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Die Erfindung betrifft ein Einstellsystem für ein Werkzeug und ein Werkzeug mit einem Einstellsystem, insbesondere ein Metallbearbeitungswerkzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind professionelle Metallbearbeitungswerkzeuge wie Reib- bzw. Räumwerkzeuge oder Bohrwerkzeuge bekannt, die ein manuelles Einstellsystem aufweisen, mit dem es möglich ist, einen Einsatz des Werkzeugs einzustellen, der zur Bearbeitung des Werkstücks dient, insbesondere aus Metall. Typischerweise ist zur manuellen Einstellung des Einsatzes eine Einstellschraube vorgesehen, die von einem Bediener des Werkzeugs verstellt wird. Die Einstellschraube wirkt direkt auf den Einsatz, sodass die Position des Einsatzes im Metallbearbeitungswerkzeug verändert wird, wenn die Einstellschraube entsprechend gedreht wird.
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Beispielsweise ist es hierdurch möglich, den aktiven Durchmesser eines Reib- bzw. Räumwerkzeugs zu verändern, indem der Einsatz um einen bestimmten Verstellweg verstellt wird, wodurch der radiale Abstand des Einsatzes zur Rotationsachse des Reib- bzw. Räumwerkzeugs verändert wird. Das Reib- bzw. Räumwerkzeug kann so an den Durchmesser eines vorgebohrten Lochs angepasst werden.
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In analoger Weise kann so auch der Durchmesser eines Feinbohrwerkzeugs eingestellt werden, wenn die entsprechenden Schneideinsätze radial außenliegend an einem sich drehenden Schaft des Feinbohrwerkzeugs angeordnet sind. Der radiale Abstand der Schneideinsätze kann dann, wie oben beschrieben, in Bezug auf die Rotationsachse des Schafts verstellt werden, um den aktiven Durchmesser des Feinbohrwerkzeugs einzustellen. Das Einstellsystem bei einem Bohrwerkzeug ist im Wesentlichen in analoger Weise zu demjenigen bei einem Reib- bzw. Räumwerkzeug ausgebildet.
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Als nachteilig hat sich bei den bekannten Einstellsystemen herausgestellt, dass eine präzise Einstellung sowie eine bedienerunabhängige, reproduzierbare Einstellung nur schwer gewährleistet werden kann, insbesondere im µm-Bereich.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit bereitzustellen, sodass ein Einsatz eines Werkzeugs präzise und reproduzierbar im Werkzeug eingestellt werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Einstellsystem für ein Werkzeug gelöst, insbesondere ein rotierendes Metallbearbeitungswerkzeug, wobei das Einstellsystem wenigstens einen Einsatz des Werkzeugs ausrichtet und wobei das Einstellsystem eine Verstelleinheit, die mit dem Einsatz zusammenwirkt, und eine Betätigungsvorrichtung umfasst, die wenigstens einen elektrischen Aktuator aufweist, der eine Verstellkraft auf die Verstelleinheit ausübt. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Werkzeug gelöst, insbesondere ein Metallbearbeitungswerkzeug, das ein derartiges Einstellsystem aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Metallbearbeitungswerkzeug um ein rotierendes Metallbearbeitungswerkzeug.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Einstellung des Einsatzes mittels eines elektrischen Aktuators vorzunehmen, der den Einsatz präzise verstellen kann. Der elektrische Aktuator stellt zudem sicher, dass die gewünschte Einstellung reproduzierbar ist, da sie unabhängig von einer manuellen Betätigung durch einen Bediener des Werkzeugs oder des Einstellsystems ist. Der elektrische Aktuator ist Teil der Betätigungsvorrichtung, die mit der Verstelleinheit zusammenwirkt, an der der Einsatz angeordnet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass die vom elektrischen Aktuator ausgehende Betätigung auf die Verstelleinheit übertragen wird, die die Betätigung entsprechend an den Einsatz überträgt. Die Betätigungsvorrichtung, insbesondere der elektrische Aktuator, verstellt über die Zwischenschaltung der Verstelleinheit den Einsatz demnach indirekt.
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Die Verstelleinheit und die Betätigungsvorrichtung können insbesondere derart zusammenwirken, dass die Betätigungsvorrichtung eine Verstellkraft auf die Verstelleinheit ausübt, die senkrecht zur Rotationsachse des rotierenden Werkzeugs ist. Hierdurch ist es möglich, den radialen Abstand des Einsatzes in Bezug zur Rotationsachse des Werkzeugs einzustellen. Die von der Betätigungsvorrichtung ausgeübte Verstellkraft kann in eine Richtung wirken, die senkrecht zur Rotationsachse des Werkzeugs ist.
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Ein Aspekt sieht vor, dass die Verstelleinheit einen Verstellstift und eine Klemmeinheit aufweist, die den Verstellstift klemmt. Der Verstellstift kann direkt mit der Betätigungsvorrichtung zusammenwirken und von dieser verstellt werden. Über die Klemmeinheit wird sichergestellt, dass der Verstellstift, nach einer Auslenkung bzw. Bewegung durch die Betätigungsvorrichtung, in der gewünschten Position gehalten wird. Da der Einsatz mit dem Verstellstift gekoppelt ist, wird der Einsatz somit ebenfalls in der gewünschten Position gehalten. Der Einsatz kann direkt am Verstellstift angeordnet sein oder an einem Träger, der mit dem Verstellstift verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Einstellsystem wenigstens eine Spannungsversorgung, mit der die Klemmeinheit und/oder der elektrische Aktuator elektrisch verbunden sind bzw. ist. Bei der Klemmeinheit handelt es sich demnach ebenfalls um eine elektrische Klemmeinheit, die durch ein Spannungssignal betätigt werden kann. Die Klemmeinheit und/oder der elektrische Aktuator werden von der Spannungsversorgung mit einer elektrischen Spannung versorgt. Hierbei kann eine angelegte Spannung die Klemmeinheit lösen, die demnach im unbestromten Zustand eine Klemmwirkung auf den Verstellstift ausübt. Bei der Spannungsversorgung kann es sich generell um eine externe Spannungsquelle, beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, oder um einen Kondensator handeln, der im geladenen Zustand die benötigte Spannung zur Verfügung stellt. Der Kondensator kann insbesondere im Werkzeug selbst vorgesehen sein.
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Insbesondere weisen bzw. weist der elektrische Aktuator und/oder die Klemmeinheit zumindest ein Piezoelement auf, vorzugsweise eine Piezokeramik und/oder zumindest ein Bimetall, das piezoelektrische Eigenschaften hat. Bei der Piezokeramik kann es sich um einen sogenannten Piezoquarz handeln. Die Piezokeramik und das Bimetall mit piezoelektrischen Eigenschaften stellen jeweils ein Piezoelement dar.
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Ferner können bzw. kann der elektrische Aktuator und/oder die Klemmeinheit ein piezoelektrischer Aktuator sein. Das piezoelektrische Element, also die Piezokeramik oder das Bimetall mit piezoelektrischen Eigenschaften, wird demnach derart betrieben, dass eine Spannung in eine entsprechende Längenänderung des piezoelektrischen Elements umgesetzt wird. Bei der Längenänderung kann es sich um eine Kontraktion oder um eine Expansion des Piezoelements handeln, die Folge der angelegten Spannung ist. Allgemein kann mit dem als Aktuator wirkenden Piezoelement eine elektrische Spannung in eine mechanische Bewegung umgewandelt werden.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der elektrische Aktuator wenigstens zwei piezoelektrische Stapel hat, die unterschiedlich groß sind. Ein piezoelektrischer Stapel, der auch „Piezostack“ genannt wird, weist mehrere miteinander verbundende Piezoelemente auf. Über einen piezoelektrischen Stapel kann eine größere Längenänderung vorgenommen werden als bei einem einfachen Piezoelement, wenn eine bestimmte Spannung angelegt ist. Über die unterschiedlichen Größen der piezoelektrischen Stapel kann vorgesehen sein, dass ein erster piezoelektrischer Stapel bspw. eine Längenänderung im mm-Bereich hat, wohingegen ein zweiter piezoelektrischer Stapel, der kleiner als der erste piezoelektrische Stapel ist, eine Längenänderung im nm-Bereich hat.
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Ergänzend oder alternativ können die piezoelektrischen Stapel eine Übersetzung aufweisen, wodurch eine verhältnismäßige kleine Längenänderung des piezoelektrischen Stapels in eine größere Längenänderung übersetzt wird. Hierdurch ist es möglich, dass ein kleinerer und kostengünstigerer piezoelektrischer Stapel verwendet werden kann, der dennoch eine große Längenänderung zur Folge hat, wenn er mit einer Spannung versorgt wird.
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Eine Übersetzung auch bei einem einfachen Piezoelement vorgesehen sein, das der piezoelektrische Aktuator umfasst.
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Generell kann der piezoelektrische Aktuator piezoelektrische Teilbereiche aufweisen, die eine unterschiedliche Längenänderung zur Folge haben, wenn eine Spannung angelegt wird. Diese Teilbereiche können durch die piezoelektrischen Stapel und/oder die Übersetzung ausgebildet sein.
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Insbesondere kann die Betätigungsvorrichtung ein Eingabepanel umfassen, über das Eingaben für den elektrischen Aktuator erfolgen. Am Eingabepanel kann der Bediener beispielsweise eingeben, dass der Einsatz um einen bestimmten Verstellweg verstellt werden soll. Dementsprechend wird dann vom Eingabepanel ein Ansteuerungssignal erzeugt, das an den elektrischen Aktuator geleitet wird. Bei dem Ansteuerungssignal handelt es sich insbesondere um eine bestimmte Spannung, die eine entsprechende Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators zur Folge hat. Die erfolgte Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators entspricht dem gewünschten Verstellweg des Einsatzes, sofern keine Übersetzung vorgesehen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist zumindest die Verstelleinheit im Werkzeug vorgesehen. Hierdurch werden ein kompaktes Werkzeug sowie ein kompaktes Einstellsystem geschaffen, da die Verstelleinheit, die auf den Einsatz wirkt, direkt im Werkzeug integriert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Verstelleinheit und die Betätigungsvorrichtung im Werkzeug vorgesehen. Hiernach ist das gesamte Einstellsystem im Werkzeug integriert. Dies hat den Vorteil, dass die Betätigungsvorrichtung immer vor Ort ist, sodass der Bediener des Werkzeugs eine Veränderung des aktiven Durchmessers des Durchmessers jederzeit vornehmen kann.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Verstelleinheit und die Betätigungsvorrichtung separate Bauteile sind, wobei die Betätigungsvorrichtung einen Betätigungsschlüssel aufweist, in dem der elektrische Aktuator vorgesehen ist. Die Betätigungsvorrichtung, die auf die Verstelleinheit wirkt, ist demnach extern ausgebildet und wird nur bei Bedarf am Werkzeug angeordnet. Insbesondere ist es hierdurch möglich, eine Betätigungsvorrichtung für mehrere Werkzeuge und die darin integrierten Verstelleinheiten zu verwenden, sodass die Werkzeuge kostengünstiger ausgebildet werden können. Dementsprechend weist die Betätigungsvorrichtung einen Betätigungsschlüssel auf, der eine Schnittstelle hat, mit der der Betätigungsschlüssel an möglichst viele unterschiedliche Werkzeuge angeordnet werden kann.
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Insbesondere sind die Verstelleinheit und die Betätigungsvorrichtung über eine mechanische Verbindung lösbar miteinander verbindbar, vorzugsweise über einen Bajonettverschluss. Die separat ausgebildete Betätigungsvorrichtung kann so am Werkzeug, insbesondere an der Verstelleinheit, gleichzeitig angeordnet und ausgerichtet werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Betätigungsvorrichtung eine vorbestimmte Relativstellung zur Verstelleinheit hat, die eine präzise Einstellung des Einsatzes ermöglicht. Darüber hinaus können die beim Einstellen auftretenden Kräfte aufgenommen werden, ohne dass der Bediener die Betätigungsvorrichtung manuell halten muss.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Werkzeug einen Kondensator und einen Dynamo aufweist, der mit dem Kondensator elektrisch verbunden ist und einen rotierenden Schaft umfasst, an dem der Einsatz angeordnet wird. Während des Betriebs des Werkzeugs rotiert der Schaft, wobei der Schaft Teil des Dynamos ist, sodass die Rotationsbewegung des Schafts genutzt wird, um elektrische Energie zu erzeugen. Die erzeugte elektrische Energie kann dann im Kondensator gespeichert werden, über den das Einstellsystem versorgt wird. Hierdurch ist eine autarke Energieversorgung des Einstellsystems geschaffen, da keine externe Spannungsversorgung für das Einstellsystem nötig ist.
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Bei dem Werkzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Bohrwerkzeug oder ein Feinbohrwerkzeug, oder ein Reib- bzw. Räumwerkzeug, insbesondere eine Reibahle. Diese Werkzeuge werden typischerweise bei der Metallbearbeitung eingesetzt. Ferner ist eine präzise und reproduzierbare Einstellung des Einsatzes bei diesen Werkzeugen wichtig.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Einstellsystem und ein Werkzeug in einer teilweise geschnittenen Darstellung,
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2 eine Detailansicht des Einstellsystems aus 1,
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3 eine Detailansicht des Betätigungsstifts,
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4a bis 4e das erfindungsgemäße Einstellsystem zu verschiedenen Zeitpunkten beim Einstellen, und
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5 ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit integriertem Einstellsystem in einer Schnittdarstellung.
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In 1 ist ein Werkzeug 10 gezeigt, das als ein rotierendes Metallbearbeitungswerkzeug ausgebildet ist, insbesondere als eine Reibahle.
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Das Werkzeug 10 umfasst einen um eine Rotationsachse R rotierenden Schaft 12, an dem ein Einsatz 14 mittels eines Trägers 16 angeordnet ist. Mit dem Einsatz 14 kann eine bereits vorhandene Bohrung in einem Metallstück aufgeweitet werden, wobei der Einsatz 14 entlang der Innenseite der Bohrung reibt, um den Durchmesser der Bohrung zu vergrößern.
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Das Werkzeug 10 weist ferner einen Kegelstumpf 18 auf, über den die Spindel 12 an einen hier nicht dargestellten Antrieb des Werkzeugs 10 gekoppelt werden kann.
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Ferner ist ein Einstellsystem 20 gezeigt, das in der gezeigten Ausführungsform teilweise in das Werkzeug 10 integriert ist.
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Das Einstellsystem 20 umfasst eine Verstelleinheit 22, die im Werkzeug 10 angeordnet ist und mit dem Einsatz 14 zusammenwirkt, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Ferner weist das Einstellsystem 20 eine Betätigungsvorrichtung 24 auf, die in der gezeigten Ausführungsform als von der Verstelleinheit 22 und dem Werkzeug 10 separates Bauteil ausgebildet ist. Die Betätigungsvorrichtung 24 umfasst einen elektrischen Aktuator 26, der in der gezeigten Ausführungsform in einem Betätigungsschlüssel 28 angeordnet ist, der vorübergehend am Werkzeug 10 angebracht werden kann, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Der Betätigungsschlüssel 28 umgibt den elektrischen Aktuator 26 radial, wobei der Betätigungsschlüssel 28 eine entsprechend mittige Ausnehmung hat, in der der elektrische Aktuator 26 eingesetzt ist. Ein axiales Ende des Betätigungsschlüssel 28 ist offen, so dass an diesem Ende ein Zugang zu der Ausnehmung möglich ist, in der der elektrische Aktuator 26 vorgesehen ist.
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Des Weiteren umfasst die Betätigungsvorrichtung 24 ein Eingabepanel 30, über das ein Bediener des Einstellsystems 20 und/oder des Werkzeugs 10 Eingaben vornehmen kann, die vom elektrischen Aktuator 26 umgesetzt werden.
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Die Verstelleinheit 22 weist in der gezeigten Ausführungsform einen Verstellstift 32 auf, der mit dem Träger 16 zusammenwirkt, an dem der Einsatz 14 angeordnet ist. Dem Verstellstift 32 ist eine Klemmeinheit 34 innerhalb des Werkzeugs 10 zugeordnet, die den Verstellstift 32 klemmen kann, sodass dieser in einer vorgesehenen Position sicher gehalten ist.
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Über den Verstellstift 32 kann der Träger 16 und somit der Einsatz 14 entlang einer Achse X verstellt werden, die senkrecht zur Rotationsachse R ist. Die Verstellbewegung stellt somit eine zur Rotationsachse R radiale Bewegung dar. Hierdurch kann der Wirkungsdurchmesser des Werkzeugs 10 bzw. der aktive Durchmesser des Werkzeugs 10 verändert kann. Der genaue Ablauf des Vorgang des Justierens des Einsatzes 14 über das Einstellsystem 20 wird nachfolgend noch erläutert.
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Darüber hinaus weist die Verstelleinheit 22 sowie die Betätigungsvorrichtung 24 jeweils einen Bajonettverschluss 36, 38 auf, die miteinander lösbar verbunden werden können, sodass sich die Betätigungsvorrichtung 24 an der Verstelleinheit 22 anordnen lässt, insbesondere der Betätigungsschlüssel 28 am Werkzeug 10. Der Betätigungsschlüssel 28 weist somit eine Schnittstelle auf, über die er am Werkzeug 10 angeordnet werden kann. Bei dieser Schnittstelle handelt es sich um den Bajonettverschluss 38. Ferner ist es aufgrund der universellen Schnittstelle möglich, den Betätigungsschlüssel 28 auch an anderen Werkzeugen 10 anzuordnen, sofern diese Werkzeuge 10 ebenfalls über eine entsprechende (universelle) Schnittstelle verfügen. Der separat zur Verstelleinheit 22 ausgebildete Betätigungsschlüssel 28 kann demnach für mehrere Werkzeuge verwendet werden.
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Der elektrische Aktuator 26 und/oder die Klemmeinheit 34 weisen bzw. weist zumindest ein piezoelektrisches Element auf, welches beispielsweise eine Piezokeramik, beispielsweise ein Piezoquarz, oder ein Bimetall sein kann, das piezoelektrische Eigenschaften hat. Dementsprechend handelt es sich bei dem elektrischen Aktuator 26 um einen piezoelektrischen Aktuator.
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Um den piezoelektrischen Aktuator 26 sowie die Klemmeinheit 34 anzusteuern, weist das Einstellsystem 20 eine Spannungsversorgung 40 auf, die in der gezeigten Ausführungsform in das Eingabepanel 30 integriert ist. Über die Spannungsversorgung 40 wird der elektrische Aktuator 26, also der piezoelektrische Aktuator, mit einer Spannung beaufschlagt, wodurch sich eine Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators 26 ergibt.
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In 2 ist das Werkzeug 10 und das Einstellsystem 20 aus 1 in einer reduzierten Darstellung gezeigt, da das Werkzeug 10 lediglich durch die gestrichelte Linie dargestellt ist.
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In der in 2 gezeigten Stellung liegt an der Klemmeinheit 34 keine Spannung an, weswegen das Piezoelement der Klemmeinheit 34 eine nach innen gerichtete Kraft auf den Verstellstift 32 ausübt, wodurch dieser sicher gehalten ist. Die nach innen gerichtete Kraft ist durch die Pfeile angedeutet.
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Der piezoelektrische Aktuator 26 weist in der gezeigten Ausführungsform, wie aus 3 hervorgeht, drei unterschiedlich ausgebildete piezoelektrische Teilbereiche 42 bis 46 auf, die eine unterschiedliche Längenänderung zur Folge haben, wenn eine Spannung an den Aktuator 26 angelegt wird.
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Dies kann unter anderem dadurch geschehen, dass die piezoelektrischen Teilbereiche 42 bis 46 jeweils unterschiedlich ausgebildete piezoelektrische Stapel 48 bis 52 umfassen. Bei einem piezoelektrischen Stapel handelt es sich um mehrere miteinander gekoppelte Piezoelemente, die eine entsprechend größere Längenänderung haben als ein einzelnes Piezoelement.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die piezoelektrischen Stapel 48 bis 52 unterschiedlich groß ausgebildet, sodass eine angelegte Spannung eine unterschiedliche Längenänderung des jeweiligen piezoelektrischen Stapels 48 bis 52 zur Folge hat. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass der erste piezoelektrische Stapel 48 eine Längenänderung im Nanometer-Bereich hat, wenn eine entsprechende Spannung angelegt wird, wohingegen der zweite piezoelektrische Stapel eine Längenänderung im µm-Bereich und der dritte piezoelektrische Stapel 52 eine Längenänderung im Millimeter-Bereich hat.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass in den drei piezoelektrischen Teilbereichen 42 bis 46 im Wesentlichen ähnlich große piezoelektrische Stapel oder Piezoelemente vorgesehen sind, die jedoch eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen, sodass bei einer entsprechenden Übersetzung eine kleine Längenänderung des Piezoelements in eine große Längenänderung des jeweiligen Teilbereichs 42 bis 46 übersetzt wird. Hierdurch ist es ebenfalls möglich, dass sich eine präzise einstellbare Längenänderung des elektrischen Aktuators 26 und somit eine entsprechend präzise Einstellung des Einsatzes 14 vornehmen lässt, insbesondere im Nanometer-Bereich.
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Anhand der 4a bis 4e wird im Weiteren erläutert, wie der Einsatz 14 des Werkzeugs 10 mit dem Einstellsystem 20 präzise eingestellt wird.
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Zunächst wird die Betätigungsvorrichtung 24 mit der Verstelleinheit 22 verbunden, indem der Betätigungsschlüssel 28 über seinen Bajonettverschluss 38 mit dem Bajonettverschluss 36 der Verstelleinheit 22 gekoppelt wird (siehe 4a). Die beiden Bajonettverschlüsse 36, 38 können dabei derart ausgebildet sein, dass sich eine elektrische Verbindung ausbildet, sodass die Klemmeinheit 34 ebenfalls von der Spannungsversorgung 40 der Betätigungsvorrichtung 24 versorgt werden kann.
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Generell ist über die mechanisch lösbare Verbindung, die durch den Bajonettverschluss 36, 38 gebildet ist, sichergestellt, dass die Betätigungsvorrichtung 24, insbesondere der elektrische Aktuator 26, an der Verstelleinheit 22 angeordnet und exakt ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine präzise Betätigung des Verstellstifts 32.
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Darüber hinaus können die beim Verstellen auftretenden Kräfte so vom Einstellsystem 20 aufgenommen werden, da die für die Verstellkraft benötigte Gegenkraft über die Bajonettverschlüsse 36, 38 bereitgestellt werden können. Der Bediener muss den Betätigungsschlüssel 28 demnach nicht manuell halten.
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In einem nächsten Schritt (siehe 4b) kann der Bediener des Werkzeugs 10 bzw. des Einstellsystems 20 am Eingabepanel 30 eine gewünschte Änderung des Einsatzes 14 bzw. einen Verstellweg eingeben.
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Hierzu schaltet der Bediener zunächst das Eingabepanel 30 über die entsprechende Taste ein. Anschließend drückt der Bediener die Taste „SET“, wodurch der elektrische Aktuator 26 zunächst selbstständig auf Anschlag an den Verstellstift 32 fährt. Dies stellt die Initialposition dar.
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Anschließend kann der Bediener über die entsprechende Tasten am Eingabepanel 30 eingeben, dass der Einsatz 14 beispielsweise um einen Verstellweg von 2,12 mm, 2,02 µm oder 3 nm verstellt werden soll. Eine präzise Einstellung bis auf einen Nanometer ist demnach möglich, sofern der piezoelektrische Aktuator 26 über einen entsprechenden Teilbereich 42 verfügt, der eine derartige Längenänderung hat.
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Anschließend wird die Klemmeinheit 34 mit einer Spannung versorgt, wodurch sich eine nach radial außen gerichtete Längenänderung der Klemmeinheit 34 in Bezug auf die Verstellachse X ergibt. Hierdurch wird keine Klemmwirkung mehr auf den Verstellstift 32 ausgeübt (siehe 4c). Der Verstellstift 32 ist somit von der Klemmeinheit 34 freigegeben und kann nun von der Betätigungsvorrichtung 24 verstellt werden. In dieser Stellung wird der Verstellstift 32 unter anderem vom elektrischen Aktuator 26 und/oder hier nicht dargestellten Lagerbuchsen gehalten.
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Anschließend wird der piezoelektrische Aktuator 26 mit einer Spannung von der Spannungsversorgung 40 versorgt, wodurch sich eine entsprechende Längenänderung des elektrischen Aktuators 26 ergibt, die der vorherigen Eingabe am Eingabepanel 30 entspricht. Hierbei können alle piezoelektrischen Teilbereiche 42 bis 46 gleichzeitig mit einer Spannung beaufschlagt werden oder nacheinander. Es kann ferner vorgesehen sein, dass immer nur ein Teilbereich 42 bis 46 ein Spannungssignal erhält. Der Verstellstift 32 sowie der daran angeordnete Träger 16 mit dem Einsatz 14 werden dann um den entsprechenden Verstellweg entlang der Achse X verstellt, die senkrecht zur Rotationsachse R ist (siehe 4d). Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Einsatz 14 nach radial außen in Bezug auf die Rotationsachse R verstellt.
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Nachdem der Einsatz 14 die gewünschte Position erreicht hat bzw. in diese verstellt worden ist, wird die Klemmeinheit 34 nicht mehr mit einer Spannung der Spannungsversorgung 40 beaufschlagt, wodurch die Klemmeinheit 34 den Verstellstift 32 wieder einklemmt (siehe 4e). Der Verstellstift 32 und der daran angeordnete Einsatz 14 sind nun in der gewünschten Position festgehalten. Der Bediener des Werkzeugs 10 bzw. des Einstellsystems 20 kann anschließend die Betätigungsvorrichtung 24 von der Verstelleinheit 22 lösen, indem er die Bajonettverschlüsse 36, 38 wieder öffnet. Anschließend kann er den Betätigungsstift 28 vom Werkzeug 10 abziehen.
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Der Einsatz 14 ist nun präzise und bedienerunabhängig im Werkzeug 10 um einen vorgesehenen Verstellweg verstellt worden.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Verstellstift 32 sowie der elektrische Aktuator 26 an den sich gegenüberliegenden Enden ein Gewinde oder eine andere mechanische lösbare Verbindung aufweisen, sodass eine Verstellung des Einsatzes 14 auch in die andere Richtung als die in den 4a bis 4e gezeigte Richtung möglich ist. Der Einsatz 14 kann so auch in eine radial weiter innenliegende Richtung in Bezug auf die Rotationsachse R verstellt werden. Bei dieser Verstellbewegung zieht die Betätigungsvorrichtung 24, insbesondere der elektrische Aktuator 26, am Verstellstift 32, wohingegen der elektrische Aktuator 26 in der gezeigten Ausführungsform den Verstellstift 32 drückt.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der das gesamte Einstellsystem 20 im Werkzeug 10 integriert ist.
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Das Eingabepanel 30 ist hierzu beispielsweise an einer Außenseite des Schafts 12 angeordnet, weswegen das Eingabepanel 30 in 5 gestrichelt dargestellt ist. Der Bediener des Werkzeugs 10 kann die Eingaben so direkt am Schaft 12 des Werkzeugs 10 vornehmen.
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Der elektrische Aktuator 26, der in der gezeigten Ausführungsform ebenfalls im Schaft 12 integriert ist, weist drei piezoelektrische Teilbereiche 42 bis 46 auf, in denen drei unterschiedlich groß ausgebildete piezoelektrische Stapel 48 bis 52 vorgesehen sind. In analoger Weise zur ersten Ausführungsform wirkt der elektrische Aktuator 26 auf den Verstellstift 32, der der Klemmeinheit 34 zugeordnet ist.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Spannungsversorgung 40 durch einen Kondensator gebildet, der von einem Dynamo 54 geladen wird, den das Werkzeug 10 aufweist. Der Dynamo 54 ist dadurch ausgebildet, dass die beim Betrieb des Werkzeugs 10 entstehende Rotation, also die des Schafts 12, dazu genutzt wird, eine elektrische Spannung zu erzeugen, welche im Kondensator zwischengespeichert wird.
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Hierdurch ist es möglich, dass das Einstellsystem 20 unabhängig von einer externen Spannungsversorgung betrieben werden kann. Das Einstellsystem 20 ist demnach autark ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist es somit möglich, den Einsatz 14 im Werkzeug 10 in einfacher Weise präzise und reproduzierbar in der gewünschten Weise einzustellen. Darüber hinaus ist die Einstellung des Einsatzes 14 energieeffizient, da lediglich beim Verstellen des Einsatzes 14 Energie benötigt wird, um die Klemmeinheit 34 zu lösen und den elektrischen Aktuator 26 anzutreiben.
