Lösen des Spannfutters an bzw. von dem Spannmittel-Träger geeignet ist. Die vorliegende Erfindung schlägt einen Haltebolzen vor, der mit einem ersten Ende an einem Werkzeugträger befestigt ist und mit einem freien zweiten Ende in eine Öffnung des Werkstück-Spannfutters eingeführt werden kann.
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1 zeigt den erfindungsgemäßen Haltebolzen 1. Der Haltebolzen 1 umfasst einen Teilbereich 2a mit dem ersten Ende 2, welches an dem Werkzeugträger 3 befestigt wird, ein Mittelstück 4 sowie einen Teilbereich 5a mit dem freien zweiten Ende 5, das in die Öffnung des Werkstück-Spannfutters eingeführt wird. Als Werkzeugträger kann ein Werkzeugrevolver zum Einsatz kommen. Damit der Haltebolzen 1 auch schwere Spannfutter aufnehmen und tragen kann, besteht er vorzugsweise aus einer Eisenlegierung, beispielsweise aus gehärtetem Stahl.
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Abmessungen und Form des Haltebolzens 1 können selbstverständlich variieren. In dem vorgestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge des Haltebolzens 1 ca. 130 mm, der Durchmesser des ersten Teilbereichs 2a beläuft sich auf ca. 36 mm, der Durchmesser des Mittelstücks 4 umfasst ca. 38 mm sowie der Durchmesser des zweiten Teilbereichs 5a etwa 25 mm. Grundsätzlich ist der Haltebolzen 1 rotationssymmetrisch ausgebildet. Je nach der an dem Werkzeugträger 3 vorhandenen Befestigungseinrichtung ist aber auch vorstellbar, dass der erste Teilbereich 2a bspw. ein vierkantiges Querschnittsprofil aufweist. Wesentlich ist, dass der Haltebolzen 1 problemlos an einer herkömmlichen Befestigungseinrichtung des Werkzeugträgers 3, insbesondere in einem Spannfutter, befestigt werden kann und dass der zweite Teilbereich 5a einen Durchmesser aufweist, der zu einem Spannfutter-Schlüssel kompatibel ist.
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2 zeigt den erfindungsgemäßen Haltebolzen 1 mit dem dazugehörigen Spannfutter-Schlüssel 15. Der Spannfutter-Schlüssel 15 wird auf das zweite Ende 5 des Haltebolzens 1 aufgesetzt, über den zweiten Teilbereich 5a bis zu dem Mittelstück 4 geschoben und auf dem Haltebolzen 1 in die in 3 dargestellte Öffnung 10 des Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt. Somit ist der Spannfutter-Schlüssel 15 auf dem Haltebolzen 1 drehbar um eine Drehachse 30 des Werkstück-Spannfutters 20 gelagert beziehungsweise gehalten.
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Die Öffnung 10 des Werkstück-Spannfutters 20 befindet sich an dessen Stirnseite und mündet entlang der Drehachse 30 in einen Kanal 11. Sie ist vorzugsweise zentrisch zwischen mehreren Spannbacken 22 des Werkstück-Spannfutters 20 angeordnet, kann sich jedoch auch dezentrisch an der Stirnseite oder auch umfangsseitig auf dem Werkstück-Spannfutter 20 befinden.
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Der Spannfutter-Schlüssel 15 besteht aus zwei Abschnitten: ein erster Abschnitt 16, der auf dem Haltebolzen 1 in das Werkstück-Spannfutter 20 eingeführt wird, weist an seinem vorderen Ende ein Schlüsselprofil 19 mit mehreren Zähnen 19a auf. Die Zähne 19a des Schlüsselprofils 19 sind vorzugsweise länglich in Umfangsrichtung ausgebildet und greifen in entsprechende Nuten eines Verbindungselements, vorzugsweise einer Schraube, ein, welches das Werkstück-Spannfutter 20 mit dem Spannfutterträger verbindet. Das Schlüsselprofil 19 des Spannfutter-Schlüssels 15 überträgt so bei der Montage bzw. der Demontage des Werkstück-Spannfutters 20 ein Drehmoment auf das Verbindungselement. Ein zweiter Abschnitt 17 weist in seinem Mantel zwei Drehwerkzeuglöcher auf, in die ein Werkzeug zum Aufbringen des Drehmoments eingreifen kann.
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Es ist denkbar, das auf dem Haltebolzen 1 ein Lager (nicht dargestellt) ausgebildet ist, auf dem der Spannfutter-Schlüssel 15 drehbar ist. Dadurch wird die Reibung zwischen Haltebolzen 1 und Schlüssel 15 reduziert und der Schlüssel 15 lässt sich leichter drehen. Das Lager kann bspw. als ein Kugellager oder als ein Nadellager auf der Außenseite des Haltebolzens 1 ausgebildet sind.
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Ein kleiner Spannfutter-Schlüssel 15 hat bspw. eine Länge von etwa 100 mm und einen Innendurchmesser von 26 mm. Der erste Abschnitt des Spannfutter-Schlüssels 15, der dem Haltebolzen 1 zugewandt ist, weist eine Länge von ca. 54 mm auf, der zweite dem Werkstück-Spannfutter 20 zugewandte Abschnitt eine Länge von ca. 50 mm. Das Drehwerkzeugloch 18 hat einen Durchmesser von ca. 12 mm. Der Zahn 19a des Schlüsselprofils 19 erstreckt sich über etwa 9 mm in Umfangsrichtung und weist eine Höhe beziehungsweise Tiefe von etwa 4 mm auf. Zum Vergleich, haben größere Spannfutter-Schlüssel zum Beispiel eine Länge von 160 mm und einen Innendurchmesser von 66 mm. Die Abmessungen des Haltebolzens 1 sind dann entsprechend größer als oben angegeben. Diese Zahlenwerte sind nur beispielhaft genannt, durch sie soll keine Beschränkung der Erfindung erfolgen.
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Mit der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Verfahren zum Wechseln beziehungsweise Halten des Werkstück-Spannfutters 20 einer Drehmaschine denkbar.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform erfolgt der Lösevorgang des Werkstück-Spannfutters 20 vom Spannfutterträger, indem das freie Ende 5 des Haltebolzens 1 in die Öffnung 10 des Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt wird, das Werkstück-Spannfutter 20 von seinem Spannfutterträger gelöst und dabei vom dem Haltebolzen 1 gehalten wird und der Werkzeugträger 3 das Werkstück-Spannfutter 20 zu einem vorgebbaren, inbesondere programmierbaren, Ort transportiert. Bei dieser ersten Variante wird das Werkstück-Spannfutter 20 ohne Zuhilfenahme des Spannfutter-Schlüssels 15 von dem Spannfutterträger gelöst.
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Eine zweite Ausführungsform sieht hingegen vor, dass das montierte Werkstück-Spannfutter 20 durch Verwendung eines Spannfutter-Schlüssels 15 vom Spannfutterträger gelöst wird. Dabei wird der Spannfutter-Schlüssel 15 so in die Öffnung 10 des Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt, dass das Schlüsselprofil 19 in das entsprechende Verbindungselement, welches das Werkstück-Spannfutter 20 an dem Spannmittel-Träger befestigt, eingreift. Abhängig vom verwendeten Drehwerkzeug findet daraufhin eine erste Drehbewegung des Spannfutter-Schlüssels 15 zum Anlösen des Werkstück-Spannfutters 20 statt, beispielsweise mit Hilfe einer Stange als Drehwerkzeug, die durch die beiden gegenüber liegenden Drehwerkzeuglöcher 18 hindurch gesteckt wird und als Hebel dient. Nach dem Anlösen des Werkstück-Spannfutters 20 kann die Stange entfernt und der Haltebolzen 1 in das Innere des Spannfutter-Schlüssels 15 eingeführt werden. Anschließend wird das Werkstück-Spannfutter 20 durch weiteres Drehen des Spannfutter-Schlüssels 15 um die Drehachse 30, beispielsweise mit Hilfe eines Hakenschlüssels als Drehwerkzeug, vollständig vom Spannfutterträger abgelöst.
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Alternativ wäre auch denkbar, dass der Haltebolzen bereits vor Beginn des Ablösevorgangs in den Spannfutter-Schlüssel 15 eingeführt wird und daran anschließend das Lösen des Werkstück-Spannfutters 20 vom Spannfutterträger mittels eines Hakenschlüssels, der in die Drehwerkzeuglöcher 18 des Spannfutter-Schlüssels 15 eingreift, erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass das Werkstück-Spannfutter 20 bereits zu Beginn des Lösevorgangs vom Haltebolzen 1 gehalten wird, wodurch die Belastung des Verbindungselements zwischen Werkstück-Spannfutter 20 und Spannfutterträger reduziert wird. Nach Abschluss des Lösevorgangs wird das Werkstück-Spannfutter 20 auf dem Haltebolzen 1 zu einem vorprogrammierbaren Ort transportiert.
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Selbstverständlich kann das Werkstückspannfutter 20 von dem Spannfutterträger nicht nur gelöst, sondern an diesem auch befestigt werden. Auch der Befestigungsvorgang kann mit oder ohne Zuhilfenahme des Spannfutter-Schlüssels 15 erfolgen.
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In einer dritten Ausführungsform wird über das freie zweite Ende 5 des an dem Werkzeugträger 3 befestigten Haltebolzens 1 ein Werkstück-Spannfutter 20 auf den zweiten Teilbereich 5a des Haltebolzens 1 aufgesetzt, beides in eine Befestigungsposition relativ zum Spannfutterträger bewegt und das Werkstück-Spannfutter 20 an dem Spannfutterträger befestigt. Der Haltebolzen erfüllt hierbei nur die Funktion einer Halterung für den Transport beziehungsweise dem Befestigungsvorgang.
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Demgegenüber wird in einer vierten Ausführungsform zunächst der Spannfutter-Schlüssel 15 auf den Haltebolzen 1 aufgesetzt und anschließend in die Öffnung 10 des Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt. Anschließend wird das Werkstück-Spannfutter 20 zum Spannfutterträger transportiert und daran durch eine Drehbewegung des Spannfutter-Schlüssels 15 befestigt. Sofern das Werkstück-Spannfutter 20 vom Spannfutterträger gehalten wird, auch ohne daran schon fest montiert zu sein, kann der Haltebolzen 1 bereits aus dem Spannfutter-Schlüssel 15 entfernt werden, bevor das Werkstück-Spannfutter 20 am Spannfutterträger festgezogen wurde. Das auf das Verbindungselement zwischen Spannfutterträger und Werkstück-Spannfutter 20 wirkende Drehmoment kann dann mittels einer als Hebel dienenden Stange, die durch die beiden Drehwerkzeuglöcher 18 hindurch gesteckt wird, aufgebracht werden.
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Vorstellbar ist auch, dass der Haltebolzen 1 das Werkstück-Spannfutter 20 so lange lagernd hält, bis das Werkstück-Spannfutter 20 vollständig am Spannfutterträger befestigt und festgezogen ist. In diesem Fall wird das auf das Verbindungselement zwischen Spannfutter 20 und Spannfutterträger wirkende Drehmoment beispielsweise durch einen Hakenschlüssel, der in die beiden Drehwerkzeuglöcher 18 des Werkstück-Spannfutters 20 eingreift, übertragen.
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Der Haltebolzens 1 ist vorzugsweise lösbar am Werkzeugträger 3 befestigt, damit er gegen andere Haltebolzen mit verschiedenen Durchmessern des ersten Teilbereichs 2a, die in entsprechende Spannvorrichtungen des Werkzeugträger 3 passen, und/oder des zweiten Teilbereichs 5a für unterschiedliche Spannfutter-Schlüssel 15 ausgetauscht werden kann. Als Werkzeugträger 3 kommt vorzugsweise ein Revolverkopf zum Einsatz, der seinerseits als Befestigungsmechanismus für das erste Ende 5 des Haltebolzens 1 ein Spannfutter aufweist. Der Revolverkopf kann ferner als Sternrevolver, Trommelrevolver, Kopfrevolver oder Kronrevolver ausgebildet sein.
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Üblicherweise wird als Drehmaschine eine computergesteuerte CNC-Drehmaschine eingesetzt, so dass ein exakt spezifiziertes Anfahren der Öffnung 10 des auszuwechselnden Werkstück-Spannfutters 20 mit dem Haltebolzen 1 gewährleistet ist.
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Die Erfindung ermöglicht es somit, den Austauschvorgang eines Werkstück-Spannfutters 20 einer Drehmaschine einfach und universell sowie auf flexible, sichere und kostengünstige Weise zu gestalten.
