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Die Erfindung betrifft ein Ausrichtsystem zum Ausrichten eines Werkzeughalters, der an einem Werkzeugträger befestigbar ist, mit einer ersten Ausrichteinrichtung und einer zweiten Ausrichteinrichtung, von denen die erste am Werkzeugträger und die zweite am Werkzeughalter angeordnet ist, und mit spielfrei ineinander greifenden Formschlusselementen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 195 48 151 A1 ist eine Werkzeugfixiereinrichtung für Werkzeugmaschinen bekannt, umfassend einen Werkzeughalter mit einem das Werkzeug tragenden Werkzeughalterkörper, welcher eine Anlagefläche und einen von dieser abstehenden Schaft zum Spannen des Werkzeughalters aufweist, einen Werkzeugträger mit einer Werkzeugstation, umfassend eine Auflagefläche und eine Aufnahme für den Schaft, wobei die Anlagefläche dann gegen die Auflagefläche anliegt, wenn der Werkzeughalter mit seinem Schaft in der Aufnahme eingespannt ist, und eine zwischen Werkzeughalterkörper und Werkzeugträger wirksame Ausrichteinrichtung zur Positionierung des Werkzeughalterkörpers relativ zum Werkzeugträger, wobei die Ausrichteinrichtung ein erstes und ein zweites Ausrichtelement umfasst, von denen das Erste am Werkzeugträger und das Zweite am Werkzeughalterkörper angeordnet ist, wobei die Ausrichtelemente bei in der Aufnahme eingespanntem Schaft mittels spielfrei ineinander greifenden Formschlusselementen den Werkzeughalterkörper relativ zum Werkzeugträger in einer einzigen Stellung ausgerichtet fixieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Ausrichten von Werkzeughaltern an Werkzeugträgern zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem Ausrichtsystem zum Ausrichten eines Werkzeughalters, der an einem Werkzeugträger befestigbar ist, mit einer ersten Ausrichteinrichtung und einer zweiten Ausrichteinrichtung, von denen die erste am Werkzeugträger und die zweite am Werkzeughalter angeordnet ist, und mit spielfrei ineinander greifenden Formschlusselementen, dadurch gelöst, dass eine der beiden Ausrichteinrichtungen mindestens ein durch eine Federeinrichtung vorgespanntes Formschlusselement umfasst. Der fertig ausgerichtete Werkzeughalter wird zum Beispiel mit Hilfe von Befestigungselementen, wie Schrauben, an dem Werkzeugträger befestigt. Die Befestigung des Werkzeughalters an dem Werkzeugträger nach dem Ausrichten kann auch durch ein genormtes System mit einem Rundschaft erfolgen, der mit einer Verzahnung versehen ist. Durch einen derartigen Rundschaft kann eine Drehachse definiert werden, um welche der Werkzeughalter relativ zu dem Werkzeugträger zumindest begrenzt verdrehbar ist. Das Ausrichten von Werkzeugen beziehungsweise Werkzeughaltern zu dieser Drehachse ist relativ schwierig. Durch das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement kann das Ausrichten des Werkzeughalters relativ zu dem Werkzeugträger erheblich vereinfacht werden. Das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement dient zur Darstellung einer Formschlussgeometrie, die wiederum zum Herstellen eines Formschlusses mit einer komplementären Formschlussgeometrie dient, die von der anderen der beiden Ausrichteinrichtungen dargestellt wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung mit dem durch die Federeinrichtung vorgespannten Formschlusselement eine Aufnahmeausnehmung aufweist, aus der das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement teilweise herausragt. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement nicht starr, sondern entgegen der Vorspannkraft der Federeinrichtung begrenzt bewegbar. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Toleranzausgleich zwischen dem durch die Federeinrichtung vorgespannten Formschlusselement und einer komplementären Formschlussgeometrie ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeausnehmung groß genug ist, um das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement in einer Ruhestellung so aufzunehmen, dass das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement nicht mehr aus der Aufnahmeausnehmung herausragt. Das liefert den Vorteil, dass die Ausrichteinrichtung mit dem durch die Federeinrichtung vorgespannten Formschlusselement auch in Kombination mit Werkzeughaltern beziehungsweise Werkzeugträgern verwendbar ist, die keine oder eine Ausrichteinrichtung umfassen, die nicht mit der erfindungsgemäßen Ausrichteinrichtung zusammen passt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement eine erhabene Formschlussgeometrie aufweist. Die erhabene Formschlussgeometrie kann zum Beispiel die Gestalt eines Kugelabschnitts aufweisen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die erhabene Formschlussgeometrie im Wesentlichen die Gestalt einer Halbkugel. Die erhabene Formschlussgeometrie kann auch mindestens eine Nut umfassen, zum Beispiel eine Nut mit einem V-förmigen Querschnitt, die auch als V-Nut bezeichnet wird. Die erhabene Formschlussgeometrie kann alternativ oder zusätzlich eine Längsverzahnung aufweisen. Die Längsverzahnung kann zum Beispiel einen W-förmigen Querschnitt aufweisen. Eine derartige Längsverzahnung wird auch als W-Verzahnung bezeichnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement an einem Druckbolzen vorgesehen oder montiert ist. Das Formschlusselement kann als separates Bauteil ausgeführt sein. Das Formschlusselement kann aber auch einstückig mit dem Druckbolzen verbunden sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung zwischen dem Druckbolzen und einer Druckschraube eingespannt ist. Durch die Kombination mit der Druckschraube wird die Herstellung und Montage des erfindungsgemäßen Ausrichtsystems vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung mindestens eine Tellerfeder und/oder mindestens eine Schraubendruckfeder umfasst. Je nach Bedarf können einzelne Federelemente der Federeinrichtung parallel und/oder in Reihe geschaltet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausrichteinrichtung das durch die Federeinrichtung vorgespannte Formschlusselement umfasst. In Abhängigkeit von der Ausführung des Formschlusselements kann ein Werkzeughalter mit der erfindungsgemäßen Ausrichteinrichtung mit einem herkömmlichen Werkzeugträger kombiniert werden. Je nach Ausführung kann das Formschlusselement keine Ausrichtfunktion erfüllen, wenn es sich zum Beispiel in seiner Ruhestellung befindet. Bei Bedarf kann ein Werkzeughalter mit der erfindungsgemäßen Ausrichteinrichtung aber auch mit einem herkömmlichen Werkzeugträger kombiniert werden, um das erfindungsgemäße Ausrichtsystem darzustellen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausrichteinrichtung mit dem durch die Federeinrichtung vorgespannten Formschlusselement in den Werkzeughalter integriert ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Aufnahmeausnehmung für die Federeinrichtung und das Formschlusselement direkt in dem Werkzeughalter, insbesondere in einem Werkzeughalterkörper, vorgesehen. Die zweite Ausrichteinrichtung mit dem durch die Federeinrichtung vorgespannten Formschlusselement kann aber auch als separates Bauteil ausgeführt sein, das an den Werkzeughalter, insbesondere an einen Werkzeughalterkörper, angebaut wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ausrichtsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die andere der beiden Ausrichteinrichtungen eine starre Formschlussgeometrie aufweist, die geeignet ist, eine formschlüssige Verbindung mit dem durch die Federeinrichtung vorgespannten Formschlusselement darzustellen. Die Starre Formschlussgeometrie umfasst mindestens eine starre Vertiefung. Bei der Vertiefung kann es sich zum Beispiel um eine Senkbohrung handeln. Die starre Formschlussgeometrie kann auch zum Beispiel zwei Vertiefungen umfassen, die voneinander beabstandet sind. Die starre Formschlussgeometrie kann auch eine V-Nut umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die starre Formschlussgeometrie eine Längsverzahnung, insbesondere eine W-Verzahnung oder W-Nut, aufweisen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 zwei unterschiedliche perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Ausrichtsystems mit einem Werkzeugträger, an dem zwölf Werkzeughalter angebracht sind;
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2 einen Revolver mit einem Werkzeugträger, an dem zwei Werkzeughalter angebracht sind, in fünf verschiedenen Ansichten;
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3 einen Werkzeugträgerkörper, an dem ein Werkzeughalter angebracht ist, in vier verschiedenen Ansichten;
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4 einen Werkzeughalter mit zwei durch Federeinrichtungen vorgespannten Formschlusselementen in drei verschiedenen Ansichten;
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5 eine perspektivische Darstellung eines Werkzeugträgerkörpers mit dem Werkzeughalter aus 4;
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6 eine zweite Ausrichteinrichtung mit einem durch eine Federeinrichtung vorgespannten Formschlusselement in zwei Ansichten;
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7 eine ähnliche Ausrichteinrichtung wie in 6, ebenfalls in zwei Ansichten;
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer zweiten Ausrichteinrichtung in sechs Ansichten und
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9 einen Werkzeugträgerkörper gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in drei Ansichten.
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In 1 ist ein Ausrichtsystem 1 mit einem Werkzeugträger 3 in zwei verschiedenen Ansichten perspektivisch dargestellt. Der Werkzeugträger 3 umfasst eine Werkzeugträgerscheibe 4, an der radial außen am Umfang der Werkzeugträgerscheibe 4 insgesamt zwölf Werkzeughalter 6 montiert sind.
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Der Werkzeugträger 3 mit den Werkzeughaltern 6 wird zum Beispiel an einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer CNC-Drehmaschine, in einer industriellen Fertigung eingesetzt. Anstelle der Werkzeugträgerscheibe 4 kann auch ein Linearschlitten verwendet werden.
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Bei der Bearbeitung von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, werden zunehmend höhere Anforderungen an die Präzision der gefertigten Teile gestellt. Bei einer präzisen Spannung und Ausrichtung der Werkzeuge kann die Wirtschaftlichkeit, insbesondere durch eine Verringerung beim Verschleiß der Schneidwerkstoffe, verbessert werden.
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Bei der Montage der Werkzeughalter erweist sich das Justieren und Ausrichten der Werkzeughalter für unterschiedliche Werkzeugstationen als zeitaufwendig und kostenintensiv. Durch das erfindungsgemäße Ausrichtsystem 1 wird die Handhabung der Werkzeughalter 6 beim Ausrichten erheblich vereinfacht.
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In 2 ist ein Revolver 10 mit einer Werkzeugträgerscheibe 4, wie sie in 1 dargestellt ist, in verschiedenen Ansichten dargestellt. An der Werkzeugträgerscheibe 4 sind zwei Werkzeughalter 11, 12 angebracht, die auch als Werkzeugköpfe bezeichnet werden. Eine erste Ausrichteinrichtung 14 ist am Umfang der Werkzeugträgerscheibe 4 vorgesehen.
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Die erste Ausrichteinrichtung 14 umfasst ein Nutsystem 15, das eine starre Formschlussgeometrie darstellt. Das Nutsystem 15 umfasst zwei Längsnuten, die sich in Umfangsrichtung radial außen an der Werkzeugträgerscheibe 4 erstrecken. Die Längsnuten haben zum Beispiel jeweils einen W-förmigen Querschnitt.
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In 3 ist ein Werkzeugträgerkörper 20 mit einem ähnlichen beziehungsweise dem gleichen Nutsystem wie in 2 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Nutsystem 15 umfasst zwei Längsnuten 21, 22, die parallel zueinander an dem Werkzeugträgerkörper 20 angebracht sind. Die Längsnuten 21 und 22 haben jeweils einen W-förmigen Querschnitt und stellen eine starre Formschlussgeometrie dar.
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Eine zweite Ausrichteinrichtung 24 ist in den Werkzeughalter 12 integriert, der an dem Werkzeugträgerkörper 20 befestigt ist. Die zweite Ausrichteinrichtung 24 umfasst ein Formschlusselement 25, das durch eine Federeinrichtung 26 vorgespannt ist. In einer Einzelheit B der 3 sieht man, dass das Formschlusselement 25 zur Darstellung eines Formschlusses teilweise in der Längsnut 22 der ersten Ausrichteinrichtung 14 angeordnet ist. Zu diesem Zweck weist das Formschlusselement 25 die Gestalt eines Kugelabschnitts auf, der formschlüssig in eine Teilnut der Längsnut 22 eingreift.
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Die Teilnut der W-Nut 22 hat im Querschnitt die Gestalt eines Dreiecks. Durch die vorgespannte Federeinrichtung 26 wird das Formschlusselement 25 formschlüssig in der Teilnut der Längsnut 22 gehalten. Durch ein zweites (nicht dargestelltes) Formschlusselement, das analog in eine Teilnut der Längsnut 21 eingreift, kann der Werkzeughalter 12 auf einfache Art und Weise relativ zu dem Werkzeugträgerkörper 20 ausgerichtet werden.
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In den 4 und 5 ist ein Werkzeughalter 30 in verschiedenen Ansichten dargestellt, der so ähnlich wie der in 3 dargestellte Werkzeughalter 12 ausgeführt ist. Der Werkzeughalter 30 umfasst einen Halterkörper 31, der im Wesentlichen die Gestalt einer quaderförmigen Platte aufweist. Von einer Unterseite des Halterkörpers 31 geht ein Rundschaft 33 aus. Der Rundschaft 33 dient zur Befestigung des Werkzeughalters 30 an einem Werkzeugträgerkörper 40, der in 5 perspektivisch dargestellt ist.
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Der in 5 dargestellte Werkzeugträgerkörper 40 umfasst eine zentrale Aufnahmebohrung 38, die zur Aufnahme des Rundschafts 33 dient. Die Kombination der zentralen Aufnahmebohrung 38 mit dem Rundschaft 33 ist Teil eines genormten Befestigungssystems. An zwei gegenüberliegenden Außenkanten des Werkzeugsträgerkörpers 40 sind zwei Ausnehmungen 41, 42 vorgesehen, die eine starre Formschlussgeometrie einer ersten Ausrichteinrichtung des erfindungsgemäßen Ausrichtsystems darstellen.
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Die beiden Ausnehmungen 41, 42 dienen zur formschlüssigen Aufnahme von Formschlusselementen 34, 35, die an dem Halterkörper 31 des Werkzeughalters 30 vorgesehen sind. Die Formschlusselemente 34, 35 sind durch (nicht dargestellte) Federeinrichtungen so vorgespannt, dass sie eine erhabene Formschlussgeometrie an der Unterseite des Werkzeugträgerkörpers 40 darstellen. Die Formschlusselemente 34, 35 stellen eine im Wesentlichen W-förmige Verzahnung dar.
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Zum Ausrichten des Werkzeughalters 30 relativ zu dem Werkzeugträgerkörper 40 werden die Formschlusselemente 34 und 35 in formschlüssigen Eingriff mit den Ausnehmungen 41, 42 gebracht. Dadurch wird das Ausrichten des Werkzeughalters 30 relativ zu dem Werkzeugträgerkörper 40 erheblich vereinfacht. Nach dem Ausrichten wird der Werkzeughalter 30 über den Rundschaft 33 mit Hilfe eines Bolzens, der in eine Verzahnung eingreift, die an dem Rundschaft 33 vorgesehen ist, an dem Werkzeugträgerkörper 40 befestigt.
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In 6 ist eine zweite Ausrichteinrichtung 44 in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Die zweite Ausrichteinrichtung 44 umfasst ein Einbaugehäuse 45, in welchem ein Formschlusselement 46 angeordnet ist. Die zweite Ausrichteinrichtung 44 mit dem Einbaugehäuse 45 stellt ein separates Bauteil dar, das in einen Werkzeughalter eingebaut oder an einen Werkzeughalter angebaut werden kann. Zu diesem Zweck kann das Einbaugehäuse 45 in eine entsprechende Aufnahme, insbesondere eine Aufnahmebohrung, in den Werkzeughalter eingesetzt werden. Ein Sackloch 47 in dem Einbaugehäuse 45 dient zur Darstellung einer Verdrehsicherung der zweiten Ausrichteinrichtung 44 im eingebauten Zustand.
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Das Formschlusselement 46 ragt zur Darstellung einer erhabenen Formschlussgeometrie 49 mit einem Ende aus einer Aufnahmeausnehmung 48 heraus, die in dem Einbaugehäuse 45 ausgespart ist. Das Formschlusselement 46 ist einstückig mit einem Führungskörper 50 verbunden, durch den das Formschlusselement 46 in einer axialen Richtung, das heißt in 6 nach oben beziehungsweise nach unten, hin und her bewegbar geführt.
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Ein Ende des Führungskörpers 50 dient zur Darstellung einer ersten Hubbegrenzung 51. Ein Druckbolzen 54 dient zur Darstellung einer zweiten Hubbegrenzung 52 für das Formschlusselement 46. Das Formschlusselement 46 ist mit dem Führungskörper 50 an einem Ende des Druckbolzens 54 befestigt. Gegen das andere Ende des Druckbolzens 54 ist eine Federeinrichtung 55 vorgespannt.
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Die Federeinrichtung 55 umfasst insgesamt elf in Reihe geschaltete Tellerfedern 56. Die Federeinrichtung 55 mit den Tellerfedern 56 ist in axialer Richtung zwischen einer Druckschraube 58 und dem Druckbolzen 54 eingespannt. Durch die Vorspannkraft der Federeinrichtung 55 wird der Druckbolzen 54 in Anschlag an der zweiten Hubbegrenzung 52 gehalten. Die erhabene Formschlussgeometrie 49 hat, im Querschnitt betrachtet, die Gestalt von zwei Dreiecken. Die Druckschraube 58 ist in das Einbaugehäuse 45 eingeschraubt.
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In 7 ist eine zweite Ausrichteinrichtung 64 mit einem Einbaugehäuse 65 in verschiedenen Ansichten dargestellt. In dem Einbaugehäuse 65 ist ein Formschlusselement 66 angeordnet. Das Formschlusselement 66 ragt mit einem Ende aus einer Aufnahmeausnehmung 68 des Einbaugehäuses 65 heraus. Das aus der Aufnahmeausnehmung 68 herausragende Ende des Formschlusselements 66 hat die Gestalt eines Kugelkopfs 73.
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Der Kugelkopf 73 dient zur Darstellung der erhabenen Formschlussgeometrie 69. Der Kugelkopf 73 ist einstückig mit einem Druckbolzen 74 verbunden. Eine Federeinrichtung 75 ist in axialer Richtung zwischen dem Druckbolzen 74 und einer Druckschraube 78 eingespannt. Die Druckschraube 78 ist in das Einbaugehäuse 65 eingeschraubt.
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In 8 ist eine Ausrichteinrichtung 84 mit einer Justierleiste 85 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Justierleiste 85 kann an einen Werkzeughalter oder an einen Werkzeugträger angebaut werden. Ein Formschlusselement 86 ist in der Justierleiste 85 angeordnet. Dabei ragt das Formschlusselement 86 aus einer Aufnahmeausnehmung 88 heraus, um eine erhabene Formschlussgeometrie 89 darzustellen.
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Das Formschlusselement 86 ist an einem Druckbolzen 94 befestigt. Eine Federeinrichtung 95 ist zwischen den Druckbolzen 94 und einer Druckschraube 98 eingespannt. Die Druckschraube 98 ist in die Zentrierleiste 85 eingeschraubt. Die erhabene Formschlussgeometrie 89 hat, im Querschnitt betrachtet, die Gestalt von zwei Dreiecken.
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In 9 ist ein Werkzeugträgerkörper 101 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Werkzeugträgerkörper 101 umfasst eine Aufnahme 103 für einen Rundschaft 105 eines nicht näher dargestellten Werkzeughalters. Zur Positionierung des Werkzeughalters relativ zu dem Werkzeugträgerkörper 101 weist der Letztgenannte zwei Vertiefungen 108, 109 auf, die auf einer Diagonalen angeordnet sind, die sich mit der Längsachse des Rundschafts 105 schneidet.
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Die Vertiefungen 108, 109 sind zum Beispiel als Senkbohrungen ausgeführt und dienen zur Darstellung einer starren Formschlussgeometrie in dem Werkzeugträgerkörper 101. Die Vertiefungen 108, 109 dienen vorteilhaft zur Aufnahme des Kugelkopfs 73 des in 7 dargestellten Formschlusselements 66 der zweiten Ausrichteinrichtung 64.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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