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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkzeughalteranordnungen und insbesondere auf Werkzeughalteranordnungen, die einen oder mehrere Mechanismen anwenden, die zum Reduzieren oder Ausschließen von Auszug und/oder radialem Schlupf von Werkzeug vorgesehen sind.
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HINTERGRUND
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Bei Drehbearbeitungsabläufen, wie Fräsen, Bohren, Ausbohren, Gewindeschneiden, Aufreiben und Entgraten, wird im Allgemeinen eine Halterung für drehendes Werkzeug als Schnittstelle zu Schneidewerkzeugen mit verschiedenen Ausführungen und Geometrien verwendet. Um einen sicheren Halt für solche Werkzeuge zu gewährleisten, werden oft Werkzeughalterungen mit Reduzierhülsen oder Spannzangen bereitgestellt, die zur Aufnahme von Werkzeugschäften verschiedener Größen und/oder Formen geeignet sind. Spannzangen können zum Beispiel zum Erleichtern eines raschen Austauschs unterschiedlicher Durchmesser von Werkzeugschäften verwendet werden, wodurch sie zur Erhöhung des Wirkungsgrads von Schneidevorgängen führen. Durch solche Konfigurationen kann jedoch eine Reihe von Komponentenschnittstellen eingeführt werden, die das Gestatten von Bewegung im Verhältnis zu Anschlussbauteilen fördern. Zum Beispiel kann ein Bearbeitungsvorgang manchmal ein Drehmoment auf das Schneidewerkzeug ausüben, was zu einer Axialbewegung des Schneidewerkzeugschafts oder der Spannzange im Verhältnis zum Werkzeughalter führt, ein als „Auszug“ bezeichneter Effekt. Darüber hinaus können solche Abläufe manchmal Kräfte erzeugen, die eine radiale Bewegung oder einen „radialen Schlupf“ bewirken.
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Werkzeughalteranordnungen müssen daher ein Werkzeug präzise und sicher halten können und gleichzeitig nachteilige Auswirkungen auf Oberflächenbeschaffenheit und Maschinentoleranz infolge von Auszug und/oder radialem Schlupf minimieren. Verschiedene Mechanismen und Konfigurationen wurden für die Befestigung von Schneidewerkzeugen in Werkzeughaltern entwickelt, aber solche Konfigurationen können Unzulänglichkeiten beim Reduzieren von Auszug und/oder radialem Schlupf aufweisen. Die Werkzeughalterkonstruktion befindet sich in stetiger Weiterentwicklung in Reaktion auf wandelnde Anforderungen an Anwendungen zum Rotationsschneiden, Fräsen, Bohren, Ausbohren und Gewindeschneiden und macht daher die Entwicklung neuer Konfigurationen für Werkzeughalter erforderlich.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einem Aspekt werden hierin Werkzeughalteranordnungen mit einer Bauweise beschrieben, welche die Bewegung einer Spannzange im Verhältnis zu einem verbundenen Werkzeughalter beschränkt. Zum Beispiel definiert eine hierin beschriebene Werkzeughalteranordnung eine Längsmittelachse und umfasst einen Werkzeughalter und eine Spannzange. Der Werkzeughalter weist eine Innenoberfläche und mindestens ein Verriegelungsglied auf, das aus der Innenoberfläche im Allgemeinen normal zur Längsmittelachse hervorsteht und zwischen einer verriegelten und entriegelten Position verschiebbar ist. Die Spannzange weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Ende und ein das Werkzeug aufnehmendes Ende auf und definiert eine Außenoberfläche, die mindestens eine Vertiefung aufweist, konfiguriert zur Aufnahme des Verriegelungsglieds, wobei die Spannzange zum Einrasten in die Innenoberfläche des Werkzeughalters konfiguriert ist. Das Verriegelungsglied ist zur Beschränkung von Bewegung der Spannzange im Verhältnis zum Werkzeughalter in axialer Richtung konfiguriert, im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse, wenn das Verriegelungsglied in der verriegelten Position angeordnet ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt wird eine Werkzeughalteranordnung hierin beschrieben, die eine Längsmittelachse definiert und einen Werkzeughalter, eine Spannzange und mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder umfasst, angeordnet im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse. Der Werkzeughalter weist eine Innenoberfläche und ein die Spannzange aufnehmendes Ende auf, und die Spannzange weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Ende und ein das Werkzeug aufnehmendes Ende auf, wobei die Spannzange zum Einrasten in die Innenoberfläche des Werkzeughalters konfiguriert ist. Das die Spannzange aufnehmende Ende weist mindestens zwei zum Verriegeln vorgesehene Vertiefungen auf, konfiguriert zur Aufnahme der beiden Spannzangen-Verriegelungsglieder. Die Werkzeughalteranordnung kann ferner mindestens zwei Spannzangen verriegelnde Laschen umfassen, die durch die mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder vorgespannt gegen die Spannzange konfiguriert sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird hierin eine Werkzeughalteranordnung beschrieben, die eine Längsmittelachse definiert und einen Werkzeughalter und eine Spannzange umfasst. Der Werkzeughalter weist eine Innenoberfläche mit mindestens einer darauf angebrachten Vertiefung auf, und die Spannzange weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Ende, ein das Werkzeug aufnehmendes Ende und mindestens eine Ausbuchtung auf, konfiguriert zum Einrasten in die Vertiefung, wobei die Spannzange zum Einrasten in die Innenoberfläche des Werkzeughalters konfiguriert ist.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird hierin eine Werkzeughalteranordnung beschrieben, die eine Längsmittelachse definiert und einen Werkzeughalter und eine Spannzange umfasst. Der Werkzeughalter weist eine Innenoberfläche auf, die mindestens ein um die Längsmittelachse herum angeordnetes Innengewinde definiert. Die Spannzange weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Ende, ein das Werkzeug aufnehmendes Ende und mindestens ein um die Längsmittelachse herum angeordnetes und zum Eingreifen in das Innengewinde des Werkzeughalters konfiguriertes Außengewinde auf. Die Spannzange ist zum Einrasten in die Innenoberfläche des Werkzeughalters konfiguriert.
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Gemäß einem zusätzlichen Aspekt wird ein Werkzeughalter hierin beschrieben, der eine Längsmittelachse definiert und einen Werkzeughalter, eine Spannzange und ein Verriegelungsglied mit Gewinde umfasst. Der Werkzeughalter weist eine Innenoberfläche auf, und die Spannzange ist zum Einrasten in die Innenoberfläche des Werkzeughalters konfiguriert, wobei die Spannzange mindestens ein um die Längsmittelachse herum angeordnetes Gewinde aufweist. Das mit Gewinde versehene Verriegelungsglied ist zum Eingreifen in das Gewinde der Spannzange konfiguriert, um Bewegung der Spannzange in eine im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse verlaufende Richtung zu beschränken.
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Diese und andere Ausführungsformen werden in der folgenden detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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1B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 1A.
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2A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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2B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 2A.
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3A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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3B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 3A.
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3C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Spannzange der Werkzeughalteranordnung von 3A.
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4A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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4B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 4A.
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4C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Spannzange der Werkzeughalteranordnung von 4A.
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5A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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5B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts des Werkzeughalters von 5A.
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5C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Spannzange der Werkzeughalteranordnung von 5A.
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6 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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7A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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7B veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Spannzange der Werkzeughalteranordnung von 7A.
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8A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Werkzeughaltersystems gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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8B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 8A.
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8C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Spannzange der Werkzeughalteranordnung von 8A.
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9A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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9B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 9A.
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9C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Spannzange der Werkzeughalteranordnung von 9A.
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10A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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10B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 10A.
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10C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Spannzange der Werkzeughalteranordnung von 10A.
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11A veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Werkzeughalteranordnung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
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11B veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Werkzeughalteranordnung von 11A.
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11C veranschaulicht eine zusammengesetzte Ansicht der Werkzeughalteranordnung von 11A, einschließlich einer Querschnittsansicht eines Werkzeughalters und einer perspektivischen Ansicht einer Spannzange.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Hierin beschriebene Ausführungsformen werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Beispiele und deren vorherigen und folgenden Beschreibungen leichter verständlich. Hier beschriebene Elemente und Vorrichtungen sind jedoch nicht auf die in der detaillierten Beschreibung dargestellten speziellen Ausführungsformen beschränkt. Es sollte klar sein, dass diese Ausführungsformen lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Zahlreiche Modifikationen und Anpassungen sind Fachleuten ohne Weiteres offensichtlich, ohne vom Grundgedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
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Hierin beschriebene Werkzeughalteranordnungen umfassen im Allgemeinen einen Werkzeughalter und eine Spannzange, die zum Einrasten des Werkzeughalters gleichzeitig mit dem Einrasten eines Schneidewerkzeugs konfiguriert sind. Hierin beschriebene Werkzeughalter und Spannzangen können auf irgendeine beliebige Weise ineinander einrasten, soweit diese sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befindet. Zum Beispiel kann eine Spannzange einen oder mehrere Spalte, Schlitze oder andere Bereiche aufweisen, die konfiguriert sind, um Ausdehnen und Zusammenziehen der Spannzange zu gestatten, um ein Schneidewerkzeug zu ergreifen oder zu halten, wenn äußere Kräfte auf eine Außenoberfläche der Spannzange einwirken. Hierin beschriebene Werkzeughalter können konfiguriert sein, um solche äußeren Kräfte auf irgendeine Weise oder durch irgendeine Struktur auszuüben. In einigen Ausführungsformen nutzen zum Beispiel Werkzeughalter aus hierin beschriebenen Werkzeughalteranordnungen hydraulische Spannfutterkonfigurationen, wobei hydraulischer Druck auf eine Innenoberfläche des Werkzeughalters ausgeübt wird. Der hydraulische Druck kann anschließend auf die Außenoberfläche der Spannzange ausgeübt werden, Zusammenziehen der Spannzange forcierend, dadurch Sicherung des Schneidewerkzeugs zur Verwendung beim Schneide-, Fräs-, Ausbohr- oder Entgratungsvorgang bewirken.
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I. Werkzeughalteranordnungen umfassend ein radiales Verriegelungsglied
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Bezug nehmend auf die 1–5 ist dort eine im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 100 gekennzeichnete Werkzeughalteranordnung gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen dargestellt. Wie in 1A dargestellt, definiert die Werkzeughalteranordnung (100) eine Längsmittelachse (A-A) und umfasst einen Werkzeughalter (200) und eine Spannzange (300). Der Werkzeughalter (200) weist eine Innenoberfläche (210) und mindestens ein Verriegelungsglied (220) auf, das aus der Innenoberfläche (210) im Allgemeinen normal zur Längsmittelachse (A-A) hervorsteht und zwischen einer verriegelten und entriegelten Position verschiebbar ist. Ein im Allgemeinen normal zur Längsmittelachse (A-A) ausgerichtetes Verriegelungsglied (220) kann als „radiales“ Verriegelungsglied (220) bezeichnet werden. Die Spannzange (300) weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Teil bzw. Ende (310) und ein das Werkzeug aufnehmendes Teil oder Ende (320) auf und definiert eine Außenoberfläche (330), die mindestens eine Vertiefung (340) aufweist, konfiguriert zur Aufnahme des mindestens einen Verriegelungsglieds (220). Die Spannzange (300) ist zum Einrasten in die Innenoberfläche (210) des Werkzeughalters (200) konfiguriert. Das mindestens eine Verriegelungsglied (220) ist zum Beschränken der Bewegung der Spannzange (300) im Verhältnis zum Werkzeughalter (200) in eine im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (A-A) verlaufende Richtung konfiguriert, wenn es in der verriegelten Position angeordnet ist. Jeglicher Werkzeughalter (200) kann verwendet werden, der sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befindet. Zum Beispiel umfasst in einigen Ausführungsformen ein Werkzeughalter ein hydraulisches Spannfutter, ein Hochleistungsfrässpannfutter (High Performance Milling Chuck, HPMC), ein Spannzangenfutter oder dergleichen. Darüber hinaus kann jede beliebige Spannzange (300) verwendet werden, die sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befindet. Wie in den 1–5 dargestellt, kann die Spannzange (300) in einigen Ausführungsformen ein zylindrisches oder im Wesentlichen zylindrisches Querschnittsprofil bzw. eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Querschnittform aufweisen. Andere Querschnittsprofile sind ebenfalls möglich, etwa polygonale. In einigen Fällen umfasst eine Spannzange (300), umfassend eine Außenoberfläche (330), zwei oder mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern oder Breiten, wie in den 1–5 dargestellt. Diese Abschnitte können als erster Außenoberflächenabschnitt (331) und zweiter Außenoberflächenabschnitt (332) charakterisiert werden. In bestimmten Ausführungsformen weist der zweite Außenoberflächenabschnitt (332) einen kleineren Durchmesser bzw. eine geringere Breite als der erste Außenoberflächenabschnitt (331) auf. In einigen solcher Ausführungsformen kann eine Vertiefung (340) auf dem zweiten Außenoberflächenabschnitt (332) angeordnet sein. In einigen Fällen ist der zweite Außenoberflächenabschnitt (332) an dem in den Werkzeughalter einrastenden Ende (310) angeordnet. In anderen Fällen kann die Spannzange (300) einen oder mehrere konisch zulaufende Abschnitte aufweisen. Solche Spannzangen (300) können eine kegelstumpfförmige oder konische Form oder eine komplexe geometrische Form, einschließlich eines oder mehrerer zylindrischer oder polygonaler Segmente und/oder eines oder mehrerer konischer oder kegelstumpfförmiger Segmente, definieren.
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Eine Werkzeughalteranordnung kann eine beliebige Anzahl von Verriegelungsgliedern aufweisen. Wie in den 1A, 1B, 2A und 2B dargestellt, weist der Werkzeughalter (200) in einigen Fällen mindestens zwei Verriegelungsglieder (220) auf, die aus der Innenoberfläche (210) des Werkzeughalters (200) im Allgemeinen normal zur Längsmittelachse (A-A) hervorstehen. In zusätzlichen Ausführungsformen weist der Werkzeughalter (200) mindestens drei oder mindestens vier Verriegelungsglieder (220) auf, die aus der Innenoberfläche (210) hervorstehen. Das Verriegelungsglied (220) ist zwar zwischen einer verriegelten und einer entriegelten Position bewegbar, kann aber in Richtung der verriegelten oder der entriegelten Position vorgespannt werden. Die Vorspannkraft kann auf irgendeine Weise oder durch irgendeine Struktur ausgeübt werden, die sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befinden. In einigen Fällen wird zum Beispiel das mindestens eine Verriegelungsglied (220) mittels einer Feder (221) vorgespannt. In bestimmten anderen Ausführungsformen wird das Verriegelungsglied mittels hydraulischen Drucks vorgespannt. Die 3A und 3B stellen zum Beispiel eine Ausführungsform einer Werkzeughalteranordnung (100) dar, die mindestens ein mittels einer Feder (221) vorgespanntes Verriegelungsglied (220) umfasst. Das Verriegelungsglied (220) kann auf irgendeine Weise oder durch irgendeine Struktur zwischen der verriegelten und der entriegelten Position bewegbar sein, die sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befinden. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen das Verriegelungsglied (220) mittels einer Schraube zwischen der verriegelten und der entriegelten Position bewegbar. Eine dieser Ausführungsformen kann ein Verriegelungsglied (220) umfassen, das mindestens ein Gewinde aufweist, das um das Verriegelungsglied (220) herum angeordnet ist, wobei das Gewinde in ein entsprechendes Gewinde an dem Werkzeughalter (200) passgenau eingedreht werden kann. In solchen Ausführungsformen wird durch Drehen des Verriegelungsglieds (220), etwa mit einem Schraubendreher, einem Sechskantschlüssel oder ähnlichen Instrument, das Verriegelungsglied im Verhältnis zur Vertiefung (340) eingedreht oder gelöst.
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Die Vertiefung kann eine beliebige Form oder Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann die Vertiefung (340) eine Aussparung sein. Eine Aussparung kann ein Profil, eine Form oder Abmessungen aufweisen, die zum Eingreifen in mindestens ein Verriegelungsglied (220) einsetzbar sind. Wie in den 3A und 3B dargestellt, kann eine Aussparung abgerundet sein. Wie in den 2A und 2B dargestellt, kann die Aussparung in anderen Ausführungsformen derart geformt sein, dass sich das Profil der Aussparung komplementär zum Profil des Verriegelungsglieds (220) verhält. Eine solche Konfiguration kann das verriegelnde Eingreifen des Verriegelungsglieds (220) und der Vertiefung (340) erleichtern, sodass das Verriegelungsglied (220) die Vertiefung (340) ausfüllt oder im Wesentlichen ausfüllt. In bestimmten Fällen definiert die Vertiefung (340) eine Grundfläche (341), angeordnet in einem Winkel (θ) relativ zur Längsmittelachse (A-A) von mehr als 0°. Jeder Winkel kann verwendet werden, soweit er sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befindet. In solchen Ausführungsformen rastet die Grundfläche (341) derart mit dem Verriegelungsglied (220) ein, dass sie Widerstand gegen eine Bewegung der Spannzange (300) in einer Richtung parallel zur Längsmittelachse (A-A) bietet. Ein Beispiel für eine solche Ausführungsform wird in den 4A und 4B dargestellt. Die Grundfläche (341) ist in einem Winkel θ relativ zur Längsachse A-A angeordnet. Neigung der Grundfläche (341) beschränkt die Bewegung des eingreifenden Verriegelungsglieds (220) in einer Richtung parallel zur Längsmittelachse (A-A).
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Wie in 3C dargestellt, ist die Vertiefung (340) in einigen Ausführungsformen eine auf der Außenoberfläche (330) der Spannzange (300) angebrachte Nut. Eine Nut kann um den gesamten Umfang, Durchmesser oder die Umfassung der Außenoberfläche (330) angeordnet sein oder kann um einen Teil angeordnet sein, der weniger als die Gesamtheit des Umfangs, des Durchmessers oder der Umfassung der Außenoberfläche (330) umfasst. Wie in den 5A, 5B und 5C dargestellt, ist die Vertiefung (340) in bestimmten anderen Ausführungsformen eine Durchgangsbohrung. Eine „Durchgangsbohrung“ ist für Referenzzwecke hierin eine Vertiefung oder ein Loch, die bzw. das derart durch die gesamte Spannzange (300) verläuft, dass ein entsprechendes Verriegelungsglied (220) durch die Bohrung zur gegenüberliegenden Seite der Spannzange (300) verlaufen kann. In einigen solchen Ausführungsformen kann der Werkzeughalter (200) eine zweite Vertiefung (230) umfassen, die zur Aufnahme des Verriegelungsglieds (220) konfiguriert ist, wie in den 5A und 5B dargestellt.
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II. Werkzeughalteranordnungen umfassend ein axiales Verriegelungsglied
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Bezug nehmend auf die 6, 7A und 7B ist dort eine im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 400 gekennzeichnete Werkzeughalteranordnung gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen dargestellt. Wie in 6 dargestellt, definiert eine Werkzeughalteranordnung (400) eine Längsmittelachse (B-B) und umfasst einen Werkzeughalter (500), eine Spannzange (600) und mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550), angeordnet im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (B-B). Der Werkzeughalter (500) weist eine Innenoberfläche (510) und ein die Spannzange aufnehmendes Ende (520) auf, und die Spannzange (600) weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Ende (610) und ein das Werkzeug aufnehmendes Ende (620) auf, wobei die Spannzange (600) zum Einrasten in die Innenoberfläche (510) des Werkzeughalters (500) konfiguriert ist. Die mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550), angeordnet im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (B-B), können als axiale Verriegelungsglieder bezeichnet werden.
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Ein hierin beschriebener Werkzeughalter (500) einer Werkzeughalteranordnung (400) kann mindestens zwei Verriegelungseintiefungen (530) umfassen, die zur Aufnahme der mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) konfiguriert sind. Die Verriegelungseintiefungen (530) können beliebige Form, Abmessungen, Konfiguration oder Bauweise aufweisen, die zum Eingreifen in oder zur Aufnahme von Spannzangen-Verriegelungsgliedern (550) einsetzbar sind. In einigen Fällen umfassen die Verriegelungseintiefungen (530) zum Beispiel glattwandige Bohrungen, konfiguriert zur Aufnahme eines Verriegelungsstifts. In bestimmten anderen Ausführungsformen können die Verriegelungseintiefungen (530) ein Innengewinde für passgenaues Eingreifen der mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) umfassen. In weiteren Ausführungsformen können die Verriegelungseintiefungen (530) ein Querschnittprofil oder eine Querschnittform aufweisen, die zur Aufnahme eines ähnlich geformten Spannzangen-Verriegelungsglieds (550) in einer begrenzten Anzahl von Rotationskonfigurationen konfiguriert ist. Darüber hinaus können die Verriegelungseintiefungen (530) so bemessen oder anderweitig konfiguriert werden, dass sie die Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) mittels Beständigkeitspassung, Passgenauigkeit und/oder Festsitz halten oder aufnehmen.
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Nahezu jede Spannzange (600) kann im Einklang mit der vorstehend in Abschnitt I bereitgestellten Offenbarung verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Spannzange (600) zusätzliche Strukturen oder Komponenten umfassen oder enthalten, um die mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) oder axialen Verriegelungsglieder aufzunehmen oder einzurasten. Eine dieser Ausführungsformen wird in den 7A und 7B dargestellt. In der Ausführungsform der 7A und 7B weist die Spannzange (600) mindestens zwei aufnehmende Vertiefungen (630) auf. Aufnehmende Vertiefungen (630) können auf eine Weise bemessen und/oder geformt sein, dass sie ermöglichen, dass die mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) durch die aufnehmenden Vertiefungen (630) verlaufen oder anderweitig darin einrasten. In einigen Ausführungsformen umfassen die aufnehmenden Vertiefungen (630) Durchgangsbohrungen, die dazu einsetzbar sind, dass die mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) in die aufnehmenden Vertiefungen (630) der Spannzange (600) und die Verriegelungseintiefungen (530) gleichzeitig einrasten können. Die aufnehmenden Vertiefungen (630) umfassen in einigen Ausführungsformen Gewinde, die für passgenaues Eingreifen der mindestens zwei Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) einsetzbar sind.
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Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) können jede Abmessung oder Bauweise aufweisen, soweit diese sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befindet. Zum Beispiel umfassen die Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) in einigen Ausführungsformen Stifte, Bolzen, Schrauben oder Kombinationen davon. Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) können mindestens ein Gewinde umfassen, das für passgenaues Eingreifen einer oder mehrerer der Verriegelungseintiefungen (530) und/oder der aufnehmenden Vertiefungen (630) einsetzbar ist. In einigen Fällen umfasst die Werkzeughalteranordnung ferner mindestens zwei Spannzangen verriegelnde Laschen (540), die durch die mindestens zwei gegen die Spannzange (600) vorzuspannenden Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) konfiguriert sind. Eine dieser Ausführungsformen ist in 6 dargestellt, wobei die Spannzangen-Verriegelungsglieder (550) die Spannzangen verriegelnden Laschen (540) und die Verriegelungseintiefungen (540) in einer solchen Weise einrasten lassen, dass die Laschen gegen die Spannzange (600) gespannt werden und dadurch das Bewegen der Spannzange (600) beschränken, um Bewegung der Spannzange (600) im Verhältnis zum Werkzeughalter (500) in eine im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (B-B) verlaufende Richtung zu beschränken.
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III. Werkzeughalteranordnungen umfassend eine Ausbuchtung an einer Spannzange
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Bezug nehmend auf die 8A, 8B und 8C ist dort eine im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 700 gekennzeichnete Werkzeughalteranordnung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform dargestellt. Wie in 8A dargestellt, definiert eine Werkzeughalteranordnung (700) eine Längsmittelachse (C-C) und umfasst einen Werkzeughalter (800) und eine Spannzange (900). Der Werkzeughalter (800) weist eine Innenoberfläche (810) mit mindestens einer darauf angebrachten Vertiefung oder Aussparung (820) auf, und die Spannzange (900) weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Ende (910), ein das Werkzeug aufnehmendes Ende (920) und mindestens eine Ausbuchtung (930) auf, konfiguriert zum Einrasten in die Werkzeughalter-Vertiefung (820), wobei die Spannzange (900) zum Einrasten in die Innenoberfläche (810) des Werkzeughalters (800) konfiguriert ist.
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Nahezu jede Spannzange kann im Einklang mit der vorstehend in Abschnitt I bereitgestellten Offenbarung verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Spannzange (900) zusätzliche Strukturen oder Komponenten umfassen oder enthalten, um mindestens eine Ausbuchtung (930) aufzunehmen. Wie in Abschnitt I beschrieben, kann eine Spannzange (900) eine Außenoberfläche (940) umfassen, die einen ersten Außenoberflächenabschnitt (941) und einen zweiten Außenoberflächenabschnitt (942) aufweist. Der erste und der zweite Außenoberflächenabschnitt (941, 942) können unterschiedliche Durchmesser oder Breiten aufweisen. Wie in 8A gezeigt, kann der erste Außenoberflächenabschnitt (941) einen Durchmesser oder eine Breite größer als der bzw. die des zweiten Außenoberflächenabschnitts (942) aufweisen. Der zweite Außenoberflächenabschnitt (942) kann an dem in den Werkzeughalter einrastenden Ende (910) angeordnet sein. In der Ausführungsform der 8A und 8B weist die Spannzange (900) mindestens eine Ausbuchtung auf, die an dem in den Werkzeughalter einrastenden Ende (910) angeordnet und zum Einrasten in die Werkzeughalteraussparung (820) konfiguriert ist.
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In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei der Ausbuchtung um eine Vorwölbung oder eine nicht betätigbare Verriegelungssperre. In bestimmten anderen Fällen ist die Ausbuchtung eine erhabene Nut um den Umfang der Außenoberfläche der Spannzange (900) herum an einem in den Werkzeughalter einrastenden Ende (910). In bestimmten Ausführungsformen ist die Ausbuchtung (930) auf dem zweiten Außenoberflächenabschnitt (942) angeordnet. In anderen Ausführungsformen ist die Ausbuchtung (930) auf dem ersten Außenoberflächenabschnitt (941) der Spannzange (900) angeordnet. Ausbuchtungen (930) können auf beliebige Weise bemessen und/oder geformt sein, sodass sie in die Einbuchtung (820) oder Vertiefung einrasten können. Eine Spannzange (900) kann eine beliebige Anzahl an Ausbuchtungen (930) aufweisen. Zum Beispiel kann eine Spannzange mindestens zwei Ausbuchtungen (930) oder mindestens drei Ausbuchtungen (930) aufweisen.
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Im Einklang mit den Aufgaben der vorliegenden Erfindung kann die Einbuchtung (820) eine beliebige Größe und/oder Form aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Einbuchtung (820) zum Beispiel eine einzelne Aussparung oder Vertiefung, die zur Aufnahme eines abgerundeten Höckers oder einer nicht betätigbare Verriegelungssperre konfiguriert ist. In bestimmten anderen Fällen ist die Einbuchtung (820) eine Nut, die um einen Abschnitt oder die Gesamtheit des Umfangs der Innenoberfläche (810) herum angeordnet ist. Ferner sind noch andere Formen oder Konfigurationen möglich, die Verriegelungs- und Entriegelungsfunktion bereitstellen können. Zum Beispiel weist eine Einbuchtung (820) eine polygonale oder komplex polygonale Form auf, um die Ausbuchtung (930) in einer Richtung parallel zur Längsmittelachse (C-C) aufnehmen zu können und um die Ausbuchtung (930) in einer zweiten Richtung durch Drehen der Spannzange (900) um die Längsmittelachse (C-C) verriegeln oder aufnehmen zu können. In einigen Fällen kann eine solche Konfiguration im Allgemeinen eine L-Form aufweisen, obwohl auch andere Formen oder Konfigurationen zur Ermöglichung einer solchen Funktion in Erwägung gezogen werden.
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IV. Werkzeughalteranordnungen umfassend ein Außengewinde
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Bezug nehmend auf die 9A, 9B und 9C ist dort eine im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 1000 gekennzeichnete Werkzeughalteranordnung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform dargestellt. Wie in 9A dargestellt, definiert eine Werkzeughalteranordnung (1000) eine Längsmittelachse (D-D) und umfasst einen Werkzeughalter (1100) und eine Spannzange (1200). Der Werkzeughalter (1100) weist eine Innenoberfläche (1110) auf, die mindestens ein um die Längsmittelachse (D-D) herum angeordnetes Innengewinde (1120) definiert. Die Spannzange (1200) weist ein in den Werkzeughalter einrastendes Ende (1210), ein das Werkzeug aufnehmendes Ende (1220) und mindestens ein um die Längsmittelachse (D-D) herum angeordnetes und zum Einrasten in das Innengewinde (1120) des Werkzeughalters (1100) konfiguriertes Außengewinde (1230) auf, wobei die Spannzange (1200) zum Einrasten in die Innenoberfläche (1110) des Werkzeughalters (1100) konfiguriert ist.
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Ein auf der Innenoberfläche (1110) des Werkzeughalters (1100) angeordnetes Innengewinde (1120) kann eine beliebige Bauweise oder Konfiguration aufweisen, soweit diese sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befindet. Zum Beispiel kann ein Innengewinde (1120) auf einem Abschnitt der Innenoberfläche (1110), der weniger als die gesamte Innenoberfläche (1110) ausmacht, angeordnet sein. Eine dieser Ausführungsformen wird in den 9A, 9B und 9C dargestellt. Zum Beispiel kann ein Innengewinde (1120) weniger als 50 %, weniger als 25 % oder weniger als 10 % des Flächenbereichs einer Innenoberfläche (1110) eines Werkzeughalters (1100) umfassen. Ferner kann ein Werkzeughalter eine axiale Bohrung (1130) aufweisen, die im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (D-D) angeordnet ist. Eine axiale Bohrung (1130) kann gegenüber einer die Spannzange aufnehmenden Öffnung angeordnet sein und kann einen Durchmesser oder eine Breite aufweisen, die sich vom Durchmesser bzw. von der Breite der Innenoberfläche (1110) unterscheiden. In der in 9A dargestellten Ausführungsform weist die axiale Bohrung (1130) einen kleineren Durchmesser bzw. eine geringere Breite als die Innenoberfläche (1110) auf.
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Nahezu jede Spannzange kann im Einklang mit der vorstehend in Abschnitt I bereitgestellten Offenbarung verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Spannzange (1200) zusätzliche Strukturen oder Komponenten umfassen oder enthalten, um mindestens ein Außengewinde (1230) aufzunehmen. Jede Gewindekonfiguration oder -bauweise kann verwendet werden, soweit sie sich nicht im Widerspruch zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung befindet. Zum Beispiel kann ein Außengewinde (1230) auf eine Weise bemessen oder angeordnet sein, die einen Gewindeeingriff des Innengewindes (1120) ermöglicht. In einigen Ausführungsformen sind die Innen- und Außengewinde (1120, 1230) auf eine Weise oder in einer Richtung angeordnet, dass das Drehen eines Schneidewerkzeugs ein Moment ausübt, das das Festziehen des Gewindeeingriffs bewirkt und dadurch die axiale Bewegung der Spann=zange (1200) im Verhältnis zum Werkzeughalter (1100) in eine im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (D-D) verlaufende Richtung beschränkt. Wie in Abschnitt I beschrieben, kann eine Spannzange (1230) eine Außenoberfläche (1240) umfassen, die einen ersten Außenoberflächenabschnitt (1241) und einen zweiten Außenoberflächenabschnitt (1242) aufweist. Der erste und der zweite Außenoberflächenabschnitt (1241, 1242) können unterschiedliche Durchmesser oder Breiten aufweisen. Wie in 9C gezeigt, kann der erste Außenoberflächenabschnitt (1241) einen Durchmesser oder eine Breite größer als der bzw. die des zweiten Außenoberflächenabschnitts (1242) aufweisen. Der zweite Außenoberflächenabschnitt (1242) kann an dem in den Werkzeughalter einrastenden Ende (1210) angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Außenoberflächenabschnitt (1242) zum Einsetzen in oder zum Einrasten einer axialen Bohrung (1130) in einen Werkzeughalter (1100) konfiguriert. In einigen Fällen ist der zweite Außenoberflächenabschnitt (1242) derart bemessen und/oder geformt, dass der zweite Außenoberflächenabschnitt (1242) und die axiale Bohrung (1130) mittels Präzisionspassung derart zusammenpassen, dass sich zwischen dem zweiten Außenoberflächenabschnitt (1242) und der axialen Bohrung (1130) in einer montierten Position keine Lücke bzw. kein Abstand befindet.
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V. Werkzeughalteranordnungen umfassend ein Verriegelungsglied mit Gewinde
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Bezug nehmend auf die 10A bis 11C ist dort eine im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 1300 gekennzeichnete Werkzeughalteranordnung gemäß mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen dargestellt. Wie in den 10A und 11A dargestellt, definiert eine Werkzeughalteranordnung (1300) eine Längsmittelachse (E-E) und umfasst einen Werkzeughalter (1400), eine Spannzange (1500) und ein mit Gewinde versehenes Verriegelungsglied (1600). Der Werkzeughalter (1400) weist eine Innenoberfläche (1410) auf, die Spannzange (1500) ist zum Einrasten in die Innenoberfläche (1410) des Werkzeughalters (1400) konfiguriert und weist mindestens ein um die Längsmittelachse (E-E) herum angeordnetes Gewinde (1510) auf. Das mit Gewinde versehene Verriegelungsglied (1600) ist zum Eingreifen in das Gewinde (1510) der Spannzange (1500) konfiguriert, um Bewegung der Spannzange (1500) in eine im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (E-E) verlaufende Richtung zu beschränken.
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Nahezu jede Spannzange kann im Einklang mit der vorstehend in Abschnitt I bereitgestellten Offenbarung verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Spannzange (1500) zusätzliche Strukturen oder Komponenten umfassen oder enthalten, um mindestens ein um die Längsmittelachse (E-E) herum angeordnetes Gewinde (1510) aufzunehmen. Zum Beispiel kann eine Spannzange (1500) eine Außenoberfläche (1520) aufweisen, die einen ersten Außenoberflächenabschnitt (1521) und einen zweiten, sich im Durchmesser von dem ersten Außenoberflächenabschnitt (1521) unterscheidenden Außenoberflächenabschnitt (1522) umfasst. In einigen Ausführungsformen ist das Gewinde (1510) auf dem ersten Außenoberflächenabschnitt (1521) angeordnet. In bestimmten anderen Ausführungsformen ist das Gewinde (1510) auf dem zweiten Außenoberflächenabschnitt (1522) angeordnet, wie in den 10B, 11B und 11C dargestellt.
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In den in den 10A, 10B und 10C dargestellten Ausführungsformen ist das Gewinde (1510) ein Innengewinde, angeordnet auf einem inneren Abschnitt der Spannzange (1500), der einem zweiten Außenoberflächenabschnitt (1522) entspricht. In mindestens ein Innengewinde (1510) umfassenden Ausführungsformen kann das mit Gewinde versehene Verriegelungsglied (1600) mindestens ein Gewinde (1610) aufweisen, bei dem es sich um ein Außengewinde handelt, das dem Innengewinde entspricht und das zum Einrasten mit dem Innengewinde konfiguriert ist. In einigen Fällen handelt es sich bei einem ein Außengewinde (1610) umfassenden, mit Gewinde versehenen Verriegelungsglied (1600) um eine Schraube, einen Bolzen oder einen Gewindestift, konfiguriert zur Deckung oder Kollineation mit der Längsmittelachse (E-E). Solche mit Gewinde versehene Verriegelungsglieder (1600) können als axiale Schraube charakterisiert werden. In den in den 11A–11C dargestellten Ausführungsformen ist das Gewinde (1510) auf der Spannzange (1500) ein Außengewinde, angeordnet auf dem zweiten Außenoberflächenabschnitt (1522) der Spannzange (1500). In diesen Ausführungsformen ist das mit Gewinde versehene Verriegelungsglied (1600) eine Nabe mit mindestens einem Gewinde (1610), bei dem es sich um ein Innengewinde handelt, das dem Gewinde (1510) auf der Spannzange (1500) entspricht und zum Einrasten mit dem Gewinde (1510) auf der Spannzange (1500) konfiguriert ist. In einer solchen Ausführungsform kann das mit Gewinde versehene Verriegelungsglied (1600) ferner eine Sicherungsmutter (1620) umfassen, die zum passgenauen Eingreifen des Verriegelungsglieds (1600) konfiguriert ist, um axiale Bewegung des mit Gewinde versehenen Verriegelungsglieds (1600) in eine im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (E-E) verlaufende Richtung zu beschränken.
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In Ausführungsformen, umfassend ein mit Gewinde versehenes Verriegelungsglied (1600), können der Gewindeeingriff des mit Gewinde versehenen Verriegelungsglieds (1600) und eine Spannzange (1500) die Bewegung der Spannzange in eine im Allgemeinen parallel zur Längsmittelachse (E-E) verlaufende Richtung beschränken. Ferner kann mindestens ein mit Gewinde versehenes Verriegelungsglied (1600) derart Funktionsfähigkeit bereitstellen, dass Drehen des mit Gewinde versehenen Verriegelungsglieds (1600) um die Längsmittelachse (E-E) die Spannzange (1500) antreiben kann, sich in axialer Richtung zum Werkzeughalter (1400) zu bewegen, und somit eine Festziehkraft auf die Spannzange (1500) zusätzlich zur Beschränkung der axialen Bewegung bereitstellt.
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Es wurden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die die verschiedenen Aufgaben der Erfindung erfüllen. Es sollte klar sein, dass diese Ausführungsformen lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Zahlreiche Modifikationen und Anpassungen sind Fachleuten ohne Weiteres offensichtlich, ohne vom Grundgedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
