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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Spannfutter bzw. Bohrfutter,
insbesondere ein Spannfutter bzw. Bohrfutter mit einem zweistufigen
Einspannmechanismus, das einen ersten Antriebspfad und einen zweiten
Antriebspfad aufweist und ein Werkzeug durch zweistufiges Einspannen
spannen kann.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Ein
Spannfutter für
Drehwerkzeuge gemäß dem Stand
der Technik, beispielsweise für
ein Bohrfutter, umfasst im Allgemeinen einen Spannfutterkörper, eine
Spannbacke bzw. einen Greifer, eine Mutter (Gewindemutter), ein
Lager, eine Anti-Lockerungseinheit und eine äußere Buchse, wobei der Spannfutterkörper mit
einer Antriebsspindel einer Antriebsvorrichtung verbunden ist, drei
Spannbacken jeweils in drei schrägen
Bohrungen in dem Spannfutterkörper gleichmäßig angeordnet
sind, die Spannbacke mit einem Gewinde versehen ist, um einen Gewindeantrieb
zusammen mit der Mutter zu bilden. Wenn die äußere Buchse, die mit der Mutter
verbunden ist, gedreht wird, können
die Spannbacken in Bezug auf den Spannfutterkörper bewegt werden, so dass
ein Werkzeug gespannt oder gelöst
wird.
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Aufgrund
der großen
Kontaktspannung, die durch das Gewinde zwischen den Spannbacken
und der Mutter unter Betriebslast erzeugt wird, ist in der zuvor
genannten Struktur die Reibungskraft des relativen Verschiebens
dazwischen groß.
Folglich ist die Einspannkraft zum Einspannen eines Werkzeugs, die
durch den Gewindeantrieb zwischen der Mutter und den Spannbacken
erzeugt wird, häufig
nicht groß genug,
so dass die Spannbacken das Werkzeug unter dem Betriebszustand großer Lasten
und Vibrationen nicht stabil spannen können. Außerdem sind verschiedene offenbarte
Anti-Lockerungsstrukturen nicht gegen das Lockern wirksam, was auf
die Beschränkungen
ihrer Strukturen zurückzuführen ist, beispielsweise
weist die Struktur in PCT/CN02/00375 Probleme auf, wie das Lösen im Betrieb,
wenn Vibrationen und Schläge
auftreten.
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Mit
dem Ziel, die Verriegelungsleistung bzw. Verriegelung eines Spannfutters
zu verbessern und dem Lösen
von Spannbacken im Betrieb vorzubeugen, sind viele Spannfutter mit
Anti-Lockerungsfunktion
entwickelt worden, beispielsweise ist ein Spannfutter für Drehwerkzeuge
in US-Patentschrift Nr. 031,925 offenbart. Das Spannfutter umfasst
einen Spannfutterkörper,
eine hintere Kappe, drei Spannbacken, eine äußere Buchse, einen Sperrklinkensitz, eine
Sperrklinke und ein Steuerelement, wobei das hintere Ende des Spannfutterkörpers mit
einer Antriebswelle einer Antriebsvorrichtung verbunden ist. Die
hintere Kappe ist fest auf dem hinteren Ende des Spannfutterkörpers vorgesehen.
Die äußere Buchse ist
drehbar um den Spannfutterkörper
angeordnet und befindet sich vor der hinteren Kappe. Die Innenseite
der äußeren Buchse
ist mit dem Steuerelement verbunden und treibt es an. Das Steuerelement drückt das
hintere Ende des Sperrklinkenelements nieder, so dass die Sperrklinken
an dem vorderen Ende des Sperrklinkenelements von den Zahnsegmenten
gelöst
werden, die auf dem Spannfutterkörper
vorgesehen sind. In einem solchen Spannfutterkörper greifen die Sperrklinken
des Sperrklinkenelements in die Zahnsegmente ein, wenn sich das Sperrklinkenelement
in einem Betriebszustand befindet. Wenn das eingespannte Werkzeug
gelöst
werden muss, sollten sich die Sperrklinken vorher von den Zahnsegmenten
vollständig
lösen.
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Die
chinesische Patentveröffentlichung
CN 2059607 offenbart ein
Spannfutter, das in der Lage ist, Spannbacken schnell zu bewegen
und das als Zubehör
einer Drehbank verwendet wird, wobei die Struktur des Spannfutters
Spannbacken, Spannfutterschrauben, einen Spannfutterkörper, ein
Kegelrad, eine mittlere Radachse, ein mittleres Zahnrad und ein Hohlrad,
etc. umfasst, und die äußere Kante
der Spannfutterschraube als Stirnrad ausgebildet ist, wobei das
Spannfutter die Funktion des vorhandenen Spannfutters zum langsamen
Bewegen der Spannbacken beibehält
und außerdem
die Funktion hat, die Spannbacken schnell zu bewegen.
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Die
chinesische Patentveröffentlichung
CN 2671723 offenbart einen
multifunktionalen Präzisionsbohrkopf,
der als Zubehör
einer Drehbank verwendet wird und dessen Struktur wie folgt ist:
ein Bohrkopfkörper,
der auf dem unteren Abschnitt einer Spindel vorgesehen ist, ein
Schieber, der in einer Nut unterhalb des Bohrkopfkörpers montiert
ist, ein Abbremsübertragungsmechanismus,
der in dem Bohrkopfkörper
vorgesehen ist, ein Differential-Tellerrad, das gegen die Spindelbuchse
beweglich um die Spindel angeordnet ist, wobei das Hohlrad des Differenzial-Tellerrads
in den oberen Teil eines Planetengetriebes eingreift, während der
untere Teil des Planetengetriebes in den oberen Teil des Hohlrads
eines Einstellrings eingreift, wobei der Einstellring ein Modulus-Innengewinde
am unteren Teil aufweist und in ein Zahnrad eingreift; wobei dieses
Zahnrad ein anderes Zahnrad antreibt, das unterhalb des Letzteren
in eine Zahnstange eingreift und die Zahnstange als ein Stück mit dem
Schieber befestigt ist. Eine solche multifunktionale Präzisionsbohrkopfstruktur,
wie sie an einer Fräsmaschine
und einer Bohrmaschine montiert ist, kann sowohl das Bohren als
auch das Bearbeiten einer Stirnfläche eines Werkstücks ausführen.
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Die
chinesische Patentveröffentlichung
CN 2480087 offenbart ein
spannendes Bohrfutter, das einen Bohrkörper, Spannbacken, eine Mutter,
eine vordere Buchse und eine hintere Buchse umfasst. Drei Spannbacken
sind jeweils in drei schrägen
Bohrungen montiert, die gleichmäßig in dem
Bohrkörper
angeordnet sind, die Mutter und die Spannbacken, die in den schrägen Bohrungen
des Bohrkörper
montiert sind, sind in Eingriff, ein Spannring ist zwischen der vorderen
und der hinteren Buchse vorgesehen, ein Zahnrad ist zwischen der
Schubfläche
des Bohrkörpers
und der Mutter vorgesehen und ein Ringantriebselement ist fest zwischen
der Mutter und der vorderen Buchse montiert und in Eingriff mit
dem Spannring.
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Die
chinesische Patentveröffentlichung
CN 1575921 offenbart eine
Vorrichtung zum Positionieren eines Werkzeugs in Bezug auf ein Werkstück, umfassend
eine erste Klammer, die drehbar um eine erste Achse ist und eine
zweite Klammer, die drehbar um eine zweite Achse ist, die durch
die erste Klammer gebildet wird und von der ersten Kammer getragen
wird. Die zweite Achse liegt parallel zur ersten Achse und ist in
Bezug auf die erste Achse exzentrisch. Die Werkzeugauflagefläche ist
auf der zweiten Klammer exzentrisch zur zweiten Achse befestigt. Ein
Antriebsmechanismus treibt selektiv die erste Klammer drehbar um
die erste Achse und die zweite Klammer um die zweite Achse an, so
dass das Spannfutter für
Werkzeuge selektiv positioniert wird. Ein Werkzeug, das in dem Werkzeugspannfutter
gesichert ist, kann sich in Bezug auf das Werkstück entlang einem vorbestimmten
Pfad bewegen.
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Die
chinesische Patentveröffentlichung
CN 1035046 offenbart ein
schlüsselloses
Bohrfutter, das auf manuelle und elektrische Antriebe anwendbar
ist, umfassend einen Spannfutterkörper mit einer drehbaren zweigeteilten
Mutter, die ein relativ feines Gewinde aufweist. Das Spannfutter
umfasst überdies
einen Satz identischer verschiebbar Spannbacken, die von der drehbaren
Mutter angetrieben werden. Ein Wälzlager
ist zwischen einem Lageranlaufring und der drehbaren Mutter vorgesehen,
die auf dem Spannfutterkörper
montiert ist. Eine Kupplung oder ein Drehmomentbegrenzungsmechanismus
wird zum Begrenzen des Spanndrehmoments bei einem vorbestimmten
Wert verwendet, wobei dass Lösemoment
begrenzt sein kann oder nicht. Die vordere und hintere Buchse kann
aus technischen Kunststoffwerkstoffen hergestellt sein, um die Herstellungskosten
zu senken. Eine verhältnismäßig weiche
elastische Spannbuchse kann über
der vorderen Buchse vorgesehen sein, um die Einspannleistung während des
Spannens und Lösens
des Spannfutters zu verbessern und dafür zu sorgen, dass das Werkzeug
vorübergehend
gespannt und zentriert wird.
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Ein
Spannfutter oder eine ähnliche
Spannvorrichtung ist durch den zuvor erwähnten Stand der Technik in
vielerlei Hinsicht verbessert worden, wobei die entsprechenden Effekte
erhalten wurden. Alle zuvor genannten Spannfutter und Einspannvorrichtungen
führen
das Einspannen jedoch nur auf eine Weise aus, so dass es schwer
ist, eine größere Einspannkraft
zu erhalten. Außerdem
weisen die Spannfutter des Stands der Technik beispielsweise Probleme
auf, beispielsweise dass das Spannen nicht verlässlich genug und die Struktur
relativ kompliziert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein zweistufiges Einspannfutter
bereitzustellen, das in der Lage ist, eine größere Einspannkraft bereitzustellen,
um die Nachteile des Stands der Technik zu beheben.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spannfutter
bereitzustellen, das in der Lage ist, effektiver dem Lösen eines
Werkzeugs im Betrieb vorzubeugen, wenn Vibrationen auftreten.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spannfutter
bereitzustellen, das in der Lage ist, verschieden ausgelegte Einspannkräfte bereitzustellen.
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Um
die zuvor genannten technischen Probleme zu berücksichtigen, ist ein Spannfutter,
das durch die vorliegende Erfindung dargestellt ist, auf einer Antriebswelle
installiert, die von einer Antriebsquelle angetrieben wird. Das
Spannfutter umfasst einen Spannfutterkörper, der eine in Längsrichtung verlaufende
Mittelachse aufweist und an seinem hinteren Ende mit der Antriebswelle
verbunden ist, um den Spannfutterkörper anzutreiben, damit er
um die Mittelachse dreht; mehrere Spannbacken, die in schrägen Bohrungen
des Spannfutterkörpers
vorgesehen sind und ein Außengewinde
am hinteren Ende und einen Einspannabschnitt am vorderen Ende aufweisen,
wobei die Spannbacken in den schrägen Bohrungen durch den Gewindeantrieb
vor und zurück
gleiten, so dass sie ein Werkzeug spannen und lösen; eine äußere Buchse, die drehbar um
den Spannfutterkörper
angeordnet ist; und eine Antriebsmutter, die um den Spannfutterkörper angeordnet
ist und indirekt mit der äußeren Buchse
verbunden ist, wobei die Antriebsmutter durch Drehen der äußeren Buchse
angetrieben werden kann und in ihrer Innenfläche ein Innengewinde aufweist,
um mit dem Außengewinde
der Spannbacken zusammen zu wirken, so dass die Spannbacken angetrieben
werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfutter überdies
eine Antriebspendel-Stützbuchse
umfasst, die sich zwischen der äußeren Buchse
und der Antriebsmutter befindet, mit der äußeren Buchse verbunden und
um den Spannfutterkörper
angeordnet ist; ein Antriebspendel, das auf der Antriebspendel-Stützbuchse
vorgesehen ist und zwischen einer ersten Position und einer zweiten
Position um den Anschlussabschnitt des Antriebspendels zur Antriebspendel-Stützbuchse
schwingt. Das Antriebspendel weist einen ersten Antriebsabschnitt
und einen zweiten Antriebsabschnitt darauf auf, die die Antriebsmutter
entlang bzw. gemäß dem ersten
Antriebspfad (transmission path) bzw. Übertragungsweg durch einen
ersten Antriebskeil antreiben, wenn sich das Antriebspendel in der
ersten Position befindet, während
bzw. und die Antriebsmutter entlang bzw. gemäß einem zweiten Antriebspfad
(transmission path) bzw. Übertragungsweg
durch einen zweiten Antriebskeil angetrieben wird, wenn sich dasselbe
in der zweiten Position befindet, wobei der zweite Antriebspfad
eine größere Einspannkraft
bereitstellt als der erste Antriebspfad.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind der erste und
zweite Antriebsabschnitt jeweils der erste und zweite Antriebskeil,
wobei das Antriebspendel in einer Ebene senkrecht zur in Längsrichtung
verlaufenden Mittelachse schwingt.
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Außerdem umfasst
das Spannfutter eine Mutter-Antriebsbuchse, die an ihrem oberen
Ende fest mit der Antriebsmutter verbunden ist, und an deren unteren
Ende eine Antriebsmutter vorgesehen ist, wobei der erste Antriebskeil
des Antriebspendels antreibbar mit der Antriebsmutter der Mutter-Antriebsbuchse
verbunden ist, so dass das Antriebspendel die Antriebsmutter entlang
dem ersten Pfad antreibt.
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Außerdem ist
die Seitenfläche
des ersten Antriebskeils, der in die Antriebsnut der Mutter-Antriebsbuchse
in Greifdrehrichtung eingreift, abgeschrägt, so dass, wenn der erste
Antriebskeil in die Antriebsmutter eingreift und die Mutter-Antriebsbuchse
antreibt, die entsprechende Seitenfläche der Antriebsmutter eine
Teilkraft auf das Antriebspendel in Richtung der zweiten Position
aufbringt.
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Außerdem umfasst
das Spannfutter eine Getriebebuchse bzw. Schiebebuchse (gear sleeve),
die zwischen dem Spannfutterkörper
und der Antriebspendel-Stützbuchse
montiert ist und einen ersten Verzahnungsteil und einen zweiten
Verzahnungsteil aufweist; eine Zahnkranz-Verbindungsbuchse bzw. -Überwurfbuchse
(teething ring connection sleeve), die fest an einem Ende des Spannfutterkörpers verbunden
ist und einen inneren Zahnkranzabschnitt am anderen Ende aufweist,
wobei der innere Zahnkranzabschnitt eine Innenverzahnung aufweist;
und mindestens ein Planetengetriebe, das drehbar auf der Mutter-Antriebsbuchse
vorgesehen ist und sich zwischen dem ersten Verzahnungsabschnitt
der Getriebe- bzw. Schiebebuchse und dem inneren Zahnkranzabschnitt
der Verzahnungs-Überwurfbuchse befindet,
und jeweils in die beiden eingreift; wobei der zweite Antriebskeil
in den zweiten Verzahnungsteil der Getreibe- bzw. Schiebebuchse
eingreift, wenn sich das Antriebspendel in der zweiten Position
befindet, so dass das Antriebspendel die Antriebsmutter entlang
dem zweiten Pfad antreibt.
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Außerdem ist
die Antriebspendel-Stützbuchse
mit einem elastischen Element versehen, das an der Innenseite des
Antriebspendels anliegt, so dass das Antriebspendel in radialer
Richtung nach außen vorgespannt
wird.
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Außerdem ist
die Mutter-Antriebsbuchse an ihrer Innenfläche mit einer oder mehreren
Positionsnuten versehen, so dass der erste Antriebskeil in die Positionsnut
gleiten kann, wenn das Antriebspendel in der zweiten Position die
Getriebe- bzw. Schiebebuchse veranlasst, sich zu drehen.
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Außerdem ist
die Mutter-Antriebsbuchse mit einem Anschlagabschnitt versehen,
der sich zwischen der Positionsnut und der Antriebsnut befindet, wodurch
verhindert wird, dass der erste Antriebskeil des Antriebspendels über die
Positionsnut gelangt und während
des Spannen des Spannfutters in die Antriebsnut eindringt.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Spannfutter
bereitgestellt. Der Unterschied zwischen diesem Spannfutter und
dem Spannfutter gemäß dem ersten
Gesichtspunkt liegt darin, dass die Mutter-Antriebsbuchse eine Mutterbuchse
und eine Antriebsbuchse umfasst, die separat vorgesehen und miteinander
verbunden sind.
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Außerdem ist
die Mutterbuchse fest um die Mutter an ihrem oberen Abschnitt angeordnet
und an ihrem unteren Abschnitt mit einer Nut versehen. Die Antriebsbuchse
ist mit einem oberen Wellenstützabschnitt
und einem unteren Wellenstützabschnitt
versehen, zum Montieren einer Planetengetriebewelle, die das Planetengetriebe stützt, wobei
der obere Wellenstützabschnitt
ein oberer Wellenstützarm
ist, der sich nach außen
in radialer Richtung erstreckt, und der untere Wellenstützarm mit
der Antriebsnut antreibbar auf der Mutterbuchse zusammenwirkt.
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Außerdem bildet
die Antriebsbuchse an ihrem unteren Teil einen Randabschnitt, dessen
obere Wand als unterer Wellenstützabschnitt
entsprechend dem oberen Wellenstützabschnitt
verwendet wird.
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Außerdem umfasst
die Zahnkranz-Verbindungsbuchse eine Zahnkranzbuchse und einen inneren
Zahnkranz, der separat vorgesehen ist, wobei der Zahnkranz an seinem
oberen Ende fest auf dem Spannfutterkörper montiert ist und an seinem
unteren Ende mit dem inneren Zahnkranz in einer Position montiert
ist, die dem Planetengetriebe entspricht, wobei die Innenfläche des
inneren Zahnkranzes eine Innenverzahnung aufweist.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Spannfutter
bereitgestellt, wobei der erste und zweite Antriebsabschnitt jeweils
der erste und zweite Antriebskeil sind und das Antriebspendel in
einer senkrechten Ebene parallel zur in Längsrichtung verlaufenden Mittelachse schwingt.
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Außerdem umfasst
das Spannfutter eine Mutter-Antriebsbuchse, die eine Mutterbuchse
und eine Antriebsbuchse umfasst, die miteinander verbunden sind.
Die Mutterbuchse ist an ihrem oberen Ende fest mit der Antriebsmutter
verbunden, und die Antriebsbuchse ist an ihrem unteren Ende mit
einer Antriebsnut versehen, so dass, wenn sich das Antriebspendel
in der ersten Position befindet, der erste Antriebskeil des Antriebspendels
mit der Antriebsnut der Mutter-Antriebsbuchse
verbunden ist, was das Antriebspendel veranlasst, die Antriebsmutter
entlang dem ersten Pfad anzutreiben.
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Außerdem ist
die Seitenfläche
des ersten Antriebskeils des Antriebspendels, der in die Antriebsnut
der Mutter-Antriebsbuchse eingreift, abgeschrägt, so dass, wenn der erste
Antriebskeil in die Antriebsnut eingreift und die Mutter-Antriebsbuchse antreibt,
die entsprechende Seitenfläche
der Antriebsnut eine Teilkraft auf das Antriebspendel in Richtung
der zweiten Position aufbringt.
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Außerdem umfasst
das Spannfutter eine Getriebe- bzw. Schiebebuchse (gear sleeve),
die zwischen dem Spannfutterkörper
und der Antriebspendel-Überwurfbuchse
montiert ist, und einen ersten Verzahnungsteil und einen zweiten
Verzahnungsteil aufweist; eine Zahnkranz-Verbindungsbuchse bzw. -Überwurfbuchse
(teething ring connection sleeve), die an einem Ende fest mit dem
Spannfutterkörper verbunden
ist und an dem anderen Ende einen inneren Zahnkranzabschnitt aufweist;
und mindestens ein Planetengetriebe, das drehbar auf der Antriebsbuchse
vorgesehen ist und sich zwischen dem ersten Verzahnungsabschnitt
der Getriebe- bzw. Schiebebuchse und dem inneren Zahnkranzabschnitt
der Zahnkranz-Verbindungsbuchse
befindet, das jeweils in die beiden eingreift; wobei der zweite
Antriebskeil in den zweiten Verzahnungsteil der Getriebe- bzw. Schiebebuchse
eingreift, wenn sich das Antriebspendel in der zweiten Position
befindet, so dass das Antriebspendel die Antriebsmutter entlang
dem zweiten Pfad antreibt.
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Außerdem ist
das Antriebspendel ein elastischer Abschnitt, der auf der Antriebspendel-Stützbuchse
und mit ihr in einem Stück
ausgebildet ist, wobei die Antriebspendel-Stützbuchse mindestens mit einem
Antriebspendel darauf ausgestaltet ist.
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Außerdem weist
das Antriebspendel an seinem freien Ende einen ersten Antriebskeil
auf, der durch Hochbiegen gebildet ist und einen zweiten Antriebskeil,
der durch Herunterbiegen gebildet ist.
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Außerdem weist
die Antriebspendel-Stützbuchse
mindestens einen elastischen Stützabschnitt auf,
der sich axial nach unten erstreckt, der gegen eine Fläche der
Getriebe- bzw. Schiebebuchse anliegt, und zum Bewegen der Antriebspendel-Stützbuchse
axial aufwärts
in Bezug auf die Getriebe- bzw. Schiebebuchse verwendet wird, und
zum Zurückzustellen
derselben.
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Außerdem ist
die untere Fläche
der Antriebsbuchse ebenfalls mit einer oder mehreren Positionsnuten
versehen, so dass der erste Antriebskeil in die Positionsnut gleiten
kann, wenn das Antriebspendel in der zweiten Position die Getriebe-
bzw. Schiebebuchse zum Drehen veranlasst.
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Außerdem ist
die Antriebsbuchse ebenfalls mit einem Anschlagabschnitt versehen,
der sich zwischen der Positionsnut und der Antriebsnut befindet und
verhindert, dass der erste Antriebskeil des Antriebspendels über die
Positionsnut gelangt und während
des Einspannens des Spannfutters in die Antriebsnut eindringt.
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Außerdem ist
der Spannfutterkörper
mit einem Federsicherungsring (spring check ring) versehen, der
vor der Getriebe- bzw. Schiebebuchse positioniert und in der Mitte
mit einer Gleitbaugruppe versehen ist.
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Alternativ
ist das Antriebspendel an einem Ende als ein Stück mit der Antriebspendel-Stützbuchse
ausgebildet, wobei das andere Ende desselben ein freies Ende ist,
an dem die erste und zweite Antriebsbuchse ausgebildet sind.
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Alternativ
sind die Antriebspendel drehbar auf der Antriebspendel- Stützbuchse
montiert, der erste Antriebsabschnitt ist der erste Antriebskeil,
der auf der Außenseite
des Antriebspendel vorgesehen ist, und der zweite Antriebsabschnitt
ist der zweite Antriebskeil, der auf der Innenseite des Antriebspendels
vorgesehen ist, wobei das Antriebspendel eine Verbindungsnut aufweist
und die Antriebspendel-Stützbuchse
einen Verbindungskeil aufweist, der mit der Verbindungsnut des Antriebspendels
verbunden ist, wobei die Antriebspendel-Stützbuchse überdies einen elastischen Abschnitt
aufweist, dessen freies Ende das freie Ende des entsprechenden Antriebspendels
nach außen
vorspannt.
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Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung sind: Der erste und zweite Antriebskeil
sind jeweils an beiden Seiten des Antriebspendels vorgesehen, wobei der
erste Antriebskeil das Spannfutter veranlasst, das Einspannen in
einer ersten Stufe entlang dem ersten Pfad auszuführen, und
der zweite Antriebskeil nach dem Einspannen der ersten Stufe das
Spannfutter veranlasst, das Einspannen mit einer größeren Kraft
in einer zweiten Stufe entlang dem zweiten Pfad auszuführen. Auf
diese Weise kann das Spannfutter eine größere Einspannkraft durch das
zweistufige Einspannen bereitstellen.
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Die
Kraftübertragung
entlang zwei Pfaden wird durch zwei Antriebskeile eines einzelnen
Antriebspendels erreicht, das eine einfache Struktur aufweist und
praktisch in Betrieb zu nehmen ist.
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Nach
dem Einspannen der zweiten Stufe kann der erste Antriebskeil des
Antriebspendels in die Positionsnut der Antriebsbuchse gleiten,
die fest mit dem Spannfutterkörper
verbunden ist, was gewährleistet,
dass das Spannfutter in der Lage ist, zu verhindern, dass die Mutter
im Betrieb, wenn Vibrationen auftreten, in Gegenrichtung dreht,
so dass das Lösen
des Werkzeugs verhindert wird.
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Durch
die mehreren Positionsnuten der Antriebsbuchse können dem Spannfutter verschieden ausgelegte
Einspannkräfte
bereitgestellt werden, so dass verschiedenen Arbeitsbedingungen
Rechnung getragen wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
zuvor genannten und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden eindeutiger durch die ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zusammen mit den begleitenden Figuren verstanden,
in denen gleiche Bauteile durchgängig mit
gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und einige Bauteile aus Gründen der
Eindeutigkeit in den Figuren ausgelassen wurden. Es zeigt
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1 eine
vordere Querschnittsansicht des Spannfutters gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1,
wobei sich das Spannfutter in der ersten Stufe des Einspannens befindet,
während sich
das Antriebspendel in der ersten Position befindet;
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3 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1,
wobei sich das Spannfutter in der zweiten Stufe des Einspannens
befindet, während
sich das Antriebspendel in der zweiten Position befindet;
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4 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von 1;
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5 eine
Unteransicht der Mutter-Antriebsbuchse;
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6 eine
vordere Querschnittsansicht der Mutter-Antriebsbuchse;
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7 eine
Unteransicht der Antriebspendel-Stützbuchse;
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8 eine
vordere Querschnittsansicht der Antriebspendel-Stützbuchse;
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9 eine
Draufsicht der äußeren Buchse;
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10 eine
vordere Querschnittsansicht des Spannfutters gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 eine
Unteransicht der Mutterbuchse;
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12 eine
vordere Querschnittsansicht der Mutterbuchse;
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13 eine
vordere Querschnittsansicht der Antriebsbuchse;
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14 eine
Unteransicht der Antriebsbuchse;
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15 eine
vordere Ansicht der Baugruppe der Zahnkranz-Verbindungsbuchse, wobei die Verbindung
zwischen der Zahnkranzbuchse und dem inneren Zahnkranz eine Keilnutverbindung
ist;
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16 eine
Unteransicht der Zahnkranz-Verbindungsbuchse von 15;
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17 eine
vordere Ansicht der Baugruppe der Zahnkranz-Verbindungsbuchse, wobei die Verbindung
zwischen der Zahnkranzbuchse und dem inneren Zahnkranz eine Halteeingriffverbindung
(stop interference connection) bzw. Pressverbindung ist;
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18 eine
Unteransicht der Zahnkranz-Verbindungsbuchse von 17;
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19 eine
vordere Querschnittsansicht der Getriebe- bzw. Schiebebuchse;
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20 eine
Querschnittsansicht der Getriebe- bzw. Schiebebuchse von 19 entlang
der Linie D-D;
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21 eine
vordere Querschnittsansicht des Spannfutters gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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22 eine
Draufsicht der Mutterbuchse von 21;
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23 eine
Draufsicht der Getriebe- bzw. Schiebebuchse von 21;
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24 eine
vordere Querschnittsansicht der Antriebsbuchse von 21;
-
25 eine
Unteransicht der Antriebsbuchse von 24;
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26 eine
vordere Querschnittsansicht der Antriebspendel-Stützbuchse
von 21;
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27 eine
Draufsicht der Antriebspendel-Stützbuchse
von 26;
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28 eine
teilweise vergrößerte Ansicht von 27 entlang
der Linie H-H;
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29 eine
Draufsicht der äußeren Buchse von 21;
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30 eine
vordere Querschnittsansicht des Spannfutters gemäß der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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31 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 30,
wobei sich das Spannfutter in der ersten Stufe des Einspannens befindet,
während sich
das Antriebspendel in der ersten Position befindet;
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32 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 30,
wobei sich das Spannfutter in der zweiten Stufe des Einspannens
befindet, während
sich das Antriebspendel in der zweiten Position befindet;
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33 eine
auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Spannfutters gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht des Spannfutters gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ebenfalls auf diese 33 bezogen
werden kann;
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34 eine
perspektivische Ansicht einer zweiten Getriebeklammer von 30;
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35 eine
perspektivische Ansicht der Antriebspendel- Stützbuchse
von 30;
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36 eine
perspektivische Ansicht des Spannfutters gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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37 eine
perspektivische Ansicht der Antriebspendel-Stützbuchse
des Spannfutters der fünften
Ausführungsform;
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38 eine
Querschnittsansicht der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A von 30,
wobei sich das Spannfutter in der ersten Stufe des Einspannens befindet
und sich das Antriebspendel in der ersten Position befindet; und
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39 eine
Querschnittsansicht der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A von 30,
wobei sich das Spannfutter in der zweiten Stufe des Einspannens
befindet und sich das Antriebspendel in der zweiten Position befindet.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
erfindungsgemäße Spannfutter
kann für Einspann-Bearbeitungswerkzeuge,
wie Bohrspitzen, Gewindebohrer und Reibahlen, verwendet werden. Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlich anhand von begleitenden
Figuren beschrieben. In den beschriebenen Ausführungsformen werden gleiche
Bauteile mit gleichen Bezeichnungen und gleichen Bezugszeichen dargestellt,
wobei sich wiederholende Beschreibungen ausgelassen werden.
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In
der Beschreibung bezeichnet der Ausdruck „vorn" in Bezug auf das Spannfutter selbst
die Seite, an der sich das Werkzeug befindet, und der Ausdruck „hinten" die Seite, an der
sich die Antriebswelle der Antriebsquelle befindet. In der Beschreibung,
die in Verbindung mit den Figuren gegeben ist, wird allgemein „vorn" ebenfalls als „unterer
Teil" und „hinten" als „oberer
Teil" bezeichnet,
es sei denn, es ist anders angegeben oder der Ausdruck wäre unverständlich.
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Erste Ausführungsform
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Mit
Bezug auf 1 ist die vordere Querschnitts-Teilansicht
der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Spannfutters
dargestellt. Das Spannfutter umfasst einen Spannfutterkörper 01,
der sich in der Mitte befindet und eine in Längsrichtung verlaufende Mittelachse
aufweist, wobei der Spannfutterkörper 01 am
hinteren Ende mit einer Antriebswelle einer Antriebsquelle über eine
Gewindebohrung oder eine Kegelbohrung verbunden ist und eine Aufnahmestelle
für das
Einspannen eines Werkzeugs am vorderen Ende bildet. Eine Mehrzahl schräger Bohrungen 011 ist
in dem Spannfutterkörper 01 gleichmäßig um seine
Mittelachse angeordnet. Der Spannfutterkörper 01 weist einen
Trägerabschnitt 012 an
seiner Außenfläche auf,
und der Trägerabschnitt 012 weist
Kerbverzahnungen 0121 an ihrer Außenfläche auf.
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Daneben
ist die Außenfläche des
Spannfutterkörpers 01 an
dem vorderen Ende mit zwei Ringnuten ausgebildet, die mit Federsicherungsringen 16 bzw. 17 versehen
sind.
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Eine
Mehrzahl Spannbacken 02 ist in den schrägen Bohrungen 011 des
Spannfutterkörpers 01 montiert,
wobei die Spannbacke am hinteren Ende ein Teil-Außengewinde
und am vorderen Ende einen Einspannabschnitt aufweist, und der Einspannabschnitt
im Wesentlichen eine Prismenform für das Einspannen des Werkzeugs
aufweist.
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Der
Spannfutterkörper 01 ist
am hinteren Ende mit einer hinteren Kappe 07 versehen,
die mit dem hinteren Ende des Spannfutterkörpers entweder durch eine Bohrung
und ein Befestigungselement oder durch einen Keil verbunden ist.
Die hintere Kappe 07 erstreckt sich am Umfang in radialer
Richtung nach außen
und liegt am hinteren Ende einer äußeren Buchse 05 an.
Alternativ kann sich der Umfang der hinteren Kappe 07 weiter
nach vorn erstrecken, um einen Halterungsabschnitt zu bilden.
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Die äußere Buchse 05 ist
vor der hinteren Kappe 07 vorgesehen und drehbar um den
Spannfutterkörper 01 herum
angeordnet, wobei das hintere Ende der äußeren Buchse 05 durch
die hintere Kappe 07 geschlossen ist. Mit Bezug auf 9 ist
die äußere Buchse 05 als
Draufsicht dargestellt. Die Außenfläche der äußeren Buchse 05 bildet
einen Halterungsabschnitt, an dem das Gewinde oder ein Streifen
vorgesehen werden kann, wodurch die Halterung ermöglicht wird.
Das untere Ende der äußeren Buchse 05 erstreckt
sich in radialer Richtung nach innen und bildet einen Flansch, auf
dem eine Mehrzahl am Umfang angeordneter Schlitze 051 ausgebildet
ist.
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Eine
(Gewinde-)Mutter 03 ist außen um den Spannfutterkörper herum
angeordnet und befindet sich vor dem Trägerabschnitt 012 des
Spannfutterkörpers,
wobei ein Lager 04 zwischen der Mutter 03 und
dem Trägerabschnitt 012 vorgesehen
ist. Die Mutter 03 weist eine Gewindeantriebsverbindung
mit den Spannbacken 2 und Kerbverzahnungen auf ihrer Umfangsfläche auf.
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Eine
Mutter-Antriebsbuchse 09 ist ebenfalls außen um den
Spann futterkörper
herum angeordnet, fest am oberen Ende um die zylindrische Außenfläche 031 der
Mutter 03 mit Kerbverzahnungen angeordnet und durch einen
Stanznietabschnitt 091 gesichert. Mit Bezug auf 5 und 6 weist
die Mutter-Antriebsbuchse 09 am anderen Ende eine Mehrzahl
Antriebskerben 092 und Positionsnuten 093a-093e und
im Mittelteil eine Mehrzahl Wellenstützarmpaare 095 und 096 mit
Wellenmontagebohrungen 098 und 099 auf. Wie in 1 dargestellt, sind
die Wellenmontagebohrungen 098 und 099 der Wellenstützarme mit
Planetengetriebewellen 11 versehen, an denen jeweils ein
Planetengetriebe 10 vorgesehen ist. Das Planetengetriebe 10 gelangt
teilweise durch ein rechtwinkliges Planetengetriebefenster 097 und
erstreckt sich dann über
die Wand der Mutter-Antriebsbuchse 09 hinaus, um in eine
Innenverzahnung 081 auf einem inneren Zahnkranzteil einer Zahnkranz-Verbindungsbuchse 08 einzugreifen,
was nachfolgend beschrieben wird.
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Mit
Bezug auf 5 und 6 ist die
Mutter-Antriebsbuchse 09 ebenfalls mit einem Anschlagabschnitt 094 versehen,
der sich auf dem Seitenwandabschnitt einer Antriebskerbe 092 zwischen
der Positionsnut 093e und der Antriebskerbe 092 befindet,
wodurch verhindert wird, dass der erste Antriebskeil 141 der
Antriebspendel 14a und 14b über die Positionsnuten 093a und 093e gelangt
und während des
Einspannens des Spannfutters in die Antriebskerbe 092 eindringt.
Wenn dieser Umstand eintritt, wird sich der zweite Antriebskeil 142 von
dem zweiten Verzahnungsteil 122 der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 aufgrund
der Vorspannwirkung des elastischen Abschnitts 131 auf
die Antriebspendel 14a und 14b lösen.
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Der
Trägerschnitt 012 des
Spannfutterkörpers 01 ist
fest um eine Zahnkranz-Verbindungsbuchse 08 herum angeordnet,
die am oberen Ende als zylinderförmige
Buchse ausgebildet ist und an der zylindrischen Außenfläche des
Trägerabschnitts 012 mit
Kerbverzahnungen durch einen Stanznietabschnitt 082 befestigt
ist und am unteren Ende einen inneren Zahnkranzabschnitt in der
Innenwand aufweist, wobei der innere Zahnkranzabschnitt eine Innenverzahnung 081 darauf
aufweist und in das Planetengetriebe 10 eingreift.
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Um
den Spannfutterkörper 01 ist
eine Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 im Mittelteil in der
Nähe des
Vorderteils beweglich angeordnet. Mit Bezug auf 19 und 20 weist
die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 einen ersten Verzahnungsteil 121 am
oberen Ende (d.h. an dem Ende, das sich näher an dem Mittelteil des Spannfutterkörpers befindet)
auf und weist einen zweiten Verzahnungsteil 122 am anderen Ende
mit einer Positions-Anschlagplatte 123 auf, die dazwischen
vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sich die Planetengetriebewelle 11 in
radialer Richtung nach vorn bewegt. Natürlich ist es möglich, die axiale
Position der Planetengetriebewelle 11 durch das Zusammenwirken
zwischen einem in einer Ringnut montierten Federsicherungsring und
dem Wellenstützarm 095 und 096 zu
erzielen, wobei die Ringnut auf der Planetengetriebewelle 11 ausgebildet
ist.
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Der
erste Verzahnungsabschnitt 121 ist so angeordnet, dass
er in radialer Richtung mit dem Planetengetriebe 10 übereinstimmt
und darin eingreift, und der zweite Verzahnungsabschnitt 122 ist
so angeordnet, dass er in radialer Richtung mit dem zweiten Antriebskeil 142 der
Antriebspendel 14a und 14b (werden später beschrieben) übereinstimmt
und in ihn eingreift. Die Verzahnungen des ersten Verzahnungsabschnitts 121 sind
normalerweise Verzahnungen, die ein relativ dynamisches Übersetzungsverhältnis zum
Planetengetriebe aufweisen, wenn die Verzahnungen in Betrieb sind,
wohingegen die Verzahnungen des zweiten Verzahnungsabschnitts 122 die
Eingriffspunkte darstellen, die die Aufgabe von Keilen übernehmen,
und ein relativ statisches Antriebsverhältnis mit der zweiten Antriebsfeder 142 aufweisen,
wenn die Verzahnungen in Betrieb sind.
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Um
den Spannfutterkörper 01 ist
ebenfalls eine Antriebspendel-Stützbuchse 13 angeordnet,
die sich in einer Position befindet, die mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt 122 der
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 übereinstimmt. Mit Bezug auf 7 und 8 weist
die Antriebspendel-Stützbuchse 13 an
einem Ende einen Wellenstützarm 133 mit
einer Wellenmontagebohrung 134 darauf auf und weist am anderen
Ende einen tellerförmigen
Flansch auf. Der Flansch wird mit einer Wellenmontagebohrung 135 koaxial
mit der Wellenmontagebohrung 134 ausgebildet und weist
einen Trägerkeil 132 auf,
der sich bis zum Endabschnitt erstreckt. Eine Mehrzahl elastischer
Abschnitte 131 ist am Mittelteil der Antriebspendel-Stützbuchse 13 vorgesehen.
Die Antriebspendel-Stützbuchse 13 ist
zwischen der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 und der Mutter-Antriebsbuchse 09 montiert
und wirkt mit der Innenwand der Mutter-Antriebsbuchse 09 zusammen.
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Die
Antriebspendel-Stützbuchse 13 ist
mit mehreren Antriebspendeln 14a und 14b versehen, von
denen jedes eine Wellenmontagebohrung 143 an einem Ende
und einen ersten Antriebskeil 141 bzw. einen zweiten Antriebskeil 142 auf
beiden Seiten am anderen Ende aufweist. Die Antriebspendel 14a und 14b sind
beweglich an einer Antriebspendelwelle 15 angeordnet, deren
beide Enden fest in Wellenmontagebohrungen 134 und 135 montiert
sind. Zum Verändern
der Kraft sind die Antriebspendel 14a und 14b als
schwenkbare Bauteile ausgeführt,
die auf der Antriebspendel-Stützbuchse
montiert sind, und der elastische Abschnitt 131 spannt
das Antriebspendel 14 in radialer Richtung nach außen vor.
In einer Montageposition greifen die ersten Antriebskeile 141 der
Antriebs pendel 14a und 14b in die Antriebskerbe 092 der
Mutter-Antriebsbuchse
ein, wobei sich das Antriebspendel in der ersten Position befindet. Die
Seitenfläche
des ersten Antriebskeils 141 des Antriebspendels, das in
die Antriebskerbe 092 der Mutter-Antriebsbuchse 09 in Einspannrichtung
eingreift, ist in einem Winkel von β (< 90°)
in Bezug auf die Tangente der Antriebspendel 14a und 14b an
diesem Punkt abgeschrägt,
so dass, wenn der erste Antriebskeil 141 in die Antriebskerbe 092 eingreift
und die Mutter-Antriebsbuchse 09 antreibt,
die entsprechende Seitenfläche
der Antriebskerbe 092 die Teilkraft auf die Seite des zweiten
Antriebskeils 142 an den Antriebspendeln 14a und 14b aufbringt,
so dass der zweite Antriebskeil 142 in den ersten Verzahnungsabschnitt 122 der
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 eingreift, wobei sich das
Antriebspendel an diesem Punkt in der zweiten Position befindet.
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Außerdem ist
der Federsicherungsring 16 mit einer Öffnung in die Ringnut an dem
vorderen Ende des Spannfutterkörpers
montiert, um die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 und die
Antriebspendel-Stützbuchse 13 auf
dem Spannfutterkörper
zu positionieren. Die äußere Buchse 05 ist
um die Zahnkranz-Verbindungsbuchse 08 angeordnet und weist Schlitze 051 an
dem vorderen Ende auf, so dass sie mit dem Trägerkeil 132 der Antriebspendel-Stützbaugruppe 13 steckend
verbunden werden kann. Eine vordere Abdeckung 06 ist auf
dem vorderen Abschnitt des Spannfutterkörpers 01 und dem vorderen Ende
der äußeren Buchse 05 montiert.
Der elastische Federsicherungsring 17 positioniert die
vordere Abdeckung 06 und die äußere Buchse 05 in
axialer Richtung.
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Im
Folgenden wird die Betriebsweise der ersten Ausführungsform ausführlich anhand
der Figuren beschrieben.
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Mit
Bezug auf 1-3 wird,
wenn die äußere Buchse 05 im Uhrzeigersinn
in 2 gedreht wird, durch den Schlitz 051 bewirkt,
dass sich die Antriebspendel-Stützbuchse 13 dreht.
Folglich bewirkt das Antriebspendel 14 auf der Antriebspendel-Stützbuchse 13,
dass der erste Antriebskeil 141 darauf unter der Vorspannwirkung
des elastischen Abschnitts 131 in die Antriebskerbe 092 der
Mutter-Antriebsbuchse 09 eingreift, so dass die Mutter-Antriebsbuchse 09 zusammen
mit der Mutter 03 in der gleichen Richtung wie die äußere Buchse 05 dreht
und die Spannbacken sich durch den Gewindeantrieb zwischen dem Muttergewinde
und dem Spannbackengewinde in den abgeschrägten Bohrungen im Spannfutterkörper vor
und zurück
bewegen, um das Bohrwerkzeug einzuspannen oder zu lösen. Die
positive Drehung der äußeren Buchse 05 bewirkt,
dass sich die Spannbacken 02 nach vorn bewegen, um den
Bohrer einzuspannen.
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Dies
ist die erste Einspannstufe, in der der Antriebspfad den ersten
Pfad darstellt. Das maximale Drehmoment N1 der ersten Stufe kann
durch die geeignete Auswahl der Größe der Spannkraft des elastischen
Abschnitts 131 und des Winkels β (< 90°)
eingestellt werden.
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Wenn
die äußere Buchse
mit größerer Kraft weitergedreht
wird, wird das Antriebspendel 14, sobald das Drehmoment
größer als
N1 ist, um die Antriebspendelwelle 15 schwingen, indem
es die Spannkraft des elastischen Abschnitts 131 und die Reibungskraft
zwischen dem ersten Antriebskeil 141 und der Seitenwand
der Antriebskerbe 092 überwindet,
so dass der erste Antriebskeil 141 aus der Kerbe 092 gleitet
und den zweiten Antriebskeil 142 zwingt, in den zweiten
Verzahnungsabschnitt 122 der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 einzugreifen,
wenn er von der Innenwand der Mutter-Antriebsbuchse 09 gestützt wird,
so dass die zweite Stufe eingeleitet wird, wobei der zurückgelegte
Antriebspfad den zweiten Pfad darstellt.
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In
der zweiten Einspannstufe wird das Drehmoment (d.h. das Eingangsdrehmoment
der äußeren Buchse 05)
durch die Übersetzung
eines Planetengetriebemechanismus vergrößert. Dadurch, dass auf den
Schlitz 051 auf der Antriebspendel-Stützbuchse 13 eingewirkt
wird, werden die Antriebspendel 14a und 14b gedreht
und der zweite Antriebskeil 142 greift in die Antriebsverzahnung 122 der
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 ein und gleichzeitig werden die
ersten Antriebskeile 141 der Antriebspendel 14a und 14b von
der Innenwand der Mutter-Antriebsbuchse 09 gestützt und
verschieben sich in Bezug zueinander. Wenn die Antriebspendel 14a und 14b entlang
der Antriebspendel-Stützbuchse 13 gedreht werden,
wird die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 zum Drehen um
den Spannfutterkörper 01 angetrieben.
Das Planetengetriebe 10 greift in die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 und
den inneren Zahnkranzabschnitt der Zahnkranz-Verbindungsbuchse 08 ein. Durch
die feste Verbindung zwischen der Zahnkranz-Verbindungsbuchse 08 und
dem Spannfutterkörper 01 treibt
das Planetengetriebe 10 sowohl die Mutter-Antriebsbuchse 09 (als
Planetengetriebe-Klammer) als auch die Mutter 03 zum Drehen
um den Spannfutterkörper 01 an.
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Da
das Drehmoment, das von der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 auf
die Mutter 03 übertragen wird,
durch die Übersetzung
des Planetengetriebemechanismus um das i-fache vergrößert wird
(wobei das Übersetzungsverhältnis i
der Mutter-Antriebsbuchse 09 und der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 größer als
1 ist), entspricht das Drehmoment, das auf die Mutter 03 aufgebracht
wird, im Wesentlichen dem i-fachen Eingangsdrehmoment der äußeren Buchse, so
dass die Einspannkraft der Spannbacken 02 auf das Bohrwerkzeug
im Wesentlichen der i-fachen Einspannkraft eines herkömmlichen
Spannfutters entspricht.
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Nach
der ausgelegten Größe der Einspannkraft
ist die innere Seitenfläche
der Mutter-Antriebsbuchse 09 entlang dem Pfad, auf dem
der erste Antriebskeil des Antriebspendels 14 gleitet,
des Weiteren mit mehreren Positionsnuten 093a-093e versehen.
Die Einspannkräfte,
die den Positionsnuten 093a-093e entsprechen,
werden nach und nach entlang der Umfangsrichtung erhöht. Wenn
der erste Antriebskeil 141 in die entsprechende Positionsnut gleitet
(der zweite Antriebskeil 142 greift an diesem Punkt noch
in den zweiten Verzahnungsabschnitt 122 ein), wird die
Einspannkraft, die im Wesentlichen der ausgelegten Position entspricht,
auf den Bohrer aufgebracht. Wenn sich darüber hinaus der erste Antriebskeil 141 in
den entsprechenden Nuten 093a-093e befindet, kann
verhindert werden, dass sich das Werkzeug durch eine entgegengesetzte Drehung
der Mutter unter Betriebsbedingungen von Vibrationen und Stößen löst.
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Wenn
das Werkzeug gelöst
werden soll, wird zuerst eine relativ große Kraft in entgegengesetzter Drehrichtung
auf die äußeren Buchse 05 ausgeübt, so dass
der erste Antriebskeil 141 aus der Positionsnut gleitet.
Anschließend
wird die äußere Buchse
in eine Position weitergedreht, in der der erste Antriebskeil 141 mit
der Antriebskerbe 092 übereinstimmt.
An diesem Punkt löst
sich der zweite Antriebskeil 142, der durch die Spannkraft
des Federelements 131 vorgespannt ist, von der Antriebsverzahnung 122 und der
erste Antriebskeil 141 greift in die Antriebskerbe 092 ein.
Hierbei kann das Werkzeug schnell durch eine stetige und entgegengesetzte
Drehung der äußeren Buchse
gelöst
werden.
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Zweite Ausführungsform
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Mit
Bezug auf 10 ist die vordere Querschnittsansicht
des erfindungsgemäßen Spannfutters
gemäß der zweiten
Ausführungsform
dargestellt.
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In
der zweiten Ausführungsform
wird eine Kombination aus Mutterbuchse 19 und Antriebsbuchse 20 verwendet,
um die Aufgabe der Mutter-Antriebsbuchse der ersten Ausführungsform 09 durch eine
Struktur aus einem Stück
zu ersetzen.
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Die
Struktur der Mutterbuchse 19 ist in 11 und 12 und
die Struktur der Antriebsbuchse 20 in 13 und 14 dargestellt.
Die Mutterbuchse 19 bildet eine Antriebskerbe 191 an
ihrem unteren Ende und die Antriebsbuchse 20 weist einen Wellenstützarm 095 an
ihrem oberen Ende auf. Der Wellenstützarm 095 ist mit
der Antriebskerbe 191 steckend verbunden.
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Die
Mutterbuchse 19 ist an ihrem oberen Abschnitt fest um die
Mutter 03 angeordnet und an ihrem unteren Abschnitt mit
der Antriebskerbe 191 versehen. Die Antriebsbuchse 20 ist
mit oberen und unteren Wellenstützabschnitten
zum Montieren der Planetengetriebewelle 11, die das Planetengetriebe 10 stützt, versehen.
Der obere Wellenstützabschnitt
der Antriebsbuchse 20 ist ein oberer Wellenstützarm 095,
der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt und mit der Antriebskerbe 191 der
Mutterbuchse 19 steckend verbunden ist, um die Mutterbuchse 19 und
die Antriebsbuchse 20 miteinander zu verbinden.
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Der
untere Abschnitt der Antriebsbuchse 20 bildet einen Randabschnitt,
dessen obere Wand 096 als unterer Wellenstützabschnitt
dem oberen Wellenstützarm 095 entspricht.
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Die
Antriebsbuchse 20 ist an der Position entsprechend dem
Planetengetriebe 10 mit einem Planetengetriebefenster 097 verse hen
und an ihrer Außenseite
mit einer Planetengetriebewelle 15 montiert, wobei die
Planetengetriebewelle 15 das Planetengetriebe 10 veranlasst,
teilweise durch das Fenster 097 zu gelangen, um in den
ersten Verzahnungsabschnitt 121 der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 einzugreifen.
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Des
Weiteren wird in der zweiten Ausführungsform die Kombination
aus einer Zahnkranzbuchse 18 und einem inneren Zahnkranz 21,
die zusammengebaut sind, verwendet, um die Aufgabe der Zahnkranz-Baugruppenbuchse
der ersten Ausführungsform
zu übernehmen.
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Die
beiden Wege für
die Montage des inneren Zahnkranzes 21 und der Zahnkranzbuchse 18 in der
zweiten Ausführungsform
sind in Figuren dargestellt.
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Ein
Weg ist in 15 und 16 dargestellt, bei
dem die Zahnkranz-Verbindungsbuchse die Zahnkranzbuchse 18 und
den inneren Zahnkranz 21, die separat vorgesehen sind,
umfasst. Die Zahnkranzbuchse 18 ist an ihrem oberen Ende
fest auf dem Spannfutterkörper 01 montiert
und an ihrem unteren Ende mit einem Verbindungskeil 182 versehen. Der
innere Zahnkranz 21 ist an seinem äußeren Umfang mit Keilen 212 versehen,
zwischen denen eine Nut gebildet ist. Der Verbindungskeil 182 ist
mit Keilen 212 steckend verbunden, so dass er mit der Nut zwischen
den Keilen 212 zusammenwirkt. Durch diese Keil-Nut-Verbindung
und das Nieten des Stanznietabschnitts 181 an der Verbindungsstelle
wird eine feste Verbindung erzeugt.
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Der
andere Weg ist in 17 und 18 dargestellt,
bei dem die Zahnkranzbuchse 18 an ihrem unteren Ende mit
einem inneren Anschlag 183 ausgebildet ist und der innere
Zahnkranz 21 an seiner zylindrischen Außenfläche mit Kerbverzahnungen 213 ausgebildet
ist. Eine Pressverbindung bzw. Halteeingriffverbindung ist durch
Drücken
des inneren Zahnkranzes 21, der Kerbverzahnungen 213 aufweist,
in den Anschlag 183 der Zahnkranzbuchse 18 hergestellt.
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Die
Betriebsweise des Spannfutters der zweiten Ausführungsform entspricht der der
ersten Ausführungsform,
die Beschreibung hierzu wird ausgelassen.
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Dritte Ausführungsform
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In
der ersten und zweiten Ausführungsform, die
vorstehend beschrieben sind, schwingt das Antriebspendel in der
Ebene senkrecht zur in Längsrichtung
verlaufenden Mittelachse des Spannfutterkörpers 01. In der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schwingt das Antriebspendel 331 in
einer senkrechten Ebene parallel zur in Längsrichtung verlaufenden Mittelachse.
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21 ist
die vordere Querschnittsansicht des Spannfutters gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 21 umfasst
das Spannfutter eine äußere Buchse 05,
eine Mutterbuchse 39, eine Antriebsbuchse 30, eine
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 und
eine Antriebspendel-Stützbuchse 33.
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Mit
Bezug auf 29 ist die Draufsicht der äußeren Buchse 05 dargestellt.
Die äußere Buchse ist
an ihrem unteren Ende mit einer vorderen Abdeckung 06 verbunden
und weist mehrere Schlitze 051 auf.
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Mit
Bezug auf 26-28 ist
die Struktur der Antriebspendel-Stützbuchse 33 dargestellt.
Aus den Figuren ist ersichtlich, dass das untere Ende der Antriebspendel-Stützbuchse 33 mehrere
Trägerkeile 132 zum
Zusammenwirken mit den Schlitzen 051 der äußeren Buchse 05 aufweist,
so dass die Antriebspendel-Stützbuchse 33 durch
das Drehen der äußeren Buchse 05 angetrieben
wird. Der Unterschied dieser Ausführungsform zur ersten und zweiten
Ausführungsform
besteht darin, dass das Antriebspendel 331 in der vorliegenden
Ausführungsform
einen elastischen Abschnitt aufweist, der mit der Antriebspendel-Stützbuchse 33 in
ein Element aus einem Stück zusammengeschlossen
ist. Aus 27 ist ersichtlich, dass die
Antriebspendel-Stützbuchse 33 drei Antriebspendel 331 aufweist.
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Die
Antriebspendel 331 werden durch Schneiden der oberen Fläche der
Antriebspendel-Stützbuchse 33 in
Umfangsrichtung gebildet. Jedes Antriebspendel 331 weist
an seinem freien Ende einen ersten Antriebskeil 141 auf,
der durch Hochbiegen ausgebildet ist, und einen zweiten Antriebskeil 142,
der durch Herunterbiegen ausgebildet ist. Aus 26 ist
ersichtlich, dass jeder der ersten Antriebskeile 141 zum
Eingreifen in die Antriebskerbe 092 der Antriebsbuchse 30 eine
Seitenfläche
als abgeschrägte
Fläche
aufweist.
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Ein
elastischer Abschnitt 338 ist auf einem durchgängigen Abschnitt
an der Innenseite jedes Antriebspendels 331 in radialer
Richtung ausgebildet. Der Mittelteil des elastischen Stützabschnitts 338 ist nach
unten gebogen und verlängert,
um die Stütze auszubilden.
Der elastische Stützabschnitt 338 liegt an
der oberen Fläche
einer Positions-Anschlagplatte 323 (wird später beschrieben)
der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 an, um die Antriebspendel-Stützbuchse 33 in
Bezug auf die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 axial nach
oben zu bewegen und wieder zurückzustellen.
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Mit
Bezug auf 24 und 25 ist
die Struktur der Antriebsbuchse 30 dargestellt. Die Antriebsbuchse 30 weist
an ihrem unteren Ende die Antriebskerbe 092 auf. Die Antriebsbuchse 30 weist
an ihren oberen und unteren Enden Flansche 095' bzw. 096' auf, in denen
Wellenmontagebohrungen 098 bzw. 099 für das Montieren
der Planetengetriebewelle 11 ausgebildet sind. Mit erneutem
Bezug auf 21 ist die Planetengetriebewelle 11 mit
dem Planetengetriebe 10 montiert, das sich zwischen den Flanschen 095 und 096 befindet.
Die Planetengetriebewelle 011 erstreckt sich nach oben
bis in die Nähe der
unteren Fläche
der Mutter 03 und erstreckt sich nach unten bis in die
Nähe der
oberen Fläche
der Antriebspendel-Stützbuchse 33,
so dass die axiale Position der Planetengetriebewelle 011 begrenzt
ist, um zu verhindern, dass sich die Planetengetriebewelle 011 in
axialer Richtung vor und zurück
bewegt.
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Mit
Bezug auf 24 und 25 ist
die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 30 mit einem Planetengetriebefenster 097 darauf
vorgesehen, das sich in einer Position entsprechend dem Planetengetriebe 10 von 21 befindet.
Die Planetengetriebewelle 11 ist auf der äußeren Seite
der Antriebsbuchse 30 montiert und das Planetengetriebe 10 ist
so gefertigt, dass es teilweise durch das Fenster 097 gelangt,
um in den ersten Verzahnungsabschnitt 121 der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 einzugreifen.
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Die
Antriebsbuchse 30 ist an seiner unteren Fläche mit
einer oder mehreren Positionsnuten 093a und 0933e versehen.
Der erste Antriebskeil 141 kann in die Positionsnuten 093 und 093e gleiten,
wenn das Antriebspendel 331 in der zweiten Position die
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 zum
Drehen veranlasst.
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Die
Antriebsbuchse 30 ist ebenfalls mit einem Anschlagabschnitt 304 versehen,
der sich vorzugsweise zwischen der Positionsnut 093e und
der Antriebskerbe 092 befindet, die sich bei der An schlagposition
der Positionsnut 093e befindet, um zu verhindern, dass
der erste Antriebskeil 141 des Antriebspendels 331 über die
Positionsnut 393e gelangt und während des Einspannens des Spannfutters
in die Antriebskerbe 092 eindringt. Der Anschlagabschnitt 304 kann
eine Anschlagstruktur aufweisen, bei der er mit der Antriebsbuchse 30 als
ein Teil ausgebildet bzw. auf einem Positionszapfen vorgesehen ist,
der auf der Antriebsbuchse 30 montiert ist.
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Wie
in 21 dargestellt, weist die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32,
die um den Spannfutterkörper 01 angeordnet
ist, den ersten Verzahnungsabschnitt 121 und den zweiten
Verzahnungsabschnitt 321 auf. Mit Bezug auf 23 wird
gleichzeitig die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 an ihrem
unteren Ende mit einer Positions-Anschlagplatte 323 ausgebildet,
um die Antriebspendel-Stützbuchse 33 in
axialer Richtung zu stützen.
Der zweite Verzahnungsabschnitt 321 ist am äußeren Umfang
der Positions-Anschlagplatte 323 ausgebildet.
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Der
erste Verzahnungsabschnitt 121 befindet sich in einer Position
entsprechend radial zum Planetengetriebe 10 und greift
in dieses ein, wohingegen der zweite Verzahnungsabschnitt 321 sich
unterhalb des zweiten Antriebskeils 142 des Antriebspendels 331 in
axialer Richtung befindet und in ihn eingreift. Die Verzahnungen
des ersten Verzahnungsabschnitts 121 sind normale Verzahnungen und
bilden ein relativ dynamisches Übersetzungsverhältnis mit
dem im Betrieb befindlichen Planetengetriebe, wohingegen die Verzahnungen
des zweiten Verzahnungsabschnitts 321 als Verbindungspunkte verwendet
werden, die die Aufgabe von Keilen übernehmen, und ein relativ
statisches Übersetzungsverhältnis mit
dem in Betrieb befindlichen zweiten Antriebskeil 142 bilden.
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Die
Mutterbuchse 39 und die Antriebsbuchse 30 sind
gleichermaßen
miteinander verbunden, wie die Mutter-Antriebsbuchse in der ersten
Ausführungsform.
Mit Bezug auf 22 ist die Draufsicht der Mutterbuchse
dargestellt. Die Mutterbuchse 39 ist an ihrem oberen Ende
fest auf der Antriebsmutter 03 verbunden und bildet eine
Kerbe 391 in der Innenseite des unteren Endes. Die Kerbe
wird verwendet, damit die Planetengetriebewelle 32 hindurch
gelangt, so dass sie mit der Antriebsbuchse 30 verbunden werden
kann, um die Planetengetriebewelle 32 zu stützen und
zu montieren. Alternativ können
die Mutterbuchse 39 und die Antriebsbuchse 30 ebenfalls
in einem Stück
ausgebildet sein.
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Daneben
ist der Spannfutterkörper 01 mit
einem Federsicherungsring 16 montiert. Der Federsicherungsring 16 befindet
sich an der Vorderseite der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 mit
einer Gleitbaugruppe 35 dazwischen. Die Gleitbaugruppe
kann als planes Wälzlager
oder als andere Gleitstrukturen ausgeführt sein, die aus Materialien
mit einer niedrigen Reibezahl, wie Strukturen mit ölfreier
Schmierung, gefertigt sind.
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Das
Verfahren des Spannfutters in seiner dritten Ausführungsform
wird nachfolgend anhand der aufgeführten Figuren beschrieben.
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Mit
Bezug auf 21 greift, wenn die äußere Buchse 05 gedreht
wird, der Schlitz 051 in der äußeren Buchse 05 in
den Trägerkeil 132 auf
der Antriebspendel-Stützbuchse 33 ein,
so dass die Antriebspendel-Stützbuchse 33 zum
Drehen veranlasst wird. Der erste Antriebskeil 141 des
Antriebspendels 331 auf der Antriebspendel-Stützbuchse 33 greift
in die Antriebskerbe 092 der Antriebsbuchse 30 ein,
so dass die Antriebsbuchse 30 und die Mutter 03 mit
der äußeren Buchse 05 in
die gleiche Richtung drehen. Der Gewindeantrieb zwischen der Mutter
und den Spannbacken bewirkt, dass sich die Spannbacken in den abgeschrägten Bohrungen
in dem Spannfutterkörper
vor und zurück
bewegen, um dem Bohrer einzuspannen oder zu lösen. Die positive Drehung der äußeren Buchse 05 bewirkt,
dass sich die Spannbacken 02 nach vorn bewegen und den
Bohrer einspannen.
-
Dies
ist die erste Einspannstufe, bei der der Antriebspfad den ersten
Pfad darstellt. Das maximale Drehmoment N1 der ersten Stufe kann
durch die geeignete Auswahl der Größe der Spannkraft des Antriebspendels 331 und
des Winkels β (< 90°) der abgeschrägten Fläche eingestellt
werden.
-
Wenn
die äußere Buchse,
sobald das Drehmoment größer als
ein N1 ist, weiter mit größerer Kraft
gedreht wird, gleitet die abgeschrägte Fläche des ersten Antriebskeils 141 des
Antriebspendels 331 in Bezug auf die entsprechende Seitenwand
der Kerbe 092 und gleichzeitig schwingt das Antriebspendel 331 um
seinen Verbindungsabschnitt auf der Antriebspendel-Stützbuchse 33 in
der senkrechten Ebene parallel zur Mittelachse, was bewirkt, dass
der erste Antriebskeil 141 aus der Kerbe 092 herausgeleitet
und die untere Fläche
der Antriebsbuchse 30 berührt. Anschließend bewegt
sich der zweite Antriebskeil 142 nach unten, um in den
zweiten Verzahnungsabschnitt 122 der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 darunter
einzugreifen, und die zweite Stufe wird eingeleitet, bei der der
zurückgelegte
Antriebspfad den zweiten Pfad darstellt.
-
In
der zweiten Einspannphase wird das Drehmoment durch den Antrieb
eines Planetengetriebes vergrößert. Während dieser
Stufe wird das Eingangsdrehmoment der äußeren Buchse 05 aufgebracht,
um die Antriebspendel-Stützbuchse 33 durch
den Schlitz 051 anzutreiben, und der zweite Antriebskeil 142 des
Antriebspendels 331 dringt in die Kerbe 322 im
zweiten Verzahnungsabschnitt 122 der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 ein,
wodurch bewirkt wird, dass sich die Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 um
den Spannfutterkörper 01 dreht.
Da das Planetengetriebe 10 in den ersten Verzahnungsabschnitt 121 der
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 32 und gleichzeitig in den
inneren Zahnkranz 21 der Zahnkranz-Verbindungsbuchse 18 eingreift,
drehen das Planetengetriebe 10, die Planetengetriebewelle 11 und
die Antriebsbuchse 30 zusammen um den Spannfutterkörper 01 und
bewirken, dass sich die Mutter 03 durch die Antriebsbuchse 30 dreht,
wodurch ein weiteres Einspannen durchgeführt wird.
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Gemäß der Größe der ausgelegten
Einspannkraft ist die Antriebsbuchse 30 entlang dem Pfad,
auf dem der erste Antriebskeil 141 des Antriebspendels 331 gleitet,
an ihrer unteren Fläche
mit mehreren Positionsnuten 093a-093e versehen.
Die Einspannkräfte,
die den Positionsnuten 093a-093e entsprechen,
werden nach und nach entlang der Umfangsrichtung erhöht. Wenn
der erste Antriebskeil 141 in die entsprechende Positionsnut
gleitet (der zweite Antriebskeil 142 greift an diesem Punkt
noch in den zweiten Verzahnungsabschnitt 321 der Getriebe-
bzw. Schiebebuchse 32 ein), wird die Einspannkraft, die
im Wesentlichen der ausgelegten Position entspricht, auf das Bohrwerkzeug
aufgebracht. Wenn sich darüber
hinaus der erste Antriebskeil 141 in der entsprechenden
Nut der Nuten 093a-093e befindet, kann verhindert
werden, dass sich das Werkzeug durch eine entgegengesetzte Drehung
der Mutter aufgrund von Betriebsbedingungen, wie Vibrationen und
Stößen, löst.
-
Wenn
das Werkzeug gelöst
wird, muss zuerst eine relativ große Kraft in entgegengesetzter Drehrichtung
auf die äußeren Buchse 05 ausgeübt werden,
so dass der erste Antriebskeil 141 aus der Positionsnut
gleitet. Anschließend
muss die äußere Buchse
in eine Position weitergedreht werden, in der der erste Antriebskeil 141 der
Antriebskerbe 092 entspricht. An diesem Punkt schwingt
das Antriebspendel 331 durch die Spannkraftwirkung des
elastischen Stützabschnitts 338 nach
oben, der zweite Antriebskeil 142 löst sich von dem zweiten Verzahnungsabschnitt 321 und
der erste Antriebskeil 141 dringt in die Antriebskerbe 092 ein.
Hierbei kann das Werkzeug schnell durch eine stetige und entgegengesetzte Drehung
der äußeren Buchse
gelöst
werden.
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Vierte Ausführungsform
-
Mit
Bezug auf 30 ist die vordere Querschnittsansicht
des Spannfutters gemäß der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Mit weiterem Bezug auf 33 ist
die auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Spannfutters
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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In
der vierten Ausführungsform
wird die Kombination aus Mutterbuchse 19, erster Getriebeklammer 61 und
zweiter Getriebeklammer 62 verwendet, um die Mutter-Antriebsbuchse 09 durch
ein in einem Stück
ausgeführtes
Element der ersten Ausführungsform
zu ersetzen. Die Strukturen der Mutterbuchse 19, der ersten
Getriebeklammer 61 und der zweiten Getriebeklammer 62 sind
in 33 gezeigt, wobei die Struktur der zweiten Getriebeklammer 62 auch
in 34 gezeigt ist.
-
Die
Mutterbuchse 19 ist an ihrem oberen Endabschnitt fest um
die Antriebsmutter 03 angeordnet und bildet an ihrem unteren
Abschnitt einen Antriebskeil 193.
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Die
erste Getriebeklammer 61 ist im Wesentlichen ringförmig, wobei mehrere
Wellenmontagebohrungen 098 gleichmäßig um die Mittelachse angeordnet
sind, die erste Getriebeklammer 61 an ihrem äußeren Umfang
mit einer Keilnut 612 ausgebildet ist, entsprechend dem
Antriebskeil 193 der Mutterbuchse 19, wobei an
ihrem unteren Abschnitt ein Verbindungskeil 617 ausgebildet
ist, der dem der Keilnut 612 entspricht. Die erste Getriebeklammer 61 ist
fest mit der Mutterbuchse 19 verbunden, indem der Antriebskeil 193 steckend
mit der Keilnut 612 verbunden ist.
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Die
zweite Getriebeklammer ist im Wesentlichen ringförmig, wobei eine Verbindungskerbe 627 in einer
Position entsprechend dem Verbindungskeil 617 vorgesehen
ist, mehrere Wellenmontagebohrungen 099 an dem oberen Abschnitt
gleichmäßig um die
Mittelachse angeordnet sind und an dem unteren Abschnitt eine Antriebskerbe 092 und
eine Positionsnut 093 vorgesehen sind, wobei die Positionsnut 093 die
Positionsnuten 093a-093e umfasst. Die erste Getriebeklammer 61 ist
mit der zweiten Getriebeklammer 62 fest durch den Verbindungskeil 617 und
die Verbindungskerbe 627 verbunden.
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Außerdem ersetzt
in der vierten Ausführungsform
die Baugruppe aus Zahnkranzbuchse 18 und innerem Zahnkranz 21 die
Zahnkranz-Verbindungsbuchse 08 der
ersten Ausführungsform,
um deren Funktion zu erfüllen.
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Die
Zahnkranzbuchse 18 ist fest um den Trägerabschnitt 012 des
Spannfutterkörpers 01 angeordnet.
Der innere Zahnkranz 21 weist am äußeren Umfang seines oberen
Endes einen Anschlag und an der Innenwand seines unteren Endes einen
Zahnkranzabschnitt auf. Der Anschlagabschnitt des inneren Zahnkranzes 21 wird
in die Zahnkranzbuchse 18 gedrückt, um eine Pressverbindung
bzw. Halteeingriffverbindung zu bilden. Das Planetengetriebe 10 ist
auf der Planetengetriebewelle 11 auf der ersten Getriebeklammer 61 und
der zweiten Getriebeklammer 62 montiert und greift sowohl
in den ersten Verzahnungsabschnitt 121 der Getriebe- bzw.
Schiebebuchse 12, als auch in den Verzahnungsabschnitt des
inneren Zahnkranzes 21 ein.
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Mit
Bezug auf 35 wird außerdem in der vierten Ausführungsform
die Antriebspendel-Stützbuchse 63 verwendet,
um die Kombination aus Antriebspendelwelle 15, Antriebspendel 14a, 14b und elastischem
Element 131 in der ersten Ausführungsform zu ersetzen.
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Die
Antriebspendel-Stützbuchse 63 weist mehrere
Antriebspendel 14a, 14b auf. Das Antriebspendel
weist den ersten Antriebskeil 141 auf, der sich zur Umfangsaußenseite
biegt, und den zweiten Antriebskeil 142, der sich zur Umfangsinnenseite biegt.
Die Antriebspendel 14a, 14b sind die elastischen
Abschnitte auf der Antriebspendel-Stützbuchse 63 und sind
nur an dem Ende, das dem zweiten Antriebskeil 142 gegenüberliegt,
als ein Stück
mit der Antriebspendel-Stützbuchse 63 ausgeführt. Eine
Anschlagfeder 634 ist auf der Antriebsbuchse 63 in
der Position gebildet, die dem zweiten Antriebskeil 142 gegenüberliegt.
Der Trägerkeil 132 ist
steckend mit der äußeren Buchse 05 verbunden,
wodurch die Antriebspendel-Stützbuchse 63 mit
der äußeren Buchse 05 verbunden
ist.
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Außerdem ist
die Seitenflächen
des ersten Antriebskeils 141, der in die Antriebskerbe 092 der zweiten
Getriebeklammer 62 entlang der Drehrichtung des Einspannens
eingreift, abgeschrägt.
Der Winkel zwischen der abgeschrägten
Fläche
und der Umfangstangente des Antriebspendels ist β (< 90°). Entsprechend
ist die Seitenfläche
der Antriebskerbe 092, die in die abgeschrägte Fläche des
zweiten Antriebskeils 142 eingreift, abgeschrägt und der
Winkel zwischen der abgeschrägten
Fläche
der Antriebskerbe 092 und der Umfangstangente der zweiten
Getriebeklammer 62 ist β (< 90°).
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Mit
Bezug auf 31-32 greift
der erste Antriebskeil 141 des Antriebspendels 14a, 14b in
der Baugruppenposition in die Antriebsnut 092 der zweiten
Getriebeklammer 62, und das Antriebspendel befindet sich
zu diesem Zeitpunkt in der ersten Position. Der Winkel zwischen
der abgeschrägten
Seitenfläche
des ersten Antriebskeils 141, der von dem zweiten Antriebskeil 142 entfernt
ist, und der Umfangstangente ist β (< 90°), daher übt die Seitenfläche der
Antriebskerbe 092, die mit dem ersten Antriebskeil 141 in
Berührung
ist, wenn der erste Antriebskeil 141, der in die Antriebskerbe 092 eingreift
und die zweite Getriebeklammer 62 antreibt, eine nach innen
gerichtete Teilkraft in radialer Richtung auf das Antriebspendel 14a, 14b aus,
so dass sich der erste Antriebskeil 141 aus der Antriebskerbe 092 löst und der
zweite Antriebskeil 142 in den zweiten Verzahnungsabschnitt 122 der
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 eingreift. Zu diesem Zeitpunkt
befindet sich das Antriebspendel in der zweiten Position.
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Die
zweite Getriebeklammer 62 ist mit dem Anschlagabschnitt 094 versehen,
der sich an dem Seitenwandabschnitt zwischen der Positionsnut (093e)
und der Antriebskerbe 092 befindet und in radialer Richtung
nach innen vorsteht, um zu verhindern, dass der erste Antriebskeil 141 des
Antriebspendels 14a, 14b über die Positionsnut 093a, 093e gelangt
und während
des Einspannvorgangs in die Antriebskerbe 092 eindringt.
Wenn diese Situation eintritt, löst
sich der zweite Antriebskeil 142 von dem zweiten Verzahnungsabschnitt 122 der
Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 aufgrund der elastischen
Arbeit des Antriebspendels 14a, 14b selbst.
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In
der vierten Ausführungsform
wird ein Halteelement 27 verwendet, um den Federanschlagring 17 der
ersten Ausführungsform
zu ersetzen und die Funktion desselben zu übernehmen. Das Haltelement 27 weist
eine Öffnung
auf und wirkt jeweils an seinem oberen und unteren Ende mit dem
Bohrkörper 01 und
der vorderen Abdeckung 06 zusammen, um die beiden miteinander
zu verbinden.
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Nachfolgend
wird die Betriebsweise der vierten Ausführungsform ausführlich anhand
von Figuren beschrieben.
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Mit
Bezug auf 30-35 wird
die äußere Buchse 05 in 31 im
Uhrzeigersinn gedreht, so dass der Schlitz 051 die Antriebspendel-Stützbuchse 63 zum
Drehen veranlasst und unter der elastischen Arbeit des Antriebspendels 14 auf
die Antriebspendel-Stützbuchse 63 selbst
greift der erste Antriebskeil 141 des Antriebspendels 14 in
die Antriebskerbe 092 der zweiten Getriebeklammer 62 ein.
Wegen der festen Verbindungen zwischen der ersten Getriebeklammer 61,
der zweiten Getriebeklammer 62 und der Mutterbuchse 19 wird
die Mutterbuchse 19 zusammen mit der Mutter 03 mit
der äußeren Buchse 05 zusammen
in gleicher Richtung gedreht, wobei der Gewindeantrieb zwischen
dem Muttergewinde und den Spannbacken die Spannbacken veranlasst,
sich in den schrägen
Bohrungen zum Spannen oder Lösen des
Bohrwerkzeugs vor und zurück
zu bewegen.
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Dieses
ist die erste Stufe des Einspannvorgangs, wobei der Antriebspfad
den ersten Pfad darstellt. Das maximale Drehmoment N1 in der ersten Stufe
kann durch die geeignete Einstellung der Eingriffsposition und der
Größe von β (< 90°) zwischen dem
Antriebspendel und der Antriebspendel-Stützbuchse eingestellt werden.
-
Wenn
die äußere Buchse
mit größerer Kraft weiter
gedreht wird, wenn das Drehmoment größer als N1 ist, weil die Gegenkraft
der Seitenwand der zweiten Getriebeklammer 62, die auf
die abgeschrägte
Seitenfläche
des ersten Antriebskeils 141 angewandt wird, eine nach
innen gerichtete Teilkraft in radialer Richtung aufweist, schwingt
das Antriebspendel 14 um die Antriebspendel-Stützbuchse 63, indem
es seine eigene Spannkraft und die Reibung zwischen dem ersten Antriebskeil 141 und
der Kerbe 092 überwindet,
so dass der erste Antriebskeil 141 aus der Kerbe 092 gleitet
und durch die zweite Getriebeklammer 62 gestützt wird,
wodurch der zweite Antriebskeil 142 gezwungen wird, in
den zweiten Verzahnungsabschnitt 122 der Getriebe- bzw.
Schiebebuchse 12 einzugreifen. Die zweite Stufe beginnt,
in der der durchlaufene Antriebspfad den zweiten Pfad darstellt.
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In
der zweiten Stufe des Einspannvorgangs wird das Drehmoment durch
den Antrieb eines Planetengetriebemechanismus vergrößert, das
heißt, das
Eingangsdrehmoment der äußeren Buchse 05 wird
vergrößert. Der
Schlitz 051 drückt
gegen die Antriebspendel-Stützbuchse 63,
und das Schwingen der Antriebspendel 14a, 14 veranlasst
den zweiten Antriebskeil 142, in die Antriebsverzahnung 122 der Getriebe-
bzw. Schiebebuchse 12 einzugreifen und bringt die Getriebe-
bzw. Schiebebuchse 12 zum Drehen. Wegen der Keilnutverbindung
zwischen der ersten Getriebeklammer 61, der zweiten Getriebeklammer 62 und
der Mutterbuchse 19 und wegen der festen Verbindung zwischen
der Zahnkranzbuchse 18 und dem Spannfutterkörper 01 bringt
das Planetengetriebe 10 gleichzeitig die erste Getrriebeklammer 61,
die zweite Getriebeklammer 62 und die Mutterbuchse 19 zusammen
mit der Mutter 03 dazu, um den Spannfutterkörper 01 zusammen
mit der äußeren Buchse 05 zu
drehen, wodurch die Spannbacken 02 gezwungen werden, sich
vorwärts
zu bewegen und das Bohrwerkzeug einzuspannen.
-
Da
das Drehmoment von der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 bis
zur Mutter 03 durch den Antrieb des Planetengetriebemechanismus
um das i-fache vergrößert wird
(wobei das Antriebsverhältnis von
der Mutterbuchse 19 zur Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 i > 1 ist), beträgt das Drehmoment,
das auf die Mutter 02 aufgebracht wird, ungefähr das i-fache des
Eingangsdrehmoments durch die äußere Buchse.
Daher beträgt
die Einspannkraft der Spannbacken 02, die auf den Bohrer
angewandt wird, ungefähr
das i-fache der Einspannkraft, die durch herkömmliche Spannfutter bereitgestellt
wird.
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Abhängig von
der Größe der Einspannkraft ist
die Innenfläche
der zweiten Getriebeklammer 62 außerdem mit mehreren Positionsnuten 093a-093e entlang
dem Gleitpfad des ersten Antriebskeils des Antriebspendels 14 versehen.
Die Einspannkräfte entsprechend
den Positionsnuten 093a-093e werden in Umfangrichtung
sequenziell vergrößert. Wenn
der erste Antriebskeil 141 in die entsprechende Positionsnut
gleitet (der zweite Antriebskeil 142 greift zu dem Zeitpunkt
noch immer in den zweiten Verzahnungsabschnitt 122 ein),
wird auf das Bohrwerkzeug eine Einspannkraft ausgeübt, die
im Wesentlichen der der ausgelegten Position entspricht. Während dessen
kann der erste Antriebskeil 141, der sich in einer entsprechenden
Positionsnut der Positionsnuten 093a-093e befindet,
im Betrieb, wenn Vibrationen und Schläge auftreten, dem Lösen des
Werkzeugs aufgrund der umgekehrten Drehung der Mutter vorbeugen.
-
Das
Lösen des
Werkzeugs erfolgt auf gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform,
daher wird die entsprechende Beschreibung ausgelassen.
-
Fünfte Ausführungsform
-
Nachfolgend
werden die Unterschiede zwischen der fünften und vierten Ausführungsform
beschrieben. Die Strukturen und Funktionen der Antriebspendel-Stützbuchse 63' der fünften Ausführungsform
sind auseinander gezogen dargestellt und durch die Kombination aus
Antriebspendel-Stützbuchse 63' und Antriebspendel 65a, 65b ersetzt.
Die restlichen Strukturen und Funktionen der fünften Ausführungsform sind die gleichen
wie in der vierten Ausführungsform.
-
Somit
ist die vordere Querschnittsansicht des Spannfutters der fünften Ausführungsform
nicht separat gezeigt. Die Positionsbeziehung zwischen aufeinander
bezogenen verschiedenen Bauteilen der vierten Ausführungsform,
wie in 30 gezeigt, kann auf die fünfte Ausführungsform
bezogen werden. Die besonderen Strukturen können mit Bezug auf die strukturelle
perspektivische Ansicht des Antriebspendels von 36 und 37 sowie
auf die Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 38 und 39 erkannt
werden.
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36 zeigt
zwei entsprechende Antriebspendel 65a und 65b,
die auf der Antriebspendel-Stützbuchse 63' zu montieren
sind. Das einzelne Antriebspendel weist überdies die Verbindungsnut 651 neben
dem ersten Antriebskeil 141 auf, der an seiner Außenseite
vorgesehen ist, und neben dem zweiten Antriebskeil 142,
der an seiner Innenseite vorgesehen ist. 37 zeigt
die Antriebspendel-Stützbuchse 63' mit zwei Verbindungskeilen 635 und
zwei elastischen Abschnitten 14c, 14d darauf, wobei
die zwei Verbindungskeile 635 jeweils mit der Verbindungsnut 651 der
zwei Antriebspendel verbunden sind und die zwei elastischen Abschnitte 14c, 14d jeweils
ein Verbindungsende und ein freies Ende aufweisen. Während dessen
befindet sich, wie in 38 und 39 gezeigt,
das Verbindungsende jedes elastischen Abschnitts 14c und 14d entsprechend
in der Nähe
des Verbindungskeils 635, während das freie Ende jedes
elastischen Abschnitts im zusammengebauten Zustand das freie Ende
eines anderen benachbarten Antriebspendels nach außen vorspannt.
-
Nachfolgend
wird die Betriebsweise der fünften
Ausführungsform
ausführlich
anhand von Figuren beschrieben.
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Mit
Bezug auf 38 wird die äußere Buchse 05 in 38 im
Uhrzeigersinn gedreht, so dass die Antriebspendel-Stützbuchse 63' mit der äußeren Buchse 05 gedreht
wird und die zwei Antriebspendel veranlasst werden, durch das Zusammenwirken
des Verbindungskeils 635 der Antriebspendel-Stützbuchse
und der Verbindungsnut 651 des Antriebspendels 65a, 65b zu
drehen. Da er durch die elastischen Abschnitte 14c und 14d auf
der Antriebspendel-Stützbuchse
vorgespannt wird, greift der erste Antriebskeil 141 des
Antriebspendels 65a, 65b in die Antriebskerbe 092 der
zweiten Getriebeklammer 62 ein, so dass die Spannbacken 02 dazu
gebracht werden, sich vorwärts
zu bewegen und das Bohrwerkzeug einzuspannen, welches das gleiche
ist wie in der vierten Ausführungsform.
Dies ist die erste Einspannstufe, wobei der Antriebspfad den ersten
Pfad darstellt.
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Wenn
die äußere Buchse
weiter mit größerer Kraft
gedreht wird, überwinden
die Antriebspendel 65a, 65b jeweils die Vorspannkraft
der elastischen Abschnitte 14c und 14d, so dass
ihr erster Antriebskeil 141 aus der Kerbe 092 gleitet,
beziehungsweise der zweite Antriebskeil 142 in den zweiten
Verzahnungsabschnitt 122 der Getriebe- bzw. Schiebebuchse 12 eingreift.
Die zweite Stufe beginnt, in der der Antriebspfad den zweiten Pfad
darstellt.
-
Die
vorliegende Erfindung ist ausführlich
anhand von verschiedenen Ausführungsformen
beschrieben worden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist so
zu verstehen, dass die Bezeichnung „umfassen" und ihre Ableitungen erweiterbar sind und
vorgestellte Merkmale, Elemente, Bauteile, Gruppen, ganze Zahlen
und/oder Schritte ausdrücken,
aber andere nicht vorgestellte Merkmale, Elemente, Bauteile, Gruppen,
ganze Zahlen und/oder Schritte nicht ausschließen. Die zuvor gemachte Angabe
ist auch für
Bezeichnungen ähnlicher
Bedeutung anwendbar, wie „aufweisen", „besitzen" und ihre Abwandlungen.
Bezeichnungen wie „Verbindung" und ähnliches
umfassen direkte und/oder indirekte Verbindungen, sofern es nicht
anders angegeben ist. Basierend auf dem allgemeinen Verständnis eines Fachmanns
können
zwei oder mehr Bauteile, die fest verbunden sind, ein Element aus
einem Stück
bilden und umgekehrt, wobei für
die Strukturen durch das Zusammenwirken zwischen zwei Bauteilen
beispielsweise die Positionen eines Teils und einer Nut ausgetauscht
werden können,
wobei diese allgemeinen Ergänzungen
technischer Bedeutungen als äquivalente technische
Lösungen
anzusehen sind.
-
Während die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zum Zweck der Beschreibung offenbart
worden sind, wird einem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und
Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang
der Erfindung abzuweichen. Es ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende
Erfindung die Abwandlungen und Variationen dieser Erfindung abdeckt,
die in den Umfang der anhängigen
Ansprüche
und ihrer Äquivalente
fallen.
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- 01
- Spannfutterkörper
- 02
- Spannbacke
- 03
- Mutter
- 04
- Lager
- 05
- äußere Buchse
- 06
- vordere
Abdeckung
- 07
- hintere
Kappe
- 08
- Zahnkranz-Verbindungsbuchse
- 09
- Mutter-Antriebsbuchse
- 10
- Planetengetriebe
- 011
- schräge Bohrung
- 11
- Planetengetriebewelle
- 012
- Trägerabschnitt
- 12
- Getriebe-
bzw. Schiebebuchse
- 13
- Antriebspendel-Stützbuchse
- 14a/14b
- erstes
Antriebspendel
- 15
- Antriebspendelwelle
- 16
- Federsicherungsring
- 17
- Federsicherungsring
- 18
- Zahnkranzbuchse
- 19
- Mutterbuchse
- 20
- Antriebsbuchse
- 21
- innerer
Zahnkranzabschnitt
- 30
- Antriebsbuchse
- 031
- Kerbverzahnung
- 33
- Antriebspendel-Stützbuchse
- 35
- Gleitbaugruppe
- 39
- Mutterbuchse
- 051
- Schlitz
- 61
- erste
Getriebeklammer
- 62
- zweite
Getriebeklammer
- 63
- Antriebspendel-Stützbuchse
- 63'
- Antriebspendel-Stützbuchse
- 65a,
65b
- Antriebspendel
- 081
- Innenverzahnung
- 082
- Nieteinschlagstelle
- 091
- Nieteinschlagabschnitt
- 092
- Antriebsnut
- 093a-093e
- Positionsnut
- 094
- Anschlagabschnitt
- 095/096
- Wellenstützarm
- 097
- Planetengetriebefenster
- 098/099
- Wellenmontagebohrung
- 121
- erster
Verzahnungsteil
- 0121
- Kerbverzahnung
- 122
- zweiter
Verzahnungsteil
- 123
- Positions-Anschlagplatte
- 131
- elastischer
Abschnitt
- 132
- Trägerkeil
- 133
- Wellenstützarm
- 134/135
- Wellenmontagebohrung
- 141
- erster
Antriebskeil
- 142
- weiter
Antriebskeil
- 143
- Wellenmontagebohrung
- 181
- Nieteinschlagabschnitt
- 182
- Verbindungskeil
- 183
- Anschlag
- 191
- Antriebsnut
- 211
- Verzahnung
- 212
- Keil
- 213
- Kerbverzahnung
- 304
- Anschlagabschnitt
- 321
- zweiter
Verzahnungsabschnitt
- 322
- rechteckige
Kerbe
- 323
- Positions-Anschlagplatte
- 331
- Antriebspendel
- 338
- elastischer
Stützabschnitt
- 391
- Kerbe
- 612
- Keilnut
- 617
- Verbindungskeil
- 627
- Verbindungsnut
- 634
- Anschlagkeil
- 635
- Verbindungskeil
- 651
- Verbindungsnut