專利名稱：皮帶驅動的轉位刀具轉塔組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于轉位刀具轉塔組件的刀具驅動軸的皮帶驅動系統(tǒng)，特別地，該組
件包括支撐轉塔的從動皮帶輪的殼體。
背景技術：
轉位刀具轉塔用于自動改變通過主軸馬達驅動的旋轉刀具。刀具轉塔可以保持幾 個(例如一打或甚至更多)分開的刀具并旋轉以選擇性地使想要的刀具與主軸馬達的驅動 軸對準。馬達經(jīng)由齒輪和離合器連接到從動軸和運轉刀夾上。在傳統(tǒng)的轉塔中，典型地，在 頂板組件里面沒有許多空間用于直接驅動。因此，用于轉塔的許多運轉刀具的驅動機構采 用傳動軸，該傳動軸具有齒輪，該齒輪以刀夾的旋轉軸線成大約90。的角度傳送動力。例如 參見美國專利第6785943號，該專利通過參考結合于此。
本發(fā)明對這些已知的現(xiàn)有技術提供幾種不同的改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個實施方式提供轉位刀具轉塔，包括轉塔殼體；支撐多個刀夾的頂 板組件，所述刀夾的每個被構建和布置用于保持相應的機加工刀具，該頂板組件能夠相對 于該轉塔殼體旋轉，以使得所述多個刀夾中的一個能夠定位在操作位置；馬達；從動皮帶 輪，其由該馬達驅動；刀具驅動軸，其設置用于驅動處于操作位置的該刀夾，該刀具驅動軸 由從動皮帶輪驅動；皮帶，其將該馬達與該從動皮帶輪連接；和用于該從動皮帶輪的殼體， 該殼體具有能夠移除部分，以允許觸及(access)該從動皮帶輪。 在本發(fā)明另一個實施方式中提供轉位刀具轉塔，包括轉塔殼體；頂板組件，其支 撐多個刀夾，所述多個刀夾的每個被構建和布置用于保持相應的機加工刀具，該頂板組件 能夠相對于該轉塔殼體旋轉，以使得所述多個刀夾中的一個能夠定位在操作位置；馬達； 從動皮帶輪，其由該馬達驅動；刀具驅動軸，其設置用于驅動處于操作位置的該刀夾，該刀 具驅動軸由從動皮帶輪驅動；皮帶，其將該馬達與該從動皮帶輪連接；和用于該從動皮帶 輪的殼體，該殼體在該從動皮帶輪的相對兩側支撐該刀具驅動軸。 本發(fā)明一個或多個實施方式的其他目的、特征和優(yōu)點將通過下面詳細的說明、附 圖和后面的權利要求而顯而易見。


現(xiàn)在將結合附圖通過例子說明本發(fā)明的實施方式，圖中相應的附圖標記指示相應 的部件，其中 圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的轉位刀具轉塔組件； 圖2表示根據(jù)本發(fā)明實施方式的轉位刀具轉塔組件沿著圖1的線2-2的橫截面 圖； 圖3表示用于支撐如圖2所示的從動皮帶輪的殼體的不同視圖，其中
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圖3A表示殼體的立體圖； 圖3B表示殼體的前視圖； 圖3C表示殼體的頂視圖； 圖3D表示殼體的左視圖，而右視圖(未示出)實質上是該視圖的鏡像； 圖3E表示殼體的仰視圖； 圖3F表示殼體的后視圖； 圖4表示圖3的殼體的放大截面圖，其中運轉刀具聯(lián)接器在非接合位置； 圖5表示圖3的殼體的放大截面圖，其中運轉刀具聯(lián)接器在接合位置； 圖6表示根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的主軸馬達安裝板，其中形成有冷媒回路。
具體實施例方式
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的轉位刀具轉塔組件大致指示為10。該轉位刀具轉塔10 包括支撐頂板組件20的轉塔殼體5。該轉塔殼體5可以構造為按慣例安裝到機器上，例如 CNC機加工中心。 頂板組件20包括繞著該頂板組件20徑向間隔開的多個刀夾25。每個刀夾25構 造用于支撐和驅動想要的刀具T，例如旋轉切割或機加工刀具，例如端銑。該頂板組件20 可通過轉位馬達15相對于轉塔框架5而繞著頂板組件20的中心軸線(與線2-2重合)旋 轉。因此，該頂板組件20可以選擇性地轉位，從而多個刀夾25中的一個位于操作位置，而 其他刀夾25位于轉位位置。位于操作位置的刀夾25也可以稱為運轉刀夾25'。主軸馬達 30用于提供旋轉力以驅動該運轉刀夾25'和想要的刀具T。 在一個實施方式中，轉位馬達15和主軸馬達30例如可以都是可變速的、可反轉的 電動機，但是其他類型的驅動單元，包括液壓和氣動單元，也是可以使用的。
圖2表示圖1沿著線2-2的橫截面。頂板組件20安裝并由轂50支撐。在一個實 施方式中，該轂50通過軸承或軸瓦53可旋轉地安裝到轉位軸承支撐52上。該轉位軸承支 撐52通過緊固件，例如螺釘(未示出)安裝到轉塔殼體5上。該構造允許頂板組件20相 對于轉塔殼體5旋轉轉位。主動齒輪(未示出)經(jīng)由聯(lián)接器18 (在圖1中可見)可操作地 連接到轉位馬達15上，并與附接到轂50上的從動齒輪55嚙合，從而使頂板組件20相對于 轉塔殼體5旋轉。 該轉塔殼體5還可以構造為具有凹進部32，從而用于容納主軸馬達30。該主軸馬 達30可以安裝并由馬達安裝板75支撐，該馬達安裝板75例如用緊固件附接到轉塔殼體5 的凹進部32的底部。主動皮帶輪40附接到主軸馬達30的輸出軸35上，并與轉位軸承支 撐52的中心對準。在轉位軸承支撐52中的開口 51允許皮帶45從中通過。因此，皮帶45 可旋轉地將主軸馬達30的主動皮帶輪40連接到從動皮帶輪65上，該從動皮帶輪65可以 聯(lián)接到運轉刀夾25'上。該皮帶45可以由橡膠、聚合物或其他彈性體材料制成，所述材料 可以充分地張緊以有效地使主軸馬達30驅動該從動皮帶輪65。 主動皮帶輪40可以通過轉矩限制聯(lián)接器43連接到主軸馬達30的輸出軸35上。 該轉矩限制聯(lián)接器43保護皮帶45，使其免于由于主軸馬達30提供過大的轉矩而損壞和/ 或斷裂。在過載條件下，也即當達到最大的預定轉矩時，該轉矩限制器43使主動皮帶輪40 從主軸馬達30的輸出軸35上旋轉地脫離接合，從而皮帶45得到保護，以防止其過載。關于
6轉矩限制聯(lián)接器43的細節(jié)請參見例如美國專利第3722644號，該專利通過參考結合于此。
在頂板組件20里面，殼體60圍繞著支撐在刀具驅動軸70上的從動皮帶輪65。通 過緊固件22附接的頂板組件20的蓋板21允許進入其中。殼體60安裝在轉位軸承支撐52 上，而頂板組件20安裝在轂50上，以使殼體60和頂板組件20之間相對旋轉。
殼體60可以構建為子組件，如圖3所示。盡管只示出了殼體的兩個部分，即殼體 60的上部件60A和下部件60B，任何數(shù)量的部分都是可以的。到達從動皮帶輪65及其上連 接的皮帶45的路徑可以通過移除殼體的至少一個部分而實現(xiàn)，該部分可以稱為殼體的能 夠移除部分。殼體的其他部分可以稱為殼體的主體部分。 圖3A表示殼體60的立體圖。圖3B表示殼體60的前視圖。殼體60可以通過緊 固件(未示出)，例如4個安裝在通孔59中的M8螺栓，緊固到轉位軸承支撐52上。殼體 60的這兩個部件60A、60B可以通過使用緊固件61，例如6個M6的螺釘，而連接。在一個實 施方式中，殼體60的這兩個部件60A、60B可以在插入緊固件61之前通過兩個漸縮的定位 銷62而定位。圖3C示出了殼體60的頂視圖。上軸承保持器73通過緊固件74連接到殼 體60的上部件60A上。 圖3D表示殼體60的左視圖，而右視圖(未示出)實質上是該視圖的鏡像。圖3E 表示殼體60的仰視圖。下保持器93通過緊固件91連接到殼體60的下部件60B上。
圖3F表示殼體60的后視圖?？?2提供通向殼體60的路徑以供皮帶45從中通 過。 圖4和5表示殼體60的放大橫截面圖。殼體60的上部件60A和下部件60B每個 包括互補的凹進部61，其在殼體60組裝時提供空間用于容納從動皮帶輪65。刀具驅動軸 70由上軸承組件85和下軸承組件80支撐；上軸承組件85和下軸承組件80各自位于殼體 60的上部件60A和下部件60B的一個中。在一個實施方式中，下軸承組件80可以是滾針軸 承。然而，顯然，其他類型的軸承和/或軸瓦也可以用作下軸承組件80。
殼體60為從動皮帶輪65和刀具驅動軸70提供更好的結構支撐，因為殼體60在 張緊皮帶45上方和下方支撐刀具驅動軸70。刀具驅動軸70可以由在從動皮帶輪65相對 兩側的上軸承組件85和下軸承組件80支撐。該構造平衡了從動皮帶輪65的力，并可以減 小振動。同時，殼體60便于磨損或斷裂的皮帶45的更換。 殼體60的上部件60A包括用于旋轉地支撐刀具驅動軸70的上端的上軸承組件 85。上鎖定螺母72用于為上軸承組件85施加預載。最后，上軸承組件85通過上軸承保持 器73保持在殼體60的上部件60A內。上軸承保持器73還防止臟物/塵土進入上軸承組 件85中。 殼體60的下部件60B包括用于使運轉刀夾25'與刀具驅動軸70接合和脫離接合 的活塞組件95。油脂配件87提供在殼體60的下部件60B上，用以為下軸承組件80提供潤滑。 如圖3F所示，流體聯(lián)接端口 88A、88B設置用于將活塞組件95連接到外部流體壓 力源(未示出)上，例如液壓或氣動源，以驅動活塞組件95。活塞組件95包括用于旋轉地 支撐活塞的活塞軸承組件96、用于接合運轉刀夾25'的運轉刀具聯(lián)接器90、用于為活塞軸 承組件96施加預載的鎖定螺母92和用于將活塞組件95保持在殼體60的下部件60B內的 下保持器93。
運轉刀具聯(lián)接器90包括外花鍵或鍵連接94，以使運轉刀具聯(lián)接器與刀具驅動軸 70旋轉聯(lián)接，同時允許運轉刀具聯(lián)接器90相對于刀具驅動軸70軸向地位移。進一步地， 運轉刀具聯(lián)接器90可以在其下遠端提供內花鍵或鍵連接99，以使運轉刀具聯(lián)接器90與運 轉刀夾25'旋轉聯(lián)接。當活塞組件95被接合時，如圖5所示，運轉刀具聯(lián)接器90處于伸展 位置以接合運轉刀夾25'，使得運轉刀夾25'經(jīng)由內花鍵或鍵連接99旋轉聯(lián)接到主軸馬達 30上。在該位置，運轉刀夾25'可以用來利用想要的刀具T執(zhí)行機加工操作，例如磨或鉆 孔。相反，當活塞組件95如圖4所示那樣被脫離接合時，運轉刀具聯(lián)接器90處于脫離接合 位置，從而與運轉刀夾25'脫離接合。在該位置，運轉刀夾25'不再聯(lián)接到主軸馬達30上， 而頂板組件20可以自由轉動。這允許采用轉位馬達15使得另一個刀夾25轉位到操作位 置。 連接到殼體60下部件60B上的支架97從殼體60底部延伸，并包括第一和第二接 近傳感器98A、98B。第一接近傳感器98A定位并構建用于檢測活塞組件95是否處于縮回 位置，例如如圖4所示。類似地，第二接近傳感器98B定位并構建用于檢測活塞組件95是 否處于伸展位置，例如如圖5所示。在一個實施方式中，第一和第二接近傳感器98A、98B是 LED傳感器。然而，顯然，也可以采用其他類型的接近傳感器。 主軸馬達30安裝在主軸馬達安裝板75上，該主軸馬達安裝板75可以提供有冷媒 通道或回路76以散發(fā)來自主軸馬達30的熱量，進而阻止轉位刀具轉塔組件10的熱膨脹和 /或收縮。 在一個實施方式中，冷媒回路76可以直接形成在馬達安裝板75內以減小空間，如 圖6所示。在馬達安裝板75中的開口 79提供足夠尺寸的開口以允許附接到主軸馬達30 的輸出軸35上的主動皮帶輪40從中延伸通過。橢圓形的馬達安裝孔77允許主軸馬達30 通過緊固件(未示出)安裝到馬達安裝板75上。當緊固件松松地擰上時，橢圓形的馬達安 裝孔77允許主軸馬達30和主動皮帶輪40橫向移位，以為皮帶45提供張緊(或可選地解 除張緊)。進一步地，安裝孔78設置用于將馬達安裝板75安裝到轉塔殼體5的凹進部32 的底部。 馬達安裝板75可以由導熱材料制成，例如金屬，特別地，鋁或鋁合金。在一個實施 方式中，冷媒回路76可以在馬達安裝板75的機加工過程中形成。然后塞子(未示出)可 以插入到機加工孔76a、76b、76c中，并焊接、攻絲，或者以其它方式氣密地密封在適當?shù)奈?置。在其他實施方式中，冷媒回路76可以澆鑄或者以其它方式形成在馬達安裝板75內，如 本領域技術人員知道的那樣。冷媒或傳熱流體，例如水或乙二醇，可以流過冷媒回路76到 達外部熱交換器(未示出)，以從安裝板75和主軸馬達30移除潛在的熱。在可選的實施方 式中，主軸馬達30可以采用設置在主軸馬達30體周圍的護套、套筒或線圈進行冷卻。
為替換磨損或破裂的皮帶45，皮帶45上的張緊首先通過松開但不必移除用于將 主軸馬達30安裝到馬達安裝板75上的緊固件而解除。這允許緊固件在橢圓形馬達安裝孔 77中橫向滑動，從而允許主軸馬達30和主動皮帶輪40在開口 79中橫向滑動以解除在皮帶 45上的張緊。 接著，頂板組件20的蓋21可以通過移除緊固件22而移除，以露出殼體60。然后 殼體60從轉位軸承支撐52分開，例如通過從通孔59中移除緊固件。然后，殼體60的上部 件60A可以通過移除緊固件61和漸縮銷62而從殼體60移除。當殼體60的上部件60A移除后，從動皮帶輪65和皮帶45可以被完全地觸及。這時可以安裝替換皮帶45或進行其他 的維護。 殼體60可以以相反的過程重新組裝并安裝到轉位軸承支撐52上。最后，皮帶45
被張緊，用于將主軸馬達30安裝到馬達安裝板75上的緊固件被完全擰緊。 在公開的實施方式中，無需傳統(tǒng)刀具轉塔組件的傳動軸。公開的實施方式中的殼
體60從張緊皮帶45的上、下方支撐刀具驅動軸70。該刀具驅動軸70可以由在從動皮帶輪
65相對兩側的上軸承組件85和下軸承組件80支撐。該構造平衡了從動皮帶輪65的力并
可以減小振動。同時，殼體60的構造可以便于磨損或斷裂的皮帶45的更換。 盡管本發(fā)明已經(jīng)通過結合認為是最實用和最優(yōu)的實施方式而進行了說明，可以理
解的是，本發(fā)明可以有進一步的改變而不限于公開的實施方式，本發(fā)明旨在覆蓋本發(fā)明任
何變形、使用、等價裝置或改編，只要其原則上落入本發(fā)明的原理，并包括這樣的對于本發(fā)
明的偏離，只要其在已知的或本發(fā)明描述的本領域傳統(tǒng)實踐范圍內，且可以應用于這里提
出的實質性特征和落入后面權利要求的精神和范圍內。
權利要求
一種轉位刀具轉塔組件，包括轉塔殼體；頂板組件，其支撐多個刀夾，所述多個刀夾的每個被構建和布置用于保持相應的機加工刀具，所述頂板組件能相對于所述轉塔殼體旋轉，以使得所述多個刀夾中的一個能夠定位在操作位置；馬達；從動皮帶輪，其由所述馬達驅動；刀具驅動軸，其設置用于驅動處于操作位置的刀夾，所述刀具驅動軸由從動皮帶輪驅動；皮帶，其將所述馬達與所述從動皮帶輪連接；和用于從動皮帶輪的殼體，所述用于從動皮帶輪的殼體具有能夠移除部分，以允許觸及所述從動皮帶輪。
2. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述用于從動皮帶輪的殼體包括在 所述從動皮帶輪的一側支撐所述刀具驅動軸的主體部分和在所述從動皮帶輪的相對側支 撐所述刀具驅動軸支撐的能夠移除部分。
3. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，還包括能夠相對于所述刀具驅動軸軸向 移位的運轉刀具聯(lián)接器，以允許所述刀具驅動軸旋轉聯(lián)接到在操作位置的刀夾上。
4. 根據(jù)權利要求3所述的轉位刀具轉塔組件，其中在所述運轉刀具聯(lián)接器和所述刀具 驅動軸之間的接合是花鍵或鍵連接。
5. 根據(jù)權利要求3所述的轉位刀具轉塔組件，其中在所述運轉刀具聯(lián)接器和在操作位 置的刀夾之間的接合是花鍵或鍵連接。
6. 根據(jù)權利要求3所述的轉位刀具轉塔組件，還包括構建用于使所述運轉刀具聯(lián)接器 與在操作位置的刀夾接合和脫離接合的活塞組件。
7. 根據(jù)權利要求3所述的轉位刀具轉塔組件，還包括至少一個傳感器，所述傳感器用 于確定所述運轉刀具聯(lián)接器是否與在操作位置的刀夾接合或脫離接合。
8. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述馬達的輸出軸包括主動皮帶 輪，所述主動皮帶輪與所述從動皮帶輪對準。
9. 根據(jù)權利要求8所述的轉位刀具轉塔組件，其中在所述馬達的輸出軸和所述主動皮 帶輪之間設置轉矩限制聯(lián)接器，從而限制提供到所述皮帶上的最大轉矩。
10. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述用于從動皮帶輪的殼體包括 主體部分和能夠移除部分，所述主體部分攜帶在所述從動皮帶輪的一側支撐所述刀具驅動 軸的軸承組件，所述能夠移除部分攜帶在所述從動皮帶輪的相對側支撐所述刀具驅動軸的 軸承組件。
11. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述多個刀夾繞著所述頂板組件 徑向間隔開。
12. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，還包括轉位馬達，所述轉位馬達構造用 于使所述頂板組件轉位，以使所述多個刀夾中的一個位于操作位置。
13. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，還包括圍繞所述馬達用于散發(fā)來自所 述馬達的熱量的冷媒回路。
14. 根據(jù)權利要求13所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述冷媒回路形成在用于將所述 馬達安裝到所述轉塔殼體上的安裝板中。
15. 根據(jù)權利要求1所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述頂板組件被能夠旋轉地支撐 在與所述轉塔殼體連接的轂上。
16. —種轉位刀具轉塔組件，包括 轉塔殼體；頂板組件，其支撐多個刀夾，所述多個刀夾的每個被構建和布置用于保持相應的機加 工刀具，所述頂板組件能夠相對于所述轉塔殼體旋轉，以使得所述多個刀夾中的一個能夠 定位在操作位置；馬達；從動皮帶輪，其由所述馬達驅動；刀具驅動軸，其設置用于驅動處于操作位置的刀夾，所述刀具驅動軸由從動皮帶輪驅動；皮帶，其將所述馬達與所述從動皮帶輪連接；禾口用于從動皮帶輪的殼體，所述用于從動皮帶輪的殼體在所述從動皮帶輪的相對兩側支 撐所述刀具驅動軸。
17. 根據(jù)權利要求16所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述用于從動皮帶輪的殼體包括 能夠移除部分，以允許觸及所述從動皮帶輪。
18. 根據(jù)權利要求16所述的轉位刀具轉塔組件，還包括能夠相對于所述刀具驅動軸軸 向移位的運轉刀具聯(lián)接器，以允許所述刀具驅動軸旋轉聯(lián)接到在操作位置的刀夾上。
19. 根據(jù)權利要求18所述的轉位刀具轉塔組件，其中在所述運轉刀具聯(lián)接器和所述刀 具驅動軸之間的接合是花鍵或鍵連接。
20. 根據(jù)權利要求18所述的轉位刀具轉塔組件，其中在所述運轉刀具聯(lián)接器和在操作 位置的刀夾之間的接合是花鍵或鍵連接。
21. 根據(jù)權利要求18所述的轉位刀具轉塔組件，還包括構建用于使所述運轉刀具聯(lián)接器與在操作位置的刀夾接合和脫離接合的活塞組件。
22. 根據(jù)權利要求18所述的轉位刀具轉塔組件，還包括至少一個傳感器，所述傳感器，用于確定所述運轉刀具聯(lián)接器是否與在操作位置的刀夾接合或脫離接合。
23. 根據(jù)權利要求16所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述馬達的輸出軸包括主動皮帶 輪，所述主動皮帶輪與所述從動皮帶輪對準。
24. 根據(jù)權利要求23所述的轉位刀具轉塔組件，其中在所述馬達的輸出軸和所述主動 皮帶輪之間設置轉矩限制聯(lián)接器，從而限制提供到所述皮帶上的最大轉矩。
25. 根據(jù)權利要求17所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述用于從動皮帶輪的殼體包括 主體部分和能夠移除部分，所述主體部分攜帶在所述從動皮帶輪的一側支撐所述刀具驅動 軸的軸承組件，所述能夠移除部分攜帶在所述從動皮帶輪的相對側支撐所述刀具驅動軸的 軸承組件。
26. 根據(jù)權利要求17所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述用于從動皮帶輪的殼體包括 主體部分，所述主體部分在所述從動皮帶輪的一側支撐所述刀具驅動軸，和能夠移除部分， 所述能夠移除部分在所述從動皮帶輪的相對側支撐所述刀具驅動軸。
27. 根據(jù)權利要求16所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述多個刀夾繞著所述頂板組件 徑向間隔開。
28. 根據(jù)權利要求16所述的轉位刀具轉塔組件，還包括轉位馬達，所述轉位馬達構造 用于使所述頂板組件轉位，以使所述多個刀夾中的一個位于操作位置。
29. 根據(jù)權利要求16所述的轉位刀具轉塔組件，還包括圍繞所述馬達用于散發(fā)來自所 述馬達的熱量的冷媒回路。
30. 根據(jù)權利要求29所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述冷媒回路形成在用于將所述 馬達安裝到所述轉塔殼體上的安裝板中。
31. 根據(jù)權利要求16所述的轉位刀具轉塔組件，其中所述頂板組件被能夠旋轉地支撐 在與所述轉塔殼體連接的轂上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于轉位刀具轉塔組件的刀具驅動軸的皮帶驅動系統(tǒng)。多個刀夾徑向地支撐在頂板組件上，該頂板組件可旋轉地支撐在連接到轉塔殼體上的轂上。殼體設置用于支撐連接到刀具驅動軸上的從動皮帶輪。連接到轉塔殼體的主軸馬達經(jīng)由皮帶驅動機構聯(lián)接到運轉刀夾上。該殼體有利地包括至少一個能夠移除部分，該能夠移除部分提供觸及并替換皮帶驅動機構的路徑。進一步地，該刀具驅動軸在該從動皮帶輪的相對兩側上被支撐。
文檔編號B23Q39/02GK101795816SQ200880105156
公開日2010年8月4日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權日2007年7月3日
發(fā)明者B·希恩, G·科姆斯托克 申請人:哈丁公司