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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-194643 , eingereicht am 15. Oktober 2018, die hier einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Patentschrift offenbart eine Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit in eine in einem Werkzeug gebildete Kühlflüssigkeitsbohrung.
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HINTERGRUND
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In Werkzeugmaschinen wie etwa Drehmaschinen und Bearbeitungszentren wird ein Werkzeug zum Schneiden eines Werkstücks verwendet. Eine solche Werkzeugmaschine ist mit einer Werkzeughaltevorrichtung zum Halten von Werkzeugen ausgestattet. Die Werkzeughaltevorrichtung ist in einer Revolverdrehmaschine ein Revolverkopf oder ein Werkzeugsupport oder ist in einem Bearbeitungszentrum eine Werkzeugspindelvorrichtung.
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Üblicherweise wird während des Betriebs zum Bearbeiten eines Werkstücks eine Kühlflüssigkeit (die auch als ein Kühlmittel oder als ein Schneidfluid bezeichnet wird) in die Nähe eines Bearbeitungspunkts ausgestoßen. Die Werkzeugmaschinen sind mit einer Ausstoßdüse zum Ausstoßen der Kühlflüssigkeit ausgestattet. Die Patentdokumente 1 und 2 (
JP 2018-34232 A und
JP 2016-124046 A ) offenbaren, dass in einer Bearbeitungskammer einer Werkzeugmaschine ein Roboter montiert ist und dass an dem Roboter eine Ausstoßdüse angeordnet ist. Währenddessen offenbart das Patentdokument 3 (
JP 2016-150399 A ) eine Technik, in der eine Ausstoßdüse an einer von einem Roboter getrennten Position montiert ist und eine Kopfendposition der Ausstoßdüse mittels des Roboters bewegt wird. In dieser Technik kann die Kopfendposition der Ausstoßdüse mittels des Roboters geändert werden, was sicherstellen kann, dass die Kühlflüssigkeit zuverlässig auf den Bearbeitungspunkt gegossen wird.
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LISTE VON ENTGEGENHALTUNGEN
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PATENTLITERATUR
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- Patentdokument 1: JP 2018-34232 A
- Patentdokument 2: JP 2016-124046 A
- Patentdokument 3: JP 2016-150399 A
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In letzter Zeit ist vorgeschlagen worden, dass im Inneren eines Werkzeugs eine Kühlflüssigkeitsbohrung gebildet ist und dass eine Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung zugeführt wird, um eine Lebensdauer des Werkzeugs zu erhöhen, die Stabilität der Genauigkeit zu verbessern und dergleichen. Ein Ende der Kühlflüssigkeitsbohrung steht mit einem in einer Werkzeughaltevorrichtung definierten inneren Strömungskanal in Verbindung und das andere Ende der Kühlflüssigkeitsbohrung ist zu einer Position in der Nähe eines Kopfendes des Werkzeugs verlängert und steht mit dem Äußeren des Werkzeugs in Verbindung. Da die Kühlflüssigkeit durch den inneren Strömungskanal in die Kühlflüssigkeitsbohrung zugeführt wird, um dadurch das Werkzeug wirksam zu kühlen, sind die Lebensdauer des Werkzeugs und die Genauigkeit der Bearbeitung verbessert. Außerdem wird die durch das Werkzeug strömende Kühlflüssigkeit nachfolgend von dem anderen Ende der Kühlflüssigkeitsbohrung nach außen ausgestoßen und auf ein Werkstück gegossen, was ebenfalls veranlassen kann, dass das Werkstück gekühlt wird.
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Um das Werkzeug mit der Kühlflüssigkeitsbohrung zu verwenden, muss die Werkzeughaltevorrichtung hier auf ihrer Außenseite den inneren Strömungskanal aufweisen, der mit einer Quelle der Kühlflüssigkeit in Verbindung steht. Allerdings verkompliziert die Bildung des inneren Strömungskanals die Struktur der Werkzeughaltevorrichtung und veranlasst sie eine Vergrößerung der Werkzeughaltevorrichtung. Angesichts dessen offenbart die vorliegende Patentschrift eine Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung, die in der Lage ist, eine Kühlflüssigkeit in eine Kühlflüssigkeitsbohrung in einem Werkzeug zuzuführen, ohne dass ein innerer Strömungskanal gebildet sein muss, der mit einer Quelle der Kühlflüssigkeit in Verbindung steht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Aspekt ist eine hier offenbarte Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung eine Vorrichtung zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit in eine in einem Werkzeug definierte Kühlflüssigkeitsbohrung und enthält sie einen ersten Verbinder, der an dem Werkzeug, an einem Werkzeughalter oder an einer Werkzeughaltevorrichtung zum Halten des Werkzeugs angeordnet ist, einen ersten Strömungskanal, der definiert ist, um die Kühlflüssigkeit von dem ersten Verbinder in die Kühlflüssigkeitsbohrung zu leiten, einen Roboter, der in einer Bearbeitungskammer montiert ist und mit einem Effektor ausgestattet ist, einen zweiten Verbinder, der entweder an einem Hauptkörper des Roboters oder an dem Effektor angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er auf flüssigkeitsdichte Weise an dem ersten Verbinder befestigt und von ihm gelöst werden kann, und einen zweiten Strömungskanal, der dafür definiert ist, die Kühlflüssigkeit von einer Quelle der Kühlflüssigkeit zu dem zweiten Verbinder zu leiten. Der Roboter in der Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung wird betätigt, um den zweiten Verbinder an dem ersten Verbinder zu befestigen, um die Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung zuzuführen.
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In der obigen Konfiguration kann die Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung in dem Werkzeug zugeführt werden, ohne dass die Bildung eines inneren Strömungskanals erforderlich ist, der so verlängert ist, dass er mit der Quelle der Kühlflüssigkeit in Verbindung steht.
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In einem Aspekt kann die Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung ferner eine Steuereinheit enthalten, die dafür konfiguriert ist, die Betätigung des Roboters zu steuern, und kann die Steuereinheit die Betätigung des Roboters in der Weise steuern, dass der Roboter veranlasst, dass sich der zweite Verbinder der Bewegung des Werkzeugs folgend bewegt.
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Die oben beschriebene Konfiguration kann eine unbeabsichtigte Trennung zwischen dem zweiten Verbinder und dem ersten Verbinder verhindern.
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In einem Aspekt kann der Roboter an der Werkzeughaltevorrichtung montiert sein und kann er zusammen mit der Werkzeughaltevorrichtung bewegt werden.
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Die oben beschriebene Konfiguration kann das Bewegen des zweiten Verbinders, um der Bewegung des Werkzeugs zu folgen, erleichtern.
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In einem Aspekt kann der erste Verbinder an dem Werkzeug oder an dem Werkzeughalter angeordnet sein und ist der erste Strömungskanal definiert, ohne durch die Werkzeughaltevorrichtung zu gehen.
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In der oben beschriebenen Konfiguration kann die Kühlflüssigkeit selbst in einer vorhandenen Werkzeugmaschine in die Kühlflüssigkeitsbohrung zugeführt werden, da keine Notwendigkeit besteht, irgendeinen Strömungskanal in der Werkzeughaltevorrichtung zu bilden.
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In einem Aspekt können zwei oder mehr Werkzeughaltevorrichtungen montiert sein und können zwei oder mehr Sätze des ersten Verbinders, des zweiten Verbinders, des ersten Strömungskanals und des zweiten Strömungskanals vorgesehen sein, um zu ermöglichen, dass die Kühlflüssigkeit in Kühlflüssigkeitsbohrungen zweier oder mehrerer Werkzeuge, die an verschiedenen der zwei oder mehreren Werkzeughaltevorrichtungen gehalten sind, gleichzeitig zugeführt wird.
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In der oben beschriebenen Konfiguration kann den Kühlflüssigkeitsbohrungen in den zwei oder mehr Werkzeugen, die durch die verschiedenen Werkzeughaltevorrichtungen gehalten sind, die Kühlflüssigkeit gleichzeitig zugeführt werden.
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Gemäß der in dieser Patentschrift offenbarten Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung ist es möglich, die Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung des Werkzeugs zuzuführen, ohne dass in der Werkzeughaltevorrichtung irgendein innerer Strömungskanal gebildet sein muss, der so verlängert ist, dass er mit der Quelle der Kühlflüssigkeit in Verbindung steht.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden auf der Grundlage der folgenden Figuren beschrieben; es zeigen:
- 1 eine allgemeine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine, die eine Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung enthält;
- 2 eine allgemeine Vorderansicht der in 1 gezeigten Werkzeugmaschine;
- 3 eine vergrößerte Ansicht eines Revolverkopfs und von Komponenten um den Revolverkopf;
- 4 ein Beispiel eines ersten und eines zweiten Verbinders;
- 5 ein anderes Beispiel des ersten und des zweiten Verbinders;
- 6 ein Beispiel einer anderen Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung;
- 7 ein anderes Beispiel der anderen Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung; und
- 8 ein Beispiel einer Multitasking-Werkzeugmaschine, die die Kühlflüssigkeits-Zuführeinrichtung enthält.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen eine Konfiguration einer Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung beschrieben. 1 ist eine allgemeine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine 12, in der die Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung montiert ist, und 2 ist eine allgemeine Vorderansicht der Werkzeugmaschine 12. In der folgenden Beschreibung ist eine Richtung parallel zu einer Drehachse einer Spindel als eine Z-Achse bezeichnet, ist eine Richtung parallel zu einer Bewegungsrichtung eines Werkzeugsupports 20, wobei die Bewegungsrichtung orthogonal zu der Z-Achse ist, als eine X-Achse bezeichnet und ist eine Richtung orthogonal sowohl zu der X-Achse als auch zu der Z-Achse als eine Y-Achse bezeichnet.
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Die Werkzeugmaschine 12 ist eine Drehmaschine, in der ein durch den Werkzeughalter 20 gehaltenes Werkzeug 26 mit einem sich drehenden unbearbeiteten Werkstück (das in 1 oder 2 nicht dargestellt ist) in Kontakt gebracht wird, um das sich drehende unbearbeitete Werkstück dadurch zu bearbeiten. Genauer ist die Werkzeugmaschine 12 ein Drehzentrum, das dafür konfiguriert ist, NC-gesteuert zu werden, und enthält sie einen Revolverkopf 22, um mehrere Werkzeuge 26 zu halten.
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Die Peripherie einer Bearbeitungskammer 13 der Werkzeugmaschine 12 ist durch eine Abdeckung 14 eingeschlossen. An einer vorderen Oberfläche der Bearbeitungskammer 13 ist eine große Öffnung gebildet und die große Öffnung wird durch eine Klappe 16 geöffnet und geschlossen. Durch die Öffnung ist ein Betreiber in der Lage, auf jede Komponente in der Bearbeitungskammer 13 zuzugreifen. Während der Bearbeitungsoperation ist die für die Öffnung vorgesehene Klappe 16 geschlossen. Dies soll die Sicherheit sicherstellen, Umgebungen schützen und anderen Problemen begegnen.
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Die Werkzeugmaschine 12 enthält eine Spindelvorrichtung 18, die ein Ende eines unbearbeiteten Werkstücks drehbar hält, den Werkzeugsupport 20, der das Werkzeug 26 hält, und einen Reitstock 24 (in 1 nicht dargestellt, aber in 2 gezeigt), der das andere Ende des unbearbeiteten Werkstücks stützt. Die Spindelvorrichtung 18 enthält einen Spindelkasten, der einen Drehmotor und andere Komponenten enthält, und eine Spindel 19, die an dem Spindelkasten angebracht ist. Die Spindel 19 ist mit einem Futter 32 und/oder mit einer Spannzange ausgestattet, das bzw. die dafür konfiguriert ist, das unbearbeitete Werkstück in der Weise lösbar zu halten, dass das durch die Spindel 19 zu haltende unbearbeitete Werkstück nach Bedarf durch ein anderes ersetzt werden kann. Außerdem werden die Spindel 19 und das Futter 32 um eine Drehachse gedreht, die entlang einer Horizontalrichtung (Z-Achsen-Richtung) verläuft.
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Der Reitstock 24 liegt der Spindel 19 in der Z-Achsen-Richtung gegenüber und ist dafür konfiguriert, das durch die Spindel 19 gehaltene andere Ende des unbearbeiteten Werkstücks zu stützen. Der Reitstock 24 ist entlang der Z-Achsen-Richtung beweglich, um sich dem unbearbeiteten Werkstück zu nähern und von ihm zu entfernen.
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Der Werkzeugsupport 20 ist eine Werkzeughaltevorrichtung, die zum Halten des Werkzeugs 26 konfiguriert ist. Der Werkzeugsupport 20 ist entlang der X-Achse; d. h. einer Richtung parallel zu einer Achse des unbearbeiteten Werkstücks, beweglich. Ferner ist der Werkzeugsupport 20 außerdem beweglich, um entlang einer Richtung parallel zu der X-Achse; d. h. entlang einer Radialrichtung des unbearbeiteten Werkstücks, fortzuschreiten und sich zurückzuziehen. Es wird angemerkt, dass die X-Achse, wie aus 1 zu sehen ist, relativ zu der Horizontalrichtung in der Weise geneigt ist, dass die X-Achse, von der Öffnung der Bearbeitungskammer 13 gesehen, höher verlagert wird, während sie sich einem tieferen Gebiet der Bearbeitungskammer 13 annähert.
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Eine Endoberfläche des Werkzeugsupports 20 ist mit dem Revolverkopf 22 ausgestattet, der in der Lage ist, mehrere Werkzeuge 26 zu halten. Der Revolverkopf 22 weist entlang der Z-Achsen-Richtung gesehen eine mehreckige Form auf und ist dafür konfiguriert, sich um eine Achse parallel zu der Z-Achse zu drehen. Der Revolverkopf 22 weist an seiner Umfangsoberfläche mehrere Werkzeuganbringungsabschnitte 34 auf, an denen die Werkzeuge 26 oder Werkzeughalter angebracht werden können. Daraufhin kann das für die Bearbeitung zu verwendende Werkzeug 26 durch Drehen des Revolverkopfs 22 zu einem anderen der Werkzeuge 26 gewechselt werden. Die an dem Revolverkopf 22 gehaltenen Werkzeuge 26 können ein Drehwerkzeug (auch als eine „Schneidplatte“ bezeichnet), das für einen Drehprozess verwendet wird, und ein rotierendes Werkzeug (auch als ein „Schaftfräser“ bezeichnet), der für einen Drehschneidprozess verwendet wird, enthalten. Die Werkzeuge 26 sind über den Werkzeughalter direkt oder indirekt an dem Revolverkopf 22 angebracht. Es wird angemerkt, dass das rotierende Werkzeug als eine allgemeine Regel nur an einem spezifischen Werkzeuganbringungsabschnitt 34 angebracht werden kann. Das an dem spezifischen Werkzeuganbringungsabschnitt 34 angebrachte rotierende Werkzeug ist dafür konfiguriert, von einem in den Werkzeugsupport 20 eingebauten Motor eine Drehkraft zu empfangen. Außerdem enthält der Revolverkopf 22 in diesem Beispiel ferner einen ersten Strömungskanal 44, durch den die Kühlflüssigkeit strömt, und einen ersten Verbinder 42, der an einem Eingang des ersten Strömungskanals 44 angeordnet ist. Der erste Strömungskanal 44 und der erste Verbinder 42 (die in 1 oder 2 nicht dargestellt sind) werden im Folgenden weiter beschrieben.
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Die durch den Revolverkopf 22 gehaltenen Werkzeuge 26 werden entlang einer Richtung parallel zu der Z-Achse bewegt, wenn der Werkzeugsupport 20 entlang der Richtung parallel zu der Z-Achse bewegt wird. Außerdem werden die durch den Revolverkopf 22 gehaltenen Werkzeuge 26 entlang der Richtung parallel zu der X-Achse bewegt, wenn der Werkzeugsupport 20 entlang einer Richtung parallel zu der X-Achse bewegt wird. Eine Schneidtiefe oder andere Parameter zum Schneiden des unbearbeiteten Werkstücks mit dem Werkzeug 26 können dann dadurch geändert werden, dass der Werkzeugsupport 20 entlang der Richtung parallel zu der X-Achse bewegt wird.
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Ferner enthält die Bearbeitungskammer 13 einen maschinenintegrierten Roboter 28, der dafür konfiguriert ist, als ein Teil der Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung zu fungieren. Der maschinenintegrierte Roboter 28 ist ein Mehrfreiheitsgradroboter, der in dem Inneren der Bearbeitungskammer 13 montiert ist und als ein Gelenkroboter implementiert ist, in dem mehrere Roboterarme über Gelenke verbunden sind. In diesem Beispiel ist der maschinenintegrierte Roboter 28 auf einer oberen Oberfläche der Bearbeitungskammer 13 montiert, während eine Montagestelle und eine Konfiguration des maschinenintegrierten Roboters 28 nach Bedarf geändert werden können, solange der maschinenintegrierte Roboter 28 eine Fähigkeit aufweist, auf den im Folgenden beschriebenen ersten Verbinder 42 zuzugreifen. Zum Beispiel kann der maschinenintegrierte Roboter 28 an einer Wandoberfläche der Bearbeitungskammer 13, an der Spindel oder an anderen Komponenten montiert sein.
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Der maschinenintegrierte Roboter 28 ist mit einem Effektor 36 ausgestattet. In diesem Beispiel ist der Effektor 36 eine Komponente zum Weiterleiten der Kühlflüssigkeit und ist an einer Stirnfläche des Effektors 36 ein zweiter Verbinder 46 befestigt. Der zweite Verbinder 46 ist so konfiguriert, dass er auf flüssigkeitsdichte und lösbare Weise an dem ersten Verbinder 42, der an dem Revolverkopf 22 befestigt ist, angebracht werden kann. Der zweite Verbinder 46 ist mit einem zweiten Strömungskanal 48 verbunden. Der zweite Strömungskanal 48 ist ein Strömungsdurchlass, um zu ermöglichen, dass eine Kühlflüssigkeitsquelle 50 mit dem zweiten Verbinder 46 in Verbindung steht. Für die Form des zweiten Strömungskanals 48 gibt es keine andere spezifische Beschränkung als ein Merkmal, dass die Kühlflüssigkeit durch den zweiten Strömungskanal 48 strömen kann. Zum Beispiel kann der zweite Strömungskanal 48 eine Röhre enthalten, die, wie in 1 und 2 gezeigt ist, von dem maschinenintegrierten Roboter 28 nach außen gezogen ist. Alternativ kann der zweite Strömungskanal 48 in einer anderen Form so definiert sein, dass er durch das Innere des maschinenintegrierten Roboters 28 geht. Währenddessen können eine Abdeckung oder andere Teile zum Schützen des zweiten Strömungskanals 48 dafür montiert sein zu verhindern, dass der zweite Strömungskanal 48 verschlungen wird oder eine andere Komponente stört und somit die andere Komponente beschädigt.
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Die Kühlflüssigkeitsquelle 50 führt die Kühlflüssigkeit (auch als ein „Schneidöl“ oder als ein „Kühlmittel“ bezeichnet) zu, die zum Kühlen des Werkzeugs 26 und des Werkstücks verwendet wird. Außer, dass die Kühlflüssigkeitsquelle 50 eine große Menge Kühlflüssigkeit enthält, enthält sie außerdem eine Pumpe zum Pumpen der Zufuhr der Kühlflüssigkeit sowie andere Komponenten. In der Kühlflüssigkeitsquelle 50 oder in dem zweiten Strömungskanal 48 kann ein Ventil angeordnet sein, um eine Strömung der Kühlflüssigkeit zuzulassen und zu unterbrechen. Die Kühlflüssigkeitsquelle 50 kann entweder außerhalb der Werkzeugmaschine 12 oder innerhalb der Werkzeugmaschine 12 eingebaut sein.
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Eine Steuereinheit 30 ist dafür konfiguriert, die Betätigung jeder Komponente der Werkzeugmaschine 12 gemäß einer Anweisung von einem Betreiber zu steuern. Die Steuereinheit 30 enthält z. B. eine CPU, die verschiedene Berechnungen ausführt, und einen Speicher, in dem verschiedene Steuerprogramme und Steuerparameter gespeichert sind. Ferner weist die Steuereinheit 30 eine Kommunikationsfunktion zum Senden und Empfangen verschiedener Typen von Daten wie etwa z. B. NC-Programm-Daten zu und von anderen Vorrichtungen auf. Ferner kann die Steuereinheit 30 z. B. eine numerische Steuervorrichtung enthalten, die ununterbrochen Positionen sowohl des Werkzeugs 26 als auch des unbearbeiteten Werkstücks berechnet. Nochmals weiter kann die Steuereinheit 30 eine einzelne Vorrichtung sein oder aus einer Kombination von Computervorrichtungen zusammengesetzt sein.
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Die Steuereinheit 30 steuert z. B. während des Betriebs des Werkzeugs 26 zum Bearbeiten des unbearbeiteten Werkstücks Bewegungen der Spindel 19, des Werkzeugsupports 20 und des Reitstocks 24. Außerdem fungiert die Steuereinheit 30 in diesem Beispiel nach Bedarf ebenfalls als eine Steuereinheit für die Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung, zum Steuern der Betätigung des maschinenintegrierten Roboters 28, verschiedener Ventile und der Pumpe. Nachfolgend wird der Betrieb des Zuführens der Kühlflüssigkeit anhand von 3 ausführlich beschrieben. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht, die den Revolverkopf 22 und Komponenten um den Revolverkopf 22 zeigt.
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Wie oben beschrieben wurde, können an dem Revolverkopf 22 mehrere Werkzeuge 26 angebracht sein. Die anzubringenden Werkzeuge 26 enthalten das Werkzeug 26, in dem eine Kühlflüssigkeitsbohrung 38 definiert ist. Die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 ist eine Durchgangsbohrung, die das Werkzeug 26 durchdringt und durch die die Kühlflüssigkeit strömt. Die in die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 zugeführte Kühlflüssigkeit wird durch ein Innengebiet des Werkzeugs 26 geleitet und von dem Werkzeug 26 nach außen ausgestoßen. In dem Prozess, in dem die Kühlflüssigkeit durch das Innengebiet des Werkzeugs 26 geht, veranlasst sie die Ableitung von Wärme von dem Werkzeug 26, was zu einer erhöhten Lebensdauer des Werkzeugs 26 und zu einer verbesserten Genauigkeit der Bearbeitung mit dem Werkzeug 26 beitragen kann. Daraufhin wird die von dem Werkzeug 26 ausgestoßene Kühlflüssigkeit in die Nähe des Bearbeitungspunkts auf das Werkstück gegossen. Dies veranlasst ebenfalls die Ableitung von Wärme von dem Werkstück, was zur weiteren Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit beitragen kann.
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Wie oben beschrieben wurde, ist es herkömmlich notwendig, dass sowohl in dem Revolverkopf 22 als auch in dem Werkzeugsupport 20 ein innerer Strömungskanal gebildet ist, der mit der Kühlflüssigkeitsquelle 50 in Verbindung steht, um die Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 zuzuführen. Allerdings veranlassen die Bildung des inneren Strömungskanals, der zu der Kühlflüssigkeitsquelle 50 in dem Revolverkopf 22 verlängert ist, und anderer Komponenten, dass der Revolverkopf 22 und andere Komponenten in Bezug auf die Struktur kompliziert und in Bezug auf die Größe vergrößert sind.
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Um eine solche Komplexität und Vergrößerung zu vermeiden, ist in dieser Patentschrift ein Strömungskanal (der zweite Strömungskanal 48), der mit der Kühlflüssigkeitsquelle 50 in Verbindung steht, sowohl außerhalb des Werkzeugsupports 20 als auch des Revolverkopfs 22 angeordnet und wird der maschinenintegrierte Roboter 28 verwendet, um eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Strömungskanal 48 und der Kühlflüssigkeitsbohrung 38 herzustellen.
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Genauer sind der erste Strömungskanal 44 und der erste Verbinder 42 in diesem Beispiel, wie in 3 gezeigt ist, in dem Revolverkopf 22 angeordnet. Der erste Strömungskanal 44 ist ein Strömungsdurchlass, um zu ermöglichen, dass der erste Verbinder 42 mit der Kühlflüssigkeitsbohrung 38, die in dem durch den Revolverkopf 22 gehaltenen Werkzeug 26 gebildet ist, in Verbindung steht. Ein Ende des ersten Strömungskanals 44 ist in der Weise definiert, dass es auf fluiddichte Weise mit einem Ende der Kühlflüssigkeitsbohrung 38 in dem Werkzeug 26 in Verbindung steht, wenn das Werkzeug 26 an einem vorgegebenen Werkzeuganbringungsabschnitt 34 angebracht ist. Das andere Ende des ersten Strömungskanals 44 ist in der Weise definiert, dass es eine Endoberfläche des Revolverkopfs 22 erreicht, und der erste Verbinder 42 ist an dem anderen Ende des ersten Strömungskanals 44 befestigt.
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Der erste Verbinder 42 ist ein Fluidverbinder, der an dem an dem maschinenintegrierten Roboter 28 angeordneten zweiten Verbinder 46 fluiddicht und lösbar befestigt werden kann. Für den ersten und für den zweiten Verbinder 42 und 46 können irgendwelche bekannten Fluidverbinder verwendet werden. Diesbezüglich können z. B. der erste Verbinder 42 und der zweite Verbinder 46 Teile einer wie in 4 gezeigten One-Touch-Fluidkupplung sein. In diesem Fall ist z. B. der erste Verbinder 42 ein Stecker 60 mit einer Außenumfangsoberfläche, an der eine Eingriffsrille 61 gebildet ist, während der zweite Verbinder 46 eine Buchse 62 ist, die die Einführung des Steckers 60 aufnimmt. In die Buchse 62 ist ein O-Ring 63 eingebaut, der dafür konfiguriert ist, mit der Außenumfangsoberfläche des Steckers 60 in engen flüssigkeitsdichten Kontakt gebracht zu werden. Ferner ist die Buchse 62 mit einer Stahlkugel 64, die in die Eingriffsrille 61 eingepasst werden kann, und mit einer Hülse 66, die dafür konfiguriert ist, eine Radialbewegung der Stahlkugel 64 zu beschränken, ausgestattet. Wenn die Hülse 66 gegen eine Vorbelastungskraft einer Hülsenfeder 68 in Richtung eines proximalen Endes der Buchse 62 (der linken Seite eines Blatts Papier in 4) gezogen wird, wird die Stahlkugel 64 in die Lage versetzt, sich in einer Radialrichtung nach außen zu bewegen. Daraufhin kann der Stecker 60 in diesem Zustand aus der Buchse 62 gezogen werden. In diesem Fall wirken die Eingriffsrille 61, die Stahlkugel 64, die Hülse 66 und die Hülsenfeder 68 als ein Verriegelungsmechanismus zusammen, um den Eingriff zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinder 42 und 46 zu verriegeln. Ferner kann in diesem Fall der maschinenintegrierte Roboter 28 einen Mechanismus zum Lösen des Verriegelungsmechanismus (d. h. insbesondere einen Mechanismus, um die Hülsenfeder 68 in Richtung des proximalen Endes zu ziehen) enthalten.
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Alternativ können der erste Verbinder 42 und der zweite Verbinder 46 in einer anderen Form Teile einer wie in 5 gezeigten Fluidkupplung vom Überwurftyp sein. In diesem Fall ist z. B. der erste Verbinder 42 ein Stecker 60 mit einer Außenumfangsoberfläche, die mit einem Gewinde versehen ist, um ein Außengewinde 72 zu bilden, und ist der zweite Verbinder 46 eine Buchse 62, die über eine Überwurfmutter 74 mit dem Stecker 60 verbunden ist. Die Überwurfmutter 74 enthält in ihrem Inneren eine Dichtung 70, die zwischen den Kopfenden der Buchse 62 und des Steckers 60 gehalten ist. Ferner ist die Überwurfmutter 74, die auf das Außengewinde 72 des ersten Verbinders 42 geschraubt werden soll, an dem Außenumfang der Buchse 62 befestigt, so dass der Stecker 60 durch Drehen der Überwurfmutter 74 in einer Axialrichtung vorgeschoben und zurückgezogen werden kann. In diesem Fall wirken das Außengewinde 72 und die Überwurfmutter 74 als der Verriegelungsmechanismus zusammen, um den Eingriff zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinder 42 und 46 zu verriegeln. In diesem Fall kann der maschinenintegrierte Roboter 28 ebenfalls den Mechanismus zum Lösen des Verriegelungsmechanismus (d. h. insbesondere einen Mechanismus zum Drehen der Überwurfmutter 74 in einer Löserichtung davon) enthalten.
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In der obigen Beschreibung weisen der erste und der zweite Verbinder 42 und 44 den Verriegelungsmechanismus auf, um ihre Trennung zu verhindern, während der Verriegelungsmechanismus nicht notwendig an dem ersten und an dem zweiten Verbinder 42 und 44 vorgesehen zu sein braucht. Somit können der erste und der zweite Verbinder 42 und 46 Komponenten sein, von denen eine einfach in die andere eingepresst wird. Zum Beispiel können der erste und der zweite Verbinder 42 und 46 Luer-Verbinder mit konisch verjüngten Kopfenden sein und können sie durch Einpressen eines der konisch verjüngten Kopfenden in das andere fluiddicht miteinander gekuppelt werden. Diese Form kann die Notwendigkeit, irgendeinen Verriegelungslösemechanismus in dem maschinenintegrierten Roboter 28 zu montieren, beseitigen und somit zur Vereinfachung der Struktur beitragen.
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Wie oben beschrieben wurde, ist der zweite Verbinder 46 über den zweiten Strömungskanal 48 mit der Kühlflüssigkeitsquelle 50 verbunden. Somit kann die Verbindung des zweiten Verbinders 46 mit dem ersten Verbinder 42 ermöglichen, dass die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 über den ersten Strömungskanal 44, den ersten Verbinder 42, den zweiten Verbinder 46 und den zweiten Strömungskanal 48 mit der Kühlflüssigkeitsquelle 50 in Verbindung steht.
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Um die Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 zuzuführen, betätigt die Steuereinheit 30 den maschinenintegrierten Roboter 28, um den an dem Effektor 36 angeordneten zweiten Verbinder 46 mit dem an dem Revolverkopf 22 angeordneten ersten Verbinder 42 zu verbinden. Nachdem der erste und der zweite Verbinder 42 und 46 daraufhin flüssigkeitsdicht miteinander verbunden worden sind, betätigt die Steuereinheit 30 die in der Kühlflüssigkeitsquelle 50 montierte Pumpe, um die Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 zu fördern.
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Die oben beschriebene Zufuhr der Kühlflüssigkeit wird hier hauptsächlich in einer Zeitdauer ausgeführt, in der das Werkstück durch das Werkzeug 26 bearbeitet wird. Während der Bearbeitung des Werkstücks werden die Position des Werkzeugs 26 und somit die Position des Revolverkopfs 22 allmählich verschoben. Aus diesem Grund veranlasst die Steuereinheit 30, dass der maschinenintegrierte Roboter 28 der Bewegung des Werkzeugs 26 folgt, um eine Trennung des zweiten Verbinders 46 von dem ersten Verbinder 42 zu verhindern.
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Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird die Kühlflüssigkeit in diesem Beispiel durch den zweiten Strömungskanal 48, der außerhalb sowohl des Revolverkopfs 22 als auch des Werkzeugsupports 20 angeordnet ist, und durch den zweiten Verbinder 46, der in dem maschinenintegrierten Roboter 28 angeordnet ist, in die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 in dem Werkzeug 26 zugeführt. Aus diesem Grund brauchen der Revolverkopf 22 und der Werkzeugsupport 20 keinen inneren Strömungskanal zu enthalten, der zu der Kühlfluidquelle 50 verläuft, was den Revolverkopf 22 und den Werkzeugsupport 20 in Bezug auf die Struktur zu vereinfachen und in Bezug auf die Größe zu verkleinern ermöglichen kann.
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Obgleich der erste Strömungskanal 44 in diesem Beispiel im Inneren des Revolverkopfs 22 gebildet ist, wird angemerkt, dass eine Länge des ersten Strömungskanals 44 weitaus kürzer als die irgendwelcher herkömmlichen inneren Strömungskanäle ist. Außerdem sind die herkömmlichen inneren Strömungskanäle sowohl in dem Werkzeugsupport 20 als auch in dem Revolverkopf 22, der relativ zu dem Werkzeugsupport 20 gedreht wird, gebildet. Infolgedessen ist es herkömmlich notwendig, dass eine Anordnung formuliert werden sollte, um zu verhindern, dass der innere Strömungskanal getrennt oder verdreht wird, wenn der Revolverkopf 22 gedreht wird, was zu einer Verkomplizierung des inneren Strömungskanals und des Revolverkopfs 22 führt. Da der erste Strömungskanal 44 in diesem Beispiel andererseits in der Weise definiert ist, dass er in dem Revolverkopf 22 bleibt, können der erste Strömungskanal 44 und der Revolverkopf 22 gegenüber der herkömmlichen Struktur in Bezug auf die Struktur vereinfacht sein.
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Die oben beschriebenen Formen und Konfigurationen sind lediglich zur Veranschaulichung dargestellt und können nach Bedarf abgewandelt oder geändert werden, solange die Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung den an dem Effektor 36 des maschinenintegrierten Roboters 28 angeordneten zweiten Verbinder 46, den zweiten Strömungskanal 48 zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verbinder 46 und der Kühlflüssigkeitsquelle 50, den ersten Verbinder 42, der an dem zweiten Verbinder 46 befestigt und von ihm gelöst werden kann, und den ersten Strömungskanal 44 zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem ersten Verbinder 42 und der Kühlflüssigkeitsbohrung 38 enthält. Zum Beispiel können der erste Strömungskanal 44 und der erste Verbinder 42, die in dem oben beschriebenen Beispiel an dem Revolverkopf 22 vorgesehen sind, für eine andere Komponente vorgesehen sein. Zum Beispiel können der erste Strömungskanal 44 und der erste Verbinder 42 an dem Werkzeughalter 40 vorgesehen sein, falls das Werkzeug 26, wie in 6 gezeigt ist, über den Werkzeughalter 40 an dem Revolverkopf 22 montiert ist. Wenn der erste Strömungskanal 44, wie oben beschrieben ist, gebildet ist, ohne durch die Werkzeughaltevorrichtungen (den Revolverkopf 22 und den Werkzeugsupport 20) zu gehen, kann die Bildung des Strömungskanals in den Werkzeughaltevorrichtungen vermieden werden. Im Ergebnis wird es möglich, irgendwelche vorhandene Werkzeughaltevorrichtungen ohne Änderung zu nutzen, so dass keine Entwurfsveränderungen mehr erforderlich sind. Zum Beispiel kann eine vorhandene Werkzeugmaschine 12 zum Zuführen der Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 des Werkzeugs 26 dadurch konfiguriert werden, dass der maschinenintegrierte Roboter 28, der zweite Strömungskanal 48 und die Kühlflüssigkeitsquelle 50 zusätzlich eingebaut werden und ein spezifischer Werkzeughalter 40 verwendet wird.
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Ferner können der erste Strömungskanal 44 und der erste Verbinder 42 in einer anderen Ausführungsform, wie in 7 gezeigt ist, an dem Werkzeug 26 selbst vorgesehen sein. Da der erste Strömungskanal 44 in dieser Ausführungsform nicht durch die Werkzeughaltevorrichtungen (den Revolverkopf 22 und den Werkzeugsupport 20) gehen, ist es außerdem möglich, vorhandene Werkzeughaltevorrichtungen ohne Änderung zu verwenden. Ferner fungiert in dieser Ausführungsform ein Teil der Kühlflüssigkeitsbohrung 38 als der erste Strömungskanal 44. Aus diesem Grund ist im Unterschied zu den in 3 und 6 dargestellten Strukturen keine Verbindungsstruktur zum Verbinden der Kühlflüssigkeitsbohrung 38 mit dem ersten Strömungskanal 44 notwendig, was eine weitere Vereinfachung der Struktur der Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung ermöglichen kann und dementsprechend die Möglichkeit, dass ein Flüssigkeitsverlust auftritt, zu verringern hilft.
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In der obigen Beschreibung ist das Beispiel erläutert worden, in dem die Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung in das Drehzentrum zum Drehen des Werkstücks eingebaut ist, während die hier offenbarte Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung in andere Werkzeugmaschinen eingebaut sein kann. Zum Beispiel kann die Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung in ein Bearbeitungszentrum eingebaut sein, das mit einem Spindelkopf zum drehbaren Stützen des Werkzeugs 26 ausgestattet ist und zum Fräsen eines Werkstücks konfiguriert ist. Ferner kann die Kühlflüssigkeits-Zufuhreinrichtung in eine andere Ausführungsform, wie in 8 gezeigt ist, in eine mit einem Spindelkopf 76 und mit einem Werkzeugsupport 20 ausgestattete Multitasking-Werkzeugmaschine eingebaut sein. Der erste Verbinder 42 und der erste Strömungskanal 44 können hier an dem Spindelkopf 76 zum drehbaren Halten des Werkzeugs 26 vorgesehen sein, um die Kühlflüssigkeit in die Kühlflüssigkeitsbohrung 38 des Werkzeugs 26, das an dem Spindelkopf 76 gehalten ist, zuzuführen. Es soll angemerkt werden, dass der zweite Strömungskanal 48 und die Kühlflüssigkeitsquelle 50 in 8 nicht dargestellt sind.
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Der maschinenintegrierte Roboter 28 ist nicht auf die Anordnungsposition an einem feststehenden Element, dessen Position unverändert ist, (wie etwa z. B. an einer oberen Oberfläche der Bearbeitungskammer 13) beschränkt und kann an einem beweglichen Element montiert sein. Insbesondere kann der maschinenintegrierte Roboter 28, wie in 8 gezeigt ist, an der zum Halten des Werkzeugs 26 konfigurierten Werkzeughaltevorrichtung (wie etwa dem Werkzeugsupport 20 oder dem Spindelkopf 76) montiert sein. Die Montage des maschinenintegrierten Roboters 28 an der Werkzeughaltevorrichtung kann die Operation zu veranlassen, dass der Effektor 36 und somit der zweite Verbinder 46 der Bewegung des Werkzeugs 26 folgen, erleichtern.
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Die Anzahl der Sätze des ersten Verbinders 42, des zweiten Verbinders 46, des ersten Strömungskanals 44 und des zweiten Strömungskanals 48, die in einer Werkzeugmaschine 12 anzuordnen sind, ist nicht auf eins beschränkt und in einer Werkzeugmaschine 12 können zwei oder mehr Sätze angeordnet sein. Insbesondere kann es Werkzeugmaschinen 12, die mit mehreren Werkzeughaltevorrichtungen ausgestattet sind, wie etwa die wie in 8 gezeigte Multitasking-Werkzeugmaschine und ein Drehzentrum, das mit einem oberen Werkzeugsupport und mit einem unteren Werkzeugsupport ausgestattet ist, geben. In den Werkzeugmaschinen 12, die mit den mehreren Werkzeughaltevorrichtungen ausgestattet sind, können mehrere Sätze des ersten Verbinders 42, des zweiten Verbinders 46, des ersten Strömungskanals 44 und des zweiten Strömungskanals 48 angeordnet sein und kann die Kühlflüssigkeit in zwei oder mehr Werkzeuge 26, die an unterschiedlichen Werkzeughaltevorrichtungen gehalten sind, gleichzeitig zugeführt werden.
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Währenddessen kann der an dem maschinenintegrierten Roboter 28 angebrachte Effektor 38 nach Bedarf dafür konfiguriert sein, austauschbar zu sein. Somit kann an dem maschinenintegrierten Roboter 28 ein Effektor 36 angebracht werden, der in der Lage ist, das Werkstück zu halten, um zu ermöglichen, dass der maschinenintegrierte Roboter 28 das Werkstück vor und nach der Bearbeitungsoperation transportiert, während an dem maschinenintegrierten Roboter 28 ein anderer Effektor 36 angebracht werden kann, der den zweiten Verbinder 46 enthält, um die Kühlflüssigkeit in das Werkzeug zuzuführen. Ferner können an einem maschinenintegrierten Roboter 28 zwei oder mehr Effektoren 36 angebracht sein. Außerdem kann der zweite Verbinder 46 nicht notwendig an dem Effektor 38 befestigt sein und an einem Hauptkörper des maschinenintegrierten Roboters 28 befestigt sein.
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Bezugszeichenliste
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12 Werkzeugmaschine, 13 Bearbeitungskammer, 14 Abdeckung, 16 Klappe, 18 Spindelvorrichtung, 19 Spindel, 20 Werkzeugsupport, 22 Revolverkopf, 24 Reitstock, 26 Werkzeug, 28 maschinenintegrierter Roboter, 30 Steuereinheit, 32 Futter, 34 Werkzeuganbringungsabschnitt, 36 Effektor, 38 Kühlflüssigkeitsbohrung, 40 Werkzeughalter, 42 erster Verbinder, 44 erster Strömungskanal, 46 zweiter Verbinder, 48 zweiter Strömungskanal, 50 Kühlflüssigkeitsquelle, 60 Stecker, 61 Eingriffsrille, 62 Buchse, 63 O-Ring, 64 Stahlkugel, 66 Hülse, 68 Hülsenfeder, 70 Dichtung, 72 Außengewinde, 74 Überwurfmutter, 76 Spindelkopf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018194643 [0001]
- JP 2018034232 A [0004]
- JP 2016124046 A [0004]
- JP 2016150399 A [0004]
