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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufspannvorrichtung für Bohrwerkzeuge, insbesondere ein mittels einer geneigten Keilfläche gesperrtes Bohrfutter.
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Traditionelle Aufspannvorrichtungen dienen zum Sperren der verschiedenen Bohrwerkzeugen, z. B. Futterkörper, Reibahle, Schneidbohrer usw.. Solche Aufspannvorrichtungen werden auch Futter genannt. Typische Futter, z. B. Bohrfutter, umfassen Futterkörper, mehrere (z. B. drei) Spannbacken, Gewindering, Außenhülse usw., gegebenenfalls noch eine Hinterhülse. Dabei umfassen einige Futter noch eine Lagerungsbaugruppe zur Reduzierung der Reibung. Die Spannbacken sind jeweils in geneigten Bohrungen angeordnet und die Bohrungen sind auf dem Futterkörper mit dem gleichen Abstand verteilt. Der Gewindering ist in der auf dem Futterkörper angeordneten Gewinderingsnut angeordnet, und durch die Anpassung an die Gewinde der Spannbacken ein Gewindeübertragensorgan ausgebildet. Die Außenhülse ist auf dem Gewindering montiert (eine zusätzliche Gewinderinghülse in einigen Fallen auch auf dem Gewindering montiert). Die Außenhülse weist Keile auf und der Gewindering weist eine zu den Keilen entsprechende Keilnut auf, so dass die Außenhülse mittels der Keile an der Gewindehülse (bzw. dem Gewindering) anschließt.
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Die Außenhülse kann in der Anwendung manuell verstellt werden und dann die Gewinderinghülse und/oder den Gewindering antreiben. Danach treibt der Gewindering die Spannbacken an, so dass die Spannbacken in der geneigten Bohrungen des Futterkörpers nach vorne oder hinten bewegt und damit die drei Spannbacken geöffnet oder geschlossen werden, so dass das Werkzeug gelöst oder gesperrt werden kann.
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Da das Bohrfutter unter den Bedingungen von Vibration und Schlägen benutzt wird, wird sich der Gewindering wegen der Massenträgheit lockern, so dass die Spannbacken den Schaft des Werkzeugs verlieren. Deshalb muss man bei Verwendung des Bohrfutters wiederholt den Gewindering spannen, so dass die Benutzung erschwert wird.
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DE 10 2004 004 458 A1 beschreibt ein Bohrfutter mit einem zur Kopplung mit der Bohrspindel einer Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper, in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme mündenden Führungsaufnahmen Spannbacken längsverschieblich geführt sind, die mit radial außenliegenden Zahnreihen in das Spanngewinde eines gegenüber dem Futterkörper drehbaren Spannringes eingreifen.
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DE 37 44 589 C1 offenbart ein nachspannendes Bohrfutter mit einem zumindest bereichsweise zylindrischen Grundkörper, der eine eingeschraubte koaxiale Druckspindel trägt, auf der formschlüssig mit ihr gekuppelte Spannbacken axial abgestützt sind. Zwischen der Hülse und dem Grundkörper ist eine Schlingfederkupplung mit einer zu dem Grundkörper koaxialen Schlingfeder angeordnet, durch die eine Relativdrehung zwischen der Hülse und dem Grundkörper im Sinne des Lösens der Spannbacken sperrbar ist.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein mittels einer geneigten Keilfläche gesperrtes Bohrfutter anzugeben, wobei der Gewindering durch die Reibungsperrung relativ zur dem Futterkörper in Stillstand bleibt, so dass die Spannbacken den Schaft eines Werkzeugs bei Verwendung mit gleich bleibender Kraft halten.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Um die eingangs genannte Aufgabe zu lösen, weist das mittels einer geneigten Keilfläche gesperrte erfindungsgemäße Bohrfutter einen durch Reibung gesperrten keilstückartigen Spannring oder rollenkörperartigen Spannring auf, der von einem an der Außenhülse angeschlossenen Steuerelement (z. B. von einer Steuerhülse) angetrieben wird und somit der Gewindering von dem Spannring angetrieben wird. Wenn der Spannring mittels der geneigten Keilfläche gesperrt wird und nicht bewegbar ist, wird der Gewindering gesperrt, so dass die Spannbacken den Schaft des Werkzeugs festhalten können.
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Gemäß einer Ausgestaltung wird ein mittels einer geneigten Keilfläche gesperrtes Bohrfutter angegeben umfassend einen Futterkörper, dessen hinteres Ende mit der Antriebswelle einer Antriebquelle verbunden ist und der in Umfangsrichtung äquidistante geneigte Bohrungen aufweist; Spannbacken, die in den entsprechenden geneigten Bohrungen des Futterkörpers montiert sind und jeweils an ihren äußeren Seitenflächen Gewinde aufweisen; einen Gewindering, der um den Futterkörper montiert ist und dessen Innenfläche ein Gewinde zum Eingriff mit dem Gewinde der Spannbacken aufweist; eine Außenhülse, die um den Futterkörper montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrfutter weiter umfasst einen keilstückartigen Spannring, der drehbar um den Futterkörper montiert ist und den Gewindering antreibt, wobei an der Innenseite des Spannrings ein Keilstück mittels eines das Keilstück vorspannenden Federelements angelenkt ist, und wobei das Keilstück eine geneigte Keilfläche zum Sperren der Spannfläche des Futterkörpers durch Reibung aufweist; eine Steuerhülse, die mit der Außenhülse operativ verbunden ist und den keilstückartigen Spannring drehbar antreibt; und wenigstens eine Stellbacke, die mit der Steuerhülse synchron mitdreht, wobei die Stellbacke in der ersten Position von dem Keilstück entfernt ist und in der zweiten Position mit dem Keilstück in Kontakt steht; wobei die geneigte Keilfläche an der Spannfläche anliegt, wenn sich die Stellbacke an der ersten Position befindet, und wobei das Keilstück wegbewegt wird und die geneigte Keilfläche nicht mehr an der Spannfläche anliegt, wenn sich die Stellbacke an der zweiten Position befindet.
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Vorzugsweise ist die Stellbacke auf der Steuerhülse angeordnet. Auf der Steuerhülse ist ferner eine Antriebsbacke angeordnet und auf dem keilstückartigen Spannring ist eine Antriebsnut angeordnet, wobei die Antriebsbacke in die Antriebsnut eingreift, so dass der keilstückartige Spannring drehbar angetrieben wird.
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Vorzugsweise sind auf dem Bohrfutter noch eine Verbindungshülse und ein Stellbackenelement umfasst, wobei das erste Ende der Verbindungshülse mit dem Gewindering verbunden ist und das zweite Ende der Verbindungshülse mit dem keilstückartigen Spannring verbunden ist. Die Stellbacke ist auf dem Stellbackenelement angeordnet und das Stellbackenelement ist mit der Steuerhülse verbunden. Auf der Steuerhülse ist die Antriebsbacke angeordnet, wobei die Antriebsbacke in die auf dem keilstückartigen Spannring angeordnete Antriebsnut eingreift, so dass der keilstückartige Spannring drehbar angetrieben wird.
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Vorzugsweise ist die Stellbacke auf der Steuerhülse angeordnet. Zusätzlich weist die Steuerhülse eine Antriebsbacken auf, wobei die Antriebsbacke in die auf dem keilstückartigen Spannring angeordnete Antriebsnut eingreift, so dass der keilstückartige Spannring drehbar angetrieben wird. Darüber hinaus umfasst das Bohrfutter noch eine Planetenradgetriebevorrichtung, die einen Innenzahnring, ein Planentenrad, einen Planetenradträger und einen Zahnring umfasst, wobei der Planetenradträger mit dem Gewindering verbunden ist und der keilstückartige Spannring den Innenzahnring drehbar antreibt.
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Vorzugsweise sind der Innenzahnring und der keilstückartige Spannring einstückig.
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Vorzugsweise weist die Antriebsnut des keilstückartigen Spannrings eine erste Antriebsposition und eine zweite Antriebsposition auf, wobei die Antriebsbacke einen federnden Vorsprung aufweist. Wenn der federnde Vorsprung in die erste Antriebsposition eingreift, befindet sich die Stellbacke an ihrer zweiten Position, wenn der federnde Vorsprung in die zweite Antriebsposition eingreift, befindet sich die Stellbacke an ihrer ersten Position.
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Vorzugsweise besteht die geneigte Keilfläche des Keilstücks aus einer exzentrischen krummen Fläche, deren Kreismittelpunkt von dem Umdrehungsmittelpunkt des Keilstücks abweicht.
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Vorzugsweise sind die geneigte Keilfläche und die Spannfläche als rauhe Flächen ausgebildet.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist ein mittels einer geneigten Keilfläche gesperrtes Bohrfutter angegeben, umfassend ein Futterkörper, dessen hinteres Ende mit der Antriebswelle einer Antriebsquelle verbunden ist und der in Umfangsrichtung äquidistante geneigte Bohrungen aufweist; Spannbacken, die in den entsprechenden geneigten Bohrungen des Futterkörpers montiert sind und jeweils an ihren äußeren Seitenflächen Gewinde aufweisen; einen Gewindering, der um den Futterkörper montiert ist und an dessen Innenfläche ein Gewinde zum Eingriff mit dem Gewinde der Spannbacken aufweist; eine Außenhülse, die um den Futterkörper montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrfutter weiter umfasst einen rollenkörperartigen Spannring, der drehbar um den Futterkörper montiert ist und den Gewindering antreibt, wobei ein Rollenkörper und ein den Rollenkörper vorspannendes Federelement auf der Innenseite des Spannrings angeordnet sind, und wobei der rollenkörperartige Spannring eine geneigte Keilfläche aufweist; ein Steuerelement, das mit der Außenhülse operativ verbunden ist und eine Stellbacken zwischen einer ersten und einer zweiten Position drehbar antreibt, wobei die Stellbacke in der ersten Position von dem Rollenkörper entfernt ist und in der zweiten an dem Rollenkörper anliegt, wobei der rollenkörperartige Spannring auch von dem Steuerelement angetrieben wird; wenigstens eine Stellbacke, die mit der Steuerhülse synchron mitdreht zwischen der ersten Position, in der die Stellbacke von dem Rollenkörper getrennt ist und der zweiten Position, in der die Stellbacke den Rollenkörper vorspannt; wobei der Rollenkörper an der Sperrungsfläche des Futterkörpers und auch an der geneigten Keilfläche anliegt und damit der rollenkörperartige Spannring durch Reibung den Futterkörper sperrt, wenn sich die Stellbacke an der esten Positon befindet und der Rollenkörper nicht mehr an der Spannfläche anliegt, wenn sich die Stellbacke an der zweiten Position befindet.
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Vorzugsweise ist die Stellbacke auf dem Steuerelement angeordnet; auf dem Steuerelement ist zusätzlich eine Antriebsbacke angeordnet und der rollenkörperartigen Spannring weist eine Antriebsnut auf, wobei die Antriebsbacke in die Antriebsnut eingreift, so dass der rollenkörperartige Spannring drehbar angetrieben wird.
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Vorzugsweise sind noch eine Verbindungshülse und ein mit dem Steuerelement verbundenes Stellbackenelement vorgesehen. Das erste Ende der Verbindungshülse ist mit dem Gewindering verbunden und das zweite Ende ist mit dem rollenkörperartigen Spannring verbunden. Die Stellbacke ist auf dem Stellbackenelement angeordnet. Ferner ist auf dem Steuerelement die Antriebsbacke vorgesehen, wobei die Antriebsbacke in die auf dem rollenkörperartigen Spannring angeordnete Antriebsnut eingreift, so dass der rollenkörperartige Spannring drehbar angetrieben wird.
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Vorzugsweise ist die Stellbacke auf dem Steuerelement angeordnet. Ferner auf dem Steuerelement ist auch die Antriebsbacke angeordnet, die in die in dem rollenkörperartigen Spannring angeordnete Antriebsnut eingrifft, so dass der rollenkörperartige Spannring drehbar angetrieben wird. Dabei ist noch eine Planetengetriebevorrichtung vorgesehen, die einen Innenzahnring, ein Planentenrad, einen Planetenradträger und einen Zahnring umfasst, wobei der Planetenradträger mit dem Gewindering verbunden ist und der Innenzahnring von dem rollenkörperartigen Spannring drehbar angetrieben wird.
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Vorzugsweise sind der Innenzahnring und der rollenkörperartige Spannring einstückig.
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Vorzugsweise sind eine erste Antriebsposition und eine zweite Antriebsposition auf der Antriebsnut des rollenkörperartigen Spannrings angeordnet. Ferner ist auf der Antriebsbacke ein federnder Vorsprung angeordnet. Wenn der federnde Vorsprung in die erste Antriebsposition eingreift, befindet sich die Stellbacke an der zweiten Position. Wenn der federnde Vorsprung in die zweite Antriebsposition eingreift, befindet sich die Stellbacke an der ersten Position.
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Vorzugsweise weist der Rollenkörper mit der geneigten Keilfläche einen Kontaktpunkt M und mit der Spannfläche einen Kontaktpunkt N auf, wenn sich die Stellbacke an der ersten Position befindet, wobei der Winkel zwischen der Tangente der geneigten Keilfläche und der Tangente der Spannfläche kleiner ist als die Summe der Reibungswinkel der Punkte M und N.
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Vorzugsweise ist auf der Stellbacke eine mit dem Rollenkörper kontaktierende Kontaktfläche angeordnet, wobei die Kontaktfläche geneigt ist.
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Vorzugsweise ist die Spannfläche als eine mit feinen Strichen versehene Rauhfläche ausgebildet.
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Vorzugsweise ist noch eine Spannhülse angeordnet. Die Spannhülse ist an dem Futterkörper fest angeschlossen und die Spannfläche ist die äußere Oberfläche der Spannhülse.
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Vorzugsweise ist eine Spannhülse umfasst, wobei die Spannhülse fest mit dem Futterkörper verbunden ist und die Spannfläche die äußere Oberfläche der Spannhülse ist.
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In einer Ausführung der Erfindung umfasst das Bohrfutter, das mittels einer geneigten Keilfläche gesperrt wird, einen Futterkörper mit in Umfangsrichtung äquidistanten geneigten Bohrungen; Spannbacken, die in den entsprechenden geneigten Bohrungen des Futterkörpers montiert sind und jeweils an ihren äußeren Seitenflächen Gewinde aufweisen; einen Gewindering, der um den Futterkörper montiert ist und der an seiner Innenfläche Gewinde zum Eingriff in die Gewinde der Spannbacken aufweist; eine Außenhülse, die um dem Futterkörper montiert ist, wobei das Bohrfutter noch umfasst Spannringe, die um dem Futterkörper drehbar montiert ist, und mittelbar oder unmittelbar mit der Außenhülse verbunden sind, wobei die Spannringe auf ihrer Innenseite Spannelemente und Federelemente aufweisen, die die Spannelemente gegen eine Spannfläche vorspannen und wobei die Spannelemente eine geneigte Keilfläche aufweisen, die die Spannfläche des Futterkörpers durch Reibung sperrt.
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Vorzugsweise ist das Spannelement ein Rollenkörper und in einer Nut der Innenfläche des Spannrings angeordnet, wobei eine geneigte Keilfläche des Spannrings sich auf der Nut befindet und der Abstand der geneigten Keilfläche zum Zentrum des Futterkörpers in einer Spannrichtung immer kleiner wird.
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Vorzugsweise umfasst das Bohrfutter eine Gewinderinghülse, die mit der Außenhülse verbunden ist und an deren Unterseite ein Anschlussteil zur Verbindung mit der äußeren Oberfläche des Spannrings angeordnet ist sowie federnd erstreckte Positionsvorsprünge zum Anschluss an auf der inneren Fläche der Außenhülse angeordnete Positionsnute angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind auf der äußeren Oberfläche des Spannrings in Umfangsrichtung angeordnete Anschlusszähne vorgesehen, und der Anschlussteil der Gewinderinghülse weist Anschlusszähne auf, die an den auf der äußeren Oberfläche des Spannrings angeordneten Anschlusszähne angreifen.
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Vorzugsweise erstreckt der die Anschlusszähne aufweisende Anschlussteil sich in Umfangsrichtung in einer ersten Richtung und die Positionsvorsprünge in Umfangsrichtung in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzt verlaufenden, Richtung.
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Vorzugsweise sind auf der äußeren Oberfläche des Spannrings in Umfangsrichtung Anschlusszähne angeordnet und ist der auf der Gewinderinghülse angeordnete Anschlussteil backenfömig, wobei dessen Backenspitze an den auf dem Spannring angeordneten Anschlusszähnen angreift.
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Vorzugsweise ist am Ende des Positionsvorsprungs eine Backenspitze ausgebildet, die sich zusammen mit einer Backenspitze des Anschlussteils und mit den Anschlusszähnen auf der äußeren Oberfläche des Spannrings verbindet oder sich von diesen löst.
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Vorzugsweise sind die auf der inneren Oberfläche der Außenhülse angeordneten Positionsnute als Positionsnut zum Lösen in der Spannungsrichtung und als Positionsnut zum Sperren in der Lösungsrichtung ausgebildet sind, wobei der Anschlussteil der Gewinderinghülse von der äußeren Oberfläche des Spannrings abgetrennt wird, wenn der Positionsvorsprung mit der Positionsnut zum Lösen zusammenwirkt, und wobei der Anschlussteil der Gewinderinghülse an die äußere Oberfläche des Spannrings angeschlossen wird, wenn der Positionsvorsprung mit der Positionsnut zum Sperren zusammenwirkt.
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Vorzugsweise umfasst das Bohrfutter noch eine Gewinderinghülse, die auf dem Gewindering fest montiert ist und eine sich in axialer Richtung erstreckende Gleit-Führungsbahn aufweist; eine Kupplung, die um den Futterkörper angeordnet ist und einen an der Gewinderinghülse angepassten Führungsteil aufweist, so dass die Kupplung entlang der axialen Richtung gleiten kann, wobei ein in der axialen Richtung führendes erstes Anschlussteil an der unteren Seite der Kupplung angeordnet ist; ein Feder, die zwischen der Gewinderinghülse und der Kupplung angeordnet ist und die Kupplung vorspannt; wobei ein zweiter Anschlussbereich entlang der axialen Richtung auf dem oberen Ende des Spannrings angeordnet ist, zum Anschluss an dem ersten Kupplungbereich der Kupplung.
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Vorzugsweise sind der erste Kupplungbereich der Kupplung und der zweite Anschlussteil des Spannrings als Zähne ausgebildet; wobei eine Nockenfläche und ein Positionsteil an der unteren Seite der Kupplung entlang der axialen Richtung angeordnet ist, und eine Nockenfläche und Positionsteil in der axialen Richtung auf der inneren Fläche der Außenhülse angeordnet sind, wobei die Nockenfläche und Positionsteil jeweils an der Nockenfläche und dem Positionsteil der Kupplung angreift, so dass die Kupplung entlang der Umfangsrichtung und in der axialen Richtung gesteuert werden können, um an dem Spannring anzugreifen oder von dem Spannring abgetrennt zu werden.
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Wegen der beschriebenen Struktur des erfindungsgemäßen mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters kann der Gewindering relativ zu dem Futterkörper im Stillstand bleiben, so dass die Spannbacken den Schaft des Werkzeugs zuverlässig festhalten, ohne dass der Gewindering mehrmals angezogen werden muss, wenn die geneigte Keilfläche des Keilstücks dicht an der Spannfläche des Futterkörpers anliegt, oder wenn der Rollenkörper an der geneigten Keilfläche des rollenkörperartigen Spannrings und der Rollenkörper an der Spannfläche des Futterkörpers anliegt. Der keilstückartige Spannring oder der rollenkörperartige Spannring kann am Vorderteil des Futterkörpers, aber auch am Hinterteil des Futterkörper angeordnet sein, so dass andere Organ einfach angeordnet werden können, wie z. B. ein Bremsmechanismus zum Verhindern eines zu großen Zurückgehens der Spannbacken. Zwischen dem Gewindering und dem Futterkörper kann auch ein Planetengetriebemechanismus zum Vergrößern des Drehmoments, das zum Antreiben der Außenhülse dient, vorgesehen sein, so dass die Sperrung auch mit einem kleinen Drehmoment einfach erfolgen kann.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beiligenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen im Einzelnen 1–9 die erste Ausführungsform des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters. Dabei zeigt
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1 eine Frontschnittansicht der erste Ausführungsform;
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2 den Schnitt A-A aus 1, in dem das mittels einer geneigten Keilfläche gesperrte Bohrfutter im ungesperrten Futterzustand ist;
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3 den Schnitt A-A aus 1, in dem das mittels einer geneigten Keilfläche gesperrte Bohrfutter im gesperrten Futterzustand ist;
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4 die Position Y des vergrößerten Teilschnitts in 2, in dem die glatte Keilfläche des Bohrfutters dargestellt wird;
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5 die Position Y des vergrößerten Teilschnitt in 2, in dem die feine Striche aufweisende rauhe Keilfläche des Bohrfutters dargestellt wird;
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6 eine Schnittansicht der Steuerhülse;
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7 eine dreidimensionale Ansicht der Steuerhülse in 6;
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8 eine Draufsicht auf einen keilstückartigen Spannring;
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9 eine dreidimensionale Ansicht des in 8 dargestellten keilstückartigen Spannrings;
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10–22 die zweite Ausführungsform des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters; dabei zeigt
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10 einen Frontschnitt der zweiten Ausführungsform;
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11 den Schnitt B-B aus 10;
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12 den Schnitt C-C aus 10;
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13 einen Frontschnitt der Außenhülse;
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14 eine Draufsicht der in 13 dargestellten Außenhülse;
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15 eine Schnittansicht der Steuerhülse;
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16 eine Draufsicht der in 15 dargestellten Steuerhülse;
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17 einen Frontschnitt der Verbindungshülse;
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18 eine Draufsicht der in 17 dargestellten Verbindungshülse;
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19 einen Frontschnitt des Stellbackenelements;
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20 eine Draufsicht des in 19 dargestellten Stellbackenelements;
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21 eine Draufsicht des keilstückartigen Spannrings;
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22 eine Draufsicht des in 21 dargetellten keilstückartigen Spannrings;
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23–33 die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrfutters, in dem das Bohrfutter mittels einer geneigten Keilfläche gesperrt ist; dabei zeigt
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23 einen Frontschnitt der dritten Ausführungsform;
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24 den Schnitt D-D aus 23, und zwar das mittels einer geneigten Keilfläche gesperrte Bohrfutter im gesperrten Futterzustand;
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25 den Schnitt D-D aus 23, und zwar das mittels einer geneigten Keilfläche gesperrte Bohrfutter im ungesperrten Futterzustand;
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26 die Position 1 des vergrößerten Teilschnitts in 24, in dem die Spannfläche der Hülse eine glatte Spannfläche ist;
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27 die Position 1 des vergrößerten Teilschnitts in 24, in dem die Spannfläche der Hülse eine feine Striche aufweisende raue Spannfläche ist;
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28 die Hinaufsicht des rollenkörperartigen Spannrings;
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29 den Frontschnitt des in 28 dargestellten rollenkörperartigen Spannrings;
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30 den Frontschnitt des Steuerelements;
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31 eine Draufsicht des in 30 dargestellten Steuerelements;
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32 die Hinaufsicht des trennbaren Gewinderings, in dem jeder Teil des trennbaren Gewinderings zusammenfasst ist;
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33 den Halbschnitt des in 32 dargestellten trennbaren Gewinderings;
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34–40 das vierte Ausführungsbeispiel des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters; dabei zeigt
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34 den Frontschnitt der vierten Ausführungsbeispiel;
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35 den Schnitt E-E aus 34;
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36 die Daraufsicht des Rollenringkörpers;
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37 den Frontschnitt des Stellbackenelements;
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38 die Daraufsicht des in 37 dargestellten Stellbackenelements;
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39 die Hauptansicht der Steuerhülse;
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40 die Daraufsicht der in 39 dargestellten Steuerhülse;
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41–50 das fünfte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen keilstückartigen Spannrings; dabei zeigt
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41 den Frontschnitt des fünften Ausführungsbeispiels;
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42 den Schnitt F-F aus 41;
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43 den Schnitt G-G aus 41;
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44 die Hinaufsicht des Steuerelements;
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45 den Frontschnitt des in 44 dargestellten Steuerelements;
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46 den Frontschnitt des Planetenträgers;
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47 die Daraufsicht des in 46 dargestellten Planetenradträgers;
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48 die Hinaufsicht des keilstückartigen Spannrings;
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49 den Frontschnitt des in 48 dargestellten keilstückartigen Spannrings;
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50 die Daraufsicht der Außenhülse;
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51–53 das sechste Ausführungsbeispiel des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters; dabei zeigt
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51 den Schnitt F-F aus 41;
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52 die Hinaufsicht des Rollenringkörpers;
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53 den Frontschnitt des Rollenringkörpers;
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54 den Frontschnitt des in der erfindungsgemäßen siebten Ausführungsform dargestellten mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters;
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55 den Daraufschnitt entlang der in 54 dargestellten Line H-H;
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56 den Daraufschnitt entlang der in 54 dargestellten Line H-H, wobei das Bohrfutter in gesperrtem Zustand ist;
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57 den vergrößerten Teilschnitt des Teils J in 55, das Positionsverhältnis des rollenkörperartigen Spannrings, des Rollenkörpers und des Federelements;
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58 den vergrößerten Teilschnitt des Teils U in 56, wobei die auf der Gewinderinghülse angeordneten Anschlusszähne mit den Anschlusszähnen des Rollenkörperspannrings im Verbindungszustand stehen;
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59 die Schnittansicht entlang der in 54 dargestellten Line K-K;
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60 die perspektivische Ansicht des in 54 dargestellten Bohrfutters, ohne Außenhülse;
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61 eine Variante des in der erfindungsgemäßen siebten Ausführungsform dargestellten mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters entlang der in 54 dargestellten Line H-H, wobei das Bohrfutter in ungesperrtem Zustand ist;
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62 die Daraufansicht des in 61 dargestellten Bohrfutters, wobei das Bohrfutter in gesperrtem Zustand ist;
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63 die perspektivische Ansicht des in 61 dargestellten Bohrfutters, ohne Außenhülse;
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64 den vergrößerten Teilschnitt des Teils V in 62, wobei das Positionsverhältnis des rollenkörperartigen Spannrings, des Rollenkörpers und des Federelements dargestellt ist;
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65 die perspektivische Ansicht der in 54 dargestellten Gewinderinghülse;
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66 die perspektivische Ansicht der in 61 dargestellten Gewinderinghülse;
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67 die perspektivische Schnittansicht des in der achten Ausführungsform dargestellten Bohrfutters;
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68 eine andere perspektivische Ansicht des in 67 dargestellten Bohrfutters, wobei auf dem Bohrfutter keine Vorhölle 20 und keine Außenhülse angeordnet sind;
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69 die perspektivische Schnittansicht der in 67 dargestellten Gewinderinghülse;
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70 die perspektivische Schnittansicht der in der 67 dargestellten Außenhülse;
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71 die perspektivische Ansicht der in der 67 dargestellten Kupplung;
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72 die perspektivische Ansicht des in der 67 dargestellten Rollenkörperspannrings.
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Die erste Ausführungsform
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1 bis 9 zeigen die erste Ausführungsform des mittels einer geneigten Keilfläche (bzw. Kreisfläche mit geändert Kreisbogenradius) gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters, wie 1 dargestellt. Das mittels der geneigten Keilfläche gesperrte Bohrfutter weist Futterkörper 1, Spannbacken 2, Gewindering 3 (bzw. Mutter), Hinterhülse 4, Außenhülse 5, Lagerungsbaugruppe 6, Gewinderinghülse 7, Steuerhülse 8, Schließring 9 bzw. Spannring, (nämlich Keilstückschließring, darauf können Keilstücke montiert werden) Keilstück 10, Federelement 12, und Schnappfeder 22 auf. Auf dem Futterkörper 1 sind drei geneigte Bohrungen angeordnet, deren Achsen sich alle in einem Punkt treffen, der auf der Achse des Futterkörpers 1 liegt. In den drei geneigten Bohrungen an dem Futterkörper 1 werden jeweils eine bewegbare Spannbacke 2 eingebracht. Die Spannbacken 2 sind an einer Seite teilweise mit Gewinde versehen und an der anderen Seite mit Kanten parallel zu der Achse des Futterkörpers 1 versehen, um den Schaft des Werkzeugs zur verspannen. Gewindering 3 ist auf dem Futterkörper 1 montiert. Dessen innere Gewinde und die an den Spannbacken 2 teilweise versehen Gewinden greifen ineinander. Durch Verdrehung des Gewindering 3 können die Spannbacken 2 in den Bohrungen des Futterkörpers hinauf- und hinunter geschoben werden, so dass die Spannbacken 2 den Schaft des Werkzeugs sperren oder lösen können. Sofern der Gewindering relativ zu dem Futterkörper unbeweglich ist, bzw. sofern der Gewindering verspannt ist, wenn das Bohrfutter im Betrieb ist, da die Spannbacken nur von dem Gewindering angetrieben wird, dann sind die Spannbacken immer in dem gesperrten Zustand. In diesem Zustand wird der Schaft des Werkzeugs gesperrt. Im Folgenden werden die einzelnen Elemente im Detail beschreiben, die zur Reibungssperrung bzw. zum Reibungsschluss des Gewinderings dienen.
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Gemäß 6 und 7 ist die Steuerhülse 8 mit der Außenhülse 5 fest verbunden. Die untere Wand der Steuerhülse 8 weist Antriebsbacken 81 und Stellbacken 83 auf, die auf der inneren Seite der Antriebsbacken 81 liegen.
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8 und 9 zeigen, dass der Spannring 9 auf dem Futterkörper 1 drehbar montiert ist und ein Spalt zwischen den beiden gebildet ist. Der Spannring 9 weist Kraftübertragungskeile 95 zum Angriff an den Antriebsnuten 32 des Gewinderings 3 auf, so dass der Spannring mit dem Gewindering 3 synchron drehbar ist (Gewindering 3, vgl. 32, 33). An der Innenseite des Spannrings 9 sind der Keilstückaufnahmebereich 93 zum Aufnahmen des Keilstücks 10 und der Federelementlagerungsbereich 94 zur Lagerung des Federelements 12 angeordnet. An der äußeren Seite des Spannrings 9 sind Antriebsnuten 98 angeordnet, auf deren Umfangswand die erste Antriebsposition 91 und die zweite Antriebsposition 92 angeordnet sind.
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2 und 3 zeigen, dass das Keilstück 10 an dem Spannring angelenkt ist, wobei das Keilstück 10 mittels eines Lagerungsteils 101 auf dem Keilstückaufnahmebereich 93 des Spannrings 9 drehbar angeordnet ist. Auf dem Keilstück 10 ist eine mit der Futterkörperspannfläche 103 in Kontakt bleibende geneigte Keilfläche 102 angeordnet. Das elastische Element bzw. Federelement 12 (z. B. ein Feder) ist am Federelementlagerungsbereich 94 angeordnet. Dieses Federelement liegt auf einer Seite des Keilstücks 10 und spannt das Keilstück 10 vor.
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Die Steuerhülse 8 ist drehbar angeordnet, wobei deren Stellbacken 83 zwischen der Futterkörperspannfläche 103 und dem Spannring 9 angeordnet sind und deren Antriebsbacken 81 derart in der Antriebsnut 98 angeordnet sind, dass die Antriebsbacken von einer Antriebsposition zur anderen Antriebsposition bewegt werden können. Wenn die Steuerhülse 8 gedreht wird, kann eine synchrone Verdrehung des Spannrings 9 durch Kontaktierung der Seitenfläche der Antriebsbacken 81 und der Seitefläche der Antriebsnut 98 erfolgen. Auf den Antriebsbacken 81 sind auch Federvorsprünge 85 angeordnet, die in die erste Antriebsposition 91 oder die zweite Antriebsposition 92 eingreifen können, um die relative Position zwischen der Steuerhülse 8 und dem Spannring 9 zu verrasten.
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Der Sperrprozess des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters wird im Folgenden beschrieben.
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Wie 3 zeigt, greift die Antriebsbacke 81 im ungesperrten Zustand in der zweiten Antriebsposition 92 ein. Dabei schieben die Stellbacken 83 das Keilstück 10 weg, so dass die geneigte Keilfläche 102 des Keilstücks 10 mit der Spannfläche 103 nicht in Kontakt bleibt. Wenn die Außenhülse 5 in Spannrichtung (nämlich Positivrichtung) gedreht wird und die Steuerhülse 8 auch mitgedreht wird, da die Antriebsbacke 81 in der zweiten Antriebsposition 92 eingreift, wird der Spannring 9 gleichzeitig mitgedreht und damit wird der Gewindering relativ zu der Spannbacke durch den Antrieb des Gewindes gedreht. Dabei bewegen sich die Spannbacken 2 nach vorne und fangen die Verspannung des nicht dargestellten Werkzeugs an. Da die Spannbacken 2 den Schaft des Werkzeugs eingespannt haben, erfährt der Spannring 9 ein größeres Widerstandmoment beim weiteren Drehen, so dass die Antriebsbacken 81 gegen die Federkraft aus der zweiten Antriebsposition 92 herausfahren und in die ersten Antriebsposition 91 eintreten und eingreifen. Dabei bewegen die Stellbacken 83 sich von dem Keilstück 10 weg, wie 2 darstellt. Unter der Wirkung der Federkraft bleiben die Keilfläche 102 und die Spannfläche 103 in Kontakt und kontaktieren die Seitenfläche der Antriebsbacken 81 gerade mit der Seitenwand der Antriebsnut 98.
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Wenn das Drehmoment weiter vergrößert wird, wird das Spannelement 9 zusammen mit dem Keilstück 10 relativ zu der Spannfläche 103 des Futterkörpers 1 gedreht, und bewegt sich die geneigte Keilfläche 102 auf der Spannfläche 103, bis die Spannbacken 2 vollständig den Schaft des Werkzeugs sperren.
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In 4 und 5 ist gezeigt, dass die geneigte Keilfläche 102 mit der Spannfläche 103 an einem Punkt P in Kontakt stehen. Die geneigte Keilfläche 102 ist als eine exzentrische krumme Fläche ausgebildet, deren Kreismittelpunkt Punkt O1 ist und Radius R ist, wobei die Kreismittelpunkt O1 von dem Umdrehungsmittelpunkt O abweicht. Der Winkel zwischen der Linie OP und der gemeinsamen Normale O1P mittels einer geneigten Keilfläche und der Spannfläche ist α. In diesem Fall könnte die Größe des Winkels durch das Verändern der Stelle des Kreismittelpunkt O1 und der Größe des Radius R verändern werden. Die Rauhigkeit der Spannfläche 103 kann auch verändert werden. Beispielsweise ist der Reibungswinkel der in 4 dargestellten glatten Spannfläche 103 auf dem Punkt P weniger als bei der in 5 dargestellten, die feinen Strichen aufweisende groben Spannfläche 103. Natürlich können auch durch das Verändern der Rauhigkeit der geneigten Keilfläche die Größe der Reibungskraft auf dem Punkt verändern werden, so dass der Winkel α gleich wie oder weniger als der Reibungswinkel auf Kontaktpunkt P wäre. Keilstück 10 steht zusammen mit dem Spannelement 9 relativ zu der Spannfläche 103 durch Reibung im gesperrten Zustand, so dass das sich Spannelement 9 nicht relativ zu der Spannfläche 103 in Gegenrichtung (nämlich in negativer Richtung) bewegen kann und sich damit der Gewindering nicht relativ zu den Spannbacken in Gegenrichtung (nämlich in negativer Richtung) bewegen kann. Da die Federkraft des Federelements 12 auf das Keilstück 10 beaufschlagt wird, ist gewährleist, dass die Spannbacken auch unter starken Vibrationen den Schaft des Werkzeugs fest sperren und damit das Werkzeug nicht gelöst wird. Im Fall der größeren Federkraft des Federelements ist der Winkel α etwas größer als der Reibungswinkel auf dem Punkt P.
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Wenn die Außenhülse in Gegenrichtung gedreht wird, sperren die Spannbacken nicht mehr den Schaft des Werkzeugs und bewegen die Antriebsbacken sich von der Antriebsposition 91 zur Antriebsposition 92. Die Stellbacken bewegen sich synchron mit und schieben die geneigte Keilfläche 102 zu einer Position, in der die geneigte Keilfläche mit der Spannfläche 103 nicht mehr in Kontakt steht, so dass der Spannring sich in Gegenrichtung bewegen kann und die Sperrung gelöst wird.
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Die zweite Ausführungsform
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10 bis 22 stellen die zweite Ausführungsform des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters dar. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist der Spannring 9 auf hinter Seite des Futterkörpers 1 angeordnet.
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Aus der 10, 13, 14 ist ersichtlich, dass eine Keilnut 52 und eine Bohrung 53 an der Innenwand der Außenhülse 5 angeordnet sind. Die auf der vorderen Seite des Futterkörpers 1 montierte vordere Abdeckung 20 ist durch einen Aufsatzring 21 in Achsenrichtung auf dem Futterkörper befestigt. Auf der vorderen Abdeckung 20 ist ein Keil 201 angeordnet, der mit der Keilbohrung 53 zusammenwirkt, so dass durch diese Zusammenwirkung des Keiles und der Keilbohrung die Vorhülle 20 mit der Außenhülse 5 verbunden wird.
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Aus 15, 16 ist ersichtlich, dass Antriebskeile 82 auf der Unterseite der Steuerhülse 8 angeordnet sind. Sie wirken mit der auf der Außenhülse 5 angeordneten Keilnut 52 zusammen, wie 12 zeigt, so dass die Außenhülse 5 die Steuerhülse 8 drehbar antreibt und damit die Steuerhülse 8 gedreht wird. Auf der oberen Seite der Steuerhülse 8 sind Antriebsbacken 81 zum Antrieb des im Folgenden beschriebenen Stellbackenelements 13 angeordnet.
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17, 18 zeigen, dass die Verbindungshülse 17 auf den Gewindering 3 montiert ist und den Gewindering 3 antreibt. Der Kraftübertragungskeil 171 ist auf der oberen Seite der Verbindungshülse 17 angeordnet.
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Gemäß 19, 20 weist das Stellbackenelement 13 an der inneren Seite die Stellbacken 83 und an der äußeren Seite die Nut 132 auf. Beim Montieren greifen die Antriebsbacken 81 der Steuerhülse 8 in die Nut 132 des Stellbackenelements 13 ein und damit wird synchron das Stellbackenelement 13 mit der äußeren Steuerhülse 8 mitgedreht. Dabei setzen sich die Steuerhülse 8 und das Stellbackenelement 13 zusammen. Ihre Funktion ist gleich wie die in der ersten Ausführungsform beschriebene Steuerhülse.
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Aus der 21, 22 ist zu erkennen, dass neben der Antriebsnut 98, den in der Antriebsnut 98 angeordneten ersten und zweiten Antriebspositionen 91, 92, dem Keilstückaufnahmebereich 93 und dem Federelementlagerungsbereich 94 zusätzlich eine Kraftübertragungsnut oder Bohrung 95 auf dem Spannring 9 angeordnet ist. Die Verbindungshülse 17 dreht synchron mit dem Spannring 9 durch Eingriff des Kraftübertragungskeils 171 der Verbindungshülse 17 in die Kraftübertragungsbohrung 95 des Spannrings 9, so dass die Drehung des Gewinderings 3 gesteuert wird.
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Aus der 11 ist ersichtlich, dass die Spannhülse 110 zwischen dem Keilstück 10 und dem Futterkörper 1 angeordnet ist. Die Spannhülse 110 ist auf dem Futterkörper 1 fest montiert, deren Umfang die Spannfläche bildet. Die Sperrung und die Lösung der zweiten Ausführungsform sind gleich wie bei der ersten Ausführungsform, hierzu wird nicht weiter beschrieben.
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Die dritte Ausführungsform
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23 bis 33 zeigen die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrfutters, in der Reibungsschluss bzw. Sperrung durch Zusammenwirken des Rollenkörpers und der geneigten Keilfläche erfolgt.
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28, 29 zeigen, dass der Rollenkörperschließring bzw. der rollenkörperartige Spannring 19 (das heißt, darauf können Rollenkörper montiert werden) drehbar an den Futterkörper montiert ist. Die Kraftübertragungskeile 193 zur einsteckbaren Verbindung mit der Antriebsnut 32 des Gewinderings 3 sind auf dem Schließring 19 angeordnet, so dass der Schließring 19 mit dem Gewindering 3 synchron mitdrehen kann. An der inneren Seite des Rollenkörperspannrings 19 ist ein Federelementlagerungsbereich 94 zum Anbringen des elastischen Elements oder Federelements 12, z. B. Feder, und eine geneigte Keilfläche 96 angeordnet. Das Federelement 12 beaufschlagt Federkraft auf dem auf einer Seite des Federelements 12 angeordneten Rollenkörper 11. An der äußeren Seite des Spannrings 19 ist die Antriebsnut 98 angeordnet, auf deren seitlicher Wand in Umfangrichtung die erste Antriebsposition 91 und die zweite Antriebsposition 92 angeordnet sind, die gleich wie die vorgenannten Ausführungsform sind.
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Gemäß 30, 31 sind Antriebskeile 182, Stellbacken 83 und Antriebsbacken 81 auf dem Steuerelement 18 angeordnet. Die Antriebskeile 182 dienen zu der einsteckbaren Verbindung mit der auf der Außenhülse 5 angebrachten Bohrung, so dass das Steuerelement 18 durch die Außenhülse 5 drehbar angetrieben wird. Aus 32 und 33 ist ersichtlich, dass der Gewindering 3 an der Innenseite Gewinde 31 zum Eingriff in die Gewinde der Spannbacken aufweist und an der unteren Seite Antriebsnuten 32 zur einsteckbaren Verbindung mit dem oben genannten Rollenkörperspannring 19 aufweist, um die synchrone Verdrehung zu ermöglichen.
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24 zeigt den gesperrten Zustand dieser Ausführungsform. 25 zeigt den nicht gesperrten Zustand dieser Ausführungsform. In 25 befinden sich die Stellbacken 83 auf einer Endstelle und befindet sich der elastische bzw. federnde Vorsprung 85 der Antriebsbacken 81 im Eingriff mit der zweiten Antriebstelle 92. Dabei bleiben die Stellbacken 83 und der Rollenkörper 11 in Kontakt und wird das Federelement 12 zusammengedrückt. Der Rollenkörper 11 liegt von der geneigten Keilfläche 96 entfernt und es stellt sich ein Spalt ein zwischen dem Rollenkörper und der Spannfläche 103, wobei diese Spannfläche 103 auf einer Spannhülse 110 angeordnet ist, und die Spannhülse 110 auf dem Futterkörper befestigt ist, so dass der Rollenkörperspannring in beide Richtungen (positive Richtung und negative Richtung) angetrieben werden kann. Wenn das Steuerelement 18 gedreht wird und die Stellbacken 83 sich auf der in 24 gezeigten Stelle befindet, greift der federnde Vorsprung 85 der Antriebsbacken 81 in die erste Antriebsstelle 91 ein, und dort positionieren und befinden sich die Stellbacken 83 in einer von dem Rollenkörper 11 entfernten anderen Endposition. Dabei bleibt unter der Wirkung der von dem Federelement 12 beaufschlagten Federkraft jeweils der Rollenkörper 11 mit der geneigten Keilfläche 96 und der Spannfläche 103 in Kontakt, so dass Reibungsschluss des rollenkörperartig Spannrings 19 und des Futterkörpers 1 durch den Rollenkörper erfolgt.
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Aus der 26, 27 ist zu entnehmen, dass der Kontaktpunkt zwischen dem Rollenkörper 11 und der geneigten Keilfläche 96 M ist und der Kontaktpunkt zwischen dem Rollenkörper 11 und der Spannfläche 103 ist N. Die Tangente der geneigten Keilfläche 196 des Rollenkörperspannrings 19 ist MM' und die Tangente der Spannfläche 103 ist NN'. Der Winkel zwischen der beiden Tangenten ist β, der kleiner als die Summe der sich auf dem Punkt M und N befindenden Reibungswinkeln sein soll, wenn die Kraft des Federelement 12 sehr schwach ist. Die Kontaktfläche zwischen der Stellbacke 83 und dem Rollenkörper 11 und dem durch den sich auf der Stellbacke 83 befindenden Punkt S bildende Normale der Spannfläche bildet einen spitzen Winkel V, da die Stellbacke 83 geneigt angeordnet ist. Wenn die Antriebsbacken 81 in der zweiten Antriebsposition 92 eingreifen, bewegt sich der Rollenkörper 11 unter der von dem Federelement auf den Rollenkörper beaufschlagten Kraft entlang der geneigten Fläche mit dem Winkel V nach der geneigten Keilfläche 196 und bleibt nicht mehr mit der Spannfläche 103 in Kontakt. Somit ist die Drehung flexibel.
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Die vierte Ausführungsform
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34 bis 40 zeigen die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters. Der Unterschied zu der dritten Ausführungsform ist, dass der Rollenkörperspannring 19 auf der Hinterseite des Futterkörpers angeordnet ist. Außerdem ist ein Stellbackenelement von der Steuerhülse bzw. dem Steuerelement getrennt, wie in der zweiten Ausführungsform.
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Aus der 36 ist ersichtlich, dass neben der Antriebsnut 98, der ersten und der zweiten Antriebsposition 91, 92 und der geneigten Keilfläche 96 eine zusätzliche Kraftübertragungsnut oder Bohrung 95 auf dem Rollenkörperspannring 19 angeordnet ist, die zur einsteckbaren Verbindung mit dem auf der Kraftübertragungshülse 17 angeordneten Kraftübertragungskeil 171 dient, so dass der Gewindering 3 dehbar angetrieben wird.
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Gemäß 37, 38 sind die Stellbacken 83 und die Antriebsnut 132 auf dem Stellbackenelement 13 angeordnet. Gemäß 39, 40 sind die Antriebsbacken 81 und der Antriebskeil 182 auf dem Steuerelement 18 angeordnet. Der Antriebskeil 182 dient zur einsteckbaren Verbindung mit der auf der Außenhülse 5 angeordneten Keilnut 52, so dass die beiden synchron drehen.
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Die fünfte Ausführungsform
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41 bis 50 zeigen die fünfte Ausführungsform des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters. Die fünfte Ausführungsform geht von der ersten Ausführungsform aus und weist eine zusätzliche Planetengetriebevorrichtung zwischen dem Gewindering 3 und dem keilstückartigen Spannring 9 auf. In 41 ist zu erkennen, dass diese Planetengetriebevorrichtung ein Planentenrad 62, einen Innenzahnring 69, einen Zahnring 63 und einen Planetenradträger 60 aufweist, wobei der Zahnring 63 auf dem Futterkörper befestigt ist.
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In 48 und 49 ist zu sehen, dass der Innenzahnring aus Radzähnen 696 und dem Keilstückspannring 9 einstückig besteht. Auf dem Innenzahnring sind die erste und die zweite Antriebsposition 91, 92, die Antriebsnut, die Keilstücklagerungsstelle 93 und die Federelementlagerungsstelle 94 angeordnet. Deren Funktionen sind gleich wie die in der ersten Ausführungsform beschriebenen Funktionen.
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Aus den 44 und 45 ist ersichtlich, dass der Antriebskeil 182, die Antriebsbacken 81 und die Stellbacken 83 auf dem Steuerelement 18 angeordnet sind. Die Verbindung zwischen dem Steuerelement 18 und der Außenhülse 5 erfolgt durch die einsteckbaren Verbindung von dem Antriebskeil 182 und der Bohrung 53. Die Antriebsbacken 81 dienen zum Antreiben des Innenzahnrings 69. Die Verdrehung des Innenzahnrings 69 führt zur Verdrehung des Planetenrades, und damit zur Verdrehung des Planetenradträgers 60. Gemäß 46 und 47 sind an einem Ende des Planetenradträgers 60 Keile 603 angeordnet, die mit dem Gewindering 3 einsteckbar verbunden sind, so dass die Verdrehung des Planetenradträgers 60 zur Verdrehung des Gewinderings 3 führt.
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Da der keilstückartige Spannring auf dem Innenzahnring 69 angeordnet ist, stehen die auf dem Innenzahnring angeordnete geneigte Keilfläche des Keilstücks und die Spannfläche Futterkörpers 1 in Kontakt und sind kraftschlüssig verbunden, wie in 42 dargestellt. Das Antreiben von der Außenhülse auf den Gewindering erfolgt durch die Planetengetriebevorrichtung, deshalb kann der vergrößere Drehmoment für den Gewindering zur Verfügung gestellt werden, wie in 43 dargestellt.
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Die sechste Ausführungsform
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51 bis 53 zeigen die sechste Ausführungsform des mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters. Die sechste Ausführungsform geht von der dritten Ausführungsform aus und weist eine zusätzliche Planetengetriebevorrichtung zwischen dem Gewindering und dem Rollenkörperspannring auf. Diese Planetengetriebevorrichtung umfasst ein Planentenrad 62, einen Innenzahnring 69, einen Zahnring 63 und einen Planetenradträger 60, wobei der Zahnring 63 auf dem Futterkörper befestigt ist und der Innenzahnring 69 aus den Radzähnen 696 und dem rollenkörperartigen Spannring 9 einstückig besteht, wie 52 und 53 dargestellt. Die Ausgestaltung und die Funktion der Planetengetriebevorrichtung sind gleich wie in der fünften Ausführungsform und wird hier nicht beschreiben.
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Die in der fünften und der sechsten Ausführungsform beschriebene Planetengetriebevorrichtung sind an dem Vorderteil des Futterkörpers angeordnet, es ist auch denkbar, dass dieses Planetenradübertragungsorgan an der Hinterseite des Futterkörpers angeordnet ist. Die Anordnung der Planetengetriebevorrichtung kann aufgrund der zweiten und der vierten Ausführungsform erfolgen.
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Die siebte Ausführungsform
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54 bis 66 zeigen die schematischen Ansicht des in der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellten mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters und die Variante. An der unteren Seite der Gewinderinghülse 7' ist ein nach unten überragender Verbindungskeil 73 angeordnet, um in eine auf der Außenhülse angeordnete entsprechende Nut (vgl. 59) einzugreifen. Diese Gewinderinghülse hat einen Bewegungsbereich relativ zu der Nut.
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Wie in 60 und 65 dargestellt, ist ein Anschlussteil unter der Gewinderinghülse 7' angeordnet, der sich elastisch bzw. federnd erstreckt. Eine Ende des Anschlussteils ist mit der Gewinderinghülse 7' einstückig verbunden und das andere Ende des Anschlussteils ist ein freies Ende. Auf mindestens einem Teil der Innenfläche des Anschlussteils ist der Anschlusszahn 72 angeordnet. Darüber hinaus ist auf dem Anschlussteil noch ein mit dem Anschlussteil einstückig gefertigter Positionsvorsprung 71, der bogenförmig ausgebildet ist. Entsprechend sind die tiefere Positionsnut 55 zur Lösung und die flachere Positionsnut 56 zur Sperrung auf der Innenwand der Außenhülse 5 angeordnet. Der federnde Teil hat eine Vorspannungskraft, die den Positionsvorsprung 71 radial nach außen vorspannt, so dass der Positionsvorsprung 71 federnd an der Innenwand der Außenhülse 5 anliegt. Wenn die Außenhülse sich entlang der Spannungsrichtung oder Lösungsrichtung dreht, wird der Positionsvorsprung 71 jeweils in die Positionsnut 55 zur Lösung und die Positionsnut 56 zur Sperrung eingreifen.
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Der rollenkörperartige Spannring 19' kann nur in einer Richtung gesperrt werden, nämlich wenn der rollenkörperartige Spannring 19' mit Drehmoment in Schließrichtung beaufschlagt wird, dreht der rollenkörperartige Spannring relativ zum Futterkörper sich nur in einer Sperrrichtung (der rollenkörperartige Spannring 19' dreht sich relativ zu dem Rollenkörper im Uhrzeigergegensinn in 58). Wenn der rollenkörperartige Spannring 19' mit Drehmoment in Löserichtung relativ zum Futterkörper beaufschlagt wird, zwingt das Federelement 12 die Rollenkörper 11 dazu, dass die Rollenkörper 11 stets mit der geneigten Keilfläche 96 und der auf dem Futterkörper angeordneten Spannfläche 103 in Kontakt bleiben, so dass damit der rollenkörperartige Spannring 19' in dem von geneigten Keilfläche gesperrten kraftschlüssigen Zustand ist. Der rollenkörperartige Spannring 19' dreht sich dabei nicht in Lösungsrichtung relativ zum Futterkörper.
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Während der Verspannung des Schafts der Werkzeug, dreht es sich zuerst in den ungesperrten Zustand, wobei die Stellbacken 71 in die Nut 55 zur Lösung der Sperrung eingreifen und die Anschlusszähne 196 des rollenkörperartigen Spannrings 19' mit den Anschlusszähnen 72 der Gewinderinghülse 7' in nicht angeschlossenen Zustand steht. Der Gewindering wird von der Außenhülse unmittelbar angetrieben und damit verdreht. Der Gewindering treibt dann die Bewegung der Spannbacken an. Unter dem Druck des Federelements 12 und der Reibungskraft des Rollenkörpers 11, bewegt sich der rollenkörperartige Spannring 19' mit dem Futterkörper mit.
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Wenn ein bestimmtes Spannungsmoment erreicht wird, können sich die Stellbacken 71 von der Positionsnut 55 zur Lösung in die Positionsnut 56 zur Sperrung bewegen und den gesperrten Zustand einnehmen. Die zur Sperrung dienende Positionsnut zwingt die Positionsbacken 71, die auf der Gewinderinghülse angeordneten Anschlusszähne 72 in die auf dem rollenkörperartigen Spannring 19' angeordneten Anschlusszähne 196 einzugreifen, ohne sich relativ zu drehen. Da der rollenkörperartige Spannring 19' nur in einer Richtung gesperrt werden kann, werden nach der Spannung der rollenkörperartige Spannring 19' und der Gewindering 3 gesperrt und es erfolgt die Sperrfunktion.
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Die Außenhülse wird bei der Lösung der Sperre in Gegenrichtung gedreht. Dabei wird der Druck auf die Stellbacken 71 gelöst und damit wird der Eingriff zwischen den Anschlusszähnen 72 und 196 gelöst. Unter dem unmittelbaren Antrieb von der Außenhülse 5 werden dann die Gewinderinghülse 7 und der Gewindering 3 in der Gegenrichtung bewegt.
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Das auf dem Federelementlagerungsbereich des rollenkörperartigen Spannrings montierte Federelement 12 kann als eine Gummistange, Federblatt, Feder usw. ausgebildet sein.
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Der Rollenkörper 12 kann als eine Rolle, eine Kugel usw. ausgebildet sein.
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In dieser Ausführungsform gehört die Fläche des Rollenkörpers 11, auf der der Rollenkörper 11 mit dem Futterkörper 1 in Kontakt steht, zu der geneigten Keilfläche. In dieser Ausführungsform gehört die Fläche des rollenkörperartigen Spannrings 19', auf der der rollenkörperartig Spannring 19' mit dem Rollenkörper 11 in Kontakt steht, zu der geneigten Keilfläche. Alternativ kann die Fläche des rollenkörperartigen Spannrings 19', auf der der rollenkörperartige Spannring 19' mit dem Rollenkörper 11 in Kontakt steht, eine geneigte ebene Fläche sein.
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54 und 55 zeigen jeweils die Frontschnittansicht des in der erfindungsgemäßen siebten Ausführungsform dargestellten mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters, und die Daraufschnittansicht entlang der Linie H-H, und weiter den Gewindering des Bohrfutters und der Variante.
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In 61–64, 66 ist weiter ein Aufbau der Variante des in der siebten Ausführungsform dargestellten mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten Bohrfutters gezeigt, wobei der auf der Gewinderinghülse 7' angeordnete Backenanschlussteil 76 und die Backenspitze 74 den in 54–60 gezeigten, auf der Gewinderinghülse 7' angeordneten Anschlussteil 76 und die Anschlusszähne 72 ersetzt.
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Im gesperrten Zustand drückt jeweils die Innenwand 54 und Positionsnut 56 der Außenhülse 5 den Anschlussteil 76 und die Positionsvorsprung 71, so dass die Backenspitze 74, 77 in die Anschlusszähne 196 eingreift und damit die Gewinderinghülse 7' mit dem Rollenkörperspannring 19' verbindet, ohne Relativdrehung auch unter Wirkung der Kraft.
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Die achte Ausführungsform
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67 bis 72 zeigen die schematische Ansicht eines mittels einer geneigten Keilfläche gesperrten erfindungsgemäßen Bohrfutters.
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Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der siebten Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben.
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Die Funktion der in der siebten Ausführungsform dargestellten Gewinderinghülse 7' ist in der achten Ausführungsform aufgeteilt auf eine Gewinderinghülse 7'', eine Kupplung 15 und eine Feder 24, wobei die Kupplung 15 entlang der Führungsbahn der Gewinderinghülse 7'' axial bewegbar ist; und
die radialen Anschlusszähne des in der siebten Ausführungsform dargestellten rollenkörperartigen Spannrings 19 werden en der achten Ausführungsform durch die axialen Anschlusszähne des Rollenkörperspannrings 29 ersetzt.
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Der Antriebsprozess des Bohrfutters der achten Ausführungsform ist im Folgenden beschrieben:
Wenn die Außenhülse 5 im ungesperrten Zustand in Spannungsrichtung gedreht wird, stützen die Nockenfläche 58 und der Positionsteil 57 die Kupplung 15 ab, so dass sie mit dem rollenkörperartigen Spannring 29 im getrennten Zustand bleiben. Dabei befindet sich die Feder 24 im gedrückten Zustand. Wenn die Außenhülse 5 gedreht wird, wird die Gewinderinghülse 7'' und der Gewindering 3 durch das Angreifen der Nockenfläche 58 und des Positionsteils 57 der Außenhülse 5 jeweils an der Nockenfläche 153 und dem Positionsteil 154 der Kupplung 15 durch die Außenhülse 5 bzw. die Kupplung 15 angetrieben.
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Wenn die Antriebshülse 5 bei weiterer Drehung (nämlich bei Sperren des Schaft des Werkzeugs mit drei Spannbacken) ein größeres Drehmoment aufnehmen, wird die Außenhülse 5 relativ zu der Kupplung 15 gedreht. Dabei kontaktiert die Seitenwand der Antriebsnut 59 von der Außenhülse den Antriebskeil 73 von der Gewinderinghülse und bewegt die Kupplung unter der Wirkung der Federkraft entlang der Führungsbahn 78 der Gewinderinghülse 7'' nach vorne, so dass der Kupplungszahn 151 der Kupplung 15 an dem Anschlusszahn 296 des rollenkörperartigen Spannrings 29 angreift. Wenn die Außenhülse 5 dabei weiter in Spannrichtung gedreht wird, wird der Antriebskeil 73 von der Gewinderinghülse von der Seitenwand der Antriebsnut 59 der Außenhülse angetrieben, so dass der Gewindering 3, die Kupplung 15 und der rollenkörperartige Spannring 29 synchron mit der Gewinderinghülse 7'' drehen bis zu der Verspannung des Werkzeugs. Die Funktion der Anti-Lösung von dem rollenkörperartigen Spannring 29 ist gleich wie bei dem in der siebten Ausführungsform dargestellten rollenkörperartigen Spannring 19'.
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Wenn man den Schaft des Werkzeugs lösen möchte, dann dreht man die Außenhülse 5 in Gegenrichtung. Dabei kontaktiert die andere Seite der Antriebsnut 57 von der Außenhülse mit dem Antriebskeil 73 der Gewinderinghülse und bewegt die Nockenfläche 58 der Außenhülse entlang der Nockenfläche 153 der Kupplung 15 und damit bewegt sich die Kupplung 15 gegen die Federkraft entlang der Führungsbahn 78 der Gewinderinghülse 7'' nach hinten, bis die Kupplungszähne 151 mit den Anschlusszähnen 296 des Rollenkörperspannrings vollständig entkoppeln. Da der rollenkörperartige Spannring 29 schon mit der Kupplung 15 entkoppelt ist, drehen die Gewinderinghülse 7'', die Kupplung 15 und der Gewindering 3 in der Lösungsrichtung synchron mit der Außenhülse 5 bei weiter Drehung der Außenhülse 5 mit und treibt die Außenhülse 5 die Spannbacken nach hinten an. Dabei wird der Schaft des Werkzeugs gelöst.
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Obwohl vier Gruppen von Stellbacken, Antriebsbacken, Keilstücken und Rollenkörpern in den jeweiligen Figuren dargestellt werden, ist nach Bedarf auch eine andere Anzahl von Gruppe möglich, wie z. B. zwei, drei oder mehr Gruppen, sofern das Ziel der Erfindung erreicht wird.
