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Die Erfindung betrifft einen Spannantrieb und ein Zentrischspannsystem mit einem solchen Spannantrieb.
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Spannantriebe und Spannsysteme werden beispielsweise verwendet, um Werkstücke zwischen Spannbacken einzuspannen. Dabei sind typischerweise Anforderungen wie Robustheit und Zuverlässigkeit zu berücksichtigen.
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In
DE 197 17 467 C2 wird ein Spannstock beschrieben, der eine Gewindespindel aufweist, die eine in axialer Richtung lösbare Kupplungseinrichtung aufweist. Dadurch wird ermöglicht, mit dem offenbarten Spannstock in einfacher Weise zwei Werkstücke unterschiedlicher Abmessungen gleichzeitig zu spannen.
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Eine Zentrisch-Spannvorrichtung, die in
DE 10 2014 110 352 B3 beschrieben wird, ordnet die Lager der Verstellspindel geschützt in einem Lagerblock an, welcher zusätzlich zwei verstellbare Lagerhülsen aufweist. Dadurch wird ein verbesserter Schutz gegen Verschmutzung der Lagerung erreicht.
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DE 37 44 561 A1 offenbart einen Schraubstock, auf dessen Gewindespindel Außengewinde mit unterschiedlichen Steigungen angeordnet sind. Diese unterschiedlichen Gewinde werden dazu verwendet, eine Überlastkupplung zu betätigen, die die zulässige Spannkraft auf das Werkstück begrenzt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Ausführung eines Spannsystems vorzusehen. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein Zentrischspannsystem mit einem solchen Spannantrieb vorzusehen.
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Dies wird erfindungsgemäß durch einen Spannantrieb und ein Zentrischspannsystem gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden.
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Die Erfindung betrifft einen Spannantrieb mit einer Antriebsspindel, welche ein erstes Antriebsgewinde und ein zweites Antriebsgewinde aufweist. Das erste Antriebsgewinde weist dabei eine geringere Steigung auf als das zweite Antriebsgewinde.
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Der Spannantrieb weist eine Verschiebespindel auf, welche axial verschiebbar gelagert ist und welche ein Verschiebegewinde aufweist. Der Spannantrieb weist außerdem eine Lagerung auf, welche wiederum ein Lagergewinde aufweist.
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Das erste Antriebsgewinde steht mit dem Lagergewinde in Eingriff, so dass die Antriebsspindel in der Lagerung drehbar gelagert ist und durch Drehung axial verschiebbar ist. Das Verschiebegewinde steht mit dem zweiten Antriebsgewinde in Eingriff, so dass bei Drehung der Antriebsspindel die Verschiebespindel gegenläufig zur Antriebsspindel axial bewegt wird.
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Eine solche Ausführung ermöglicht eine Realisierung eines besonders effektiven und trotzdem einfachen Spannantriebs, welcher sich als zuverlässig und robust erwiesen hat. Insbesondere können jeweilige Spannbacken an der Antriebsspindel und der Verschiebespindel angebracht sein, so dass die Spannbacken gegenläufig zueinander bewegt werden und damit eine typische Spannbewegung zum Spannen eines Werkstücks ausführen.
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Die Lagerung kann beispielsweise fest oder beweglich sein. Durch eine feste Ausführung wird insbesondere eine besonders hohe Stabilität erreicht. Durch eine bewegliche Ausführung kann beispielsweise eine Beweglichkeit des Spannantriebs realisiert werden, insbesondere eine lineare Beweglichkeit. Es sei dabei verstanden, dass es sich bei der Lagerung typischerweise um dasjenige Element des Spannantriebs handelt, welches außenseitig angeordnet ist und den Spannantrieb hält bzw. stabilisiert.
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Ein Werkstück oder ein anderes Element kann insbesondere nach innen gespannt werden bzw. zwischen Spannbacken eingeklemmt werden.
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Es sei verstanden, dass Werkstücke oder andere Element grundsätzlich einzeln gespannt werden können oder dass auch mehrere Werkstücke oder andere Elemente zusammen gespannt werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind Antriebsspindel, Verschiebespindel und Lagerung koaxial zueinander angeordnet. Dies entspricht einer einfachen und praktikablen Ausführung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind Antriebsgewinde, Verschiebegewinde und Lagergewinde koaxial zueinander angeordnet. Dies ermöglicht ein besonders gutes Zusammenwirken der Gewinde. Es sei verstanden, dass die Koaxialität auch bei nur zwei beliebigen dieser Gewinde vorhanden sein kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Lagerung radial außenliegend angeordnet, die Verschiebespindel radial innenliegend angeordnet und die Antriebsspindel radial zwischen Verschiebespindel und Lagerung angeordnet. Dabei ergibt sich ein vorteilhaftes Zusammenwirken der Komponenten.
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Das erste Antriebsgewinde ist gemäß einer Ausführung ein Außengewinde, das zweite Antriebsgewinde ein Innengewinde, das Verschiebegewinde ein Außengewinde und das Lagergewinde ein Innengewinde. Dies ermöglicht ein vorteilhaftes Zusammenwirken der Gewinde.
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Die Lagerung ist gemäß einer bevorzugten Ausführung radial innenliegend angeordnet, die Verschiebespindel radial außenliegend angeordnet und die Antriebsspindel radial zwischen Verschiebespindel und Lagerung angeordnet. Auch dabei ergibt sich ein vorteilhaftes Zusammenwirken der Komponenten.
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Das erste Antriebsgewinde ist gemäß einer Ausführung ein Innengewinde, das zweite Antriebsgewinde ein Außengewinde, das Verschiebegewinde ein Innengewinde und das Lagergewinde ein Außengewinde. Dies ermöglicht ein vorteilhaftes Zusammenwirken der Gewinde.
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Gemäß einer Ausführung hat das zweite Antriebsgewinde eine doppelt so große Steigung wie das erste Antriebsgewinde. Damit kann insbesondere eine zentrische Spannung erreicht werden, was insbesondere bedeuten kann, dass sich ein Mittelpunkt zwischen zwei Spannbacken auch während einer Spannbewegung nicht verändert.
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Es sei jedoch verstanden, dass auch andere Kombinationen von Steigungen möglich sind. Damit können von einer zentrischen Spannung abweichende Verhalten realisiert werden.
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Bei einer zentrischen Spannung wird typischerweise ein Verhältnis der Steigungen der Gewinde von 1:2 verwendet. Es sind jedoch auch andere Kombinationen, welche beispielsweise als 1:n angegeben werden können, möglich.
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Geschickter Weise ist der Spannantrieb als Linearantrieb ausgebildet. Damit kann ein einfacher und zuverlässiger Antrieb erreicht werden.
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Das erste Antriebsgewinde überlappt bevorzugt zumindest teilweise mit dem zweiten Antriebsgewinde axial. Damit kann eine Kraftübertragung an einem überlappenden Bereich realisiert werden. Auch eine axial versetzte Anordnung der beiden Gewinde ist jedoch möglich.
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Gemäß einer Ausführung ist das zweite Antriebsgewinde entlang zweier axial voneinander getrennter Abschnitte ausgeführt. Damit kann eine axial an zwei Stellen vorgesehene Führung realisiert werden, welche eine höhere Stabilität ermöglicht. Ein Abschnitt kann dabei insbesondere einen anderen Innenradius aufweisen als der andere Abschnitt. Das Verschiebegewinde kann komplementär dazu ausgeführt sein.
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Das erste Antriebsgewinde ist bevorzugt gleichläufig zum zweiten Antriebsgewinde ausgeführt. Damit wird eine zum Spannen vorteilhaft verwendbare Bewegung erreicht.
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Die Antriebsspindel weist gemäß einer vorteilhaften Ausführung einen ersten Spannbacken auf.
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Die Verschiebespindel weist gemäß einer vorteilhaften Ausführung einen zweiten Spannbacken auf.
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Mittels der Spannbacken kann ein zu bearbeitendes Werkstück oder ein anderes Element eingespannt werden.
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Der erste Spannbacken und der zweite Spannbacken können vorteilhaft dazu ausgebildet sein, zum Spannen eines Werkstücks zusammenzuwirken.
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Es sei jedoch verstanden, dass es grundsätzlich auch möglich ist, einen Spannbacken fest zu montieren, beispielsweise an der Lagerung.
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Die Antriebsspindel ist gemäß einer vorteilhaften Ausführung als Hohlwelle ausgebildet. Dies ermöglicht insbesondere die Aufnahme der Verschiebespindel in der Antriebsspindel.
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Die Verschiebespindel kann gemäß einer Ausführung als Vollwelle ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders hohe Stabilität.
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Die Verschiebespindel ist bevorzugt gegen Verdrehung gesichert. Damit kann erreicht werden, das sie durch ein sich relativ zur Verschiebespindel drehenden Gewinde, beispielsweise das zweite Antriebsgewinde, axial bewegbar ist. Dies ist insbesondere eine für Zentrischspannen geeignete Ausführung. Es ist jedoch auch möglich, die Verschiebespindel anzutreiben.
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Geschickter Weise ist die Lagerung als Manschette ausgebildet. Diese kann vorteilhaft die anderen Komponenten, insbesondere die Antriebsspindel und die Verschiebespindel, axial teilweise umgeben.
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Für den Antrieb der Antriebsspindel kann vorteilhafterweise beispielsweise ein Kugelgewindetrieb oder ein Rollengewindetrieb vorgesehen sein. Damit wird ein reibungsarmer und zuverlässiger Antrieb ermöglicht.
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Es sei verstanden, dass miteinander im Eingriff stehende Gewinde typischerweise eine identische bzw. äquivalente bzw. komplementäre Steigung aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass sich beim Spannen Verschiebespindel und Antriebsspindel teleskopartig ineinander schieben. Insbesondere kann sich die Verschiebespindel in die Antriebsspindel schieben.
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Dadurch kann vermieden werden, dass entsprechende Spindeln seitlich vorstehen, wenn Werkstücke, insbesondere kleine Werkstücke, gespannt werden. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen stehen in der Regel Spindeln seitlich weit aus einem Spannsystem hervor, wenn kleine Werkstücke gespannt werden. Derartige hervorstehende Spindeln stören den Zugang zum Werkstück mit kurzen Fräswerkzeugen. Die dadurch nötigen langen Fräswerkzeuge neigen im Übrigen zum Schwingen, was zu schlechteren Oberflächen, schlechterer Genauigkeit und langsamerer Zerspanung führt.
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Diese Nachteile können mit der erfindungsgemäßen Ausführung vermieden werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Zentrischspannsystem, ein Zentrischpositioniersystem, ein Zentrischgreifsystem oder einen Schraubstock, wobei ein erfindungsgemäßer Spannantrieb vorgesehen ist. Dabei kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten eines Spannantriebs zurückgegriffen werden. Erläuterte Vorteile gelten entsprechend.
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In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigt:
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1 einen Spannantrieb gemäß der Erfindung
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Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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1 zeigt einen Spannantrieb 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Der Spannantrieb 10 weist eine Antriebsspindel 20 auf, welche sich entlang einer mittig eingezeichneten Längsachse erstreckt. Die Antriebsspindel 20 ist als Hohlwelle ausgeführt. Die Antriebsspindel 20 weist außenseitig ein erstes Antriebsgewinde 22 und innenseitig ein zweites Antriebsgewinde 24 auf.
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Das erste Antriebsgewinde 22 weist eine um die Hälfte geringere Steigung auf als das zweite Antriebsgewinde 24. Des Weiteren ist das erste Antriebsgewinde 22 gleichläufig zum zweiten Antriebsgewinde 24 ausgeführt.
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Das zweite Antriebsgewinde 24 ist axial in zwei separate Bereiche unterteilt. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen werden.
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Der Spannantrieb 10 weist des Weiteren eine Verschiebespindel 30 auf. Diese erstreckt sich axial teilweise in die Antriebsspindel 20 hinein.
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Die Verschiebespindel 30 weist außenseitig ein Verschiebegewinde 32 auf, welches mit dem zweiten Antriebsgewinde 24 in Eingriff kommt.
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Der Spannantrieb 10 weist des Weiteren eine Lagerung 40 auf. Die Lagerung 40 ist als Manschette ausgeführt, welche die Antriebsspindel 20 und die Verschiebespindel 30 entlang eines Abschnitts deren axialer Erstreckung außenseitig umgibt.
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Die Lagerung 40 weist innenseitig ein Lagergewinde 42 auf. Das Lagergewinde 42 kommt mit dem ersten Antriebsgewinde 22 in Eingriff.
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Wie gezeigt weist die Verschiebespindel 30 an ihrem rechten Ende zwei unterschiedliche Durchmesser auf, wobei komplementär dazu die Antriebsspindel 20 zwei unterschiedliche Innendurchmesser aufweist. Dies entspricht auch der bereits erwähnten Zweiteilung des zweiten Antriebsgewindes 24. Damit wird eine Lagerung der Verschiebespindel 30 an zwei axialen Stellen innerhalb der Antriebsspindel 20 erreicht, was eine besonders hohe Stabilität ergibt.
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Die Verschiebespindel 30 ist bei der gezeigten Ausführung gegen Verdrehung gesichert. Dies bedeutet, dass sie sich lediglich axial entlang der eingezeichneten Mittenachse entsprechend dem eingezeichneten Doppelpfeil bewegen kann. Eine solche Bewegung kann insbesondere dadurch ausgelöst werden, dass sich das zweite Antriebsgewinde 24 relativ zur sich nicht drehenden Verschiebespindel 30 dreht.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführung kann insbesondere eine Drehbewegung an die Antriebsspindel 20 angelegt werden. Hierzu kann beispielsweise ein Motor oder auch eine Apparatur für händische Betätigung verwendet werden.
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Durch eine solche Drehbewegung wird zum einen erreicht, dass sich die Antriebsspindel 20 innerhalb der hier feststehenden Lagerung 40 aufgrund der Wirkung des ersten Antriebsgewindes 22 und des Lagergewindes 42 axial verschiebt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich bei einer Drehung der Antriebsspindel 20 im Uhrzeigersinn bei Draufsicht von rechts in 1 die Antriebsspindel 20 aufgrund der eben beschriebenen Wirkung der Gewinde 22, 42 nach links bewegt.
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Da wie weiter oben bereits erwähnt die Verschiebespindel 30 nicht drehbar ist wirken gleichzeitig das zweite Antriebsgewinde 24 und das Verschiebegewinde 32 so zusammen, dass sich die Verschiebespindel 30 nach rechts bewegt. Aufgrund der bereits weiter oben beschriebenen Verhältnisse der Steigungen der verwendeten Gewinde bewegt sich dabei die Verschiebespindel 30 doppelt so schnell relativ zur Antriebsspindel 20 nach rechts, wie sich die Antriebsspindel 20 relativ zur Lagerung 40 nach links bewegt. Bezogen auf die Lagerung 40 bewegt sich somit die Verschiebespindel 30 genauso schnell nach rechts wie sich die Antriebsspindel 20 nach links bewegt. Dabei schiebt sich die Verschiebespindel 30 teleskopartig in die Antriebsspindel 20, was den gesamten Platzbedarf der Anordnung aus Antriebsspindel 20 und Verschiebespindel 30 verringert. Ein Vorstehen der Spindeln 20, 30 wird auf diese Weise wirkungsvoll verhindert.
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Um den Spannantrieb 10 von 1 für eine Spannvorrichtung zu verwenden könnte beispielsweise sowohl an der Antriebspindel 20 wie auch an der Verschiebespindel 30 jeweils eine Spannbacke angebracht werden. Aufgrund der eben beschriebenen Bewegung würden sich diese beiden Spannbacken bei einer Drehung der Antriebspindel 20 im Uhrzeigersinn aufeinander zu bewegen, und zwar derart, dass der Abstand kleiner wird, ein Mittelpunkt zwischen beiden Spannbacken jedoch unverändert bleibt. Dies entspricht einem Zentrischspannen. Dies lässt sich mit der Ausführung von 1 besonders vorteilhaft umsetzen, da nur wenige mechanische Komponenten benötigt werden, welche sehr zuverlässig arbeiten.
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Nachfolgend werden mögliche Merkmale des Vorschlages strukturiert wiedergegeben. Die nachfolgenden strukturiert wiedergegebenen Merkmale können beliebig untereinander kombiniert werden und können in beliebiger Kombination in die Ansprüche der Anmeldung aufgenommen werden. Dem Fachmann ist klar, dass sich die Erfindung bereits aus dem Gegenstand mit den wenigsten Merkmalen ergibt. Insbesondere sind nachfolgend vorteilhafte oder mögliche Ausgestaltungen, nicht jedoch die einzig möglichen Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.
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Die Erfindung umfasst:
Einen Spannantrieb mit einer Antriebsspindel (20), welche ein erstes Antriebsgewinde (22) und ein zweites Antriebsgewinde (24) aufweist, wobei das erste Antriebsgewinde (22) eine geringere Steigung aufweist als das zweite Antriebsgewinde (24), und einer Verschiebespindel (30), welche axial verschiebbar gelagert ist und welche ein Verschiebegewinde (32) aufweist, sowie einer Lagerung (40), welche ein Lagergewinde (42) aufweist, wobei das erste Antriebsgewinde (22) mit dem Lagergewinde (42) in Eingriff steht, so dass die Antriebsspindel (20) in der Lagerung (40) drehbar gelagert ist und durch Drehung axial verschiebbar ist, und wobei das Verschiebegewinde (32) mit dem zweiten Antriebsgewinde (24) in Eingriff steht, so dass bei Drehung der Antriebsspindel (20) die Verschiebespindel (30) gegenläufig zur Antriebsspindel (20) axial bewegt wird.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei Antriebsspindel (20), Verschiebespindel (30) und Lagerung (40) koaxial zueinander angeordnet sind und/oder Antriebsgewinde (22, 24), Verschiebegewinde (32) und Lagergewinde (42) koaxial zueinander angeordnet sind.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Lagerung (40) radial außenliegend angeordnet ist, die Verschiebespindel (30) radial innenliegend angeordnet ist und die Antriebsspindel (20) radial zwischen Verschiebespindel (30) und Lagerung (40) angeordnet ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei das erste Antriebsgewinde (22) ein Außengewinde ist, das zweite Antriebsgewinde (24) ein Innengewinde ist, das Verschiebegewinde (32) ein Außengewinde ist und das Lagergewinde (42) ein Innengewinde ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Lagerung (40) radial innenliegend angeordnet ist, die Verschiebespindel (30) radial außenliegend angeordnet ist und die Antriebsspindel (20) radial zwischen Verschiebespindel (30) und Lagerung (40) angeordnet ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei das erste Antriebsgewinde (22) ein Innengewinde ist, das zweite Antriebsgewinde (24) ein Außengewinde ist, das Verschiebegewinde (32) ein Innengewinde ist und das Lagergewinde (42) ein Außengewinde ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei das zweite Antriebsgewinde (24) eine doppelt so große Steigung hat wie das erste Antriebsgewinde (22).
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei der Spannantrieb (10) als Linearantrieb ausgebildet ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei das erste Antriebsgewinde (22) zumindest teilweise mit dem zweiten Antriebsgewinde (24) axial überlappt.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei das zweite Antriebsgewinde (24) entlang zweier axial voneinander getrennter Abschnitte ausgeführt ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei das erste Antriebsgewinde (22) gleichläufig zum zweiten Antriebsgewinde (24) ausgeführt ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Antriebsspindel (20) einen ersten Spannbacken aufweist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Verschiebespindel (30) einen zweiten Spannbacken aufweist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei der erste Spannbacken und der zweite Spannbacken dazu ausgebildet sind, zum Spannen eines Werkstücks zusammenzuwirken.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Antriebsspindel (20) als Hohlwelle ausgebildet ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Verschiebespindel (30) als Vollwelle ausgebildet ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Verschiebespindel (30) gegen Verdrehung gesichert ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei die Lagerung (40) als Manschette ausgebildet ist.
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Der vorstehend genannte Spannantrieb, wobei sich beim Spannen Verschiebespindel (30) und Antriebsspindel (20) teleskopartig ineinander schieben.
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Ein Zentrischspannsystem, ein Zentrischpositioniersystem, ein Zentrischgreifsystem und einen Schraubstock, aufweisend einen Spannantrieb (10) wie vorstehend genannt.
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Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
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Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
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Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.
