DE102024122027A1

DE102024122027A1 - Mäandriertes Spannelement mit Ausnehmung in Spannsegmenten

Info

Publication number: DE102024122027A1
Application number: DE102024122027.9A
Authority: DE
Inventors: Simon Cruz
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: 2024-08-01
Filing date: 2024-08-01
Publication date: 2026-02-05
Also published as: WO2026027701A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mäandriertes Spannelement (1) zum Spannen eines Werkstücks (101) oder eines Werkzeugs mit Spannsegmenten (4), die mit einer Ausnehmung (42) versehen sind

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannelement, insbesondere eine Spannbüchse, Spannhülse oder Spannzange.
Spannbüchsen (oder: Spannhülsen) zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen sind in vielfältigen Ausführungen bekannt, insbesondere als sogenannte mäandrierte Spannbüchsen, die als Mäander um ihre Elementachse ausgebildet sind.
Die WO 2021/204880 A2 offenbart eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs. Die Spannvorrichtung umfasst wenigstens einen Spannkörper und eine mäandrierte Spannbüchse, wobei ein Längsabschnitt des Spannkörpers auf einer Innen- oder Außenseite, die beim Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges dem Spannelement zugewandt ist, zwei oder mehrere, parallel zur zentralen Achse in axialer Richtung verlaufende Nuten und zwei oder mehrere, zwischen den Nuten ausgebildete und parallel zur zentralen Achse in axialer Richtung verlaufende Abstützflächensegmente aufweist, welche zur Aufnahme eines Abstützflächensegmentes des Spannelementes bei einer Verschiebebewegung in axialer Richtung von Spannkörper und/oder Spannelement vorgesehen ist, und die Spannbüchse wenigstens eine Spannfläche für das Werkstück oder Werkzeug und wenigstens eine von der Spannfläche abgewandte Abstützfläche zum Abstützen an einer Abstützfläche des Spannkörpers der Spannvorrichtung aufweist. Die Spannfläche der Spannbüchse ist von zwei oder mehreren Spannflächensegmenten gebildet ist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und die Abstützfläche der Spannbüchse von zwei oder mehreren Abstützflächensegmenten, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die Spannflächensegmente und die Abstützflächensegmente sind in Radialrichtung voneinander beabstandet. Jeweils ein Spannflächensegment ist über zwei Verbindungselemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächensegmenten verbunden ist oder jeweils ein Abstützflächensegment ist über zwei Verbindungselemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Spannflächensegmenten verbunden. Wenigstens ein Spannflächensegment und wenigstens ein mit dem Spannflächensegment über ein Verbindungselement verbundenes Abstützflächensegment sind in Umfangsrichtung um einen Versatzwinkel versetzt zueinander angeordnet sind, wodurch eine Wirkrichtung einer zwischen der Abstützfläche des Spannkörpers einerseits und dem Abstützflächensegments des Spannelementes andererseits in Radialrichtung wirkenden radialen Abstützflächen-Presskraft und eine Wirkrichtung einer zwischen dem Spannflächensegment des Spannelementes einerseits und dem Werkzeug oder Werkstück andererseits sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung wirkenden Spannflächen-Presskraft um einen Presskraftwinkel in Umfangsrichtung und/oder eine Wirkrichtung der sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung wirkenden Spannflächen-Presskraft und eine Wirkrichtung einer zwischen dem Werkzeug oder Werkstück einerseits und dem Spannflächensegment des Spannelementes andererseits wirkenden, resultierenden Spannkraft um einen Spannkraftwinkel in Umfangsrichtung versetzt sind. Die Spannflächensegmente bilden mit den Verbindungselementen und den Abstützflächensegmenten eine Mäanderform. Weitere Ausführungsformen sind in der WO 2021/204880 A2 beschrieben.
Aus DE 16 02 749 A1 ist eine Spannvorrichtung bekannt, deren Spannhülse im Umfang veränderbar ist und welche an Hülsenstreifen äußere und innere Anlageflächen für den Grundkörper, diese Anlageflächen aufweisenden Hülsenstreifen verbindende Hülsenstreifen und entlang der Elementachse verlaufende radiale Ausnehmungen aufweist.
US 2 612 376 A offenbart eine mäandrierte Spannhülse mit einer Reihe von beabstandeten Längsnuten über die Länge ihrer Außenfläche und einer Reihe von beabstandeten Längsnuten über die Länge ihrer Innenfläche, wobei die Nuten beider Reihen bis zu einer Tiefe verlaufen, die geringer ist als die Dicke der Hülse, und eine Fläche axial verjüngt ist.
Aus US 2 695 787 A ist eine Spannhülse mit jeweils in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen an deren Außen- und Innenseite bekannt.
US 3 030 120 A beschreibt einen Adapter für einen ausdehnbaren Dorn, der einen Körper mit allgemein zylindrischen Innen- und Außenflächen aufweist und eine erste Reihe ringförmiger Segmente, die die Innenfläche bilden, und eine zweite Reihe ringförmiger Segmente, die radial von den ersten Segmenten beabstandet sind und die Außenfläche bilden.
EP 3 682 991 A1 offenbart eine mäandrierte Spannbüchse, die aus einer Reihe aufeinanderfolgender, nebeneinander liegender zylindrischer und/oder pseudozylindrischer Elemente gebildet, die miteinander verbunden sind und deren Grundfläche die Form eines Omega hat und somit einen Scheitelpunkt aufweist und zwei Schenkel, wobei die Spitzen dieser Elemente abwechselnd auf der Außenseite und auf der Innenseite der Buchse angeordnet sind und jeweils ein äußeres Element und ein inneres Element bilden. Diese Buchse zeichnet sich dadurch aus, dass die Schenkel, die zwei benachbarte Elemente verbinden, gemeinsam sind und die Außenelemente und die Innenelemente „Schalen“ bilden, deren Dicke zwischen 10 % und 25 % der Breite der Eckpunkte der Außenelemente beträgt.
Weitere Spannvorrichtungen oder Spannbüchsen sind auch bekannt aus US 3 117 797 A , DE 21 48 654 A1 , US 6 514 017 B2 , WO 2019/170556 A1 oder EP 2 747 922 B1 .
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein mäandriertes Spannelement hinsichtlich des Spannverhaltens weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Spannelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten ergeben sich insbesondere aus den abhängigen Ansprüchen, und des Weiteren aus der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere den hierin beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsformen.
Die hierin beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen gemäß der zu Grunde liegenden Erfindung sind nicht durch die in den Ansprüchen gewählte/n Merkmalskombination/en und die gewählten Rückbeziehungen beschränkt. Jedes Merkmal einer Anspruchskategorie kann auch in einer anderen Anspruchskategorie beansprucht werden. Ferner kann jedes Merkmal in den Patentansprüchen, auch unabhängig von der jeweiligen anspruchsgemäßen Rückbeziehung, beispielsweise in einer beliebigen Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmal(en) der Ansprüche oder der nachfolgenden Beschreibung beansprucht werden. Ferner kann jedes Merkmal, das in der nachfolgenden Beschreibung und/oder den anhängenden Zeichnungen offenbart und/oder im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben oder offenbart ist für sich, unabhängig oder losgelöst von dem Zusammenhang, in dem es steht, allein oder in jeglicher Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen, das oder die in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Zeichnungen beschrieben oder offenbart ist oder sind, beansprucht werden, insbesondere in dem Umfang, in welchem das jeweilige Merkmal zumindest einen Beitrag zur Lösung der zu Grunde liegenden Aufgabe liefert. Insbesondere können auch jede der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen bzw. jedes der beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale für sich gesondert und/oder in beliebigen Kombinationen beansprucht werden.
Das Spannelement, insbesondere die Spannbüchse oder Spannhülse oder Spannzange, ist Ausführungsformen gemäß der Erfindung, insbesondere gemäß Patentanspruch 1, zum Spannen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs geeignet und bestimmt und wenigstens teilweise in Form eines Mäanders um eine Elementachse, vorzugsweise eine Mittelachse oder zentrale Achse, verlaufend ausgebildet (oder: orientiert). Das Spannelement umfasst mehrere in einer Umfangsrichtung um die Elementachse zueinander versetzte oder beabstandete Spannsegmente sowie mehrere in Umfangsrichtung um die Elementachse zueinander versetzte oder beabstandete und zu den Spannsegmenten radial versetzte oder beabstandete Zwischensegmente, insbesondere Abstützsegmente. Ferner umfasst das Spannelement mehrere Verbindungsegmente, wobei jeweils ein Spannsegment über zwei der Verbindungssegmente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Zwischensegmenten verbunden ist. Die derart verbundenen Spannsegmente, Verbindungssegmente und Zwischensegmente erstrecken sich in einer zur Elementachse transversalen Ebene, insbesondere Schnittebene, in Form des Mäander oder bilden den Mäander des Spannelements. Es weisen nun wenigstens ein Teil der Spannsegmente, vorzugsweise alle Spannsegmente, ein erstes Spannteilsegment und ein zweites Spannteilsegment und eine Ausnehmung zwischen dem ersten Spannteilsegment und dem zweiten Spannteilsegment auf, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass in einem gespannten Zustand das jeweilige Spannsegment nur mit seinem ersten Spannteilsegment und seinem zweiten Spannteilsegment, nicht jedoch im Bereich mit der Ausnehmung gegen wenigstens eine Gegenspannfläche des Werkstücks oder Werkzeugs kraftschlüssig gespannt oder spannbar ist.
Die Zwischensegmente sind bevorzugt als Abstützsegmente ausgebildet und angeordnet derart, dass sie im gespannten Zustand an einer Gegenabstützfläche eines Spannkörpers, beispielsweise eines Spanndorns oder Spannrings, kraftschlüssig anliegen oder in Anlage kommen können.
Der Mäander ist vorzugsweise aus in Umfangsrichtung um die Elementachse aufeinanderfolgenden Abschnitten aus jeweils einem Spannsegment und einem Zwischensegment und einem das Spannsegment und das Zwischensegment verbindenden Verbindungselement gebildet oder zusammengesetzt, wobei sich vorzugsweise gleich ausgebildete Abschnitte wiederholen, die einzelnen Abschnitte aber auch unterschiedlich zueinander sein können.
In dem Mäander sind in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform alternierend an Innenseite und Außenseite angeordnete Hohlräume vorgesehen, die vorzugsweise bevorzugt in Form von Nuten oder Spalten oder Rillen ausgebildet sind. Jeweils ein Zwischensegment und die zwei unmittelbar verbundenen Verbindungssegmenten begrenzen gemeinsam jeweils einen ersten Hohlraum der zwischen diesem Zwischensegment und einem in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten weiteren Zwischensegment offen ist oder eine Öffnung aufweist. Jeweils ein Spannsegment und die zwei unmittelbar verbundenen Verbindungssegmenten begrenzen gemeinsam jeweils einen zweiten Hohlraum, der zwischen diesem Spannsegment und einem in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten weiteren Spannsegment offen ist oder eine Öffnung. Die ersten und zweiten Hohlräume sind jeweils alternierend zu entgegengesetzten Seiten, nämlich einer der Elementachse zugewandten Innenseite und einer von der Elementachse abgewandten Außenseite, des Spannelements offen oder weisen entsprechend die Öffnung auf.
Bevorzugt umläuft der Mäander des Spannelements die Elementachse geschlossen oder in einer geschlossenen (ringförmigen) Topologie oder die Spannbüchse verläuft um die Elementachse vollständig in Form eines Mäanders. Dadurch ist eine über den gesamten Umfang wirksame Spannung des Mäanders möglich. Es können aber auch in anderen Ausführungsformen des Spannelements Abschnitte in Umfangsrichtung ohne Mäander vorgesehen sein zwischen mäandrierten Abschnitten des Spannelements.
Die zum Spannen vorgesehenen, mit dem Werkstück oder Werkzeug in kraftschlüssige Anlage kommenden Oberflächen der Spannteilsegmente bilden vorzugsweise gemeinsam eine Spannflächenanordnung. Die Spannsegmente und die Zwischensegmente sind an voneinander abgewandten Seiten der Spannbüchse, einer Außenseite und Innenseite oder umgekehrt, angeordnet.
In einer Ausführungsform verlaufen die Spannteilsegmente und/oder die Ausnehmungen der Spannsegmente entlang einer gemeinsamen Zylinderfläche um die Elementachse mit einem vorgegebenen Radius, insbesondere parallel zur Elementachse oder gedrallt entlang einer teilweise um die Elementachse verlaufenden Linie oder entlang einer Helix mit konstanter oder variabler Steigung. Die Spannteilsegmente und/oder die Ausnehmungen der Spannsegmente können in einer Ausführungsform auch entlang einer gemeinsamen Kegelfläche um die Elementachse verlaufen.
Die Oberflächen der Spannteilsegmente bilden vorzugsweise voneinander getrennte Spannflächen einer Spannflächenanordnung zum Spannen gegen die wenigstens eine Gegenspannfläche des Werkstücks oder Werkzeugs, wobei die Spannflächenanordnung vorzugsweise eine kreisförmige oder polygonale Grundform hat.
Die Spannteilsegmente der Spannsegmente sind in einer Ausführungsform, vorzugsweise an von den Spannflächen abgewandten Seiten, mit jeweils einem der beiden dem Spannflächensegment zugeordneten Verbindungssegmente verbunden, vorzugsweise jeweils in einer Verlängerung oder Fortsetzung des jeweiligen Verbindungselements angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform schließen die Verbindungssegmente mit dem jeweiligen zugehörigen Spannteilsegment einen Verbindungswinkel ein, der bevorzugt ein von 90° abweichendes Winkelmaß aufweist, wobei vorzugsweise die Verbindungswinkel betragsmäßig gleich sind. Vorzugsweise sind die Verbindungswinkel jeweils stumpfe Winkel, also größer 90° und kleiner als 180°, bevorzugt größer 90° und kleiner als 120°, vorzugsweise zwischen 93° und 110°, oder jeweils spitze Winkel, also jeweils kleiner als 90° und größer als 0°, bevorzugt kleiner als 90° und größer als 45°, vorzugsweise zwischen 87° und 70°.
In einer vorteilhaften Ausführungsform haben wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle, Ausnehmungen in den Spannsegmenten über eine Ausnehmungslänge ein im Wesentlichen konstantes Ausnehmungsprofil und/oder eine im Wesentlichen konstante Breite in Umfangsrichtung und/oder eine im Wesentlichen konstante maximale radiale Tiefe und/oder ein konkaves Ausnehmungsprofil und/oder ein spiegelsymmetrisches Ausnehmungsprofil.
Bevorzugt weisen wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle, Spannteilsegmente über eine Segmentlänge ein im Wesentlichen konstantes Segmentprofil und/oder eine im Wesentlichen konstante Breite in Umfangsrichtung auf und/oder ein konvexes oder konkaves Segmentprofil. Vorzugsweise sind die Spannteilsegemente desselben Spannsegments spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet und angeordnet sind.
Bevorzugt sind bei wenigstens einem Teil der, vorzugsweise allen, Spannsegmenten eine Ausnehmungsbreite der Ausnehmung zwischen dem 0,4-fachen und dem 10-fachen der Summe der Breiten der Spannteilsegmente gewählt und/oder eine Spannsegmenthöhe des Spannsegments, gemessen in radialer Richtung, kleiner ist als die Länge und auch kleiner als die gesamte Breite, vorzugsweise maximal die Hälfte der gesamten Breite, des Spannsegments und/oder die Ausnehmungstiefe der Ausnehmung des Spannsegments zwischen dem 0,2-fachen und dem 0,8-fachen der Spannsegmenthöhe des Spannsegments gewählt ist.
Die Ausnehmungsbreite der Ausnehmung ist vorzugsweise zwischen 70 % und 110 % der in Umfangsrichtung gemessenen Weite des zugehörigen Hohlraumes zumindest im Bereich des oder entlang des den Hohlraum überragenden Spannsegments gewählt.
In allen Ausführungsformen ist bevorzugt wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle, Verbindungssegmente als Stege oder Wände ausgebildet sind mit einer Dicke, die kleiner als ihre Länge, und kleiner als die zwischen Zwischensegment und Spannsegment gemessene Höhe der Verbindungssegmente und/oder zwischen dem 0,2-fachen und dem 1,5-fachen der Spannsegmenthöhe des Spannsegments beträgt und/oder zwischen dem Zwischensegment und Spannsegment einen im Wesentlichen linearen Verlauf oder einen zumindest abschnittsweise gekrümmten Verlauf aufweist.
In einer Ausführungsform, die in Kombination mit oder auch unabhängig von den anderen Ausführungsformen beansprucht wird, ist an einer Stirnseite des Spannelements eine Einführfasenanordnung zum Auffädeln oder Einfädeln eines Werkstücks oder Werkzeugs angeordnet ist, die von einzelnen Einführfasensegmenten gebildet ist, die jeweils mit einem Zwischensegment verbunden sind, nicht jedoch mit den Spannsegmenten noch mit den Verbindungssegmenten. Dadurch kommen vorzugsweise die Spannsegmente beim Beladen bzw. Einführen des Werkstücks oder Werkzeugs nicht in Kontakt mit dem Werkstück oder Werkzeug.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen jeweils schematisch dargestellt sind:

1 ein Spannelement in einer ersten Ausführungsform in einem ungespannten Zustand in einer perspektivischen Ansicht,
2 eine Frontansicht des Spannelements gemäß 1 in einem gespannten Zustand,
3 schematisch das Prinzip der mechanischen Spannung bezogen auf ein Spannsegment gemäß dem Stand der Technik ohne Ausnehmung zum Spannen eines Werkstückes von außen in einem ungespannten Zustand,
4 das Prinzip der mechanischen Spannung mit einem bekannten Spannsegment gemäß 3 in einem gespannten Zustand,
5 schematisch das Prinzip der mechanischen Spannung bezogen auf ein Spannsegment mit einer Ausnehmung gemäß der Erfindung zum Spannen eines Werkstückes von außen in einem ungespannten Zustand,
6 das Prinzip der mechanischen Spannung mit dem Spannsegment gemäß 5 der Erfindung zum Spannen eines Werkstückes von außen in einem gespannten Zustand,
7 ein Spannelement in einer zweiten Ausführungsform in einer Frontansicht,
8 ein Spannelement in einer dritten Ausführungsform in einer Frontansicht und
9 ein Spannelement in einer vierten Ausführungsform mit einer Stirnfase in einem ungespannten Zustand in einer perspektivischen Ansicht.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 bis 9 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 und 2 ist ein Spannelement 1, das insbesondere als Spannbüchse oder Spannhülse oder Spannzunge ausgebildet sein kann, zum Spannen eines (nicht weiter gezeigten) Werkstücks oder Werkzeuges gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Spannelement 1 umläuft (oder: ist orientiert um oder ausgebildet um) eine zentrale Achse oder Elementachse M, die sich in einer axialen Richtung Z des Spannelements 1 erstreckt. Eine Stirnseite des Spannelements 1 ist mit 11 bezeichnet.
Das Spannelement 1 umfasst mehrere Spannsegmente (oder: Spanndecken, Spannflächenelemente) 4, die bevorzugt zusammen eine Spannflächenanordnung 3 zur kraftschlüssigen Anlage, d.h. zum Spannen, an das Werkstück oder Werkzeug, vorzugsweise an eine Gegenspannfläche 103 des Werkstücks oder Werkzeugs, bilden. Ferner umfasst das Spannelement 1 mehrere Zwischensegmente 5, die insbesondere Abstützsegmente (oder: Abstützelemente) sind, die bevorzugt zusammen eine Abstützflächenanordnung 2 zur Anlage an einen Spannkörper, beispielsweise einen Spanndorn oder eine Spannmutter, vorzugsweise an eine Gegenabstützfläche 106 des Spannkörpers, bilden.
Bei einer anderen Art der Erzeugung einer Spannkraft, z.B. hydraulisch oder mittels eines hydraulischen Mediums oder auch pneumatisch oder mittels eines pneumatischen Mediums, kann in allen Ausführungsformen an den Zwischenelementen 5 auch nur das hydraulische Medium anliegen, d.h. sie bilden dann nicht im engen wörtlichen Sinne Abstützsegmente für einen Spannkörper, dienen aber dennoch zur Einleitung einer Spannkraft in das Spannelement 1. Aber auch bei hydraulischer (oder pneumatischer) Spannung kann ein Spannkörper, vorzugsweise nahe seiner Oberfläche, hydraulisch beaufschlagt sein und dann an den Zwischensegmenten 5 anliegen, die dann wieder Abstützsegmente 5 auch im engeren Sinne sind.
Auch bei einem ebenfalls möglichen Spannen durch axiales Stauchen oder Ziehen des Spannelements 4 an Stirnseiten entlang der Elementachse M stützen sich die Zwischensegmente 5 in der Regel nicht an einer Gegenfläche eines Spannkörpers ab und sind somit dann keine Abstützsegmente im engen Sinne.
Die Spannsegmente 4 sind, radial zur Elementachse M gesehen, an einer entgegengesetzten oder abgewandten Seite des Spannelements 1 angeordnet im Vergleich zu den Zwischen- oder Abstützsegmenten 5. Insbesondere sind die Spannsegmente 4 an einer Außenseite des Spannelements 1 angeordnet zur Innenspannung des Werkstücks oder Werkzeugs und die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 an einer Innenseite des Spannelements 1, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2. Die Spannsegmente 4 können aber auch an einer Innenseite des Spannelements 1 angeordnet sein zur Außenspannung des Werkstücks oder Werkzeugs und die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 an einer Außenseite des Spannelements 1 angeordnet sein, wie z.B. in 8 gezeigt ist.
Jedes der Spannsegmente 4 weist nun ein erstes Spannteilsegment 41 und ein von dem ersten Spannteilsegment 41 beabstandetes zweites Spannteilsegment 43 auf und vorzugsweise eine Ausnehmung (oder zurückgenommene Stelle) 42 zwischen dem ersten Spannteilsegment 41 und dem zweiten Spannteilsegment 43 auf. Die Ausnehmung 42 trennt das erste Spannteilsegment 41 räumlich von dem zweiten Spannteilsegment 43. Dadurch ist das Spannsegment 4 zweigeteilt in die zwei in Umfangsrichtung U außen liegenden Spannteilsegmente 41 und 43, die die Spannflächen zum Anliegen an das Werkstück oder Werkzeug bilden, während das Spannsegment 4 dazwischen oder im Bereich der Ausnehmung 42 gar nicht oder zumindest überwiegend nicht (abhängig von der Verformung des Spannsegments 4 aufgrund der Spannkräfte) in Anlage an das Werkstück oder Werkzeug gelangt.
In dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein linearer Verlauf der Ausnehmung 42 vorgesehen entlang einer zentralen Ausnehmungsachse K, die vorzugsweise parallel zur Elementachse M verläuft, und weist über ihre entlang der Ausnehmungsachse K gemessenen Ausnehmungslänge L eine Ausnehmungsbreite b auf, wobei die Ausnehmungsbreite b in Umfangsrichtung U bezogen auf die Elementachse M oder auch senkrecht zur Ausnehmungsachse K als Abstand zwischen dem ersten Spannteilsegment 41 und dem zweiten Spannteilsegment 43 bestimmt ist.
Die entsprechende Breite des ersten Spannteilsegments 41 ist mit b1 bezeichnet und die entsprechende Breite des zweiten Spannteilsegments 43 mit b3. Die Spannsegmentbreite des gesamten Spannsegments 4 ist mit A bezeichnet und typischerweise ist A = b1+b+b3. Bevorzugt ist 0,4*(b1+b3) < b < 10*(b1+b3). Alle Breiten A, b1, b und b3 sind vorzugsweise in Umfangsrichtung U bestimmt.
Die Spannsegmente 4 sind bevorzugt als vergleichsweise dünne Wände oder Spanndecken oder Stege ausgebildet mit einer (maximalen) Dicke oder Höhe H, die bevorzugt kleiner ist als ihre Länge L und auch kleiner als ihre Breite A ist. Bevorzugt ist H < 0,5 A. Dadurch wird eine für die Spannung vorteilhafte Aufweitung mit längeren Standzeiten ermöglicht.
Eine Spannsegmenthöhe (oder: Dicke), gemessen in radialer Richtung, des Spannsegments 4, insbesondere in den beiden Spannteilsegmenten 41 und 43, ist mit H bezeichnet. Die in radialer Richtung gemessene Ausnehmungstiefe der Ausnehmung 42 ist mit t bezeichnet. Die radiale Dicke des Spannsegments 4 im Bereich der Ausnehmung 42 ist dann typischerweise H-t. Bevorzugt ist 0,1 H < t < 0,8 H.
Die in Umfangsrichtung U gemessene Breite b der Ausnehmung 42 ist in vorteilhaften Ausführungsformen zwischen 50 % und 120 % der in Umfangsrichtung U gemessenen lichte Weite g des Hohlraumes 9 zumindest im Bereich oder entlang des den Hohlraum 9 überragenden Spannsegments 4, z.B. mindestens 70 %, wie z.B. in 2 dargestellt, oder vorzugsweise annähernd 100 %, wie z.B. in 7 dargestellt, d.h. ungefähr so groß wie die in Umfangsrichtung U gemessene lichte Weite g des Hohlraumes 9 zumindest im Bereich oder entlang des den Hohlraum 9 überragenden Spannsegments 4. Dadurch ist der an den Hohlraum 9 angrenzende mittlere Bereich des Spannsegments 4 zwischen den Spannteilsegmenten 41 und 43 zumindest überwiegend oder auch praktisch vollständig mit der Ausnehmung 42 versehen und damit in seiner Materialstärke geschwächt oder durchgängig zurückgenommen und die Verformungen des Spannsegments 4 selbst beim Spannen sind reduziert.
Die absoluten Abmessungen der Spannsegmente 4 hängen natürlich von dem Umfang der Spannbuchse 1 und der Zahl der Spannsegmente 4 ab. Typischerweise weist die Spannbuchse 1 zwischen 7 und 55, bevorzugt zwischen 12 und 40 Spannsegmente 4 auf.
Bevorzugt verlaufen das erste Spannteilsegment 41 und das zweite Spannteilsegment 43 zumindest überwiegend parallel zueinander oder unter einem konstanten Abstand zueinander, vorzugsweise in einem linearen Verlauf oder auch entlang gekrümmter Kurven, insbesondere helikaler Kurven. Die Ausnehmungsbreite b ist in diesem Fall bevorzugt wenigstens annähernd konstant über die Ausnehmungslänge L, bevorzugt bei allen Spannsegmenten 4. Die Ausnehmungsbreite b kann aber auch entlang der Ausnehmung 42 variieren, um in axialer Richtung Z unterschiedliche Spannverhältnisse zu erzielen.
Bevorzugt sind alle Spannsegmente 4 bzw. ihre Ausnehmungen 42 und Spannteilsegmente 41 und 43 der Spannbuchse 1, zumindest in ihrem Profil, zueinander gleich ausgebildet, damit eine einheitliche oder homogene Spannung des Werkstücks oder Werkzeugs unterstützt oder ermöglicht wird.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform können auch unterschiedliche Spannsegmente 4 zueinander unterschiedlich geformte Ausnehmungen 42, insbesondere Ausnehmungen 42 mit unterschiedlichen Breiten b und/oder unterschiedlichen Tiefen t und/oder zueinander unterschiedlich geformte Spannteilsegmente 41 und 43, insbesondere mit unterschiedlichen Höhen H und/oder Breiten b1 und b3, aufweisen, um eine bessere Anpassung der Spannverhältnisse an unterschiedliche, z.B. nicht rotationssymmetrische, Werkstücke oder Werkzeuge, zu ermöglichen.
Auch kann die Spannflächenanordnung einer in weitem Rahmen beliebigen Fläche eines zu spannenden Werkstücks oder Werkzeugs angepasst werden, z.B. einer nicht zylindrischen oder nicht konischen. Zum Beispiel kann bei einer schneckenförmigen oder spiraligen Spannfläche des Werkstücks eine entsprechend in Umfangsrichtung zunehmende radiale Ausdehnung des Mäanders oder ein zunehmender radialer Abstand zwischen Spannflächenanordnung und Abstützflächenanordnung verwirklicht sein.
Ebenso können die Breiten b der Ausnehmungen 42 auch über deren Länge L oder Ausnehmungsachse K veränderlich sein und die Tiefe t der Ausnehmung(en) 42 über ihre Breite b. Bevorzugt nimmt die Tiefe t der Ausnehmung(en) 42 über die Breite b zur Mitte hin zu und dann wieder ab, beispielsweise in einer gekrümmten Kontur.
Die Spannsegmente 4 mit ihren Spannteilsegmenten 41 und 43 sind jeweils in Umfangsrichtung U, bezogen auf die Elementachse M der Spannbuchse 1 zueinander versetzt oder beabstandet angeordnet, beispielsweise durch zwischenliegende, vorzugsweise als Rillen oder Spalte oder Nuten ausgebildete, Hohlräume 8. Auch die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 sind relativ zueinander in Umfangsrichtung U, bezogen auf die Elementachse M der Spannbuchse 1, versetzt oder beabstandet angeordnet, beispielsweise durch zwischenliegende, auch vorzugsweise rillen- oder spaltförmige, Hohlräume 9.
Die voneinander beabstandeten Spannteilsegmente 41 und 43 bilden also mit ihren als Spannflächen wirkenden Oberflächen eine jeweils durch die alternierend aufeinanderfolgenden Hohlräume 8 und die Ausnehmungen 43 unterbrochene Spannflächenanordnung 3. Bevorzugt sind die Spannflächen der Spannteilsegmente 41 und 43 konvex oder auch konkav gekrümmt.
Die voneinander beabstandeten Zwischen- oder Abstützsegmente 5 wiederum bilden mit ihren als Abstützflächen wirkenden Oberflächen eine jeweils durch die Hohlräume 9 unterbrochene Abstützflächenanordnung 2.
Die ersten Spannteilsegmente 41 der Spannsegmente 4 sind nun in Umfangsrichtung U gegenüber den benachbarten Zwischen- oder Abstützsegmenten 5 um einen Versatzwinkel β_A versetzt oder beabstandet. Die zweiten Spannteilsegmente 43 der Spannsegmente 4 sind in Umfangsrichtung U gegenüber den oder relativ zu den benachbarten Zwischen- oder Abstützsegmenten 5 um einen Versatzwinkel β_B versetzt oder beabstandet.
Jeweils das erste Spannteilsegment 41 jedes Spannsegments 4 ist über ein erstes Verbindungssegment 6 mit einem in Umfangsrichtung U benachbarten ersten Zwischen- oder Abstützsegment 5, vorzugsweise einem Endabschnitt des Zwischen- oder Abstützsegments 5 bezogen auf die Umfangsrichtung U, verbunden. Jeweils das zweite Spannteilsegment 43 desselben Spannsegments 4 ist über ein zweites Verbindungssegment 7 mit einem in Umfangsrichtung U benachbarten und zum ersten Zwischen- oder Abstützsegement 5 versetzten zweiten Zwischen- oder Abstützsegment 5, vorzugsweise einem Endabschnitt des zweiten Zwischen- oder Abstützsegments 5 bezogen auf die Umfangsrichtung U, verbunden. Die Verbindungssegmente 6 und 7 erstrecken sich in einer sowohl eine Komponente in Radialrichtung R als auch eine Komponente in Umfangsrichtung U aufweisenden Richtung.
Mit dem zugehörigen Spannteilsegment 41 schließt das damit jeweils verbundene erste Verbindungssegment 6 einen Verbindungswinkel (oder: Innenwinkel) µ_A ein, der bevorzugt ein von 90° abweichendes Winkelmaß aufweist. Ebenso schließt je ein verbundenes zweites Verbindungssegment 7 mit dem damit jeweils verbundenen zweiten Verbindungssegment 7 einen Verbindungswinkel (oder: Innenwinkel) µ_B ein, der bevorzugt ein von 90° abweichendes Winkelmaß aufweist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 sind die Verbindungswinkel µ_A und µ_B vorzugsweise zueinander betragsmäßig gleich und/oder vorzugsweise jeweils stumpfe Winkel, also größer 90° und kleiner als 180°, bevorzugt größer 90° und kleiner als 120°, vorzugsweise zwischen 93° und 110°.
Je betragsmäßig größer die stumpfen Verbindungswinkel µ_A und µ_B gewählt sind, desto nachgiebiger sind im Allgemeinen die Verbindungssegmente 6 und 7 und damit die gesamte Spannbuchse 1 beim Spannen, da eine größere Aufweitung oder elastische Auslenkung möglich ist.
Ferner schließen die ersten Verbindungssegmente 7 jeweils einen Neigungswinkel γ_A und die zweiten Verbindungssegmente 6 einen Neigungswinkel γ_B mit der jeweiligen radialen Richtung 5 ein, wobei die Verbindungsegmente 6 und 7 in 2 radial nach außen aufeinander zu geneigt sind und sich die Neigung beim Spannen aufgrund der Verformung ändern kann. Die Verbindungswinkel µ_A und µ_B beeinflussen den wirkenden Hebelarm.
In anderen Ausführungsbeispielen der Spannbuchse 1, z.B. gemäß 7 und 8 (siehe weiter hinten), können der Verbindungswinkel µ_A zwischen erstem Spannteilsegment 41 und erstem Verbindungselement 6 und der Verbindungswinkel µ_B zwischen zweitem Spannteilsegment 43 und zweitem Verbindungselement 7 jeweils spitze Winkel sein, also jeweils kleiner als 90° und größer als 0°, bevorzugt kleiner als 90° und größer als 45°, vorzugsweise zwischen 70° und 87°. Auch hier sind die Verbindungswinkel µ_A und µ_B bevorzugt betragsmäßig gleich.
Bevorzugt sind die Verbindungssegmente 6 und 7 in allen Ausführungsformen als dünne Stege oder Wände ausgebildet mit einer Dicke (oder: Stärke) d, die kleiner als ihre Länge, die sich vorzugsweise parallel zu den Spannsegmenten und deren Ausnehmungsachsen K und/oder ebenfalls in einer zur Elementachse M parallelen axialen Richtung erstreckt, die typischerweise der Länge L entspricht. Vorzugsweise ist diese Dicke d der Verbindungssegmente 6 und 7 auch kleiner als die zwischen Zwischen- oder Abstützsegment 5 und Spannsegment 4 gemessene Höhe h der Verbindungssegmente 6 und 7. Die Dicke d oder Stärke der Verbindungselemente liegt vorzugsweise im Bereich der Höhe H der Spannsegmente 4, typischerweise ist 0,2 H < d < 1,5 H.
Zwei Verbindungssegmente 6 und 7 begrenzen seitlich in Umfangsrichtung U gesehen jeweils einen der Hohlräume 8 und 9. Die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 begrenzen radial nach innen die Hohlräume 8.
Die Spannsegmente 4 begrenzen radial nach außen die Hohlräume 9 mit jeweils einem den jeweiligen Hohlraum 9 überspannenden oder überragenden Abschnitt, dessen dem Hohlraum 9 zugewandte erste Oberfläche mit 45 bezeichnet ist und Han dessen gegenüberliegenden, vom Hohlraum 9 abgewandten zweiten Oberfläche 46 die Ausnehmung 42 ausgebildet oder eingeformt ist. Es kann auch an der ersten Oberfläche 45 eine Ausnehmung vorgesehen sein (siehe z.B. 8). Die in Umfangsrichtung U gemessene innere Weite des Hohlraums 9 an der ersten Oberfläche 45 (oder: an dessen innerer Begrenzung oder Boden) ist mit g bezeichnet und, entspricht auch der Breite der ersten Oberfläche 45 in Umfangsrichtung gemessen oder dem inneren Abstand der beiden Verbindungselemente 6 und 7 an dieser inneren Begrenzung oder dem Boden des Hohlraumes 9 entlang der ersten Oberfläche 45 des Spannsegments 4.
Die Ausnehmung 42 erstreckt sich nun in einer Ausführungsform über den gesamten Abschnitt des Spannsegments 4, welcher den Hohlraum 9 überragt und mit der dem Hohlraum 9 zugewandten ersten Oberfläche 45 den Boden des Hohlraums 9 bildet. Die Breite b der Ausnehmung 42 an der zweiten Oberfläche 46 des Spannsegments 4 ist somit bevorzugt mindestens so groß wie die lichte Weite g an der ersten Oberfläche 45 des Spannsegments 4 gewählt. Dadurch sind die als Spannflächen wirkenden Oberflächen der Spannteilsegmente 41 und 43 in Verlängerung oder Fortsetzung (auch des Kraftweges) der Verbindungssegmente 6 und 7 bzw. den Verbindungssegmenten 6 und 7 unmittelbar gegenüber angeordnet und die Spannkräfte beim Spannen werden direkt über die Spannteilsegmente 41 und 43 in die jeweiligen Verbindungssegmente 6 und 7 geleitet und führen praktisch nicht zu Verformungen des Spannsegments 4 in den Hohlraum 9 hinein oder heraus.
Generell ist eine Anordnung der Spannteilsegmente 41 und 43 und ihrer als Spannflächen oder Kontaktflächen dienenden Oberflächen in Verlängerung oder Fortsetzung des jeweiligen Verbindungssegments 6 bzw. 7 bevorzugt, so dass eine direkte Krafteinleitung und geringe Verformung des Spannsegments 4 im zwischen den Spannteilsegmenten 41 und 43 liegenden Bereich mit der Ausnehmung 42 unterstützt wird.
In einer Ausführungsform mit einer Außenspannung des Werkstücks oder Werkzeugs sind umgekehrt die Spannsegmente 4 radial an der Innenseite der Spannbuchse 1 angeordnet und begrenzen radial nach innen mit der ersten Oberfläche 45 die Hohlräume 9, während die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 radial nach außen die Hohlräume 8 begrenzen, wie z.B. in 8 gezeigt ist.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung, wie in 1 und 2 (oder 7 und 8) gezeigt, ist somit ein mänderförmiger Aufbau des Spannelements 1 (oder: ein mäandriertes Spannelement 1) verwirklicht. Die Spannsegmente 4 und die Verbindungssegmente 6 und 7 und die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 erstrecken sich in einer transversalen, d.h. senkrecht zur Elementachse M orientierten, Ebene oder Schnittebene in Form eines Mäander, der aus in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Abschnitten, die jeweils aus einem Spannsegment 4 und zwei Verbindungssegmenten 6 und 7, die gemeinsam einen Hohlraum 9 begrenzen, bzw. aus einem Zwischen- oder Abstützsegment 5 und zwei Verbindungssegmenten 6 und 7, die gemeinsam einen Hohlraum 8 begrenzen, zusammengesetzt ist. Die Hohlräume 8 und 9 sind jeweils alternierend zu entgegengesetzten Seiten, innen oder außen, offen.
Aufgrund der stumpfen Verbindungswinkel µ_A und µ_B ergeben sich gemäß 1 und 2 in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende V- oder U-förmigen oder zur längeren Seite hin offene trapezförmige Abschnitte des Mäanders.
Die Spannbuchse 1 ist zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges (in den Figuren nicht dargestellt) vorgesehen und wird dazu zwischen das Werkstück oder Werkzeug einerseits und einen - ebenfalls nicht gezeigten Spannkörper, beispielsweise einen Spanndorn oder eine Spannmutter, angeordnet, Das Werkstück oder Werkzeug wird mittels der vom Spannkörper über die Spannbuchse 1 übertragenen Spannkräfte kraftschlüssig gespannt.
Dazu oder zur Spannung kommen die Spannsegmente 4 lediglich an ihren Spannteilsegmenten 41 und 43, nicht jedoch im Bereich der Ausnehmung 42 kraftschlüssig oder unter einem Anpressdruck mit einer in 2 gestrichelt eingezeichneten Gegenspannfläche 103 des Werkstücks oder Werkzeugs zur Anlage. Dadurch werden definierte Spannflächen durch die Spannteilsegmente 41 und 43 gebildet, was eine noch zuverlässigere Spannung ermöglicht. Mit anderen Worten, das erste Spannteilsegment 41 und das zweite Spannteilsegment 43 und die Ausnehmung dazwischen sind derart ausgebildet, dass in dem gespannten Zustand das Spannsegment 4 nur mit seinem ersten Spannteilsegment 41 und seinem zweiten Spannteilsegment 43, nicht jedoch im Bereich mit der Ausnehmung 42 gegen wenigstens eine Gegenspannfläche 103 des Werkstücks oder Werkzeugs kraftschlüssig gespannt oder spannbar ist.
Die Spannteilsegmente 41 und 43 sind in einer vorteilhaften Ausführungsform symmetrisch zueinander angeordnet und/oder ausgebildet. Ebenso können die sich an ein Spannsegment 4 jeweils anschließenden Verbindungssegmente 6 und 7 vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet und/oder ausgebildet sein.
Die Spannteilsegmente 41 und 43 jedes Spannsegments 4 oder die mit ihnen gebildete Spannflächenanordnung 2 sind bevorzugt in ihrem radialen Abstand und Verlauf zur Elementachse M im Spannzustand, also bei den wirkenden Spannkräften, an die radiale Abmessung der Gegenspannfläche 103 angepasst, die in 2 mit R₁ bezeichnet ist, wobei in 2 bevorzugt von einem Kreisbogen mit Radius R₁, ausgegangen wird, also von einer zylindrischen oder auch konischen Gestalt.
Neben einer solchen zur Gegenspannfläche 103 komplementären Form der Spannteilsegmente 41 und 43 auf einer Zylinder- oder Kegelfläche können auch je nach Anwendung und Gestalt und Material des Werkstücks und Werkzeugs auch leicht abweichende Formen für die Spannflächen der Spannteilsegmente 41 und 43 vorgesehen sein. In nicht dargestellten Ausführungsformen können beispielsweise Längs- und Quernuten oder kreuzförmige Ausnehmungen vorgesehen sein, um einen Formschluss durch Einpressen der Geometrie in das Werkstück zu erzielen oder vom Werkstück abhängige Profilabbildungen in Richtung der Elementachse M oder senkrecht zu ihr. Weiter sind auch gewellte Profile für die Spannflächen der Spannteilsegmente 41 und 43 denkbar, um mehrere einzelne Anlagepunkte am Werkstück zu erzielen.
Wenn die Spannteilsegmente 41 und 43 oder die von ihnen gebildete Spannfläche oder Spannflächenanordnung 3 an der Außenseite der Spannbuchse 1 angeordnet sind, wird das Werkstück oder Werkzeug von innen oder an einer inneren Gegenspannfläche 103 gespannt, wie in 2 gezeigt. Das Werkstück oder Werkzeug kann aber auch von außen oder an einer äußeren Gegenspannfläche 103 gespannt werden, wie in dem Ausführungsbeispiel der 8 veranschaulicht ist.
Die Zwischen- oder Abstützsegmente 5, die bevorzugt zusammen die Abstützfläche oder Abstützflächenanordnung 2 bilden, liegen beim Spannvorgang an einer Gegenabstützfläche 106 des Spannkörpers an, die bei Innenspannung des Werkstücks oder Werkzeugs an einer Außenseite des Spannkörpers liegt, und entsprechend bei Außenspannung des Werkstücks oder Werkzeugs an einer Innenseite des Spannkörpers. Die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 der Spannbuchse 1 sind in ihrem radialen Abstand zur Elementachse M im gespannte Zustand an die radiale Abmessung der Gegenabstützfläche 106 des Spannkörpers angepasst, die in 2 mit R₂ bezeichnet ist, wobei in 2 bevorzugt von einem Kreisbogen mit Radius R₂, ausgegangen wird, also von einer zylindrischen oder bevorzugt konischen Gestalt.
Als Abstützsegmente 5 und zugehörige Spannkörper können auch bei der Spannbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung prinzipiell alle in der WO 2021/204880 A2 beschriebenen Ausführungsformen zum Einsatz kommen. In 1 ist ohne Beschränkung der Allgemeinheit beispielhaft eine Sägezahngewindevariante gezeigt. Außer der sägezahnartigen Gestalt der Abstützsegmente sind auch abweichende Formen möglich, insbesondere auch gekrümmte oder mit mehreren ebenen Flächen versehene Abstützsegmente.
Die Abstützsegmente 5 sind also derart ausgebildet, dass sie im gespannten Zustand an einer Gegenabstützfläche 106 des Spannkörpers kraftschlüssig anliegen oder in Anlage kommen.
In einer anderen Ausführungsform können die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 aber auch hydraulisch oder pneumatisch mit einer Abstütz- oder Spannkraft beaufschlagt werden oder sein und müssen dann nicht an einem hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Spannkörper anliegen, sondern können auch direkt mit dem hydraulischen oder pneumatischen Medium in Kontakt sein.
Während des Spannvorganges wirkt, wie in 2 dargestellt, bei aneinander liegenden Gegenabstützfläche 106 eines Spannkörpers und der Abstützsegmente 5 der Spannbuchse 1 eine radiale Abstützflächenpresskraft F_A von dem Spannkörper über dessen Gegenabstützfläche 106 auf die Abstützsegmente 5 der Spannbuchse 1. Diese radiale Abstützflächenpresskraft F_A wird, aufgeteilt in Kraftkomponenten, einerseits über das mit einem Abstützsegment 5 verbundene Verbindungssegment 6 auf das ebenfalls mit diesem Verbindungssegment 6 verbundene zweites Spannteilsegment 43 des benachbarten Spannsegments 4 übertragen und andererseits über das mit diesem oder demselben Abstützsegment 5 verbundene andere Verbindungssegment 7 auf das mit diesem Verbindungssegment 7 verbundene erste Spannteilsegment 41 des in Umfangsrichtung U folgenden Spannsegments 4 übertragen. Außerdem wird von zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Abstützflächensegmenten 5 über Verbindungssegmente 6 und 7 jeweils auf die Spannteilsegmente 41 und 43 desselben Spannsegments 4 die jeweilige Komponente der jeweils wirkenden radialen Abstützflächenpresskraft F_A übertragen. Es resultiert in jedem oder auf jedes Spannteilsegment 41 und 43 jeweils eine Spannflächen-Presskraft, die nun wiederum auf die Gegenspannfläche 103 des Werkstücks oder Werkzeugs wirkt, und zwar eine Spannflächen-Presskraft F_SA mit Wirkrichtung gemäß dem zugehörigen Neigungswinkel γ_A beim Spannteilsegment 41 und eine Spannflächen-Presskraft F_SB mit Wirkrichtung gemäß dem zugehörigen Neigungswinkel γ_B beim Spannteilsegment 43. Die Kraftübertragungsflächen an Gegenabstützfläche 106 und Gegenspannfläche 103 sind in Umfangsrichtung U zueinander versetzt. Die als Spannteilfläche wirkende Oberfläche jedes Spannteilsegments 41 und 43 ist vorzugsweise in Verlängerung des zugehörigen Verbindungselements 6 bzw. 7 nach außen in 2 (bzw. nach innen in 8 oder auf einer Linie mit diesem angeordnet, so dass ein direkter Kraftfluss ermöglicht ist und die Verformung beim Spannen sich weitgehend oder im Wesentlichen auf die Verbindungssegmente beschränkt.
Im Folgenden wird nun das Spannverhalten bei Spannsegmenten mit Ausnehmungen oder wenigstens zwei beabstandeten Spannteilsegmenten gemäß der Erfindung (anhand der Prinzipskizzen der 5 und 6) im Vergleich zum Stand der Technik (anhand der Prinzipskizzen der 3 und 4) weiter erläutert.
Ein Spannsegment 4A ohne Ausnehmung gemäß dem Stand der Technik, das über zwei Verbindungssegmente 6 und 7 jeweils mit einem Abstützsegment 5 verbunden ist, ist in 3 im ungespannten Zustand gezeigt, d.h. noch ohne Kontakt zum Werkstück 101, und in 4, nun umbenannt in 4B, im gespannten Zustand, d.h. im kraftschlüssigen Kontakt zum Werkstück 101.
Während das Spannflächensegment 4A im ungespannten Zustand an die Oberfläche des Werkstücks 101 in der Form mit einer konkaven Spannfläche angepasst ist, kommt es im gespannten Zustand aufgrund der Verformungen in der Realität nur noch zu einer im Wesentlichen linienförmigen Berührung. Das Werkstück 101 und das Spannflächensegment 4B stehen im gespannten Zustand des Spannflächensegments 4B über einen geometrisch unbestimmten Kontaktpunkt 301 (im Querschnitt) miteinander in Kontakt, was zu Ungenauigkeiten in der Spannung führt. Im Kontaktpunkt 301 wirkt die aus der radialen Abstützflächenpresskraft F_A und die über die Verbindungelemente 6 und 7 übertragenen Kraftkomponenten F_S resultierende Spannkraft F_R. Durch die in den dargestellten Wirkrichtungen wirkende Spannflächenpresskraft F_S und die Spannkraft F_R verformt sich das Spannflächensegment 4B reversibel, so dass sich die Krümmung oder Wölbung des Spannflächensegments 4B im Querschnitt verringert oder zu einer konstanten konvergiert (in 4 zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt). Die im ungespannten Zustand dem Umriss des Werkstücks 101 im Querschnitt angepasste Krümmung des in 3 gezeigten Spannflächensegments 4A gemäß dem Stand der Technik wird also durch die im gespannten Zustand wirkenden Kräfte F_S und F_R reversibel so verformt, dass die Krümmung des in 4 gezeigten Spannflächensegments 4B nicht mehr dem Umriss des Werkstücks 101 im Querschnitt angepasst ist.
In der 5 und 6 ist nun ein Spannsegment 4 mit zwei Spannteilsegmenten 41 und 43 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt, in 5 im ungespannten Zustand und in 6 im gespannten Zustand.
Die Spannflächen der Spannteilsegmente 41 und 43 weisen vorzugsweise wieder eine konkave Krümmung auf, die an die Außenform des Werkstücks 101 angepasst ist, insbesondere sich im Querschnitt entlang eines Kreisbogens mit dem Radius R₁ um die Elementachse M erstrecken. Denkbar ist jedoch auch, dass die Krümmung der Spannteilsegmente 41 und 43 über deren Breite in Umfangsrichtung jeweils variabel oder veränderbar ist und beispielsweise jeweils konvex und konkav gekrümmte Abschnitte aufweisen. Auch eine polygonale Form, die sich um die zentrale Achse M erstreckt, ist möglich.
Die Ausnehmung 42 zwischen den Spannteilsegmenten 41 und 43 bewirkt nun, dass die Krümmung der Spannteilsegmente 41 und 43 unter Einwirkung der Spannflächenpresskraft F_S und der daraus resultierenden Spannkraft F_R auch im gespannten Zustand dem Umriss des Werkstücks 101 im Querschnitt weitgehend angepasst ist oder bleibt. Verglichen mit einem Spannflächensegment ohne Ausnehmung in 4 hat das in 6 dargestellte gespannte Spannflächensegment mit Ausnehmung 42 eine im Querschnitt linienförmige Spannfläche, dennoch entsteht bei der Spannbewegung durch eine Rotation um eine Achse parallel zur Mittelachse M in der Regel dann auch eher ein punktförmigen Kontakt. Es kann aber dennoch in einer Ausführungsform auch ein linienförmiger und im Raum einen flächigen und nicht nur linienförmigen Kontakt zwischen dem Werkstück 101 und den Spannteilsegmenten 41 und 43 realisiert werden. Damit kommt eine definierte und fein bearbeitete Geometrie der Spannsegmente 4 der Spannbuchse 1 zur Werkstück- oder Werkzeuganlage. Die zwei äußeren und eher punktförmigen Anlageflächen an den beiden Spannteilsegmenten 41 und 43 bewirken im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem aufgrund der fehelenden Ausnehmung 42 eher in der Mitte der Spannsegmente Kontakt auftritt, zudem eine größere Genauigkeit beim Spannen.
In 7 ist eine Spannbuchse 1 zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeugs von innen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Spannsegmente 4 sind ähnlich oder gleich aufgebaut wie in der Ausgestaltung gemäß 1 und 2.
Im Unterschied zu 1 und 2 sind in dem Ausführungsbeispiel der Spannbuchse 1 gemäß 7 die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 etwas dicker oder massiver in Radialrichtung ausgebildet und auch in Umfangsrichtung U aufeinander zu etwas verlängert und stehen in Umfangsrichtung U über die verbundenen Verbindungselemente 6 und 7 etwas hinaus oder über. Dadurch sind die Zwischen- und Abstützsegmente 5 etwas starrer oder versteift, und die Verformung beim Spannen findet noch mehr in den Verbindungselementen 6 und 7 und Spannsegmenten 4 statt, d.h. die Spannkraftkomponenten auf die Verbindungselemente 6 und 7 in Umfangsrichtung werden erhöht und eine stärkere Verformung erreicht. Der Vorteil ist, dass durch die breiteren Abstützsegmente 5 eine geringer Flächenpressung zur Gegenabstützfläche 106 erzielt wird, was den Verschleiß verringert. Außerdem ist in 7 durch die unterschiedlichen Winkel µA und µB der Verbindungssegmente 7 und 6, die hierkleiner sind als 90°, die Breite des Spannsegments 4 vergrößert, was ein „Mitarbeiten“ letzterer fördert, was wiederum zu geringeren Spannungen in den Verbindungselementen 6 und 7 und zu größere Expansionen oder Einschnürungen des Spannelements 1 führt.
In dem Ausführungsbeispiel des Spannelements 1 gemäß 8 sind im Unterschied zu 1 und 2 noch radial dickere und massivere Zwischen- oder Abstützsegmente 5 vorgesehen. Ferner ist gemäß 8 eine Außenspannung des Werkstücks oder Werkzeugs vorgesehen, d.h. die Spannsegmente 4 der Spannbuchse 1 sind radial innen angeordnet und die Zwischen- oder Abstützsegmente 5 außen. Die Spannteilsegmente 41 und 43 der Spannsegmente 4 sind in 8 dünner ausgebildet als die Verbindungssegmente 6 und 7.
Weiterhin sind in den Ausführungsbeispielen der Spannbuchse 1 gemäß 7 und 8 im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 der Verbindungswinkel µ_A zwischen erstem Spannteilsegment 41 und erstem Verbindungselement 6 und der Verbindungswinkel µ_B zwischen zweitem Spannteilsegment 43 und zweitem Verbindungselement 7 jeweils spitze Winkel, also jeweils kleiner als 90° und größer als 0°, bevorzugt kleiner als 90° und größer als 45°, vorzugsweise zwischen 87° und 70°: Auch hier sind Verbindungswinkel µ_A und µ_B bevorzugt betragsmäßig gleich.
Aufgrund der nunmehr spitzen Verbindungswinkel µ_A und µ_B ergeben sich gemäß 7 und 8 im Unterschied zu 1 und 2 nunmehr omegaförmige oder zur kürzeren Seite hin offene trapezförmige Abschnitte des Mäanders der Spannbuchse 1, wobei wiederum Abschnitte aus jeweils einem Spannsegment 4 und zwei Verbindungssegmenten 6 und 7, die gemeinsam einen Hohlraum 9 begrenzen, und Abschnitte aus jeweils einem Abstützsegment 5 und zwei Verbindungssegmenten 6 und 7, die gemeinsam einen Hohlraum 8 begrenzen, alternierend in Umfangsrichtung U aufeinanderfolgen.
Das Spannprinzip bei diesen omegaförmigen Ausführungen wurde schon anhand der 3 und 4 erläutert. Grundsätzlich ist eine weichere oder genauer anpassbare Spannung möglich.
Die Ausnehmung 42 hat auch den Vorteil, dass dort kein unerwünschter Kontakt mit dem Werkstück oder Werkzeug stattfinden kann und dort auch eine Beschriftung oder Kennzeichnung angebracht werden kann.
Vorzugsweise weisen die Ausnehmungen 42 über ihre Ausnehmungslänge L ein im Wesentlichen konstantes Ausnehmungsprofil auf und/oder eine im Wesentlichen konstante Breite b und/oder eine im Wesentlichen konstante maximale radiale Tiefe t. Das Ausnehmungsprofil der Ausnehmungen 42 ist vorzugsweise konkav und/oder spiegelsymmetrisch, insbesondere bezüglich einer radialen Symmetrieebene. Wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle, Spannteilsegmente 41 und 43 weisen über ihre eine Segmentlänge vorzugsweise ein im Wesentlichen konstantes Segmentprofil und/oder eine im Wesentlichen konstante Breite b1 oder b3 auf und/oder ein konvexes oder konkaves Segmentprofil. Die Spannteilsegmente 41 und 43 desselben Spannsegments 4 sind insbesondere spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet und angeordnet, insbesondere bezüglich einer radialen Symmetrieebene. Variierende Profile, insbesondere in Breite oder Tiefe variierende Profile, der Ausnehmungen 42 und Spannteilsegmente 41 und 43 sind aber auch möglich
In allen Ausführungsformen können auch Spannsegmente 4 mit mehr als einer Ausnehmung 42 oder mehr als zwei Spannteilsegmenten 41 und 43 vorgesehen sein. In solchen - nicht in den Zeichnungen gezeigten - Modifikationen können beispielsweise zwei oder drei oder mehr zueinander im Wesentlichen parallel verlaufende Ausnehmungen, die analog zur Ausnehmung 42 geformt sind, und somit entsprechend drei oder vier oder entsprechend mehr durch diese Ausnehmungen voneinander beabstandete Spannteilsegmente des Spannsegments vorgesehen sein. Oder es werden zwei oder drei oder mehr schräg oder senkrecht zueinander verlaufende Ausnehmungen vorgesehen, die entsprechende Spannteilsegmente voneinander trennen, z.B. in einer wabenförmigen oder matrixfömigen Anordnung. Ausnehmungen könnten auch senkrecht zu der Achse K verlaufen und es kann auch Spannelemente geben, bei denen der Mäander bis zum Grund des Hohlraums 8 bzw. 9 ausgenommen bzw. aufgeschnitten ist.
Die Verbindungssegmente 6 und 7 und/oder die Spannsegmente 4 sind bevorzugt mit durchgehenden Oberflächen ohne Öffnungen versehen. Es können aber auch Öffnungen oder Löcher vorgesehen sein zur weiteren Einstellung der Spanneigenschaften der Spannbuchse 1.
Die axialen Endabschnitte der Spannflächensegmente 4 und der Abstützflächensegmente 5 weisen bevorzugt eine z.B. kegelförmige Fase 11 auf, um das Einführen eines Spannkörpers in die Spannbuchse 1 und das Einführen der Spannbuchse 1 in ein Werkstück oder ein Werkzeug zu erleichtern, wie in 1 gezeigt.
Im Ausführungsbeispiel des Spannelements 1 gemäß 9, ist die kegelflächenförmige Fase 11 an der Stirnseite des Spannelements 1 ersetzt durch eine Einführfasenanordnung 12, die ein besseres geführtes Auffädeln oder Einfädeln eines Werkstücks oder Werkzeugs ermöglicht. Die Einführfasenanordnung 12 weist eine vorzugsweise wieder konische Einführfasenfläche 14 auf, die bevorzugt von einzelnen Einführfasensegmenten 13 zusammengesetzt oder gebildet ist. Die Einführfasensegmente 13 sind jeweils mit einem Abstützsegment 5 verbundne, nicht jedoch mit den Spannsegmenten 4 oder Verbindungssegmenten 6 und 7.
Diese Einführfasenanordnung 12 ist bevorzugt kompatibel mit beliebigen Spannflächenkonturen der Spannsegmente 4 oder Drallung um die Elementachse M, wie auch polygonalen oder elliptischen Spannsegmenten 4 oder Spannflächenanordnungen 3. Der Vorteil dieser Einführfasenanordnung 12 ist, dass die Spannsegmente 4 beim Beladen bzw. Einführen des Werkstücks oder Werkzeugs nicht beschädigt werden. Die Einführfasenanordnung 12 sorgt dafür, dass kein Werkstück oder Werkzeug planseitig auf die Spannsegmente 4 aufgeschoben werden kann, sondern von der Planseite abgelenkt und über das Spannsegment 4 geschoben wird. Zusätzlich ist bevorzugt in einem Ausführungsbeispiel eine Trennung oder ein Spalt zwischen den Spannflächenkörpern 4 und der Einführfasenanordnung 12 und deren Einführfasensegmenten 13 vorhanden, damit eine gleichmäßige Aufweitung erzielt werden kann. Eine solche Einführfasenanordnung 12 kann auch an anderen Stellen des Spannelements 1 vorgesehen sein, um gegebenenfalls weitere Flächen, bzw. Planflächen zu schützen, oder ein Aufschieben oder Einführen zu erleichtern.
Vorzugsweise ist das Spannelement 1 ganz oder zumindest im Mäander einstückig ausgebildet oder hergestellt, insbesondere mit additiven Fertigungsverfahren, vornehmlich aus einem Metallwerkstoff wie einem Metall oder einer Metalllegierung, oder aus Kunststoff, Kunstharz, Keramik oder auch Carbon- oder Graphitmaterialien gefertigt. Zweckmäßigerweise wird der gesamte Mäander des Spannelements durch ein additives Verfahren oder zumindest aus einem durchgehenden einheitlichen Material, z.B. auch spanabhebend erzeugt, so dass die Abstützsegmente und Spannsegmente und Verbindungssegmente des Spannelementes einstückig ausgebildet sind. Dadurch wird eine hohe Festigkeit des Mäanders sichergestellt und es können auch dünnwandige Zwischensegmente oder Abstützsegmente und besonders Spannsegmente und Verbindungssegmente hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Spannelement
2 3: Abstützflächenanordnung Spannflächenanordnung
4: Spannsegment
4A, 4B: Spannsegment
5: Zwischensegment
6: Verbindungssegment
7: Verbindungsegment
8: Hohlraum
9: Hohlraum
10: Nut
11: Stirnseite
12: Einführfasenanordnung
13: Einführfasensegmente
14: Einführfasenfläche
41: erstes Spannteilsegment
42: Ausnehmung
43: zweites Spannteilsegment
45: erste Oberfläche
46: zweite Oberfläche
101: Werkstück
103: Gegenspannfläche
106: Gegenabstützfläche
301: Kontaktpunkt
b: Ausnehmungsbreite
b1, b2: Breite
d: Dicke
e: Höhe
g: Weite
K: Ausnehmungsachse
L: Ausnehmungslänge
t: Ausnehmungstiefe
A: Spannsegmentbreite
H: Spannsegmenthöhe
U: Umfangsrichtung
FA: radiale Abstützflächenpresskraft
FS: Spannflächen-Presskraft
FR: resultierende Spannkraft
M: Elementachse
R: Radialrichtung
Z: axiale Richtung
µA, µB: Verbindungswinkel
R1, R2: Radius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2021/204880 A2 [0003, 0073]
DE 16 02 749 A1 [0004]
US 2 612 376 A [0005]
US 2 695 787 A [0006]
US 3 030 120 A [0007]
EP 3 682 991 A1 [0008]
US 3 117 797 A [0009]
DE 21 48 654 A1 [0009]
US 6 514 017 B2 [0009]
WO 2019/170556 A1 [0009]
EP 2 747 922 B1 [0009]

Claims

Spannelement (1), insbesondere Spannbüchse oder Spannhülse oder Spannzange, zum Spannen eines Werkstücks (101) oder eines Werkzeugs, a) wobei das Spannelement (1) wenigstens teilweise in Form eines Mäanders um eine Elementachse (M) verläuft, b) wobei das Spannelement (1) mehrere in Umfangsrichtung um die Elementachse (M) zueinander versetzte oder beabstandete Spannsegmente (4) und mehrere in Umfangsrichtung (U) um die Elementachse (M) zueinander versetzte oder beabstandete und zu den Spannsegmenten (4) radial versetzte oder beabstandete Zwischensegmente (5) und mehrere Verbindungsegmente (6, 7) umfasst, c) wobei jeweils ein Spannsegment (4) über zwei der Verbindungssegmente (6, 7) mit zwei benachbarten Zwischensegmenten (5) verbunden ist, und d) wobei die Spannsegmente (4) und die Verbindungssegmente (6, 7) und die Zwischensegmente (5) sich in einer zur Elementachse (M) transversalen Ebene in Form eines Mäander erstrecken, e) wobei wenigstens ein Teil der Spannsegmente (4), vorzugsweise alle Spannsegmente (4), jeweils ein erstes Spannteilsegment (41) und ein zweites Spannteilsegment (43) und eine Ausnehmung (42) zwischen dem ersten Spannteilsegment (41) und dem zweiten Spannteilsegment (43) aufweisen, derart, dass in einem gespannten Zustand das Spannsegment (4) nur mit seinem ersten Spannteilsegment (41) und seinem zweiten Spannteilsegment (43), nicht jedoch im Bereich mit der Ausnehmung (42) gegen wenigstens eine Gegenspannfläche des Werkstücks (101) oder Werkzeugs kraftschlüssig gespannt oder spannbar ist.
Spannelement nach Anspruch 1, a) bei dem der Mäander aus in Umfangsrichtung (U) um die Elementachse (M) aufeinanderfolgenden Abschnitten aus jeweils einem Spannsegment (4) und einem Zwischensegment (5) und einem das Spannsegment (4) und das Zwischensegment (5) verbindenden Verbindungselement (6 oder 7) gebildet oder zusammengesetzt ist und/oder b) bei dem der Mäander die Elementachse (M) geschlossen umläuft oder das Spannelement (1) vollständig um die Elementachse (M) in Form eines Mäanders verläuft oder c) bei dem in Umfangsrichtung (U) um die Elementachse (M) mehrere Mäander vorgesehen sind, die durch nicht-mäandrierte Zwischenabschnitte getrennt sind.
Spannelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei in dem Mäander jeweils ein Zwischensegment (5) und die zwei unmittelbar verbundenen Verbindungssegmenten (6 und 7) jeweils einen ersten Hohlraum (8) begrenzen, der zwischen dem Zwischensegment (5) und einem in Umfangsrichtung (U) unmittelbar benachbarten weiteren Zwischensegment (5) offen ist oder eine Öffnung aufweist, und jeweils ein Spannsegment (4) und die zwei unmittelbar verbundenen Verbindungssegmenten (6 und 7) jeweils einen zweiten Hohlraum (9) begrenzen, der zwischen dem Spannsegment (4) und einem in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten weiteren Spannsegment (4) offen ist oder eine Öffnung aufweist, wobei die Hohlräume (8 und 9 oder 9 und 8) jeweils alternierend zu entgegengesetzten Seiten, nämlich einer der Elementachse (M) zugewandten Innenseite und einer von der Elementachse (M) abgewandten Außenseite, offen sind oder die Öffnung aufweisen,
Spannelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Spannteilsegmente (41, 43) und/oder die Ausnehmungen (42) der Spannsegmente (4) entlang einer gemeinsamen Zylinderfläche um die Elementachse (M) mit einem vorgegebenen Radius (R₁) verlaufen, insbesondere parallel zur Elementachse oder gedrallt entlang einer teilweise um die Elementachse (M) verlaufenden Linie oder entlang einer Helix mit konstanter oder variabler Steigung, oder bei der die Spannteilsegmente (41, 43) und/oder die Ausnehmungen (42) der Spannsegmente (4) entlang einer gemeinsamen Kegelfläche um die Elementachse (M) verlaufen und/oder bei der Oberflächen der Spannteilsegmente (41 und 43) voneinander getrennte Spannflächen einer Spannflächenanordnung (3) zum Spannen gegen die wenigstens eine Gegenspannfläche des Werkstücks oder Werkzeugs bilden, wobei die Spannflächenanordnung (3) vorzugsweise eine kreisförmige oder polygonale oder schneckenförmige Grundform hat,
Spannelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der die Spannteilsegmente (41, 43) der Spannsegmente (4), vorzugsweise an von den Spannflächen abgewandten Seiten, mit jeweils einem der dem Spannflächensegment (4) zugeordneten Verbindungssegmente (6, 7) verbunden sind, vorzugsweise jeweils in einer Verlängerung oder Fortsetzung des jeweiligen Verbindungselements (6, 7) angeordnet sind.
Spannelement nach Anspruch 5, bei dem die Verbindungssegmente (6,7) mit dem jeweiligen zugehörigen Spannteilsegment (41, 43) einen Verbindungswinkel (µ_A, µ_B) einschließen, der bevorzugt ein von 90° abweichendes Winkelmaß aufweist, wobei vorzugsweise die Verbindungswinkel (µ_A, µ_B) betragsmäßig gleich sind und/oder wobei vorzugsweise die Verbindungswinkel (µ_A, µ_B) jeweils stumpfe Winkel, also größer 90° und kleiner als 180°, bevorzugt größer 90° und kleiner als 120°, vorzugsweise zwischen 93° und 110° oder jeweils spitze Winkel sind, also jeweils kleiner als 90° und größer als 0°, bevorzugt kleiner als 90° und größer als 45°, vorzugsweise zwischen 87° und 70°.
Spannelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle, Ausnehmungen (42) in den Spannsegmenten (4) a) über eine Ausnehmungslänge (L) ein im Wesentlichen konstantes Ausnehmungsprofil und/oder eine im Wesentlichen konstante Breite (b) in Umfangsrichtung (U) und/oder eine im Wesentlichen konstante maximale radiale Tiefe (t) aufweisen und/oder b) ein konkaves Ausnehmungsprofil und/oder ein spiegelsymmetrisches Ausnehmungsprofil aufweisen.
Spannelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle, Spannteilsegmente (41, 43) a) über eine Segmentlänge (L) ein im Wesentlichen konstantes Segmentprofil und/oder eine im Wesentlichen konstante Breite (b1, b3) in Umfangsrichtung aufweisen und/oder b) ein konvexes oder konkaves Segmentprofil aufweisen und/oder c) bei der die Spannteilsegemente (41, 43) desselben Spannsegments (4) spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet und angeordnet sind.
Spannelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei wenigstens einem Teil der, vorzugsweise allen, Spannsegmenten (4) (i) die Ausnehmungsbreite (b) der Ausnehmung (42) zwischen dem 0,4-fachen und dem 10-fachen der Summe der Breiten (b1 + b3) der Spannteilsegmente (41, 43) gewählt ist und/oder (ii) eine Spannsegmenthöhe (H) des Spannsegments (4), gemessen in radialer Richtung, kleiner ist als die Länge (L) und auch kleiner als die gesamte Breite (B), vorzugsweise maximal die Hälfte der gesamten Breite (B) des Spannsegments (4) und/oder (iii) die Ausnehmungstiefe (t) der Ausnehmung (42) des Spannsegments (4) zwischen dem 0,1-fachen und dem 0,8-fachen der Spannsegmenthöhe (H) des Spannsegments (4) gewählt ist.
Spannelement nach Anspruch 3 oder einem der auf Anspruch 3 rückbezogenen Ansprüche, bei dem die Ausnehmungsbreite (b) der Ausnehmung (42) zwischen 70 % und 110 % der in Umfangsrichtung (U) gemessenen Weite (g) des zugehörigen Hohlraumes (9) zumindest im Bereich des oder entlang des den Hohlraum (9) überragenden Spannsegments (4) beträgt,
Spannelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle Verbindungssegmente (6, 7) (i) als Stege oder Wände ausgebildet sind mit einer Dicke (d), die kleiner als ihre Länge, und kleiner als die zwischen Zwischensegment (5) und Spannsegment (4) gemessene Höhe der Verbindungssegmente (6, 7) und/oder zwischen dem 0,2-fachen und dem 1,5-fachen der Spannsegmenthöhe (H) des Spannsegments (4) beträgt, und/oder (ii) zwischen dem Zwischensegment (5) und Spannsegment (4) einen im Wesentlichen linearen Verlauf oder einen zumindest abschnittsweise gekrümmten Verlauf aufweist.
Spannelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zwischensegmente (5) als Abstützsegmente ausgebildet sind, derart, dass sie im gespannten Zustand an einer Gegenabstützfläche (106) eines Spannkörpers (104) kraftschlüssig anliegen oder in Anlage kommen können oder auch hydraulisch oder pneumatisch mit einer Spannkraft beaufschlagt oder beaufschlagbar sind.
Spannelement (1), insbesondere Spannbüchse oder Spannhülse oder Spannzange, zum Spannen eines Werkstücks (101) oder eines Werkzeugs, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, a) wobei das Spannelement (1) wenigstens teilweise in Form eines Mäanders um eine Elementachse (M) verläuft, b) wobei das Spannelement (1) mehrere in Umfangsrichtung um die Elementachse (M) zueinander versetzte oder beabstandete Spannsegmente (4) und mehrere in Umfangsrichtung (U) um die Elementachse (M) zueinander versetzte oder beabstandete und zu den Spannsegmenten (4) radial versetzte oder beabstandete Zwischensegmente (5) und mehrere Verbindungsegmente (6, 7) umfasst, c) wobei jeweils ein Spannsegment (4) über zwei der Verbindungssegmente (6, 7) mit zwei benachbarten Zwischensegmenten (5) verbunden ist, und d) wobei die Spannsegmente (4) und die Verbindungssegmente (6, 7) und die Zwischensegmente (5) sich in einer zur Elementachse (M) transversalen Ebene in Form eines Mäander erstrecken, e) wobei an einer Stirnseite des Spannelements eine Einführfasenanordnung (12) zum Auffädeln oder Einfädeln eines Werkstücks oder Werkzeugs angeordnet ist, die von einzelnen Einführfasensegmenten (13) gebildet ist, die jeweils mit einem Zwischensegment (5) verbunden sind, nicht jedoch mit den Spannsegmenten (4) noch mit den Verbindungssegmenten (6 und 7), wobei vorzugsweise die Spannsegmente (4) beim Beladen bzw. Einführen des Werkstücks oder Werkzeugs nicht in Kontakt mit dem Werkstück oder Werkzeug kommen.
Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks oder Werkzeugs a) mit einem Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem Spannkörper mit einer Gegenabstützfläche (106), b) wobei in einem gespannten Zustand der Spannvorrichtung eine Gegenspannfläche (103, 106) des Werkstücks oder Werkzeugs an den Spannteilsegmenten (41, 43) des Spannelements (1) gespannt ist oder kraftschlüssig anliegt und die Abstützsegmente (5) des Spannelements (1) an einer Gegenabstützfläche (106) des Spannkörpers gespannt oder kraftschlüssig abgestützt sind.