CH665580A5

CH665580A5 - Einrichtung zur drehmomentuebertragung.

Info

Publication number: CH665580A5
Application number: CH5515/84A
Authority: CH
Inventors: Karl Dr Wanner
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1984-11-19
Publication date: 1988-05-31
Also published as: FR2556255A1; US4752165A; JPS60146604A; FR2556255B1; DE3344552A1; DE3344552C2

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Drehmomentübertragung auf schlagende und/oder bohrende Werkzeuge nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Verwendung von Werkzeugen mit glattem Schaft ist die zuverlässige Drehmomentübertragung davon abhängig, wie stark die radiale Verspannung des Werkzeugschaftes durch die Backen des Futters ist. Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, in dem sonst glatten Werkzeugschaft in axialer

Richtung geschlossene Ausnehmungen anzuordnen, in die die Backen eines Spannfutters drehmomentübertragend eingreifen können. Die Drehmitnahme des Werkzeugs erfolgt in diesem Fall durch formschlüssiges Eingreifen der Futterbak-ken in die Ausnehmungen im Werkzeugschaft und ist somit nicht vom Ausmass der radialen Verspannung durch die Futterbacken abhängig. Abgesehen von den hohen Herstellungskosten für solche Werkzeugschäfte ist damit jedoch der entscheidende Nachteil verbunden, dass diese Methode der Drehmitnahme nur für Werkzeugzeuge geeignet ist, deren jeweiliger Schaft einen bestimmten Mindestdurchmesser aufweist. Für kleinere Schaftdurchmesser ist diese Methode nicht geeignet, weil es nicht möglich ist, die in axialer Richtung geschlossenen Ausnehmungen in dem dünnen Schaft überhaupt unterzubringen.

Die erfindungsgemässe Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, preisgünstiger in der Herstellung und für alle Durchmesser von Werkzeugschäften in gleichem Masse geeignet zu sein. Durch die erfindungsgemässe Querschnittsstruktur des jeweiligen Werkzeugschaftes und der Futterbacken kann das betreffende Werkzeug ohne Anwendung besonderer Sorgfalt hinsichtlich des drehwinkelrichtigen Einsetzens in das Spannfutter eingeführt und dort verspannt werden. Dabei ergibt sich durch den formschlüssigen Eingriff der Futterbacken in die Rändelung im Werkzeugschaft eine absolut sichere Drehmitnahme, die vom Anpressdruck der Futterbacken unabhängig ist. Dies macht die erfindungsgemässe Einrichtung insbesondere auch für solche Anwendungszwecke geeignet, bei denen neben einer sicheren Drehmomentübertragung dem Werkzeug eine axiale Relativver-schiebbarkeit belassen bleiben soll, wie dies beispielsweise bei der Verwendung von Dübelbohrern in Bohrhämmern erwünscht ist. Hierbei ist es nämlich wichtig, dass die auf das Schaftende des Bohrers auftreffende Schlagenergie möglichst widerstandslos durch den Bohrerschaft zur Bohrerspitze durchgeleitet werden kann, ohne durch die Verspannung im Bohrfutter absorbiert zu werden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung und/oder des zur Gesamteinrichtung gehörenden Werkzeugs bzw. Werkzeughalters möglich. Besonders vorteilhaft ist es, dass ein rändelfreier Bund am freien Ende des Werkzeugschaftes im Zusammenwirken mit einer vorzugsweise durch die Zähne von mindestens einem der Backen des Futters gebildeten Schulter die axiale Beweglichkeit des Werkzeugs begrenzt, so dass das Werkzeug nicht aus der Werkzeugaufnahme herausfallen oder herausgezogen werden kann, die axiale Beweglichkeit innerhalb der durch die Ausbildung des Werkzeugschaftes vorbestimmten Grenzen aber erhalten bleibt.

Es ist auch besonders vorteilhaft, dass der Rändel am jeweiligen Werkzeugschaft bei jedem beliebigen Schaftdurchmesser so gestaltet ist, dass seine Zähnezahl jeweils durch die Zahl 3 teilbar ist. Dadurch ist nämlich bei Verwendung von Dreibackenfuttern als Werkzeugaufnahme eine radialsymmetrische Verriegelung bzw. Verspannung des Schaftes gewährleistet und das Werkzeug läuft absolut rund.

Bei dem als Werkzeugaufnahme dienenden Dreibackenfutter ist es im Sinne einer kostensparenden Herstellung vorteilhaft, dass mit den Futterbacken Hartmetalleinsätze verbunden sind, die die parallel zur Futterachse verlaufende Verzahnung aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, das teure Hartmetall, das auch hinsichtlich seiner Bearbeitung besonderer Massnahmen bedarf, nur dort und in dem Masse einzusetzen, wo und wie seine Eigenschaften tatsächlich benötigt werden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Figur 1 nach der Erfindung ausgebildete Einrichtung in Form eines an einen Bohrhammer angesetzten Dreibackenfutters mit eingesetztem Dübelbohrer in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Figur 2 den Schnitt II—II nach Figur 1, Figur 3 die Einzelheit III nach Figur 1 in ver-grösserter Darstellung und Figur 4 den Schnitt II—II durch einen Spannbacken des Futters, der anders ausgebildet ist als die Spannbacken nach Figur 2.

Das in Figur 1 gezeigte Dreibackenfutter 1 ist in bekannter Weise auf einer Werkzeughalteraufnahme 2 eines Bohrhammers 3 befestigt. Die Werkzeughalteraufnahme 2 überträgt die Drehbewegung von der Maschine zum Dreibackenfutter 1 und damit zu einem in dieses eingespannten Werkzeug, im gezeigten Ausführungsbeispiel zu dem Dübelbohrer 4. Der mechanische Aufbau des Dreibackenfutters 1 gehört nicht zur Erfindung. Entscheidend ist vielmehr lediglich die Gestaltung desjenigen Bereiches der Spannbacken des Futters 1, in dem sie mit dem Schaft eines in das Futter eingesetzten Werkzeugs in Berührung kommen. Es ist einleuchtend, dass diese besondere Gestaltung der Spannbacken in dem angegebenen Bereich völlig unabhängig vom sonstigen Aufbau des Futters ist. Vielmehr kann die besondere Ausbildung der Spannbacken in jedem der in vielfältiger Form bekannten Dreibackenfutter Anwendung finden. Das Dreibak-kenfutter 1 ist deshalb nur mehr oder weniger schematisch dargestellt.

Mit 5 ist der Futterkörper bezeichnet, der drei in Um-fangsrichtung in gleichen Winkelabständen von jeweils 120'-voneinander angeordnete, zu einer Aufnahmebohrung 6 im wesentlichen keilförmig verlaufende Führungen 7, 8,9 aufweist. In jeder Führung 7, 8, 9 ist ein ihr jeweils zugeordneter Spannbacken 10,11,12 verschiebbar gehalten und abgestützt. Jeder Spannbacken 10,11,12 taucht dabei mit seinem zur Aufnahmebohrung 6 radial hinweisenden Teil in die Aufnahmebohrung 6 ein. Auf ihrer Aussenfläche sind die Spannbacken 10,11,12 in üblicher Weise jeweils mit einem Gewinde versehen wie dies in Figur 1 beim Spannbacken 10 mit 13 bezeichnet ist. Aussen sind alle drei Spannbacken 10, 11,12 von einem Ring 14, der aus Fertigungsgründen z. B. aus zwei halbkreisförmigen Ringsegmenten zusammengesetzt sein kann, umgriffen. Der Ring 14 trägt ein mit dem Gewinde 13 des Spannbackens 10 und dem Gewinde aller übrigen Spannbacken 11,12 in Eingriff stehendes Konusgewinde 15, so dass eine Drehung des Rings 14 ohne axiale Verschiebung zum Ein- oder Ausschrauben der drei Spannbacken 10,11,12 führt.

Der Ring 14 ist fest mit einer ihn umschliessenden Spannhülse 16 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Presspassung erfolgen. Die Spannhülse 16 ist drehbar, durch die feste Verbindung mit dem seinerseits drehbaren Ring 14 jedoch axial unverschiebbar auf der äusseren Umfangsfläche 17 des Futterkörpers 5 gehalten.

Jeder Spannbacken 10, 11, 12 hat in dem Bereich, mit dem er mit dem Schaft eines in das Futter eingesetzten Werkzeugs in Berührung kommt, eine Verzahnung 18, deren Zähne parallel zur Achse des Futters 1 verlaufen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat jeder Spannbacken 10,11,12 zwei in Achsrichtung verlaufende Zähne mit einem dachkantförmigen Querschnitt. Selbstverständlich könnte jeder Spannbacken auch nur einen Zahn oder mehr als zwei Zähne haben.

Der in das Dreibackenfutter 1 eingesetzte Dübelbohrer 4 weist an seinem Schaft 19 einen Längsrändel 20 auf, der sich über einen Teil der Gesamtlänge des Schaftes 19 erstreckt. Die einzelnen Zähne des Rändeis 20 haben dachkantförmigen Querschnitt und korrespondieren in ihrer Querschnittsform mit der Verzahnung 18 der Spannbacken des Futters 1. Die Zähnezahl ist durch die Zahl 3 teilbar, wodurch sichergestellt ist, dass die Verzahnung 18 eines jeden der drei Spannbacken 10, 11,12 in die durch den Längsrändel 20 gebildete Verzahnung im Bohrerschaft 19 eingreifen kann,

ohne dass im einen oder anderen Fall Zahn auf Zahn kommt.

Der Schaft 19 des Bohrers 4 hat an seinem freien Ende einen rändelfreien Bund 21. Dieser bildet zusammen mit der durch die Zähne der Verzahnung 18 der Spannbacken 10, 11, 12 gebildeten Schulter 22 einen Anschlag, der das Herausfallen des Bohrers aus dem Futter verhindert und seine Axialbewegung begrenzt, wie besonders deutlich aus Figur 3 ersichtlich ist.

In dem Futterkörper 5 ist ein in bekannter und deshalb nicht dargestellter Weise von dem Schlagwerk des Bohrhammers 3 angetriebener Döpper 23 geführt. Er überträgt die von dort kommenden Schlagbewegungen auf das ihm zugekehrte, freie Ende des Bohrers 4.

Durch den formschlüssigen Eingriff der Verzahnung 18 in die Zähne des Rändeis 20 ist eine zuverlässige Drehmitnahme auch dann gewährleistet, wenn die Radialspannkraft der Spannbacken 10,11,12 des Futters 1 verhältnismässig schwach eingestellt ist. Dies bringt jedoch den Vorteil, dass die von dem Döpper 23 auf das freie Ende des Bohrerschafts 19 ausgeübte Schlagenergie weitgehend ungehindert durch den Bohrerschaft 19 bis zur Bohrerspitze durchgeleitet wird, weil die verhältnismässig schwache Einspannkraft eine Axialbewegung des Bohrers 4 relativ zu dem als Werkzeugaufnahme dienenden Futter 1 erlaubt, so dass dieses und damit auch der Bohrhammer 3 an den Schlagbewegungen nicht teilnehmen.

Die Spannbacken 10,11,12 des Futters 1 sind zweckmässigerweise aus Hartmetall gefertigt, um der starken Belastung beim Betrieb gewachsen zu sein und um eine hohe Standzeit zu gewährleisten. Die Spannb'acken können aber auch gemäss Figur 4 ausgebildet sein. Dort ist ein Spannbacken 10' gezeigt, der im Bereich der Verzahnung 18' einen Hartmetalleinsatz 24 aufweist, der beispielsweise durch Hartlöten mit dem Spannbacken 10' verbunden ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

665 580 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Drehmomentübertragung auf schlagende und/oder bohrende Werkzeuge mit einem als Werkzeugaufnahme dienenden, auf unterschiedliche Durchmesser von Werkzeugschäften einstellbaren Dreibackenfutter, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (10,11,12) des Futters (1) in dem Bereich, mit dem sie mit dem Schaft (19) eines in das Futter (1) eingesetzten Werkzeugs (4) in Berührung kommen, jeweils eine Verzahnung (18) aufweisen, deren Zähne parallel zur Futterachse verlaufen und mit einem am Werkzeugschaft (19) angeordneten Längsrändel (20) drehmomentübertragend zusammenarbeiten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein rändelfreier Bund (21) am freien Ende des Werkzeugschaftes (19) im Zusammenwirken mit einer vorzugsweise durch die Zähne (18) von mindestens einem der Spannbacken (10, 11,12) des Futters (1) gebildeten Schulter (22) die axiale Beweglichkeit des Werkzeugs (4) im Sinne eines Herausziehens des Werkzeugs (4) aus der Werkzeugaufnahme begrenzt.

3. Werkzeug zur Verwendung in der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Längenmass des Rändeis (20) am Werkzeugschaft (19) das Längenmass des gezahnten Teils (18) der Spannbacken (10, 11, 12) des Futters (1) um einen grösseren Betrag übersteigt, als dies erforderlich ist, um den gezahnten Spannbak-ken (10, 11, 12) den formschlüssigen Eingriff in die gerändelte Zone (20) des Werkzeugschaftes (19) zu ermöglichen.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähnezahl des Rändeis (20) bei jedem beliebigen Schaftdurchmesser jeweils durch die Zahl 3 teilbar ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des gerändelten Teils (20) des Werkzeugschaftes (19) zumindest annähernd gleich ist wie der Durchmesser des rändelfreien Teils des Werkzeugschaftes (19).

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsrändel (20) eine grobe Verzahnung mit etwa 1 bis 2 mm Teilung aufweist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zähne des Längsrändels (20) einen zumindest annähernd dachkantförmigen Querschnitt haben.

8. Als Werkzeugaufnahme dienendes Dreibackenfutter zur Verwendung in der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zähne der Spannbacken (10,11,12) einen zumindest annähernd dachkantförmigen Querschnitt haben.

9. Dreibackenfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (10, 11,12) aus Hartmetall gefertigt sind.

10. Dreibackenfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Spannbacken (10', 11', 12') Hartmetall-Einsätze (24) verbunden sind, die die parallel zur Futterachse verlaufende Verzahnung (18') aufweisen.