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Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs in einem Dentalturbinenhandstück, insbesondere für hochtourige Luftturbinen, die mit hohen Drehzahlen von etwa 200.000 bis 500.000 U/min arbeiten.
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Stand der Technik
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Grundsätzlich bestehen an eine Spanneinrichtung für ein Dentalwerkzeug in einem Dentalturbinenhandstück die Anforderungen, dass das Dentalwerkzeug mit möglichst geringer Betätigungskraft, ohne zusätzliche Werkzeuge, gewechselt werden kann. Dabei darf die Betätigungskraft jedoch nicht zu niedrig ausgelegt sein, weil dann die Gefahr einer unbeabsichtigten Betätigung besteht. Die Haltekraft muss ausreichend sein, um das Dentalwerkzeug bei allen Betriebsbedingungen fest und sicher einzuspannen. Gewünscht wird daher ein einfach und schnell zu bedienendes Spannsystem, das ausreichend Haltekraft aufweist, um ein Dentalwerkzeug sicher einzuspannen.
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Da die Dentalwerkzeuge heute normgerecht immer einen zylindrischen Schaft aufweisen, ist eine formschlüssige Einspannung des Schaftes des Dentalwerkzeugs, um dieses gegen axiales Verschieben und gegen Verdrehung zu sichern, nicht möglich. Vielmehr ist es notwendig, das Dentalwerkzeug mittels Kraftschluss und den daraus resultierenden Reibkräften in Position zu halten. Dabei muss die Spanneinrichtung so ausgelegt sein, dass sie auch bei den bei sehr hohen Drehzahlen von mehreren 100.000 U/min wirkenden Fliehkräften das Dentalwerkzeug zuverlässig hält.
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Mit Luftturbinen betriebene Dentalhandstücke weisen einen Turbinenrotor auf, der über ein Gleit- oder Kugellager in einem Gehäuse abgestützt ist. Der Turbinenrotor hat Turbinenschaufeln an seinem Umfang sowie eine Spanneinrichtung zum Einspannen des Schaftes eines Dentalwerkzeugs innerhalb eines Gehäuses, an dessen Außenseite die Turbinenschaufeln angebracht sind. Der aktuelle Standard zum Wechsel von Bohr- und Schleifwerkzeugen in Dentalwinkelhandstücken und Dentalturbinen sind Druckknopfspannsysteme. Bei diesem System wird kein Werkzeug zum Bohrerwechsel benötigt. Von Vorteil ist ein einfach und schnell zu bedienendes Spannsystem, welches jedoch ausreichend Haltekraft aufweist, um den Bohrer sicher zu spannen.
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In der Vergangenheit wurden immer wieder Verbesserungen für Druckknopfspannsysteme vorgeschlagen. Beispielsweise zeigt die
DE 10 2010 037 791 A1 eine Verbesserung von Spannsystemen durch Ausnutzung der Fliehkraft. Dabei wird die Fliehkraft, die im Stand der Technik der Spannwirkung auf das Werkzeug entgegenwirkt, durch Änderung der Spannzange und einen geänderten Einbau zur Verstärkung der Spannwirkung genutzt.
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Für Dentalwinkelhandstücke und im Besonderen für Dentalturbinen sind aufgrund der sehr hohen Drehzahlen von 200.000–500.000 U/min ein exakter Rundlauf der rotierenden Teile und eine gleichmäßige Verteilung der Massen enorm wichtig. Vibrationen aufgrund von Unwuchten im System führen zu hoher, unangenehmer Geräuschbelastung und mindern zudem in hohem Maße die Lebensdauer der Lagerungen. Im Allgemeinen kann eine ausreichend gleichmäßige Massenverteilung in den Motoren von Dentalwinkelhandstücken und Dentalturbinen durch gängige Auswuchttechnik hergestellt werden. Ein besonderes Augenmerk gilt hierbei dem austauschbaren Werkzeug. Durch das Austauschen des Werkzeugs mittels Druckknopfspannsystem kann sich die Massenverteilung im Rotor verändern, was zu einer Verminderung, aber auch zu einer Erhöhung der nach dem Auswuchten verbliebenen Restunwucht führen kann.
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Das austauschbare Werkzeug überragt das Spannsystem in dessen Länge deutlich und kann nach dem Einspannen eine Lage in einem Winkel zur Rotationsachse des Rotors einnehmen. Das Werkzeug taumelt im Betrieb bei einer Einspannung in einem Winkel zur Rotationsachse. Dies ruft ein Unwuchtmoment hervor, was im Voraus bei der gängigen Auswuchttechnik nicht berücksichtigt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spanneinrichtung für ein Dentalwerkzeug für Dentalturbinenhandstücke zu schaffen, die eine genauere relative Lage und einen verbesserten Rundlauf des Dentalwerkzeuges nach dem Einspannen erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Spanneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Spanneinrichtung zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs in einem Dentalturbinenhandstück umfasst ein Gehäuse, in welchem eine Spannzange angeordnet ist, die mindestens einen Spannhebel aufweist, der elastisch ausgelenkt werden kann und sich entlang der Achse A des einzuspannenden Werkzeugschaftes erstreckt. Der Spannhebel ist so ausgebildet und angeordnet, dass der Werkzeugschaft mittels des Spannhebels einspannbar ist. Im Gehäuse ist ein axial verschiebbar angeordneter Druckknopfmechanismus mit einem Druckstück vorgesehen, der in axialer Richtung auf die Spannhebel der Spannzange wirkt, Der einzuspannende Werkzeugschaft ist mit Hilfe von entlang der Achse voneinander beabstandeten ersten und zweiten Führungsflächen im Gehäuse geführt und ausgerichtet, wobei die Führungsflächen relativ zum Gehäuse ortsfest angeordnet sind, und die zweite Führungsfläche durch eine innere Umfangsfläche eines Stützrings gebildet ist, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Stützring in einem Durchbruch des Gehäuses befestigt und zugleich in einem Durchbruch des Druckstücks angeordnet, ist, wobei der Durchbruch des Druckstücks in Richtung der Achse A eine größere Abmessung aufweist, als die axial wirksame Länge des Stützringes, so dass das Druckstück relativ zum Stützring axial beweglich ist.
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Bei den Führungsflächen ist es erforderlich, eine genaue Bohrung mit einer engen Toleranz zum Einführen des Werkzeugschaftes zu fertigen, um so eine präzise Spielpassung mit möglichst wenig Radialspiel zwischen dem Werkzeugschaft und der Führungsfläche zu gewährleisten.
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Bisher war es bekannt, eine Führungsfläche in einer entsprechenden Führungsbuchse axial verschiebbar im Gehäuse anzuordnen. Die Führungsbuchse war Teil des Betätigungsmechanismus zum Einspannen des Werkzeugschaftes und war daher axial beweglich im Gehäuse angeordnet. Dadurch war in dieser Führungsbuchse der Werkzeugschaft über zwei Spielpassungen relativ zum Gehäuse geführt, was je nach Bauteiletoleranzen ein relativ großes Radialspiel nach sich zog, so dass das Werkzeug im ungünstigsten Fall sehr schlecht zentriert war und dadurch der rotierende Teil der Spanneinrichtung mit dem Werkzeug eine große Unwucht aufwies.
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Um dies zu verbessern, sieht die Erfindung vor, beide Führungsflächen fest am Gehäuse anzuordnen, so dass jeweils nur eine Spielpassung zwischen Werkzeugschaft und Führungsfläche notwendig ist. Beide Führungsflächen bieten geschlossene Führungsflächen, so dass der Werkzeugschaft über die volle Umfangsfläche gestützt und geführt ist. Somit wird der Werkzeugschaft sehr viel genauer und präziser in der Spanneinrichtung ausgerichtet.
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Insbesondere sieht die Erfindung einen Stützring vor, der zwischen der Betätigungseinrichtung und der Spannzange fest am bzw. im Gehäuse angeordnet ist.
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In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Spannzange im Gehäuse fixiert und bildet selbst eine erste Führungsfläche für den Werkzeugschaft aus.
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In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Führungsfläche durch eine innere Umfangsfläche eines hülsenförmigen Abschnitts der Spannzange gebildet.
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Die zweite Führungsfläche wird vorzugsweise durch eine innere Umfangsfläche des an die Spannzange angrenzenden Stützrings gebildet, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Der einzuspannende Werkzeugschaft wird somit durch die beiden in einem axialen Abstand voneinander angeordneten Führungsflächen des hülsenförmigen Abschnitts der Spannzange und des Stützringes geführt und relativ zum Gehäuse genau ausgerichtet.
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Zum Einspannen des Werkzeugschaftes umfasst die Spannzange vorzugsweise zwei oder mehr einander gegenüberliegende Spannhebel. An einem Innenumfang der Spannhebel sind Spannflächen angeordnet, durch welche der Werkzeugschaft geklemmt und eingespannt werden kann.
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Das Einspannen und Lösen des Werkzeugschaftes in der Spanneinrichtung erfolgt durch einen Druckknopfmechanismus mit einem Druckstück, das axial auf die Spannhebel der Spannzange wirkt und ein Lösen und Arretieren der Spannhebel ermöglicht.
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Insbesondere weist das Druckstück Spreizelemente auf, die bei axialer Verschiebung des Druckstückes gegen die Spannhebel zu liegen kommen und eine in Umfangsrichtung wirkende Kraft, das heißt eine in radialer Richtung wirkende Kraft auf die Spannhebel ausüben. Insbesondere werden die Spreizelemente in axialer Richtung zwischen benachbarte Spannhebel geschoben und drücken diese radial auseinander, wodurch die an den Spannhebeln angeordneten Klemmflächen den eingespannten Werkzeugschaft freigeben bzw. ein Einführen des Werkzeugschaftes erlauben.
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Beim Zurückziehen der Spreizelemente, beispielsweise durch Federkraft, nehmen die Spannhebel wieder ihre ursprüngliche radiale Position ein, wodurch die Klemmflächen den Werkzeugschaft klemmen und diesen einspannen.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist an der Spannzange keine Führungsfläche angeordnet, sondern die Spannzange ist im Gehäuse in axialer Richtung beweglich gelagert.
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Die erste Führungsfläche wird in dieser Ausgestaltung der Erfindung durch eine innere Umfangsfläche einer separaten Führungsbuchse gebildet, die an die Spannzange angrenzt und im Gehäuse fixiert ist.
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Die zweite Führungsfläche wird nach wie vor durch den Stützring gebildet, der an der anderen Seite der Spannzange angeordnet und mit dem Gehäuse verbunden ist.
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In einer Ausführung dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Spreizelemente des Druckstückes wiederum zwischen benachbarte Spannhebel der Spannzange axial einführbar und drücken diese radial auseinander, wodurch an den Spannhebeln angeordnete Klemmflächen den einzuspannenden Werkzeugschaft freigeben bzw. ein Einführen des Werkzeugschaftes erlauben.
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In einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann ein zweiarmiger Spannhebel verwendet werden, mit ersten und zweiten um einen virtuellen Drehpunkt auslenkbaren Hebelarmen. Der Werkzeugschaft ist mittels der ersten Hebelarme einspannbar, wobei die ersten Hebelarme entsprechende Klemmflächen aufweisen. Die zweiten, längeren Hebelarme können durch die Spreizelemente des Druckstückes radial gespreizt werden, wodurch die ersten, kürzeren Hebelarme um den virtuellen Drehpunkt entsprechend radial nach innen gedrückt werden und den Werkzeugschaft klemmend halten. Die ersten und zweiten Hebelarme sind so konfiguriert, dass bei Rotation der Spanneinrichtung die zweiten Hebelarme durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zusätzlich radial nach außen ausgelenkt werden, so dass die Einspannkraft der ersten Hebelarme erhöht wird.
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Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist zum Lösen und Spannen des Werkzeugschaftes in der Spanneinrichtung ein Druckknopfmechanismus vorgesehen, der in axialer Richtung auf die Spannzange wirkt und die Spannhebel bei Bedarf elastisch und in radialer Richtung bewegt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die entsprechenden Spreizelemente des Druckstückes des Druckknopfmechanismus axial zwischen die Spannhebel geschoben und weisen schräge Gleitflächen auf, welche die axiale Bewegung in eine radiale Bewegung umsetzen und die Spannhebel radial nach außen drücken, um die Einspannkraft der Spannhebel zu verringern und den Werkzeugschaft freizugeben.
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Bei Lösen des Druckknopfes gleiten die Spreizelemente aufgrund der Elastizität der Spannhebel aus den Spannhebeln heraus und die Spannhebel üben die erforderliche Einspannkraft auf den Werkzeugschaft aus.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in Ruhestellung des Druckknopfmechanismus mittels der Spreizelemente bereits eine Spannkraft auf die Spannhebel ausgeübt und der Werkzeugschaft wird zwischen den Spannhebeln gespannt.
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Beim Betätigen des Druckknopfmechanismus verringern die Spreizelemente ihre Kraft auf die Spannhebel, so dass sich diese elastisch in ihre Ruhestellung zurückbewegen und die Spannkraft auf den Werkzeugschaft verringern, so dass ein Werkzeugwechsel durchgeführt werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den in den nachfolgenden Zeichnungen beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine perspektivische Darstellung einer Dentalturbine gemäß der Erfindung;
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Spanneinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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3 zeigt einen Schnitt der Spanneinrichtung von 2 in gespanntem Zustand.
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4 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Spanneinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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5 zeigt einen Schnitt der Spanneinrichtung von 4 in gespanntem Zustand.
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6 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Spanneinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
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7 zeigt einen Schnitt der Spanneinrichtung von 6 in gespanntem Zustand
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8 zeigt einen Schnitt der Spanneinrichtung entlang der Linie B-B von 7.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Dentalturbine, die eine Spanneinrichtung für ein Dentalwerkzeug gemäß der Erfindung enthält. Die Dentalturbine umfasst ein Antriebsrad 10 mit Turbinenschaufeln, das auf einem Gehäuse 12 sitzt, welches die Spanneinrichtung umgibt. Das Gehäuse 12 ist vorzugsweise zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch und passt in den Innendurchmesser des Antriebsrades 10. Das Gehäuse 12 kann über Kugellager in einem Dentalturbinenhandstück (nicht gezeigt) drehbar gelagert sein. Die Spanneinrichtung und das Gehäuse 12 drehen zusammen mit dem Turbinenantriebsrad 10. Dentalturbinen werden mit sehr hohen Drehzahlen betrieben, beispielsweise im Bereich von 200.000 bis 500.000 U/min. Somit wirkt also bei Rotation der Dentalturbine eine erhebliche Fliehkraft auf die Spanneinrichtung.
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Die 2 und 3 zeigen eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung. Die Spanneinrichtung umfasst eine Spannzange 14, die fest im Gehäuse 12 angeordnet ist. Ein Druckstück 28, das axial im Gehäuse 12 verschiebbar angeordnet ist, wirkt durch Betätigen eines Druckknopfs 30 auf die Spannzange 14. Der Druckkopf 30 kann vorzugsweise einteilig mit dem Druckstück 28 ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist ein Stützring 26 in einem Durchbruch 34 des Druckstücks 28 angeordnet und in einem Durchbruch 20 des Gehäuses 12 befestigt.
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Die Spannzange 14 weist einen hülsenförmigen Abschnitt 14a auf, der an einem Innenumfang des Gehäuses 12 befestigt ist. An dem hülsenförmigen Abschnitt 14a sind einander gegenüberliegende erste und zweite Spannhebel 16, 18 angeordnet, die in axialer Richtung in das innere des Gehäuses 12 gerichtet sind. Die Spannhebel 16, 18 sind elastisch verformbar und radial auslenkbar. Die Spannhebel 16, 18 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Achse A des einzuspannenden Werkzeugschaftes. Die Spannzange 14 besteht vorzugsweise aus Metall, z. B. rostfreiem Stahl. Die Hebelarme der Spannhebel 16, 18 weisen am Innenumfang Klemmflächen 16a, 18a auf, die zum Einspannen oder Einklemmen des Werkzeugschaftes dienen. Der hülsenförmige Abschnitt 14a der Spannzange 14 und der Stützring 26 sind in einem möglichst großen gegenseitigen Abstand angeordnet und bilden Führungsflächen zur Führung und Zentrierung des zu spannenden Werkzeugschaftes.
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Die Spannzange 14 wird an einem Ende des Gehäuses 12 angeordnet und fixiert. Der Werkzeugschaft des einzuspannenden Werkzeuges wird aus Richtung des hülsenförmigen Abschnitts 14a der Spannzange 14 eingeführt.
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Angrenzend an die freien Spannhebel 16, 18 der Spannzange 14 ist ein Druckstück 28 mit einem aus dem Gehäuse 12 herausragenden Druckknopf 30 axial verschiebbar im Gehäuse angeordnet, wobei entsprechende Spreizelemente 24 am Ende des Druckstückes 28 zur Anlage an den Spannhebeln 16, 18 der Spannzange 14 gebracht werden können.
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Das Druckstück 28 weist einen Durchbruch 34 auf, in welchem der Stützring 26 angeordnet ist. Der Durchbruch 34 weist in axialer Richtung (in Richtung der Achse A) eine größere Abmessung auf, als die axial wirksame Länge des Stützringes 26, so dass das Druckstück 28 relativ zum Stützring 26 axial beweglich ist, während der Stützring 26 fest mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Zum Einbau des Stützringes 26 weist das Gehäuse 12 vorzugsweise ebenfalls einen Durchbruch 20 auf, in welchem der Stützring 26 eingeführt und fest mit dem Gehäuse verbunden wird, beispielsweise durch Schweißen.
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Der Stützring 26 ist somit relativ zum Gehäuse 12 fixiert, während das Druckstück 28 relativ zum Gehäuse und zum Stützring 26 axial in Richtung der Achse A beweglich ist.
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3 zeigt die Spannvorrichtung im gespannten Zustand, d. h. entsprechende Klemmflächen 16a und 18a, die am Innenumfang der Spannhebel 16, 18 angeordnet sind, definieren einen Spanndurchmesser D, der im geklemmten Zustand am Außendurchmesser des Werkzeugschaftes anliegt, so dass der Werkzeugschaft im Bereich der Klemmflächen 16a, 18a eingespannt ist.
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Durch Betätigen des Druckknopfes 30 lässt sich das Druckstück 28 in Pfeilrichtung axial in Richtung der Spannzange 14 bewegen. Die schräg bzw. konisch geformten Spreizelemente 24 des Druckstücks 28 gelangen dadurch in den Zwischenraum zwischen den beiden Spannhebeln 16, 18 der Spannzange 14. Durch die entsprechend abgeschrägten Flächen der Spreizelemente 24 wird die axiale Bewegung der Spreizelemente 24 in eine radiale Bewegung der beiden Spannhebel 16, 18 umgesetzt.
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Das bedeutet, der Spanndurchmesser D vergrößert sich durch Spreizung der beiden Spannhebel 16, 18 und die Klemmflächen 16a und 16b lösen sich vom Werkzeugschaft bzw. erlauben es durch den größeren Spanndurchmesser D, einen Werkzeugschaft in die Spannvorrichtung einzuführen.
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Der Werkzeugschaft wird von rechts, also von der Seite des hülsenförmigen Abschnitts 14a der Spannzange 14, in die Vorrichtung eingeführt, durch die Spannzange 14 hindurch bis hinein in die Bohrung des Stützringes 26, wobei der Stützring einen Endanschlag aufweisen kann, der die Endposition des Werkzeugschaftes bestimmt.
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Der Werkzeugschaft wird dabei durch die erste Führungsfläche 14b am hülsenförmigen Abschnitt 14a sowie die zweite Führungsfläche 26a des Stützringes 26 geführt und bezüglich der Drehachse A zentriert.
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Da die Spannzange 14, d. h. auch deren hülsenförmiger Abschnitt 14a, sowie der Stützring 26 am bzw. im Gehäuse 12 fixiert und entsprechend ausgerichtet sind, wird der Werkzeugschaft im Bereich der Fertigungstoleranzen der Berührungsflächen 14b und 26a im Werkzeug geführt und zentriert.
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Wird der Betätigungsknopf 30 freigegeben, so gleiten die Spreizelemente 24 auf Grund der radialen Vorspannung der Spannhebel 16, 18 und ihrer Schrägflächen entgegen der Pfeilrichtung aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Spanhebeln 16, 18 heraus und die Spannhebel bewegen sich auf Grund ihrer Elastizität wiederum in ihre ursprüngliche Position radial nach innen in Richtung der Achse A. Dadurch verringert sich der Spanndurchmesser D, und die Klemmflächen 16a und 18a legen sich an den Außenumfang des Werkzeugschaftes und klemmen diesen fest in der Spannzange 14 ein.
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Der Stützring 26 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflacht, damit zwischen dem Gehäuse 12 und dem Stützring 26 noch Platz für entsprechende Teile des Druckstückes 28 verbleibt, also das Druckstück um den Stützring herum axial beweglich bleibt.
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Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausgestaltung eines Werkzeugspannsystems, das in der Funktionsweise im Wesentlichen mit der ersten Ausgestaltung gemäß den 2 und 3 übereinstimmt.
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Für die Ausgestaltungen in den 4 und 5 werden für gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet. Auf die obige Beschreibung der einzelnen Komponenten wird Bezug genommen.
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Die zweite Ausführungsform gemäß den 4 und 5 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Formgebung der einzelnen Bauteile, insbesondere die Formgebung der Spannzange 14, des Stützrings 26 und des Druckstücks 28.
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Die Spannzange 14 definiert wiederum einen hülsenförmigen Abschnitt 14a, der die erste Führungsfläche 14b für den Werkzeugschaft bildet.
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Ferner sind die beiden Spannhebel 16, 18 erkennbar, die in Richtung des Druckstücks 28 parallel zur Achse A gerichtet sind und zwischen sich einen Freiraum ausbilden.
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Die Schenkel der Spanhebel 16, 18 bilden den Spanndurchmesser D, der durch entsprechende Klemmflächen 16a, 18a definiert ist.
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Der Stützring 26 ist fest im Gehäuse angeordnet und hülsenförmig ausgebildet und bildet zwei definierte Führungsflächen 26a, die gegenüberliegend am Innenumfang des Stützringes angeordnet sind.
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Das Druckstück 28 ist beweglich im Stützring 26 angeordnet, wobei entsprechende Spreizelemente 24 durch den Stützring 26 hindurch geführt sind und bis in den Zwischenraum zwischen den beiden Spannhebeln 16, 18 zu liegen kommen. Die Spreizelemente 24 sind wiederum mit schrägen Spreizflächen ausgebildet. Am Ende des Druckstückes ist ein Druckknopf 30 angeordnet.
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Die Funktionsweise ist wiederum dieselbe, wie in den 2 und 3 beschrieben. Durch Druck auf den Druckknopf 30 in Pfeilrichtung schieben sich die Spreizelemente 24 zwischen die beiden Hebelarme 16, 18, wodurch der Spanndurchmesser D sich vergrößert und der eingespannte Werkzeugschaft freigegeben wird bzw. eingeführt werden kann.
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Nach dem Loslassen des Druckknopfes 30 gehen die beiden Klemmhebel 16, 18 wieder in ihre Ausgangslage radial nach innen zurück, wodurch die Klemmflächen 24 entgegen der Pfeilrichtung geschoben werden und das Druckstück 28 wieder in seine Ausgangslage gelangt.
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Schließlich ist in den 6 bis 8 eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
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Soweit diese dritte Ausführung mit den ersten beiden Ausführungen übereinstimmt, sind dieselben Bezugzeichen verwendet. Auf die obige Beschreibung der einzelnen Komponenten und deren Funktionsweise wird Bezug genommen.
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Der wesentliche Unterschied zu den Ausführungsformen der vorherigen Beispiele ist, dass die Spannzange 14 nicht fest im Gehäuse 12 fixiert ist, sondern geringfügig axial beweglich im Gehäuse angeordnet ist.
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Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungen der Erfindung hat die Spannzange 14 außerdem keine Führungsfunktion für den Werkzeugschaft, d. h. die Spannzange 14 umfasst keine Führungsflächen für den Werkzeugschaft.
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Ferner unterscheidet sich diese Ausführung von den vorhergehenden Ausführungen durch die Ausgestaltung und Anordnung der Spannzange 14.
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Die Spannzange 14 umfasst zwei Spannhebel 16, 18 mit sich gegenüber liegenden längeren Hebelarmen 16'' und 18'' sowie zwei sich in die andere Richtung erstreckende, einander gegenüber liegende, kürzere Hebelarme 16' und 18.
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Die beiden längeren Hebelarme 16'' und 18'' der Spannzange 14 sind in Richtung des Druckstückes 28 gerichtet, während die kürzeren Hebelarme 16', 18' in Richtung einer Führungsbuchse 22 gerichtet sind, welche eine entsprechende erste Führungsfläche 22a zur Führung des Werkzeugschaftes aufweist. Die Führungsbuchse 22 ist an der Seite der Spanneinrichtung angeordnet, an welcher der Werkzeugschaft eingeführt wird.
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Die Spannzange 14 wird im Gehäuse 12 durch die Führungsbuchse 22 und durch das Druckstück 28 begrenzt und durch das Druckstück betätigt.
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Die Spannzange 14 weist in Richtung der Führungsbuchse 22 gerichtete Vorsprünge auf, welche in entsprechende Vertiefungen in der Führungsbuchse 22 eingreifen und so eine Verdrehsicherung für die Spannzange 14 bilden, da die Führungsbuchse 22 fest im Gehäuse angeordnet ist.
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Am Druckstück 28 sind Spreizelemente 24 vorhanden, die zwischen die beiden längeren Hebelarme 16'', 18'' eingreifen, und zwar in entsprechend ausgeformte schwalbenschwanzförmige Nuten mit schrägen Gleitflächen. Die Spreizelemente 24 sind ebenfalls schwalbenschwanzförmig mit entsprechenden schrägen Gleitflächen ausgebildet.
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Die Betätigung der Spannzange 14 erfolgt über einen Druckknopf 30, der Teil des Druckstückes 28 ist, und eine zwischen dem Druckstück 28 und dem feststehenden Stützring 26 angeordnete Druckfeder 36.
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Die Druckfeder 36 bildet einen Rückstellmechanismus, der weiter unten beschrieben ist.
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Die 7 und 8 zeigen die Spannvorrichtung in gespanntem Zustand, also wenn der Druckknopf 30 nicht betätigt wird.
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Durch die Druckfeder 36 wird das Druckstück 28 entgegen der Pfeilrichtung vom Stützring 26 weggedrückt, wobei die schwalbenschwanzförmigen Spreizelemente 24 aus den schwalbenschwanzförmigen Aussparungen zwischen den beiden längeren Hebelarmen 16'' und 18'' der Spreizzange 14 herausgezogen werden.
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Durch die abgeschrägten, in Richtung des Druckstücks 28 geneigten Flächen der Spreizelemente 24 und der entsprechend abgeschrägten Gegenflächen an den Aussparungen der Hebelarme 16'', 18'', werden die längeren Hebelarme 16'' und 18'' durch die Spreizelemente radial nach außen auseinandergedrückt. Dieser elastische Druck auf die längeren Hebelarme 16'', 18'' wird an die kürzeren Hebelarme 16 und 18' weiter gegeben, welche entgegen dieser Kraftwirkung nun radial nach innen gedrückt werden in Richtung der Achse A, so dass der Spanndurchmesser D sich verringert. Dadurch legen sich die an den kürzeren Hebelarmen 16' und 18' angeordneten Klemmflächen 16'a, 18'a an den Werkzeugschaft an und spannen diesen. Dies ist der gespannte Zustand.
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Durch Betätigen des Druckknopfes 30 wird das Druckstück 28 in Pfeilrichtung in Richtung der Spannzange 14 verschoben, wobei der Stützring 26 ortsfest verbleibt und einen Anschlag für den Druckknopf des Druckstückes 28 bildet. Während dieser Druckbewegung bewegen sich die Spreizelemente 24 in den schwalbenschwanzförmigen Hohlraum zwischen die längeren Hebelarme 16'' und 18'' hinein, wodurch der radiale Druck auf die längeren Hebelarme 16'', 18'' aufgehoben wird und sich die längeren Hebelarme 16'' und 18'' elastisch radial nach innen in ihren entspannten Zustand bewegen können.
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Dadurch bewegen sich die kürzeren Hebelarme 16', 18' um einen virtuellen Drehpunkt radial nach außen, wobei sich der Spanndurchmesser D vergrößert und die Klemmflächen 16'a und 18'a vom Werkzeugschaft abheben und diesen freigeben. Es kann vorgesehen sein, dass im nicht vorgespannten Zustand der Spanndurchmesser D der Spannzange kleiner ist als der Durchmesser des Werkzeugschaftes und das Öffnen der Spannzange durch keilförmige Innenflächen 32 des Druckstücks 28 bewirkt wird. Hierzu weist das Druckstück 28 keilförmige Innenflächen 32 auf und wenn bei Betätigung des Druckstücks die keilförmigen Innenflächen 32 entlang der Abschrägungen 38 der längeren Hebelarme 16'', 18'' der Spannhebel 16, 18 gleiten, so werden die längeren Hebelarme 16'', 18'' in Richtung der Achse des einzuspannenden Werkzeugschaftes gedrückt und der Spanndurchmesser D an den kürzeren Hebelarmen 16', 18' wird geöffnet.
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Ist das Werkzeug entfernt oder gewechselt, kann der Druck auf den Druckknopf 30 gelöst werden, wodurch sich das Druckstück 28 durch Federkraft der Feder 36 wiederum in seine äußerste linke Stellung bewegt. Dadurch gleiten die Gleitflächen der Spreizelemente 24 wiederum an den Gleitflächen der längeren Hebelarme 16'' und 18'' der Spannzange 14 entlang und spreizen diese, so dass die Klemmung, wie oben beschrieben, wieder aktiviert ist.
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In der Ausgestaltung der Erfindung gemäß den 4 und 5 ist der Stützring 26 mit seinen Führungsflächen nicht geschlossen. Es ergeben sich hier zwei gegenüberliegende Führungsflächen. Der Stützring kann in axialer Richtung im Gehäuse montiert werden.
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Bei den beiden Lösungen gemäß den 2 und 3 sowie den 6–8 wird ein geschlossener Stützring mit einer geschlossenen Führungsfläche verwendet, welcher radial durch einen Durchbruch im Gehäuse 12 des Spannsystems montiert wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die zweite Führungsfläche im Stützring leicht konisch ausgebildet sein, wodurch beim Einführen des Werkzeugschaftes in die sich konisch verjüngende Führungsbohrung das Werkzeug zentriert wird.
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Die letztgenannte Ausführungsform der 6–8 ist ein durch Fliehkraft unterstütztes Spannsystem, d. h. bei Rotation des Gehäuses und der Spannzange können sich die längeren Hebelarme 16'' und 18'' der Spannzange durch die auf die Hebelarme 16'', 18'' wirkende Zentrifugalkraft weiter von der Achse A des einzuspannenden Werkzeugschaftes spreizen. Durch diese durch Fliehkraft unterstützte Spreizung wird die Spannkraft, die auf die kürzeren Hebelarme 16' und 18' wirkt, bei steigender Drehzahl des Spannsystems erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsrad
- 12
- Gehäuse
- 14
- Spannzange
- 14a
- Hülsenförmger Abschnitt
- 14b
- Führungsfläche
- 16
- Spannhebel
- 16a
- Klemmfläche
- 18
- Spannhebel
- 18a
- Klemmfläche
- 16', 18'
- erster, kürzerer Hebelarm
- 16'a, 18'a
- Klemmfläche
- 16'', 18''
- zweiter, längerer Hebelarm
- 20
- Durchbruch
- 22
- Führungsbuchse
- 22a
- Führungsfläche
- 24
- Spreizelement
- 26
- Stützring
- 26a
- Führungsfläche
- 28
- Druckstück
- 30
- Druckknopf
- 32
- Innenfläche
- 34
- Durchbruch
- 36
- Druckfeder
- 38
- Abschrägung
- A
- Achse des einzuspannenden Werkzeugschaftes
- D
- Spanndurchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010037791 A1 [0005]
