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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeugfutter zum Einspannen eines Drehwerkzeugs, insbesondere zum Einspannen eines Gewindeschneidwerkzeugs oder eines Gewindefurchers zur Verwendung mit handgehaltenen motorbetriebenen Werkzeugmaschinen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Aus der
US 3,821,826 A ist ein Werkzeugfutter zum Einspannen eines Gewindeschneidwerkzeugs bekannt. Das Einspannen des Gewindeschneidwerkzeugs wird dadurch erreicht, dass eine Gruppe von Spannbacken einen Vierkant-Endabschnitt des Gewindeschneidwerkzeugs flächig einspannt und eine zweite Gruppe von Zentrierbacken vorgesehen ist, die den Schaft des Gewindeschneidwerkzeugs in einem dem Vierkant-Endabschnitt benachbarten Abschnitt des Schaftes einspannt. Es ist insbesondere jeweils ein Backenpaar mit prismenförmigen Innenflächen, ähnlich wie bei einem Windeisen, vorgesehen. Die beiden Backengruppen können dabei unabhängig voneinander bewegt werden und an den jeweiligen Schaftdurchmesser oder den Vierkantdurchmesser angepasst werden. Das Einspannen erfolgt mittels Verstellen einer Überwurfhülse, die einen Innenkonus ausbildet, gegen eine Innenhülse, die ebenfalls einen Innenkonus aufweist. Die Konen beider Hülsen liegen sich entlang einer Längsmittelachse bzw. einer Drehachse des Werkzeugfutters gegenüber wobei sich die Konen zueinander unter ihrem jeweiligen Konuswinkel hin öffnen. Dabei liegen die beiden Backengruppen bei einem eingespannten Gewindeschneider stets fest und kraftschlüssig aneinander. Die von den beiden Backengruppen gebildete axiale Einspannlänge ist damit unabhängig vom Durchmesser des Schaftes des ausgewählten Gewindeschneidwerkzeugs konstant. Bei üblichen normierten Drehwerkzeugen ist allerdings die Länge angepasst an den Schaftdurchmesser. Entsprechend können bei gegebener konstanter Einspannlänge für relativ lange Drehwerkzeuge nennenswerte Fehlzentrierungen schon durch einen geringen Zentrierwinkelfehler entstehen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Werkzeugfutter anzugeben, bei dem der Zentrierwinkelfehler gegenüber bekannten Werkzeugfuttern reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Zeichnungen, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Es wird somit ein Werkzeugfutter für ein Drehwerkzeug vorgeschlagen, aufweisend ein Zentrierelement, das um seine Längsmittelachse zwei sich gegenüberliegende Innenkonen ausbildet, Zentrierbacken zum Zentrieren des Drehwerkzeugs, wobei die Zentrierbacken in einem vorderen Innenkonus des Zentrierelements laufen und Spannbacken zum Einspannen des Drehwerkzeugs, wobei die Spannbacken in einem hinteren Innenkonus des Zentrierelements laufen, wobei sich die Innenkonen zueinander in ihrem Durchmesser verjüngen.
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Im Werkzeugfutter kann ein Drehwerkzeug, beispielsweise ein Gewindeschneidwerkzeug bzw. ein Gewindebohrer in das Werkzeugfutter eingesetzt und etwa mittels der Hülse eingespannt werden. Die beiden Backengruppen, die hier ohne generelle Einschränkung als Spannbacken und Zentrierbacken bezeichnet sind, können zwischen dem Zentrierelement und gegebenenfalls weiteren auf der Längsmittelachse des Werkzeugfutters angeordneten Spannelementen, etwa einer Hülse und einer Buchse mit dem Drehwerkzeug verspannt werden.
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Besonders vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist, dass die erwähnte Einspannlänge bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugfutter nicht mehr für verschiedene Schaftdurchmesser konstant ist, sondern stattdessen mit dem Durchmesser des jeweils ausgewählten Werkzeugschaftes größer oder kleiner wird und sich also insbesondere proportional zum Schaftdurchmesser des gewählten Drehwerkzeugs verhält.
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Es wird ferner ein Werkzeugfutter für ein Drehwerkzeug vorgeschlagen, aufweisend
- – eine Hülse, in die das Drehwerkzeug mit einem Schaft einsteckbar ist, wobei das Zentrierelement in der Hülse radial um deren Längsmittelachse angeordnet und in axialer Richtung der Längsmittelachse verschiebbar ist, wobei das Zentrierelement um seine Längsmittelachse zwei Innenkonen ausbildet, die sich zueinander in ihrem Durchmesser verjüngend gegenüberliegen und wobei zwischen den beiden Innenkonen ein Verengungsabschnitt ausgebildet ist, der von dem Drehwerkzeug mit einem Schlüsselflächen-Endabschnitt des Schaftes durchgreifbar ist.
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Als eine Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass die Zentrierbacken mit jeweils einer Innenfläche mit dem Schaft des Drehwerkzeugs und mit einer Außenfläche mit der Fläche des vorderen Innenkonus des Zentrierelements in Kontakt bringbar sind, wobei die Zentrierbacken abhängig vom Querschnitt des Schaftes entlang der Fläche des Innenkonus axial und radial verschiebbar sind.
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Als eine Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass die Spannbacken mit jeweils einer Innenfläche flächig mit dem Schlüsselflächen-Endabschnitt und mit jeweils einer Außenfläche an der Fläche des hinteren Innenkonus in Kontakt bringbar sind, wobei die Spannbacken abhängig vom Querschnitt des Schlüsselflächen-Endabschnitt entlang der Fläche des Innenkonus axial und radial verschiebbar sind.
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Die Spannbacken und die Zentrierbacken fahren während des Einspannens entlang der beiden Konen zusammen, bis entweder der Schlüsselflächen-Endabschnitt des Schaftes mit den Spannbacken oder ein Schaftabschnitt der sich zwischen dem Schlüsselflächen-Endabschnitt und dem Kopf, insbesondere dem Schneidteil, des Drehwerkzeugs befindet, mit den Zentrierbacken in Kontakt kommt. Die zuerst auf dem Drehwerkzeug anliegenden Backen einer der beiden Gruppen sind damit blockiert, so dass bei einem weiteren Verspannen die noch freien Backen ebenfalls entlang des jeweiligen Konus des Zentrierelements fahren, bis sie mit dem Schaft in kraftschlüssigen bzw. für die Spannbacken in kraft- und formschlüssigen Kontakt kommen. Das Drehwerkzeug kann somit spielfrei und angepasst an seinen jeweiligen Schaftdurchmesser in das Werkzeugfutter eingespannt werden.
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Es versteht sich, dass das Zentrierelement mit seiner doppelkegelförmigen Ausbildung vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Eine etwa zweiteilige Ausbildung des Zentrierelements kann aber aus fertigungstechnischen Erwägungen ebenfalls vorteilhaft sein.
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Der Schlüsselflächen-Endabschnitt ist üblicherweise als Vierkant-Endabschnitt ausgebildet. Andere Mehrkantabschnitte können selbstverständlich ebenfalls vorgesehen sein, wobei die Spannbackengruppe mit der Anzahl und/oder der Form ihrer Spannbackenelemente entsprechend angepasst werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Hülse einen Hülsenboden mit einer Durchgangsöffnung zur Durchführung des Drehwerkzeugs auf. Vorzugsweise entspricht der Durchmesser der Durchgangsöffnung zumindest einem maximal von den Backengruppen einspannbaren Schaftdurchmesser eines Drehwerkzeugs.
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Eine Weiterbildung der Hülse ist ferner, dass der Hülsenboden eine innere Anschlagfläche ausbildet, an der die Zentrierbacken mit jeweils einer Stirnfläche anliegen. Dabei ist die innere Anschlagfläche bevorzugt eben bzw. plan ausgebildet, so dass kein Formschluss mit den Zentrierbacken stattfinden kann. Stattdessen ist in diesem Fall vorgesehen, dass die Zentrierbacken relativ zur Anschlagfläche der Hülse drehbar sind.
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In einer weiteren Ausführung weist das Werkzeugfutter eine Buchse mit Außengewinde auf, wobei das Außengewinde mit einem Innengewinde der Hülse kämmt. Durch Aufschrauben der Hülse auf die Buchse verkürzt sich der Hülsenraum in Längsrichtung, so dass sich die beiden Backengruppen gegen das Zentrierelement und das Drehwerkzeug kraftschlüssig verspannen.
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In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Buchse eine vordere Anschlagfläche ausbildet, an der die Spannbacken mit jeweils einer Stirnfläche anliegen. Insbesondere sind an der Buchse stirnseitig Formschlusselemente ausgebildet, mittels derer mit korrespondierenden Formschlusselementen der Spannbacken ein Formschluss für eine Drehmomentübertragung auf das Drehwerkzeug erreichbar ist, wobei die Formschlusselemente der Buchse vorzugsweise als Nuten und wobei die Formschlusselemente der Spannbacken vorzugsweise als Führungskeile ausgebildet sein können.
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Durch den erreichten Formschluss zwischen der Buchse und den Spannbacken und ferner zwischen den Spannbacken und dem Schlüsselflächen-Endabschnitt des Drehwerkzeugschaftes wird eine Drehfestigkeit zwischen den genannten Elementen erreicht und eine Drehmomentübertragung von der Buchse auf das Drehwerkzeug ermöglicht.
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Ferner ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass Federelemente zum Aufspreizen der Spannbacken und/oder der Zentrierbacken zwischen den Backen angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind insgesamt zwei Spannbacken für die Spannbackengruppe und insgesamt drei Zentrierbacken für die Zentrierbackengruppe vorgesehen.
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Die Zentrierbacken können mittels je einer schmalen Spannfläche, die als Kante ausgebildet sein kann, zueinander äquidistant radial am Schaftabschnitt anliegen.
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Die beiden Spannbacken besitzen zur Drehmomentübertragung Innenflächen, mit denen sie flächig an den korrespondierenden Schlüsselflächen des Schlüsselflächen-Endabschnitts anliegen können.
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Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Einspannen eines Drehwerkzeugs in ein Werkzeugfutter gelöst, das Werkzeugfutter umfassend ein Zentrierelement, das um seine Längsmittelachse zwei Innenkonen ausbildet, die sich zueinander in ihrem Durchmesser verjüngend gegenüberliegen, wobei zwischen den Innenkonen ein Verengungsabschnitt ausgebildet ist, wobei eine Zentrierbackengruppe des Werkzeugfutters zum Zentrieren des Drehwerkzeugs und eine Spannbackengruppe des Werkzeugfutters zum Spannen des Werkzeugfutters jeweils innerhalb eines Innenkonus angeordnet und relativ zum Konus verschiebbar ist, wobei die Zentrierbacken sowie die Spannbacken radial und äquidistant um die Längsmittelachse angeordnet sind, mit den Schritten:
- – Einschieben eines Schaftes des Drehwerkzeugs durch den Verengungsabschnitt des Zentrierelements bis ein erster Schaftabschnitt innerhalb eines von der Zentrierbackengruppe gebildeten Zentrierquerschnitts und ein zweiter Schaftabschnitt innerhalb eines von der Spannbackengruppe gebildeten Einspannquerschnitts gelagert ist,
- – Einspannen des Drehwerkzeugs in das Werkzeugfutter wobei die Zentrierbackengruppe und die Spannbackengruppe entlang des jeweiligen Innenkonus in Richtung der Längsmittelachse aufeinander zu verschoben werden, bis ein Endabstand zwischen der Zentrierbackengruppe und der Spannbackengruppe erreicht wird, bei dem das Drehwerkzeug kraftschlüssig und/oder formschlüssig im Werkzeugfutter eingespannt ist, wobei der Endabstand proportional zu einem Durchmesser und / oder einer Schlüsselfläche des Schaftes des eingespannten Drehwerkzeugs ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematisch. Es zeigen:
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1: in einer Schnittansicht ein erfindungsgemäßes Werkzeugfutter mit eingespanntem Drehwerkzeug,
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2: das in 1 gezeigte Werkzeugfutter, jedoch ohne Drehwerkzeug und bis zum Anschlag zugedreht,
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3: in perspektivischer Ansicht eine Buchse des in 1 gezeigten Werkzeugfutters,
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4: eine Spannbacke des Werkzeugfutters gemäß 1 in perspektivischer Ansicht,
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5: das erfindungsgemäße Werkzeugfutter mit eingespanntem Drehwerkzeug gemäß 1 in perspektivischer Ansicht und
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6: das erfindungsgemäße Werkzeugfutter mit eingespanntem Drehwerkzeug in einer Werkzeugmaschine.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeugfutter 100 mit einem darin eingespannten Drehwerkzeug 200 in Form eines Gewindebohrers, dessen Schneidabschnitt nicht dargestellt ist. Eine zylinderförmige Hülse 130 des Werkzeugfutters 100 bildet dabei eine Durchgangsöffnung 132, durch die das Drehwerkzeug 200 mit einem Schaft 220 einsteckbar ist.
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Ein Zentrierelement 140 des Werkzeugfutters 100 ist innerhalb der Hülse 130 radial um deren Längsmittelachse 131 angeordnet und in axialer Richtung 133 der Längsmittelachse 131 verschiebbar. Die Längsmittelachse 131 ist zugleich die Drehachse des Werkzeugfutters 100 und des Drehwerkzeugs 200.
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Das Zentrierelement 140 bildet um seine Längsmittelachse 141 zwei Innenkonen 142, 143 aus, die sich zueinander in ihrem Durchmesser verjüngend gegenüberliegen. Zwischen den beiden Innenkonen 142, 143 ist ferner ein Verengungsabschnitt 144 ausgebildet, der von dem Drehwerkzeug 200 mit einem Schlüsselflächen-Endabschnitt 222 des Schaftes 220 durchgriffen gezeigt ist.
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Vorne in der Hülse sind zwei von insgesamt drei Zentrierbacken 150 zum Zentrieren des Drehwerkzeugs 200 gezeigt, wobei jede Zentrierbacke 150 mit jeweils einer keilförmigen Innenfläche 151 mit dem Schaft 220 des Drehwerkzeugs 200 und mit einer konisch konvex ausgebildeten Außenfläche 152 mit der Fläche des vorderen Innenkonus 142 des Zentrierelements 140 in Kontakt steht. Die Zentrierbacken 150 sind abhängig vom Querschnitt des Schaftes 220 entlang der Fläche des Innenkonus 142 axial und radial verschiebbar gegenüber dem Zentrierelement 140. Mit einer Stirnfläche 153 stehen die drei Zentrierbacken 150 ferner mit jeweils einer Innenfläche 133 des Hülsenbodens 134 in Flächenkontakt.
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Ferner weist das Werkzeugfutter zwei Spannbacken 160 zum Einspannen des Drehwerkzeugs 200 auf. Die beiden Spannbacken 160 liegen mit jeweils einer Innenfläche 162 flächig an dem Schlüsselflächen-Endabschnitt 222 und mit jeweils einer Außenfläche 163 an der Fläche des hinteren Innenkonus 143 an. Dabei sind die Spannbacken ebenfalls abhängig vom Querschnitt des Schlüsselflächen-Endabschnitt 222 entlang der Fläche des Innenkonus 143 in axialer sowie in radialer Richtung relativ zum Zentrierelement 140 verschiebbar.
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1 zeigt ferner eine auch in 3 dargestellte Buchse 170. Die Buchse 170 besitzt einen umlaufenden Bund 172 an dessen Stirnfläche 173, die auch als Anschlagfläche für die Spannbacken dient, zwei Nuten 174 ausgebildet sind, in die Führungsstege 161 der Spannbacken 160 formschlüssig eingreifen können. Ferner weist die Buchse 170 einen Außengewindeabschnitt 175 auf, mittels dem sie mit einem Innengewinde 136 der Hülse 130 verschraubbar ist.
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Eine Durchgangsöffnung 176 der Buchse 170 ermöglicht die Durchführung besonders langer Schaftabschnitte 220 des Drehwerkzeugs 200.
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2 zeigt das Werkzeugfutter 100 in einer Anschlagstellung, bei der die Hülse 130 bis zum Anschlag über die Buchse 170 geschraubt ist. Nicht gezeigt sind Haltemittel mit denen die Buchse gegenüber der Schraubbewegung der Hülse 130 gehalten wird. Solche Mittel können beispielsweise ein Innensechskantprofil sein, das in der Durchgangsöffnung 176 ausgebildet ist und beispielsweise den Einsatz eines Sechskantschlüssels zum Kontern ermöglicht. Ebenso ist denkbar, in dem dem Bund 172 gegenüberliegenden Endbereich der Buchse 170 eine normal zur Drehachse 131 angeordnete Durchgangsöffnung vorzusehen, in die mittels einer geeigneten Haltestange eine händische Möglichkeit zum Kontern ermöglicht wäre. Eine besonders bevorzugte Möglichkeit zum Festhalten der Buchse 170 wäre der Einsatz einer automatischen oder manuellen Spindelarretierung an einer Hand-Werkzeugmaschine 300, die in 6 gezeigt ist. Hier weist die Buchse 170 allerdings keinerlei weiteren Haltemittel auf, da die Buchse 170 selbst bzw. das eingesetzte Drehwerkzeug als Haltemittel gegenüber der auf die Hülse 130 ausgeübten Schraubbewegung dienen kann.
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In der 4 ist eine Spannbacke 160 in perspektivischer Ansicht gezeigt. Ihre Innenfläche 162 kann flächig an eine Schlüsselfläche des Endabschnitts 222 des Drehwerkzeugschaftes 220 angelegt und entsprechend formschlüssig, das heißt drehfest, mit dem Drehwerkzeug 200 verspannt werden. Eine Außenfläche 163 der Spannbacke 160 hat zumindest Linienkontakt zu dem Innenkonus 143 des Zentrierelements 140 (1). In der in 3 gezeigten Stellung besteht zwischen der konisch konvex ausgebildeten Außenfläche 163 der Spannbacke 160 und dem Innenkonus 163 ein Flächenkontakt. Ferner sind noch zwei Ausnehmungen 164 gezeigt, die wie auch die Ausnehmungen 154 der Zentrierbacken 150 zum Einstecken von hier nicht gezeigten Spreizfedern dienen, mit denen die jeweilige Backengruppe aufgespreizt werden kann.
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5 zeigt das Werkzeugfutter 100 und teilweise ein schematisch dargestelltes Drehwerkzeug 200 in perspektivischer Darstellung. Das Einsteckende des Drehwerkzeugs 200 hat dabei einen geringeren Durchmesser als die Durchgangsöffnung der Hülse des Werkzeugfutters.
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6 zeigt das Werkzeugfutter 100 mit eingespanntem Drehwerkzeug 200, wobei die Buchse 170 des Werkzeugsfutters in eine Aufnahme 310 der Hand-Werkzeugmaschine 300 eingespannt ist.
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Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente des Werkzeugfutters 100 vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Werkzeugfutter
- 130
- Hülse
- 131
- Längsmittelachse
- 132
- Durchgangsöffnung
- 133
- axiale Richtung
- 134
- Hülsenboden
- 135
- Anschlagfläche
- 136
- Innengewinde
- 140
- Zentrierelement
- 141
- Längsmittelachse
- 142
- Innenkonus, vorn
- 143
- Innenkonus, hinten
- 144
- Verengungsabschnitt
- 150
- Zentrierbacke
- 151
- Innenfläche
- 152
- Außenfläche
- 153
- Stirnfläche
- 154
- Ausnehmung
- 160
- Spannbacke
- 161
- Führungssteg
- 162
- Innenfläche
- 163
- Außenfläche
- 164
- Ausnehmung
- 170
- Buchse
- 172
- Bund
- 173
- Stirnfläche
- 174
- Nut
- 175
- Außengewindeabschnitt
- 176
- Durchgangsöffnung
- 200
- Drehwerkzeug
- 220
- Schaft
- 222
- Schlüsselflächen-Endabschnitt
- 300
- Werkzeugmaschine
- 310
- Aufnahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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