用于柄工具的识别元件的制作方法

1.本发明涉及一种用于柄工具的识别元件。此外，本发明涉及一种具有识别元件的柄工具。


背景技术：

2.已知用于切削柄工具(尤其是钻头或立铣刀)的可附接且可移除的识别元件，所述识别元件具有用于识别柄工具的识别器。此类识别元件可附接至柄工具的柄并且从柄工具的柄再次移除。如果将这种识别元件附接至柄工具，则其能够识别对应的柄工具。在wo 2014/028462a1中描述了这种识别元件的示例，所述识别元件可附接至诸如钻头等柄工具。在那里描述的识别元件包括具有数字识别码作为标识符的射频识别(radio
‑
frequency identification，rfid)应答器。此外，此识别元件包括金属芯和塑料盖，所述塑料盖包围芯和rfid应答器。芯在其外表面上具有若干沟槽，所述沟槽与盖上的突出部相互作用以便将其保持在芯上。此外，盖也可通过粘合剂保持在芯上。此识别元件可附接至钻头的柄，且通过用拧入芯中的平头螺钉将其拧紧来在钻头的轴向方向上固定。
3.这种识别元件的缺点在于，它们对柄工具的柄的附接是复杂的，并且它们永久性地干扰并削弱它们附接至的柄工具的功能。以这种方式，通过借助于平头螺钉进行附接来削弱柄工具的柄，从而增加了工具破损的可能性。此外，由于其高重量，这种识别元件即使在其平衡误差很小的情况下也会产生柄工具的严重不平衡，这种不平衡导致柄工具的偏心旋转移动。一方面，由于这种偏心旋转移动，不能在要加工的工件上产生干净的表面。另一方面，偏心旋转移动通过更快地磨损刀柄的切削刃且通过增加刀具破损的可能性来非常迅速地损坏柄工具。
4.本发明的目的是提供一种用于柄工具的识别元件，所述识别元件可容易地附接至柄工具的柄并且不会显著干扰或削弱柄工具的功能。本发明的另一个目的是提供一种具有识别元件的柄工具。


技术实现要素：

5.在本发明的一个方面中，这些目的中的一个通过一种用于柄工具的识别元件来得以解决，所述识别元件具有弹性的内环和外环。所述外环围绕所述内环布置。在所述外环中形成有环形凹陷部，在所述凹陷部中布置有rfid应答器。所述识别元件因此被实现两个部分。
6.所述内环用于使所述识别元件与所述柄工具接触。所述内环被设计成弹性的，以便使得所述识别元件一方面能够被推到所述柄工具的柄上，并且另一方面在所述柄工具的操作期间将所述识别元件保持在适当的位置。弹性可以不同方式实现。原则上，所述内环可由本身不具有弹性的材料制成。通过举例的方式，它可以由彼此弹性地连接的若干非弹性部分组成。所述内环也可能是由金属制成的冲压或增材制造的弹簧元件。然而，优选地，弹性基于所使用的材料。出于这种目的，所述识别元件优选地由具有最大为1gpa的弹性模量
的材料组成。更优选地，所述弹性模量最大为500mpa，且最优选地最大为100mpa。所述弹性模量可根据标准din en iso 527
‑
1在拉伸试验中确定。所述内环的材料优选地是弹性体。由于工业生产中的切削柄工具通常会加热至90℃的工作温度，因此所述内环组成的材料的玻璃化转变温度优选地低于90℃。特别优选地，所述玻璃化转变温度低于20℃，以便防止所述内环在室温下变脆。
7.所述内环的肖氏硬度优选地为至少65a。可根据标准din iso7619
‑
1:2012
‑
02确定所述肖氏硬度。
8.所述内环的内径优选地为至少6mm。以这种方式，所述内环足够大以包围通常在工业中使用的柄工具的柄。具有较小内径的所述内环和具有对应较小直径的匹配外环将非常脆弱，以至于在柄工具的工业用途中所述内环和所述外环可能无法承受机械负载。
9.所述内环的外壳沿其纵向轴线具有第一端部和第二端部。在所述外壳的第一端部处，优选地存在从所述外壳突出的止挡件。优选地，所述止挡件突出至少1.0mm。所述止挡件防止所述外环移动超出所述内环的所述第一端部，从而将所述外环固定至所述内环。
10.原则上，所述止挡件可能不会完全围绕所述内环的外表面旋转，而是仅由一个或多个单独的突出部组成。然而，优选地，所述止挡件被设计成环形的，并因此完全围绕所述内环的所述外壳旋转。在所述识别元件的此实施方案中，所述止挡件不仅用于限制所述外环相对于所述内环的移动，而且还形成密封，所述密封防止来自所述柄工具的冷却剂或润滑剂到达所述内环与所述内环之间。
11.在所述内环的所述第二端部处，环形保持区域优选地布置在所述外壳上。像所述止挡件一样，所述保持区域也从所述外壳突出。然而，所述保持区域不与所述止挡件突出一样远。优选地，所述保持区域突出最大0.5mm。
12.当所述止挡件限制所述外环沿所述内环朝所述第一端部移动时，所述保持区域限制所述外环沿所述内环朝所述第二端部移动。因此，所述内环和所述外环优选地布置在所述识别元件中，其方式使得所述外环的内壳布置在所述止挡件与所述保持区域之间。然而，尽管所述止挡件突出到阻止所述外环移动超出所述第一端部的程度，但是所述外环移动超出第二端部仅由于未突出那么远的所述保持区域而变得更加困难。由于所述保持区域与所述内环的其余部分一样具有弹性，因此可在施加力的情况下对所述保持区域进行压缩。当组装所述识别元件时，这使得所述外环能够在压缩所述保持区域的同时被推到所述内环上，直至所述保持区域最终恢复到其原始形状并且所述外环接合在所述止挡件与保持区域之间为止。
13.接着，通过举例的方式，如果要重新研磨所述柄工具，则可能有必要从所述柄工具的所述柄暂时移除所述识别元件。如果在此过程中将所述内环推到柄工具的切削刃上，则可能损坏所述内环。当首次将所述识别元件应用于所述柄时或重新应用所述识别元件时，也会发生这种情况。另外，在所述柄工具的操作过程中，所述内环会暴露于冷却剂和润滑剂，这可能导致所述内环的材料的长期损伤。结果，所述内环有可能在所述柄工具的整个使用寿命中受到严重损坏，以至于它将不再将所述识别元件牢固地保持在所述柄工具上。然而，在这种情况下，不必替换整个所述识别元件。实际上，可通过重新压缩所述保持区域并将所述外环从所述内环上推过所述内环的所述第二端部而将所述内环与所述外环分离。然后可将新的内环推入所述外环中。仅替换所述内环是有利的，因为所述外环包含所述rfid
应答器。一方面，这避免了昂贵电子部件的不必要替换，且另一方面，这确保了在所述柄工具的整个使用寿命中为其分配了相同的rfid应答器，使得可以可靠地对其进行识别。
14.所述外环的所述内壳优选具有若干突出部。在所述止挡件和所述保持区域阻止所述外环沿所述识别元件的纵向轴线移动的同时，所述外环围绕所述内环的旋转会变得困难或受到所述突出部阻止。出于这种目的，所述突出部的波结构、肋状结构或齿状结构是特别优选的。可这样设计，使得波、肋或齿沿所述外环的所述纵向轴线延伸。这不会使将所述外环附接至所述内环或从所述内环移除所述外环更加困难。出于这种目的，所述外环与所述内环相对于彼此沿其共同纵向轴线移位，以使得此移动需要沿波、肋或齿发生。然而，所述内环相对于所述外环的旋转将横向于波、肋或齿发生。由于所述内环的弹性，波、肋或齿在所述内环的所述外壳上的移动会在某些点不断压缩和减压所述内环，这将在所述外环与所述外环之间产生很高的摩擦。所述外环优选地由热塑性材料组成。这样的优点在于，它使得所述外环能够以注塑工艺制造。因此，所述外环可容易地制造为具有所述凹陷部并且在需要时具有所述突出部。给定柄工具在工业用途中的典型工作温度为90℃，所述热塑性材料的软化温度优选地为至少100℃。
15.用于制造所述外环的特别优选的热塑性材料是聚苯硫醚(pps)和液晶聚合物(lcp)，其中最特别优选的是液晶线聚合物。这些聚合物使得能够生产甚至具有极低壁厚的稳定外环。特别地，所述壁厚小于0.5mm，并因此使得非常容易地实现所述外环。
16.即使，例如，所述lcp为自增强塑料，为了针对机械负载进一步加强所述外环，仍可规定其材料为玻璃纤维加强塑料。所述玻璃纤维加强塑料中的玻璃纤维的重量比例优选大于5重量％，特别优选地大于10重量％。
17.所述rfid应答器优选地具有布置在所述凹陷部中的环形天线。所述天线的环形外围布置可防止所述天线导致所述识别元件中的不平衡。即使所述rfid应答器本身在某些点上增加了所述外环在其位置上的重量，此重量仍然很轻，以至于可以最佳平衡等级制造所述识别元件。
18.为了将所述rfid应答器和所述天线牢靠地固定在所述凹陷部中并保护它们免受机械损伤，优选地，填充化合物布置在所述凹陷部中以包围所述rfid应答器和所述天线。所述填充化合物具体地可以是聚氨酯浇化合物。所述填充化合物优选地以完全填充的方式布置在所述凹陷部中。
19.本发明的另一个方面涉及一种具有识别元件的柄工具。所述识别元件的所述内环包围所述柄工具的柄。为了确保在将所述识别元件从所述柄工具移除的情况下，例如出于重新研磨的目的，将正确的识别元件重新附接至所述柄工具，优选地，所述识别元件和所述柄工具各自具有视觉标记。如今，已知柄工具上的视觉标记可单独识别这些标记。出于这种目的，例如，将3d代码或数据矩阵代码激光打入所述柄工具中。然而，这在所述柄工具的操作期间很容易通过机械作用移除，使得例如如果需要对所述柄工具进行重新研磨，则不再可能进行可靠的识别。为了防止以这种方式移除所述柄工具上的视觉特征，因此优选地，所述识别元件以所述内环覆盖视觉特征的方式布置在所述柄工具上。只要所述识别元件安装在所述柄工具上，就不可能读取所述柄工具上的视觉特征，但这也不是必要的。在这种情况下，可借助于所述rfid应答器识别所述柄工具。可借助于所述rfid应答器从所述识别元件以数字方式读取的识别码也具有促进在其中使用所述柄工具的可编程机床的操作自动化
的优点。如果所述柄工具与所述识别元件彼此分离，则所述柄工具上的视觉特征再次可读取，使得可在以后将视觉特征清晰地分配给其识别元件。
20.所述识别元件优选地附接至所述柄工具，其方式使得所述内环的所述止挡件布置在所述识别元件的面向工具头的一侧上。这允许所述止挡件执行密封功能，从而防止在所述柄工具的操作期间冷却剂和润滑剂到达所述内环与所述外环之间。当所述止挡件被设计为环形时，优选地实现完全密封。
21.此外，优选地，所述内环的所述止挡件覆盖所述识别元件的视觉标记，所述视觉标记附接至所述外环。以这种方式，可保护所述视觉标记免受飞屑影响。如果所述内环与所述外环彼此分离，则所述视觉标记再次变得可见。
附图说明
22.在附图中描绘了本发明的实施方案，并且在下面的描述中对其进行详细解释。
23.图1a示出了根据本发明的示例性实施方案的识别元件的内环的等轴描绘图。
24.图1b示出了根据图1a的内环的另一个等轴描绘图。
25.图2a示出了根据本发明的另一个示例性实施方案的识别元件的内环的等轴描绘图。
26.图2b示出了根据图2a的内环的另一个等轴描绘图。
27.图3a示出了根据本发明的示例性实施方案的识别元件的外环的等轴描绘图。
28.图3b示出了根据图3a的外环从其底侧的视图。
29.图4a以俯视图示出了rfid应答器和天线布置在根据图3的外环中的方式。
30.图4b示出了根据图4a中的线ivb
‑
ivb的剖面图。
31.图5a示出了根据图3、图4a和图4b的外环的等轴描绘图，所述外环的凹陷部已填充有填充材料。
32.图5b示出了根据图5a的外环的剖面图。
33.图6示出了根据本发明的示例性实施方案的识别元件的等轴描绘图。
34.图7示出了根据现有技术的柄工具的等轴描绘图。
35.图8a示出了根据本发明的示例性实施方案的柄工具的等轴描绘图。
36.图8b示出了根据图8a的柄工具的另一个等轴描绘图。
具体实施方式
37.在图1a和图1b中示出了在根据本发明的识别元件的第一示例性实施方案中使用的内环10。在本示例性实施方案中，所述内环由具有70a的肖氏硬度的弹性体c 70a hpm(basf)组成。所述内环具有外壳11，在一端部止挡件12从所述外壳11突出，且在其另一端部保持区域13从所述外壳11突出。止挡件12与保持区域13沿内环10的纵向轴线l
10
彼此相对。内环的开口14被其内壳15包围。所述内壳的内径为6mm且其壁厚为1.075mm，使得这产生8.15mm的外径。止挡件12从外壳11突出1.2mm，并且保持区域13从外壳11突出0.2mm。内环10沿其纵向轴线l
10
具有5mm的长度，其中外壳11的位于止挡件12与保持区域13之间的区域具有3mm的长度。
38.在图2a和图2b中描绘了在识别元件的第二示例性实施方案中使用的内环10。这与
根据图1a和图1b的内环10的不同之处在于，止挡件12不围绕外壳11环形旋转。替代地，所述止挡件由三个止挡区域121、122、123组成，所述止挡区域各自覆盖外壳11的圆周的60
°
的区域并且围绕所述外壳对称地布置。
39.在图3a和图3b中描绘了外环20，所述外环20在识别元件的示例性实施方案中可与根据图1a和图1b的内环或与根据图2a和图2b的内环组合。在本示例性实施方案中，所述外环由具有15重量％的玻璃纤维含量的lcp组成。所述外环的外壳21的外径为12mm。所述外环的内壳22具有正弦波结构，其振幅以其内径在8.0mm与8.2mm之间变化的方式选择。凹陷部23围绕外环20环形延伸，其方式使得所述凹陷部在外环20的一端部沿其纵向轴线l
20
敞开且在另一端部封闭。在其外侧，所述外环受外壳21限制，所述外壳21的壁厚为0.6mm。凹陷部23在其底侧上受外环20的底座25限制。底座25在其背离凹陷部23的一侧上具有视觉标记26。此视觉标记附接在外环20的开口24附近。外环20的长度为3mm，并因此对应于内环的外壳11在其相应止挡件12与其保持区域13之间的长度。因此，每个内环10可插入到外环20的开口24中，其方式使得外环20接合在止挡件12与保持区域13之间。因为每个内环10的外径大于外环20的最小内径但小于外环20的最大内径，所以内环10的外壳11仅通过外环20的内壳22的波结构部分地变形。这使得容易在内环10上附接并移除外环20，但使得更难以将外环20相对于内环10旋转。
40.如图4a和图4b中描绘，rfid应答器30与在凹陷部23中旋转的环形天线31一起布置在凹陷部23中。rfid应答器30在数据存储单元上以代码的形式包含唯一标识符，这使得可以借助于读出装置来识别识别元件所附接至的柄工具。
41.图5a和图5b示出，在将所述rfid应答器30和天线31插入至凹陷部23中后，此凹陷部完全填充有填充材料40，所述填充材料40在本示例性实施方案中是聚氨酯密封剂。
42.通过首先将相应内环10与其保持区域13推动穿过外环20的开口24来组装外环20以及内环10中的一个。这种情况的实现方式使得止挡件12位于下文在图6中描绘的识别元件20的一侧上，从而与外环20的由其玻璃纤维填充的lcp外壳组成的一侧一起形成识别元件50的一侧。如果使用根据图1a和图1b内环，则环形止挡件12确保此侧特别液密。在识别元件12的另一侧上，与填充材料40相邻的保持区域13搁置在凹陷部23的边缘上。内环10和外环20现在被布置成使得它们的纵向轴线l
10
、l
20
与识别元件50的纵向轴线l
50
叠合。
43.在图7中描绘了常规柄工具60。此柄工具具有沿柄工具60的纵向轴线l
60
延伸并终止于工具头62的柄61。在工具头62上方，呈3d代码形式的视觉标记63施加至柄61。
44.在图8a和图8b中描绘了根据本发明的柄工具60的示例性实施方案。此柄工具也具有沿柄工具60的纵向轴线l
60
延伸的柄61。在本示例性实施方案中，柄61具有6mm的外径。因此，识别元件50可被推到柄61上，其方式使得其内径为6mm的内环10以防打滑方式包围柄61。由于内环10的弹性，仍然可以通过使识别元件50沿柄61滑动来在力的作用下附接并移除识别元件50。为了确保柄工具60与其识别元件50之间的明确分配，两者皆具有视觉标记。柄工具60的视觉标记63是图7中描绘的3d代码，其在图8a和图8b的描绘中由识别元件50覆盖。这保护3d代码免受机械磨损。在图8a和图8b中，柄工具60的工具头62位于其下侧，并因此面对识别元件50的由外环20的底座25和内环10的止挡件12形成的端部。这防止从工具头向上飞溅的冷却剂和润滑剂在柄工具10的操作期间到达内环10与外环20之间或聚集在填充材料40中的任何间隙中。