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TECHNISCHER BEREICH
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Die Erfindung betrifft eine selbstsynchronisierende und selbsteinstellende Gewindeschneideinrichtung zum starren oder synchronen Gewindeschneiden mit einer einstellbaren Spannung und/oder Kompression.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Über viele Jahrzehnte und zurück bis zu den frühen 1900ern wurden Spannungs-/Komprimierungs-Gewindebohrer bei Fertigungsanwendungen, wie zum Beispiel in Transfer oder Montagelinien bei der Gewindeherstellung oder dem Gewindeschneiden von mit Innengewinde versehenen Bohrungen in Bauteilen verwendet. Diese bekannten Spannungs-/Komprimierungs-Vorrichtungen erforderten, was die Industrie als wesentliche Beweglichkeit in den Gewindeschneidapparaten ansieht, weil die Gewindeschneidapparate im Allgemeinen für mehrere Gewindebohrergrößen und unterschiedliche Bohrungspositionen auf unterschiedlichen und ungleichmäßigen Arbeitsflächen verwendet wurden. Die alten konventionellen Maschinen und sogar die früheren computergesteuerten Maschinen, die verwendet wurden, bevor das starre Gewindeschneiden in den 1980ern entwickelt wurde, erforderten diese elastischen Spannungs-/Komprimierungs-Gewindeschneidapparate, um gute Gewinde zu erzeugen.
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Im Jahr oder ungefähr im Jahr 1982 wurde der synchrone Vorschub oder das starre Gewindeschneiden und die Steuerung erfunden und entwickelt und ungefähr 1992 wurden die computergesteuerten und CNC-Maschinen in großem Umfang in der Industrie verwendet, und zwar auch zum Gewindeschneiden. Die Präzision und Genauigkeit der neu entwickelten CNC-Maschinen veränderte die Gewindeschneidindustrie durch das zur Verfügung stellen einer sehr viel genaueren Steuerung über den gesamten Gewindeschneidprozess und die Werkzeugbewegung als die älteren Spannungs-/Kompressions-Gewindeschneidapparate. Es machte die alten Spannungs-/Kompressions-Gewindeschneidanordnungen zu ungenau und antiquiert. Die neuen CNC-Maschinen erzeugten eine genauere Bewegung der Gewindeschneidapparate und -werkzeuge zu den gewünschten Positionen, eine genauere Steuerung der Geschwindigkeit und der Drehzahl der Gewindeschneidapparate und Gewindeschneidwerkzeuge und den Wechsel der verwendeten Gewindeschneidwerkzeuge.
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Die Industrie bemerkte bald, dass die neue Verwendung von starrem Gewindeschneiden mittels CNC-Maschinen die älteren Verfahren in mehreren Belangen leistungsmäßig übertrafen. Zum Beispiel konnte die Geschwindigkeit, mit welchem das Gewindeschneiden stattfand, für den jeweiligen Gewindebohrer, die Gewindegröße und das bearbeitete Material im Vergleich zu den alten Verfahren und Werkzeugen optimiert werden, in welchen die Spannungs-/Kompressions-Gewindeapparate verwendet werden mussten, weil im Allgemeinen für sämtliche Gewindebohrer in einer Mehrspindel-Gewindeschneidanordnung eine niedrige Geschwindigkeit verwendet wurde. In einem anderen Beispiel ermöglichen die neuen CNC-Maschinen eine genauere Tiefensteuerung, welche beim Gewindeschneiden wichtig sein kann.
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Aufgrund der Verfeinerung und exakten Leistungsmöglichkeiten der neuen CNC-Maschinen ging die Industrie ursprünglich davon aus, dass alles, das zur Benutzung eines Gewindeschneidapparats benötigt wurde, ein einfacher starrer oder fester bzw. steifer Gewindeschneidapparat oder Gewindebohrerhalter war, und dass die CNC-Maschinen den Rest erledigen würden. Tatsächlich empfohlen am Beginn dieses Prozesses die Maschinenhersteller, dass feste, starre Gewindebohrerhalter verwendet werden sollten. Damit bekam plötzlich das starre Gewindeschneiden die bevorzugte und überwiegende Art des Schneidens oder Bohrens von mit einem Innengewinde versehenen Bohrungen.
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Mit der Zeit begann die Industrie jedoch zu verstehen, dass für jede Maschine physikalische Grenzen vorhanden waren, und zwar aufgrund der vorhandenen Masse, wenn der Gewindebohrer in geeigneter Weise angeordnet werden muss, der Vorschub gemäß der geeigneten Vorschubgeschwindigkeit für den jeweiligen Gewindebohrerhalter und die zu schneidenden Gewinde erfolgen muss, abgebremst, gestoppt und dann in jeder Bohrung umgekehrt werden muss. Mit der Zeit begannen einige Firmen die Notwendigkeit zu erkennen, die starren Gewindeschneidapparate aufzuweichen, während die durch diese Anwendungen erforderliche Steifigkeit noch immer aufrechterhalten blieb. Die Industrie wusste, dass die alten Spannungs-/Kompressions-Gewindeschneidapparate in den neuen CNC-Anwendungen nicht funktionieren würden und begann daher, Kunststoffdämpfer und O-Ringe zu verwenden und zu entwickeln, um das starre Gewindeschneiden leicht aufzuweichen, während die für das Gewindeschneiden mit starrem Körper erforderliche Steifigkeit aufrechterhalten blieb.
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Bei der mechanischen Bearbeitung von metallischen Werkstücken wird eine als Gewindebohrer bezeichnete Vorrichtung verwendet, um Innengewindebohrungen zum Aufnehmen von Schrauben in den metallischen Werkstücken zu erzeugen. Der Gewindebohrer selbst ist ein Werkzeug mit äußeren Schneidegewinden. Um die Innengewindebohrung in dem Werkstück zu erzeugen, wird der Gewindebohrer rotiert und bis zu der gewünschten Bohrungstiefe in das Werkstück eingeführt und dann in umgekehrter Richtung rotiert und aus dem Werkstück herausgezogen.
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Der Gewindebohrer wird von einer Gewindeschneideinrichtung bzw. einem Gewindebohrantrieb gehalten und die Gewindeschneideinrichtung ist innerhalb einer Maschine gehalten oder befestigt, welche sowohl die Vorwärts- und Rückwärtsrotation als auch den Vorwärts- und Rückwärtsantrieb bzw. -vorschub erzeugt.
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Beim Erzeugen der Innengewindebohrung wird die Gewindeschneideinrichtung zuerst rotiert und auf die gewünschte Tiefe in das Basismaterial oder -metall getrieben. Wenn der Gewindebohrer die gewünschte Tiefe erreicht, wird die Rotation der Gewindeschneideinrichtung und des Gewindebohrers umgekehrt und der Gewindebohrer wird aus dem Basismaterial herausgezogen. Um die bestmögliche Innengewindebohrung zu erzeugen, sollten der Vorschub und die Rotation des Gewindebohrers für eine bestimmte Gewindesteigung mit sich genau entsprechenden Rotationsgeschwindigkeiten und Vorschubbewegungen bzw. Vorschüben erfolgen. Zum Beispiel sollte der Vorschub für einen 1/4-20-Gewindebohrer ein Zoll (2,54 cm) für jede zwanzig Umdrehungen oder 0,05 Zoll (0,127 cm) für jede Umdrehung in das Werkstück betragen. Beim typischen starren bzw. steifen Gewindeschneiden erzeugen die Antriebsmaschinen die Synchronisation der Spindelrotation und der Vorschubbewegung bzw. des Vorschubs zur Anpassung an die Gewindesteigung.
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Während der Erzeugung einer Gewindebohrung geht die Maschinenspindel durch mehrere Zustände, nämlich das Treiben des rotierenden Gewindebohrers in die Gewindebohrung, Verlangsamen des Vorwärtstriebs oder Vorschubs und der Rotation, bis der Gewindebohrer in dem Werkstück zu einem Halt kommt, Umkehren der Drehrichtung und Beschleunigen oder Erhöhen der Umkehrgeschwindigkeit der Drehung, um eine Anpassung an die gewünschte Gewindesteigung zu erreichen, wenn der Gewindebohrer zurückgezogen wird. Dem Fachmann ist klar, dass während der Änderungen der Drehgeschwindigkeit der Vorschub des Gewindebohrers so eingestellt oder korreliert werden muss, dass er exakt der Gewindesteigung entspricht. In der Praxis ist es jedoch sehr schwierig, genau der Drehgeschwindigkeit, dem Antrieb und der Gewindesteigung zu entsprechen und es treten bei der Synchronisation der Rotationsgeschwindigkeit und der Vorschubrate während der Verzögerungs- oder Verlangsamungsphase und während der Beschleunigungsphase der umgekehrten Rotation geringe Fehler auf.
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Bei der Herstellung vieler mit einem Innengewinde versehener Bohrungen kann eine Maschine verwendet werden, um Vorbohrungen zu bohren, in welche die Gewindebohrer hineingetrieben werden, während eine andere Maschine für das eigentliche Gewindeschneiden verwendet werden kann. Dies kann zu geringfügigen Positionierfehlern führen, bei welchen der Gewindebohrer zum Beispiel nicht exakt mit der Vorbohrung ausgerichtet ist, sondern stattdessen eines oder zwei Tausendstel eines Zolls (2,54 cm) daneben sein kann.
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Es ist für den Fachmann verständlich, dass eine Notwendigkeit für eine Gewindeschneideinrichtung, die eine in gewisser Weise begrenzte Biegsamkeit für die Positionierfehler aufweist, die mit der Positionierung des Gewindebohrers unter Bezugnahme auf die gewünschte Position der Gewindebohrung verbunden sind, und ein weiteres Erfordernis für eine solche Gewindeschneideinrichtung besteht, bei welcher die Spannung und/oder Kompression voreingestellt und/oder so eingestellt werden kann, dass sie für die Anwendung passend ist.
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Es ist wünschenswert, in der Lage zu sein, die Steifigkeit oder Weichheit des Gewindebohrerhalters für größere oder für kleinere Gewindebohrer und für weichere und härtere Werkstückmaterialien voreinstellen zu können. Im Hinblick auf die Voreinstellung der Spannung und/oder Kompression ist es auch wünschenswert, Kräfte aufzubringen, die dazu führen, dass die Spannungs- oder Kompressions-Axialbewegung des Spannbereichs von einer seitlichen Richtung beeinflusst wird. Diese seitliche Richtung kann senkrecht zu der Achse des Gewindebohrerhalters oder eine beliebige einer Anzahl von Winkeln von der Seite sein.
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Es ist auch vorteilhaft, beim synchronisierten Gewindeschneiden eine geringe Menge von Spannungs- und Kompressionsströmung auf eine solche Art und Weise zu erzeugen, welche es ermöglicht, dass der Gewindebohrerhalter voreingestellt oder auf unterschiedliche Einstellungen angepasst werden kann, sodass der Halter zum Beispiel für größere oder kleinere Gewindebohrer, härtere oder weichere Werkstückmaterialien und andere beim Gewindeschneiden erwünschte Gründe effektiver ist.
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Es ist eine Aufgabe von einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, eine Gewindeschneideinrichtung zu schaffen, bei welcher die Spannung und/oder Kompression schrittweise und stufenlos bzw. unendlich voreingestellt und/oder auf die Anwendung angepasst werden kann.
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Es ist eine Aufgabe von einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, eine Gewindeschneideinrichtung zu schaffen, welche eine Vielzahl von schrittweise unterschiedlichen Spannungen und Kompressionen auf die Spindel der Gewindeschneideinrichtung und folglich den Spannabschnitt der Gewindeschneideinrichtung aufbringt.
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Es ist auch eine Aufgabe von einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, diese Einstellbarkeit von einer seitlichen Richtung zu der Achse der Gewindeschneideinrichtung zur Verfügung zu stellen, und zwar direkt oder indirekt über eine Vielzahl von Bauteilen.
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Andere Aufgaben bzw. Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen, welche einen Teil der Erfindung bilden. Bei der Lösung der Aufgabe bzw. dem Umsetzen der Ziele der vorliegenden Erfindung sollte deutlich werden, dass ihre essentiellen Merkmale hinsichtlich der konstruktiven und strukturellen Anordnung geändert werden können, wobei, wie dies erforderlich ist, nur eine praktische und bevorzugte Ausführungsform in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Schnittansicht einer von der vorliegenden Erfindung umfassten Ausführungsform, die eine Gewindeschneideinrichtung unter Spannung darstellt;
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2 ist eine Schnittansicht 2-2 der Ausführungsform der in 1 dargestellten Erfindung;
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3 ist eine Schnittansicht 2-2 der Ausführungsform der in 1 dargestellten Erfindung, wobei der Bund relativ zu seiner Position aus 2 gedreht worden ist;
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4 ist eine Schnittansicht einer von der vorliegenden Erfindung umfassten Ausführungsform, die eine Gewindeschneideinrichtung unter Kompression darstellt;
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5 ist eine Schnittansicht 5-5 der Ausführungsform der in 4 dargestellten Erfindung;
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6 ist eine Schnittansicht 5-5 der Ausführungsform der in 4 dargestellten Erfindung, wobei der Bund relativ zu seiner Position aus 4 gedreht worden ist;
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7 ist eine teilweise Schnittansicht der in 5 dargestellten Ausführungsform;
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8 ist eine schematische Detaildarstellung eines Beispiels einer Ausführungsform, bei welcher eine seitliche Kraft in eine Kraft in der Axialrichtung des Gewindebohrerhalters umgewandelt wird;
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9 ist eine Detailansicht eines Beispiels einer von der vorliegenden Erfindung umfassten Ausführungsform, bei welcher die seitliche Kraft über ein festes Bauteil aufgebracht wird;
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10 ist eine Detailansicht eines Beispiels einer von der vorliegenden Erfindung umfassten Ausführungsform, bei welcher das feste bzw. starre Bauteil, durch welches die seitliche Kraft übertragen wird, eine Biegsamkeit oder Elastizität aufweist; und
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11 ist eine Schnittansicht eines anderen alternativen Beispiels einer von der vorliegenden Erfindung umfassten Ausführungsform, die einen alternativen Mechanismus darstellt, um eine seitliche Kraft aufzubringen, die infolge dessen eine axiale Kraft (Spannung oder Kompression) auf den Spannabschnitt der Gewindeschneideinrichtung erzeugt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Viele der Befestigungs-, Verbindungs-, Herstellungs- und anderer Einrichtungen und Bauteile, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind auf breiter Ebene bekannt und werden in dem Bereich der beschriebenen Erfindung verwendet und ihr genauer Charakter oder ihre Art ist für ein Verständnis und eine Verwendung der Erfindung durch einen Fachmann nicht notwendig; aus diesem Grund werden sie nicht im Detail erörtert. Des Weiteren können die verschiedenen hierin gezeigten oder beschriebenen Bauteile für jede spezifische Anwendung der Erfindung variiert oder verändert werden, wie es durch diese Erfindung vorweg genommen wird, und die praktische Umsetzung einer speziellen Anwendung oder Ausführungsform von jedem Element kann bereits auf breiter Ebene bekannt oder von Fachmännern in Stand der Technik verwendet werden; aus diesem Grund wird nicht jedes im Detail erörtert.
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Die Bezeichnungen ”ein”, ”eine”, ”einer” und ”der”, ”die”, ”das”, wie sie in den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, werden in Übereinstimmung mit einer bewährten Anspruchsfassung verwendet und sind nicht einschränkend auszulegen. Solange es nicht hierin speziell angegeben ist, sind die Bezeichnungen ”ein”, ”eine”, ”einer” und ”der”, ”die”, ”das” nicht auf eines dieser Elemente beschränkt, sondern bedeuten stattdessen ”wenigstens ein”.
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In Beispielen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einigen ihrer einfachsten Formen verwendet die Erfindung die Auferlegung oder Aufbringung von seitlichen Kräften nach innen auf die Spindel der Gewindeschneideinrichtung derart, dass die Kräfte eine Spannung oder Kompression in der axialen Richtung und auf den Spannabschnitt der Gewindeschneideinrichtung aufbringen.
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In weiteren Beispielen oder Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die seitliche Kraft direkt oder durch eine axiale Bewegung eines Bauteils der Gewindeschneideinrichtung erzeugt werden, welche auf diese Weise eine seitliche Kraft oder Bewegung aufbringt.
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Zusätzliche Ausführungsformen dieser Erfindung erlauben eine ausgewählte, voreingestellte oder vorbestimmte seitliche Kraft, welche in einen voreingestellten axialen Druck und/oder Spannung umgewandelt wird.
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1 ist eine Schnittansicht einer von der vorliegenden Erfindung umfassten Ausführungsform, die eine Gewindeschneideinrichtung 110 darstellt, die in einer voreingestellten Spannung konfiguriert ist bzw. eine Spannungsvoreinstellung aufweist. 1 stellt eine Gewindeschneideinrichtung 110, einen Schaftabschnitt 111, einen Spannabschnitt 117 und eine Gewindeschneidspindel 112 dar. Für den Fachmann ist klar, dass jede beliebige einer Vielzahl von unterschiedlichen Arten von Mechanismen verwendet werden kann, um Drehmoment zu übertragen, um den Gewindebohrer anzutreiben; zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl (in dieser Ausführungsform drei) an Mitnehmerstiften in Verbindung Kugellagern als der Antriebs- oder Drehmomentmechanismus verwendet werden, um den Gewindebohrer zu rotieren.
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1 stellt des Weiteren einen Stempel bzw. Kolben bzw. Stößel 163 innerhalb einer äußeren Buchse 144 dar, welcher die seitliche Kraft durch Lager 160 auf die Gewindeschneidspindel 112 zur Verfügung stellt bzw. aufbringt. Die Gewindeschneidspindel 112 weist die Gewindeschneidkörperfläche bzw. Gewindeschneidspindelfläche 112a auf, gegen welche das Lager 160 gepresst wird, und die Schnittstelle zwischen der Außenfläche des Lagers 160 und der Gewindeschneidkörperfläche 112 wandelt die durch einen Pfeil 133 dargestellte seitliche Kraft in eine Kraft in der axialen Richtung um, dargestellt durch die Achse 113.
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In dem Beispiel der Ausführungsform der Erfindung, die in 1 dargestellt ist, weist der Stößel 163 eine innere Feder 165 auf, welche eine verstellbare Länge des Stößels 163 erzeugt und eine elastische Kraft in der seitlichen Richtung, die durch den Pfeil 133 dargestellt ist, auf das Lager 160 aufzubringen erlaubt. Ein weiteres Merkmal dieses Beispiels der Ausführungsform der Erfindung ist in 2 besser dargestellt, in welcher die Erfindung eine auswählbare voreingestellte Spannung oder Vorspannung erzeugen kann, welche mittels einer drehbaren äußern Hülse 151 auf den Stößel 133 aufgebracht werden kann.
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2 zeigt, wie ein erstes Ende des Stößels in einer Ausnehmung oder einem Spindelstößel angeordnet werden kann, welche unterschiedliche Abstände von der Achse der Gewindeschneideinrichtung aufweisen, und dass, wenn das erste Ende des Stößels 163 durch Rotieren der Buchse 151 in seitlicher Richtung bewegt wird, unterschiedliche seitliche Kräfte durch den Stößel 163 und das Lager 160 auf die Gewindeschneidspindelfläche 112 aufgebracht werden. Die Schnittstelle zwischen den durch das Lager 160 und die Gewindeschneidspindelfläche 112 aufgebrachten seitlichen Kräften wandelt dann die seitlichen Kräfte in vertikale oder axiale Kräfte um, was verwendet wird, um Spannungs- oder Druckkräfte an den Spannabschnitt 117 der Gewindeschneideinrichtung voreinzustellen oder aufzubringen.
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1 zeigt die Gewindeschneidspindelfläche 112a, die oberhalb des Lagers 160 angeordnet ist, welches, wenn seitliche Kräfte auf das Lager aufgebracht werden, dazu tendiert, die Gewindeschneidspindel 112 nach oben zu drücken und eine Spannkraft in der axialen Richtung auf den Spannabschnitt 117 voreinzustellen bzw. vorzuwählen oder vorher aufzubringen. Wenn die Gewindeschneidspindelfläche stattdessen auf der gegenüberliegenden oder unteren Seite des Lagers 160 angeordnet ist, würden auf das Lager 160 aufgebrachte, seitliche Kräfte in umgekehrter Weise eine Bewegung oder Kraft auf die Gewindeschneidspindel 112 aufbringen, wodurch letztendlich eine voreingestellte oder vorher aufgebrachte Druckkraft auf den Spannabschnitt 117 aufgebracht wird.
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Dem Fachmann ist klar, dass die Verwendung der Aufbringung einer seitlichen Kraft gegenüber dem Stand der Technik neu ist, und dass sie durch die Bewegung eines Stößels bzw. Stempels in der seitlichen Richtung oder alternativ durch die Bewegung eines Stößels in der axialen Richtung (axial relativ zu der Gewindeschneideinrichtung), der von der Achse 113 der Gewindeschneideinrichtung beabstandet ist, aufgebracht werden kann, welche jedoch, wenn sie mit dem Lager 160 in Verbindung steht bzw. in Kontakt tritt, eine seitliche Kraft auf das Lager 160 aufbringt. Das Lager 160 weist eine Schnittstelle mit einer Fläche der Gewindeschneidspindel 112 (wie zum Beispiel der Gewindeschneidspindelfläche 112a) auf bzw. tritt mit dieser in Kontakt, um die seitliche Kraft in eine vertikale oder axiale Kraft umzuwandeln, um den Spannabschnitt 117 der Gewindebohrerhalteeinrichtung in die gewünschte Spannung oder den gewünschten Druck zu versetzen.
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2 stellt eine Schnittansicht 2-2 der in 1 dargestellten Ausführung der Erfindung 150 dar und zeigt eine Kombination von drei Stößeln 155, 163 und 173, die alle seitlich zwischen den äußeren Buchsenhohlräumen 147 innerhalb der äußeren Buchse 151 angeordnet sind. Dem Fachmann ist klar, dass, obwohl in den Ausführungsformen der Erfindung drei Stößel verwendet werden, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und jegliche Anzahl von Stößeln verwendet werden kann, um die Ausführungsformen der Erfindung auszuführen.
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2 zeigt einen ersten Stößel 155 mit inneren Federn 157 und einer Gesamtlänge 153, der zwischen dem Lager 152, mit dem er zusammenwirkt, und einer inneren Fläche des Hohlraums 149 der äußeren Buchse angeordnet ist. 2 zeigt auch einen zweiten Stößel 163 mit inneren Federn 165 und einer Gesamtlänge 161, der zwischen seinem Lager 160 und der inneren Fläche 168c des Hohlraums 147 der äußeren Buchse angeordnet ist. Es ist zu erkennen, dass die variable Fläche des Hohlraums 147 der äußeren Buchse, wie durch die Pfeile 168a, 168b und 168c dargestellt ist, unterschiedliche Grade der Kompression des zweiten Stößels 163 ermöglicht. Die unterschiedlichen Kompressionsgrade führen dann zu seitlichen Kräften, die von dem Stößel 163 auf das Lager 160 aufgebracht werden, welches dann mit der Gewindeschneidspindel 112 zusammenwirkt, um die seitliche Kraft in eine axiale Kraft entlang der Achse des Gewindebohrerhalters umzuwandeln.
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2 stellt einen dritten Stößel 173, dritte Stößelfedern 175 und ein zweites Körperbauteil 172 des Stößels 173 dar. Das erste Ende des Stößels 173 ist innerhalb eines Hohlraums 148 der äußeren Buchse angeordnet und der Stößel 173 weist eine Gesamtlänge 171 auf. Der Stößel 173 schlägt an dem Lager 172 an und wirkt mit demselben zusammen, wodurch eine seitliche Kraft auf die Gewindeschneidspindel aufgebracht wird, wie in 2 und 3 dargestellt. Die Gewindeschneidspindelschnittstellen 180, 181 und 182 (diese können auch als Stößelstifte in der Spindel bezeichnet werden) sind dafür vorgesehen, an den jeweiligen Lagern 152, 160 und 170 anzuschlagen und können mit denselben zusammenwirken, um die seitlich nach innen wirkenden Kräfte in Zug- und/oder Druckkräfte in der Axialrichtung der Gewindeschneideinrichtung umzuwandeln.
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Dem Fachmann ist klar, dass eine Veränderung der inneren Fläche des Hohlraums der äußeren Buchse dazu verwendet werden kann, um die axiale Spannung oder den axialen Druck auf die Gewindeschneideinrichtung auf eine beliebige einer Vielzahl von unterschiedlichen gewünschten Einstellungen hinsichtlich der Spannung und/oder der Kompression voreinzustellen. Um das Zusammenwirken der durch die unterschiedlichen Abstände innerhalb des Hohlraums der äußeren Buchse erzeugten Einstellungen bzw. Auswahlen zu erleichtern, kann ein Fenster oder ein farbiger Ring, wie zum Beispiel derjenige, der in 4 als Teil 243 (oder Teil 140 in 1) dargestellt ist, vorgesehen sein, und es können sichtbare Zahlen (oder Farben) zum Beispiel von 1 bis 5 vorgesehen sein, um es einem Benutzer zu erlauben, die äußere Buchse auf eine gewünschte Zahl zu drehen (wobei jede eine unterschiedliche Voreinstellkraft hinsichtlich der Spannung und/oder der Kompression darstellt). Jede der Zahlen kann eine vorbestimmte Spannung oder Kompression darstellen, die auf den Spannabschnitt des Gewindebohrerhalters aufgebracht werden kann. Die Zahlen, die zum Beispiel direkt außerhalb des Hohlraums 147 der äußeren Buchse in 2 vorgesehen sein können, stehen für Zahlen, die im verdeckten Bereich enthalten sein können und durch das Fenster 140 in 1 oder das Fenster 243 in 4 inspiziert werden können.
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3 ist eine Schnittansicht 2-2 der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Kragen relativ zu seiner Position in 2 rotiert worden ist. Ähnlich nummerierte Teile in 3 sind dieselben wie in 2 und werden an dieser Stelle nicht wiederholt. 3 stellt dar, wie die äußere Buchse 151 relativ zu den Stößeln 155, 163 und 173 rotiert worden ist (wie durch Pfeile innerhalb der Hohlräume der äußeren Buchse dargestellt), um die ersten Enden der Stößel 155, 163 und 173 innerhalb der Hohlräume 147 der äußeren Buchse zu verlagern. Die Verlagerung der Stößel 155, 163 und 173 innerhalb der Hohlräume 147 der äußeren Buchse ändert die Gesamtlänge der Stößel und, wie zu erkennen ist, ändert folglich die auf die jeweiligen Lager 152, 160 und 170 aufgebrachten seitlichen Kräfte. Die Schnittstelle und das Zusammenwirken zwischen den Lagern 152, 160 und 170 im Vergleich zu der Gewindeschneidspindel 112 ändert dann die axiale Spannung oder Kompression, welche voreingestellt oder auf den Spannabschnitt des Gewindeschneidhalters aufgebracht wird.
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4 ist eine Schnittansicht einer von der vorliegenden Erfindung umfassten Ausführungsform 210, die eine Gewindeschneideinrichtung darstellt, welche eine voreingestellte Spannung oder Kompression zur Verfügung stellen kann, wenn das Lager 228 mit der Gewindeschneidspindel 212 auf beiden Seiten des Lagers 228 zusammenarbeitet. Diese Anordnung kann es erlauben, dass durch das Lager 228 auf die Gewindeschneidspindel 212 aufgebrachte seitliche Kräfte in axiale Kräfte zur Spannung und/oder Kompression umgewandelt werden. Ein Antriebsbolzen 241 kombiniert mit einem Lager 240 erzeugt oder überträgt Drehmoment, um den Gewindebohrer anzutreiben, und kann mit zusätzlichen Antriebsbolzen, vorzugsweise insgesamt drei, kombiniert werden, um das Drehmoment um den Umfang zur Verfügung zu stellen, um den Gewindebohrer anzutreiben. 4 zeigt auch den Schaftabschnitt 211 des Gewindeschneidhalters, den Spannabschnitt 217 des Gewindeschneidhalters, einen Stößel 239 und eine Stößelfeder 227.
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Die in 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist einen ähnlichen Betrieb wie die in 1 dargestellte auf, mit einer unterschiedlichen Konfiguration und einem unterschiedlichen Zusammenwirken hinsichtlich des Stößels 239, der Lagers 228 und der Gewindeschneidspindel 212.
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5 ist eine Schnittansicht 5-5 der in 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung und zeigt die Konfiguration, in welcher Stößel 256 (Teile 254–255), 264 (Teile 262–263) und 274 (Teile 272–273) innerhalb des Hohlraums 248, 249 und 268 zu einer von mehreren unterschiedlichen Einstellungen hinsichtlich der Spannung und/oder Kompression rotiert worden sind. 5 zeigt eine Gewindeschneideinrichtung 250, einen ersten Stößel 256 (Teile 254–255), erste Stößelfedern 257, ein erstes Lager 252, einen zweiten Stößel 264 (Teile 262–263), eine zweite Stößelfeder 265, ein zweites Lager 260, einen dritten Stößel 274 (Teile 272–273), eine dritte Stößelfeder 275 und ein drittes Lager 270, die um die Gewindeschneidspindel 212 herum angeordnet sind. 5 zeigt des Weiteren eine äußere Buchse 251, einen ersten Hohlraum 249 der äußeren Buchse, einen zweiten Hohlraum 247 der äußeren Buchse und einen dritten Hohlraum 248 der äußeren Buchse.
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6 ist eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 der in 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Bund bzw. die Buchse relativ zu der Position in 4 rotiert worden ist. Die Bezugszeichen in 6 sind dieselben wie in 5 und werden hierin nicht nochmals angegeben. 6 stellt die Konfiguration dar, in welcher die Stößel 256, 264 und 275 innerhalb der Hohlräume 248, 249 und 268 der äußeren Buchse zu einer unterschiedlichen Einstellung hinsichtlich der Spannung und/oder Kompression als derjenigen, die in 5 dargestellt ist, rotiert worden sind.
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7 ist ein teilweises Detail der in 5 dargestellten Ausführungsform in einer Schnittansicht und zeigt den Stößel 264, der aus den Teilen 262 und 263 mit der dazwischen angeordneten Feder 265 zusammengesetzt ist, das Lager 260, die Gewindeschneidspindel 212, die äußere Buchse 251 mit dem Hohlraum 268 der äußeren Buchse und den Hohlraumflächen 268b und 268c der äußeren Buchse. Es kann erkannt werden, wie das Lager 260 durch eine Kerbe in dem Stößelbauteil 262 und eine entsprechende Kerbe (Schrägfläche oder Stößelstift bzw. -tasche) in der Gewindeschneidspindel 212 zusammenarbeitet.
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8 ist eine schematische, detaillierte Darstellung eines Beispiels einer Ausführungsform, in welcher eine in seitlicher Richtung gerichtete Kraft in eine Kraft in der Axialrichtung des Gewindeschneidhalters umgewandelt wird. 8 zeigt in schematischer Form, wie die durch den Stößel 284 aufgebrachte seitliche Kraft 288 eine Kraft auf das Lager 286 aufbringt, welche dann in eine Axialkraft 289 und eine horizontale Kraft 287 auf den Antriebskörper 282 umgewandelt wird.
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Dem Fachmann ist klar, dass es eine Vielzahl unterschiedlicher Schnittstellenkonfigurationen gibt, die innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, einschließlich der Verwendung eines andersartig aufgebauten Lagers oder Kraftübertragungskomponente (möglicherweise mit einer unterschiedlichen Form) sowie die Fläche für Flächen auf der Gewindeschneidspindel, welche mit dem Lager oder dem Kraftübertragungsbauteil zusammenwirken, die alle innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art von Schnittstelle, die Verwendung eines sphärischen Lagers bzw. Tonnen- oder Pendellagers oder einer anderen speziellen Art von Oberfläche oder Form von Oberfläche der Gewindeschneidspindel eingeschränkt. Die hierin vollständig beschriebene Erfindung stellt einen Weg zur Verfügung, durch die Aufbringung einer seitlichen Kraft auf ein Kraftübertragungsbauteil (welches ein sphärisches Kugellager sein kann, eine axiale Kraft hinsichtlich der Spannung und/oder Kompression auf das Gewindebohrerfutter aufzubringen.
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9 ist eine detaillierte Darstellung eines Beispiels einer Ausführungsform 300, die von der vorliegenden Erfindung umfasst wird, wobei die seitliche Kraft 308 über einen festen Stößel oder ein entsprechendes Bauteil aufgebracht wird. Während andere hierin beschriebene Ausführungsformen einen Stößel zeigen, der komprimierbar ist, wie zum Beispiel mit einer inneren Feder, zeigt 9 einen starren Stößel 304, der im Allgemeinen nicht komprimierbar ist. 9 zeigt einen starren Stößel 304 und ein in den Stößel 304 eingesetztes und mit der Gewindeschneidspindel 302 zusammenarbeitendes und mit derselben eine Schnittstelle aufweisendes Lager 306. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art von Stößel, ob starr, komprimierbar oder andersartig, eingeschränkt, sondern umfasst stattdessen eine beliebige einer Vielzahl von unterschiedlichen Arten von Sorten, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf diejenigen, die hierin dargestellt und beschrieben sind.
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10 ist eine detaillierte Darstellung eines Beispiels einer Ausführungsform 310, die von der vorliegenden Erfindung umfasst wird, wobei das Kraftübertragungsbauteil 312, durch welches die seitliche Kraft übertragen wird, einen biegsamen Abschnitt oder eine innere Elastizität innerhalb des Materials oder des Stößels 312 aufweist. 10 zeigt den Stößel 312, die festen Bauteile 314 und ein flexibles, komprimierbares mittleres Bauteil 316.
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11 ist eine Schnittansicht eines weiteren alternativen Beispiels einer Ausführungsform 340, die von der vorliegenden Erfindung umfasst wird und stellt einen alternativen Mechanismus dar, um eine seitliche Kraft aufzubringen und folglich dadurch eine axiale Kraft auf den Spannabschnitt 342 der Gewindeschneideinrichtung zu erzeugen. 11 zeigt einen Halter 340 mit einem Spannabschnitt 342, einer äußeren Buchse 349, einem Antriebszapfen 345, einem Antriebslager 346 und einer Gewindeschneidspindel 344. Die Abstände 352 ändern sich, wenn die äußere Buchse 349 rotiert wird, und werden größer und kleiner. Wenn der Abstand 352 durch Rotieren der äußeren Buchse 349 verringert wird, wird durch den Stößel 347 eine zusätzliche Kraft auf das Lager 360 aufgebracht, was den Widerstand gegenüber Spannungs- und/oder Kompressionskräfte auf den Spannabschnitt der Gewindeschneideinrichtung durch die Gewindeschneidspindel 344 erhöht.
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11 zeigt eine weitere Art zur Erzeugung der gewünschten, seitlichen, nach innen gerichteten Kraft unter Verwendung eines in vertikaler oder axialer Richtung beweglichen Stößels 347. Die äußere Buchse 349 ist an den Gewindeschneidhalter angeschraubt oder an demselben befestigt und kann um die Achse des Gewindeschneidhalters rotiert werden. Wie in 11 ersichtlich ist, bewirkt die äußere Buchse 349, wenn sie rotiert wird, eine Bewegung derselben in der axialen Richtung (in dieser Ausführungsform vertikal), was die Feder 348 komprimiert und eine vertikale Kraft auf den Stößel 347 bewirkt. Die Schnittstelle der Stößelfläche 347a mit dem Lager 360 bringt eine seitlich nach innen gerichtete Kraft auf das Lager 360 auf und bringt diese Kraft auf die Gewindeschneidspindel 344 über die Gewindeschneidspindelfläche 344a und die Gewindeschneidspindelfläche 344b auf. Das in 11 dargestellte Ausführungsbeispiel kann eine geringere Größe oder einen geringeren Durchmesser des Gewindebohrerhalters ermöglichen.
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Der Nocken- bzw. Stößelstift oder die -tasche (Flächen 344a und 344b) in der Gewindeschneidspindel 344 können mit mehreren unterschiedlichen Winkeln ausgeführt sein, um die für die gewünschte Spannung oder Kompression benötigte Kraft zu erhöhen oder zu verringern. Es ist auch erkennbar, dass das Beispiel der in 11 dargestellten Ausführungsform stufenlos auf unterschiedliche Einstellungen eingestellt werden kann, im Gegensatz zu dem in den anderen, hierin gezeigten Ausführungsformen dargestellten Möglichkeiten. Es ist ebenfalls erkennbar, dass in dem Beispiel der in 11 dargestellten Ausführungsform das Lager bzw. die Lager auch als Stößel angesehen werden können.
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Wie für den Fachmann erkennbar ist, sind in dieser Erfindung viele Ausführungsformen sowie Variationen von Elementen und Bauteilen enthalten, die alle innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen. In einer Ausführungsform ist zum Beispiel eine Gewindeschneideinrichtung zum starren oder synchronen Gewindeschneiden angegeben, welche folgendes aufweist: eine Gewindeschneidspindel, welche Folgendes aufweist: einen Schaftabschnitt an einem ersten Ende der Gewindeschneidspindel, wobei der Schaftabschnitt dafür vorgesehen ist, an einer Gewindeschneidmaschine befestigt zu werden; einen Spannabschnitt an einem zweiten Ende der Gewindeschneideinrichtung; und einen mittleren bzw. zentralen Körperabschnitt zwischen dem Schaftabschnitt und dem Spannabschnitt, wobei der mittlere Körperabschnitt wenigstens eines einer einstellbaren, voreingestellten, definierten, axialen Kompression und einer einstellbaren, voreingestellten, definierten, axialen Spannung aufweist, welche beide durch eine seitliche Kraft aufgebracht werden. In einigen solcher Ausführungsformen ist der mittlere Körperabschnitt stufenlos bzw. unendlich einstellbar.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Gewindeschneideinrichtung zum starren oder synchronen Gewindeschneiden angegeben sein, welche folgendes aufweist: eine Gewindeschneidspindel, welche Folgendes aufweist: einen Schaftabschnitt an einem ersten Ende der Gewindeschneidspindel, wobei der Schaftabschnitt dafür vorgesehen ist, an einer Gewindeschneidmaschine befestigt zu werden; einen Spannabschnitt an einem zweiten Ende der Gewindeschneideinrichtung; und einen mittleren bzw. zentralen Körperabschnitt zwischen dem Schaftabschnitt und dem Spannabschnitt; eines oder mehrere nach innen vorgespannte Lager, welche jeweils ein nach innen gerichtetes Ende aufweisen, welches im Betrieb eine definierte Vorspannkraft auf den Spannabschnitt aufbringt; eine äußere Buchse, welche drehbar um wenigstens einen Teil der Gewindeschneidspindel angeordnet und dafür vorgesehen ist, eine Kraft auf einen oder mehrere Spannungsstößel bzw. -stempel aufzubringen; und wobei eine Rotation der äußeren Buchse unterschiedliche Kräfte auf die Spannungsstößel aufbringt, was zu einer einstellbaren, voreingestellten, axialen Kompression und einer einstellbaren, voreingestellten, axialen Spannung führt.
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Weitere und zusätzliche Ausführungsformen zu den in dem vorhergehenden Absatz beschriebenen können eines oder mehrere der folgenden aufweisen: eine Gewindeschneideinrichtung zum starren Gewindeschneiden, bei welcher die Vorspannkraft durch eine betriebsfähig zwischen dem Spannungsstößel und der Gewindeschneidspindel angeordnete Feder erzeugt wird; wobei des Weiteren der Spannungsstößel ein elastisches Material aufweist und betriebsfähig zwischen dem Spannungsstößel und der Gewindeschneidspindel eingespannt bzw. zusammengedrückt ist; wobei eine sphärische Schnittstelle zwischen dem Spannungsstößel und einem Rücksprung in dem Spannabschnitt der Gewindeschneideinrichtung angeordnet ist; und/oder wobei der Spannungsstößel relativ zu der Gewindeschneideinrichtung axial orientiert ist.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Spannungsgleit-Gewindeschneideinrichtung oder eine Gewindeschneideinrichtung zum starren oder synchronen Gewindeschneiden vorgesehen sein, welche folgendes aufweist: eine Gewindeschneidspindel, welche Folgendes aufweist: einen Schaftabschnitt an einem ersten Ende der Gewindeschneidspindel, wobei der Schaftabschnitt dafür vorgesehen ist, an einer Gewindeschneidmaschine befestigt zu werden; einen Spannabschnitt an einem zweiten Ende der Gewindeschneideinrichtung; und einen mittleren bzw. zentralen Körperabschnitt zwischen dem Schaftabschnitt und dem Spannabschnitt, wobei der mittlere Körperabschnitt eine einstellbare, voreingestellte, axiale Spannung mittels einer oder mehrerer nach innen vorgespannter, radialer Spannungsstößel aufweist, von denen jede ein inneres Ende aufweist, welches im Betrieb eine definierte Vorspannkraft auf den Spannabschnitt aufbringt. Diese Ausführungsform kann
des Weiteren eine Kraftschnittstelle aufweisen, welche eine radial nach innen gerichtete Kraft von den ein oder mehreren nach innen vorgespannten, radialen Spannungsstößeln empfängt und eine Vorspannkraft axial auf die Gewindespannhülse überträgt; und/oder eine Kraftschnittstelle, welche eine radial nach innen gerichtete Kraft von den ein oder mehreren nach innen vorgespannten, radialen Spannungsstößeln empfängt und eine Vorspannkraft axial auf die Gewindeschneidhülse überträgt; und/oder wobei die Vorspannkraft in axialer Richtung eine Spannungskraft oder eine Kompressionskraft ist. Eine weitere Ausführungsform kann außerdem darin bestehen, dass die Kraftschnittstelle, welche eine radiale, nach innen gerichtete Kraft von den ein oder mehreren nach innen vorgespannten, radialen Spannungsstößeln empfängt, und eine Vorspannkraft axial zu der Gewindeschneidhülse überträgt, ein Kugellager ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Gewindeschneideinrichtung zum starren oder synchronen Gewindeschneiden vorgesehen sein, welche folgendes aufweist: eine Gewindeschneidspindel, welche Folgendes aufweist: einen Schaftabschnitt an einem ersten Ende der Gewindeschneidspindel, wobei der Schaftabschnitt dafür vorgesehen ist, an einer Gewindeschneidmaschine befestigt zu werden; einen Spannabschnitt an einem zweiten Ende der Gewindeschneideinrichtung; und einen mittleren bzw. zentralen Körperabschnitt zwischen dem Schaftabschnitt und dem Spannabschnitt; und eine oder mehrere Stößel, welche jeweils eine radial nach innen gerichtete Kraft auf eine Kraftübertragungskomponente aufbringen, welche eine definierte, in axialer Richtung gerichtete Vorspannkraft auf den Spannabschnitt aufbringt.
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Gemäß dem Gesetz wurde die Erfindung in einer Sprache geschrieben, die bezüglich struktureller und methodischer Merkmale mehr oder weniger spezifisch ist. Dies ist jedoch so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die speziellen dargestellten und beschriebenen Merkmale beschränkt ist, weil die hierin beschriebenen Einrichtungen bevorzugte Arten zur Umsetzung der Erfindung in die Praxis aufweisen. Die Erfindung wird aus diesem Grund in jeder ihrer Formen oder Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche beansprucht, welche in geeigneter Weise gemäß der Äquivalenztheorie zu interpretieren sind.
