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Die Erfindung betrifft ein Einschraubwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Werkzeugaufnahme sowie eine Werkzeuganordnung.
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Aus der
DE 10 2012 100 976 A1 ist ein gattungsgemäßes Einschraubwerkzeug mit einer Werkzeugaufnahme bekannt. Das Einschraubwerkzeug enthält einen Werkzeugkopf, an welchem Schneiden zur spanabhebenden Bearbeitung angeordnet sind, und einen Werkzeugschaft mit einem Außengewinde zur Verbindung mit der Werkzeugaufnahme. An dem Werkzeugschaft sind zudem zwischen dem Werkzeugkopf und dem Außengewinde ein erster Abstützbereich und ein benachbart zu einem freien Ende des Werkzeugschafts angeordneter zweiter Abstützbereich ausgebildet. Hierzu korrespondierend weist die Werkzeugaufnahme eine Aufnahmeöffnung mit einem Innengewinde und einen zwischen einer vorderen Stirnseite der Werkzeugaufnahme und dem Innengewinde angeordneten ersten Auflagebereich sowie einen an einem inneren Ende der Aufnahmeöffnung angeordneten zweiten Auflagebereich auf. Der erste Abstützbereich des Einschraubwerkzeugs und der erste Auflagebereich der Werkzeugaufnahme sowie der zweite Abstützbereich des Einschraubwerkzeugs und der zweite Auflagebereich der Werkzeugaufnahme stehen jeweils in Kontakt und bewirken hierdurch eine besonders vorteilhafte Abstützung und Zentrierung des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme.
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Bei derartigen Einschraubwerkzeugen besteht aufgrund des sehr harten und spröden Werkstoffs grundsätzlich die Gefahr eines Bruchs, insbesondere wenn bei der Montage des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme ein zu hohes Einschraub-Drehmoment verwendet wird. Daher ist es besonders wichtig, das das notwendige Drehmoment exakt bestimmen zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Einschraubwerkzeug und. eine Werkzeugaufnahme zu schaffen, welche eine sichere Montage ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Einschraubwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Werkzeugaufnahme mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und eine Werkzeuganordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Einschraubwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Abstützbereich in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, radial nach außen vorstehende Stützelemente aufweist. Durch diese Stützelemente werden Reibungsverluste durch geringere Kontaktflächen verringert, wodurch sich auch das bei der Montage des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme benötigte, aus dem gegenseitigen Kontakt im zweiten Abstützbereich resultierende Drehmoment verringert. Hierdurch entspricht das insgesamt aufzubringende Moment noch viel eher dem für die Gewindeverbindung errechnetem optimalen Drehmoment, so dass eine Überlastung des Einschraubwerkzeugs verhindert werden kann. Zudem erhöht sich durch die voneinander beabstandeten Stützelemente die Vibrationsdämpfung durch die höhere Elastizität der einzeln nach außen vorstehenden Stützelemente. Auch lassen sich durch die Größe und Anzahl der Kontaktflächen die Dämpfungseigenschaften gezielt beeinflussen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Stützelemente in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet. Es ist jedoch auch möglich, die Stützelemente ungleichmäßig, aber punktsymmetrisch zur Mittelachse des Einschraubwerkzeugs zu verteilen.
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Um eine besonders gute Stützwirkung zu erzielen, können die Stützelemente als in Axialrichtung des Einschraubwerkzeugs verlaufende Stege ausgebildet sein.
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Im radial äußersten Bereich können die Stützelemente zudem eine zylinderabschnittsförmige Anlagefläche aufweisen, welche bevorzugt koaxial zu einer Längsachse des Einschraubwerkzeugs ausgebildet ist. Durch die zylinderabschnittsförmigen Anlageflächen wird ein vollflächiger Kontakt zwischen den Stützelementen und der Werkzeugaufnahme und damit eine stabile Zentrierung ermöglicht. Um die Reibung zwischen den Stützelementen und der Werkzeugaufnahme weiter zu reduzieren, können an den Stützelementen jedoch auch ballige bzw. kugelabschnittsförmige Anlageflächen vorgesehen sein, bei denen die Hüllfläche durch eine Kugel gebildet wird, deren Mittelpunkt entweder auf der Mittelachse des Einschraubwerkzeugs oder radial entfernt hiervon angeordnet ist. Damit ergibt sich dann entsprechend ein Punkt- oder Linienkontakt zwischen den Stützelementen und der Werkzeugaufnahme mit entsprechend reduzierten Reibungskräften.
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Um ein Einführen des Stützelemente des Einschraubwerkzeugs in eine entsprechenden Lagerbereich der Werkzeugaufnahme zu erleichtern und eine gleichmäßige elastische Verformung der Stützelemente zu erreichen, können die Stützelemente auf einer dem freien Ende des Werkzeugschafts zugewandten Seite eine Einführfase aufweisen.
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Zur Stabilisierung der Stützelemente gerade bei der Montage des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme können Übergänge zwischen den Stützelementen und in Umfangsrichtung zwischen den Stützelementen angeordneten Aussparungen mit geringeren Außenabmessungen verrundet sein.
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Um eine besonders stabile und zentrierende Lagerung des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme zu erreichen, kann der erste Abstützbereich durch zwei konische Anlageflächen mit unterschiedlichen Kegelwinkeln gebildet sein, welche bevorzugt aneinander anliegen. Eine besonders gute Zentrierung kann dadurch erreicht werden, dass sich sowohl die erste konische Anlagefläche als auch die zweite konische Anlagefläche in Einschraubrichtung des Einschraubwerkzeugs verringern. Gerade bei derartigen doppelkonischen Lagerungen ist aufgrund des Fehlens einer zur Einschraubkraft rechtwinkligen Anschlagfläche das Einschraub-Drehmoment besonders präzise einzustellen, da mit zunehmendem Eindrehen des Einschraubwerkzeugs es nur zu einer Verformung der Werkzeugaufnahme kommt.
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Es wird außerdem eine Werkzeugaufnahme für ein Einschraubwerkzeug beansprucht. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Auflagebereich voneinander beabstandete, radial nach innen vorstehende Auflageelemente aufweist. Durch diese Auflageelemente werden Reibungsverluste durch geringere Kontaktflächen verringert, wodurch sich auch das bei der Montage eines Einschraubwerkzeugs in die Werkzeugaufnahme benötigte, aus dem gegenseitigen Kontakt im zweiten Abstützbereich resultierende Drehmoment verringert. Hierdurch entspricht das insgesamt aufzubringende Moment noch viel eher dem für die Gewindeverbindung errechnetem optimalen Drehmoment, so dass eine Überlastung des Einschraubwerkzeugs verhindert werden kann. Zudem erhöht sich durch die voneinander beabstandeten Auflageelemente die Vibrationsdämpfung durch die höhere Elastizität der einzeln nach außen vorstehenden Auflageelemente. Auch lassen sich durch die Größe und Anzahl der Kontaktflächen die Dämpfungseigenschaften gezielt beeinflussen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Auflageelemente in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet. Es ist jedoch auch möglich, die Auflageelemente ungleichmäßig, aber punktsymmetrisch zur Mittelachse der Werkzeugaufnahme zu verteilen.
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Um eine besonders gute Stützwirkung zu erzielen, können die Auflageelemente als in Axialrichtung der Werkzeugaufnahme verlaufende Stege ausgebildet sein.
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Im radial innersten Bereich können die Auflageelemente zudem eine zylinderabschnittsförmige Auflagefläche aufweisen, welche bevorzugt koaxial zu einer Längsachse der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist. Durch die zylinderabschnittsförmigen Auflageflächen wird ein vollflächiger Kontakt zwischen den Auflageelementen und dem Einschraubwerkzeug und damit eine stabile Zentrierung des Einschraubwerkzeugs ermöglicht. Um die Reibung zwischen den Auflageelementen und dem Einschraubwerkzeug weiter zu reduzieren, können an den Auflageelementen jedoch auch ballige bzw. kugelabschnittsförmige oder rotationssymmetrische im Querschnitt gekrümmte Auflageflächen vorgesehen sein. Damit ergibt sich dann entsprechend ein Punkt- oder Linienkontakt zwischen den Auflageelementen und dem Einschraubwerkzeug mit entsprechend reduzierten Reibungskräften.
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Um ein Einführen eines beispielsweise zylindrischen Lagerbereichs an dem Einschraubwerkzeugs in den zweiten Auflagebereich zu erleichtern und eine gleichmäßige elastische Verformung der Auflageelemente zu erreichen, können die Auflageelemente auf einer dem Innengewinde der Werkzeugaufnahme zugewandten Seite eine Zentrierfase aufweisen.
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Zur Stabilisierung der Auflageelemente gerade bei der Montage des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme können Übergänge zwischen den Auflageelementen und in Umfangsrichtung zwischen den Auflageelementen angeordneten Ausnehmungen mit geringeren Außenabmessungen verrundet sein.
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Um eine besonders stabile und zentrierende Lagerung des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme zu erreichen, kann der erste Auflagebereich durch zwei konische Auflageflächen mit unterschiedlichen Kegelwinkeln gebildet sein, welche bevorzugt aneinander anliegen. Eine besonders gute Zentrierung kann dadurch erreicht werden, dass sich sowohl die erste konische Auflagefläche als auch die zweite konische Auflagefläche in Einschraubrichtung des Einschraubwerkzeugs verringern. Gerade bei derartigen doppelkonischen Lagerungen ist aufgrund des Fehlens einer zur Einschraubkraft rechtwinkligen Anschlagfläche das Einschraub-Drehmoment besonders präzise einzustellen, da mit zunehmendem Eindrehen des Einschraubwerkzeugs es nur zu einer Verformung der Werkzeugaufnahme kommt.
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Des Weiteren wird auch eine Werkzeuganordnung beansprucht, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Einschraubwerkzeug und/oder die Werkzeugaufnahme wie beschrieben ausgebildet sind.
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Besonders bevorzugt kann sowohl das Einschraubwerkzeug als auch die Werkzeugaufnahme wie beschrieben ausgebildet sein, wobei sich die Teilung der in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, radial nach außen vorstehenden Stützelemente des zweiten Abstützbereichs des Einschraubwerkzeugs von der Teilung der voneinander beabstandeten, radial nach innen vorstehenden Auflageelemente des zweiten Auflagebereichs der Werkzeugaufnahme unterscheiden. Hierdurch wird erreicht, dass unabhängig von der Winkellage zwischen dem Einschraubwerkzeug und der Werkzeugaufnahme im eingeschraubten Zustand zumindest ein Teil der Stützelemente und Auflageelemente aneinander anliegen. Es ist jedoch auch möglich, eine gleiche Teilung der Stützelemente bzw. Auflageelemente vorzusehen, wobei diese dann so an der Werkzeugaufnahme und dem Einschraubwerkzeug anzuordnen sind, dass im eingeschraubten Zustand sich die Stützelemente und die Auflageelemente radial gegenüberliegen und in Kontakt stehen.
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Die Anlageflächen weisen vorzugsweise eine gleiche Höhe auf. Bei entsprechener gegenseitiger Anpassung der gegenüberliegenden Flächen können diese aber auch unterschiedlich hoch sein.
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Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine perspektivisch Darstellung eines Einschraubwerkzeugs mit einem Werkzeugkopf und einem Werkzeugschaft;
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2 eine Detailansicht eines Abstützbereichs des Einschraubwerkzeugs aus 1;
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3 eine Schnittdarstellung eines vorderen Bereichs einer Werkzeugaufnahme mit einer Aufnahmeöffnung für ein Einschraubwerkzeug;
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4 eine perspektivische Ansicht der Aufnahmeöffnung der Werkzeugaufnahme aus 3 und
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5 eine Detailansicht eines Auflagebereichs der Werkzeugaufnahme aus 4.
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In 1 ist ein Einschraubwerkzeug 1 mit einem Werkzeugkopf 2 und einem Werkzeugschaft 3 gezeigt. An dem Werkzeugkopf 2 sind nicht dargestellte Schneiden zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks angeordnet. Der Werkzeugschaft 3 weist ein Außengewinde 4, ein zwischen dem Werkzeugkopf 2 und dem Außengewinde 4 angeordneten ersten Abstützbereich 5 und einen zwischen einem freien Ende 6 des Werkzeugschafts 3 und dem Außengewinde 4 angeordneten zweiten Abstützbereich 7 auf. Das freie Ende 6 wird durch eine Stirnseite des Werkzeugschafts 3 gebildet.
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Der zweite Abstützbereich 7 weist in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und radial nach außen vorstehende Stützelemente 8 auf. Die Ausbildung dieser Stützelemente 8 wird in Bezug auf 2 näher beschrieben.
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In 2 ist der zweite Abstützbereich 7 des Einschraubwerkzeugs 1 von 1 im Detail dargestellt. Wie dort zu erkennen ist, sind die Stützelemente 8 als in Axialrichtung des Einschraubwerkzeugs 1 verlaufende Stege ausgebildet und gleichmäßig voneinander beabstandet. Im radial äußersten Bereich weisen die Stützelemente 8 jeweils zylinderabschnittsförmige Anlagefläche 9 auf, welche zur zentrierenden und dämpfenden Anlage an einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme dienen. Die zylinderabschnittsförmigen Anlageflächen 9 sind koaxial zu einer Längsachse des Einschraubwerkzeugs 1 ausgebildet, so dass die Anlageflächen 9 zusammen eine gemeinsame, zur Längsachse des Einschraubwerkzeugs 1 konzentrische zylindrische Hüllfläche aufweisen.
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Um die Einführung des Einschraubwerkzeugs 1 in eine entsprechende Lagerstelle in einer Werkzeugaufnahme zu erleichtern und eine gleichmäßige elastische radial nach innen gerichtete Verformung der Stützelemente 8 zu erreichen, weisen die Stützelemente 8 auf einer dem freien Ende 6 zugewandten Seite eine Einführfase 10 auf.
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In Umfangsrichtung zwischen den Stützelementen 8 sind Aussparungen 11 vorgesehen, welche gegenüber den Stützelementen 8 radial geringere Außenabmessungen aufweisen, das heißt, die Aussparungen 11 sind gegenüber den Stützelemeten 8 radial nach innen versetzt. Durch diese Aussparungen 11 wird gewährleistet, dass der Kontakt zwischen dem Einschraubwerkzeug 1 und der in 2 nicht dargestellten Werkzeugaufnahme 15 nicht vollumfänglich, sondern nur abschnittsweise im Bereich der Stützelemente 8 vorliegt, so dass durch diesen veringerten Flächenkontakt die Reibung reduziert wird.
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Die Übergänge 12 zwischen den Stützelementen 8 und den Aussparungen 11 sind verrundet, um eine besonders gute Krafteinleitung insbesondere von Umfangskräften auf die Stützelemente 8 in den Werkzeugschaft 3 zu erreichen.
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In
1 ist zudem gezeigt, dass der erste Abstützbereich
5 durch zwei konische Anlageflächen
13,
14 gebildet wird, welche unmittelbar aneinander angrenzen. Die Durchmesser der ersten konischen Anlagefläche
13 und der zweiten konischen Anlagefläche
14 verjüngen sich dabei in Einschraubrichtung des Einschraubwerkzeugs
1. Hierzu ist näheres in
DE 10 2012 100 976 A1 ausgeführt, auf deren Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
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In 3 ist eine Schnittdarstellung eines vorderen Bereichs einer Werkzeugaufnahme 15 gezeigt, welches zur Aufnahme des beschriebenen Einschraubwerkzeug 1 ausgebildet ist. Die Werkzeugaufnahme 15 weist eine Aufnahmeöffnung 16 mit einem Innengewinde 17 auf. Zwischen einer vorderen, dem in 3 nicht dargestellten Einschaubwerkzeug 1 zugewandten Stirnseite 18 der Werkzeugaufnahme 15 und dem Innengewinde 17 ist ein erster Auflagebereich 19 angeordnet. An einem inneren Ende 20 der Aufnahmeöffnung 16 ist zudem ein zweiter, innerer Auflagebereich 21 ausgebildet, welcher voneinander beabstandete, radial nach innen vorstehende Auflageelemente 22 aufweist.
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Wie aus 3 zu entnehmen ist, sind die Auflageelemente 22 gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und als in Axialrichtung der Werkzeugaufnahme 15 verlaufende Stege ausgebildet. In einem radial innersten Bereich weisen die Auflageelemente 22 jeweils eine zylinderabschnittsförmige Auflagefläche 23 auf, welche sich koaxial zu einer Längsachse der Werkzeugaufnahme 15 erstreckt und zur zentrierenden und dämpfenden Anlage an dem nicht dargestellten Einschraubwerkzeug 1 dient.
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Um ein einfaches Einführen des Einschraubwerkzeugs 1 und ein gleichmäßiges elastisches Verformen der Auflageelemente 22 zu erreichen, weisen die Auflageelemente 22 auf einer dem Innengewinde 17 zugewandten Seite eine Zentrierfase 24 auf. Zudem sind in Umfangsrichtung zwischen den Auflageelementen 22 Ausnehmungen 25 angeordnet, welche gegenüber den Auflageelementen 22 größere Außenabmessungen aufweisen, das heißt, die Ausnehmungen 25 sind gegenüber den Auflageelementen 22 radial nach außen versetzt. Durch diese Ausnehmungen 25 wird gewährleistet, dass der Kontakt zwischen der Werkzeugaufnahme 15 und dem in 3 nicht dargestellten Einschraubwerkzeug 1 nicht vollumfänglich, sondern nur abschnittsweise im Bereich der Auflageelemente 22 vorliegt, so dass durch diesen verringerten Flächenkontakt die Reibung reduziert wird.
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Die Übergänge 26 zwischen den Auflageelementen 22 und den Ausnehmungen 25 sind verrundet, um eine besonders gute Krafteinleitung insbesondere von Umfangskräften auf die Auslageelemente 22 in die Werkzeugaufnahme 15 zu erreichen.
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Der erste Auflagebereich
19 wird durch zwei konische Auflageflächen
27,
28 mit unterschiedlichen Kegelwinkeln gebildet, welche unmittelbar aneinander angrenzen. Die Durchmesser der ersten konischen Auflagefläche
27 und der zweiten konischen Auflagefläche
28 verjüngen sich dabei in Einschraubrichtung des nicht dargestellten Einschraubwerkzeugs
1 in die Werkzeugaufnahme
15, also in
3 nach links. Hierzu ist näheres in
DE 10 2012 100 976 A1 ausgeführt, auf deren Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht der Aufnahmeöffnung 16 der Werkzeugaufnahme 15 gezeigt. Wir dort gut zu erkennen ist, ist der erste Auflagebereich 19 an der vorderen Stirnseite 18 der Werkzeugaufnahme 15 angeordnet und umfasst die erste konische Auflagefläche 27 und die zweite konische Auflagefläche 28. Die erste konische Auflagefläche 27 weist neben einem kegelförmigen Abschnitt 29 an dem der zweiten konischen Auflagefläche 28 zugewandten Ende eine Verrundung 30 als Übergang zu der zweiten konischen Auflagefläche 28 auf. Die vordere Stirnseite 18 wird durch eine umlaufende Kante gebildet.
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Im inneren Ende 20 der Aufnahmeöffnung 16 nach dem Innengewinde 17 ist der zweite Auflagebereich 21 angeordnet. Dieser ist in 5 in einer Detailansicht gezeigt. Wir dort zu erkennen ist, weist der zweite Auflagebereich 21 die nach innen vorstehenden Auflageelemente 22 auf, an welche sich zu beiden Seiten in Umfangsrichtung die Übergänge 26 und dann die Ausnehmungen 25 anschließen. An der dem Innengewinde 17 zugewandten Seite der Auflageelemente 22 ist zudem die Zentrierfase 24 ausgebildet.
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Das in den 1 und 2 gezeigte Einschraubwerkzeug 1 bildet zusammen mit der in den 3 bis 5 gezeigten Werkzeugaufnahme 15 eine Werkzeuganordnung, das heißt, dass das Außengewinde 4 und das Innengewinde 17, der erste Abstützbereich 5 mit den konischen Anlageflächen 13, 14 und der erste Auflagebereich 19 mit den konischen Auflageflächen 27, 28 sowie der zweite Abstützbereich 7 mit den Stützelementen 8 und der zweite Auflagebereich 21 mit den Auflageelementen 22 zur gegenseitigen Anlage ausgebildet sind. Die Teilung der in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandeten, radial nach außen vorstehenden Stützelemente 8, also die Anzahl der Stützelemente über den Vollkreis, kann dabei von der Teilung der voneinander gleichmäßig beabstandeten, radial nach innen vorstehenden Auflageelemente 22 unterscheiden, um eine gegenseitige Anlage zu gewährleisten.
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Es ist jedoch auch möglich, nur bei dem Einschraubwerkzeug 1 oder der Werkzeugaufnahme 15 den zweiten Abstützbereich 7 bzw. den zweiten Auflagebereich 21 wie beschrieben auszubilden und den gegenüberliegenden Bereich der Werkzeugaufnahme 15 bzw. des Einschraubwerkzeugs 1 entsprechend zylindrisch oder konische rotationssymmetrisch auszubilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einschraubwerkzeug
- 2
- Werkzeugkopf
- 3
- Werkzeugschaft
- 4
- Außengewinde
- 5
- Erster Abstützbereich
- 6
- Freies Ende des Werkzeugschafts
- 7
- Zweiter Abstützbereich
- 8
- Stützelemente
- 9
- Anlagefläche
- 10
- Einführfase
- 11
- Aussparungen
- 12
- Übergang zwischen Stützelement und Aussparung
- 13
- Erste konische Anlagefläche
- 14
- Zweite konische Anlagefläche
- 15
- Werkzeugaufnahme
- 16
- Aufnahmeöffnung
- 17
- Innengewinde
- 18
- Vordere Stirnseite der Werkzeugaufnahme
- 19
- Erster Auflagebereich
- 20
- Inneres Ende der Aufnahmeöffnung
- 21
- Zweiter Auflagebereich
- 22
- Auflageelemente
- 23
- Zylinderabschnittsförmige Auflagefläche
- 24
- Zentrierfase
- 25
- Ausnehmungen
- 26
- Übergang zwischen Auflageelement und Ausnehmung
- 27
- Erste konische Auflagefläche
- 28
- Zweite konische Auflagefläche
- 29
- Kegelförmiger Abschnitt 29
- 30
- Verrundung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012100976 A1 [0002, 0035, 0040]
