[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannsystem mit einer Spannmutter und einem Schlüssel zum Anziehen der Spannmutter sowie ein mechanisches Spannelement und die Verwendung eines Hinterschnittprofils gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
[0002] Es sind bereits verschiedene mechanische Spannelemente bekannt. Spannmuttern kommen beispielsweise zum Spannen von Spannzangen zum Einsatz, die zum Einspannen von Werkzeugschäften in der Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine verwendet werden. Insbesondere bei begrenztem Raum und engem Zugang zu dem Spannelement müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, damit der erforderliche Kraftaufwand zum Spannen ausgeübt werden kann. Herkömmlicherweise erfolgt das Spannen mit Hilfe eines Schlüssels, der beispielsweise mit Stiften ausgestattet ist, die in lochförmige Vertiefungen der Spannmutter eingreifen, sodass mit Hilfe des Schlüssels die Spannmutter gespannt werden kann. Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 29 608 677 U1 beschreibt beispielsweise eine Spannmutter mit langlochförmigen Vertiefungen zum Eingriff der Stifte eines Schlüssels.
[0003] Um zu vermeiden, dass der Schlüssel abrutschen kann, beschreibt die europäische Patentanmeldung EP 1 052 047 A2 eine Spannmutter, die nutenförmige Vertiefungen zum Eingriff der an einem Spannschlüssel angeordneten Stifte vorsieht. Die Nuten sind mit einem schwalbenschwanzförmigen Querschnitt ausgebildet, sodass ein Abrutschen des Schlüssels durch das Hintergreifen der Stifte des Schlüssels, die ein komplementäres Profil aufweisen, in dem Hinterschnitt der Nuten vermieden wird. Auch andere Formen des Hinterschnitts sind bereits beschrieben. So beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 302 529 A1 eine vergleichbare Spannmutter, bei der die Nuten ein S-förmiges Profil als Hinterschnitt aufweisen.
Durch das hinterschnittene Profil der Nuten kann zwar eine gewisse Stabilisierung der Mutter am Schlüssel erreicht werden, allerdings kann dennoch ein seitliches Herausrutschen der Mutter aus dem Schlüssel nicht vollständig verhindert werden. Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 119 008 U1 schlägt zur Lösung dieses Problems vor, den Kragen einer Spannmutter mit einem separaten Sicherungsring zu versehen, der das seitliche Verschieben oder Herausgleiten des Schlüssels aus den Nuten vermeiden soll. Dieses separate Element zur Sicherung der Mutter ist jedoch in der Praxis zu aufwendig und umständlich, und daher nicht zur Lösung des Problems geeignet.
[0004] Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein mechanisches Spannelement bzw. ein Spannsystem mit einer Spannmutter und einem Schlüssel zur Verfügung zu stellen, das die beschriebenen Nachteile nicht aufweist und ein verrutschungsfreies und sicheres Spannen eines mechanischen Spannelements mit minimalem Kraftaufwand ermöglicht.
[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Spannsystem mit einer Spannmutter und einem Schlüssel sowie durch ein mechanisches Spannelement gelöst, wie es in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsformen des Spannsystems bzw. des Spannelements ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0006] Das erfindungsgemässe Spannsystem umfasst eine Spannmutter bzw. ein mechanisches Spannelement und einen Schlüssel zum Anziehen der Spannmutter. Die Spannmutter weist an einer ihrer Stirnseiten wenigstens eine und vorzugsweise zwei oder mehr Aussparungen auf, die zur Aufnahme von Vorsprüngen des Schlüssels vorgesehen sind. Die Aussparungen sind entweder am Aussenrand oder am Innenrand der Spannmutter angeordnet, wobei der jeweils gegenüberliegende Rand, also der Innenrand oder der Aussenrand, geschlossen ist. Hierdurch können die Vorsprünge des Schlüssels entweder von aussen oder von innen angreifen und in die Aussparungen der Spannmutter eingeführt werden. Die Aussparungen der erfindungsgemässen Spannmutter bzw. des erfindungsgemässen Spannsystems sind mit wenigstens einem Hinterschnitt zum Hintergreifen bzw.
Untergreifen durch die Vorsprünge des Schlüssels versehen. Dies gewährleistet ein verrutschungsfreies Eingreifen des Schlüssels. Insbesondere kann durch den Hinterschnitt die Mutter nicht aus dem Schlüssel herausfallen. Der innenrandständig bzw. aussenrandständig geschlossene Bereich der Stirnseite der Spannmutter erhöht die Stabilität der Spannmutter, sodass es beispielsweise nicht zu einem Bruch von stirnseitenständigen Erhebungen kommt, wie es bei Spannmuttern aus dem Stand der Technik auftreten kann. Zudem wird durch die innenrandständig oder aussenrandständig geschlossene Stirnseite der Spannmutter ein seitliches radiales Verschieben oder Herausgleiten des Schlüssels aus den Aussparungen vermieden.
[0007] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Spannsystems ist die Aussparung etwa langlochförmig mit zwei Schmalseiten und zwei Langseiten, wobei eine der Langseiten geschlossen und eine der Langseiten offen ist. Bei aussenrandständigen Aussparungen ist die äussere Langseite offen bzw. entspricht dem äusseren Umfang der Spannmutter. Bei innenrandständigen Aussparungen ist die innere Langseite der Aussparung offen bzw. entspricht dem Umfang des Innenrands der Spannmutter. Die dieser offenen Seite gegenüberliegende Langseite der Aussparung ist mit wenigstens einem Hinterschnitt versehen. Die Schmalseiten können ebenfalls einen oder mehrere Hinterschnitte aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Schmalseiten der Aussparungen keinen Hinterschnitt auf, das heisst die Kante bzw. die innere Oberfläche der Schmalseiten steht zumindest teilweise senkrecht bzw. rechtwinklig zur Oberfläche der Stirnseite der Spannmutter. Im Folgenden wird die Gestaltung der inneren Oberflächen bzw. der Innenkanten in den Aussparungen auch als Profil bezeichnet. Die Schmalseiten der Aussparungen stellen die eigentlichen Angriffsflächen des Schlüssels beim Anziehen oder Lösen der Spannmutter dar. Dies sind die Bereiche, an denen eine Drehmomentübertragung stattfindet. Im Vergleich mit den hinterschnittenen Profilen dieser Angriffsfläche bei bekannten Spannmuttern ermöglicht die Erfindung einen wesentlich besseren Eingriff der Vorsprünge des Spannschlüssels bei der Kraftübertragung durch die plane Angriffsfläche.
Die Drehmomentübertragung kann daher mit einem wesentlich verbesserten Wirkungsgrad erfolgen. Zudem wird durch die erfindungsgemässe Gestaltung der Schmalseiten der Aussparung ein nicht passgenaues Angreifen der Flächen, auf die die Kraft wirkt, vermieden, sodass es nicht zu Verformungen oder Einkerbungen und damit zu einem Verschleiss oder zu Beschädigungen dieser Angriffsflächen kommen kann.
[0008] In bevorzugter Weise weisen die Schmalseiten eine teilkreisförmig oder andersförmig erweiterte Öffnung auf, wobei vorzugsweise auch die teilkreisförmige oder andersförmige Erweiterung der Schmalseiten ohne Hinterschnitt realisiert ist. Durch diese Vergrösserung der Angriffsfläche für die Vorsprünge des Spannschlüssels bei der Kraftübertragung kann die Drehmomentübertragung weiter verbessert werden.
[0009] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Spannsystems weist die hinterschnittene Langseite der Aussparung wenigstens einen Abschnitt ohne Hinterschnitt, insbesondere einen zentralen Abschnitt ohne Hinterschnitt und zwei Abschnitte mit Hinterschnitt auf. Die Abschnitte mit Hinterschnitt liegen vorzugsweise zu beiden Seiten des zentralen Abschnittes. Beispielsweise kann die geschlossene Langseite der Aussparung im Profil eine Dreiteilung mit Abschnitten aufweisen, die jeweils etwa die gleiche Länge umfassen. Der zentrale Abschnitt kann im Profil im Wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche der Stirnseite der Spannmutter gestaltet sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn dieser Abschnitt eine oder mehrere nach oben offene Abschrägungen aufweist.
Dieser zentrale Abschnitt dient zum Einführen der Vorsprünge des Schlüssels sowie zum Führen und Positionieren der Vorsprünge. Die Führung kann insbesondere durch die nach oben offenen Abschrägungen noch verbessert werden. Nach dem Einführen der Vorsprünge des Schlüssels über den zentralen Abschnitt wird vom Anwender eine leichte Drehung des Schlüssels im oder gegen den Uhrzeigersinn durchgeführt, wodurch die Vorsprünge des Schlüssels in entweder den einen oder den anderen Abschnitt der Aussparung mit Hinterschnitt bzw. mit Einkerbung eingreifen. In dieser Position ist die Mutter im Schlüssel durch den Hinterschnitt gesichert und kann beispielsweise nach dem Lösen nicht herausfallen.
Nach dieser gesicherten Positionierung des Schlüssels kann die Kraftübertragung zum Anziehen oder Lösen der Spannmutter erfolgen, wobei diese Kraftübertragung durch das im Wesentlichen rechtwinklige Profil der Schmalseiten insbesondere auch mit einer grossen Drehmomentübertragung problemlos vorgenommen werden kann.
[0010] In bevorzugter Weise bildet der zentrale Abschnitt ohne Hinterschnitt eine radial nach innen oder nach aussen, je nachdem, ob die Aussparung aussen-randständig oder innenrandständig angeordnet ist, vergrösserte Öffnung der Aussparung. Hierdurch wird eine vergrösserte Eingriffsfläche für die Vorsprünge des Schlüssels bereitgestellt, die das Einführen des Schlüssels erleichtert.
[0011] Die beschriebene Gestaltung der Aussparungen und des Hinterschnittprofils der Aussparungen ermöglicht ein benutzerfreundliches Einführen der Vorsprünge des Schlüssels in die Aussparung(en) des Spannelements, wobei der Schlüssel durch leichtes Drehen gegen und mit dem Uhrzeigersinn ausgerichtet und die Vorsprünge des Schlüssels in die Abschnitte mit Hinterschneidungen geführt werden, wobei ein Herausgleiten oder Abrutschen des Schlüssels vermieden wird. In dieser Position greifen die Vorsprünge des Schlüssels im Wesentlichen formschlüssig an einer der Schmalseiten der Aussparungen mit im Wesentlichen rechtwinkligem und planem Profil an, sodass die Kraftübertragung zum Anziehen oder Lösen der Spannmutter in besonders vorteilhafter Weise, nämlich in Drehrichtung stattfinden kann.
Hierbei kann der Schlüssel nicht ausbrechen und es kommt nicht zu einer Verkantung von Schlüssel und Spannmutter.
[0012] Der Hinterschnitt des Profils kann im Wesentlichen Z-förmig als sogenannter Schwalbenschwanzhinterschnitt realisiert sein. In anderen Ausführungsformen kann der Hinterschnitt S-förmig ein- oder mehrfach gebogen, einfach oder mehrfach zahnig oder mit anderen hinterschnittenen Formen gestaltet sein.
[0013] Bei den Vorsprüngen des Schlüssels handelt es sich beispielsweise um Stifte oder Nocken, die an das Profil der Aussparungen angepasst sind. Die Seitenflächen der Vorsprünge des Schlüssels weisen vorzugsweise plane bzw. rechtwinklige Abschnitte und Abschnitte mit Hinterschnittprofilen, die komplementär zu dem Profil der Aussparungen sind, auf.
Hierbei können die Vorsprünge in Draufsicht betrachtet in etwa oval mit zwei Langseiten und zwei Schmalseiten gestaltet sein, wobei die Langseiten ein zum Hinterschnittprofil der Aussparungen der Spannmutter komplementäres Profil und die Schmalseiten ein im Wesentlichen rechtwinkliges Profil bzw. ein Profil ohne Hinterschnitt aufweisen können..Die Vorsprünge sind von ihrer Längenausdehnung vorzugsweise kleiner als die Aussparungen in der Spannmutter, sodass die Vorsprünge in die Aussparung eingeführt und nach links oder rechts gedreht werden können, um in den jeweiligen Hinterschnitt eingreifen zu können. Bei dem Schlüssel kann es sich um einen üblichen mit im rechten Winkel abragenden Griff oder beispielsweise um einen Schlüssel in Form eines Stecknussaufsatzes handeln.
[0014] In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Spannsystems weist die Spannmutter lediglich eine Aussparung mit dem beschriebenen Profil auf. Um eine Zentrierung des Schlüssels zu erleichtern und ausreichende Angriffspunkte für den Schlüssel zur Ausübung der Kraftübertragung bereitzustellen, kann hierbei auf der gegenüber der Aussparung liegenden Seite der Stirnseite der Spannmutter beispielsweise ein Abstützungspunkt für den Schlüssel vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen sind zwei oder mehr Aussparungen vorgesehen. Bei der Anordnung von zwei oder mehr Aussparungen wird die Angriffsfläche für den Schlüssel vergrössert, sodass eine Kraftübertragung bei dem Anziehen oder Lösen der Spannmutter verbessert werden kann. Zudem kann durch die Anordnung von zwei oder mehr Aussparungen die Zentrierung und Stabilität des Spannsystems verbessert werden.
Vorzugsweise sind die zwei oder mehr Aussparungen symmetrisch zueinander angeordnet.
[0015] Vorzugsweise weist die Spannmutter ein Aussengewinde und/oder ein Innengewinde auf und kann beispielsweise zum Einspannen von Werkzeugschäften in eine Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine mittels einer Spannzange eingesetzt werden.
[0016] Die erfindungsgemässe Spannmutter ist beispielsweise auch als Dichtscheibenmutter einsetzbar, wobei in die Spannmutter beispielsweise von innen oder auch von vorne eine Dichtscheibe eingesetzt wird, um eine in das zentrale Loch der Spannmutter eingefügte Welle, einen Werkzeugschaft oder Vergleichbares abzudichten. Um eine Abdichtung zu gewährleisten, kann eine entsprechende Dichtscheibe beispielsweise mit einem üblichen O-Ring, einem Quadring oder einem V-förmigen Ring aus elastischem Material ausgestattet sein. Weiterhin kann als Dichtscheibe beispielsweise eine vulkanisierte Dichtscheibe verwendet werden.
[0017] Weiterhin eignet sich das beschriebene Hinterschnittprofil auch für eine Vielzahl von anderen mechanischen Spannelementen bzw. Schraubelementen, bei denen ein Werkzeug verrutschungssicher eingreifen und mit einer guten Drehmomentübertragung wirken soll. Die Erfindung umfasst daher weiterhin ein mechanisches Spann- bzw. Schraubelement mit wenigstens einer mit einem Hinterschnittprofil versehenen Aussparung zum verrutschungssicheren Eingreifen eines Spann- bzw. Schraubwerkzeuges, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aussparung zwei Schmalseiten vorzugsweise ohne Hinterschnitt und eine geschlossene und eine offene Langseite aufweist, wobei die geschlossene Langseite im Profil wenigstens einen Hinterschnitt aufweist. Vorzugsweise umfasst die geschlossene Langseite der Aussparung einen zentralen Abschnitt ohne Hinterschnitt und zwei Abschnitte mit Hinterschnitt.
Mit besonderem Vorteil erweitert der zentrale Abschnitt ohne Hinterschnitt die Aussparung. Bei dem erfindungsgemässen mechanischen Spannelement kann es sich um Spannringe, Sicherungsringe, Klemmelemente, Schrauben oder dergleichen verschiedener Formen handeln, beispielsweise um einen Sechskant. Das erfindungsgemässe mechanische Spannelement ist insbesondere in solchen Fällen mit Vorteil einsetzbar, in denen in platzsparender Weise an ein Spann- bzw. Schraubelement mit einem Spannwerkzeug anzugreifen ist, wobei das Spannen des Spannelements verrutschungssicher und mit guter Drehmomentübertragung erfolgen soll. Bezüglich weiterer Merkmale des mechanischen Spannelements wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
[0018] Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung eines Hinterschnittprofils in der beschriebenen Weise für ein mechanisches Spannelement, um ein verrutschungssicheres Eingreifen eines Spannwerkzeugs mit guter Drehmomentübertragung zu ermöglichen. Das erfindungsgemässe Hinterschnittprofil kann beispielsweise in randständigen Aussparungen des mechanischen Spannelements, beispielsweise an einem Schraubenkopf oder einem Spannring, in der oben beschriebenen Weise angeordnet werden. In anderen Ausführungsformen kann das erfindungsgemässe Hinterschnittprofil in Aussparungen ausgebildet sein, die an einem Innenrand eines Innenlochs, beispielsweise bei einem Spannring, angeordnet sind.
[0019] Die Erfindung umfasst weiterhin einen Schlüssel zum Anziehen einer Spannmutter, wobei der Schlüssel Vorsprünge zum Eingreifen in die Aussparungen der Spannmutter aufweist und wobei die Vorsprünge seitliche Bereiche bzw. Seitenflächen mit einem in etwa rechtwinkligen Profil und Abschnitte mit einem zu den Hinterschnitten der Aussparungen der Spannmutter komplementärem Profil aufweisen. Bezüglich weiterer Merkmale des erfindungsgemässen Schlüssels und des Profils der Vorsprünge des Schlüssels wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
[0020] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Fig. en im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen. Hierbei können die verschiedenen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
[0021] In den Fig. en zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine erfindungsgemässe Spannmutter in Draufsicht;
<tb>Fig. 2<sep>eine Schnittdarstellung der Spannmutter aus Fig. 1 entlang der Linie A-A;
<tb>Fig. 3<sep>eine isometrische Ansicht der Spannmutter aus Fig. 1;
<tb>Fig. 4<sep>eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Spannmutter in Draufsicht;
<tb>Fig. 5<sep>eine Schnittdarstellung der Spannmutter aus Fig. 4 entlang der Linie A-A;
<tb>Fig. 6<sep>eine isometrische Ansicht der Spannmutter aus Fig. 4;
<tb>Fig. 7<sep>eine isometrische Ansicht eines Spannschlüssels;
<tb>Fig. 8<sep>eine isometrische Ansicht einer nussförmigen Ausführung eines Spannschlüssels;
<tb>Fig. 9<sep>eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemässen Spannmutter zur Illustration des Hinterschnittprofils;
<tb>Fig. 10<sep>verschiedene Ausführungsbeispiele des Hinterschnittprofils im Querschnitt;
<tb>Fig. 11<sep>eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemässen Spannmutter mit Spannzange;
<tb>Fig. 12<sep>eine teilweise geschnittene Darstellung der erfindungsgemässen Spannmutter mit Spannzange aus Fig. 11mit Werkzeugaufnahme;
<tb>Fig. 13<sep>eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Spannmutter zur Illustration des Hinterschnittprofils;
<tb>Fig. 14<sep>verschiedene Ausführungsbeispiele des Hinterschnittprofils im Querschnitt;
<tb>Fig. 15<sep>eine Schnittdarstellung der erfindungsgemässen Spannmutter aus Fig. 13 mit Spannzange;
<tb>Fig. 16 und 17<sep>verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Spannelemente in Draufsicht bei aussenrandständigen Aussparungen;
<tb>Fig. 18<sep>verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Spannelemente in Draufsicht bei innenrandständigen Aussparungen;
<tb>Fig. 19<sep>verschiedene Ausführungsbeispiele von Hinterschnittprofilen in isometrischer Ansicht;
<tb>Fig. 20<sep>verschiedene weitere Ausführungsbeispiele von Hinterschnittprofilen in isometrischer Ansicht und
<tb>Fig. 21<sep>verschiedene Beispiele für erfindungsgemässe Spannelemente.
[0022] Die in Fig. 1 gezeigte Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Spannmutter 1 zeigt die Stirnseite 2 der Spannmutter mit sechs Aussparungen 3. Die Aussparungen 3 sind aussenrandständig angeordnet und die Stirnseite 2 ist innenrandständig geschlossen. Die Schnittdarstellung entlang der Linie A-A, die in Fig. 2 gezeigt ist, zeigt einen Innenkonus 4 beispielsweise für das zentrierte Erfassen einer Spannzange und ein Aussengewinde 5, beispielsweise zum Einschrauben in die Aufnahme einer Werkzeugmaschinenspindel oder in eine Werkzeugaufnahme. Aus der Schnittdarstellung geht der Hinterschnitt 6 im Profil der Aussparung 3 hervor. Durch die innenrandständig geschlossene Stirnseite 2 der Spannmutter 1 wird die Stabilität der Spannmutter 1 gewährleistet, wobei die Hinterschneidungen 6 in den Aussparungen 3 ein verrutschungsfreies Eingreifen eines Spannschlüssels ermöglichen.
Zudem wird durch die innenrandständige Stirnseite 2 ein seitliches Herausgleiten der Spannmutter aus dem Schlüssel vermieden.
[0023] Fig. 3 zeigt die erfindungsgemässe Spannmutter 1 in einer isometrischen Ansicht schräg von oben. Die Aussparungen 3 in der Stirnseite 2 der Spannmutter 1 sind in etwa langlochförmig gestaltet und umfassen zwei Schmalseiten 7, eine offene Langseite (nicht bezeichnet) und eine geschlossene Langseite 8. Die geschlossene Langseite 8 untergliedert sich in einen zentralen Abschnitt 9 und daneben liegende Abschnitte 10. Die innere Oberfläche bzw. die Kante des Abschnitts 9 zeigt in vertikaler Richtung ein planes und in Bezug zur Stirnseite 2 rechtwinkliges Profil. Dieser Abschnitt mit rechtwinkligem Profil erleichtert als Orientierungspunkt die Einführung der Vorsprünge des Schlüssels in die Aussparungen der Spannmutter.
Durch leichtes Verdrehen des Schlüssels werden die Vorsprünge des Schlüssels in die Abschnitte 10 entweder links oder rechts des zentralen Abschnitts 9 geführt und untergreifen bzw. hintergreifen dann die Hinterschnitte 11 des Profils in den Abschnitten 10, wodurch die Spannmutter 1 gegen ein Herausrutschen oder Herausfallen aus dem Schlüssel gesichert ist.
[0024] Fig. 4 zeigt eine Draufsicht einer besonders bevorzugten und vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemässen Spannmutter 40. Die Stirnseite 42 der Spannmutter 40 ist von randständigen Aussparungen 43 unterbrochen. Diese Aussparungen sind zum Eingreifen von Vorsprüngen eines Schlüssels vorgesehen und ermöglichen damit ein Anziehen oder Lösen der Spannmutter mit Hilfe des Schlüssels. Die Aussparungen 43 umfassen zwei Schmalseiten 44, eine offene Langseite (nicht bezeichnet) und eine geschlossene Langseite 45. Die Schmalseiten 44 weisen eine teilkreisförmig erweiterte Öffnung auf. Die geschlossene Langseite 45 weist einen zentralen Abschnitt 46 auf, der die Aussparung 43 radial nach innen vergrössert. Fig. 5zeigt einen Querschnitt der Spannmutter 40 entlang der Linie A-A in Fig. 4.
Die Schnittlinie führt durch den zentralen Abschnitt 46 innerhalb der Langseite 45 der Aussparung 43. Aus dieser Schnittdarstellung geht das im Wesentlichen vertikale bzw. rechtwinklige Profil in diesem Abschnitt 46 hervor, wobei in Richtung der Stirnseite 42 der Spannmutter 40 eine leichte Abschrägung 47 des Profils ausgebildet ist. Diese Form bzw. dieses Profil des zentralen Abschnitts 46 innerhalb der Aussparung 43 bildet einen Orientierungspunkt zum Ansetzen des Schlüssels und ermöglicht eine Führung der Vorsprünge des Schlüssels und eine vereinfachte Positionierung des Schlüssels.
[0025] Fig. 6 zeigt eine isometrische Darstellung in Draufsicht schräg von oben der erfindungsgemässen Spannmutter 40. Deutlich zu erkennen ist der zentrale Abschnitt 46 innerhalb der geschlossenen Langseite der Aussparung 43 mit dem rechtwinkligen Profil und der Abschrägung 47 in dem der Stirnseite 42 zugewandten Bereich. Weiterhin sind in dieser Darstellung die Schmalseiten 44 der Aussparung 43 illustriert, die keinen Hinterschnitt aufweisen und in vertikaler Richtung ein planes Profil, das heisst ein im Wesentlichen rechtwinkliges Profil in Bezug zur Stirnseite 42 aufweisen. Die Schmalseiten 44 der Aussparung 43, die teilkreisförmig erweitert sind, sind die Bereiche, an denen eine Kraftübertragung bei der Drehung eines Schlüssels zum Anziehen oder Lösen der Spannmutter 40 ausgeübt wird.
Durch diese Formung des Profils in den Bereichen 44 wird ein Formschluss zwischen den Vorsprüngen des Schlüssels und den Abschnitten 44 erreicht, ohne dass es zu Verkantungen oder ungenauem Sitz kommen kann. Hierdurch wird die Drehmomentübertragung wesentlich verbessert, sodass das Spannen oder Lösen der Spannmutter 40 mit weniger Kraftaufwand für den Bediener erfolgen kann. In den geschlossenen Langseiten der Aussparungen 43 sind zu beiden Seiten des zentralen Abschnitts 46 die Abschnitte 48 mit Hinterschnitt angeordnet. Diese Hinterschnitte dienen zur Sicherung der Vorsprünge des Schlüssels.
Nach dem Einführen der Vorsprünge des Schlüssels über die zentralen Abschnitte 46 in die Aussparung 43 hinein werden die Vorsprünge durch leichtes Drehen des Schlüssels in den rechten oder linken Abschnitt 48 mit Hinterschnitt geführt, wobei durch das Untergreifen der Vorsprünge des Schlüssels in die jeweiligen Hinterschnitte die Spannmutter 40 vor einem Herausfallen oder seitlichen Verrutschen aus dem Schlüssel gesichert wird.
[0026] Aus Fig. 7 geht ein Spannschlüssel 70 hervor, der zum Spannen einer erfindungsgemässen Spannmutter bzw. eines erfindungsgemässen Spannelements eingesetzt werden kann. Der Schlüssel 70 umfasst ein Kopfteil 72 mit etwa halbkreisförmiger Form und ein Griffteil 71. Auf dem halbkreisförmigen Kragen des Kopfteils 72 sind Vorsprünge 73 angeordnet, die hinsichtlich ihrer Grösse und des Profils an eine erfindungsgemässe Spannmutter angepasst sind. Die Vorsprünge 73 sind in ihrer Längenausdehnung kürzer als die Aussparungen einer erfindungsgemässen Spannmutter. Die Schmalseiten 74 der Vorsprünge 73 weisen vorzugsweise keinen Hinterschnitt auf und haben ein im Wesentlichen vertikales bzw. rechtwinkliges Profil.
Die Langseiten 75 der Vorsprünge 73, die nach innen zum Mittelpunkt des Halbkreises des Kopfteils 72 weisen, weisen ein zu den hinterschnittenen Abschnitten der Spannmutter im Wesentlichen komplementäres Profil auf, sodass diese Abschnitte die Hinterschnitte der Aussparungen der Spannmutter hintergreifen können. Vorzugsweise sind die Vorsprünge 73 des Spannschlüssels 70 hinsichtlich ihrer Grösse so ausgelegt, dass sie etwa die halbe Fläche einer Aussparung der Spannmutter ausfüllen und nach dem Einführen in eine Aussparung der Spannmutter passgenau in den linken oder in den rechten Abschnitt der geschlossenen Langseite einer Aussparung der Spannmutter drehbar sind.
[0027] Fig. 8 zeigt einen weiteren Schlüssel 80, der zum Lösen oder Anziehen einer erfindungsgemässen Spannmutter oder eines erfindungsgemässen Spannelements eingesetzt werden kann. Der Schlüssel 80 ist in Form einer Stecknuss oder Kraftnuss gebildet und weist im unteren Abschnitt einen kreisförmigen Kragen 82 mit mehreren Vorsprüngen 83 auf, die auf dem äusseren Umfang des Kragens 82 angeordnet sind. Diese Vorsprünge 83 sind vergleichbar mit den Vorsprüngen 73 des in Fig. 7illustrierten Schlüssels 70 gestaltet und sind zum Eingreifen in die Aussparungen eines erfindungsgemässen Spannelements bzw. einer Spannmutter vorgesehen.
[0028] Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Spannmutter entlang der Linie B-B der in Fig. 4gezeigten Spannmutter 40 zur Verdeutlichung die hinterschnittenen Bereiche 91 einer Aussparung gemäss der Erfindung. Der Hinterschnitt der Aussparung kann schwalbenschwanzförmig gestaltet sein. In anderen Ausführungsformen, die in Fig. 10 A bis J illustriert sind, können der oder die hinterschnittenen Bereiche der Aussparung ein einfach oder mehrfach gebogenes S-Profil, eckige Profile oder ein- oder mehrzahnige Profile aufweisen.
[0029] Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Spannmutter 110, die eine Spannzange 111 umgreift. Die Spannzange 111 ist beispielsweise zum Einspannen von Werkzeugschäften vorgesehen. Hierbei schliessen die Spannmutter 110 und die Spannzange 111 an den Stirnseiten bzw. Oberkanten der Spannmutter 110 und der Spannzange 111 bündig ab. Fig. 12zeigt eine weitere Darstellung der Spannmutter 110 und der Spannzange 111 in teilweise geschnittener Ansicht. Die Spannzange 111 ist über das Aussengewinde 1.12 der Spannmutter 110 in eine Werkzeugaufnahme 113 einer Werkzeugmaschine oder dergleichen eingefügt.
[0030] Fig. 13 zeigt einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemässe Spannmutter 130 mit den hinterschnittenen Abschnitten 133 der Aussparung. Hierbei schliesst die Stirnseite 132 der Spannmutter 130 nicht bündig mit der Oberkante einer einzusetzenden Spannzange ab, sondern überragt die Oberseite der Spannzange. Die Aussparungen 133 mit den hinterschnittenen Bereichen der Spannmutter 130 liegen damit oberhalb der Oberseite der einzusetzenden Spannzange 131. Die Figuren A bis G der Fig. 14 zeigen verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten der hinterschnittenen Abschnitte mit verschiedenen zackenartigen und bogenartigen Formen der Hinterschnitte. Fig. 15 zeigt die Ausführungsform der erfindungsgemässen Spannmutter 130 aus Fig. 13, die eine Spannzange 131 umgreift und im Schnitt dargestellt ist.
Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass die Oberkante der Spannzange 131 nicht bündig mit der Stirnseite der Spannmutter abschliesst. Die Stirnseite 132 der Spannmutter 130 überragt die Spannzange 131.
[0031] Fig. 16 und 17 zeigen verschiedene Beispiele für erfindungsgemässe Spannelemente mit einer zentralen Öffnung 160 und aussenrandständigen Aussparungen 161 in Draufsicht. Die Aussparungen 161 in der Stirnseite der dargestellten Draufsichten einer Spannmutter oder eines Spannelements können zackenförmig, bogenförmig oder andersförmig sein, wobei erfindungsgemäss die Aussparungen vorzugsweise abschnittsweise mit Hinterschnitten in der beschriebenen Weise ausgebildet sind. Diese Hinterschnitte sind durch unterbrochene Linien angedeutet.
[0032] Fig. 18 illustriert verschiedene Möglichkeiten erfindungsgemässer Spannelemente mit einer zentralen Öffnung 170, bei denen die Aussparungen 171 innenrandständig, also am Rand, der von der zentralen Öffnung 170 gebildet wird, angeordnet sind. Die gleichmässig oder ungleichmässig geformten Aussparungen sind mit Hinterschnitten erfindungsgemäss versehen, wobei die Hinterschnitte durch unterbrochene Linien angedeutet sind.
[0033] Fig. 19 zeigt verschiedene Beispiele für Hinterschnittprofile in aussenrandständigen Aussparungen (A bis I) und in innenrandständigen Aussparungen (J bis L) von erfindungsgemässen Spannmutter oder erfindungsgemässen Spannelementen. Wie beispielsweise aus der Darstellung E hervorgeht, umfasst die geschlossene Langseite 180 der Aussparung einen zentralen Abschnitt 181 mit einem in Bezug zur Stirnseite der Spannmutter rechtwinkligen Profil. Die rechts und links hiervon liegenden Abschnitte 182 weisen Hinterschnitte 183 auf. In den hier gezeigten Ausführungsformen sind auch die Schmalseiten 184 der Aussparungen mit Hinterschnitten versehen. Derartige Hinterschnittprofile können sowohl aussenrandständig als auch innenrandständig angeordnet sein.
[0034] Fig. 20 zeigt weitere Beispiele für erfindungsgemässe Hinterschnittprofile, die aussenrandständig (A bis I) oder innenrandständig (J bis K) angeordnet sein können. In diesen Beispielen sind nur die Abschnitte 192 mit Hinterschnitten versehen, wohingegen die Schmalseiten 194 der Aussparungen im Wesentlichen keinen Hinterschnitt aufweisen, sondern in Bezug zur Stirnseite des Spannelements im Wesentlichen ein rechtwinkliges Profil zeigen.
[0035] Aus Fig. 21 gehen verschiedene Beispiele für Spannelemente hervor, die erfindungsgemäss mit Hinterschnittprofilen ausgestattet sind. So zeigt Darstellung A eine Schraube 210 mit einem Gewinde 211 und einem Schraubenkopf 212. Der Schraubenkopf 212 weist ein zentrales Sackloch 213 auf, wobei an dem durch das Sackloch 213 gebildeten Innenrand zwei sich gegenüberliegende Aussparungen 214 mit einem erfindungsgemässen Hinterschnittprofil angeordnet sind. Darstellung B zeigt eine weitere Schraube 220 mit einem Gewinde 221 und einem Kopfteil 222. Am Aussenumfang bzw. am Aussenrand des Kopfteils 222 sind vier Aussparungen 224 mit erfindungsgemässem Hinterschnittprofil vorgesehen. Darstellung C zeigt einen Spannring 230 mit aussenrandständigen Aussparungen 234, die mit einem erfindungsgemässen Hinterschnittprofil ausgestattet sind.
Der Spannring 230 weist ein Aussengewinde auf. Darstellung D zeigt einen weiteren Spannring 240, der mit zwei innenrandständigen Aussparungen 244 mit erfindungsgemässem Hinterschnittprofil ausgestattet ist. Derartige Spannringe 230 und 240 sind beispielsweise mit besonderem Vorteil für den Einbau von Kugellagerpaketen beispielsweise in Maschinenspindeln geeignet, um in sehr platzsparender Weise eine Vorspannung der Kugellager zu ermöglichen. Die Darstellungen E und F zeigen Spannmuttern 250 und 260, jeweils mit einem bzw. mehreren Innengewinden 251 und 261. An der Stirnseite der Spannmuttern sind aussen-randständige Aussparungen 254 bzw. 264 mit erfindungsgemässem Hinterschnittprofil angeordnet.
Derartige Spannmuttern 250 und 260 können mit besonderem Vorteil im Langdrehbereich oder beispielsweise bei der Möbelfertigung eingesetzt werden, um platzsparend an einer Mutter mit einem Schlüssel anzugreifen und beispielsweise eine Spannzange bei Mehrspindelbohrköpfen und -aggregaten mit engsten Spindelabständen zu spannen.
[0036] Sowohl die Spannelemente, insbesondere die Spannmuttern, also auch die Schlüssel können als Gussteile gefertigt sein. Die Aussparungen und insbesondere die Hinterschnitte können mit bekannten Methoden gefertigt sein, insbesondere unter Einsatz von computergestützten Zerspanverfahren auf CNC-Maschinen oder auch durch Wachsausschmelz- oder Druckgussverfahren.
The present invention relates to a clamping system with a clamping nut and a key for tightening the clamping nut and a mechanical clamping element and the use of an undercut profile according to the preambles of the independent claims.
There are already known various mechanical clamping elements. Clamping nuts are used, for example, for clamping collets, which are used for clamping tool shanks in the tool holder of a machine tool. Especially with limited space and close access to the clamping element special precautions must be taken so that the required force can be exercised for clamping. Conventionally, the clamping is done by means of a key, which is equipped for example with pins that engage in holes in the groove of the clamping nut, so that with the help of the key, the clamping nut can be tightened. The German utility model DE 29 608 677 U1 describes, for example, a clamping nut with slot-shaped depressions for engaging the pins of a key.
In order to avoid that the key can slip, the European patent application EP 1 052 047 A2 describes a clamping nut which provides groove-shaped depressions for engagement of the pins arranged on a chuck key. The grooves are formed with a dovetail-shaped cross section, so that slipping of the key by the engaging behind the pins of the key, which have a complementary profile, is avoided in the undercut of the grooves. Other forms of the undercut have already been described. Thus, the German patent application DE 10 302 529 A1 describes a comparable clamping nut, in which the grooves have an S-shaped profile as an undercut.
Although a certain stabilization of the nut on the key can be achieved by the undercut profile of the grooves, nevertheless a lateral slipping out of the nut from the key can not be completely prevented. The German utility model DE 20 119 008 U1 proposes to solve this problem, to provide the collar of a clamping nut with a separate locking ring, which should prevent the lateral displacement or sliding out of the key from the grooves. However, this separate element for securing the nut is too expensive and cumbersome in practice, and therefore not suitable for solving the problem.
The invention therefore has the task of providing a mechanical clamping element or a clamping system with a clamping nut and a key available, which does not have the disadvantages described and allows a non-slip and safe clamping a mechanical clamping element with minimal effort.
This object is achieved by a clamping system with a clamping nut and a key and by a mechanical clamping element, as described in the independent claims. Preferred embodiments of the clamping system and the tensioning element emerge from the subclaims.
The inventive clamping system comprises a clamping nut or a mechanical clamping element and a key for tightening the clamping nut. The clamping nut has at one of its end faces at least one and preferably two or more recesses, which are provided for receiving projections of the key. The recesses are arranged either on the outer edge or on the inner edge of the clamping nut, wherein the respective opposite edge, so the inner edge or the outer edge is closed. As a result, the projections of the key can either attack from the outside or from the inside and be inserted into the recesses of the clamping nut. The recesses of the inventive clamping nut or of the inventive clamping system are provided with at least one undercut for engaging behind or
Under gripping provided by the projections of the key. This ensures a non-slip engagement of the key. In particular, the nut can not fall out of the key due to the undercut. The inner edge or outer edge-closed region of the end face of the clamping nut increases the stability of the clamping nut, so that, for example, does not lead to a break of frontal elevations, as may occur in clamping nuts from the prior art. In addition, a lateral radial displacement or sliding out of the key from the recesses is avoided by the inner edge or outer edge closed end of the clamping nut.
In a particularly preferred embodiment of the inventive clamping system, the recess is approximately slot-shaped with two narrow sides and two long sides, one of the long sides closed and one of the long sides is open. In outer edge recesses, the outer long side is open or corresponds to the outer circumference of the clamping nut. For internal edge recesses, the inner long side of the recess is open or corresponds to the circumference of the inner edge of the clamping nut. The open side of this opposite long side of the recess is provided with at least one undercut. The narrow sides can also have one or more undercuts.
In a particularly preferred embodiment, the narrow sides of the recesses have no undercut, that is, the edge or the inner surface of the narrow sides is at least partially perpendicular or at right angles to the surface of the end face of the clamping nut. In the following, the design of the inner surfaces or the inner edges in the recesses is also referred to as profile. The narrow sides of the recesses represent the actual attack surfaces of the key when tightening or loosening the clamping nut. These are the areas where a torque transmission takes place. In comparison with the undercut profiles of this attack surface in known clamping nuts, the invention allows a much better engagement of the projections of the clamping key in the power transmission through the plane attack surface.
The torque transmission can therefore be done with a much improved efficiency. In addition, by the inventive design of the narrow sides of the recess a non-accurate engagement of the surfaces on which the force acts, avoided, so that it can not come to deformations or indentations and thus wear or damage these attack surfaces.
Preferably, the narrow sides have a part-circular or otherwise expanded opening, wherein preferably also the part-circular or other extension of the narrow sides is realized without undercut. By this enlargement of the attack surface for the projections of the clamping key in the power transmission, the torque transmission can be further improved.
In a particularly preferred embodiment of the inventive clamping system, the undercut long side of the recess has at least one section without undercut, in particular a central portion without undercut and two sections with undercut. The undercut portions are preferably on both sides of the central portion. For example, the closed long side of the recess in the profile may have a tripartite division with sections which each comprise approximately the same length. The central portion may be designed in profile substantially at right angles to the surface of the end face of the clamping nut. It is particularly preferred if this section has one or more upwardly open bevels.
This central portion serves to insert the projections of the key and to guide and position the projections. The guide can be improved even more by the upwardly open bevels. After inserting the projections of the key over the central portion, the user performs a slight clockwise or counterclockwise rotation of the key, whereby the projections of the key engage in either one or the other portion of the recess with notch or indentation. In this position, the nut is secured in the key by the undercut and, for example, can not fall out after loosening.
After this secure positioning of the key, the power transmission can take place for tightening or loosening the clamping nut, wherein this power transmission can be easily performed by the substantially rectangular profile of the narrow sides, especially with a large torque transmission.
Preferably, the central portion without undercut forms a radially inwardly or outwardly, depending on whether the recess outside marginally or innenrandständig arranged, enlarged opening of the recess. As a result, an enlarged engagement surface for the projections of the key is provided, which facilitates the insertion of the key.
The described configuration of the recesses and the undercut profile of the recesses allows a user-friendly insertion of the projections of the key into the recess (s) of the clamping element, wherein the key by turning slightly counterclockwise and aligned and the protrusions of the key in the sections be performed with undercuts, with a sliding out or slipping of the key is avoided. In this position, the projections of the key engage substantially form-fit on one of the narrow sides of the recesses with a substantially rectangular and planar profile, so that the power transmission for tightening or loosening the clamping nut can take place in a particularly advantageous manner, namely in the direction of rotation.
In this case, the key can not break out and there is no tilting of the key and clamping nut.
The undercut of the profile can be realized in a substantially Z-shaped manner as a so-called dovetail undercut. In other embodiments, the undercut may be S-shaped bent one or more times, single or multiple toothed or designed with other undercut shapes.
The projections of the key are, for example, pins or cams which are adapted to the profile of the recesses. The side surfaces of the projections of the key preferably have plane or rectangular sections and sections with undercut profiles which are complementary to the profile of the recesses.
Seen in plan view, the protrusions may be designed roughly oval with two long sides and two narrow sides, wherein the long sides may have a profile complementary to the undercut profile of the recesses of the clamping nut and the narrow sides may have a substantially rectangular profile or a profile without undercut Protrusions are preferably smaller than the recesses in the clamping nut because of their longitudinal extent, so that the protrusions can be inserted into the recess and turned to the left or to the right in order to be able to engage in the respective undercut. The key may be a conventional right-angled handle or, for example, a key in the form of a socket attachment.
In one embodiment of the inventive clamping system, the clamping nut has only a recess with the described profile. In order to facilitate a centering of the key and to provide sufficient points of attack for the key to the exercise of power transmission, this can be provided on the opposite side of the recess side of the end face of the clamping nut, for example, a support point for the key. In other embodiments, two or more recesses are provided. In the arrangement of two or more recesses, the engagement surface for the key is increased, so that a power transmission when tightening or loosening the clamping nut can be improved. In addition, the centering and stability of the clamping system can be improved by the arrangement of two or more recesses.
Preferably, the two or more recesses are arranged symmetrically to one another.
Preferably, the clamping nut has an external thread and / or an internal thread and can be used for example for clamping tool shanks in a tool holder of a machine tool by means of a collet.
The clamping nut according to the invention can also be used, for example, as a sealing disk nut, wherein a sealing disk is inserted into the clamping nut, for example from the inside or from the front, to seal a shaft inserted in the central hole of the clamping nut, a tool shank or the like. In order to ensure a seal, a corresponding sealing disc can be equipped for example with a conventional O-ring, a quad ring or a V-shaped ring made of elastic material. Furthermore, as a sealing disc, for example, a vulcanized sealing disc can be used.
Furthermore, the undercut profile described is also suitable for a variety of other mechanical clamping elements or screw elements, in which a tool engage in a slip-proof and should act with a good torque transfer. The invention therefore further comprises a mechanical tensioning or screwing element with at least one recess provided with an undercut profile for the engagement of a tightening or screwing tool which is secure against slipping, which is characterized in that the recess has two narrow sides, preferably without undercut and one closed and one open long side has, wherein the closed long side in profile has at least one undercut. Preferably, the closed long side of the recess comprises a central portion without undercut and two portions with undercut.
With particular advantage extends the central portion without undercut the recess. The mechanical tensioning element according to the invention can be clamping rings, retaining rings, clamping elements, screws or the like of various shapes, for example a hexagon. The mechanical tensioning element according to the invention can advantageously be used in particular in cases in which a clamping or screwing element is to be engaged with a clamping tool in a space-saving manner, wherein the tensioning of the tensioning element is to be carried out so as to prevent slippage and with good torque transmission. With regard to further features of the mechanical tensioning element, reference is made to the above description.
The invention further includes the use of an undercut profile in the manner described for a mechanical tensioning element to allow a slip-proof engagement of a clamping tool with good torque transmission. The undercut profile according to the invention can be arranged, for example, in peripheral recesses of the mechanical tensioning element, for example on a screw head or a tensioning ring, in the manner described above. In other embodiments, the undercut profile according to the invention may be formed in recesses which are arranged on an inner edge of an inner hole, for example in the case of a clamping ring.
The invention further comprises a key for tightening a clamping nut, wherein the key has projections for engaging in the recesses of the clamping nut and wherein the projections have lateral areas or side surfaces with an approximately rectangular profile and portions with one of the undercuts of the recesses have the clamping nut complementary profile. With respect to further features of the inventive key and the profile of the projections of the key, reference is made to the above description.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of Fig. En in connection with the embodiments. In this case, the various features can be implemented individually or in combination with each other.
In the figures:
<Tb> FIG. 1 <sep> an inventive clamping nut in plan view;
<Tb> FIG. 2 <sep> is a sectional view of the clamping nut of Figure 1 along the line A-A.
<Tb> FIG. 3 <sep> is an isometric view of the clamping nut of Fig. 1;
<Tb> FIG. 4 <sep> another embodiment of an inventive clamping nut in plan view;
<Tb> FIG. 5 <sep> is a sectional view of the clamping nut of Figure 4 along the line A-A.
<Tb> FIG. 6 <sep> is an isometric view of the clamping nut of Fig. 4;
<Tb> FIG. 7 <sep> isometric view of a Spannschlüssels;
<Tb> FIG. 8th <sep> is an isometric view of a nut-shaped embodiment of a Spannschlüssels;
<Tb> FIG. 9 <sep> is a sectional view of an inventive clamping nut for illustrating the undercut profile;
<Tb> FIG. 10 <sep> different embodiments of the undercut profile in cross section;
<Tb> FIG. 11 <sep> is a sectional view of an inventive clamping nut with collet chuck;
<Tb> FIG. 12 <sep> is a partially sectioned view of the inventive clamping nut with collet of Figure 11mit tool holder.
<Tb> FIG. 13 <sep> is a sectional view of a further embodiment of the inventive clamping nut for illustrating the undercut profile;
<Tb> FIG. 14 <sep> different embodiments of the undercut profile in cross section;
<Tb> FIG. 15 <sep> is a sectional view of the inventive clamping nut of Figure 13 with collet.
<Tb> FIG. 16 and 17 <sep> different embodiments of the inventive clamping elements in plan view at outer edge recesses;
<Tb> FIG. 18 <sep> various embodiments of the inventive clamping elements in plan view with inner edge-shaped recesses;
<Tb> FIG. 19 <sep> various embodiments of undercut profiles in isometric view;
<Tb> FIG. 20 <sep> various other embodiments of undercut profiles in isometric view and
<Tb> FIG. 21 <sep> different examples of inventive clamping elements.
The top view of an inventive clamping nut 1 shown in Fig. 1 shows the end face 2 of the clamping nut with six recesses 3. The recesses 3 are arranged outside edge and the end face 2 is closed inside edge. The sectional view along the line A-A, which is shown in Fig. 2, shows an inner cone 4, for example, for the centered detection of a collet and an external thread 5, for example, for screwing into the receptacle of a machine tool spindle or in a tool holder. From the sectional view of the undercut 6 in the profile of the recess 3 shows. Due to the inner edge of the closed end 2 of the clamping nut 1, the stability of the clamping nut 1 is ensured, the undercuts 6 allow in the recesses 3 a non-slip engagement of a chip wrench.
In addition, a lateral sliding out of the clamping nut is avoided from the key by the inner edge end face 2.
Fig. 3 shows the inventive clamping nut 1 in an isometric view obliquely from above. The recesses 3 in the end face 2 of the clamping nut 1 are approximately slot-shaped and comprise two narrow sides 7, an open long side (not labeled) and a closed long side 8. The closed long side 8 is divided into a central portion 9 and adjacent sections 10th The inner surface or the edge of the section 9 shows in the vertical direction a plane and in relation to the end face 2 rectangular profile. This section with a rectangular profile facilitates the introduction of the projections of the key in the recesses of the clamping nut as a landmark.
By slightly turning the key, the projections of the key are guided in the sections 10 either left or right of the central portion 9 and engage behind and then engage behind the undercuts 11 of the profile in the sections 10, whereby the clamping nut 1 against slipping out or falling out of the Key is secured.
Fig. 4 shows a plan view of a particularly preferred and advantageous embodiment of an inventive clamping nut 40. The end face 42 of the clamping nut 40 is interrupted by marginal recesses 43. These recesses are provided for engaging projections of a key and thus allow a tightening or loosening of the clamping nut by means of the key. The recesses 43 comprise two narrow sides 44, an open long side (not labeled) and a closed long side 45. The narrow sides 44 have a part-circular widened opening. The closed long side 45 has a central portion 46, which increases the recess 43 radially inwardly. FIG. 5 shows a cross section of the clamping nut 40 along the line A-A in FIG. 4.
The section line passes through the central portion 46 within the long side 45 of the recess 43. From this sectional view, the substantially vertical or rectangular profile in this section 46, wherein in the direction of the end face 42 of the clamping nut 40 a slight chamfer 47 of the profile formed is. This shape or profile of the central portion 46 within the recess 43 provides a landmark for attachment of the key and allows guidance of the projections of the key and simplified positioning of the key.
Clearly shows the central portion 46 within the closed long side of the recess 43 with the rectangular profile and the bevel 47 in the end face 42 facing area , Furthermore, in this illustration, the narrow sides 44 of the recess 43 are illustrated, which have no undercut and in the vertical direction, a plane profile, that is, a substantially rectangular profile with respect to the end face 42 have. The narrow sides 44 of the recess 43, which are partially circular widened, are the areas where a force transmission during the rotation of a key for tightening or loosening the clamping nut 40 is exercised.
By this shaping of the profile in the areas 44, a positive connection between the projections of the key and the sections 44 is achieved, without it being possible for tilting or inaccurate seating to occur. As a result, the torque transmission is significantly improved, so that the clamping or loosening of the clamping nut 40 can be done with less effort for the operator. In the closed long sides of the recesses 43, the sections 48 are arranged on both sides of the central portion 46 with undercut. These undercuts are used to secure the projections of the key.
After inserting the projections of the key via the central portions 46 into the recess 43, the projections are guided by slight rotation of the key in the right or left portion 48 with undercut, wherein by engaging under the projections of the key in the respective undercuts the clamping nut 40 is secured from falling out or slipping sideways out of the key.
From Fig. 7, a clamping key 70 is shown, which can be used for clamping a novel clamping nut or an inventive clamping element. The key 70 comprises a head part 72 with an approximately semicircular shape and a handle part 71. Projections 73 are arranged on the semicircular collar of the head part 72 and are adapted in terms of their size and the profile to a clamping nut according to the invention. The projections 73 are shorter in their length than the recesses of a clamping nut according to the invention. The narrow sides 74 of the projections 73 preferably have no undercut and have a substantially vertical or rectangular profile.
The long sides 75 of the projections 73, which point inwards towards the center of the semicircle of the head part 72, have a profile which is essentially complementary to the undercut sections of the clamping nut, so that these sections can engage behind the undercuts of the recesses of the clamping nut. Preferably, the projections 73 of the clamping key 70 are designed in size so that they fill about half the area of a recess of the clamping nut and after insertion into a recess of the clamping nut fit into the left or in the right portion of the closed long side of a recess of the clamping nut are rotatable.
Fig. 8 shows a further key 80, which can be used for loosening or tightening a novel clamping nut or a novel clamping element. The key 80 is formed in the form of a socket or power nut and has in the lower portion of a circular collar 82 with a plurality of projections 83 which are arranged on the outer circumference of the collar 82. These projections 83 are designed to be comparable to the projections 73 of the key 70 illustrated in FIG. 7 and are intended to engage in the recesses of a clamping element or clamping nut according to the invention.
Fig. 9 shows a cross section through an inventive clamping nut along the line B-B of the shown in Fig. 4 clamping nut 40 for clarity, the undercut portions 91 of a recess according to the invention. The undercut of the recess may be dovetailed. In other embodiments, which are illustrated in FIGS. 10A-J, the undercut portion (s) of the recess may have a single or multiple bent S-profile, angular profiles, or single or multi-toothed profiles.
Fig. 11 shows a cross section through an inventive clamping nut 110 which engages around a collet 111. The collet 111 is provided, for example, for clamping tool shanks. Here, the clamping nut 110 and the collet 111 close at the end faces or upper edges of the clamping nut 110 and the collet 111 flush. Fig. 12 shows a further illustration of the clamping nut 110 and the collet 111 in a partially sectioned view. The collet 111 is inserted via the external thread 1.12 of the clamping nut 110 in a tool holder 113 of a machine tool or the like.
Fig. 13 shows a section through another inventive clamping nut 130 with the undercut portions 133 of the recess. In this case, the end face 132 of the clamping nut 130 does not terminate flush with the upper edge of a collet chuck to be inserted, but projects beyond the upper side of the collet chuck. The recesses 133 with the undercut regions of the clamping nut 130 are thus above the top of the collet chuck 131 to be used. FIGS. A to G of FIG. 14 show various design possibilities of the undercut sections with different serrated and arcuate shapes of the undercuts. Fig. 15 shows the embodiment of the inventive clamping nut 130 of FIG. 13, which surrounds a collet 131 and is shown in section.
From this representation it is clear that the upper edge of the collet 131 is not flush with the end face of the clamping nut. The end face 132 of the clamping nut 130 projects beyond the collet 131.
16 and 17 show various examples of clamping elements according to the invention with a central opening 160 and outer peripheral recesses 161 in plan view. The recesses 161 in the front side of the illustrated plan views of a clamping nut or a clamping element may be serrated, arcuate or otherwise, wherein according to the invention, the recesses are preferably formed in sections with undercuts in the manner described. These undercuts are indicated by broken lines.
Fig. 18 illustrates various possibilities according to the invention clamping elements with a central opening 170, in which the recesses 171 inside edge, ie at the edge, which is formed by the central opening 170, are arranged. The uniform or unevenly shaped recesses are provided with undercuts according to the invention, wherein the undercuts are indicated by broken lines.
Fig. 19 shows various examples of undercut profiles in margins outside edge (A to I) and in inner peripheral recesses (J to L) of inventive clamping nut or inventive clamping elements. For example, as shown in the illustration E, the closed long side 180 of the recess comprises a central portion 181 with a perpendicular to the end face of the clamping nut profile. The sections 182 to the right and left thereof have undercuts 183. In the embodiments shown here, the narrow sides 184 of the recesses are provided with undercuts. Such undercut profiles can be arranged both outside marginal and inside edge.
FIG. 20 shows further examples of undercut profiles according to the invention, which can be arranged outside the edge (A to I) or inside edge (J to K). In these examples, only the sections 192 are provided with undercuts, whereas the narrow sides 194 of the recesses have substantially no undercut, but with respect to the end face of the clamping element substantially a rectangular profile.
From Fig. 21 show various examples of clamping elements, which are equipped according to the invention with undercut profiles. Thus, illustration A shows a screw 210 with a thread 211 and a screw head 212. The screw head 212 has a central blind hole 213, wherein on the inner edge formed by the blind hole 213 two opposing recesses 214 are arranged with an inventive undercut profile. Representation B shows a further screw 220 with a thread 221 and a head part 222. On the outer circumference or at the outer edge of the head part 222, four recesses 224 are provided with undercut profile according to the invention. Representation C shows a clamping ring 230 with outer peripheral recesses 234, which are equipped with an inventive undercut profile.
The clamping ring 230 has an external thread. Representation D shows a further clamping ring 240, which is equipped with two inner edge recesses 244 with inventive undercut profile. Such clamping rings 230 and 240 are suitable for example with particular advantage for the installation of ball bearing packages, for example in machine spindles to allow in a very space-saving manner, a bias of the ball bearings. The illustrations E and F show clamping nuts 250 and 260, each with one or more internal threads 251 and 261. On the front side of the clamping nuts outside-marginal recesses 254 and 264 are arranged with undercut profile according to the invention.
Such clamping nuts 250 and 260 can be used with particular advantage in Langdrehbereich or for example in furniture manufacturing to save space on a nut with a key and, for example, to clamp a collet in Mehrspindelbohrköpfen and aggregates with closest spindle distances.
Both the clamping elements, in particular the clamping nuts, so also the keys can be made as castings. The recesses and in particular the undercuts can be made using known methods, in particular using computer-aided machining methods on CNC machines or by lost-wax casting or die-casting methods.