DE10141668A1

DE10141668A1 - Spannfutter für Werkzeuge, insbesondere Schraubendreherbits

Info

Publication number: DE10141668A1
Application number: DE10141668A
Authority: DE
Inventors: Andre Mueller
Original assignee: Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Current assignee: Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Priority date: 2001-08-25
Filing date: 2001-08-25
Publication date: 2003-03-06
Also published as: WO2003018263A1; EP1420919B1; ATE488329T1; JP2005500178A; EP1420919A1; DK1420919T3; ES2351705T3; US20050023777A1; JP4264349B2; DE50214777D1; US7063332B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter (1) für Werkzeuge, insbesondere Schraubendreherbits mit einem Mehrkantabschnitt (2), aufweisend eine Mehrkanthöhlung (3) zum Einstecken des Mehrkantabschnittes (2), wobei die Wandung (4) der Mehrkanthöhlung (3) ein Fenster (5) aufweist, in welchem ein in Einsteckrichtung (E) verlagerbares Druckstück (6) angeordnet ist, welches zur Halterung des eingesteckten Mehrkantabschnittes (2) gegen Herausziehen von einem fensteraußenseitigen Betätigungsorgan (7) in einer Spannstellung desselben in Querrichtung zur Einsteckrichtung (E) gegen den Mehrkantabschnitt (2) beaufschlagt ist und in einer Lösestellung des Betätigungsorgans (7) zum Herausziehen des Mehrkantabschnittes (2) aus der Mehrkanthöhlung (3) ausweichen kann, und schlägt zur Erzielung einer gattungsgemäßen Weiterbildung vor, dass das Druckstück (6) von einer entgegen die Einsteckrichtung (E) wirkenden Druckfeder (8) beaufschlagt ist und beim Verlagern gegen die Federwirkungsrichtung aus der Mehrkanthöhlung (3) ausweichbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Werkzeuge, insbesondere Schraubendreherbits mit einem Mehrkantabschnitt, aufweisend eine Mehrkanthöhlung zum Einstecken des Mehrkantabschnittes, wobei die Wandung der Mehrkanthöhlung ein Fenster aufweist in welchem ein in Einsteckrichtung verlagerbares Druckstück angeordnet ist, welches zur Halterung des eingesteckten Mehrkantabschnittes gegen Herausziehen von einem fensteraußenseitigen Betätigungsorgan in einer Spannstellung desselben in Querrichtung zur Einsteckrichtung gegen den Mehrkantabschnitt beaufschlagt ist und in einer Lösestellung des Betätigungsorganes zum Herausziehen des Mehrkantspannabschnittes aus der Mehrkanthöhlung ausweichen kann.

Ein derartiges Spannfutter ist aus der DE 29 34 428 C2 vorbekannt. Dort ist das Druckstück als Kugel ausgestaltet und liegt in einem Fenster, welches einer der Mehrkantflächen zugeordnet ist, beweglich in Richtung der Einsteckrichtung ein. Das Fenster hat dort die Form eines sich in Einsteckrichtung in der Höhlungswandung erstreckenden Langloches. Fensteraußenseitig ist das Langloch von einem Betätigungsorgan verschlossen, welches mittels einer Schrägflanke die Kugel beaufschlagt. Das Betätigungsorgan, welches die Form einer Schiebemuffe besitzt, ist in Betätigungsrichtung, welche sich in Einsteckrichtung erstreckt, federbeaufschlagt. Wird in dieses Spannfutter der Mehrkantabschnitt eines Bits eingesteckt, so verdrängt eine der rückwärtigen Stirnseite des Bits zugeordnete Ringschräge die Kugel in Einsteckrichtung innerhalb des Fensters, wobei sie sich, an der Schräge der Betätigungshülse entlanglaufend, aus der Mehrkanthöhlung hinausbewegt, um den freien Querschnitt zu vergrößern. Die Kugel überläuft schließlich die Stirnkante des Bits und liegt auf der Mehrkantfläche des Mehrkantabschnittes auf. Wird auf den Bit ein Zug entgegen der Einsteckrichtung ausgeübt, so rollt sich die Kugel einerseits an der Schräge der Betätigungshülse und andererseits auf der Flanke des Mehrkantabschnittes ab. Da beide Flächen keilförmig zueinander stehen, führt dies zu einer Verklemmung.

Nachteilhaft ist, dass dieser Klemmmechanismus dann nicht funktioniert, wenn der Bit nach oben zeigt und die Kugel im rückwärtigen Abschnitt des Fensters frei zwischen der Flanke des Mehrkantabschnittes und der Schräge der Betätigungshülse liegt.

Im Stand der Technik sind darüber hinaus auch Rastkugel-Mechanismen bekannt, bei denen die Kugel in einer fensterförmigen Aussparung der Betätigungshülse liegt, deren Erstreckung in Einsteckrichtung im Wesentlichen dem Kugeldurchmesser entspricht, so dass sich die Kugel im Wesentlichen nur quer zur Einsteckrichtung des Bits verlagern kann. Die Kugel wird dann ausschließlich von der Schrägflanke der Betätigungshülse in ihre Blockierstellung beaufschlagt. Die Kugel tritt bei diesem Futter in eine Eckaussparung eines Bits ein. Sie ist demzufolge nicht der Mehrkantfläche, sondern der Mehrkantkante zugeordnet. Bei diesem Spannfutter muss die Betätigungshülse zum Einsetzen des Bits in die Lösestellung verlagert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Spannfutter gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.

Gelöst wird die Aufgabe zunächst und im Wesentlichen durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung, wobei darauf abgestellt ist, dass das Druckstück von einer entgegen die Einsteckrichtung wirkenden Druckfeder beaufschlagt ist und beim Verlagern gegen die Federwirkungsrichtung aus der Mehrkanthöhlung ausweichbar ist. Die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Gegenstände betreffen sowohl vorteilhafte Weiterbildungen zum Gegenstand des Anspruches 1 als auch gleichzeitig davon und von der oben genannten Aufgabenstellung unabhängige eigenständige technische Lösungsvorschläge. Es wird dort insbesondere vorgeschlagen, dass das Druckstück ein Rundstück ist. Es kann insbesondere eine Kugel sein. Das Druckstück kann, wie grundsätzlich vom Stand der Technik bekannt, von einer schrägen Innenwandung einer das Betätigungsorgan ausbildenden Betätigungshülse gebildet sein. Das Fenster ist bevorzugt einer der Mehrkantkante der Hülse zugeordnet, so dass das Druckstück auch in eine Eckaussparung des Mehrkantabschnittes eines Bits eintreten kann. Das Druckstück hält aber auch solche Bits in lediglicher Kantenanlage, die keine Eckaussparung besitzen. Durch eine entsprechende Wahl des Durchmessers des Rundstückes kann dieses lediglich auf den Punkten der Eckaussparung aufliegen, welche durch die sich in einem Punkt treffenden Randkanten der Eckaussparung gebildet sind. Es liegt dann eine echte Punktauflage vor. Diese geometrischen Voraussetzungen liegen insbesondere dann vor, wenn der Radius des Rundstückes der Weite der Eckaussparung entspricht. Auch das Betätigungsorgan ist gegen die Kraft einer Rückstellfeder aus der Spann- in die Lösestellung verlagerbar ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Wirkrichtung der Rückstellfeder mit der Wirkrichtung der das Druckstück beaufschlagenden Druckfeder übereinstimmt. Beide Federn wirken dann entgegengesetzt zur Einsteckrichtung. Das Druckstück kann zufolge einer Tragschulterauflage, wie sie grundsätzlich im Stand der Technik bekannt ist, im Fenster gehalten sein. Sie kann dabei so tief in die Höhlung eintauchen, dass sie bis in die erwähnte Eckaussparung des Mehrkantabschnittes ragt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung befindet sich das Fenster auf Höhe dieser Eckaussparung, so dass die rückwärtige Stirnfläche des Bits bzw. des Mehrkantabschnittes gegen den Boden der Mehrkanthöhlung tritt. Wird ein handelsüblicher Bit in die Mehrkanthöhlung des Spannfutters hineingeschoben, so verlagert dessen stirnseitige Ringabschrägung, die von einer Fase gebildet ist, die Kugel, die das Druckstück bildet, in Richtung der Einsteckrichtung und die Kugel drückt dabei die Druckfeder zusammen und rollt oder gleitet auf der schrägen Innenfläche der Betätigungshülse entlang. Dabei verlagert sich die Kugel nicht nur in Achsrichtung der Höhlung sondern auch quer dazu, nämlich aus der Höhlung heraus. Der freie Querschnitt zum Einstecken des Bits vergrößert sich dadurch. Wie beim gattungsbildenden Stand der Technik auch, kann der Bit schließlich unter der Kugel hindurchgesteckt werden, bis beispielsweise die rückwärtige Stirnfläche des Bits den Boden der Höhlung beaufschlagt. Der Raum zwischen der Mehrkantkante des Bits und der schrägen Innenwandung der Betätigungshülse bildet einen entgegen der Einsteckrichtung spitz zulaufenden Keilraum drückt die Druckfeder die Kugel. Die Kugel wird demzufolge von der Druckfeder in einer Klemmlage gehalten. Werden jetzt, unabhängig davon ob die Kugel in einer Eckaussparung einliegt oder lediglich auf einer Mehrkantkante aufliegt, auf den Bit Zugkräfte ausgeübt, so führt dies zu einer tendentiellen Verlagerung der Kugel in Richtung des Spaltes, so dass die Klemmkraft erhöht wird. Zur Freigabe des Druckstückes wird die Betätigungshülse in die Lösestellung gebracht. Dies hat eine Aufweitung des Keilspaltes zur Folge. Die Kugel kann dann quer zur Einstecksrichtung ausweichen. Liegt die Kugel beispielsweise in einer Eckaussparung, kann sie aus dieser heraustreten. Liegt sie lediglich in klemmender Auflage auf einer Mehrkantkante, so wird durch die Betätigungshülsenverlagerung die Klemmwirkung aufgehoben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht im Bereich der Mehrkanthöhlung teilweise aufgebrochen ein Spannfutter,

Fig. 2 ein Schnitt gemäß der Linie II-II,

Fig. 3 den mit III-III in Fig. 1 bezeichneten Ausschnitt stark vergrößert mit in Spannstellung befindlichem Betätigungsorgans jedoch ohne eingesteckten Bit,

Fig. 4 die Darstellung gemäß Fig. 3, jedoch mit in Lösestellung verlagertem Betätigungsrorgan und eingestecktem Bit,

Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 3 mit in Spannstellung verlagertem Betätigungsorgan und eingestecktem Bit,

Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5, wobei das Druckstück bereichsweise in eine Eckaussparung des Bits eintritt und

Fig. 7 eine Darstellung gemäß Fig. 3 beim Einstecken eines Bits und Ausweichen des Druckstückes über die rückwärtige Stirnkante, die eine Fase bildet, des Bits.

Das Spannfutter 1 besitzt einen nicht dargestellten Mehrkanteinsteckabschnitt, um es in das Spannfutter eines Elektroschraubers oder eines anderen Antriebswerkzeuges einzustecken. Diesem Spannabschnitt gegenüberliegend besitzt das Spannfutter eine Mehrkanthöhlung 3. In Einsteckrichtung E kann in die Mehrkanthöhlung 3, die einen sechseckigen Querschnitt aufweist, ein diesen Querschnitt aufweisender Mehrkantabschnitt 2 eines Bits eingesteckt werden. Dabei kann die Tiefe der Mehrkanthöhlung 3 so gewählt werden, dass der Bit 2 mit der rückwärtigen Stirnfläche des Mehrkantabschnittes gegen den Höhlungsboden tritt. Im Bereich einer oder mehrerer der Mehrkantecken besitzt die Mehrkanthöhlung 3 ein Fenster 5 (siehe Fig. 2). Die in Umfangsrichtung der Mehrkanthöhlung 3 sich erstreckende Weite des Fensters 5 ist nur wesentlich größer als die Kugel 6, die das Druckstück ausbildet. In Einstecksrichtung E besitzt das Fenster 5 eine Erstreckung, die deutlich größer, sogar mehr als doppelt so groß ist, wie der Durchmesser der Kugel. In dieser Richtung wirkt eine Druckfeder 8, die sich einerseits an einer Schmalwandung des Fensters abstützt und anderseitig auf die Kugel 6 wirkt. Ihre Wirkrichtung ist der Einsteckrichtung E entgegengesetzt, so dass eine Verlagerung der Kugel 6 in Einsteckrichtung E eine Kompression der Druckfeder 8 zur Folge hat.
Bei nicht eingestecktem Bit liegt die Kugel gegen die öffnungsseitige Schmalwand 5' des Fensters 5 an. In Richtung des Zentrums der Mehrkanthöhlung 3 wird die Kugel 6 von Tragschultern gehalten, die sich entlang der Längswände des Fensters 5 erstrecken und einen lichten Abstand voneinander besitzen, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kugel. In Gegenrichtung wird die Kugel von einer Betätigungshülse 7 gehalten. Die Betätigungshülse 7 besitzt eine schräge Innenwand 9. Diese schräge Innenwand 9 kann rotationssymmetrisch gestaltet sein, so dass die Betätigungshülse 7 auf dem die Mehrkanthöhlung 3 ausbildenden Abschnitte des Spannfutters 1 gedreht werden kann. Der Durchmesser der Kugel 6 ist größer als die Wandungsstärke der Mehrkanthöhlung. Zwischen der gedachten Linie der durch das Fenster unterbrochenen Mehrkantkante und der Schräge 9 wird ein keilförmiger Spaltraum ausgebildet, der entgegen der Einsteckrichtung E zugespitzt ist. Im spitzen Bereich ist die Weite des spaltförmigen Freiraumes geringer als der Durchmesser der Kugel 6, so dass die Kugel von der Schräge 9 beaufschlagt bereichsweise in die Mehrkanthöhlung 3 eintauchen kann. Im Breitenbereich des Spaltes hat dieser eine Breite, die größer oder zumindest gleich dem Durchmesser der Kugel ist, so dass die Kugel 6 durch eine entsprechende Verlagerung der Betätigungshülse 7 vollständig aus der Mehrkanthöhlung 3 heraustreten kann.
Das Heraustreten der Kugel aus der Mehrkanthöhlung erfolgt auf zwei Wegen. Einerseits durch Verlagern der Kugel in Einsteckrichtung, wobei die Kugel 6 auf der Schrägen 9 entlanggleitet oder entlangrollt. Dies ist mit einer Kompression der Druckfeder 8 verbunden. Andererseits erfolgt das Heraustreten der Kugel 6 aus der Mehrkanthöhlung 3 durch eine Verlagerung der Betätigungshülse 7 entgegen der Einsteckrichtung E. Dann verlagert sich die Schräge 9 in Richtung der Mündung der Mehrkanthöhlung 3 einhergehend mit einer Kompression der Rückstellfeder 10, die die Betätigungshülse 7 in der Spannstellung hält.
Die Funktionsweise des Spannfutters ist die Folgende:
Bei nicht eingestecktem Bit liegt die Kugel 6 in der in Fig. 3 dargestellten Stellung. Wird jetzt ein Bit in die Mehrkanthöhlung 3 eingesteckt, so verlagert die stirnseitige Schräge 13 des Mehrkantabschnittes 2 die Kugel 6 in Einsteckrichtung. Die Kugel 6 gleitet dabei entlang der schrägen Innenwand 9 der ortsfest gehaltenen Betätigungshülse 7, wobei die Druckfeder 8 gespannt wird. Sie gleitet so lange an der Schräge 9 entlang, bis sie in genügendem Maße aus der Mehrkanthöhlung 3 ausgetreten ist, um die Mehrkantkante des Mehrkantabschnittes 2 zu gleiten. Dieser Zustand ist in der Fig. 5 dargestellt. Man sieht dort, dass die Kugel 6 einen Abstand zur Schmalwand 5' des Fensters 5 besitzt. Die Druckfeder 8 hält die Kugel 6 in einer Klemmstellung zwischen der Mehrkantkante des Mehrkantabschnittes 2 und der schrägen Innenwand 9. Wird nun am Bit eine Zugkraft aufgebracht, so erhöht sich die Klemmwirkung.
Soll der Bit dem Futter entnommen werden, so ist die Betätigungshülse 7 entgegen der Einsteckrichtung E in ihre Lösestellung zu verlagern. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Dann verlagert sich augenblicklich die Kugel 6 in ihre Stellung, in welcher sie die Schmalwand 5' des Fenster 5 beaufschlagt. Sie kann dabei in Querrichtung zur Einsteckrichtung E ausweichen. Sie besitzt ein genügendes Spiel, so dass der Bit aus der Mehrkanthöhlung 2 herausgezogen werden kann.
Die Fig. 6 zeigt eine Variante, in welcher ein Mehrkantabschnitt 2 eines Bits mit einer Eckaussparung 11 in die Mehrkanthöhlung 3 eingesteckt ist. Die Kugel 6 kann dabei - auch unter Anlage an der Wandung 5' des Fensters 5 - in die Eckaussparung 11 eintauchen und so einseitig von der schrägen Innenwand 9 beaufschlagt, gleichsam formschlüssig in die Eckaussparung 11 einauchend, eine Herausziehsicherung für den Bit entfalten. Auch hier erfolgt das Einstecken des Bits ohne ein Erfordernis der Betätigung der Betätigungshülse 7, da auch hier von der stirnseitigen Schräge 13 des Mehrkantabschnittes 2 die Kugel 6 in der in Fig. 7 dargestellten Weisen verlagert werden kann.
Auch bei dieser Variante wird die Kugel durch Betätigung, das heißt durch Verschieben der Betätgungshülse 7 entgegen der Einsteckrichtung E freigegeben. Sie kann dann in Querrichtung zur Einsteckrichtung E aus der Eckaussparung 11 heraustreten.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung geht der Vorteil einher, dass das Spannfutter sowohl solche Mehrkantabschnitte sicher halten kann, die eine Eckaussparung besitzen als auch solche, die keine Eckaussparung besitzen und dies mit ein und derselben Kugel.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In der Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

1. Spannfutter (1) für Werkzeuge, insbesondere Schraubendreherbits mit einem Mehrkantabschnitt (2), aufweisend eine Mehrkanthöhlung (3) zum Einstecken des Mehrkantabschnittes (2), wobei die Wandung (4) der Mehrkanthöhlung (3) eine Fenster (5) aufweist, in welchem ein in Einsteckrichtung (E) verlagerbares Druckstück (6) angeordnet ist, welches zur Halterung des eingesteckten Mehrkantabschnittes (2) gegen Herausziehen von einem fensteraußenseitigen Betätigungsorgan (7) in einer Spannstellung desselben in Querrichtung zur Einsteckrichtung (E) gegen den Mehrkantabschnitt (2) beaufschlagt ist und in einer Lösestellung des Betätigungsorganes (7) zum Herausziehen des Mehrkantabschnittes (2) aus der Mehrkanthöhlung (3) ausweichen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) von einer entgegen die Einsteckrichtung (E) wirkenden Druckfeder (8) beaufschlagt ist und beim Verlagern gegen die Federwirkungsrichtung aus der Mehrkanthöhlung (3) ausweichbar ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) ein Rundstück ist.

3. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) eine Kugel ist.

4. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) von einer schrägen Innenwandung (9) einer das Betätigungsorgan (7) bildenden Betätigungshülse beaufschlagt ist.

5. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (5) einer der Mehrkantkante der Hülse (3) zugeordnet ist.

6. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (7) gegen die Kraft einer Rückstellfeder (10) aus der Spann- in die Lösestellung verlagerbar ist.

7. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkrichtungen von Rückstellfeder (10) und Druckfeder (8) gleichgerichtet sind.

8. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) durch das Fenster (5) bis in eine Eckaussparung (11) des Mehrkantabschnittes (2) eintauchen kann.

9. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (5) als in Einsteckrichtung (E) sich erstreckendes Langloch gestaltet ist.

10. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (5) sich auf Höhe einer in mindestens einer der Mehrkantkante des Mehrkantspannabschnittes (2) vorgesehenen Eckaussparung (11) befindet.