DE102004011579B4

DE102004011579B4 - Spannfutter für Werkzeugeinsätze

Info

Publication number: DE102004011579B4
Application number: DE200410011579
Authority: DE
Inventors: Thomas Schandelmeier
Original assignee: Wiha Werkzeuge GmbH
Current assignee: Wiha Werkzeuge GmbH
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: DE102004011579A1

Abstract

Spannfutter für Werkzeugeinsätze, mit einer drehantreibbaren Halterbuchse (12), mit einer Einsteckaufnahme (14) der Halterbuchse (12), die einen polygonalen Querschnitt aufweist, der dem polygonalen Querschnitt eines Einsteckabschnittes (46) des Werkzeugeinsatzes entspricht, mit einem vorderen Klemmkörper (20) und einem hinteren Klemmkörper (22), die vorzugsweise als Klemmkugeln ausgebildet sind, die in axialer Richtung gegeneinander versetzt in Durchbrüchen (16 bzw. 18) der Halterbuchse (12) gelagert sind und einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als die radiale Wandstärke der Halterbuchse (12), mit einer Klemmhülse (24), die die Halterbuchse (12) koaxial umschließt, die auf der Halterbuchse (12) axial verschiebbar ist, die mit einer Innenkonusfläche (26) an den Klemmkörpern (20, 22) angreift, die durch eine Druckfeder (28) axial in eine Klemmstellung vorgespannt ist, in welcher die Innenkonusfläche (26) die Klemmkörper (20, 22) radial nach innen gegen den Einsteckabschnitt (46) des Werkzeugeinsatzes drückt, und die gegen die Kraft der Druckfeder (28) axial in eine Freigabestellung verschiebbar ist, in...

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Werkzeugeinsätze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7.
Werkzeugeinsätze dienen dazu, unterschiedliche Werkzeugfunktionen mit einem Antriebsorgan, z. B. einem elektromotorischen Handgerät ausführen zu können. Hierzu dient ein Spannfutter, in welches unterschiedliche Werkzeugeinsätze eingesetzt werden können. Das Spannfutter ist an dem Antriebsorgan ausgebildet oder seinerseits in ein Futter des Antriebsorgans einsetzbar. Solche Werkzeugeinsätze können als unterschiedliche Schraubwerkzeuge, Bohrer oder dergleichen ausgebildet sein.
Aus der DE 199 32 369 A1 ist ein Spannfutter bekannt, welches zwei axial gegeneinander versetzt angeordnete Klemmkugeln aufweist, die mittels einer Innenkonusfläche einer Klemmhülse gegen den in das Spannfutter eingesetzten Einsteckabschnitt eines Werkzeugeinsatzes gedrückt werden, um den Werkzeugeinsatz in dem Spannfutter zu halten. Dieses Spannfutter eignet sich zum Aufnehmen von Werkzeugeinsätzen, sogenannten Werkzeugbits, der Form C und der Form E gemäß DIN 3126. Die Werkzeugeinsätze der Form C weisen an den Kanten des sechseckigen Querschnittes ihres Einsteckabschnittes Kerben auf. Wird ein Werkzeugeinsatz der Form C in das Spannfutter eingesetzt, so greift die vordere Klemmkugel in eine dieser Kerben ein. Die Werkzeugeinsätze der Form E weisen eine Ringkehle in ihrem Einsteckabschnitt auf. Wird ein Werkzeugeinsatz der Form E in das Spannfutter eingesetzt, so stützt die hintere Klemmkugel den Einsteckabschnitt an der endseitigen Kante dieser Ringkehle ab. Das Spannfutter eignet sich somit nur für diese speziellen Formen von Werkzeugeinsätzen. Werkzeugeinsätze der Form C und der Form E sowie die Anordnung der Klemmkugeln gemäß der DE 199 32 369 A1 sind in 9 gezeigt.
Um den Werkzeugeinsatz auszuwechseln, wird bei diesem bekannten Spannfutter die Klemmhülse gegen die Kraft einer Druckfeder axial in eine Freigabestellung vorgeschoben, in welcher sich die Klemmkugeln radial nach außen aus dem Querschnitt der Einsteckaufnahme bewegen können. In dieser vorgeschobenen Freigabestellung muss die Klemmhülse während des Auswechselns gehalten werden. Dies ist lästig, da der Benutzer im Allgemeinen mit derselben Hand das Antriebsorgan, z. B. eine Akku-Bohrmaschine halten und die Klemmhülse gegen die Kraft der Druckfeder in der Freigabestellung halten muss, während er mit der anderen Hand den Werkzeugeinsatz wechselt. Aus der US 6,457,916 B2 ist ein Spannfutter bekannt, welches diesen Nachteil dadurch beseitigt, dass die Klemmhülse in der Freigabestellung einrastet und gegen die Kraft der Druckfeder in der Freigabestellung gehalten wird. Der Rastmechanismus ist jedoch äußert aufwändig, da ein zweites axial verschiebbares federbelastetes Teil notwendig ist. Das Spannfutter weist auch nur eine Klemmkugel auf, sodass es sich nur für die Aufnahme einer speziellen Form des Werkzeugeinsatzes eignet.
Die bekannten Spannfutter sind vorwiegend für ein axiales Sichern des Werkzeugeinsatzes konzipiert. Die Maßtoleranzen der Einsteckaufnahme und des Werkzeugeinsatzes lassen jedoch häufig eine geringe Achsabweichung des Werkzeugeinsatzes gegenüber dem Spannfutter zu, was insbesondere bei Bohrer-Einsätzen störend sein kann.
Als weiterer Stand der Technik wird die EP 0 880 426 B1 genannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Spannfutter zu schaffen, welches sich für eine sehr große Anzahl unterschiedlicher Werkzeugeinsätze eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Spannfutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Spannfutter weist zwei vorzugsweise als Klemmkugeln ausgebildete Klemmkörper auf, die axial versetzt in einer Halterbuchse angeordnet sind, welche den Einsteckabschnitt der Werkzeugeinsätze aufnimmt. Die Klemmkörper sind dabei so in der Einsteckaufnahme der Halterbuchse angeordnet, dass sie an einer Seitenfläche des polygonalen Querschnittes der Einsteckabschnitte der Werkzeugeinsätze anliegen. Die axiale Position der Klemmkörper ist so gewählt, dass bei allen auf dem Markt befindlichen Werkzeugeinsätzen der Einsteckabschnitt im axialen Bereich wenigstens eines der Klemmkörper einen vollen polygonalen Querschnitt aufweist, an dessen Seitenfläche der entsprechende Klemmkörper anliegt. Die Anordnung der Klemmkörper ist damit von in ihrer axialen Position definierten Kerben, Einstichen oder sonstigen Merkmalen der Werkzeugeinsätze unabhängig und für eine Vielzahl von unterschiedlichen Werkzeugeinsätzen geeignet.
Vorzugsweise ist der hintere Klemmkörper axial nahe vor dem endseitigen Grund der Einsteckaufnahme angeordnet. Dieser Bereich befindet sich axial hinter den Kerben der Werkzeugeinsätze der Form C und hinter der Ringkehle der Werkzeugeinsätze der Form E. Alle Werkzeugeinsätze, die sogenannten Werkzeugbits, mit einer am vorderen Ende ausgebildeten Arbeitsspitze weisen in diesem hinteren Endbereich, in welchem der hintere Klemmkörper angeordnet ist, einen vollen geschlossenen polygonalen Querschnitt auf. Weiter sind Werkzeugeinsätze als soge nannte Umsteckeinsätze im Handel, die an ihren beiden Enden unterschiedliche Arbeitsspitzen aufweisen. Diese Arbeitsspitzen gehen in einen polygonalen Querschnitt über, der beim Einstecken der Arbeitsspitze in die Einsteckaufnahme der Halterbuchse in den entsprechenden polygonalen Querschnitt der Einsteckaufnahme gelangt, um die Drehmomentübertragung zu bewirken. Der vordere Klemmkörper ist daher vorzugsweise in dem vorderen axialen Bereich der Einsteckaufnahme angeordnet, in welchen der polygonale Querschnitt des Werkzeugeinsatzes gelangt, der sich an die Arbeitsspitze anschließt.
Ein vorderer Klemmkörper und ein hinterer Klemmkörper sind ausreichend, um die Werkzeugeinsätze der verschiedensten Typen in dem Spannfutter zu halten. Für Werkzeugeinsätze, die als Schraubwerkzeuge ausgebildet sind, ist es ausreichend, wenn diese Werkzeugeinsätze axial in dem Spannfutter gehalten werden und die Drehmomentübertragung mittels des polygonalen Querschnittes der Einsteckaufnahme und des Einsteckabschnittes bewirkt wird. Sollen auch als Bohrer ausgebildete Werkzeugeinsätze verwendet werden, so ist es außerdem notwendig, dass die Werkzeugeinsätze in ihrer Längsachse stabil gespannt sind, um eine exakte Ausrichtung der Bohrlöcher zu erhalten. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn zwei hintere Klemmkörper und vorzugsweise auch zwei vordere Klemmkörper jeweils im Wesentlichen in der gleichen axialen Position vorgesehen sind, die im Winkel so gegeneinander versetzt sind, dass sie gegen verschiedene Seitenflächen des polygonalen Querschnittes des Einsteckabschnittes des Werkzeugeinsatzes drücken. Dadurch wird der Werkzeugeinsatz gegen die den Klemmkörpern gegenüber liegenden Seitenflächen der Einsteckaufnahme gedrückt und stabil und unverkippbar in seiner Längsachse gehalten. Ist die den Klemmkörpern diametral gegenüberliegende Seitenfläche des polygonalen Querschnittes der Einsteckaufnahme nach außen aufge weitet, so stützt sich der Einsteckabschnitt nur an den beiden an diese aufgeweitete Seitenfläche angrenzenden Seitenflächen ab. Da diese keilförmig zueinander verlaufen, ergibt sich eine besonders stabile Abstützung.
Die Klemmhülse drückt die Klemmkörper über ihre Innenkonusfläche gegen den Einsteckabschnitt des Werkzeugeinsatzes. Da sich der Durchmesser des Innenkonus der Klemmhülse nach hinten erweitert, ist vorzugsweise der hintere Klemmkörper mit einem größeren Durchmesser, vorzugsweise größerem Kugeldurchmesser, ausgebildet, der dem größeren radialen Abstand zwischen der Wand der Einsteckaufnahme und der Innenkonusfläche der Klemmhülse entspricht. Jeweils der Klemmkörper, der auf eine Seitenfläche des vollen polygonalen Querschnittes des Einsteckabschnittes trifft, führt zur Klemmung, während der andere Klemmkörper, der auf keinen vollen polygonalen Querschnitt trifft, in den Querschnitt des Einsteckabschnittes radial eintauchen kann und nicht zur Klemmung führt. Treffen beide Klemmkörper auf eine Seitenfläche des vollen polygonalen Querschnittes, so können theoretisch beide Klemmkörper eine Klemmung bewirken. Unabhängig von Maßtoleranzen wird jedoch in jedem Fall einer der Klemmkörper die volle Klemmkraft bewirken. Hieraus ergibt sich, dass das Spannfutter eine zuverlässige Klemmung bewirkt, die von Maßtoleranzen unabhängig ist.
Der Konuswinkel der Innenkonusfläche der Klemmhülse ist so gewählt, dass die Klemmkörper selbsthemmend zwischen dem Einsteckabschnitt und der Klemmhülse geklemmt werden, wenn sich der Werkzeugeinsatz axial aus dem Spannfutter bewegt. Die Druckfeder muss daher nur die Klemmhülse in der Klemmstellung halten, während die Selbsthemmung verhindert, dass das Werkzeug unter Mitnahme der Klemmhülse gegen die Kraft der Druck feder aus dem Spannfutter herausgezogen werden kann, z. B. wenn ein Bohrer-Einsatz aus dem Bohrloch herausgezogen wird.
Um das Auswechseln der Werkzeugeinsätze zu erleichtern, ist die Klemmhülse in der Freigabestellung vorzugsweise einrastbar. Die Einrastung kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass an der Klemmhülse ein Rastelement angeordnet ist, welches mit der Klemmhülse axial verschoben wird und in der Freigabestellung federnd in eine Rastaufnahme der Halterbuchse einrastet. Das Rastelement kann in einer kostengünstigen Ausführung ein Sicherungsring sein.
Erfindungsgemäß kann bei jedem Spannfutter mit einem wenigstens fünfeckigen polygonalen Querschnitt der Einsteckaufnahme und einem entsprechenden Querschnitt des Einsteckabschnittes eine hohe Stabilität der axialen Ausrichtung des Werkzeugeinsatzes in dem Spannfutter dadurch erreicht werden, dass die wenigstens einem Klemmkörper gegenüberliegende Seitenfläche der Einsteckaufnahme gegenüber dem regulären Polygonquerschnitt radial nach außen versetzt ist. Dadurch wird bewirkt, dass der Einsteckabschnitt des Werkzeugeinsatzes nicht an dieser nach außen versetzten Wandseitenfläche der Einsteckaufnahme anliegen kann. Der Einsteckabschnitt liegt vielmehr unter der Wirkung des wenigstens einen Klemmkörpers an den beiden Seitenflächen der Einsteckaufnahme an, die an die nach außen versetzte Seitenfläche angrenzen. Da diese beiden angrenzenden Seitenflächen unter einem Keilwinkel zueinander angeordnet sind, wird der an diesen keilförmig zueinander verlaufenden Seitenfläche anliegende Einsteckabschnitt des Werkzeugeinsatzes verkippsicher und mit hoher Genauigkeit axial ausgerichtet in dem Spannfutter gehalten. Es können dabei ein oder mehrere Klemmkörper vorgesehen sein. Sind mehrere Klemmkörper vorgesehen, so können diese axial gegeneinander versetzt und/oder im Umfangswinkel gegeneinander versetzt angeordnet sein. Die Klemmkörper können dabei an Seitenflächen oder Längskanten des Einsteckabschnittes angreifen. Wesentlich ist, dass der Klemmkörper oder die mehreren Klemmkörper eine zur Achse des Werkzeugeinsatzes senkrechte Kraftkomponente erzeugen, die den Einsteckabschnitt in die keilförmig zueinander verlaufenden Seitenflächen der Einsteckaufnahme drückt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
1 eine Außenansicht des Spannfutters, wobei vordere Klemmkörper in Eingriff sind,
2 eine Außenansicht des Spannfutters, wobei hintere Klemmkörper in Eingriff sind,
3 einen Querschnitt gemäß der Linie G-G in 1,
4 einen Querschnitt gemäß der Linie H-H in 2,
5 einen Axialschnitt der 1 gemäß der Linie A-A in 3,
6 einen Axialschnitt des Spannfutters gemäß der Linie A-A ohne Werkzeugeinsatz,
7 einen Axialschnitt der 2 gemäß der Linie B-B in 4 mit der Klemmhülse in der Freigabestellung,
8 einen 7 entsprechenden Axialschnitt mit der Klemmhülse in der Klemmstellung und
9 die axiale Anordnung der Klemmkörper in Bezug auf unterschiedliche Werkzeugeinsätze.
In der in der Zeichnung dargestellten Ausführung weist das Spannfutter einen Antriebsschaft 10, insbesondere einen Sechskantschaft, auf, mit welchem das Spannfutter in dem Futter eines Antriebsorgans, z. B. eines elektromotorischen Werkzeugs, gespannt werden kann. Mittels des Antriebsorgans wird der Antriebsschaft 10 drehend angetrieben. Auf dem vorderen Enden des Antriebsschaftes 10 sitzt unverdrehbar und unverschiebbar eine Halterbuchse 12, die insbesondere im Presssitz auf dem Antriebsschaft 10 aufgebracht ist. Die Halterbuchse 12 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Außenumfang auf, während ihr Innenquerschnitt polygonal ausgebildet ist und insbesondere einen dem Querschnitt des Antriebsschaftes 10 entsprechenden hexagonalen Innenquerschnitt aufweist. Die Halterbuchse 12 ragt axial über das vordere Ende des Antriebsschaftes 10 hinaus, sodass die Halterbuchse 12 vor dem Antriebsschaft 10 eine Einsteckaufnahme 14 mit hexagonalem Innenquerschnitt bildet.
Die Halterbuchse 12 weist im Bereich der Einsteckaufnahme 14 Durchbrüche 16 und 18 auf. Die Durchbrüche 16 und 18 führen radial mit kreisförmigem Querschnitt durch die Wandung der Halterbuchse 12. An ihrem in die Einsteckaufnahme 14 mündenden Ende sind die Durchbrüche 16 und 18 im Durchmesser verengt. Zwei vordere Durchbrüche 16 sind in gleicher axialer Position nahe an dem offenen Ende der Einsteckaufnahme 14 angeordnet und münden jeweils in Seitenflächen des hexagonalen Querschnittes der Einsteckaufnahme 14, die um 120° gegeneinander versetzt sind, wie dies 3 zeigt. Zwei hintere Durchbrüche 18 sind in gleicher axialer Position nahe dem inneren hinteren Ende der Einsteckaufnahme 14 angeordnet und münden in die gleichen im Winkel gegeneinander versetzten zwei Seitenflächen des hexagonalen Querschnittes der Einsteckaufnahme 14, wie dies in 4 gezeigt ist. Die zu diesen zwei Seitenflächen, in welche die Durchbrüche 16 und 18 einmünden, um 120° versetzt angeordnete Seitenfläche 56 der Einsteckaufnahme 14 ist gegenüber der Umfangslinie des regulären Sechsecks nach außen versetzt. Der Querschnitt der Einsteckaufnahme ist dadurch an dieser Seitenfläche 56 gegenüber dem Querschnitt eines regulären Sechsecks aufgeweitet, wie dies in den 3 und 4 zu sehen ist.
In den vorderen Durchbrüchen 16 sind vordere Klemmkörper 20 in Form einer Kugel eingesetzt. In die hinteren Durchbrüche 18 sind jeweils hintere Klemmkörper 22 in Form von Kugeln eingesetzt. Die Klemmkörper 20 und 22 weisen einen Durchmesser auf, der wenig kleiner als der Durchmesser der Durchbrüche 16 bzw. 18 ist. Weiter ist der Durchmesser der Klemmkörper 20 und 22 größer als die radiale Wandstärke der Halterbuchse 12 im Bereich der Durchbrüche 16 bzw. 18. Die Verengung des Durchmessers der Durchbrüche 16 und 18 an ihrer Einmündung in die Einsteckaufnahme 14 erlaubt ein Eintauchen der Klemmkörper 20 und 22 in den freien Querschnitt der Einsteckaufnahme 14, verhindert jedoch, dass die Klemmkörper 20 und 22 in die Einsteckaufnahme 14 fallen können.
Die Halterbuchse 12 wird koaxial von einer Klemmhülse 24 umschlossen, die auf der Halterbuchse 12 axial verschiebbar ist. In ihrem axial vorderen Bereich weist die Klemmhülse 24 eine Innenkonusfläche 26 auf. Die Innenkonusfläche 26 erweitert sich von dem axial vorderen Ende, wo ihr Durchmesser dem Außendurchmesser der Halterbuchse 12 entspricht, konisch nach hinten. Die Klemmkörper 20 und 22 befinden sich in dem axialen Bereich der Innenkonusfläche 26.
Eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 28 spannt die Klemmhülse 24 auf der Halterbuchse 12 nach hinten vor. Hierzu stützt sich die die Halterbuchse 12 koaxial umschließende Druckfeder 28 mit ihrem vorderen Ende an einer Außenschulter 30 der Halterbuchse 12 ab. Das hintere Ende der Druckfeder 28 stützt sich an einem radialen Innenkragen 32 einer Verschlussbuchse 34 ab, die fest im hinteren Ende der Klemmhülse 24 sitzt, bspw. in diese eingepresst ist.
Die vordere Stirnkante der Verschlussbuchse 34 bildet mit einer Innenschulter der Klemmhülse 24 eine innere Umfangsnut 36, in welcher ein radial federnder Sicherungsring 38 eingelegt und axial gehalten ist. Der Sicherungsring 38 greift radial nach innen in einen Einstich 40 im Außenumfang der Halterbuchse 12. Da der Sicherungsring 38 axial in der Klemmhülse 24 festgelegt ist und radial in den Einstich 40 eingreift, bestimmt die axiale Breite des Einstichs 40 den axialen Verschiebungsweg der Klemmhülse 24 auf der Halterbuchse 12. Die hintere Endkante des Einstichs 40 begrenzt insbesondere die Verschiebung der Klemmhülse 24 nach hinten unter der Wirkung der Druckfeder 28. Am axial vorderen Ende schließt sich an den Einstich 40 ein Rasteinstich 42 an, der von dem Einstich 40 durch eine Schwelle 44 getrennt ist, die in beiden axialen Richtungen konisch ansteigt. Wird die Klemmhülse 24 gegen die Kraft der Druckfeder 28 axial vorgeschoben, so gleitet der Sicherungsring 38 in dem Einstich 40 nach vorn, wird durch die axial konisch ansteigende Schwelle 44 radial federnd aufgeweitet und rastet dann federnd in den Rasteinstich 42 ein. In dieser Stellung hält der in den Rasteinstich 42 eingreifende Sicherungsring 38 die Klemmhülse 24 gegen die Kraft der Druckfeder 28 fest. Die Kraft der Druckfeder 28 reicht dabei nicht aus, den Sicherungsring 38 über die konisch ansteigende Schwelle 44 aufzuweiten und aus dem Rasteinstich 42 herauszuheben. Um die Klemmhülse 24 aus der eingerasteten vorgeschobenen Stellung wieder zurückzubewegen, ist es erforderlich, die Klemmhülse 24 manuell nach hinten zu schieben, um den Sicherungsring 38 über die Schwelle 44 elastisch radial aufzuweiten, sodass der Sicherungsring 38 wieder in den Einstich 40 gelangt und die Druckfeder 28 wirksam werden kann.
Die axiale Position der vorderen Klemmkörper 20 und der hinteren Klemmkörper 22 ergibt sich aus der Darstellung der 9. Dort sind die unterschiedlichen handelsüblichen Typen von Werkzeugeinsätzen dargestellt. a) zeigt einen Umsteck-Einsatz mit durchgehendem hexagonalem Einsteckabschnitt 46 und an beiden Enden angeformten Arbeitsspitzen 48. b) zeigt einen Bohrer mit einem am Ende angeformten Einsteckabschnitt 46. c) zeigt einen Umsteck-Einsatz, dessen mittlerer Schaftabschnitt durch Ringkehlen von Einsteckabschnitten 46 getrennt ist, die in die Arbeitsspitzen 48 übergehen. d) zeigt einen Umsteck-Einsatz mit einem hexagonalen durchgehenden Einsteckabschnitt 46, der am einen Ende in die Arbeitsspitze übergeht und am anderen Ende eine abgesetzte Arbeitsspitze 48 aufweist. e) zeigt einen Werkzeugeinsatz der Form E, bei welchem der Einsteckabschnitt 46 eine Ringkehle 50 aufweist. f) und g) zeigen Werkzeugeinsätze der Form C mit Kerben 52 in den Hexagonal-Kanten des Einsteckabschnittes 46. Bei dem Werkzeugeinsatz f) geht der Einsteckabschnitt 46 im Bereich der Kerben 52 in die Arbeitsspitze 48 über, während bei dem Werkzeugeinsatz g) sich der Einsteckabschnitt 46 über die Kerben 52 hinaus nach vorn erstreckt.
In 9 ist durch die strichpunktierten Linien die axiale Position der Klemmkörper nach dem aus der DE 199 32 369 A1 bekannten Stand der Technik eingezeichnet. Der vordere Klemmkör per liegt axial im Bereich der Kerben 52, während der hintere Klemmkörper axial im Bereich der hinteren Randkante der Ringkehle 50 angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Anordnung der axialen Positionen der Klemmkörper 20 und 22 ist in 9 durch die gestrichelten Linien eingezeichnet. Die vorderen Klemmkörper 20 liegen nahe dem vorderen Ende der Einsteckaufnahme 14 der Halterbuchse 12. In diesem Bereich weisen die Umsteck-Einsätze gemäß 9a), c) und d) ihren Einsteckabschnitt 46 auf. In das Innere der Einsteckaufnahme 14 ragen die jeweiligen Arbeitsspitzen 48. Die hinteren Klemmkörper 22 sind axial nahe am inneren Ende der Einsteckaufnahme 14 angeordnet. Dort weisen die Werkzeugeinsätze gemäß 9e), f) und g) einen Einsteckabschnitt 46 mit vollem hexagonalem Querschnitt auf. Bei dem Bohrer-Einsatz gemäß 9b) und bei den Werkzeugeinsätzen der Form E gemäß 9e) und der Form C gemäß 9g) hat der Einsteckabschnitt 46 im Bereich beider Klemmkörper 20 und 22 einen vollen hexagonalen Querschnitt.
Zum Einsetzen eines Werkzeugeinsatzes in das Spannfutter wird die Klemmhülse 24 manuell gegen die Kraft der Druckfeder 28 nach vorn geschoben, bis der Sicherungsring 38 in den Rasteinstich 42 einschnappt. In dieser in 6 gezeigten Freigabestellung wird die Klemmhülse 24 durch den Sicherungsring 38 gehalten. Die Klemmhülse 24 ist dabei soweit axial nach vorn geschoben, dass sich sowohl die vorderen Klemmkörper 20 als auch die hinteren Klemmkörper 22 in Bereichen der Innenkonusfläche 26 befinden, deren Durchmesser so groß ist, dass die Klemmkörper 20 und 22 sich in ihren jeweiligen Durchbrüchen 16 bzw. 18 radial so weit nach außen bewegen können, dass sie nicht mehr in die Einsteckaufnahme 14 hineingreifen. Ein Werkzeugeinsatz kann nun in die Einsteckaufnahme 14 eingesteckt werden, wobei der Einsteckabschnitt 46 des Werkzeugeinsatzes die jeweiligen Klemmkörper 20 und 22 radial nach außen bewegen kann. Dies ist bspw. in 7 dargestellt.
Ist der Werkzeugeinsatz in die Einsteckaufnahme 14 eingesteckt, wie dies z. B. in 7 gezeigt ist, so wird die Klemmhülse 24 manuell nach hinten geschoben, wobei der Sicherungsring 38 über die Schwelle 44 geschoben wird und in den Einstich 40 gelangt. Nun kann sich die Klemmhülse 24 unter der Wirkung der Druckfeder 28 nach hinten bewegen. Bei dieser axialen Bewegung schiebt sich die Innenkonusfläche 26 über die Klemmkörper 20 und 22 und drückt diese in ihren jeweiligen Durchbrüchen 16 bzw. 18 radial nach innen gegen den Einsteckabschnitt 46 des Werkzeugeinsatzes. Je nach der Form des Werkzeugeinsatzes und seines Einsteckabschnittes 46 kommen dabei die vorderen Klemmkörper 20 zur Anlage an dem Einsteckabschnitt 46, wie dies in den 1 und 5 dargestellt ist, oder die hinteren Klemmkörper 22, wie dies in den 2 und 8 dargestellt ist. Die Druckfeder 28 bewirkt dabei, dass die jeweils wirksamen Klemmkörper 20 bzw. 22 einerseits dicht an der Innenkonusfläche 26 und andererseits dicht an einer Seitenfläche des hexagonalen Querschnitts des Einsteckabschnittes 46 anliegt. Wirkt auf den Werkzeugeinsatz eine Kraft, die den Werkzeugeinsatz axial aus dem Spannfutter herausziehen will, so nimmt der Einsteckabschnitt 46 die jeweilig wirksamen Klemmkörper 20 bzw. 22 unter Reibung mit, sodass diese sich unter einer starken selbsthemmenden Klemmung des Einsteckabschnittes 46 in dem sich verengenden Konus der Klemmhülse 24 verkeilen.
Soll der Werkzeugeinsatz aus dem Spannfutter entnommen werden, so wird die Klemmhülse 24 wieder gegen die Kraft der Druckfeder 28 manuell aus der Klemmstellung in die Freigabestellung vorgeschoben, in welcher der Sicherungsring 38 in den Rastein stich 42 einrastet. Die Klemmkörper 20 und 22 können nun wieder radial frei nach außen ausweichen, sodass der Werkzeugeinsatz unbehindert aus dem Spannfutter herausgezogen werden kann.
Wie aus den Querschnittdarstellungen der 3 und 4 zu sehen ist, üben die Klemmkörper 20 und 22 auf den in der Einsteckaufnahme 14 sitzenden Einsteckabschnitt 46 eine senkrecht zur Achse des Einsteckabschnittes 46 gerichtete Kraft aus, die gegen die jeweils um 120° gegen die Klemmkörper 20 und 22 versetzte aufgeweitete Seitenfläche 56 der Einsteckaufnahme 14 gerichtet ist. Da diese Seitenfläche 56 gegenüber dem regulären Sechseck-Querschnitt nach außen versetzt ist, kann der Einsteckabschnitt 46 diese Seitenfläche 56 nicht berühren. Der Einsteckabschnitt 46 wird dadurch gegen die zwei an die aufgeweitete Seitenfläche 56 beiderseits angrenzenden Seitenflächen 54 gedrückt. Da diese Seitenflächen 54 unter einem Winkel von 60° zueinander verlaufen, wird der Einsteckabschnitt 46 unter der Wirkung der Klemmkörper 20 und 22 keilförmig in die Seitenflächen 54 gedrückt und mit hoher Stabilität gegen ein Verkippen seiner Längsachse gespannt.
Es ist ohne Weiteres ersichtlich, dass diese vorteilhafte axial ausgerichtete Klemmung nicht auf einen Sechskant-Querschnitt beschränkt ist und diese Klemmung kann bei jedem polygonalen Querschnitt verwendet werden, der keilförmig zueinander angeordnete Seitenflächen aufweist, in welche der Einsteckabschnitt durch Klemmkörper gedrückt werden kann. Auch die Anzahl und die Anordnung der Klemmkörper kann variieren. Die Klemmkörper können an Seitenflächen des Einsteckabschnittes oder an dessen Längskante angreifen. Es können im Winkel gegeneinander versetzte und/oder axial gegeneinander versetzte Klemmkörper verwendet werden. Wesentlich ist nur, dass der oder die Klemmkörper auf den Einsteckabschnitt eine Kraft ausüben, die eine Komponente aufweist, welche den Einsteckabschnitt zwischen die keilförmig gegeneinander verlaufenden Seitenflächen der Einsteckaufnahme drückt.

10: Antriebsschaft
12: Halterbuchse
14: Einsteckaufnahme
16: Durchbruch vorn
18: Durchbruch hinten
20: vorderer Klemmkörper
22: hintere Klemmkörper
24: Klemmhülse
26: Innenkonusfläche
28: Druckfeder
30: Außenschulter
32: Innenkragen
34: Verschlussbuchse
36: Umfangsnut
38: Sicherungsring
40: Einstich
42: Rasteinstich
44: Schwelle
46: Einsteckabschnitt
48: Arbeitsspitze
50: Ringkehle
52: Kerben
54: Seitenflächen
56: aufgeweitete Seitenfläche

Claims

Spannfutter für Werkzeugeinsätze, mit einer drehantreibbaren Halterbuchse (12), mit einer Einsteckaufnahme (14) der Halterbuchse (12), die einen polygonalen Querschnitt aufweist, der dem polygonalen Querschnitt eines Einsteckabschnittes (46) des Werkzeugeinsatzes entspricht, mit einem vorderen Klemmkörper (20) und einem hinteren Klemmkörper (22), die vorzugsweise als Klemmkugeln ausgebildet sind, die in axialer Richtung gegeneinander versetzt in Durchbrüchen (16 bzw. 18) der Halterbuchse (12) gelagert sind und einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als die radiale Wandstärke der Halterbuchse (12), mit einer Klemmhülse (24), die die Halterbuchse (12) koaxial umschließt, die auf der Halterbuchse (12) axial verschiebbar ist, die mit einer Innenkonusfläche (26) an den Klemmkörpern (20, 22) angreift, die durch eine Druckfeder (28) axial in eine Klemmstellung vorgespannt ist, in welcher die Innenkonusfläche (26) die Klemmkörper (20, 22) radial nach innen gegen den Einsteckabschnitt (46) des Werkzeugeinsatzes drückt, und die gegen die Kraft der Druckfeder (28) axial in eine Freigabestellung verschiebbar ist, in welcher sich die Klemmkörper (20, 22) radial nach außen aus dem Querschnitt der Einsteckaufnahme (14) bewegen können, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (16, 18) für die Klemmkörper (20, 22) in Seitenflächen des polygonalen Querschnittes der Einsteckaufnahme (14) der Halterbuchse (12) angeordnet sind dass die Klemmkörper (20, 22) in der Einsteckaufnahme (14) der Halterbuchse (12) in solchen axialen Positionen angeordnet sind, dass bei unterschiedlich geformten Einsteckabschnitten (46) der Werkzeugeinsätze stets wenigstens einer der Klemmkörper (20, 22) an einer Seitenfläche des polygonalen Querschnittes des Einsteckabschnittes (46) anliegt und dass der Konuswinkel der Innenkonusfläche (26) der Klemmhülse (24) eine selbsthemmende Klemmung der Klemmkörper (20, 22) bewirkt.
Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei hintere Klemmkörper (22) und/oder zwei vordere Klemmkörper (20) jeweils in der im Wesentlichen gleichen axialen Position in verschiedenen Seitenflächen des polygonalen Querschnittes der Einsteckaufnahme (14) angeordnet sind, die im Winkel gegeneinander versetzt aber nicht diametral zueinander angeordnet sind.
Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, durch gekennzeichnet, dass der polygonale Querschnitt der Einsteckaufnahme (14) und des Einsteckabschnittes (46) des Werkzeugeinsatzes ein wenigstens fünfeckiges Polygon bilden und dass die den Klemmkörpern (20, 22) entgegengesetzte Seitenfläche (56) der Einsteckaufnahme (14) gegenüber der Umfangslinie eines regelmäßigen Polygons nach außen versetzt und aufgeweitet ist.
Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (24) in der Freigabestellung einrastbar ist.
Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (24) ein unter Federspannung radial in die Halterbuchse (12) einrastendes Rastelement (38) aufweist, welches durch eine axiale Kraft auf die Klemmhülse (24) radial aus der Raststellung gehoben wird.
Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement ein in der Klemmhülse (24) axial gehaltener radial federnder Sicherungsring (38) ist, der in der Freigabestellung über eine axial ansteigende Schwelle (44) in einen Rasteinstich (42) der Halterbuchse (12) einrastet.
Spannfutter für Werkzeugeinsätze, mit einer drehantreibbaren Halterbuchse (12), mit einer Einsteckaufnahme (14) der Halterbuchse (12), die einen polygonalen Querschnitt aufweist, der dem polygonalen Querschnitt eines Einsteckabschnittes (46) des Werkzeugeinsatzes entspricht und mit wenigstens einem Klemmkörper (20, 22), der in der Halterbuchse (12) angeordnet ist und radial gegen den in der Einsteckaufnahme (14) eingesetzten Einsteckabschnitt (46) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der polygonale Querschnitt der Einsteckaufnahme (14) ein wenigstens fünfeckiges Polygon bildet, dass eine Seitenfläche (56) der Einsteckaufnahme (14) gegenüber der Umfangkontur des regulären Polygons nach außen versetzt ist und dass der Klemmkörper/die Klemmkörper (20, 22) auf den Einsteckabschnitt (46) des Werkzeugeinsatzes eine Kraft ausüben, die wenigstens eine gegen die nach außen versetzte Seitenfläche (56) gerichtete Komponente aufweist.
Spannfutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckaufnahme (14) der Halterbuchse (12) und der Einsteckabschnitt (46) des Werkzeugeinsatzes einen Querschnitt in Form eines regelmäßigen Sechseckes haben und dass ein oder mehr Klemmkörper (20, 22) in der der nach außen versetzten Seitenfläche (56) diametral gegenüberliegenden Seitenfläche der Einsteckaufnahme (14) angeordnet sind.
Spannfutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Einsteckaufnahme (14) der Halterbuchse (12) und des Einsteckabschnittes (46) des Werkzeugeinsatzes die Form eines regelmäßigen Sechsecks hat und dass in gleicher axialer Position in der Einsteckaufnahme (14) angeordnete Klemmkörper (20, 22) in den jeweils unter 120° zu der nach außen versetzten Seitenfläche (56) angeordneten Seitenflächen der Einsteckaufnahme (14) angeordnet sind.