CH700315B1 - Spannsystem mit einem Spannelement und einem Schlüssel zum Anziehen des Spannelements. - Google Patents

Abstract

Es wird ein Spannsystem mit einem Spannelement (40) und einem Schlüssel zum Anziehen des Spannelements bereitgestellt, wobei das Spannelement (40) in dessen Stirnseite (42) aussenrandständig oder innenrandständig wenigstens eine Aussparung (43) zur Aufnahme von Vorsprüngen des Schlüssels aufweist. Der dem Rand mit der wenigstens einen Aussparung (43) gegenüberliegende Rand ist geschlossen. Hierbei ist die wenigstens eine Aussparung (43) mit wenigstens einem Hinterschnitt (48) zum Untergreifen durch die Vorsprünge des Schlüssels versehen.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannsystem mit einem Spannelement und einem Schlüssel zum Anziehen des Spannelements sowie ein mechanisches Spannelement 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 als mechanisches Spannelement 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 einem mechanischen Spannelement 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 abhängigen Ansprüchen.

[0006] Das erfindungsgemässe Spannsystem umfasst ein mechanisches Spannelement und einen Schlüsse! zum Anziehen des Spannelements. Das Spannelement weist an einer seiner 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 des Spannelements 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 des Spannelements eingeführt werden. Die Aussparungen des erfindungsgemässen Spannelements 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 das Spannelement nicht aus dem Schlüssel herausfallen. Der innenrandständig bzw. aussenrandständig geschlossene Bereich der Stirnseite des Spannelements erhöht die Stabilität des Spannelements, 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 des Spannelements 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 des Spannelements. Bei innenrandständigen Aussparungen ist die innere Langseite der Aussparung offen bzw. entspricht dem Umfang des Innenrands des Spannelements. Die dieser offenen Seite (Rand) 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 des Spannelements. 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 des Spannelements 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 (nicht teilkreisförmig) 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 des Spannelements 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 das Spannelement 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 des Spannelements 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 aussenrandständig 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 Hinterschnitts 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 des Spannelements 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 Spannelement.

[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 mehrfachzähnig 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 Hinterschnitt, 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 des Spannelements 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 dem Spannelement, 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 abragendem Griff oder beispielsweise um einen Schlüssel in Form eines Stecknussaufsatzes handeln.

[0014] In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Spannsystems weist das Spannelement 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 des Spannelements 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 des Spannelements 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 das Spannelement 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] Das erfindungsgemässe Spannelement ist beispielsweise auch als Dichtscheibenmutter einsetzbar, wobei in das Spannelement beispielsweise von innen oder auch von vorne eine Dichtscheibe eingesetzt wird, um eine in das zentrale Loch des Spannelements 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 Profil des Hinterschnitts auch für eine Vielzahl von anderen mechanischen Spannelementen, bei denen ein Werkzeug verrutschungssicher eingreifen und mit einer guten Drehmomentübertragung wirken soll. Die Erfindung umfasst daher weiterhin ein mechanisches Spannelement mit wenigstens einer mit einem Hinterschnitt versehenen Aussparung zum verrutschungssicheren Eingreifen eines Schlüssels als Spann- bzw. Schraubwerkzeug, 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 Spannelement mit einem Schlüssel als 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] Das beschriebene Profil des Hinterschnitts für ein mechanisches Spannelement ermöglicht ein verrutschungssicheres Eingreifen eines Schlüssels als Spannwerkzeug mit guter Drehmomentübertragung. Der Hinterschnitt kann beispielsweise in randständigen Aussparungen des mechanischen Spannelements, beispielsweise an einem Schraubenkopf oder einem Spannring, in der oben beschriebenen Weise angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen kann der Hinterschnitt 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 eines Spannelements, wobei der Schlüssel Vorsprünge zum Eingreifen in die Aussparungen des Spannelements aufweist und wobei die Vorsprünge seitliche Bereiche bzw. Seitenflächen mit einem in etwa rechtwinkligen Profil und Abschnitte mit einem zu den Hinterschnitten der Aussparungen des Spannelements komplementären 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 Figuren im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen. Hierbei können die verschiedenen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.

[0021] In den Figuren zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine erfindungsgemässe Spannmutter als mechanisches Spannelement 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 als Spannelement 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 als Spannelement. 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. 5 zeigt 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 bzw. 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 mehrzähnige Profile aufweisen.

[0029] Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Spannmutter 110 als Spannelement, 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. 12 zeigt eine weitere Darstellung der Spannmutter 110 und der Spannzange 111 in teilweise geschnittener Ansicht. Die Spannzange 111 ist über das Aussengewinde 112 der Spannmutter 110 in eine Werkzeugaufnahme 113 einer Werkzeugmaschine oder dergleichen eingefügt.

[0030] Fig. 13 zeigt einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemässe Spannmutter 130 als Spannelement 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. 15zeigt 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 bzw. 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 bzw. 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 l) 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 aussenrandständige 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, als 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.

Claims (15)

1. Spannsystem mit einem Spannelement (1; 40; 110; 130) und einem Schlüssel (70; 80) zum Anziehen des Spannelements, wobei das Spannelement (1; 40; 110; 130) an dessen Stirnseite (2; 42) einen Innenrand und einen Aussenrand aufweist und wobei wenigstens eine Aussparung (3; 43) zur Aufnahme von wenigstens einem Vorsprung (73; 83) des Schlüssels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (3; 43) aussenrandständig oder innenrandständig ist und die Stirnseite (2; 42) an dem gegenüberliegenden Rand geschlossen ist und wobei die wenigstens eine Aussparung (3; 43) mit wenigstens einem Hinterschnitt (6; 11; 133; 183; 192) zum Untergreifen durch den wenigstens einen Vorsprung (73; 83) des Schlüssels (70; 80) versehen ist.

2. Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (3; 43) in der Stirnseite des Spannelements (1; 40; 110; 130) zwei Schmalseiten (7; 44) und eine geschlossene (8; 45) und eine offene Langseite aufweist, wobei die Schmalseiten (7; 44) der Aussparung keinen Hinterschnitt aufweisen.

3. Spannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalseiten eine erweiterte Öffnung aufweisen.

4. Spannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (3; 43) in der Stirnseite des Spannelements (1; 40; 110; 130) zwei Schmalseiten (7; 44) und eine geschlossene (8; 45) und eine offene Langseite aufweist, wobei die geschlossene Langseite (8; 45) der Aussparung einen zentralen Abschnitt ohne Hinterschnitt (9; 46) und zwei Abschnitte mit Hinterschnitt (10; 48) aufweist.

5. Spannsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zentralen Abschnitts ohne Hinterschnitt (9, 46) die Aussparung bei einer aussenrandständig angeordneten Aussparung (3; 43) eine radial nach innen und bei einer innenrandständig angeordneten Aussparung (214; 244) eine radial nach aussen vergrösserte Öffnung aufweist.

6. Spannsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorsprung (73; 83) des Schlüssels (70; 80) Seitenflächen aufweist, die plane Abschnitte (74) und Abschnitte mit Hinterschnitt (75) aufweisen, die komplementär zu dem Profil der Aussparungen (3; 43) des Spannelements sind.

7. Spannsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorsprung (73; 83) des Schlüssels (70; 80) kleiner als die wenigstens eine Aussparung (3; 43) des Spannelements ist.

8. Spannsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (1; 40; 110; 130) zwei oder mehr Aussparungen (3; 43) aufweist.

9. Spannsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement ein Aussengewinde (5; 112) und/oder ein Innengewinde (251; 261) aufweist.

10. Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugaufnahme, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspannen von Werkzeugschäften in die Werkzeugaufnahme (113) der Werkzeugmaschine ein Spannsystem gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist, wobei das Spannelement (110; 130) zum Einspannen der Werkzeugschäfte in die Werkzeugaufnahme (113) mittels einer Spannzange (111; 131) vorgesehen ist.

11. Mechanisches Spannelement (1; 40; 110; 130; 210; 220; 230; 240; 250; 260) als Element eines Spannsystems gemäss Anspruch 1, wobei das Spannelement an dessen Stirnseite (2; 42) einen Innenrand und einen Aussenrand aufweist und wobei wenigstens eine Aussparung (3; 43; 214; 224; 234; 244; 254; 264) zur Aufnahme von wenigstens einem Vorsprung (73; 83) eines Schlüssels (70; 80) als Spannwerkzeug vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung mit einem Hinterschnitt zum verrutschungssicheren Eingreifen des Schlüssels versehen ist und wobei die wenigstens eine Aussparung (3; 43; 214: 224: 234; 244; 254; 264) aussenrandständig oder innenrandständig ist und die Stirnseite (2; 42) an dem gegenüberliegenden Rand geschlossen ist und wobei die Aussparung (3; 43; 214; 224; 234; 244; 254; 264) zwei Schmalseiten (7; 44) und eine geschlossene (8; 45) und eine offene Langseite aufweist, wobei die zwei Schmalseiten (7; 44) ohne Hinterschnitt und die geschlossene Langseite (8; 45) mit wenigstens einem Hinterschnitt (6; 11; 133; 183; 192) gebildet ist.

12. Spannelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalseiten eine erweiterte Öffnung aufweisen.

13. Spannelement nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Langseite (8; 45) der Aussparung einen zentralen Abschnitt ohne Hinterschnitt (9; 46) und zwei Abschnitte mit Hinterschnitt (10; 48) aufweist.

14. Spannelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zentralen Abschnitts ohne Hinterschnitt (9; 46) die Aussparung (3; 43; 214; 244) eine vergrösserte Öffnung aufweist.

15. Schlüssel (70; 80) als Element eines Spannsystems gemäss Anspruch 1, wobei der Schlüssel zum Anziehen eines Spannelements vorgesehen ist und wobei der Schlüssel wenigstens einen Vorsprung (73; 83) zum Eingreifen in wenigstens eine Aussparung mit Hinterschnitt des Spannelements aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorsprung (73; 83) Seitenflächen mit Abschnitten ohne Hinterschnitt (74) und mit Abschnitten, die ein zu den hinterschnittenen Abschnitten der Aussparung komplementäres Profil (75) aufweisen, umfasst.