DE2851711A1

DE2851711A1 - Spannhuelse fuer eine spannvorrichtung

Info

Publication number: DE2851711A1
Application number: DE19782851711
Authority: DE
Inventors: Alfred Hartig
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1980-06-04
Also published as: FR2442683A1; FR2442683B1; DE2851711C2; FR2534168A1; IT7923184A0; IT1121319B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Spannhülse für eine Grundkörper und Spannkrafteinrichtung aufweisende zentrierende Spannvorrichtung, die aufgrund von Schlitzen oder Aussparungen dehnbar ist, die parallel zueinander, längenmäßig begrenzt, ungefähr quer zur Dehnrichtung verlaufen.

Bei einer bekannten (US-PS 3 111 327) Spannhülse dieser Art ist in Längsrichtung der Schlitze gesehen jeweils nur ein Schlitz vorgesehen, der an einem Ende der Spannhülse beginnt und mit Abstand vom anderen Ende der Spannhülse endet, wobei die nebeneinander angeordneten Schlitze gegenläufig verlaufen. Es ist auch bekannt, eine Spannhülse, Spannzange bzw. Spannbüchse mit nur einem durchgehenden Schlitz zu versehen oder mit einer Mehrzahl von Schlitzen zu versehen, die jeweils beim gleichen Ende der Spannhülse beginnen und mit Abstand vom anderen Ende der Spannhülse enden. Diese bekannte Art der Schlitzung hat den Nachteil,

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daß sich die Spannhülse z„B. beim Spannen eines zylindrischen Körpers mit zylindrischer Spannaufnahmefläche in sich nicht ausreichend gleichmäßig verformt und somit nicht erwünschte Ungenauigkeiten hinsichtlich der Zentrierwirkung induziert. Auch dann, wenn die Schlitze mit den bekannten Schlitzanordnungen in Umfangsrichtung verlaufen, ist die Zentriergenauigkeit für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend hoch.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Spannhülse, Spannzange bzw. Spannbüchse der anfangs genannten Art zu schaffen, die gesteigerten Anforderungen bzw. Bedürfnissen hinsichtlich Zentriergenauigkeit genügt, indem durch sinnvolle Schlitzung federnde Verformungszonen, geschaffen werden, die unter der Wirkung einer von außen eingeleiteten Verformungskraft gleichmäßig verformt werden. Die erfindungsgemäße Spannhülse ist hierzu dadurch gekennzeichnet, daß etwa quer zur Richtung der Verformungskraft Schlitze und Schlitzreihen vorgesehen sind, deren einzelne Schlitze jeweils benachbarte Schlitze überlappen und mit ihnen waagscheidartige Verbindungsbrücken mit je drei Gelenkstellen bilden.

Zwei Gelenkstellen befinden sich an den Enden, eine Gelenkstelle genau in der Mitte einer Verbindungsbrücke. Dabei können mehrere gegengleiche Verbindungsbrücken an den Gelenkstellen zusammengekuppelt werden. Diese stehen infolge ihrer Symmetrie und Gleichhebeligkeit unter sich im Gleichgewicht. Infolgedessen verformt sich die Spannhülse auch gleichmäßig.

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Der Hülsenbereich zwischen zwei hintereinander angeordneten Schlitzen bildet eine erste Gelenkstelle; bei den Enden des daneben angeordneten Schlitzes befinden sich eine zweite und eine dritte Gelenkstelle. Die beiden Streifen zwischen der ersten und der zweiten bzw. der ersten und der dritten Gelenkstelle sind jeweils der Länge nach kürzer als ein sich über die gesamte wirksame Länge der Hülse erstreckender Streifen. Zwischen den nebeneinander angeordneten Schlitzen ist kein Materialstreifen vorhanden, der sich quer über die gesamte wirksame Länge der Spannhülse erstreckt. Die erfindungsgemäße Schlitzanordnung ermöglicht je nach Anordnung der Schlitze eine hinsichtlich Gleichmäßigkeit beachtlich verbesserte radiale oder axiale Verformung der Spannhülse, wobei die gewünschte Verformungsrichtung quer, vorzugsweise rechtwinkelig, zur Längsrichtung der Schlitze verläuft.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn mindestens zwei waagscheidartige Verbindungsbrücken vorgesehen sind. Die beiden waagseheidartigen Verbindungsbrücken sind, wenn eine Schlitzreihe mindestens drei Schlitze aufweist, hintereinander angeordnet und, wenn eine Schlitzreihe maximal zwei Schlitze aufweist, nebeneinander angeordnet. Die mindestens zwei waagscheidartigen Verbindungsbrücken ersetzen hinsichtlich Elastizität in etwa einen durchgehenden Schlitz.

Dann, wenn die Schlitze in oder etwa in Hülsenlängsrichtung verlaufen, ist es besonders zweckmäßig und vorteilhaft, wenn der Abstand zweier nebeneinander angeordneter Schlitze vonein-

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ander kleiner als 1/12, vorzugsweise 1/80 bis 1/40 des Hülsenumfange s ist; dann, wenn die Schlitze in Hülsenumfangsrichtung verlaufen, ist es besonders zweckmäßig und vorteilhaft, wenn der Abstand zweier nebeneinander angeordneter Schlitze kleiner als 1/4, vorzugsweise I/7 bis 1/30 des Hülsendurchmessers ist. Hierbei sind die Abstände zwischen nebeneinander angeordneten Schlitzen, d.h. die Verbindungsbrücken besonders schmal gestaltet, was eine entscheidende Eigenschaft der Erfindung ist.

Es ist möglich, Schlitze in der erfindungsgemäßen Anordnung gleichmäßig über den wirksamen Bereich der Spannhülse zu verteilen,, Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn die mindestens eine waagscheidartige Verbindungsbrücke begrenzenden Schlitze eine Verformungszone bilden und mehrere dieser Verformungs ζ onen ungefähr quer, vorzugsweise rechtwinkelig, zur Dehnrichtung nebeneinander mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der größer als der Abstand zweier in einer der Verformungsζonen nebeneinander angeordneter Schlitze voneinander ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine allzu weiche Ausbildung der Spannhülse vermieden, sind möglichst wenig Schlitze vorgesehen, was die Herstellung vereinfacht, und sind die Brücken zwischen den Schlitzen vorteilhaft schmal.

Bei der erfindungsgemäßen Spannhülse, Spannzange bzw. Spannbüchse verlaufen die Schlitze entweder in Längsrichtung oder in Umfangsrichtung, wobei Winkel der Schlitze mit der Längsrichtung bzw. Umfangsrichtung bis zu z.B. 15° ebenfalls noch unter die Erfindung fallen. Schlitze in erfindungsgemäßer Anordnung oder

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erfindungsgemäße Verformungszonen sind in bestimmten Bereichen der Hülse oder gleichmäßig verteilt über die Hülse vorgesehen. Die massiven Bereiche zwischen zwei Verformungszonen sind z.B. mit profilierten Längsstegen versehen, mittels derer Profile spannbar sind. Die Spannhülse ist zur Ermöglichung ihrer Aufweitung unter dem Einfluß der Spannkrafteinrichtung z.B. mit einfachem oder doppeltem Spannkegel, mit Spanngewinde oder mit Kegelrillen versehen. Wenn die Schlitze in Umfangsrichtung verlaufen, ist es möglich, daß Spannhülse und Grundkörper aus einem Stück sind und von Spannschrauben parallel zur Längsachse durchdrungen sind, wobei die Spannschrauben die zur Verformung der Spannhülse notwendige Spanneinleitungskraft erzeugen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die Dikke der Spannhülse im Bereich der Verformungszone über die Länge der Spannhülse konstant ist. Bei dieser Gestaltung sind z.B. in der Verformungszone Sägengewinde oder eine konische Wanddickenzunahme, die dem Dehnen der Spannhülse dienen, nicht vorgesehen oder ist die Wanddicke der Spannhülse außerhalb der Verformungszone größer als im Bereich der Verformungszone. Hierdurch sind die durch die Verformungszonen gegebenen Federeigenschaften der Spannhülse unabhängig von der Wanddicke der Spannhülse außerhalb der Verformungszonen, d.h. in den Tragzonen.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig.1 eine Seitenansicht einer Spannhülse mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen und nur einer waagscheidartigen

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Verbindungsbrücke,

Fig.1a eine aus der Spannhülse herausgeschnittene waagscheidartige Verbindungsbrücke mit drei Gelenkstellen,

Fig.2 eine Seitenansicht einer Spannhülse mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen und innenliegendem Spanngewinde,

Fig.3 eine Stirnansicht der Spannhülse gemäß Fig.2,

Fig.4 einen Schnitt einer Spannvorrichtung mit der Spannhülse gemäß Fig.2,

Fig.5 eine Seitenansicht einer Spannhülse mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen und innenliegendem Spannkegel,

Fig.6 eine Stirnansicht der Spannhülse gemäß Fig.5,

Fig.7 einen Schnitt einer Spannvorrichtung mit einer Spannhülse gemäß Fig.5, die einen einfachen Spannkegel trägt,

Fig.8 einen Schnitt einer Spannvorrichtung mit einer Spannhülse mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen und außenliegendem Spanngewinde,

Fig..9 eine Seitenansicht einer Spannhülse mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen und drei außenliegenden Profillängssteg-Paaren,

Fig.10 eine Stirnansicht der Spannhülse gemäß Fig.9,

Fig.11 eine Seitenansicht einer Spannhülse mit in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen und vier außenliegenden Profillängssteg-Paaren,

Fig.12 eine Stirnansicht der Spannhülse gemäß Fig.11,

Fig.13 einen Schnitt einer Spannvorrichtung mit einer Spannhülse gemäß Fig.9 oder 10,

Fig.i4 eine Seitenansicht einer Spannvorrichtung mit einer Spannhülse mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen und

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Außengewindebereichen,

Fig.15 einen Schnitt gemäß Linie A-B in Fig.14,

Fig.i6 im Schnitt eine Einzelheit der Fig.14 in einem gegenüber Fig.i4 vergrößertem Maßstab,

Fig.17 eine Seitenansicht einer Spannhülse mit in ümfangsrichtung verlaufenden Schlitzen und einem mit der Spannhülse einstückigen Grundkörper und

Fig.18 eine Stirnansicht der Spannhülse gemäß Fig.17.

Eine Spannhülse 1 gemäß Zeichnung ist, wie Fig.1 verdeutlicht, ein einstückiges Gebilde mit einem sich um eine Mittellängsachse herum erstreckenden Mantel 2. In der Spannhülse 1 bzw. im Mantel 2 sind Schlitze 3, 4, vorgesehen, die rechtwinkelig zur Mittellängsachse bzw. radial durch den Mantel hindurchgehen. Die Schlitze sind, soweit sie nicht an den Stirnseiten der Spannhülse offen enden, an ihren in der Spannhülse liegenden Enden sich verjüngend, d.h. ohne Erweiterung, und abgerundet gestaltet. Die Anordnung ist derart getroffen, daß diejenige Schlitzreihe, die mindestens zwei hintereinander angeordnete Schlitze aufweist, an beiden Enden jeweils einen Schlitz aufweist, der am Ende des wirksamen Bereiches der Spannhülse offen endet, wogegen beide Enden des daneben angeordneten Schlitzes innerhalb des Mantels der Spannhülse liegen.

Die beiden hintereinander angeordneten Schlitze 3 und der daneben angeordnete Schlitz 4 begrenzen eine waagscheidartige ■Verbindungsbrücke 5, deren drei Kraftangriffspunkte bei drei Gelenkstellen 6 liegen, von denen eine zwischen den beiden

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Schlitzen 3 und je eine an jedem Ende des Schlitzes 4 angeordnet ist. Gemäß Fig.1a ist eine Gelenkstelle genau in der Mitte zwischen den beiden zugehörigen anderen Gelenkstellen angeordnet. Eine solche Verbindungsbrücke ist das Grundelement der Verformungszone, die durch Aneinanderreihen mehrerer gegengleicher Verbindungsbrücken variiert werden kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 bis 4 ist ebenso wie auch bei den Ausführungsformen gemäß Fig.5 bis 18 vorgesehen, daß zumindest zwei waagscheidartige Verbindungsbrücken 5 vorgesehen sind. Die Spannhülse 1 gemäß Fig.2 bis 4 weist um ihren Umfang herum verteilt drei Verformungszonen 7 auf, die jeweils fünf nebeneinander angeordnete Schlitze 4 bzw. Reihen von Schlitzen 3 umfassen. Ein Bereich 8, der zwischen zwei benachbarten Verformungszonen 7 sich befindet, besitzt in Dehnrichtung eine Länge, die weit größer ist als der Abstand zweier nebeneinander angeordneter Schlitze 3, 4, so daß die Verformungszonen deutlich voneinander getrennt sind. Es sind pro Verformungszone 7 vier waagscheidartige Verbindungsbrücken in Umfangsrichtung, d.h. in Dehnrichtung vorgesehen. Gemäß Fig.4 weist die Spannhülse 1 innen ein Spanngewinde 9 auf, das mit einem Grundkörper 10 zusammenwirkt, und trägt außen ein strichpunktiert gezeichnetes zu spannendes Teil 11, das ein Werkzeug oder Werkstück ist. Die Spannhülse 1 liegt einerends an einem Anschlag 12 an und wird anderenends von einer Spannkrafteinrichtung 13 beaufschlagt. Die Spannvorrichtung gemäß Fig.4 ist als Spanndorn ausgebildet.

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Die Spannhülse 1 gemäß Fig.5 und 6 besitzt vier mit jeweils gleichem Abstand voneinander angeordnete Verformungszonen 7, die jeweils drei nebeneinander angeordnete Reihen von Schlitzen umfassen, wobei jedes Paar von nebeneinander angeordneten Schlitzreihen jeweils zwei waagscheidartige Verbindungsbrücken 7 begrenzt. Fig.5 und 6 verdeutlichen, daß die Anzahl der Verformungszonen, die Anzahl der Schlitzreihen sowie die Anzahl und Anordnung der Verbindungsbrücken und der dadurch bedingten Gelenkstellen je nach gewünschtem Verformungsverhalten der Spannhülse variiert werden können. Gemäß Fig.7 weist die Spannhülse innen einen einfachen Spannkegel 14 auf.

Gemäß Fig.8 ist eine Spannhülse 1 vorgesehen, die mehrere auf Abstand angeordnete Verformungszonen 7 besitzt, die jeweils drei Reihen von Schlitzen umfassen, wobei pro Schlitzreihenpaar drei waagscheidartige Verbindungsbrücken 5 gebildet sind, von denen jeweils zwei benachbarte an einer gemeinsamen Gelenkstelle 6 ineinander übergehen. Das zu spannende Teil 11 ist in die Spannhülse 1 gesteckt, die außen mit einem Spanngewinde 9 versehen ist und Bestandteil einer als Flanschfutter ausgebildeten Spannvorrichtung ist, die einen zylindrischen, außen angeordneten Grundkörper 10 und eine Spannkrafteinrichtung 13 umfaßt.

Gemäß Fig.9 und 10 ist eine Spannhülse 1 vorgesehen, die drei Verformungszonen 7 mit je fünf Schlitzen 3 bzw. Schlitzreihen 4 besitzt, wobei jedes Schlitzreihenpaar eine waagscheidartige Verbindungsbrücke 5 bildet. In den drei Bereichen 8 ohne

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Schlitze sind an der Außenseite des Mantels zwei profilierte Längsstege 14 vorgesehen, mit denen ein profiliertes Werkstück oder Teil gespannt werden kann. Die Spannhülse 1 gemäß Fig.11 und 12 weist vier schlitzfreie Bereiche 8 auf, die jeweils ein Paar von Profil-Längsstegen 14 tragen. Die Längsstege 14 erstrecken sich nicht über die gesamte Länge der Spannhülse, sondern lassen einen Ringbereich 15 frei. Die an den Längsstegen 14 vorgesehenen Spannstellen sind zwecks gleichmäßiger Verformung der Spannhülse mit der Lage der Verformungszonen 7 genau abgestimmt. Die Spannhülsen gemäß Fig.9 bis 12 lassen sich an einer als Spanndorn ausgebildeten Spannvorrichtung gemäß Fig. 13 verwenden.

Gemäß Fig.14 bis 16 ist ein zu spannendes Teil 11 vorgesehen, das ein Innengewinde 16 aufweist, das über eine Spannvorrichtung geschraubt ist, die zwischen einem Anschlag 12 eines Grundkörpers 10 und einer Spannkrafteinrichtung 13 eine Spannhülse 1 aufweist. Die Spannhülse besitzt beiderends einen Gewindebereich 17-mit Außengewinde, auf das das Innengewinde 16 geschraubt ist. Zwischen den beiden Gewindebereichen 17 ist die Spannhülse 1 mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen 3, 4 versehen, die gleichmäßig über den Umfang und über den zwischen den Gewindebereichen 17 befindlichen Bereich verteilt sind, so daß nicht mehrere ausgeprägte Verformungszonen gebildet sind, sondern nur eine umfangreiche Verformungszone vorhanden ist. Diese Verformungszone wirkt wie ein Federelement, das durch entsprechende Dimensionierüng der Verbindungsbrücken in seiner Federkennlinie verändert werden kann. Eine durch die

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Kraftspanneinrichtung 13 aufgebrachte axiale Kraft verformt die Spannhülse in axialer Richtung. Auf diese Weise ist die Spannhülse in der Lage, ein zu spannendes Teil an irgendwelchen einander gegenüberliegenden Stellen zu spannen, die im vorliegenden Fall von dem Innengewinde gebildet sind. Unter der Wirkung der Spanneinleitungskraft verkürzt sich die Spannhülse. Der gleiche Spanneffekt könnte unter dem Einfluß einer Zugkraft durch Verlängerung der Spannhülse erreicht werden, was nur von der Funktion der Spannkrafteinrichtung abhängt. Nach dem gleichen Prinzip können auch Außenkonturen gespannt werden. Das|zu

spannende Teil kann mit Aufnahmeprofilen wie Formrillen oder Gegenschultern versehen sein, um mit der in axialer Richtung elastischen Spannhülse gespannt zu werden.

Die Spannvorrichtung gemäß Fig.17 und 18 dient zum Spannen des Teiles 11 auf dem Außengewinde 18. An einem ringförmigen Grundkörper 10 ist einstückig eine Spannhülse 1 angeformt, die mit einem Innengewinde 19 auf das Außengewinde 18 geschraubt ist. Rechtwinkelig zur Scheibe 10 und in Längsrichtung des Mantels 2 sind als Spannkrafteinrichtung 13 Schrauben eingeschraubt, deren Kopf sich an dem ringförmigen Grundkörper 10 abstützt. Die Schrauben zfehen die in axialer Richtung zusammendrückbare Spannhülse 1 zusammen. Die Spannhülse 1 besitzt beispielsweise zwei sich um den Umfang herum erstreckende Reihen von Schlitzen 3, 4, die eine Verformungszone 7 bilden. Durch Anziehen der Schrauben wird die Verformungszone 7 komprimiert und erfolgt ein Verspannen der Gewindeflanken des Außengewindes 18 ähnlich wie bei Fig.16. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Schlitzreihen angebracht werden.

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Claims

Patentansprüche

Ί.ί Spannhülse für eine Grundkörper und Spannkrafteinrichtung aufweisende zentrierende Spannvorrichtung, die aufgrund von Schlitzen oder Aussparungen verformbar ist, die parallel zueinander, längenmäßiig begrenzt, ungefähr quer zur Verformungsrichtung verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei nebeneinander angeordnete Schlitze sich überlappen und in Längsrichtung der Schlitze gesehen mindestens zwei Schlitze (3) mit Abstand hintereinander vorgesehen sind, die mit einem daneben angeordneten Schlitz (4) auf Lücke angeordnet sind und eine waagscheidartige Verbindungsbrücke (5) begrenzen.
2. Spannhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei waagscheidartige Verbindungsbrücken (5) vorgesehen sind.
3. Spannhülse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schlitze in Hülsenlängsrichtung verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier nebeneinander angeordneter Schlitze (3, 4) voneinander kleiner als 1/12, vorzugsweise 1/70 bis 1/40 des Hülsenumfanges ist.
4. Spannhülse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schlitze in Hülsenumfangsrichtung verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier nebeneinander angeordneter Schlitze (3, 4) kleiner als 1/4, vorzugsweise 1/7 bis 1/30 des Hülsendurch-

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messers ist.
5. Spannhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine waagscheidartige Verbindungsbrücke (5) begrenzenden Schlitze (3, 4) eine Verformungszone (7) bilden und mehrere dieser Verformungszonen ungefähr quer zur Dehnrichtung nebeneinander mit einem Abstand (8) voneinander angeordnet sind, der größer als der Abstand zweier in einer der Vaformungszonen nebeneinander angeordneter Schlitze (3, 4) voneinander ist.
6. Spannhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze oder Aussparungen (3, 4) an ihren in der Spannhülse (1) liegenden Enden sich verjüngend abgerundet gestaltet sind.
7. Spannhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schlitzreihen an beiden Enden jeweils einen Schlitz aufweist, der am Ende des wirksamen Bereiches der Spannhülse offen endet, wogegen beide Enden des daneben angeordneten Schlitzes (4) bzw. der Schlitze der daneben angeordneten Schlitzreihe innerhalb des Mantels (2) der Spannhülse (1) liegen.
8. Spannhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der eine Schlitz (4) den daneben angeordneten Schlitz (3) mit einem Schlitzteil überlappt, der kleiner als die halbe Länge des Schlitzes ist.

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9. Spannhülse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Spannhülse im Bereich der Verformungszone über die Länge der Spannhülse konstant ist.

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