DE102004004458A1

DE102004004458A1 - Bohrfutter

Info

Publication number: DE102004004458A1
Application number: DE200410004458
Authority: DE
Inventors: Günter Horst Röhm
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel einer Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper (2), in dem in geneigt zur Futterachse (3) verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme (6) mündenden Führungsaufnahmen (4) Spannbacken (5) längsverschieblich geführt sind, die mit radial außen liegenden Zahnreihen (7) in das Spanngewinde (8) eines gegenüber dem Futterkörper (2) drehbaren Spannringes (9) eingreifen. Der Futterkörper (2) ist zweiteilig gebildet mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel vorgesehenen Spindelteil (10) und einem die Führungsaufnahmen (4) aufweisenden Backenteil (11), wobei zwischen dem Spindelteil (10) und dem Backenteil (11) eine Gewindeverbindung (13) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel einer Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper, in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme mündenden Führungsaufnahmen Spannbacken längsverschieblich geführt sind, die mit radial außen liegenden Zahnreihen in das Spanngewinde eines gegenüber dem Futterkörper drehbaren Spannringes eingreifen.
Derartige Bohrfutter sind aus dem Stand der Technik bekannt und in der Praxis weit verbreitet, bei denen die zur Anpassung an den Durchmesser des zu spannenden Werkzeugschaftes erforderliche Verstellung der Spannbacken durch eine Verdrehung des Spannringes bewirkt wird. Zum Erreichen einer ausreichenden Spannkraft ist dazu oftmals an dem Spannring eine Kegelradverzahnung ausgebildet, in die ein Futterschlüssel eingreifen kann. Zur Vermeidung der mit der Verwendung des Futterschlüssels verbundenen Nachteile ist die technische Entwicklung dazu übergegangen, Bohrfutter bereit zu stellen, bei denen allein durch manuelle Verdrehung des Spannringes eine ausreichende Spannkraft erzeugt wird, wozu in der Regel ein Kugellager erforderlich ist zwischen dem Spannring und den diesen abstützenden Teil des Futterkörpers. Darüberhinaus ist es erforderlich, die Steigung des Spanngewindes zu optimieren und reibungsvermindernde Substanzen beziehungweise Beschichtungen vorzusehen, damit die für den sicheren Betrieb des Bohrfutters erforderliche Spannkraft erreicht wird. Die so erforderliche Gewindesteigung bedingt allerdings, daß eine Verdrehung des Spannringes über einen großen Winkelbereich erforderlich ist mit dem dazu notwendigen mehrmaligen Umgreifen des Nutzers.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die erforderliche Spannkraft für den Nutzer in einfacherer Weise erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Bohrfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Futterkörper zweiteilig gebildet ist mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel vorgesehenen Spindelteil und einem die Führungsaufnahmen aufweisenden Backenteil, und daß zwischen dem Spindelteil und dem Backenteil eine Gewindeverbindung ausgebildet ist.
Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Verdrehung des Spannringes die Spannbacken in den Führungsaufnahmen des Spindelteils schnell verstellt werden können, bis diese zur Anlage an den Schaft des Werkzeuges gelangen. Die dadurch einsetzende Erhöhung des Widerstandes bei der Verdrehung des Spannringes muß zum Erzielen der erforderlichen Spannkraft nicht mit der dem Spanngewinde eigenen Steigung überwunden werden, da die Möglichkeit besteht, das Backenteil über die Gewindeverbindung relativ zum Spindelteil zu verdrehen und so auch eine axiale Verstellung des Backenteils mit dem Spannbacken in den Führungsaufnahmen zu erzwingen, die eine Erhöhung der Spannkraft bewirkt, und zwar da bei Beibehaltung der Drehrichtung des Spannringes das Backenteil gegenüber dem Spindelteil axial nach hinten geschraubt wird, während die Spannbacken aufgrund ihrer Abstützung am Spannring stationär verharren. Es findet daher eine Relativbewegung der Spannbacken in den Führungsaufnahmen gegenüber dem Backenteil statt, bei der das Backenteil die Spannbacken wegen der Neigung der Führungsaufnahmen radial nach innen auf den Schaft des Werkzeuges preßt und so die Spannkraft erhöht. Zu beachten ist dabei auch die Aufgabenteilung zwischen dem Spanngewinde und der Gewindeverbindung, bei der das Spanngewinde dazu dient, eine schnelle Anlage der Spannbacken an den Schaft des Werkzeuges zu ermöglichen, während die Gewindeverbindung zwischen Spindelteil und Backenteil der Erhöhung der Spannkraft bei anliegenden Spannbacken dient. Diese Aufgabenteilung spiegelt sich auch in der Abfolge der Betätigung des Spanngewindes und der Gewindeverbindung beim Spannen wieder, da zunächst der Spannring mit dem Spanngewinde relativ zu dem Backenteil verdreht wird, bis diese Verdrehung durch das Anliegen der Spannbacken an den Werkzeugschaft unterbunden wird und ein weiter auf den Spannring ausgeübtes Drehmoment dazu führt, daß der Spannring zusammen mit dem Backenteil relativ zum Spindelteil verdreht wird und damit das Backenteil gegenüber dem Spindelteil spindelt.
Eine im Rahmen der Erfindung bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Spanngewinde eine große Steigung und die Gewindeverbindung zwischen dem Spindelteil und dem Backenteil eine kleine Steigung aufweist. Mit dieser Gestaltung ist erreicht, daß eine schnelle Anlage der Spannbacken an den Schaft des Werkzeuges durch die Verdrehung des Spanngewindes gegenüber dem Backenteil ermöglicht ist, wobei dies auch zu Lasten der dabei erzielbaren Spannkraft erfolgen kann, da die erforderliche hohe Spannkraft durch die axiale Komponente der Verstellung des Backenteils bei dessen Verdrehung gegenüber dem Spindelteil erreicht wird.
Um den Vorteil für den Nutzer zu optimieren, ist vorgesehen, daß die Steigung des Spanngewindes so bemessen ist, daß durch eine Umdrehung des Spannringes die Spannbacken über ihren gesamten Verstellbereich in den Führungsaufnahmen verstellt werden. Dies gewährleistet, daß der Nutzer nicht mehrmals umgreifen muß, sondern den Spannring nur einfach ergreifen kann, um die zum Spannen und Lösen des Bohrfutters erforderlichen Bewegungen auszuführen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spindelteil und dem Backenteil einander anliegende axiale Führungsflächen ohne Gewindegänge ausgebildet sind. Diese Gestaltung stellt sicher, daß die mit einer Zweiteilung des Futterkörpers verbundenen Probleme beherrscht werden und insbesondere keine Unwucht die Qualität des Bohrfutters beeinträchtigt. Die mit der Präsenz der Führungsflächen verbundenen Vorteile sind besonders groß ausgebildet, wenn die axialen Führungsflächen beiderseits der Gewindeverbindung ausgebildet sind, wobei die Ausbildung der Gewindeverbindung näher zur Werkzeugaufnahme oder zur Aufnahme für die Bohrspindel der Bohrmaschine möglich, aber beliebig ist.
Unabhängig von der Drehlage des Backenteils gegenüber dem Spindelteil ist eine gute Führung erreicht, wenn die axialen Führungsflächen sich in Umfangsrichtung am Außenumfang des Spindelteils und auf der inneren Umfangsfläche des Backenteils erstrecken.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß am Spindelteil eine Griffhülse befestigt ist, die drehbar mit dem Spannring verbunden ist. Die Griffhülse stellt eine Kapselung des relativ zu dem Spindelteil verdrehbaren Backenteils dar in dem Bereich, in dem das Backenteil nicht durch den Spannring verdeckt ist. Darüberhinaus bietet die Griffhülse auch die Möglichkeit, das Spindelteil manuell gegen Verdrehung zu sichern und so die Relativdrehung des Spannringes und des Backenteils gegenüber dem Spindelteil zu ermöglichen. Zudem kann die Griffhülse zur axialen Abstützung des Spannringes genutzt werden. Einer Erhöhung des Reibungswiderstandes wirkt dabei entgegen, daß zwischen der Griffhülse und dem Spannring ein Kugellager angeordnet ist.
Eine weitergehende Kapselung des Backenteils wird dadurch erreicht, daß der Spannring als Spannhülse gestaltet ist, die sich in Richtung des vorderen axialen Endes des Backenteils erstreckt.
Um im Bohrbetrieb das Einwirken eines Drehmomentes auf den Spannring zu vermeiden, das die sichere Einspannung des Werkzeuges gefährden könnte, ist am axial vorderen Ende ein drehbarer Schutzring vorgesehen, der vorzugsweise auf dem axial vorderen Ende der Spannhülse drehbar gelagert und als Schutzhülse ausgebildet ist.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit zum Erreichender dem Schutzring zugemessenen Funktion, daß der Schutzring drehbar auf dem Backenteil gelagert ist.
Um zu verhindern, daß das Bohrfutter sich im Bohrbetrieb unter der Wirkung von Vibrationen öffnet, ist vorgesehen, daß in dem Backenteil eine Sperrklinke drehbar gelagert ist, die zwischen einer im Eingriff in einer an der Innenumfangsfläche ausgebildete Sperrverzahnung befindlichen Stellung und einer außer Eingriff verbindlichen Stellung verstellbar ist, wobei die in Eingriff befindliche Stellung im gespannten Zustand eines von den Spannbacken gespannten Werkzeugs und die außer Eingriff befindliche Stellung im gelösten Zustand gegeben ist.
Im Rahmen der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sperrklinke als zweiarmiger Hebel gestaltet ist, dessen einer Hebelarm von einer Feder in die außer Eingriff führende Richtung beaufschlagt ist, und dessen anderer Hebelarm einem Steuerstift anliegt, der durch eine an dem Spindelteil ausgebildeten Steuerkurve die Sperrklinke im gespannten Zustand in die Sperrverzahnung verstellt. Um eine Begrenzung der maximal erreichbaren Spannkraft zu vermeiden, wenn die Sperrklinke sich in der im Eingriff befindlichen Stellung befindet, ist die Flankenneigung der Sperrverzahnung derart gewählt, daß die Sperrklinke in der dem Spannen des Werkzeugs entsprechenden Drehrichtung von Zahn zu Zahn gleiten kann, während die andere Drehrichtung gesperrt ist.
Alternativ besteht die Möglichkeit, daß die Sperrklinke als radial nach innen vorgespannter Federarm gebildet, der an seinem freien Armende einen Sperrzahn trägt, der einem Steuerstift anliegt, der durch eine an dem Spindelteil ausgebildeten Steuerkurve den Federarm im gespannten Zustand in die Sperrverzahnung verstellt, um so den konstruktiven Aufwand zu reduzieren. Gemeinsam ist allen Ausführungsformen, daß die Flankenneigung der Sperrverzahnung derart gewählt ist, daß die Sperrklinke in der dem Spannen des Werkzeugs entsprechenden Drehrichtung von Zahn zu Zahn gleiten kann, während die andere Drehrichtung gesperrt ist, um ein ungewolltes Öffnen zu verhindern, aber ein Nachspannen zu ermöglichen.
Bei Linkslauf der Bohrmaschine ist zur Hemmung einer Drehung des Spindelteil gegenüber der Bohrspindel vorgesehen, daß an dem Spindelteil in Umfangsrichtung in dem komplementär zur Steuerkurve liegenden Bereich ein Zahnkranz ausgebildet ist, in den eine an dem Steuerstift ausgebildete Kante im gespannten Zustand eingreift.
Zur Vermeidung einer Vergrößerung der Baulänge auch bei einem Schnellspannfutter ist die Gestaltung so getroffen, daß die Spannbacken bei dem als Steilgewinde gebildeten Spanngewinde mit korrespondierend großen Abständen der Zähne der Zahnreihen auf ihrem Schaft gebildet sind. Dabei ist gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Zähne der Zahnreihen gleich dem Außendurchmesser des Backenschaftes der Spannbacken. Dies bietet den Vorteil, daß die Spannbacken auch über ihre Zahnreihen in den Führungsaufnahmen geführt sind und über einen größeren Bereich verstellt werden können, also die Baulänge des Bohrfutters bei einem gegebenen Außendurchmesser verkürzt werden kann, da auch eine Gestaltung möglich ist, bei der ein Zahn der Zahnreihe in der dem kleinsten Spanndurchmesser entsprechenden Stellung der Spannbacken der vorderen Öffnung der Führungsaufnahmen anliegt, also die Spannbacke über einen längeren Bereich in ihrer Führungsaufnahme verstellt werden kann.
Bevorzugt ist weiterhin, wenn zwischen dem Backenteil und dem Spindelteil ein Rastglied angeordnet ist, das durch die Relativdrehung des Backenteils gegenüber dem Spindelteil zwischen einer in einen Rastsitz eingreifenden Ruheposition und einer außer Eingriff befindlichen Drehposition verstellbar ist, da so über das Rastglied sicher gestellt werden kann, daß sich anfänglich beim Start eines Spannvorganges das Backenteil nicht gegenüber den Spindelteil verdreht, was erst erfolgt, wenn das Drehmoment eine bestimmte Größe überschreitet.
Die Höhe des Drehmomentes kann variiert werden, wenn das Rastglied in Richtung des Rastsitzes von der Kraft einer Feder beaufschlagt ist.
Eine im Rahmen der Erfindung bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse zweiteilig mit einer Steilgewindehülse und einer Futterhülse gebildet ist, und daß eine Koppelvorrichtung vorgesehen ist, die die Spannhülse und die Steilgewindehülse bis zum Erreichen eines bestimmten Drehmomentes miteinander drehfest verbindet und bei Überschreiten dieses Drehmomentes die drehfeste Verbindung löst, und die bis zum Erreichen dieses Drehmomentes eine drehfeste Verbindung zwischen der Futterhülse und dem Backenteil trennt und bei Überschreiten dieses Drehmomentes verbindet. Diese Gestaltung ermöglicht eine größere Variabilität bei der Gestaltung des Spannringes und dessen Bewegungsmöglichkeiten.
Um einen einfachen konstruktiven Aufbau bei den geforderten komplexen Anforderungen an die Koppelvorrichtung zu erreichen, ist die Gestaltung so getroffen, daß die Koppelvorrichtung einen drehfest mit der Steilgewindehülse verbundenen Federbügel umfaßt, der an einem freien Ende ein mittels einer der Futterhülse zugeordneten zweiten Steuerkurve verstellbares Sperrglied zum Eingriff in eine dem Backenteil zugeordnete zweite Sperrverzahnung aufweist, wozu des Sperrglied eine Öffnung der Steilgewindehülse durchgreift. Dabei weist der Federbügel einen Rastnocken auf zum lösbaren Eingriff in eine Nockenaufnahme in der Futterhülse. Nach dem Anlegen der Spannbacken an den Werkzeugschaft beim Spannvorgang steigt der Drehwiderstand an, so daß der Rastnocken aus der Nockenaufnahme austritt und die Verdrehung der Futterhülse gegenüber der Steilgewindehülse ermöglicht.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Steilgewindehülse und das Backenteil axial verschiebbar gegenüber der Futterhülse gelagert sind, und daß zwischen der Steilgewindehülse und dem Spindelteil eine Distanzeinrichtung angeordnet ist. Diese Distanzeinrichtung verhindert, daß sich bei der axialen Verstellung des Backenteils durch Betätigung der Gewindeverbindung die Steilgewindehülse und das Spindelteil über ein bestimmtes Maß hinaus annähern können, so daß im Ergebnis die Steilgewindehülse bei der axial nach hinten erfolgenden Verstellung des Spindelteils relativ zu diesem nach vorne bewegt und so die Erhöhung der Spannkraft bewirkt.
In einfachster Gestaltung ist die Distanzeinrichtung durch eine Feder gebildet, die dann allerdings permanent ihre Kraft zwischen der Steilgewindehülse und dem Spindelteil ausübt.
Einfacher ist es, wenn die Distanzeinrichtung durch eine in axialer Richtung orientierte Lamelle gebildet ist, die als Abstandshalter dem Unterschreiten eines bestimmten Abstandes entgegenwirkt. Bevorzugt ist es, wenn die Lamelle mehrfach, gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen und in Taschen des Backenteils angeordnet ist.
Um ein angemessenes Gegenlager bereit zu stellen, weist das Spindelteil einen Spindelflansch auf, an dem sich die Lamelle abstützt, wobei zwischen dem Spindelflansch und der Lamelle eine gegenüber dem Spindelflansch drehbare Scheibe angeordnet ist und die Lamelle in eine Nut der Scheibe eingreift.
Gleichfalls der Erhöhung der Spannkraft durch Verringerung von Reibungswiderständen dient, daß zwischen der Scheibe und dem Spindelflansch ein Kugellager angeordnet ist.
Um Nachspanneigenschaften des Bohrfutters bereit zu stellen, ist die Scheibe dickenmäßig so ausgebildet, daß sie einer Membran ähnlich energiespeichernd verformbar ist, so daß beim Spannen mit der axial nach hinten erfolgenden Abstützung der Lamellen gegenüber der Scheibe diese verformt und gespannt wird und die so gespeicherte Energie bei einem im Bohrbetrieb erfolgenden geringfügigen Lösen der Einspannung wieder abgeben kann.
Weiterhin ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß in dem Spindelteil eine Durchbohrung als Verbindung zwischen der Spindelaufnahme und der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, um so die direkte Schlagwirkung eines Döppers auf das Ende des Werkzeugschaftes zu ermöglichen. Gleichfalls kann die Durchbohrung genutzt werden, um eine Befestigungsschraube zur Sicherung des Spindelteils an der Bohrspindel zu platzieren. Weiterhin bietet es sich an, daß an der der Werkzeugaufnahme zugewandten Mündung der Durchbohrung ein Innenprofil ausgebildet ist, um ein Aufschrauben des Spindelteils auf die Bohrspindel bzw des Backenteils auf das Spindelteil zu erleichtern.
Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Bohrfutter, im gelösten Zustand dargestellt,
2 eine der 1 entsprechende Darstellung eines Bohrfutters im gespannten Zustand,
3 den Schnitt III-III aus 1,
4 den Schnitt IV-IV aus 2,
5 eine der 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit einem Kugellager,
6 eine der 2 entsprechende Darstellung der Ausführungsform aus 5,
7 den Schnitt VII-VII aus 5,
8 den Schnitt VIII-VIII aus 6,
9 eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform,
10 eine der 4 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit einer als Federarm gebildeten Sperrklinke,
11 eine der 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform,
12 den Schnitt XII-XII aus 11 mit wirkender Kopplungseinrichtung zwischen der Futterhülse und der Steilgewindehülse,
13 eine der 12 entsprechende Darstellung mit zwischen der Futterhülse und dem Backenteil wirkender Kopplungseinrichtung,
14 den Schnitt XIV-XIV aus 11,
15 eine Seitenansicht aus Richtung des Pfeiles XV aus 11 durch die Futterhülse,
16 das Detail XVI aus 15, und
17 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform, teilweise im Schnitt dargestellt.
In der Zeichnung ist ein Bohrfutter 1 dargestellt, das einen zur Kopplung mit der in der Zeichnung nicht dargestellten Bohrspindel einer gleichfalls nicht gezeigten Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper 2 besitzt, in dem in geneigt zur Futterachse 3 verlaufenden Führungsaufnahmen 4 Spannbacken 5 längsverschieblich geführt sind, die mit den Führungsaufnahmen 4 in eine Werkzeugaufnahme 6 des Futterkörpers münden. Die Spannbacken 5 besitzen radial außen liegende Zahnreihen 7, die in das Spanngewinde 8 eines gegenüber dem Futterkörper 2 drehbaren Spannringes 9 eingreifen. Zu beachten ist, daß der Futterkörper 2 zweiteilig gebildet ist mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel vorgesehenen Spindelteil 10 und einem die Führungsaufnahmen 4 aufweisenden Backenteil 11, auf der auch der als Spannhülse 12 gestaltete Spannring 9 drehbar gelagert ist. Die Spannhülse 12 erstreckt sich in Richtung des vorderen axialen Endes des Backenteiles 11 und trägt am axial vorderen Ende einen drehbaren Schutzring 23, der als Schutzhülse gestaltet ist.
Wie aus den 1 und 2 sowie 5, 6 und 9 sowie 11 zu erkennen ist, ist zwischen dem Spindelteil 10 und dem Backenteil 11 eine Gewindeverbindung 13 ausgebildet, wobei das Spanngewinde 8 eine große Steigung und die Gewindeverbindung 13 zwischen dem Spindelteil 10 und dem Backenteil 11 eine kleine Steigung aufweist. Dabei ist die Steigung des Spanngewindes 8 so bemessen, daß durch eine Umdrehung des Spannringes 9 die Spannbacken 5 über ihren gesamten Verstellbereich in den Führungsaufnahmen 4 verstellt werden, wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist, die die Spannbacken 5 in ihren möglichen Extrempositionen zeigen. Der für den Nutzer bei der Bedienung des Bohrfutters 1 gegebene gesteigerte Komfort bei der Verstellung der Spannbacken 5 infolge der großen Steigung des Spanngewindes 8 wird im Sinne eines sicheren Betriebes des Bohrfutters unterstützt durch die mittels der Gewindeverbindung 13 erzeugte hohe Spannkraft. Zum Spannen des Schaftes eines Werkzeuges in der Werkzeugaufnahme 6 mittels der Spannbacken 5 wird dazu der Spannring 9 ergriffen und verdreht, wodurch die Spannbacken 5 in den Führungsaufnahmen 4 nach vorne in die Richtung des Schaftes verstellt werden, bis die Spannbacken 5 an diesen zur Anlage kommen und eine weitere Verdrehung des Spannringes 9 gegenüber dem Backenteil 11 verhindern, so daß bei der fortgesetzten Ausübung eines Drehmomentes auf den Spannring 9 dieser sich mit dem Backenteil 11 gemeinsam relativ zu dem Spindelteil 10 verdreht. Diese Drehbewegung erzeugt eine axial nach hinten gerichtete Bewegungskomponente des Backenteils 11 auf dem Spindelteil 10, die die Erhöhung der Spannkraft bewirkt, weil die axial nach hinten abgestützen Spannbacken 5 axial stationär verharren und dadurch radial nach innen gedrückt werden. Dabei ist vorgesehen, daß an dem Spindelteil 10 und dem Backenteil 11 einander anliegende axiale Führungsflächen 14 ohne Gewindegänge ausgebildet sind, die beiderseits der Gewindeverbindung 13 vorliegen. Die axialen Führungsflächen 14 erstrecken sich in Umfangsrichtung am Außenumfang des Spindelteils 10 und auf der Innenumfangsfläche des Backenteils 11.
Die 1, 2 und 5, 6 sowie 9 lassen erkennen, daß am Spindelteil 10 eine Griffhülse 15 befestigt ist, die drehbar mit dem Spannring 9 verbunden ist. Der Erhöhung der Spannkraft dient auch ein zwischen der Griffhülse 15 und dem Spindelring 9 angeordnetes Kugellager 27.
In dem Backenteil 11 ist eine Sperrklinke 16 drehbar gelagert, die zwischen einer im Eingriff und in eine an der Innenumfangsfläche des Spannringes 9 ausgebildeten Sperrverzahnung 17 befindlichen Stellung und einer außer Eingriff befindlichen Stellung verstellbar ist, wobei die im Eingriff befindliche Stellung im gespannten Zustand (4) eines von den Spannbacken 5 gespannten Werkzeuges und die außer Eingriff befindliche Stellung im gelösten Zustand gegeben ist (3).
Gemäß 10 ist die Sperrklinke 16 als radial nach innen vorgespannter Federarm 28 gebildet. Alternativ besteht die in den 3 und 4 sowie 7 und 8 gezeigte Möglichkeit, daß die Sperrklinke 16 als zweiarmiger Hebel 18 gestaltet ist, dessen einer Hebelarm von einer Feder 19 in die außer Eingriff führende Stellung beaufschlagt ist und dessen anderer Hebelarm einem Steuerstift 20 anliegt, der durch eine an dem Spindelteil 10 ausgebildeten Steuerkurve 21 die Sperrklinke 16 im gespannten Zustand in die Sperrverzahnung 17 verstellt. Dabei ist die Flankenneigung der Sperrverzahnung 17 derart gewählt, daß die Sperrklinke 16 in der dem Spannen entsprechenden Drehrichtung von Zahn zu Zahn gleiten kann, während die andere Drehrichtung gesperrt ist, so daß auch nach dem Eingriff der Sperrklinke 16 in die Sperrverzahnung 17 eine weitere Erhöhung der Spannkraft möglich ist, während ein Lockern der Einspannung im Bohrbetrieb unterbunden ist.
Um bei Betrieb der Bohrmaschine im Linkslauf ein Lösen des Bohrfutters 1 auf der Bohrspindel zu hemmen bzw zu unterbinden, ist an dem Spindelteil 10 in Umfangsrichtung in dem komplementär zur Steuerkurve 21 liegenden Bereich ein Zahnkranz 25 ausgebildet, in den eine an dem Steuerstift 20 ausgebildete Kante 26 im gespannten Zustand eingreift.
Eine weitere Ausführungsform ist in den 11 bis 16 dargestellt, bei der zwischen dem Backenteil 11 und dem Spindelteil 10 ein Rastglied 22 angeordnet ist, das durch die Relativdrehung des Backenteils 11 gegenüber dem Spindelteil 10 zwischen einer in einen Rastsitz 24 eingreifenden Ruheposition und einer außer Eingriff befindlichen Drehposition verstellbar ist, wobei dies Rastglied 22 sicher stellt, daß beim anfänglichen Spannen eines Werkzeugschaftes noch keine Betätigung der Gewindeverbindung 13 erfolgt, die erst Eintritt, wenn infolge der Anlage der Spannbacken 5 an den Werkzeugschaft sich der Drehwiderstand erhöht und das Rastglied 22 sich in die Drehposition verstellt gegen Kraft einer Feder. Diese Ausführungsform zeigt auch die Ausbildung einer Durchbohrung 44 in dem Spindelteil 10 mit einem Innenprofil 45 für die Aufnahme einer Befestigungsschraube.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Spannhülse 12 zweiteilig mit einer Steilgewindehülse 32 und einer Futterhülse 34 gebildet und eine Koppelvorrichtung 33 vorgesehen, die die Futterhülse 34 und die Steilgewindehülse 32 bis zum Erreichen eines bestimmten Drehmomentes miteinander drehfest verbindet und bei Überschreiten dieses Drehmomentes die drehfeste Verbindung auflöst. Weiterhin trennt die Koppelvorrichtung 33 bis zum Erreichen dieses Drehmomentes eine drehfeste Verbindung zwischen der Futterhülse 34 und dem Backenteil 11 und bei verbindet diese Bauteilen drehschlüssig bei Überschreiten dieses Drehmomentes.
Um dies mit einem konstruktiv einfachen, aber effizienten Aufbau zu erreichen, umfaßt die Koppelvorrichtung 33 einen drehfest mit der Steilgewindehülse 32 verbundenen Federbügel 35, der an einem freien Ende ein mittels einer der Futterhülse 34 zugeordneten zweiten Steuerkurve 29 verstellbares Sperrglied 31 zum Eingriff in eine dem Backenteil 11 zugeordnete zweite Sperrverzahnung 30 aufweist, wozu des Sperrglied 31 eine Öffnung der Steilgewindehülse 32 durchgreift. Der Federbügel 35 besitzt einen Rastnocken 36 zum lösbaren Eingriff in eine Nockenaufnahme 37 in der Futterhülse 34, aus der der Rastnocken 36 bei Erreichen des bestimmten Drehmomentes verstellt wird und so die Futterhülse 34 gegenüber der Steilgewindehülse 32 verdreht werden kann.
Die Steilgewindehülse 32 und das Backenteil 11 sind axial verschiebbar gegenüber der Futterhülse 34 gelagert, wobei zwischen der Steilgewindehülse 32 und dem Spindelteil 10 eine Distanzeinrichtung 38 angeordnet ist, die gemäß einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel in einfachster Weise durch eine Feder gebildet sein kann.
In der Zeichnung dargestellt ist eine Ausführungsform, bei der die Distanzeinrichtung 38 durch eine in axialer Richtung orientierte Lamelle 39 gebildet ist, die mehrfach, gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen und in Taschen 40 des Backenteils 11 angeordnet ist. Das Spindelteil 10 weist einen Spindelflansch 41 auf, an dem sich die Lamelle 39 abstützt, wobei zwischen dem Spindelflansch 41 und der Lamelle 39 eine gegenüber dem Spindelflansch 41 drehbare Scheibe 42 angeordnet ist, die wiederum über ein Kugellager an dem Spindelflansch 41 abgestützt ist. Die Lamelle 39 greift in eine Nut 43 der Scheibe 42 ein.
Die Scheibe 42 ist dickenmäßig so ausgebildet, daß sie einer Membran ähnlich energiespeichernd verformbar ist und somit Nachspanneigenschaften des Bohrfutters 1 bereitstellt, wenn sie beim Spannen verformt und damit gespannt wird.
Im folgenden wird kurz der Ablauf bei der Einspannung eines Werkzeugschaftes geschildert. Das Bohrfutter 1 befindet sich dabei in der in den 11 und 12 gezeigten Konfiguration, bei der die Koppelvorrichtung 33 die Futterhülse 34 mit der Steilgewindehülse 32 koppelt, die beide gegenüber dem Spindelteil 10 drehbar sind. Nach dem Einsetzen des Werkzeugschaftes in die Werkzeugaufnahme 6 wird die Futterhülse 34 verdreht und dadurch die Spannbacken 5 über das Steilgewinde schnell zur Anlage an den Werkzeugschaft gebracht. Infolge dessen steigt der Drehwiderstand an und für eine fortgesetzte Drehung muß ein größeres Drehmoment aufgebracht werden, das die Koppelvorrichtung 33 ansprechen läßt mit dem Ergebnis, daß der Rastnocken 36 aus der Nockenaufnahme 37 (13) und damit die Futterhülse 34 gegenüber der Steilgewindehülse 32 verdreht wird. Das Sperrglied 31 greift in die zweite Sperrverzahnung 30 des Backenteils 11 und nimmt dieses bei fortgesetzter Verdrehung der Futterhülse 34 mit, so daß das Backenteil 11 mittels der Gewindeverbindung 13 gegenüber dem Spindelteil 10 verdreht wird. Da in nutzerfreundlicher Weise die Drehrichtung der Futterhülse 34 beibehalten wird, wird das Backenteil 11 axial nach hinten geschraubt und nimmt dabei die Steilgewindehülse 32 und die Spannbacken 5 mit. Die Bewegung der Spannbacken 5 ist allerdings durch die Distanzeinrichtung 38 limitiert, so daß die Steilgewindehülse 32 sich mittelbar an dem Spindelflansch 41 abstützt und relativ zum Backenteil 11 nach vorn bewegt. Aufgrund der Neigung der Spannbacken 5 erhöht sich dabei die Spannkraft. Eine weitere Erhöhung ergibt sich, wenn die Lamellen 39 der Distanzeinrichtung 38 aus einer anfänglich geneigten Position durch die Drehung aufgerichtet werden, also die axiale Komponente ihrer Erstreckung sich vergrößert, was auch durch Ausgleich einer anfänglichen Krümmung erfolgen kann (15 und 16).
17 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Außendurchmesser der Zähne der Zahnreihen 7 gleich dem Außendurchmesser des Backenschaftes der Spannbacken 5 ist, um so eine bessere und längere Führung in den Führungsaufnahmen 4 zu ermöglichen.

1: Bohrfutter
2: Futterkörper
3: Futterachse
4: Führungsaufnahmen
5: Spannbacken
6: Werkzeugaufnahme
7: Zahnreihen
8: Spanngewinde
9: Spannring
10: Spindelteil
11: Backenteil
12: Spannhülse
13: Gewindeverbindung
14: Führungsflächen
15: Griffhülse
16: Sperrklinke
17: Sperrverzahnung
18: Hebel
19: Feder
20: Steuerstift
21: Steuerkurve
22: Rastglied
23: Schutzring
24: Rastsitz
25: Zahnkranz
26: Kante
27: Kugellager
28: Federarm
29: zweite Steuerkurve
30: zweite Sperrverzahnung
31: Sperrglied
32: Steilgewindehülse
33: Koppelvorrichtung
34: Futterhülse
35: Federbügel
36: Rastnocken
37: Nockenaufnahme
38: Distanzeinrichtung
39: Lamelle
40: Tasche
41: Spindelflansch
42: Scheibe
43: Nut
44: Durchbohrung
45: Innenprofil
46: Sperrzahn
47: Zahn der Zahnreihe

Claims

Bohrfutter mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel einer Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper (2), in dem in geneigt zur Futterachse (3) verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme (6) mündenden Führungsaufnahmen (4) Spannbacken (5) längsverschieblich geführt sind, die mit radial außen liegenden Zahnreihen (7) in das Spanngewinde (8) eines gegenüber dem Futterkörper (2) drehbaren Spannringes (9) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkörper (2) zweiteilig gebildet ist mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel vorgesehenen Spindelteil (10) und einem die Führungsaufnahmen (4) aufweisenden Backenteil (11), und daß zwischen dem Spindelteil (10) und dem Backenteil (11) eine Gewindeverbindung (13) ausgebildet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanngewinde (8) eine große Steigung und die Gewindeverbindung (13) zwischen dem Spindelteil (10) und dem Backenteil (11) eine kleine Steigung aufweist.
Bohrfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Spanngewindes (8) so bemessen ist, daß durch eine Umdrehung des Spannringes (9) die Spannbacken (5) über ihren gesamten Verstellbereich in den Führungsaufnahmen (4) verstellt werden.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spindelteil (10) und dem Backenteil (11) einander anliegende axiale Führungsflächen (14) ohne Gewindegänge ausgebildet sind.
Bohrfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Führungsflächen (14) beiderseits der Gewindeverbindung (13) ausgebildet sind.
Bohrfutter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Führungsflächen (14) sich in Umfangsrichtung (10) am Außenumfang des Spindelteils (10) und auf der Innenumfangsfläche des Backenteils (11) erstrecken.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Spindelteil (10) eine Griffhülse (15) befestigt ist, die drehbar mit dem Spannring (9) verbunden ist.
Bohrfutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Griffhülse (15) und dem Spannring (9) ein Kugellager (27) angeordnet ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (9) als Spannhülse (12) gestaltet ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am axial vorderen Ende ein drehbarer Schutzring (23) vorgesehen ist.
Bohrfutter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem axial vorderen Ende des Spannringes(9) drehbar der als Schutzhülse ausgebildete Schutzring (23) gelagert ist.
Bohrfutter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring (23) drehbar auf dem Backenteil (11) gelagert ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffhülse (15) zweiteilig aus zwei ineinander gesteckten Hülsenteilen gebildet ist, von denen eines die axiale Abstützung des Spannringes (9) und das andere die radiale Sicherung des Kugellagers (27) bewirkt.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Backenteil (11) eine Sperrklinke (16) gelagert ist, die zwischen einer im Eingriff in eine an der Innenumfangsfläche des Spannringes (9) ausgebildeten Sperrverzahnung (17) befindlichen Stellung und einer außer Eingriff befindlichen Stellung verstellbar ist, wobei die im Eingriff befindliche Stellung im gespannten Zustand eines von den Spannbacken (5) gespannten Werkzeugs und die außer Eingriff befindliche Stellung im gelösten Zustand gegeben ist.
Bohrfutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (16) als zweiarmiger Hebel (18) gestaltet ist, dessen einer Hebelarm von einer Feder (19) in die außer Eingriff führende Richtung beaufschlagt ist, und dessen anderer Hebelarm einem Steuerstift (20) anliegt, der durch eine an dem Spindelteil (10) ausgebildeten Steuerkurve (21) die Sperrklinke (16) im gespannten Zustand in die Sperrverzahnung (17) verstellt.
Bohrfutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (16) als radial nach innen vorgespannter Federarm (28) gebildet, der an seinem freien Armende einen Sperrzahn (46) trägt, der an einem Steuerstift (20) anliegt, der durch eine an dem Spindelteil (10) ausgebildeten Steuerkurve (21) den Federarm (28) im gespannten Zustand in die Sperrverzahnung (17) verstellt.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenneigung der Sperrverzahnung (17) derart gewählt ist, daß die Sperrklinke (16) in der dem Spannen des Werkzeugs entsprechenden Drehrichtung von Zahn zu Zahn gleiten kann, während die andere Drehrichtung gesperrt ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spindelteil (10) in Umfangsrichtung in dem komplementär zur Steuerkurve (21) liegenden Bereich ein Zahnkranz (25) ausgebildet ist, in den eine an dem Steuerstift (20) ausgebildete Kante (26) im gespannten Zustand eingreift.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (5) bei dem als Steilgewinde gebildeten Spanngewinde (8) mit korrespondierend großen Abständen der Zähne der Zahnreihen (7) auf ihrem Schaft gebildet sind.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Zähne der Zahnreihen (7) gleich dem Außendurchmesser des Backenschaftes der Spannbacken (5) ist.
Bohrfutter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahn (27) der Zahnreihe (7) in der dem kleinsten Spanndurchmesser entsprechenden Stellung der Spannbacken (5) der vorderen Öffnung der Führungsaufnahme (4) anliegt.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Backenteil (11) und dem Spindelteil (10) ein Rastglied (22) angeordnet ist, das durch die Relativdrehung des Backenteils 11 gegenüber dem Spindelteil (10) zwischen einer in einen Rastsitz (24) eingreifenden Ruheposition und einer außer Eingriff befindlichen Drehposition verstellbar ist.
Bohrfutter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastglied (22) in Richtung des Rastsitzes (24) von der Kraft einer Feder beaufschlagt ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (12) zweiteilig mit einer Steilgewindehülse (32) und einer Futterhülse (34) gebildet ist, und daß eine Koppelvorrichtung (33) vorgesehen ist, die die Futterhülse (34) und die Steilgewindehülse (32) bis zum Erreichen eines bestimmten Drehmomentes miteinander drehfest verbindet und bei Überschreiten dieses Drehmomentes die drehfeste Verbindung trennt, und die bis zum Erreichen dieses Drehmomentes eine drehfeste Verbindung zwischen der Futterhülse (34) und dem Backenteil (11) trennt und bei Überschreiten dieses Drehmomentes verbindet.
Bohrfutter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelvorrichtung (33) einen drehfest mit der Steilgewindehülse (32) verbundenen Federbügel (35) umfaßt, der an einem freien Ende ein mittels einer der Futterhülse (34) zugeordneten zweiten Steuerkurve (29) verstellbares Sperrglied (31) zum Eingriff in eine dem Backenteil (11) zugeordnete zweite Sperrverzahnung (30) aufweist, wozu das Sperrglied (31) eine Öffnung der Steilgewindehülse (32) durchgreift.
Bohrfutter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbügel (35) einen Rastnocken (36) aufweist zum lösbaren Eingriff in eine Nockenaufnahme (37) in der Futterhülse (34).
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Steilgewindehülse (32) und das Backenteil (11) axial verschiebbar gegenüber der Futterhülse (34) gelagert sind.
Bohrfutter nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steilgewindehülse (32) und dem Spindelteil (10) eine Distanzeinrichtung (38) angeordnet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzeinrichtung (38) durch eine Feder gebildet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzeinrichtung (38) durch eine in axialer Richtung orientierte Lamelle (39) gebildet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamelle (39) mehrfach, gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen und in Taschen (40) des Backenteils (11) angeordnet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Spindelteil (10) einen Spindelflansch (41) aufweist, an dem sich die Lamelle (39) abstützt.
Bohrfutter nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spindelflansch (41) und der Lamelle (39) eine gegenüber dem Spindelflansch (41) drehbare Scheibe (42) angeordnet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamelle (39) in eine Nut (43) der Scheibe (42) eingreift.
Bohrfutter nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Scheibe (42) und dem Spindelflansch (41) ein Kugellager angeordnet ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (42) dickenmäßig so ausgebildet ist, daß sie einer Membran ähnlich energiespeichernd verformbar ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spindelteil (10) eine Durchbohrung (44) als Verbindung zwischen der Spindelaufnahme und der Werkzeugaufnahme (6) ausgebildet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Werkzeugaufnahme (6) zugewandten Mündung der Durchbohrung (44) ein Innenprofil (45) ausgebildet ist.