DE8634397U1

DE8634397U1 - Spannvorrichtung für insbesondere zahnärztliche Werkzeuge

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Publication number: DE8634397U1
Application number: DE8634397U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-06-09

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Spannvorrichtung für insbesondere zahnärztliche Werkzeuge

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für insbesondere zahnärztliche Werkzeuge, welche einen zylindrischen Schaft aufweisen&ldquor; enthaltend eine in Drehung versetzbare hülsenförmige Welle zur Aufnahme einer den Werkzeugschaft haltenden Spannhülse, welche an ihrem dem Werkzeug abgewandten Ende wenigstens zwei Längsschlitze aufweist, wodurch am Umfang gesehen zwischen den Schlitzen federnde,, den Werkzeugschaft in der Spannstellung in der Spannhülse festhaltende Zungen gebildet sind, die zwecks Entnahme des Werkzeuges mittels eines axial beweglich von einer Handhabe betätigbaren Stößels radial nach außen in eine Entspannstellung bringbar sind, zu welchem Zweck der Stößel an seinem der Spannhülse zugewandten Ende einen Außenkonus und die Spannhülse einen mit diesem in Eingriff bringbaren Innenkonus aufweisen.

Bei einer bekannten solchen Spannvorrichtung (US-A-40 39 115) ist der Stößel in der Welle eingeschraubt} er kann durch ein gesondertes Schraubwerkzeug (Mehrkantschlüssel od.dgl.), welches von der Oberseite des Kopfgehäuses, in dem das Werkzeug drehbar gehaltert ist, eingeführt wird, zur Spannhülse hin axial verstellt werden. In der Spannstellung, wenn also der Werkzeugschaft durch Reibkraft (friction grip) von den Spannzungen der Spannhülse gehalten wird, befindet sich

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der Stößel in einem geringen axialen Abstand zum korrespondierenden Ende der Spannhülse. Zur Entnahme des Werkzeuges ist der Stößel so weit in die Welle einzuschrauben, bis sein AuBenkonus in den Innenkonus der Spannhülse eingreift, wodurch die federnden Zungen radial nach außen bewegt werden.

Abhängig davon, wie weit der Stößel eingeschraubt wird, kann mit dieser Lösung auch eine gewisse Vor-Anstellung der Spannzungen erzielt werden, in der die beiden Konen einerseits in Eingriff sind; andererseits e.ber noch ein sicheres Halten des Werkzeugschaftes in der Spannstellung gegeben ist.

Nachteilig bei einer solchen Spannvorrichtung ist, daß ein zusätzliches Werkzeug zum Entnehmen des Werkzeuges benötigt wird. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist außerdem, daß die Spannzungen beim Einschrauben des Stößels auf Torsion beansprucht werden, wodurch die Lebensdauer der Spannhülse reduziert wird.

Bei einer anderen bekannten Spannvorrichtung (DE-A-34 02 635) wird die bereits erwähnte Vor-Anstellung der Spannzungen dadurch erreicht, indem die Spannzungen von einem Druckstück gespreizt werden, welches axial beweglich im Kopfgehäuse gelagert ist, wobei diesem Druckstock ein seine Bewegung von der Spannhülse weg begrenzendes, durch Einschrauben in die Welle lageveränderbares Anschlagglied zur einmaligen Einstellung dieser Vor-Anstellung zugeordnet ist, Von den in der Druckschrift aufgezeigten zwei Ausführungsbeispielen ist das eine ebenfalls mit dem Nachteil behaftet, daß relativ hohe Kräfte aufzuwenden sind, um die Spannhülse aus ihrer Spannstellung in die eine Werkzeugentnahme gestattende Entspannstellung zu bringen. Die

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andere Ausführung ist wegen der Mehrteiligkeit der An- g Ordnung, bestehend aus Spreizelement und Druckstück, §

und im besonderen wegen des Spreizelements mit den Keil- I

flächen, relativ aufwendig herzustellen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Spreizelemente lageabhängig von der Spannhülse eingebaut werden müssen, wodurch die Montage erschwert wird.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Auf-

gäbe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Spannvorrichtung anzugeben, die insbesondere für eine Druckknopfbetätigung gut geeignet ist, wobei gegenüber bekannten Konstruktionen eine bessere Einbau-( möglichkeit gegeben sein soll, mit nach Möglichkeit weni-

ger bzw. weniger aufwendigeren Teilen und einer Entnahme des Werkzeuges mit geringerem Kraftaufwand bei hohen Haltekräften. Eine vorteilhafte Weiterbildung soll darüber hinaus zum Ziel haben, die Teile lageunabhängig montieren zu können.

Wesentliche Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind, daß die Spannvorrichtung insgesamt nur aus drei Teilen besteht, daß eine geringere Anzahl von Berührungsflächen mit hoher Bearbeitungsgüte vorhanden sind, und daß die Montage von der Werkzeugseite aus er-/ folgen kann, was den Vorteil hat, daß die Einstelltole ranzen auf der dem Druckdeckel abgewandten Seite liegen, auf der Druckdeckelseite dagegen sehr enge Toleranzen eingehalten werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen zu entnehmen.

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&Ggr; Es zeigen:

Figur 1 das Kopfgehäuse eines zahnärztlichen Turbinenhandstückes mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im Schnitt,

Figur 2 die Spannvorrichtung ohne eingesetztem Werkzeug im Schnitt,

Figuren 3 und 4 die Spannhülse in zwei um 90* versetzten Positionen,

Figur 5 die Spannhülse gemäß Figur 3 in der Draufsicht,

Figur 6 eine Alternativlösung zu der in Figur 2 gezeigten Ausführung bezüglich Festlegung des axialen Anschlages,

Figuren 7 bis 9 eine weitere Ausführungsform einer Spannvorrichtung in schaubildlicher Darstellung.

Die Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Kopfgehäuse 1 eines zahnärztlichen Turbinenhandstückes, in dem in bekannter Weise ein Turbinenrotor 2 drehbar ge lagert ist. Der Turbinenrotor 2 treibt eine hülsenför- mige Welle 3 an, in der eine Spannhülse 4 zur drehfesten Halterung eines mit zylindrischem Schaft 5a versehenen Werkzeuges 5 (Bohrer, Fräser od.dgl.) austauschbar» gehaltert ist. Zur Entnahme des Werkzeuges ist an der dem Werkzeug abgewandten Ende des Kopfgehäuses 1 ein Druckdeckel 6 angeordnet, der bei Betätigung entgegen der Kraft einer Druckfeder 7 mit einem Druckstempel &thgr; auf einen in der Welle 3 axial verschiebar gelagerten hülsenförmigen Stößel 9 drückt, mit dem, wie später noch näher erläutert wird, die Spannvorrichtung in eine die

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/&lgr; Entnahme des Werkzeuges 5 gestattende Entspannstellung gebracht werden kann.

Die Spannvorrichtung einschließlich Welle und Stößel ist in Figur 2 im Längsschnitt dargestellt, wobei der esseren Übersichtlichkeit wegen das Werkzeug nicht eingezeichnet ist.

Die Welle 3 ist hülsenförmig ausgebildet und bildet an dem dem Werkzeugeintritt abgewandten Ende einen Absatz 10, an dem der Stößel 9 mit einer Schulter 11 anliegt. Die Spannhülse 4 ist am gegenüberliegenden Ende, also am Werkzeugeintritt, mittels einer Schraubverbindung 12 mit { &igr; der Welle 3 verschraubt. Um das Einschrauben der Spannhülse zu erleichtern, ist ein Schlitz 13 als Eingriffsmittel für eiii gesondertes Schraubwerkzeug vorgesehen.

Die Spannhülse, die in den Figuren 3 und 4 als Einzelteil in zwei um 90* zueinander versetzten Stellungen im Längsschnitt und in Figur 5 in der Draufsicht gezeigt ist, enthält eine zentrische Innenbohrung I¹I, die etwa dem Durchmesser des Werkzeugschaftes 5a des aufzunehmenden Werkzeuges 5 entspricht. Im oberen, dem Werkzeugeintritt abgewandten Ende ist der Innendurchmesser geringfügig kleiner als der Schaftdurchmesser des Werkzeuges; in diesem Bereich werden Kontaktflächen gebildet, an denen die Spannhülse am Werkzeugschaft mit einer bestimmten Spannkraft anliegt. Um den Verschleiß der Kontaktflächen 15 und der Innenbohrung IU möglichst gering zu halten, ist die Spannhülse vollständig oder teilweise mit CVD beschichtet.

Die Spannhülse 4 weist in bekannter Weise zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 16 auf, die dem Werkzeugeintritt zugewandt in zwei kreisförmige Ausnehmungen 17 und

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zum freien Ende hin in ebenfalls kreisförmige Ausnehmungen 18 münden. Durch die Schlitze 16 und die Ausnehmungen 17 werden über den Umfang gesehen zwei federnde Zungen 4a, 4b gebildet, welche mit den Kontaktflächen in der Spannstellung am Werkzeugschaft 5a anliegen und zur Entnahme des Werkzeuges radial nach außen gespreizt werden. Die Ausnehmungen 18 sind vorteilhafterweise so gestaltet, daß die ümfangslinie von Schlitz zu Schlitz zum freien Ende der Zungen hin abnimmt, d.h. die federnden Zungen werden in der Ansicht (Fig. 4) gesehen zum freien Ende hin schmäler.

Die Spannhülse 4 weist an dem dem Werkzeugeintritt abgewandten Ende einen (partiellen) Innenkonus 20 von 18* auf, der mit einem Außenkonus 21 des Stößels 9 korrespondiert (Fig. 2). Der Außenkonus 21 ist mit 30* flacher als der Innenkonus der Spannhülse. In Verbindung mit den vorerwähnten Ausnehmungen 18 beschränkt sich die Kontaktierung bei in Eingrifflage der Leiden Konen 20, 21 praktisch auf einen Linienkontakt (Berührungslinie 23 in Figuren 4, 5), wodurch nur sehr kleine Ausrückkräfte erforderlich sind.

Die beiden Konen 20, 21 sind in der Entspannstellung miteinander in Eingriff, bei eingesetztem Werkzeug dagegen (Spannstellung der Spannhülse) berühren sich die beiden Konen 20, 21 nicht. Der Werkzeugschaft 5a wird in der Spannstellung über die Kontaktflächen 15 gehalten. Der Stößel 9 wird beim axialen Einführen des Werkzeuges gegen den Absatz 10 der Welle 3 geschoben. Um die Haltekraft aufzuheben und das Werkzeug aus der Spannvorrichtung entnehmen zu können, bedarf es eines leichten Druckes auf den Druckdeckel 6$ eier Druckstempel 8 kommt sodann auf die Stirnseite des Stößels 9 zu liegen und bewegt diesen bei weiterem Andrücken nach unten hin, wodurch infolge der konischen Verbindung von Stößel

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und Spannhülse die beiden Spannzungen 4a, 4b radial nach außen gedrückt werden und die Haltekraft an den Kontaktflächen 15 aufgehoben wird. Nach Loslassen des Druckdeckels 6 wird dieser mittels der Druckfeder 7 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt. Der Stößel 9 wird an sich alleine infolge der achsparallel wirkenden Kraftkomponente, welche über die schrägen Konusflächen entsteht, selbsttätig wieder gegen den Anschlag 10 gedrückt.

Dadurch, daß der Stößel 9 ein rotationssymmetrisches, sehr einfach zu fertigendes Drehteil ist (Automatenfertigung), ist das Einsetzen in die Welle lageunabhängig. Die Montage ist sehr einfach. Zunächst wird der Stößel 9 von der ( Werkzeugseite aus in die Welle 3 axial eingeführrt, danach

wird die Spannhülse 4 eingeschraubt, wobei die Einschraubtiefe den Grad der Vor-Anstellung bestimmt.

Alternativ zu der in Figur 2 gezeigten Lösung kann -wie in Figur 6 gezeigt - die Spannhülse 4 in der Welle 3 auch eingepreßt oder eingeklebt sein. Dann ist jedoch ein zusätzliches Teil erforderlich, nämlich ein Schraubring 22, der den erforderlichen Anschlag in der vorgewählten Vor-Anstellung bestimmt. Auch bei dieser Ausführung ist die Lageunabhängigkeit beim Einbau der Teile gegeben; sie ist jedoch insofern nicht so vorteilhaft, wie die in Fi-/ gur 2 gezeigte Ausführung, als dort die Vor-Anstellung

ohne Beeinflussung des Spaltes, welcher zwischen dem Druckdeckel 6 und dem Stößel 9 besteht, gegeben ist.

Die Ausnehmungen 18 können vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, daß mittels eines Zylinderfräsers mit querliegender Achse von oben her stirnseitig auf die Spannhülse aufgefahren wird oder daß mittels eines an sich beliebigen Formfräsers mit quer zur Schlitzebene verlaufender Rotationsachse in Schlitzebene entlang gefräst wird. Eine Kreisform ist für die Ausnehmungen

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nicht zwingend erforderlich} wesentlich ist nur, daß im Bereich der Schlitze von der Spannhülse selbst möglichst viel Material weggenommen wird, so daß, wenn der Konus 21 des Stößels 9 in die Spannhülse eintaucht, nur ein Linienkontakt am entsprechenden Gegenkonus 20 der Spannhülse zustandekommt, wodurch die Ausrüokkräfte sich auf ein Minimum reduzieren lassen. Dieser Linienkontakt bildet nur einen Bruchteil des Berührungsumfanges. Die Schlitze 16 und Ausnehmungen 17, 18 können anstelle durch Fräsen und Bohren auch in geeigneter Weise durch ein Erodier-Verfahren erstellt werden.

Die vorbeschriebene Ausführungsform hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorzug, daß die gesamte Spannvorrichtung nur aus drei Teilen, nämlich der Welle 3, der Spannhülse 4 und dem Stößel 9 aufgebaut ist.

Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen in schaubildlicher Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung nach der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Spannhülse 25 vorgesehen, welche einen Ringbund 26 und ein Außengewinde 29 aufweist. Die Spannhülse ist mittels des Ringbundes 26 in der Welle 28 geführt und mittels des Gewindes 29 axial in der Welle positioniert. Die Welle 28 ist zu diesem Zwweck im unteren Bereich mit einem Gewinde 30 versehen. Nach Positionieren der Spannhülse wird diese gegenüber Verdrehung gesichert. Dies kann durch ein oder mehrere Klebe- oder Schweißpunkte erfolgen, wozu am Umfang der Welle ein oder mehrere Zugangsbohrungen 41 vorhanden sind.

Die Spannhülse 25 ist, wie bereits bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, beidseitig mit Längsschlitzen 31 versehen, die in Ausnehmungen 32 enden. Diametral den Schlitzen 31 gegenüberliegend enthält die

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Spannhülse 25 zwei konische Anlagefläc^en 33, die mit ebenfalls konischen Gegenflächen 3¹J von am unteren Ende eines hülsenförmigen Stößels 35 angeformten Fortsätzen 36 korrespondieren (Fig. 8). Der Stößel 35 weist ferner eitien Absatz 37 auf, mit dem der Stößel axial in der Welle am Innenbund 38 anliegt. Dieser Axialanschlag stellt sicher, daß die beiden mit konischen Außenflächen 34 versehenen Fortsätze 36 des Stößels 35 stets mit den konischen Anlageflächen 33 in Eingriff bleiben. Die Zu- Ordnung von Stößel 35 und Spannhülse 25 ist nur einmal bei Montage vorzunehmen, indem Stößel und Spannhülse zueinander ausgerichtet von der Werkzeugseite aus in die Welle 28 eingesetzt werden, wobei die Einschraubtiefe der Spannhülse 25 den Grad der Voranstellung be- stimmt. Auch bei dieser Ausführungsform sind die beiden Konen bzw. die konischen Anlageflächen 33, 3¹* so gestaltet, daß lediglich eine Linienberührung, z.B. an der in Figur 8 mit 39 bezeichneten Stelle, gegeben ist. Dieser Linienkontakt bleibt während des Ausrückvorganges praktisch unverändert.

Wie aus den Figuren 2, 3, 6, 7 und 8 hervorgeht, können die Ausnehmungen 17, 32, in die die Längsschlitze 16, münden, unterschiedlich gestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Form, wie in Figur 6 gezeigt. Die Aus nehmung ist dort gebildet durch tangentiale Verbindung von zwei beabstandeten Kreisen Kl und K2 mit unterschiedlichem Durchmesser. Ein besonderer Vorteil dieser Ausnehmung liegt darin, daß ein gleichmäßiger Material-30 Spannungsverlauf für die federnden Lappen gegeben ist

15 ansprüche
9 Figuren

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Claims

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eansprüche

1. Spannvorrichtung zum Einspannen von insbesondere zahnärztlichen Werkzeugen (5), welche einen zylindrisehen Schaft (5a) aufweisen, enthaltend eine in Drehung versetzbare hülsenförmige Welle (3, 28) zur Aufnahme einer den Werkzeugschaft haltenden Spannhülse (4, 25), die an ihrem dem Werkzeug abgewandten Ende Längsschlitze (16, 3D aufweist, wodurch am Umfang gesehen zwischen den Schlitzen federnde, den Werkzeugschaft in der Spannstellung in der Spannhülse festhaltende Zungen (4a, Ub, 25a, 25b) gebildet sind, die zwecks Entnahme des Werkzeuges mittels eines axial verstellbaren, von einer Handhabe (6) betätigbaren Stoßeis (9, 35) radial nach außen in eine Entspannstellung bringbar sind, zu welchem Zweck der Stößel (9, 35) an seinem der Spannhülse (4, 25) zugewandten Ende einen Außenkonus (21, 34) und die Spannhülse (4, 25) einen mit diesem korrespondierenden Innenkonus (20, 33) aufweisen, dadurch gekennzwichnet, daß der Stößel (9, 35) axial frei beweglich in der Welle (3, 28) geführt, die Spannhülse (4, 25) dagegen axial unbeweglich in der Welle (3, 28) gehaltert ist und daß die beiden Konen (20, 33; 21, 34) so ausgebildet sind, daß sie am Umfang gesehen nur partielle, jeweils zu den Schlitzen (16, 3D deutlich versetzt angeordnete Anlageflächen bilden, die in der Entspannstellung miteinander Linienberührung haben.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Konen (20, 33| 21, 34) so ausgebildet sind, daß sie zur Ebene der Schlitze (16, 3D um 90" versetzt angeordnete Anlageflächen bilden.

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3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Stößel (9) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Spannhülse (4) einander gegenüberliegende Ausnehmungen (18) enthält, wodurch ein partieller Konus (20) gebildet wird, der mit dem Stößelkonus (21) gegenüber der Schlitzebene versetzt angeordnete, vorzugsweise mittig der federnden Zungen <4a, 4b) wirkende Anlageflächen bildet.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen (18) so gestaltet sind, daß durch sie die Breite der ädernden Zungen (4a, 4b) vor. den Schlitzen (16) zum Zungenende abnimmt.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen (18) durch Ausfräsungen gebildet sind.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen (18) durch Erodieren gebildet sind.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Ausnehmung (18) derjenigen einer in Längsrichtung der Spannhülse (4) erstellten zylindrischen Ausfräsung entspricht, mit quer zur Längssymmetrieachse der Spannhülse und in Schlitzebene verlaufender Rotationsachse.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Form der Ausnehmung (18) derjenigen einer in Schlitzebene mit einem Formfräser mit quer zur Schlitzebene verlaufender Rotationsachse erstellten Ausfräsung entspricht.

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r 9. Spannvorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , daß der Winkel vom Außenkonus (21, 3¹O des Stößels (9, 35) deutlich größer ist als der Winkel vom Innenkonus (20, 33) der Spannhülse (4, 25).

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Winkel vom Außenkonus des Stößels etwa 30" und der Winkel vom In nenkonus der Spannhülse etwa l8* beträgt.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Stößel (35) zwei

( diametral einander gegenüberliegende Fortsätze (36)

mit konischen Außenflächen (3¹O aufweist, die in korrespondierenden konischen Anlageflächen (33) der Spannhülse (25) eingreifen und daß die Spannhülse (25) vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung (29, 30) in der Welle (28) gehalten wird. 20

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannhülse (4, 25) an ihrem der Werkzeugaufnahme zugewandten Ende in der Welle (3) gegen Verdrehung gesichert befestigt ist und der Stößel (9, 35) eine als Anschlag dienende Schulter

(11, 37) aufweist, die an einem Absatz (10, 38) der WeI-v Ie (3, 28) anliegt.

13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dacurch gekennzeichnet, daß die

Spannhülse (U) im Bereich der Ausnehmungen (18) einen Durchmesser (Kontaktfläche 15) aufweist, der geringfügig kleiner ist als der Schaftdurchmesser des zu halternden Werkzeuges (5). 35

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14. Spannvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1&ldquor; dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zahnärztlichen Handstück mit im Kopfgehäuse (1) gelagerter Welle (4) Stößel (9, 35) und Spannhülse (4, 25) von dem der Werkzeugaufnahme zugewandten Ende des Kopfgehäuses (1) in die Welle (4) eingesetzt und die Spannhülse (M, 25) in der Welle (3) eingeschraubt ist.

15. Spannvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch

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