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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf ein Spannfutter,
welches in der Lage ist, ein Werkzeug eines Bohrers, eines Schaft-Fräsers, und
so weiter zu ergreifen, gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 1 und wie es aus dem Dokument
DE 35 17 246 A bekannt ist.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Spannfutter, in
dem ein Spannfutter-Zylinder einen äußeren Umfang aufweist, der
konisch auf eine Spitzen-Endseite eines Spannfutter-Körpers hin
ausgestaltet ist, einen Flansch-Abschnitt an der Basis-Endseite des Spannfutter-Zylinders
ausgeformt ist, ein Anzieh-Rotationszylinder eine konisch zulaufende
innere Umfangsfläche
aufweist und extern auf den Spannfutter-Zylinder angesetzt ist, sowie eine Vielzahl
von Nadel-Rollenkörpern eine
kreisförmige
Bewegung in spiralförmiger
Weise bewirkt, wobei die Nadel-Rollenkörper zwischen dem Anzieh-Rotationszylinder
und dem Spannfutter-Zylinder angeordnet sind.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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3 zeigt
ein konventionelles Spannfutter. Das Spannfutter ist so ausgestaltet,
dass ein Basis-Endabschnitt eines Werkzeugs (nicht gezeigt) in einen
Spannfutter-Zylinder 2 eines Spannfutter-Körpers 1 eingeführt wird
und der Anzieh-Rotationszylinder 4 von
außen
an die konische äußere Umfangsfläche über die
Rotation der Nadel-Rollenkörper 3 angesetzt
und in einer Richtung, die sich dem Flansch- Abschnitt 5 des Spannfutter-Körpers 1 nähert, um
einen Durchmesser des Spannfutter-Zylinders 2 zusammenzuziehen,
um das Werkzeug fest zu erfassen und zu befestigen. Das konventionelle Spannfutter
ist aufgebaut, um eine angemessene Länge des Spalts S zwischen einer
Basis-Endoberfläche 4A des
Anzieh-Rotationszylinders 4 und einer Spitzen-Endoberfläche 5A des
Flansch-Abschnitts 5 an der Seite des Spannfutter-Körpers in einer Weise zu belassen,
bei der das Werkzeug ausreichend erfasst und fixiert ist.
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Im
allgemeinen wird dem Spannfutter dieses Typs nachgesagt, dass je
kürzer
eine Länge
Nc unter Kopf, welche mit einer Länge in axialer Richtung von der
Spitzen-Endoberfläche
des Anzieh-Rotationszylinders
4 zu dem rückwärtigen Endabschnitt
des Flansch-Abschnitts
5 an der Seite des Spannfutter-Körpers in
einer Bedingung korrespondiert, bei der das Werkzeug erfasst und
fixiert wird, eine höhere
Steifheit des Spannfutters erzielt wird, um die Bearbeitungspräzision zu
verbessern. Jedoch wird im Fall eines konventionellen Spannfutters
unter der Bedingung, dass das Werkzeug ausreichend erfasst und fixiert
wird, die Länge
Nc unter Kopf um die Länge
verlängert,
die zumindest dem Spalt S entspricht um die Steifheit des Spannfutters
entsprechend zu verringern, da ein geeigneter Spalt S zwischen der Basis-Endoberfläche
4a des
Anzieh-Rotationszylinders
4 und der Spitzen-Endoberfläche
5A des Flansch-Abschnitts
5 besteht.
Die
DE 35 17 246 A1 offenbart
ein ähnliches
Spannfutter, bei dem der Durchmesser des Rotationszylinders kleiner
ist als der Durchmesser des Flansch-Abschnitts.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem
zu lösen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Steifheit eines
Spannfutters zu erhöhen
und eine Länge
unter Kopf deutlich zu verkürzen.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Länge unter
Kopf des Spannfutters kürzer als
die Länge
unter Kopf des konventionellen Spannfutters zu erzeugen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen vergrößerten Kontaktbereich
zur Verfügung
zu stellen, wenn die rückwärtige Endoberfläche des
Anzieh-Rotationszylinders die Spitzen-Endoberfläche des Flansch-Abschnitts
berührt,
um die Starrheit des Spannfutters zu erhöhen, und um eine gegenseitige
Einwirkung des Spitzen-Endabschnitts des Anzieh-Rotationszylinders mit der Umgebung
zu verhindern, sowie die Herstellung zu vereinfachen.
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Diese
Ziele werden mittels des Spannfutters gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine
bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Spannfutters
ist in dem abhängigen
Anspruch beschrieben.
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Eine
axiale Länge
des Flansch-Abschnitts des Spannfutter-Körpers
kann kürzer
als die Dimension sein, wie sie im japanischen Industrie-Standard definiert
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird deutlicher aus der unten angegebenen
detaillierten Beschreibung sowie aus den beiliegenden Zeichnungen
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ersichtlich, welche jedoch nicht zu einer
Beschränkung
der Erfindung herangezogen werden sollen, sondern lediglich zur
Erläuterung
und Verständlichmachung
der Erfindung dienen.
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
Darstellung einer Ausführungsform
eines Spannfutters gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei dem eine obere Hälfte
ein Längsquerschnitt
ist, der einen Zustand vor dem Anziehen eines Anzieh- Rotationszylinders
zeigt, sowie eine untere Hälfte,
die einen Zustand nach einem wesentlichen Anziehen des Anzieh-Rotationszylinders
zeigt;
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2 eine
Darstellung einer anderen Ausführungsform
eines Spannfutters, ähnlich
des aus 1 bekannten; und
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3 eine
Darstellung des konventionellen Spannfutters in dem Zustand, in
dem der Anzieh-Rotationszylinder wesentlich angezogen ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
vorliegende Erfindung wir im Anschluss detailliert in der Weise
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen diskutiert. In der anschließenden Beschreibung sind viele
spezifische Details in Reihenfolge darstellt, um ein durchgängiges Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Es ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung von
Fachleuten ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden
kann. Andererseits sind gut bekannte Strukturen nicht detailliert gezeigt,
um unnötige
Unklarheiten der vorliegenden Erfindung zu verhindern.
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In
einer Ausführungsform
eines Spannfutters A gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie es in 1 gezeigt ist, beinhaltet ein
Spannfutter-Körper 10 einen
konischen Schaft-Abschnitt 11,
der an einer Hauptwelle (nicht gezeigt) eines Bearbeitungszentrums
oder dergleichen angesetzt ist, einen Flansch-Abschnitt 12,
der an einem Seitenendabschnitt des konischen Schaft-Abschnitts 11 mit großem Durchmesser
sowie einen Spannfutter-Zylinder 13, welcher integral und
koaxial von dem Flansch-Abschnitt 12 zu der Spitzen-Endseite
des Spannfutter-Körpers 10 hervorragt.
Der Spannfutter-Zylinder 13 weist eine gerade innere Umfangsfläche 13b auf,
die mit einem geraden Schaft-Abschnitt (nicht gezeigt) des zu erfassenden
und zu fixierenden Werkzeugs korrespondiert, sowie eine konisch
zulaufende äußere Umfangsfläche 13a,
deren Durchmesser auf ein Spitzen-Ende hin reduziert ist. An einem Eckabschnitt
zwischen der äußeren Umfangsfläche 13a des
Spannfutter-Zylinders 13 und der Spitzen-Endoberfläche des
Flansch-Abschnitts 12 formt eine Nut eine Absperrvorrichtung 14 für eine gut
federnde Deformation aus.
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Wie
gezeigt weist ein Anzieh-Rotationszylinder 15 einen Durchmesser
auf, der an einem rückwärtigen Endabschnittseite 151 größer ist
als an einer Spitzen-Endabschnittseite 152 .
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Ein äußerer Durchmesser
D1 der rückwärtigen Endoberfläche 15a des
Rotations-Zylinders 15 ist so ausgeformt, dass er leicht
kleiner ist als der äußere Durchmesser
Df des Flansch-Abschnitts 12 des Spannfutter-Körpers 10.
Es sollte angemerkt werden, dass der äußere Durchmesser D1 der rückwärtigen Endoberfläche 15a des
Anzieh-Rotationszylinders genauso ausgeformt sein kann wie der äußere Durchmesser
DF des Flansch-Abschnitts 12. Dann ist bei dem Anzieh-Rotationszylinder 15 bevorzugt, dass
das Verhältnis
zwischen der Endseite mit kleinerem Durchmesser, nämlich dem äußeren Durchmesser
D2' der Spitzen-Endabschnittseite 152 , sowie der Endseite mit größerem Durchmesser,
nämlich den äußeren Durchmesser
D1 der rückwärtigen Endabschnittseite 151 , im Bereich von 0,75 bis 0,85 ist. Ebenso
wird bevorzugt, dass das Verhältnis
(L1 durch L2) einer Länge
L1 der rückwärtigen Endabschnittseite 151 mit größerem Durchmesser in der axialen
Richtung, sowie der Länge
L2 der Spitzen-Endabschnittseite 152 mit
kleinerem Durchmesser im Bereich von 0,6 bis 0,85 liegt.
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Auf
der anderen Seite weist der Anzieh-Rotationszylinder 15 eine
konische innere Umfangsfläche 15b auf,
die geneigt ist, um den Durchmesser auf das Spitzen-Ende hin zu
reduzieren und mit der geneigten äußeren Umfangsfläche 13a des
Spannfutter-Zylinders 13 zu
korrespondieren. Zwischen dem Anzieh- Rotationszylinder 15 und dem
Spannfutter-Zylinder 13 ist eine Vielzahl von Nadel-Rollenkörpern 16 angeordnet,
welche eine kreisförmige
Bewegung in spiralförmiger
Weise in Bezug auf die konische äußere Umgangsoberfläche 13a des
Spannfutter-Zylinders 13 bewirkt.
Der Nadel-Rollenkörper 16 ist
in einem Rückhalter 17 gehalten.
In Bezug auf eine Erzeugungslinie der äußeren umfänglichen Oberfläche 13a des
Spannfutter-Zylinders 13 ist eine Achse eines jeden Nadel-Rollenkörpers 16 mit
einer geeigneten Neigung angeordnet. Der Nadel-Rollenkörper 16 bewirkt
eine kreisförmige
Bewegung in spiralförmiger
Richtung mit einer Rotation in Bezug auf die konische äußere Umfangsoberfläche 13a des Spannfutter-Zylinders 13,
um auf der konischen äußeren Umfangsoberfläche 13a zu
verfahren. Hierdurch reduziert der Spannfutter-Zylinder 13 den Durchmesser
elastisch, um das Werkzeug zu erfassen und zu fixieren. Dann berührt der
Anzieh-Rotationszylinder 15 die rückwärtige Endoberfläche 15a davon,
wobei die Spitzen-Endoberfläche 12a des Flansch-Abschnitts 12 in
einem Zustand steht, in dem der Spannfutter-Zylinder 13 einen
Durchmesser über
den Nadel-Rollenkörper 16 und
durch Rotation in der Anzieh-Richtung reduziert, um das Werkzeug ausreichend
zu erfassen und zu fixieren. Es sollte festgehalten werden, dass
die obere Hälfte
oberhalb der Zentrumsachse aus 1 einen
Querschnitt in einem Zustand zeigt, in dem der Anzieh-Rotationszylinder 15 noch
nicht angezogen ist, und die untere Hälfte einen Seitenaufriss in
einem Zustand zeigt, in dem die rückwärtige Endoberfläche 16a der
Anzieh-Rotationswelle 15 in Kontakt mit der Spitzen-Endoberfläche 12a des
Flansch-Abschnitts 12 durch
vollständiges
Anziehen des Anzieh-Rotationszylinders 15 steht.
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Mit
dem Spannfutter A, welches mit Bezug auf 1 diskutiert
wurde, steht die rückwärtige Endoberfläche 15a des
Rotations-Zylinders 15 mit der Spitzen-Endoberfläche 12a des
Flansch-Abschnitts 12 durch Rotieren des Anzieh-Rotations-Zylinders 15 in
der Anzieh-Richtung in Kontakt, um den Durchmesser des Spannfutter-Zylinders 13 über die Nadel- Rollenkörper 16 zu
reduzieren und um das Werkzeug ausreichend zu erfassen und zu fixieren. Im
Vergleich mit dem in 3 gezeigten konventionellen
Spannfutter C steht unter der Annahme, dass die Längen des
Anzieh-Rotationszylinders und des Flansch-Abschnitts in axialer
Richtung die gleichen sind, die rückwärtige Endoberfläche 15a der
Anzieh-Rotationswelle 15 der gezeigten Ausführungsform
des Spannfutters A gemäß der Erfindung
in Kontakt mit der Spitzen-Endoberfläche 12a des Flansch-Abschnitts 12,
um den Spalt zu eliminieren. Somit wird die Länge Na des Spannfutters A unter Kopf
kürzer
als die Länge
Nc unter Kopf des konventionellen Spannfutters C, um die Steifheit
des Spannfutters zu erhöhen.
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Auf
der anderen Seite wird die rückwärtige Endabschnittseite 151 des Anzieh-Rotationszylinders 15 mit
einem Durchmesser ausgeformt, der größer ist als der der Spitzen-Endabschnittseite 15s und, in Verbindung hiermit, ist der äußere Durchmesser
D1 der rückwärtigen Endoberfläche der
gleiche wie der äußere Durchmesser
Df des Flansch-Abschnitts 12 des Spannfutter-Körpers 10 oder
leicht kleiner. Wenn die rückwärtige Endoberfläche 15a des
Anzieh-Rotationszylinders 15 in Kontakt mit der Spitzen-Endoberfläche 12a des
Flansch-Abschnitts 12 steht,
um einen extrem großen
Kontaktbereich zur Verfügung
zu stellen, wird die Steifheit des Spannfutters weiter erhöht. Auf
der anderen Seite ist, da die Spitzen-Endabschnittseite 152 des
Anzieh-Rotationszylinders 15 kleiner im Durchmesser ist
als die rückwärtige Endabschnittseite 151 , die Wechselwirkung mit der Umgebung
des Spitzen-Endabschnitts des Anzieh-Rotationszylinders 15 während des
Schneidprozesses klein, um den Betrieb zu erleichtern.
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In
diesem Fall ist der Grund dafür,
dass der Anzieh-Rotationszylinder 15 so
ausgeformt ist, dass er ein Verhältnis
(D1/D2) des äußeren Durchmessers D1
der Endabschnittseite 151 mit größerem Durchmesser,
sowie des äußeren Durchmessers
D2 der Endabschnittseite 152 mit kleinerem
Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 0,75 bis 0,85 aufweist, der,
dass der äußere Durchmesser
D1 der rückwärtigen Endoberfläche 15a des
Rotationszylinders 15 im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser
Df des Flansch-Abschnitts 12 des
Spannfutter-Körpers 10 ist,
und dass, wenn der Durchmesser der Spitzen-Endabschnittseite 152 exzessiv klein ist, die Starrheit
und Festigkeit des Rotationszylinders 15 an sich verringert
wird, und, wenn der Durchmesser der Spitzen-Endabschnittseite 152 exzessiv groß ist, ein Problem entsteht,
welches eine Wechselwirkung mit der Umgebung bewirt. Um eine Verringerung
der Starrheit des Anzieh-Rotationszylinders 15 an sich zu
vermeiden, muss das Verhältnis
D2/D1 größer oder
gleich 0,75 sein. Auf der anderen Seite muss, um ein Problem einer
Wechselwirkung zu vermeiden, das Verhältnis D2/D1 kleiner als oder
gleich 0,85 sein.
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Der
Grund dafür,
dass das Verhältnis
(L1/L2) der Länge
L1 der rückwärtigen Endabschnittseite 151 in der axialen Richtung, sowie der
Länge L2
der Spitzen-Endabschnittseite 152 in
der axialen Richtung vorzugsweise in einem Bereich von 0,60 bis
0,85 ist, besteht darin, dass ein Problem einer Wechselwirkung bewirkt
wird und, wenn die Länge
L2 der Spitzen-Endabschnittseite 152 zu
kurz ist und, wenn die Länge
L1 der rückwärtigen Endabschnittseite 151 zu kurz in Bezug auf die Länge L2 der
Spitzen-Endabschnittseite 152 ist,
ein Problem einer Deformation usw. an der rückwärtigen Endabschnittseite 151 aufgrund des Zusammendrückens der
rückwärtigen Endoberfläche 15a des
Rotationszylinders 15 auf den Flansch-Abschnitt 12 durch
Anziehen des Anzieh-Rotationszylinders 15 bewirkt
wird. Daher werden durch Festlegen von L1/L2 innerhalb eines Bereichs
von 0,60 bis 0,85 beide Probleme gelöst.
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2 zeigt
eine andere Ausführungsform
eines Spannfutters B gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Spannfutter B ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Länge H
eines Flansch- Abschnitts 22 des
Spannfutter-Körpers 10 in
axialer Richtung derart ausgeformt ist, dass sie kürzer ist
als eine Dimension Ho, die in dem japanischen Industriestandard definiert
ist (siehe 3). Die gezeigte Ausführungsform
weist den gleichen Aufbau wie das in 1 gezeigte
Spannfutter A auf, ausgenommen des voran genannten Punkts. Der Anzieh-Rotationszylinder 15 wird
angezogen, um die rückwärtige Endoberfläche 15a mit
der Endoberfläche
des Flansch-Abschnitts 22 in
Kontakt zu bringen. Der Durchmesser der rückwärtigen Endabschnittseite 151 ist größer als der der Spitzen-Endabschnittseite 152 , der äußere Durchmesser D1 der rückwärtigen Endoberfläche 15a ist der
gleiche wie der äußere Durchmesser
Df des Flansch-Abschnitts 22 des Spannfutter-Körpers 10 oder leicht
kleiner als der letztere, ein Verhältnis (D2/D1) zwischen dem äußeren Durchmesser
D1 der rückwärtigen Endabschnittseite 151 und dem äußeren Durchmesser D2 der Spitzen-Endabschnittseite 152 ist im Bereich von 0,75 bis 0,85 und
ein Verhältnis (Ll/L2)
zwischen der axialen Länge
L1 der rückwärtigen Endabschnittseite 151 und der axialen Länge L2 der Spitzen-Endabschnittseite 152 ist im Bereich von 0,60 bis 0,85.
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In
dem Spannfutter B kann, da die axiale Länge H des Flansch-Abschnitts 22 des
Spannfutters 10 kürzer
ist als die im japanischen Industriestandard definierte Dimension,
die Länge
Nb unter Kopf des Spannfutters B weiter verkürzt werden, als die Länge Na unter
Kopf des in 1 gezeigten Spannfutters A, wobei
die korrespondierende Länge
die Steifheit des Spannfutters weiter erhöht. In der äußeren Umfangsoberfläche des
Flansch-Abschnitts 22 ist eine Greif-Nut 6 für einen
Manipulator vorgesehen, so dass ein Eingriffsabschnitt des Manipulators
mit der Nut G unter einem Greifbetrieb des Spannfutter-Körpers durch
den Manipulator eingreifen kann. Ebenso ist es erforderlich, dass,
da Abstütz-Rollenkörper gleitend über die äußere Umfangsoberfläche von
beiden Seiten der Nut G in Kontakt stehen, wenn die axiale Länge H des
Flansch-Abschnitts 22 kürzer
ausgeformt ist, der äußere Umfangsabschnitt
T an einer Seite der Greif-Nut G so ausgeformt ist, dass zumindest
eine vorgegebene Breite der äußeren Umfangsoberfläche gegeben
ist, um zu ermöglichen,
dass die Abstütz-Rollenkörper gleitend
in Kontakt stehen.
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Es
sollte festgestellt werden, dass durch die gezeigte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, da die axiale Länge des Flansch-Abschnitts des
Spannfutter-Körpers
so ausgeformt ist, dass sie kürzer
ist als die in dem japanischen Industriestandard definierte Dimension,
die Länge
unter Kopf des Spannfutters in dem korrespondierenden Ausmaß verkürzt werden
kann, um die Steifheit des Spannfutter-Körper Spannfutters weiter zu
erhöhen.
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Mit
den gezeigten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird durch Festlegen des Verhältnisses
(D2/D1) zwischen dem äußeren Durchmesser
D1 der Endabschnittseite mit größerem Durchmesser
des Anzieh-Rotationszylinders und dem äußeren Durchmesser D2 der Endabschnittseite
mit kleinerem Durchmesser in einem Bereich von 0,75 bis 0,85 niemals
eine Verringerung der Steifheit des Anzieh-Rotationszylinders an
sich bewirkt und eine Wechselwirkung des Anzieh-Rotationszylinders mit der Umgebung
kann soweit wie möglich
verhindert werden.
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Des
weiteren kann mit der gezeigten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, durch Festlegen des Verhältnisses
(L1/L2) der axialen Länge
L1 der Endabschnittseite mit größerem Durchmesser
des Anzieh-Rotationszylinders
sowie der axialen Länge
L2 der Endabschnittseite mit kleinerem Durchmesser in einem Bereich
von 0,60 bis 0,85 das Problem einer Wechselwirkung vermieden werden,
um sicher eine ausreichende Steifheit und Festigkeit des Anzieh-Rotationszylinders
an sich zur Verfügung
zu stellen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform
davon dargestellt und beschrieben wurde, sollte es für den Fachmann
selbstverständlich
sein, dass die vorab genannten, sowie verschiedene andere Änderungen, Weglassungen,
sowie Zufügungen,
darin und daran durchgeführt
werden können,
ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher
sollte die vorliegende Erfindung nicht als durch die spezifische
und oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt
verstanden werden, sondern alle möglichen Ausführungsformen
beinhalten, welche innerhalb des Schutzbereichs, sowie dessen Äquivalenten
in Bezug auf die in dem angehängten
unabhängigen
Anspruch aufgeführten
Merkmale verkörpert
sind.